JP2014240640A

JP2014240640A - 排気浄化装置

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Publication number: JP2014240640A
Application number: JP2013123819A
Authority: JP
Inventors: 山本　純司; Junji Yamamoto; 純司山本
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2013-06-12
Filing date: 2013-06-12
Publication date: 2014-12-25

Abstract

【課題】排気ガスの流量が急増する場合にも効果的にＮＯｘを浄化することができる排気浄化装置を提供する。【解決手段】エンジン１４の排気管１８に設けたＳＣＲフィルタ５３と、ＳＣＲフィルタ５３の上流側に位置する尿素水噴射装置４３と、排気管１８を現在流れている排気中のＮＯｘを浄化する基準噴射量の尿素水を噴射するように尿素水噴射装置を制御する制御装置５０とを備え、制御装置５０は、排気ガス流量が設定値以下となることが推定される条件下で、ＳＣＲフィルタ５３にＮＨ３ガスを吸蔵させるのに要する量を基準噴射量に付加した割増噴射量の尿素水を噴射するように尿素水噴射装置４３を制御する。【選択図】図４

Description

本発明は、建設機械に搭載される排気浄化装置に関する。

環境保護の観点から、近年ディーゼルエンジン等のエンジンの排気ガス中のＮＯｘの削減が強く求められている。それに対し、排気管の内部に尿素水を噴射して、ＮＨ_３（アンモニア）ガスによって排気中のＮＯｘを還元反応させて排気を浄化する排気浄化装置（ＳＣＲシステム）が知られている。この種の排気浄化装置として、エンジンの負荷に伴って尿素水の噴射量を増減させるものが提唱されている（特許文献１等参照）。

特許第４６５３７３６号公報

尿素水の噴射装置は配管を介してタンクに接続される。したがって、尿素水の噴射量制御には配管の長さに起因して応答遅延が生じる。そのため、例えばエンジンの負荷が急激に上昇して排気ガス流量が急増する場合、制御信号が出されてから実際に排気ガス中に尿素水が噴射されるまでに一部のＮＯｘが未浄化のまま大気中に放出され得る。

本発明は、排気ガスの流量が急増する場合にも効果的にＮＯｘを浄化することができる排気浄化装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、エンジンの排気管に設けたＳＣＲフィルタと、前記ＳＣＲフィルタの上流側に位置する尿素水噴射装置と、前記エンジンの排気流量の増減に関係する状態量を検出する検出器と、前記排気管を現在流れている排気中のＮＯｘを浄化する基準噴射量の尿素水を噴射するように前記尿素水噴射装置を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記検出器の検出信号を基に排気ガス流量が設定値以下となることが推定される条件下で、前記ＳＣＲフィルタにＮＨ_３ガスを吸蔵させるのに要する量を前記基準噴射量に付加した割増噴射量の尿素水を噴射するように前記尿素水噴射装置を制御することを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明において、前記排気管に設けた温度センサを備え、前記制御装置は、前記温度センサの測定値を基に推定される前記ＳＣＲフィルタの温度が設定温度以上で、かつ前記条件が満たされた場合に、前記割増噴射量の尿素水を噴射するように前記尿素水噴射装置を制御することを特徴とする。

第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記排気管における前記ＳＣＲフィルタの上流側及び下流側にＮＨ_３センサを備え、前記制御装置は、前記ＮＨ_３センサの測定値から求めた前記ＳＣＲフィルタの前後のＮＨ_３ガスの濃度差に応じて前記割増噴射量を補正することを特徴とする。

本発明によれば、排気ガスの流量が急増する場合にも効果的にＮＯｘを浄化することができる。

本発明の一実施の形態に係る排気浄化装置を備えた建設機械の一例である油圧ショベルの側面図である。図１に示した建設機械の運転室内の概略構成を表した模式図である。本発明の一実施の形態に係る排気浄化装置の要部を含む回路図である。本発明の一実施の形態に係る排気浄化装置による尿素水噴射量の制御手順を表したフローチャートである。本発明の一実施の形態におけるＳＣＲ温度と尿素水噴射量の割増分との関係を表す図である。

以下に図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。

１．建設機械
図１は本発明の一実施の形態に係る排気浄化装置を備えた建設機械の一例である油圧ショベルの側面図である。以下の説明においては、同図中の右左に相当する方向をそれぞれ油圧ショベル１の前後とする。

同図に示した油圧ショベル１は、走行体２と、走行体２上に旋回可能に搭載した旋回体３と、旋回体３の前部に俯仰可能に設けた作業装置４とを備えている。

走行体２は、トラックフレーム５、駆動輪６、遊動輪７及び履帯８を備えている。遊動輪７及び駆動輪６は、それぞれトラックフレーム５の前後両端に回転可能に支持されている。履帯８は、駆動輪６と遊動輪７とに掛け回してある。

作業装置４は、ブーム９、アーム１０及びバケット１１を備えている。ブーム９は、旋回体３の前部に回動可能に取り付けられていて、ブームシリンダ９ａによって旋回体３に対して俯仰する。アーム１０は、ブーム９の先端に回動可能に取り付けられていて、アームシリンダ１０ａによってブーム９に対して回動する。バケット１１は、アーム１０の先端に回動可能に取り付けられていて、バケットシリンダ１１ａによってアーム１０に対して回動する。ブーム９、アーム１０及びバケット１１は、旋回体３の前後に延びる鉛直面に沿って動作する。

旋回体３は、旋回フレーム１２、運転室１３、エンジン室１６及びカウンタウェイト１７を備えている。旋回フレーム１２は、走行体２上に旋回可能に搭載されている。運転室１３はオペレータが搭乗して油圧ショベル１を操作するスペースであり、同図の例では旋回フレーム１２の前部に作業装置４と並設してある。エンジン室１６は、旋回フレーム１２の後部に設けてあり、エンジン１４や油圧ポンプ１５等の機器を収容している。本例において、エンジン１４はディーゼルエンジンである。カウンタウェイト１７は、旋回フレーム１２の後端部に設けてある。

エンジン１４の排気管１８には、エンジン１４の排気を浄化する排気浄化装置３０が設けてある。排気浄化装置３０は、尿素水を利用して排気中のＮＯｘ（窒素酸化物）を還元するものである。排気浄化装置３０は、尿素水を貯蔵する尿素水タンク４０を備えている。尿素水タンク４０は、本例では旋回フレーム１２の前部に設置してある。

２．運転室
図２は運転室内の概略構成を表した模式図である。

同図に示すように、運転室１３の内部には、運転席２１、操作装置２２、ゲートロックレバー２３、及びコントロールパネル２４が備わっている。コントロールパネル２４には、オートアイドルスイッチ２５、及びエンコンダイヤル（エンジンコントロールダイヤル）２６が設けてある。

操作装置２２は、運転席２１に着座したオペレータが操作して油圧ショベル１の動作を指示するものである。この操作装置２２には、作業装置４や旋回体３の動作を指示するレバー装置の他、走行体２の動作を指示するペダル付きレバー装置（図示せず）も含まれる。操作装置２２は操作方向と操作量に応じた信号を対応する制御弁に出力し、作業装置４、旋回体３、走行体２の動作を指示する。加えて、操作装置２２にはポテンショメータが備えられていて、操作装置２２のポジション（操作量）に応じた信号が排気浄化装置３０の制御装置５０に出力される。

ゲートロックレバー２３は安全装置の一種であり、運転席２１に対するオペレータの乗降経路を遮るように運転席２１のコンソールボックス２７の側部に設けてある。オペレータが運転席２１から降りるときにはゲートロックレバー２３を引き上げなければ通れないようになっていて、ゲートロックレバー２３を引き上げた状態では操作装置２２の操作が無効になる。また、ゲートロックレバー２３が引き上げられるとゲートロックレバー２３からＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）１９（図３参照）に信号が出力され、エンジン回転数がアイドル回転数に低下するようになっている。加えて、ゲートロックレバー２３にはポテンショメータが備えられていて、ゲートロックレバー２３のポジション（ロック位置／解除位置）に応じた信号が制御装置５０に出力される。

エンコンダイヤル２６は、運転時のＥＣＵ１９による目標エンジン回転数を設定する設定器である。オートアイドルスイッチ２５は、ＥＣＵ１９によるオートアイドル制御の有効、無効を切り換えるスイッチである。オートアイドル制御とは、操作装置２２が操作位置から中立位置に戻された場合にエンジン回転数をアイドル回転数又はそれに近い設定の低速回転数に自動的に下げる制御をいう。エンコンダイヤル２６及びオートアイドルスイッチ２５の信号は、制御装置５０にも出力される。

３．排気浄化装置
図３は排気浄化装置３０の要部を含む回路図である。

排気浄化装置３０は、前述した尿素水タンク４０の他、ＰＭ浄化装置４１、ＮＯｘ浄化装置４２、尿素水噴射装置４３、温度センサ４４、圧力センサ４５、ＮＯｘセンサ４６、ＮＨ_３センサ４７，４８、制御装置５０を備えている。

（１）ＰＭ浄化装置
ＰＭ浄化装置４１は、エンジン１４の排気に含まれるＰＭ（粒子状物質）を浄化するものであり、エンジン１４の排気管１８の途中に設けてある。エンジン１４は、ＥＣＵ１９とともにエンジン室１６（図１参照）に収容されている。ＥＣＵ１９は、エンジン回転数等を制御するエンジン制御装置である。ＰＭ浄化装置４１は、エンジン１４の周辺に位置するようにエンジン室１６内に設けてある。このＰＭ浄化装置４１は、酸化触媒５１及びＣＳＦフィルタ５２を備えている。酸化触媒５１は、ＮＯガスをＮＯ_３ガスに酸化するものであり、ＣＳＦフィルタ５２に対して排気の流れ方向の上流側（エンジン１４側）に配置してある。ＣＳＦフィルタ５２はＰＭを捕集するフィルタである。ＰＭ浄化装置４１においては、エンジン１４の排気に含まれるＮＯガスを酸化触媒５１でＮＯ_３ガスに酸化させ、ＣＳＦフィルタ５２で捕集したＰＭにＮＯ_３ガスを反応させることによってＰＭを無害化する。

（２）ＮＯｘ浄化装置
ＮＯｘ浄化装置４２は、エンジン１４の排気に含まれるＮＯｘ（窒素酸化物）を浄化するものであり、ＰＭ浄化装置４１に対して排気の流れ方向の下流側（エンジン１４と反対側）に位置するように排気管１８の途中に配置してある。ＮＯｘ浄化装置４２は、ＰＭ浄化装置４１とともにエンジン１４の周辺に位置するようにエンジン室１６内に設けてある。このＮＯｘ浄化装置４２は、ＳＣＲフィルタ（選択還元触媒）５３及び酸化触媒５４を備えている。ＳＣＲフィルタ５３は、吸着したＮＨ_３によって排気中のＮＯｘを還元反応させて水と窒素とに分解するものであり、酸化触媒５４に対して排気の流れ方向の上流側（エンジン１４側）に配置してある。酸化触媒５４は、ＮＯｘとの反応に用いられなかった余剰のＮＨ_３を酸化・分解するものである。

（３）尿素水噴射装置
尿素水噴射装置４３は例えば噴射弁であり、ＰＭ浄化装置４１とＮＯｘ浄化装置４２との間に位置するように排気管１８の途中に設けてある。図３では図示していないが、この尿素水噴射装置４３は尿素水供給配管３５（図１参照）を介して尿素水タンク４０（図１参照）に接続している。尿素水供給配管３５の途中には供給ポンプ３６（図１参照）が設けられていて、供給ポンプ３６で加圧した尿素水が尿素水噴射装置４３を介して配管１８の内部に噴射される。尿素水噴射装置４３が噴射した尿素水から生じるＮＨ_３（アンモニア）ガスは、排気管１８内を漂った状態又はＳＣＲフィルタ５３に吸蔵された状態で排気管１８を流れる排気中のＮＯｘと反応しＮＯｘを還元する。

（４）検出器類
前述したように、排気管１８の途中には、温度センサ４４、圧力センサ４５、ＮＯｘセンサ４６、ＮＨ_３センサ４７，４８が設けてある。圧力センサ４５は排気浄化装置の稼働中における排気圧力を測定するものである。ＮＯｘセンサ４６は、排気中のＮＯｘガス濃度を測定するものである。ＮＯｘセンサ４６は圧力センサ４５とともにエンジン１４とＰＭ浄化装置４１との間に位置しているが、ＮＯｘの測定値は尿素水の噴射量の演算の基礎となる値であるためＮＯｘ浄化装置４２の上流側に位置していれば良い。もっとも、できるだけ早期にＮＯｘ濃度を測定するために、ＮＯｘセンサ４６はエンジン１４の出口（排気管１８の入口）付近に設けることが好ましい。温度センサ４４はＰＭ浄化装置４１とＮＯｘ浄化装置４２との間に設けてある。温度センサ４４はＳＣＲフィルタ５３の温度を推定するために用いられるため、ＳＣＲフィルタ５３の近傍（例えばＳＣＲフィルタ５３の入口付近）に設けることが望ましい。ＮＨ_３センサ４７，４８は、排気の流れ方向においてＮＯｘ浄化装置４２の両側（上流側及び下流側）に設けてあり、ＮＯｘ浄化装置４２の入口部及び出口部のＮＨ_３濃度を測定する。この例では、温度センサ４４、圧力センサ４５、ＮＯｘセンサ４６の検出信号はＥＣＵ１９に出力され、必要に応じてＥＣＵ１９を介して制御装置５０に出力される。ＮＨ_３センサ４７，４８の検出信号は制御装置５０に出力される。また、前述した操作装置２２、ゲートロックレバー２３、オートアイドルスイッチ２５、エンコンダイヤル２６の他、告知装置５６及び再生指示装置５７も、ＥＣＵ１９を介して制御装置５０に接続している。

（５）制御装置
制御装置５０は、尿素水噴射装置４３に制御信号を出力して尿素水噴射量を制御するものであり、ＮＯｘセンサ４６の信号やエンジン１４の排気流量の増減に関係する状態量（以下、単に状態量という）の検出値を基に尿素水噴射装置４３を制御する。制御装置５０には記憶装置５５が接続されていて、制御装置５０は記憶装置５５に格納されたプログラムや制御値に従って尿素水噴射装置４３を制御したり、演算値を記憶装置５５に格納したりする。

前述したように、上記の“状態量”はエンジン１４の排気流量の増減と因果関係のある値である。例えば、オートアイドル制御が有効になっている場合には、操作装置２２が中立位置又は微操作領域（操作量が設定値以下の領域）にあるときアイドル回転数又はそれに近い低速回転数に低下する。エンジン回転数と排気流量との間には相関関係がある。したがって、本実施の形態では、当該状態量を検出する検出器の一例として操作装置２２及びオートアイドルスイッチ２５を例示して説明する。制御装置５０は、これら検出器の検出信号を基に排気流量が設定値以下となることが推定される所定条件下で、尿素水噴射装置４３による尿素水噴射量を一時的に増やし、ＳＣＲフィルタ５３にＮＨ_３ガスを吸蔵量させる。

（６）その他
告知装置５６は、ＣＳＦフィルタ５２のＰＭ堆積量が設定値に達したこと等、各種情報（後述するステップＳ１２０（図４）の問い合わせを含む）をオペレータに知らせる装置であり、音声装置（ブザー等）や表示装置（ランプ、モニタ等）の他、オペレータに対してその旨を知らせることができる装置であれば足りる。再生指示装置５７はＣＳＦフィルタ５２の再生開始を手動操作によって指示するものである。告知装置５６及び再生指示装置５７は、運転中に認識及び操作ができるように運転席２１の周辺に取り付けられる。

４．排気浄化手順
図４は本実施の形態に係る排気浄化装置による尿素水噴射量の制御手順を表したフローチャートである。

・スタート〜Ｓ１０４
エンジン１４が始動すると（ステップＳ１０１）、ＮＯｘセンサ４６で測定された排気中のＮＯｘガス濃度がＥＣＵ１９を介して制御装置５０に入力される（ステップＳ１０２）。また、温度センサ４４によって測定されたＳＣＲフィルタ５３の入口温度（以下、ＳＣＲ温度という）が制御装置５０に入力される（ステップＳ１０３）。ステップＳ１０２，Ｓ１０３の手順は同時又は逆でも良い。続いて、制御装置５０は、排気流量が少なくＳＣＲ温度が設定温度Ｔ以下という条件が満たされているかどうかを判断する（ステップＳ１０４）。

排気流量が少ないか否か（設定流量以下か否か）については、前述した状態量の検出値から判定される。本実施の形態においては、例えばオートアイドルスイッチ２５及び操作装置２２の信号を状態量の検出信号としてＥＵＣ１９を介して制御装置５０に入力し、オートアイドル制御が有効で且つ全ての操作装置２２が微操作範囲（操作量が中立位置を含む設定値以下の範囲）である場合に、制御装置５０は排気流量が少ない条件下にあると判断する。一方のＳＣＲ温度に関する設定温度Ｔは、この温度未満であると尿素の加水分解によるＮＨ_３ガスの生成速度が所定速度未満となる温度（例えば１８０度程度）である。

排気流量が少なくないと推定した場合、ＳＣＲ温度が設定温度Ｔ未満である場合、又はその双方である場合、制御装置５０は、ステップＳ１０４からステップＳ１０５に手順を移す。反対に、排気流量が少ないと推定し且つＳＣＲ温度が設定温度Ｔ以上である場合には、制御装置５０は、ステップＳ１０４からステップＳ１１２に手順を移す。

・Ｓ１０４→Ｓ１０５〜Ｓ１１１
排気流量が少なくないと推定した場合、ＳＣＲ温度が設定温度Ｔ未満である場合、又はその双方である場合、制御装置５０は、ステップＳ１０２，Ｓ１０３で取得したＮＯｘガス濃度とＳＣＲ温度の値に応じた尿素水噴射量（以下、基準噴射量という）を演算する（ステップＳ１０５）。基準噴射量とは、排気管１８に現在流れている流量の排気中のＮＯｘを浄化するのに必要な尿素水の噴射流量をいう。基準噴射量は、例えば、ＮＯｘガス濃度、ＳＣＲ温度、及び基準噴射量のデータテーブルを記憶装置５５に格納しておき、記憶装置５５から読み出したデータテーブルに従ってＮＯｘガス濃度及びＳＣＲ温度の値を基にして決定することができる。続いて、制御装置５０は、演算した基準噴射量に応じた指令値を尿素水噴射装置４３に出力し所望流量の尿素水を排気中に噴射、又は噴射量を所望流量に変更する（ステップＳ１０６）。尿素水の噴射後、制御装置５０はＥＣＵ１９を介してＮＨ_３センサ４７の信号を入力し（ステップＳ１０７）、ＳＣＲフィルタ５３の近傍のＮＨ_３ガス濃度が設定値ａ［ｐｐｍ］以上か否かを判定する（ステップＳ１０８）。設定値ａは、規制値（例えば１０［ｐｐｍ］前後）に設定することができるが、勿論さらに低く設定する等、任意に設定することも可能である。

ＮＨ_３ガス濃度が設定値ａ未満であれば、制御装置５０は、ステップＳ１０８からステップＳ１０２に手順を戻す。ＮＨ_３ガス濃度が設定値ａ以上であれば、制御装置５０は、ＮＯｘセンサ４６及び温度センサ４４で測定された排気中のＮＯｘガス濃度及びＳＣＲ温度を再びＥＣＵ１９を介して入力し（ステップＳ１０９，Ｓ１１０）、これらの値を基にしてＮＯｘガス濃度及びＳＣＲ温度に対する尿素水の基準噴射量の設定を補正して手順をステップＳ１０４に戻す（ステップＳ１１１）。基準噴射量の補正は、例えばＮＨ_３ガス濃度の測定値と設定値ａとの差分を演算し、この差分をゼロ又はそれ以下にすることを目標として尿素水噴射量の設定を下げることにより実行する。

・Ｓ１０４→Ｓ１１２〜Ｓ１１８
前述したステップＳ１０４において、排気流量が少ないと推定し且つＳＣＲ温度が設定温度Ｔ以上である場合、制御装置５０は、ステップＳ１０２，Ｓ１０３で取得したＮＯｘガス濃度とＳＣＲ温度の値に応じた尿素水の割増噴射量を演算する（ステップＳ１１２）。ここで言う割増噴射量とは、ＳＣＲフィルタ５３へのＮＨ_３ガスの吸蔵に必要な量を前述した基準噴射量に加算した値である。割増噴射量の設定は、ＳＣＲフィルタ５３へのＮＨ_３ガスの吸蔵量が最大となる値を目標とする（後述）。また、基準噴射量と同じく、割増噴射量も、例えば、ＮＯｘガス濃度、ＳＣＲ温度、及び割増噴射量のデータテーブルを記憶装置５５に格納しておき、記憶装置５５から読み出したデータテーブルに従ってＮＯｘガス濃度及びＳＣＲ温度の値を基にして演算すれば良い。同じ排気流量でもＳＣＲ温度が高いほど噴射量は増加し得る。

その後、制御装置５０は、演算した尿素水の割増噴射量に応じた指令値を尿素水噴射装置４３に出力し所望流量の尿素水を排気中に噴射、又は噴射量を所望流量に変更し（ステップＳ１１３）、ＥＣＵ１９を介してＮＨ_３センサ４７，４８の信号を入力してＳＣＲフィルタ５３の前後のＮＨ_３ガスの濃度差を演算する（ステップＳ１１４）。続いて、制御装置５０は、演算したＮＨ_３ガス濃度差が設定値ｂ［ｐｐｍ］よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１１５）。

ＮＨ_３ガス濃度差が設定値ｂよりも大きくＳＣＲフィルタ５３に十分なＮＨ_３ガスが吸蔵されていることが推定されれば、制御装置５０は、ステップＳ１１５からステップＳ１１９に手順を移す。ＮＨ_３ガス濃度差が設定値ｂ以下でＳＣＲフィルタ５３のＮＨ_３吸蔵量が不十分であると推定されれば、制御装置５０は、ＮＯｘセンサ４６及び温度センサ４４で測定された排気中のＮＯｘガス濃度及びＳＣＲ温度を再びＥＣＵ１９を介して入力し（ステップＳ１１６，Ｓ１１７）、これらの値を基にしてＮＯｘガス濃度及びＳＣＲ温度に対する尿素水の割増噴射量の設定を補正して手順をステップＳ１０４に戻す（ステップＳ１１８）。割増噴射量の補正は、例えばＮＨ_３ガス濃度差の演算値と設定値ｂとの差分を演算し、この差分をゼロ又はそれ以下にすることを目標として尿素水噴射量の設定を下げることで実行される。

・Ｓ１１５→Ｓ１１９〜ＥＮＤ
ステップＳ１１５においてＮＨ_３濃度差が設定値ｂよりも大きい場合、制御装置５０は、ステップＳ１０４の判定が設定時間ｔ以上連続して満たされたままであるか否かを判定する（ステップＳ１１９）。この経過時間の判定は、ＥＣＵ１９又は制御装置５０に備えられたタイマ又は制御装置５０に接続された他のタイマの計時データに基づいて行われる。制御装置５０は、設定時間ｔの経過前であればステップＳ１１９からステップＳ１０２に手順を戻し、設定時間ｔに達していれば、ＥＣＵ１９を介して告知装置５６に信号を出力し、エンジン１４を停止させるかどうかの問い合わせをオペレータに告知する（ステップＳ１２０）。続いて、制御装置５０は、ＥＣＵ１９を介してキースイッチ（図示せず）によってエンジン１４の停止が指示されているか否かを判定し（ステップＳ１２１）、エンジン１４の停止が指示されていなければステップＳ１２１からステップＳ１０２に手順を戻す。エンジン１４の停止が指示されている場合には、制御装置５０は尿素水噴射装置４３に指令信号を出力して尿素水の噴射を停止させて（ステップＳ１２２）、必要に応じて配管１８内に残留する尿素水を吸い上げる処理をした上で図４の一連の手順を終了する。

図５は本実施の形態におけるＳＣＲ温度と尿素水噴射量の割増分との関係を表す図である。

図４でも説明したように、排気流量が少ない所定条件下では、ＳＣＲ温度が設定温度Ｔ以上のとき、その時点で排気管１８を流通する排気中のＮＯｘ浄化に必要な量にＳＣＲフィルタ５３に吸蔵させる分を割増して尿素水を噴射する。図５に示したように、尿素水噴射量の割増分（＝割増噴射量−基準噴射量）はその時点のＳＣＲフィルタ５３のＮＨ_３吸蔵率が低いほど多く、高いほど少なくなる。尿素水の余剰な噴射を避けるためである。ＮＨ_３吸蔵率とは、ＳＣＲフィルタ５３が吸蔵できる最大ＮＨ_３量に対してＮＨ_３吸蔵量（現在吸蔵されているＮＨ_３量）の割合［％］をいう。ＮＨ_３吸蔵量は、ＮＨ_３センサ４７，４８の測定値の差分を基に別途用意されたデータテーブルから演算される。

５．効果
ＳＣＲ温度が設定温度Ｔ以上である高い場合、排気流量が少ない所定条件下において、負荷変動時（排気流量が多い時）と比較してＳＣＲフィルタ５３の温度変化は緩やかになる。これを前述した状態量を基に検知して尿素水の噴射量を増加させ、ＳＣＲフィルタ５３にＮＨ_３ガスを十分に吸着させておく。これによって、急激にエンジン回転数が増加して排気流量が急増する場合、尿素水噴射量の制御の応答が間に合わず、仮にＮＯｘ浄化装置４２に排気が到達した時点でエンジン回転数に応じて尿素水噴射量が増加しきらなくても、ＳＣＲフィルタ５３に予め十分に吸蔵させてあるＮＨ_３ガスによってＮＯｘガスを逃さず浄化することができる。したがって、排気ガスの流量が急増する場合にも効果的にＮＯｘを浄化することができ、排気ガスの浄化率を向上させることができる。

また、尿素水噴射量を増加させても、その後ステップＳ１０４の条件が満たされなくなればＮＯｘ濃度に応じた基準噴射量に復帰するので、尿素水を必要以上に多く噴射することを回避することができる。したがって、尿素水噴射量の総量の増加を抑制することができ、ＮＨ_３スリップを抑止することができる。この点で、ＮＯｘの浄化効率の向上と相俟って大気汚染の抑制に貢献し、機械の高い信頼性を確保することができる。

６．その他
図４のステップＳ１０４において、排気流量の状態を判断するのにオートアイドルスイッチ２５と操作装置２２からの信号を利用したが、前述したように、図４のステップＳ１０４の判定に用いる状態量はエンジン１４の排気流量の増減と因果関係のある値なので、他の検出器からの信号を基にステップＳ１０４の判断を実行する構成とすることもできる。例えばエンジン１４の回転数やトルクが増減すれば排気流量も増減するので、エンジンの回転数やトルクも当該状態量の一例である。エンジン回転数は、エンジン１４に設けた回転数センサ（図示せず）やＥＣＵ１９の指令値で検出することができる。エンジン１４のトルクもトルクセンサ（図示せず）によって測定することができる。したがって、回転数センサやＥＣＵ１９、トルクセンサも上記状態量を検出する検出器の一例となり得る。また、排気管１８を流れる排気流量が増減すれば排気管１８内の温度や圧力も変動する。したがって、前述した温度センサ４４及び圧力センサ４５も当該状態量を検出する検出器の一例となり得る。また、特に図示していないが、排気管１８に流量計を設けて排気流量を直接検出するようにしても良い。さらに、前述したようにゲートロックレバー２３を引き上げると、エンジン回転数がアイドル回転数に低下し排気流量が減少する。エンジン目標回転数が変更された場合もエンジン回転数が変化する。したがって、ゲートロックレバー２３及びエンコンダイヤル２６も当該状態量を検出し得る。

また、ステップＳ１０５，Ｓ１１２において、ＮＯｘを浄化するのに要する尿素水噴射量をＮＯｘセンサ４６の測定値に応じて算出する場合を例に挙げて説明したが、例えばエンジン１４の回転数やトルクを基に尿素水噴射量を算出する構成とすることもできる。その他の前述した状態量を基に尿素水噴射量を算出する構成とすることも考えられ得る。

また、上記の実施の形態では、油圧ショベル１に本発明を適用した場合を例に挙げて説明したが、本発明は、例えばホイールローダを含む他の種類の建設機械にも適用可能であり、同様の効果を奏することができる。

１４エンジン
１８排気管
２２操作装置（検出器）
２３ゲートロックレバー（検出器）
２５オートアイドルスイッチ（検出器）
２６エンジンコントロールダイヤル（検出器）
４３尿素水噴射装置
４４温度センサ（検出器）
４５圧力センサ（検出器）
４７，４８ＮＨ_３センサ（検出器）
５０制御装置
５３ＳＣＲフィルタ

Claims

エンジンの排気管に設けたＳＣＲフィルタと、
前記ＳＣＲフィルタの上流側に位置する尿素水噴射装置と、
前記エンジンの排気流量の増減に関係する状態量を検出する検出器と、
前記排気管を現在流れている排気中のＮＯｘを浄化する基準噴射量の尿素水を噴射するように前記尿素水噴射装置を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記検出器の検出信号を基に排気ガス流量が設定値以下となることが推定される条件下で、前記ＳＣＲフィルタにＮＨ_３ガスを吸蔵させるのに要する量を前記基準噴射量に付加した割増噴射量の尿素水を噴射するように前記尿素水噴射装置を制御することを特徴とする排気浄化装置。
請求項１の排気浄化装置において、
前記排気管に設けた温度センサを備え、
前記制御装置は、前記温度センサの測定値を基に推定される前記ＳＣＲフィルタの温度が設定温度以上で、かつ前記条件が満たされた場合に、前記割増噴射量の尿素水を噴射するように前記尿素水噴射装置を制御することを特徴とする排気浄化装置。
請求項１又は２の排気浄化装置において、
前記排気管における前記ＳＣＲフィルタの上流側及び下流側にＮＨ_３センサを備え、
前記制御装置は、前記ＮＨ_３センサの測定値から求めた前記ＳＣＲフィルタの前後のＮＨ_３ガスの濃度差に応じて前記割増噴射量を補正することを特徴とする排気浄化装置。