JP6392728B2 - 作業機械の排気ガス浄化装置 - Google Patents

Description

本発明は、作業機械の排気ガス浄化装置に関する。

排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を除去する排気ガス浄化装置を備えた作業機械が知られている（特許文献１参照）。この種の排気ガス浄化装置として、エンジンの排気系に還元触媒を配置し、この還元触媒よりも上流側の排気通路内に設けた還元剤噴射装置から、還元剤を供給するものがある。排気ガス中のＮＯｘは、還元剤に接触し、還元触媒において還元反応が促進されることによって無害成分に浄化される。

還元反応は、ＮＯｘとアンモニアとの還元反応であり、アンモニアを効率的に発生する還元剤として、たとえば、尿素水溶液（以下、単に尿素水と記す）が使用される。尿素水は、尿素水タンクに貯留され、排気温度やＮＯｘ排出量等に基づいて、必要量が尿素水タンクから尿素水ポンプにより吸い上げられ、尿素水噴射装置に供給される。

作業機械では、尿素水タンク内で尿素水の濃度を濃度センサで監視しており、尿素水の濃度に異常があった場合、表示装置の表示画面上に警告画像を表示したり、エンジンの出力を制限したりする等の対策がなされている。

しかしながら、尿素水タンク内の尿素水は、作業機械の振動によって気泡が発生しやすく、濃度センサの検知部に気泡が付着することで測定精度が低下してしまうという問題がある。濃度異常の誤検知が発生すると、表示画面に警告画像が表示されたり、エンジンの出力が制限されてしまう。特許文献１には、濃度センサの検知部を泡沫捕捉フィルタで覆うことで、濃度センサの検知部に泡沫が付着することを防止する技術が開示されている。

特開２００５−２９９４４１号公報

作業機械は自動車に比べて動作環境が厳しく、作業中に大きく振動することが多い。このため、作業機械では、振動により水面が波打つことでタンク内において気泡が発生しやすい。また、走行風を利用することによってエンジンルームの熱を排熱できる自動車と比較して、作業機械ではヒートバランス温度も高いため、尿素水の温度が上昇しやすく、温度上昇に起因する気泡も発生しやすい。

このように、作業機械では、自動車に比べて気泡の発生が起きやすく、特許文献１に記載の捕捉フィルタでは十分な効果が期待できない。また、特許文献１に記載の捕捉フィルタは、捕捉フィルタの内側で発生した気泡が濃度センサの検知部に付着することを抑制できるもでもない。つまり、特許文献１に記載の捕捉フィルタでは、濃度センサの測定精度が低下するおそれがある。

本発明の一態様による作業機械の排気ガス浄化装置は、エンジンの排気ガスの排気流路中に設置され、排気ガス中の窒素酸化物を還元剤により還元浄化する還元触媒、ならびに、前記排気流路中に前記還元剤を噴射する還元剤噴射装置を備えた作業機械の排気ガス浄化装置であって、前記還元剤を貯蔵する貯蔵部と、前記貯蔵部内に配置され、前記還元剤の濃度を検出する検知部を有する濃度センサと、前記検知部に向けて前記還元剤を噴射する気泡除去装置と、前記貯蔵部の前記還元剤を前記気泡除去装置に供給する還元剤ポンプと、前記還元剤ポンプの吐出圧を検出する圧力センサと、前記濃度センサで検出された値、および前記圧力センサで検出された値に基づいて、前記気泡除去装置による前記還元剤の噴射を制御する気泡除去制御装置と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、濃度センサの検知部に付着した気泡を除去することができるので、濃度センサの測定精度の低下を抑制することができる。

第１の実施の形態に係る排気ガス浄化装置を搭載した油圧ショベルを示す模式図。 第１の実施の形態に係る排気ガス浄化装置の構成を示す図。 第２噴射弁の構成を模式的に示す図。 第１の実施の形態に係るコントローラにより実行される気泡除去プログラムによる処理の一例を示すフローチャート。 図４の空気判定処理、上限判定処理および下限判定処理の一例を示すフローチャート。 第２の実施の形態に係るコントローラの機能ブロック図。 第２の実施の形態に係るコントローラにより実行される気泡除去プログラムによる処理の一例を示すフローチャート。

−第１の実施の形態−
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は第１の実施の形態に係る排気ガス浄化装置を搭載した作業機械の一例である油圧ショベルを示す模式図である。なお、説明の便宜上、図１に示したように前後および上下方向を規定する。

図１に示すように、油圧ショベルは、走行体３と、旋回輪７を介して走行体３上に旋回可能に搭載された旋回体４とを備える。走行体３は、左右一対のクローラ３ｃを走行用の油圧モータ３ｍによって駆動することにより走行する。

旋回体４の前部左側には運転室６が設けられ、運転室６の後部にはエンジン室が設けられている。運転室６の内部には、作業者（オペレータ）が着座する座席や、油圧ショベルの各部を操作する操作部材が設けられている。作業者は、運転室６内の操作部材を操作することで各部を駆動させ、掘削や整地等の作業を行う。

エンジン室には、動力源であるエンジン１や油圧ポンプ２等の機器が収容されている。エンジン室の後部には、作業時の機体のバランスをとるためのカウンタウエイトが取り付けられている。旋回体４の前部右側にはフロント作業装置５が設けられている。

フロント作業装置５は、複数のフロント部材、すなわちブーム８、アーム１０、および、バケット１２を備える。ブーム８は、基端部が旋回体４の前部において、軸１４を中心として回動可能に取り付けられている。アーム１０は、その一端がブーム８の先端の軸１５を中心として回動可能に取り付けられている。ブーム８およびアーム１０は、ブームシリンダ９およびアームシリンダ１１によってそれぞれ駆動されて起伏する。バケット１２は、アーム１０の先端の軸１６を中心として、アーム１０に対して上下方向に回動可能に取り付けられ、バケットシリンダ１３によって駆動される。

油圧ポンプ２は、エンジン１に接続され、エンジン１によって駆動されて作動油を吐出する。油圧ポンプ２から吐出された作動油は、図示しないコントロールバルブを介して、フロント作業装置５を駆動する各アクチュエータ（ブームシリンダ９、アームシリンダ１１、およびバケットシリンダ１３）や、旋回輪７を駆動する旋回用の油圧モータ（不図示）、走行体３を駆動する走行用の油圧モータ３ｍに供給される。つまり、エンジン１によって、油圧ポンプ２が駆動され、油圧ポンプ２から各アクチュエータに圧油が供給されることで、走行体３、旋回体４およびフロント作業装置５のそれぞれが駆動される。

旋回体４には、排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を除去する排気ガス浄化装置１００が設けられている。図２は、第１の実施の形態に係る排気ガス浄化装置１００の構成を示す図である。排気ガス浄化装置１００は、エンジン１の排気ガスの排気流路中に設置されたＮＯｘ浄化装置１９と、尿素水タンク２２と、尿素水ポンプ２３と、尿素水噴射装置２７と、気泡除去装置３０と、コントローラ２６とを備えている。

ＮＯｘ浄化装置１９は、尿素水を利用して、エンジン１の排気口１７から排出された排気ガス１８に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元浄化する還元触媒を備えた装置である。ＮＯｘ浄化装置１９は、たとえば、筒体内の上流側に選択式還元触媒である尿素ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）が設けられ、尿素ＳＣＲの下流側に酸化触媒が設けられた構成とされる。ＮＯｘ浄化装置１９には、ＮＯｘの濃度を検出するＮＯｘセンサ３９が配設されている。

尿素水噴射装置２７は、尿素ＳＣＲの上流側に配置され、尿素ＳＣＲに向けて尿素水を噴射する噴射弁（以下、第１噴射弁２７ａと記す）を備えている。第１噴射弁２７ａは、尿素水が流れる第１の流路を形成する第１配管２９ａを介して、尿素水タンク２２に接続されている。尿素水タンク２２は、還元剤である尿素水２０を貯蔵する容器（貯蔵部）である。第１配管２９ａには、尿素水ポンプ２３が介装されている。尿素水ポンプ２３は、後述するように、コントローラ２６からの制御信号に基づいて回転速度が制御されて、尿素水タンク２２内の尿素水２０を尿素水噴射装置２７に送給する。尿素水タンク２２内には、尿素水の濃度Ｃを検出する濃度センサ３２の検知部３２ａが配設されている。また、尿素水タンク２２内には、尿素水２０の水位（すなわち残量）を計測するためのフロート式の水位計（不図示）が配設されている。

第１噴射弁２７ａは、コイルに電流を流すことにより可動子とコアとを含む磁気回路に磁束を発生させ、可動子をコア側に引き付ける磁気吸引力を作用させることにより、弁体の開閉を行うものである。第１噴射弁２７ａは、周知の電磁駆動式の燃料噴射弁と同様の構成を有しているものである。

第１噴射弁２７ａは、コントローラ２６からの制御信号に応じて、排気流路中に尿素水を噴射する。コントローラ２６は、ＮＯｘセンサ３９からの検出信号に基づいて、第１噴射弁２７ａの開閉を制御するための信号を生成する。尿素水が噴射されると、ＮＯｘ浄化装置１９の尿素ＳＣＲにより尿素水からアンモニアが生成され、アンモニアにより排気ガス中のＮＯｘが還元反応して、水と窒素に分解される。なお、ＮＯｘ浄化装置１９の尿素ＳＣＲの下流側に設けられた酸化触媒により、排気ガス中のアンモニアが低減される。

尿素水ポンプ２３の吐出側における第１配管２９ａには、尿素水が流れる第２の流路を形成する第２配管２９ｂが接続され、尿素水ポンプ２３が第２配管２９ｂを介して気泡除去装置３０に接続されている。つまり、尿素水ポンプ２３の吐出側の配管は、分岐され、尿素水噴射装置２７と気泡除去装置３０のそれぞれに接続されている。なお、図示しないが、尿素水ポンプ２３と尿素水タンク２２には、絞りが設けられた戻り配管が接続されており、尿素水の余剰分が戻り配管を介して尿素水タンク２２に戻される。

気泡除去装置３０は、第１配管２９ａおよび第２配管２９ｂを介して尿素水タンク２２に接続される噴射弁（以下、第２噴射弁３０ａと記す）を備えている。図３は、第２噴射弁３０ａの構成を模式的に示す図である。図３に示すように、第２噴射弁３０ａは、電磁式噴射弁であり、第２配管２９ｂからの尿素水が導入される筒体と、筒体の噴射口３０１を開閉する弁体３０２と、弁体３０２を噴射口３０１に向けて引っ張る引張コイルばね３０３と、引張コイルばね３０３の引張力に抗して弁体３０２を可動させる磁気力を発生する電磁石３０４とを備えている。

弁体３０２は、長軸部材であって、筒体内において軸方向に往復移動可能に配設されている。電磁石３０４は、コイルと磁気コアとによって構成され、コイルは制御用端子３０９を介してコントローラ２６に接続されている。電磁石３０４のコイルに電流が流れると、磁気力により弁体３０２が吸引されて、弁体３０２が電磁石３０４に向けて移動する。弁体３０２は、引張コイルばね３０３による引張力と、この引張力に抗して弁体３０２を可動させる磁気力とによって動作し、噴射口３０１の開／閉が制御される。

第２噴射弁３０ａは、コントローラ２６からの制御信号（励磁電流）に応じて、尿素水タンク２２内に尿素水を噴射する。図２に示すように、第２噴射弁３０ａの噴射口３０１は、第２噴射弁３０ａから噴射された尿素水によって濃度センサ３２の検知部３２ａに付着した気泡が除去されるように、濃度センサ３２の検知部３２ａに向けられた状態で配置されている。本実施の形態では、弁体３０２の中心軸ＣＬ上に濃度センサ３２の検知部３２ａが配置されている。

尿素水ポンプ２３は、電動式のポンプであり、エンジン１の始動に伴って電力が供給され、駆動される。尿素水ポンプ２３が駆動されると、尿素水タンク２２内の尿素水２０が、尿素水タンク２２内に配置された第１配管２９ａの尿素水吸込み口２５から吸い上げられ、第１配管２９ａおよび第２配管２９ｂに供給され、加圧される。尿素水ポンプ２３の吐出側における第１配管２９ａ内の尿素水は、第１噴射弁２７ａが開くことにより、エンジン１の排気流路中に噴射供給される。第２配管２９ｂ内の尿素水は、第２噴射弁３０ａが開くことにより、尿素水タンク２２内に噴射供給される。

尿素水ポンプ２３の吐出側における第１配管２９ａには、尿素水ポンプ２３の吐出圧Ｐｐを検出する圧力センサ２４が配設されている。圧力センサ２４で検出された吐出圧Ｐｐは、第１噴射弁２７ａから必要な流量の尿素水を噴射できるか否かを判定するために用いられ、少なくとも吐出圧Ｐｐが所定値以上である条件が満たされた場合に第１噴射弁２７ａが開弁される。

コントローラ２６は、ＣＰＵや記憶装置であるＲＯＭおよびＲＡＭ、その他の周辺回路などを有する演算処理装置を含んで構成されている。コントローラ２６には、表示装置３３が接続されている。表示装置３３は、たとえば、液晶モニタなどの表示装置であり、コントローラ２６からの制御信号に基づいて、表示画像を表示画面に表示させる。

コントローラ２６には、エンジン１の制御を行うエンジンコントローラ２８が接続されている。コントローラ２６は、後述するように、尿素水の濃度Ｃが所定の閾値よりも低い状態、もしくは高い状態、または尿素水タンク２２内の尿素水の水位が所定の閾値よりも低い状態（すなわち、尿素水が欠乏した状態）が所定時間継続されると、エンジン１の出力を制限する条件が成立したことを表す制御信号をエンジンコントローラ２８に出力する。エンジンコントローラ２８は、コントローラ２６からの制御信号に基づいて、エンジン１の出力を制限する。

コントローラ２６には、圧力センサ２４が接続され、圧力センサ２４で検出された尿素水ポンプ２３の吐出圧Ｐｐに相当する信号が入力される。コントローラ２６には、濃度センサ３２の検知部３２ａが接続され、濃度センサ３２の検知部３２ａで検出された尿素水の濃度Ｃに相当する信号が入力される。コントローラ２６には、ＮＯｘセンサ３９が接続され、ＮＯｘセンサ３９で検出されたＮＯｘの濃度に相当する信号が入力される。

本実施の形態では、濃度センサ３２として、音速測定方式の濃度センサを採用している。音速測定方式の濃度センサでは、超音波振動子と反射板が対向配置された検知部を備え、超音波振動子から発信した超音波が、反射板から返ってくるまでの時間を計測することにより、音速ｖを測定する。つまり、濃度センサ３２で検出される尿素水の濃度Ｃに相当する信号とは、音速ｖを表す信号である。なお、音速ｖに代えて、超音波の往復時間としてもよい。

コントローラ２６の記憶装置には、予め、音速ｖと尿素水の濃度Ｃとの相関関係を表すデータテーブル（以下、濃度データテーブルと記す）が記憶されており、コントローラ２６が濃度データテーブルを参照し、測定された音速ｖに基づいて、尿素水の濃度Ｃを演算する。なお、尿素水タンク２２に貯蔵されている尿素水２０の量が少なくなり、すなわち水位が低下し、濃度センサ３２の検知部３２ａが空気に晒されると、検出された音速ｖの値が尿素水のときに比べて低下する。しかしながら、空気の音速ｖに対応する濃度データテーブルは、コントローラ２６の記憶装置には記憶されていない。したがって、この場合、コントローラ２６は無効値が入力されたと判定する。

ここで、検知部３２ａを構成する超音波振動子や反射板に気泡が付着するなどして、超音波振動子と反射板との間に気泡が存在していると、正しい測定結果を得ることができず、濃度異常の誤検知が発生するおそれがある。そこで、本実施の形態では、濃度センサ３２の検知部３２ａに付着した気泡を気泡除去装置３０により除去する。以下、気泡除去装置３０の駆動を制御するコントローラ２６の機能について説明する。

コントローラ２６は、ポンプ制御部２６１と、濃度状態判定部２６２と、空気判定カウンタ２６３ａと、上限判定カウンタ２６３ｂと、下限判定カウンタ２６３ｃと、噴射タイマ設定部２６４と、静定待機タイマ設定部２６５と、表示制御部２６６と、噴射条件判定部２６８と、出力制限判定部２６０と、を機能的に備えている。

ポンプ制御部２６１は、尿素水の吐出圧Ｐｐが予め定められた所定圧Ｐｐ１に一定に保たれるように、尿素水ポンプ２３の回転速度を制御する。ポンプ制御部２６１は、吐出圧Ｐｐが所定圧Ｐｐ１を含む所定範囲（Ｐｐ１ａ≦Ｐｐ≦Ｐｐ１ｂ）内にあるときには、尿素水ポンプ２３の回転速度を変更しない。ポンプ制御部２６１は、吐出圧Ｐｐが所定範囲未満である場合（Ｐｐ＜Ｐｐ１ａ）、尿素水ポンプ２３の回転速度を増加させ、吐出圧Ｐｐが所定範囲よりも大きい場合（Ｐｐ１ｂ＜Ｐｐ）、尿素水ポンプ２３の回転速度を減少させる。なお、ポンプ制御部２６１は、エンジン１の出力が制限された場合、尿素水ポンプ２３を停止させる。

濃度状態判定部２６２は、尿素水タンク２２に予め決められた量の尿素水が貯蔵されているか否か、ならびに、尿素水タンク２２に貯蔵された尿素水の濃度Ｃが、正常な範囲内にあるか否か、すなわち下限値Ｃｎ以上かつ上限値Ｃｘ未満（Ｃｎ≦Ｃ＜Ｃｘ）にあるか否かを判定する。尿素水の濃度Ｃは窒素酸化物（ＮＯｘ）の浄化性能に関わっており、低濃度では窒素酸化物（ＮＯｘ）を十分に分解できず、高濃度では過剰に噴射された尿素水がアンモニアとなって外部へ漏れてしまうおそれがある。また、尿素水が不足（欠乏）し、尿素ＳＣＲに尿素水を供給できなくなってしまった状態では、窒素酸化物（ＮＯｘ）の浄化を行うことができない。このため、濃度状態判定部２６２による尿素水の濃度Ｃの測定結果は正確であることが求められる。以下、濃度状態判定部２６２の具体的な判定内容と、その判定結果に基づく処理について詳しく説明する。

濃度状態判定部２６２は、記憶装置に記憶されている濃度データテーブルを参照し、濃度センサ３２の検知部３２ａで検出された値（音速ｖ）に基づいて、尿素水の濃度Ｃを演算する。

濃度状態判定部２６２は、濃度センサ３２の検知部３２ａで検出された値ｖが、空気判定用の閾値ｖ１未満であるか否かを判定する。空気判定用の閾値ｖ１は、濃度データテーブルの音速ｖの下限値に相当する。換言すれば、濃度状態判定部２６２は、濃度センサ３２で検出された値ｖが、濃度データテーブルの下限値よりも低いか否かを判定する。検出値ｖが空気判定用の閾値ｖ１未満であると判定された場合、すなわち濃度データテーブルを参照したときに、検出値ｖが濃度データテーブルの下限値よりも低いと判定された場合、濃度状態判定部２６２は、検出された値ｖが無効値であると判定する。

濃度状態判定部２６２は、濃度センサ３２で検出された値ｖが無効値であると判定されると、空気判定カウンタ２６３ａのカウンタ値ｉａが閾値ｉａ０以上であるか否かを判定する。濃度状態判定部２６２は、カウンタ値ｉａが閾値ｉａ０以上である場合、「異常（欠乏状態）」と判定する。

空気判定カウンタ２６３ａは、濃度状態判定部２６２により、カウンタ値ｉａが閾値ｉａ０未満であると判定された場合（ｉａ＜ｉａ０）、制御周期毎にカウンタ値ｉａをインクリメントする（ｉａ＝ｉａ＋１）。閾値ｉａ０は、数分から１０分程度の時間に相当する値であり、予め記憶装置に記憶されている。空気判定カウンタ２６３ａは、濃度センサ３２で検出された値ｖが無効値でないと判定された場合、カウンタ値ｉａをクリアする（ｉａ＝０）。

濃度状態判定部２６２は、濃度センサ３２で検出された値ｖに基づいて演算された尿素水の濃度Ｃが、上限値Ｃｘ以上であるか否かを判定する。上限値Ｃｘは、使用温度範囲内において、尿素水中に尿素が結晶として析出してしまうことを防止すること、ならびに、尿素水が凍結しやすい濃度となることを防止するために設定され（たとえば、５０％程度）、予め記憶装置に記憶されている。

濃度状態判定部２６２は、尿素水の濃度Ｃが上限値Ｃｘ以上であると判定されると（Ｃ≧Ｃｘ）、上限判定カウンタ２６３ｂのカウンタ値ｉｂが閾値ｉｂ０以上であるか否かを判定する。濃度状態判定部２６２は、カウンタ値ｉｂが閾値ｉｂ０以上である場合、「異常（高濃度状態）」と判定する。

上限判定カウンタ２６３ｂは、濃度状態判定部２６２により、カウンタ値ｉｂが閾値ｉｂ０未満であると判定された場合（ｉｂ＜ｉｂ０）、制御周期毎にカウンタ値ｉｂをインクリメントする（ｉｂ＝ｉｂ＋１）。閾値ｉｂ０は、数分から１０分程度の時間に相当する値であり、予め記憶装置に記憶されている。上限判定カウンタ２６３ｂは、濃度センサ３２で検出された値ｖが上限値Ｃｘ未満であると判定された場合、カウンタ値ｉｂをクリアする（ｉｂ＝０）。

濃度状態判定部２６２は、濃度センサ３２で検出された値ｖに基づいて演算された尿素水の濃度Ｃが、下限値Ｃｎ未満であるか否かを判定する。下限値Ｃｎは、使用温度範囲内において、排気ガスを効果的に浄化できなくなることを防止するために設定され（たとえば、２５％程度）、予め記憶装置に記憶されている。

濃度状態判定部２６２は、尿素水の濃度Ｃが下限値Ｃｎ未満であると判定されると（Ｃ＜Ｃｎ）、下限判定カウンタ２６３ｃのカウンタ値ｉｃが閾値ｉｃ０以上であるか否かを判定する。濃度状態判定部２６２は、カウンタ値ｉｃが閾値ｉｃ０以上である場合、「異常（低濃度状態）」と判定する。

下限判定カウンタ２６３ｃは、濃度状態判定部２６２により、カウンタ値ｉｃが閾値ｉｃ０未満であると判定された場合（ｉｃ＜ｉｃ０）、制御周期毎にカウンタ値ｉｃをインクリメントする（ｉｃ＝ｉｃ＋１）。閾値ｉｃ０は、数分から１０分程度の時間に相当する値であり、予め記憶装置に記憶されている。下限判定カウンタ２６３ｃは、濃度センサ３２で検出された濃度Ｃが下限値Ｃｎ以上であると判定された場合、カウンタ値ｉｃをクリアする（ｉｃ＝０）。

なお、濃度状態判定部２６２は、上述の「異常（欠乏状態）」、「異常（高濃度状態）」および「異常（低濃度状態）」のいずれにも該当しない場合、「正常」と判定する。

表示制御部２６６は、記憶装置に記憶された表示画像の中から、濃度状態判定部２６２により判定された結果に対応する表示画像を選択し、表示装置３３の表示画面に表示させる。濃度状態判定部２６２での判定結果が「正常」である場合、表示制御部２６６は、尿素水が正常な状態であることを表す表示画像を表示装置３３に表示させる。

濃度状態判定部２６２による判定結果が「異常（欠乏状態）」である場合（ｖ＜ｖ１，ｉａ≧ｉａ０）、表示制御部２６６は、尿素水タンク２２内の尿素水の水位が不足しており、濃度センサ３２の検知部３２ａが露出して空気に触れている状態であることを表す情報として、「欠乏エラー」の表示画像を表示装置３３の表示画面に表示させる。

濃度状態判定部２６２による判定結果が、「異常（高濃度状態）」である場合（Ｃ≧Ｃｘ，ｉｂ≧ｉｂ０）、表示制御部２６６は、尿素水が高濃度状態であることを表す情報として、「高濃度エラー」の表示画像を表示装置３３の表示画面に表示させる。

濃度状態判定部２６２による判定結果が、「異常（低濃度状態）」である場合（Ｃ＜Ｃｎ，ｉｃ≧ｉ０）、表示制御部２６６は、尿素水が低濃度状態であることを表す情報として、「低濃度エラー」の表示画像を表示装置３３の表示画面に表示させる。

出力制限判定部２６０は、濃度状態判定部２６２により「異常（欠乏状態または高濃度状態、低濃度状態）」と判定された場合、エンジン１の出力を制限する制御信号をエンジンコントローラ２８に出力する。エンジンコントローラ２８は、異常状態に応じてエンジン１の出力の制限を行う。なお、出力制限判定部２６０は、濃度状態判定部２６２により「正常」と判定された場合、エンジン１の出力を制限する制御信号の生成は行わない。

噴射条件判定部２６８は、空気判定カウンタ２６３ａのカウンタ値ｉａ、上限判定カウンタ２６３ｂのカウンタ値ｉｂおよび下限判定カウンタ２６３ｃのカウンタ値ｉｃに基づいて、噴射条件が成立しているか否かを判定する。噴射条件判定部２６８は、カウンタ値ｉａ,ｉｂ，ｉｃの全てが０以下でない場合、すなわちカウンタ値ｉａ，ｉｂ，ｉｃのうち、少なくともいずれか一つが０よりも大きい場合、噴射条件が成立していると判定する。噴射条件判定部２６８は、カウンタ値ｉａ，ｉｂ，ｉｃの全てが０以下である場合、噴射条件が成立していないと判定する。

噴射タイマ設定部２６４は、噴射条件判定部２６８により、噴射条件が成立していると判定されると、噴射時間に相当するタイマ値（以下、噴射タイマ値Ｔｉと記す）を予め記憶装置に記憶されている設定値Ｔｉ１に設定する（Ｔｉ＝Ｔｉ１）。設定値Ｔｉ１は、気泡を除去できる時間（たとえば、３０秒程度）として、実験等により予め定められている。噴射タイマ設定部２６４は、所定の制御周期毎に設定された噴射タイマ値Ｔｉをデクリメントする（Ｔｉ＝Ｔｉ−１）。

静定待機タイマ設定部２６５は、噴射条件が成立すると、静定待機時間に相当するタイマ値（以下、静定待機タイマ値Ｔｓと記す）を予め記憶装置に記憶されている設定値Ｔｓ１に設定する（Ｔｓ＝Ｔｓ１）。設定値Ｔｓ１は、気泡除去装置３０の第２噴射弁３０ａから尿素水の噴射が完了した後の待機時間である。本実施の形態では、濃度センサ３２での検出値を所定時間（たとえば、３０秒程度）測定した後、平均化する処理を所定の制御周期毎に行っている。つまり、ノイズをカットするフィルタリング処理を行っている。このため、尿素水の噴射により濃度センサ３２の検知部３２ａから気泡が除去された後も、気泡が除去される前や尿素水噴射中に検出された濃度Ｃが平均化に用いられることになる。そこで、正確な濃度Ｃを検出するために、設定値Ｔｓ１を平均化に用いられる時間と同等かそれ以上の時間（たとえば、３０秒から１分程度）として定める。

本実施の形態では、静定待機タイマ設定部２６５は、噴射条件が成立し、気泡除去装置３０による噴射が開始されると、静定待機タイマ値Ｔｓを設定値Ｔｓ１に設定し、気泡除去装置３０による噴射が終了した後、所定の制御周期毎に静定待機タイマ値Ｔｓをデクリメントする（Ｔｓ＝Ｔｓ−１）。

図４は第１の実施の形態に係るコントローラ２６により実行される気泡除去プログラムによる処理の一例を示すフローチャートであり、図５は図４の空気判定処理、上限判定処理および下限判定処理の一例を示すフローチャートである。図４のフローチャートに示す処理は、イグニッションスイッチがオンされることにより開始され、初期化処理（ステップＳ１００）が実行された後、所定の制御周期毎にステップＳ１１０以降の処理が繰り返し実行される。

ステップＳ１００において、コントローラ２６は初期化処理を行って、ステップＳ１１０へ進む。初期化処理（Ｓ１００）では、カウンタ値ｉａ，ｉｂ，ｉｃを０に設定し、噴射タイマ値Ｔｉおよび静定待機タイマ値Ｔｓを０に設定する。

ステップＳ１１０において、コントローラ２６は、尿素水ポンプ２３の吐出圧Ｐｐを読み込んで、尿素水ポンプ２３の吐出圧Ｐｐが所定圧Ｐｐ１に一定に保たれるように、尿素水ポンプ２３の回転速度を制御する制御信号を出力し、ステップＳ１１３へ進む。

ステップＳ１１３において、コントローラ２６は、噴射タイマ値Ｔｉが０以下か否かを判定する。ステップＳ１１３で肯定判定されるとステップＳ１２０へ進み、ステップＳ１１３で否定判定されるとステップＳ１１５へ進む。

ステップＳ１１５において、コントローラ２６は、静定待機タイマ値Ｔｓを設定値Ｔｓ１に設定し、ステップＳ１１７へ進む。ステップＳ１１７において、コントローラ２６は、気泡除去装置３０の第２噴射弁３０ａに開信号を出力して、第２噴射弁３０ａを開弁させ、ステップＳ１１９へ進む。ステップＳ１１９において、コントローラ２６は、噴射タイマ値Ｔｉをデクリメントし（Ｔｉ＝Ｔｉ−１）、ステップＳ１１０へ戻る。

ステップＳ１２０において、コントローラ２６は、気泡除去装置３０の第２噴射弁３０ａに閉信号を出力して、第２噴射弁３０ａを閉弁させ、ステップＳ１３０へ進む。

ステップＳ１３０において、コントローラ２６は、静定待機タイマ値Ｔｓが０以下か否かを判定する。ステップＳ１３０で否定判定されるとステップＳ１３５へ進み、ステップＳ１３０で肯定判定されるとステップＳ１４０へ進む。ステップＳ１３５において、コントローラ２６は、静定待機タイマ値Ｔｓをデクリメントし（Ｔｓ＝Ｔｓ−１）、ステップＳ１３０へ戻る。

ステップＳ１４０において、コントローラ２６は、濃度センサ３２で検出された値（音速ｖ）を読み込み、音速ｖから演算された尿素水の濃度Ｃを取得して、ステップＳ１５０へ進んで、図５（ａ）に示す空気判定処理を実行する。ステップＳ１５１において、コントローラ２６は、濃度センサ３２で検出された値（音速ｖ）が空気判定用の閾値ｖ１未満であるか否かを判定する。ステップＳ１５１で否定判定されるとステップＳ１５２へ進み、ステップＳ１５１で肯定判定されるとステップＳ１５４へ進む。

ステップＳ１５２において、コントローラ２６は、カウンタ値ｉａをクリアし（ｉａ＝０）、メインルーチン（図４参照）へリターンする。ステップＳ１５４において、コントローラ２６は、カウンタ値ｉａが閾値ｉａ０以上であるか否かを判定する。ステップＳ１５４で否定判定されるとステップＳ１５６へ進み、ステップＳ１５４で肯定判定されるとステップＳ１５８へ進む。

ステップＳ１５６において、コントローラ２６は、カウンタ値ｉａをインクリメントし（ｉａ＝ｉａ＋１）、メインルーチン（図４参照）へリターンする。ステップＳ１５８において、コントローラ２６は、「異常（欠乏状態）」と判定し、メインルーチン（図４参照）へリターンする。

空気判定処理（ステップＳ１５０）が完了するとステップＳ１６０へ進み（図４参照）、図５（ｂ）に示す上限判定処理が実行される。ステップＳ１６１において、コントローラ２６は、ステップＳ１４０（図４参照）で取得した尿素水の濃度Ｃが上限値Ｃｘ以上であるか否かを判定する。ステップＳ１６１で否定判定されるとステップＳ１６２へ進み、ステップＳ１６１で肯定判定されるとステップＳ１６４へ進む。

ステップＳ１６２において、コントローラ２６は、カウンタ値ｉｂをクリアし（ｉｂ＝０）、メインルーチン（図４参照）へリターンする。ステップＳ１６４において、コントローラ２６は、カウンタ値ｉｂが閾値ｉｂ０以上であるか否かを判定する。ステップＳ１６４で否定判定されるとステップＳ１６６へ進み、ステップＳ１６４で肯定判定されるとステップＳ１６８へ進む。

ステップＳ１６６において、コントローラ２６は、カウンタ値ｉｂをインクリメントし（ｉｂ＝ｉｂ＋１）、メインルーチン（図４参照）へリターンする。ステップＳ１６８において、コントローラ２６は、「異常（高濃度状態）」と判定し、メインルーチン（図４参照）へリターンする。

上限判定処理（ステップＳ１６０）が完了するとステップＳ１７０へ進み（図４参照）、図５（ｃ）に示す下限判定処理が実行される。ステップＳ１７１において、コントローラ２６は、ステップＳ１４０（図４参照）で取得した尿素水の濃度Ｃが下限値Ｃｎ未満であるか否かを判定する。ステップＳ１７１で否定判定されるとステップＳ１７２へ進み、ステップＳ１７１で肯定定判定されるとステップＳ１７４へ進む。

ステップＳ１７２において、コントローラ２６は、カウンタ値ｉｃをクリアし（ｉｃ＝０）、メインルーチン（図４参照）へリターンする。ステップＳ１７４において、コントローラ２６は、カウンタ値ｉｃが閾値ｉｃ０以上であるか否かを判定する。ステップＳ１７４で否定判定されるとステップＳ１７６へ進み、ステップＳ１７４で肯定判定されるとステップＳ１７８へ進む。

ステップＳ１７６において、コントローラ２６は、カウンタ値ｉｃをインクリメントし（ｉｃ＝ｉｃ＋１）、メインルーチン（図４参照）へリターンする。ステップＳ１７８において、コントローラ２６は、「異常（低高濃度状態）」と判定し、メインルーチン（図４参照）へリターンする。

図４に示すように、下限判定処理（ステップＳ１７０）が完了するとステップＳ１８０へ進み、ステップＳ１８０において、コントローラ２６は、噴射条件が成立しているか否かを判定する。ステップＳ１８０で肯定判定されるとステップＳ１８２へ進み、ステップＳ１８０で否定判定されるとステップＳ１８５へ進む。ステップＳ１８２において、コントローラ２６は、噴射タイマ値Ｔｉに設定値Ｔｉ１を設定し、ステップＳ１８５へ進む。

ステップＳ１８５において、コントローラ２６は、ステップＳ１５０，Ｓ１６０，Ｓ１７０における判定結果に基づいて、「正常」であるか否かを判定する。コントローラ２６は、判定結果が「異常（欠乏状態）」、「異常（高濃度状態）」および「異常（低濃度状態）」のいずれでもない場合、尿素水タンク２２内の尿素水の状態は「正常」であると判定する。ステップＳ１８５で肯定判定、すなわち「正常」であると判定されると、ステップＳ１９０へ進む。ステップＳ１８５で否定判定、すなわち「異常」であると判定されるとステップＳ１９２へ進む。

ステップＳ１９０において、コントローラ２６は、表示装置３３の表示画面に判定結果、すなわち「正常」に対応する表示画像を表示させ、ステップＳ１１０へ戻る。ステップＳ１９２において、コントローラ２６は、表示装置３３の表示画面に判定結果、すなわち、「異常（欠乏状態）」、「異常（高濃度状態）」および「異常（低濃度状態）」のいずれかに対応する表示画像を表示させ、ステップＳ１９５へ進む。

ステップＳ１９５において、コントローラ２６は、エンジン１の出力を制限させるための制御信号を生成し、エンジンコントローラ２８に出力する。さらに、コントローラ２６は、尿素水ポンプ２３を停止させるための制御信号を尿素水ポンプ２３に出力する。なお、エンジン出力制限処理は、尿素水タンク２２内の尿素水が交換されるなどして尿素水の濃度Ｃが正常な範囲（Ｃｎ≦Ｃ＜Ｃｘ）内に収まり、サービスマン等により図示しない解除スイッチが操作され、システムがリセットされることで終了する。

本実施の形態の動作についてまとめると次のようになる。作業者が、イグニッションスイッチをオンすると、尿素水ポンプ２３が始動し、尿素水ポンプ２３の吐出圧Ｐｐが所定圧で一定になるように制御される（Ｓ１１０）。尿素水タンク２２の濃度Ｃは、コントローラ２６により、常時、監視されている。尿素水の濃度Ｃが、正常な範囲、すなわち下限値Ｃｎ以上かつ上限値Ｃｘ未満（Ｃｎ≦Ｃ＜Ｃｘ）であれば、表示装置３３の表示画面には、正常な状態であることが表示されている（Ｓ１９０）。

ここで、濃度センサ３２の検知部３２ａに気泡が付着することに起因して、濃度センサ３２の検出結果が、正常範囲（Ｃｎ≦Ｃ＜Ｃｘ）から外れたとする。この場合、噴射タイマ値Ｔｉが、所定の噴射時間（たとえば、３０秒程度）に相当する設定値Ｔｉ１に設定され（Ｓ１８０でＹｅｓ→Ｓ１８２）、気泡除去装置３０の第２噴射弁３０ａが開弁し、所定の噴射時間だけ、第２噴射弁３０ａから濃度センサ３２の検知部３２ａに向けて尿素水が噴射される（Ｓ１１３でＮｏ→Ｓ１１７，Ｓ１１９）。

噴射条件成立後には、静定待機タイマ値Ｔｓが、静定待機時間（たとえば、３０秒から１分程度）に相当する設定値Ｔｓ１に設定される（Ｓ１１５）。このため、第２噴射弁３０ａからの噴流により濃度センサ３２の検知部３２ａに付着していた気泡が除去され、気泡除去装置３０の第２噴射弁３０ａが閉弁すると（Ｓ１２０）、所定の静定待機時間だけ、濃度Ｃの検出が中断され、気泡除去装置３０による尿素水の噴射も行われない（Ｓ１３０でＮｏ→Ｓ１３５→Ｓ１３０でＮｏ→Ｓ１３５・・・）。

尿素水タンク２２内に尿素水が噴射された後、尿素水タンク２２内の状態が静定すると、再び濃度センサ３２による尿素水の濃度Ｃの検出が始まる（Ｓ１３０でＹｅｓ）。

なお、濃度センサ３２の検知部３２ａに気泡が付着することに起因して、濃度センサ３２の検出結果が、正常範囲（Ｃｎ≦Ｃ＜Ｃｘ）から外れた場合、直ちに「欠乏エラー」、「高濃度エラー」および「低濃度エラー」のいずれかの警告画像が表示装置３３の表示画面に表示されたり、エンジン１の出力制限がなされるわけではない（Ｓ１５４でＮｏ、Ｓ１６４でＮｏまたはＳ１７４でＮｏ）。

気泡除去装置３０により気泡が除去され、尿素水の濃度Ｃが正常範囲（Ｃｎ≦Ｃ＜Ｃｘ）内の値に戻れば、カウンタ値ｉａ，ｉｂ，ｉｃはクリアされる（Ｓ１５２，Ｓ１６２，Ｓ１７２）。

尿素水の濃度Ｃが高濃度状態である状態が所定時間継続されると、カウンタ値ｉｂが閾値ｉｂ０以上となり、「高濃度エラー」が表示装置３３の表示画面に表示されるとともにエンジン１の出力が制限される（Ｓ１６４でＹｅｓ→Ｓ１６８，Ｓ１８５でＮｏ→Ｓ１９２，Ｓ１９５）。尿素水の濃度Ｃが低濃度状態である状態が所定時間継続されると、カウンタ値ｉｃが閾値ｉｃ０以上となり、「低濃度エラー」が表示装置３３の表示画面に表示されるとともにエンジン１の出力が制限される（Ｓ１７４でＹｅｓ→Ｓ１７８，Ｓ１８５でＮｏ→Ｓ１９２，Ｓ１９５）。

尿素水タンク２２内の尿素水の水位が低下し、濃度センサ３２の検知部３２ａが露出して、空気に晒された状態が所定時間継続されると、カウンタ値ｉａが閾値ｉａ０以上となり、「欠乏エラー」が表示装置３３の表示画面に表示されるとともにエンジン１の出力が制限される（Ｓ１５４でＹｅｓ→Ｓ１５８，Ｓ１８５でＮｏ→Ｓ１９２，Ｓ１９５）。

上述した実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）尿素水タンク２２内に配置され、尿素水の濃度を検出する濃度センサ３２の検知部３２ａに向けて尿素水を噴射する気泡除去装置３０を設けた。気泡除去装置３０による尿素水の噴射により、濃度センサ３２の検知部３２ａに付着した気泡を除去することができるので、濃度センサ３２の測定精度の低下を抑制することができる。

従来技術では、濃度センサ３２の検知部３２ａに気泡が付着し、濃度センサ３２で検出された値が、高濃度エラーや低濃度エラー、欠乏エラーなどの警告画像を表示させるような値になってしまうと、すなわち濃度異常の誤検知が発生すると、警告画像の表示やエンジンの出力制限がなされてしまう。本実施の形態では、尿素水の濃度異常の誤検知により、エンジン１の出力の制限が実行されてしまうことを防止できるので、油圧ショベルの稼働率の低下を防止できる。

（２）本実施の形態と比較する技術の例として、尿素水の濃度Ｃにかかわらずに定期的に気泡除去装置３０による尿素水の噴射を行う場合、気泡が付着した状態が長時間継続してしまうことを防止するために、噴射する時間間隔を短く設定する。その結果、濃度センサ３２の検知部３２ａに気泡が付着していない状況においても尿素水を噴射する機会が増えてしまう。これに対して、本実施の形態では、コントローラ２６が、濃度センサ３２で検出された値（尿素水の濃度Ｃ）に基づいて、気泡除去装置３０による尿素水の噴射を制御する。このため、濃度センサ３２の検知部３２ａに気泡が付着していない状況において、尿素水を噴射することを防止できる。

（３）尿素水ポンプ２３の吐出側と尿素水噴射装置２７とを接続する第１配管２９ａに、尿素水ポンプ２３から吐出された尿素水を気泡除去装置３０に供給する第２配管２９ｂが接続されている。単一の尿素水ポンプ２３により、尿素水噴射装置２７による尿素水の噴射と、気泡除去装置３０による尿素水の噴射を実現できるので、部品点数およびコストを低減できる。さらに、排気ガス浄化装置１００を構成する各部材の配置のレイアウトの自由度を向上できる。

（４）第１配管２９ａに第２配管２９ｂを接続し、気泡除去装置３０を尿素水タンク２２に取り付け、コントローラ２６の制御プログラムを更新するだけでよいので、追加する装置を抑えることができる。

（５）コントローラ２６は、濃度センサ３２で検出された値が、正常な範囲（Ｃｎ≦Ｃ＜Ｃｘ）内に無い場合に気泡除去装置３０による気泡除去動作（第２噴射弁３０ａを開弁）を所定時間行わせる。コントローラ２６は、気泡除去動作が完了した後（第２噴射弁３０ａの閉弁後）もなお、濃度センサ３２で検出された値が正常な範囲内に無い場合に、警告画像を表示装置３３の表示画面に表示させ、エンジン１の出力を制限する。これにより、気泡が除去された後に検出された尿素水の濃度Ｃ、すなわち正確な検出結果に基づいて、警告画像の表示、エンジン１の出力制限を行うことができる。

−第２の実施の形態−
図６および図７を参照して第２の実施の形態に係る排気ガス浄化装置１００を説明する。なお、図中、第１の実施の形態と同一もしくは相当部分には同一の参照番号を付し、相違点を主に説明する。第２の実施の形態に係る排気ガス浄化装置１００は、第１の実施の形態に係る排気ガス浄化装置１００と同様の構成を有している（図２参照）。

第１の実施の形態では、濃度センサ３２で検出された濃度Ｃに基づいて、コントローラ２６が、気泡除去装置３０による尿素水の噴射の制御を行う例について説明した。これに対して、第２の実施の形態では、濃度センサ３２で検出された尿素水の濃度Ｃだけでなく、圧力センサ２４で検出された尿素水の吐出圧Ｐｐに基づいて、気泡除去装置３０による尿素水の噴射の制御を行う。

尿素水タンク２２内の水面が斜めになったり、第１配管２９ａや第２配管２９ｂに漏れが発生したりすることに起因して、尿素水ポンプ２３へ空気が吸い込まれると、尿素水ポンプ２３の吐出圧Ｐｐが一時的に低下する。吐出圧Ｐｐが低下した状態で、気泡除去装置３０の第２噴射弁３０ａを開弁したとしても十分な噴流を生成することができず、気泡を除去できないおそれがある。そこで、第２の実施の形態では、吐出圧Ｐｐが閾値Ｐｐ０以上となった場合にのみ、気泡除去装置３０による気泡除去動作（第２噴射弁３０ａの開弁）を行う。

図６は、第２の実施の形態に係るコントローラ２６Ｂの機能ブロック図である。第２の実施の形態に係るコントローラ２６Ｂは、第１の実施の形態（図２参照）で説明した構成に加え、圧力判定部２６９Ｂを機能的に備えている。

圧力判定部２６９Ｂは、圧力センサ２４で検出された尿素水ポンプ２３の吐出圧Ｐｐが閾値Ｐｐ０以上か否かを判定する。圧力判定部２６９Ｂは、吐出圧Ｐｐが閾値Ｐｐ０以上である場合（Ｐｐ≧Ｐｐ０）、濃度状態判定の前提条件が成立していると判定し、吐出圧Ｐｐが閾値Ｐｐ０未満である場合（Ｐｐ＜Ｐｐ０）、濃度状態判定の前提条件が成立していないと判定する。閾値Ｐｐ０は、気泡除去装置３０の第２噴射弁３０ａによる尿素水の噴射により、気泡を除去できる吐出圧Ｐｐの下限値であり、予め記憶装置に記憶されている。なお、閾値Ｐｐ０は、所定圧Ｐｐ１に比べて小さい値である（Ｐｐ０＜Ｐｐ１）。

濃度状態判定部２６２は、濃度状態判定の前提条件が成立していない場合、濃度状態判定処理（Ｓ１５０，Ｓ１６０，Ｓ１７０）を行わず、濃度状態判定の前提条件が成立している場合、濃度状態判定処理（Ｓ１５０，Ｓ１６０，Ｓ１７０）を行う。噴射タイマ設定部２６４は、濃度状態判定の前提条件が成立していない場合、噴射タイマ値Ｔｉをクリアし（Ｔｉ＝０）、静定待機タイマ値Ｔｓを設定値Ｔｓ２に設定する（Ｔｓ＝Ｔｓ２）。設定値Ｔｓ２は、吐出圧Ｐｐが低下してから所定圧Ｐｐ１に安定するまでの時間であり、実験等により定められ、予め記憶装置に記憶されている。なお、設定値Ｔｓ２は、設定値Ｔｓ１と同じ値となる場合もあるし、異なる値となる場合もある。

図７は、第２の実施の形態に係るコントローラ２６Ｂにより実行される気泡除去プログラムによる処理の一例を示すフローチャートである。図７のフローチャートに示す処理は、イグニッションスイッチがオンされることにより開始され、初期化処理（ステップＳ１００）が実行された後、所定の制御周期毎にステップＳ１１０以降の処理が繰り返し実行される。

図７のフローチャートは、図４のステップＳ１４０の処理に代えて、ステップＳ２４０の処理を追加し、ステップＳ２４０とステップＳ１５０の間にステップＳ２４３の処理を追加し、ステップＳ２４０で否定判定されると実行されるステップＳ２４６，Ｓ２４８の処理を追加したものである。

ステップＳ２４０において、コントローラ２６Ｂは、濃度センサ３２で検出された値（音速ｖ）を読み込み、音速から演算された尿素水の濃度Ｃを取得するとともに、圧力センサ２４で検出された尿素水ポンプ２３の吐出圧Ｐｐを取得して、ステップＳ２４３へ進む。

ステップＳ２４３において、コントローラ２６Ｂは、ステップＳ２４０で取得した吐出圧Ｐｐが閾値Ｐｐ０以上であるか否かを判定する。ステップＳ２４３で肯定判定されるとステップＳ１５０へ進み、ステップＳ２４３で否定判定されるとステップＳ２４６へ進む。

ステップＳ２４６において、コントローラ２６Ｂは、噴射タイマ値Ｔｉをクリアし（Ｔｉ＝０）、ステップＳ２４８へ進む。ステップＳ２４８において、コントローラ２６Ｂは、静定待機タイマ値Ｔｓを設定値Ｔｓ２に設定し、ステップＳ１１０へ戻る。

このような第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の作用効果に加え、次の作用効果を得ることができる。
（６）尿素水ポンプ２３の吐出圧Ｐｐが低い状態（閾値Ｐｐ０未満の状態）では、気泡除去装置３０の第２噴射弁３０ａを開弁させたとしても、強い噴流を生成することができず、濃度センサ３２の検知部３２ａに付着した気泡を十分に除去できないおそれがある。本実施の形態では、コントローラ２６Ｂが、濃度センサ３２で検出された値（尿素水の濃度Ｃ）、および圧力センサ２４で検出された値（尿素水ポンプ２３の吐出圧Ｐｐ）に基づいて、気泡除去装置３０による尿素水の噴射を制御する。このため、濃度センサ３２の検知部３２ａに付着した気泡を効果的に除去することができる。

（７）尿素水ポンプ２３の吐出圧Ｐｐが低い状態では、気泡除去装置３０による気泡除去動作を行わないこととしたので、本来の排気浄化のための尿素ＳＣＲへの尿素水の供給量が低下することを抑制できる。

（８）吐出圧Ｐｐが低い状態（閾値Ｐｐ０未満の状態）から高い状態（閾値Ｐｐ０以上の状態）になった後も、所定時間、気泡除去装置３０の気泡除去動作を実行させない待機時間を設定した。

仮に、待機時間を設定しない場合、吐出圧Ｐｐが所定圧Ｐｐ１よりも高くなったり低くなったりする不安定な状態で気泡除去装置３０による気泡除去動作が実行されることになり、第２噴射弁３０ａから噴射される尿素水の流れも不安定になるおそれがある。さらに、吐出圧Ｐｐが不安定な状態で第２噴射弁３０ａを開弁させると、第２噴射弁３０ａの開弁による吐出圧Ｐｐの瞬間的な低下に起因して、吐出圧Ｐｐが安定するまでに長時間を要してしまうおそれがある。その結果、尿素水噴射装置２７の第１噴射弁２７ａから尿素ＳＣＲへの尿素水の供給量が不安定になる状態が長時間続いてしまうおそれがある。

本実施の形態では、吐出圧Ｐｐが低い状態から高い状態に移行した後も、所定時間、気泡除去装置３０による気泡除去動作を実行させない待機時間を設定したので、吐出圧Ｐｐを早期に安定させることができ、不安定な状態で気泡除去装置３０による気泡除去動作が行われることを防止できる。

次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。
（変形例１）
上述した実施の形態では、濃度センサ３２で検出された値に基づいて、あるいは濃度センサ３２で検出された値、および圧力センサ２４で検出された値に基づいて、気泡除去装置３０による尿素水の噴射を制御する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、濃度Ｃや吐出圧Ｐｐにかかわらず、所定期間経過毎に所定時間だけ気泡除去装置３０により尿素水を噴射させてもよい。定期的に尿素水を噴射させて気泡を除去することで、尿素水を噴射させない場合に比べて、濃度センサ３２の測定精度を向上できる。また、気泡除去スイッチ（不図示）を設け、作業者による手動操作により、気泡除去装置３０による尿素水の噴射を行うようにしてもよい。

（変形例２）
排気ガス浄化装置は、ＮＯｘ浄化装置１９の他に、排気ガスに含まれる一酸化窒素（ＮＯ）、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）等を酸化して除去する酸化触媒（ＤＯＣ：Diesel Oxidation Catalyst）を備えてもよい。排気ガス浄化装置は、パーティキュレート（粒子状物質）を捕集するフィルタを備えてもよい。

（変形例３）
上述した実施の形態では、濃度センサ３２の検知部３２ａを尿素水タンク２２に設ける例について説明したが、本発明はこれに限定されない。尿素水タンク２２から尿素水ポンプ２３までの尿素水の流通経路上や、尿素水ポンプ２３から尿素水噴射装置２７までの尿素水の流通経路上における、尿素水が貯蔵される任意の位置に濃度センサ３２の検知部３２ａを配設してもよい。なお、尿素水の流通経路上に設ける場合、第１配管２９ａの流路面積よりも広い流路面積の空間を形成し、この空間内に濃度センサ３２の検知部３２ａを配置する。なお、濃度センサ３２の検知部３２ａの検出値（濃度Ｃ）が尿素水の流速の影響を受けることを抑制するために、上記の空間内における尿素水の流速の変化が小さい位置に、検知部３２ａを配設することが好ましい。

（変形例４）
上述した実施の形態では、単一の尿素水ポンプ２３を設け、尿素水ポンプ２３の吐出側の配管を分岐して尿素水噴射装置２７と気泡除去装置３０に接続する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。尿素水噴射装置２７に尿素水を供給する第１の尿素水ポンプと、気泡除去装置３０に尿素水を供給する第２の尿素水ポンプの２つのポンプを設けてもよい。この場合、尿素水噴射装置２７と尿素水タンク２２とを接続する流路と、気泡除去装置３０と尿素水タンク２２とを接続する流路とを個別に設けることができる。

（変形例５）
上述した実施の形態では、濃度Ｃが閾値Ｃｘ以上の場合（高濃度状態の場合）に、まず気泡除去装置３０を動作（第２噴射弁３０ａを開弁）させ、気泡除去装置３０の動作後も濃度Ｃが高い状態が続くようであれば、「高濃度エラー」を表示装置３３に表示させる例について説明したが、本発明はこれに限定されない。「高濃度エラー」については表示装置３３に表示させないようにしてもよい。この場合、濃度Ｃが閾値Ｃｘ以上の場合に気泡除去装置３０を動作させないようにしてもよい。

濃度センサ３２で検出された値が、少なくとも尿素水が低濃度状態であることを表す値である場合に、気泡除去装置３０により尿素水の噴射を開始させることで、窒素酸化物が十分に分解できなくなることを防止できる。

（変形例６）
還元剤として、尿素水を採用した例について説明したが、アンモニアを効率的に発生する還元剤として、アンモニア水溶液やその他の還元剤を採用することができる。

（変形例７）
上述した実施の形態では、尿素水ポンプ２３や尿素水噴射装置２７、気泡除去装置３０を単一のコントローラ２６，２６Ｂで制御する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。上述したコントローラ２６，２６Ｂにより行う処理を、複数のコントローラで実行させてもよい。

（変形例８）
上述した実施の形態では、濃度センサ３２に音速測定方式の濃度センサを採用する例に説明したが、本発明はこれに限定されない。濃度センサ３２として、超音波を発信する送信センサと受信センサとを対向配置させてなる検知部を備え、超音波の受信強度から減衰量を演算し、濃度に換算する超音波減衰方式の濃度センサを採用してもよい。

（変形例９）
上述した実施の形態では、本発明を油圧ショベルに適用する例について説明したが、その他、ホイールショベルなどの移動式ショベルや、固定式ショベルにも適用することができる。さらに、クレーンやホイールローダ等、種々の作業機械にも本発明を同様に適用することができる。

上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

１ エンジン、１９ ＮＯｘ浄化装置、２０ 尿素水（還元剤）、２２ 尿素水タンク（貯蔵部）、２３ 尿素水ポンプ（還元剤ポンプ）、２４ 圧力センサ、２６，２６Ｂ コントローラ（気泡除去制御装置）、２７ 尿素水噴射装置（還元剤噴射装置）、２７ａ 第１噴射弁、２９ａ 第１配管（第１の流路を形成する配管）、２９ｂ 第２配管（第２の流路を形成する配管）、３０ 気泡除去装置、３０ａ 第２噴射弁、３２ 濃度センサ、３２ａ 検知部、１００ 排気ガス浄化装置、３０１ 噴射口

Claims (3)

1. エンジンの排気ガスの排気流路中に設置され、排気ガス中の窒素酸化物を還元剤により還元浄化する還元触媒、ならびに、前記排気流路中に前記還元剤を噴射する還元剤噴射装置を備えた作業機械の排気ガス浄化装置であって、
   前記還元剤を貯蔵する貯蔵部と、
   前記貯蔵部内に配置され、前記還元剤の濃度を検出する検知部を有する濃度センサと、
   前記検知部に向けて前記還元剤を噴射する気泡除去装置と、
   前記貯蔵部の前記還元剤を前記気泡除去装置に供給する還元剤ポンプと、
   前記還元剤ポンプの吐出圧を検出する圧力センサと、
   前記濃度センサで検出された値、および前記圧力センサで検出された値に基づいて、前記気泡除去装置による前記還元剤の噴射を制御する気泡除去制御装置と、を備える
   ことを特徴とする作業機械の排気ガス浄化装置。
2. 請求項１に記載の作業機械の排気ガス浄化装置において、
   前記気泡除去制御装置は、前記濃度センサで検出された値が、少なくとも前記還元剤が低濃度状態であることを表す値である場合に、前記気泡除去制御装置により前記還元剤の噴射を開始させる
   ことを特徴とする作業機械の排気ガス浄化装置。
3. 請求項１に記載の作業機械の排気ガス浄化装置において、
   前記還元剤ポンプの吐出側と前記還元剤噴射装置とを接続する第１の流路に、前記還元剤ポンプから吐出された前記還元剤を前記気泡除去装置に供給する第２の流路が接続されている
   ことを特徴とする作業機械の排気ガス浄化装置。

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