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特開2024-36012還元剤供給装置、還元剤供給装置の制御方法および制御装置
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024036012
(43)【公開日】2024-03-15
(54)【発明の名称】還元剤供給装置、還元剤供給装置の制御方法および制御装置
(51)【国際特許分類】
F01N 3/08 20060101AFI20240308BHJP
B01D 53/94 20060101ALI20240308BHJP
【ＦＩ】
F01N3/08 B ZAB
B01D53/94 222
B01D53/94 400
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022140701
(22)【出願日】2022-09-05
(71)【出願人】
【識別番号】000001236
【氏名又は名称】株式会社小松製作所
(74)【代理人】
【識別番号】110001634
【氏名又は名称】弁理士法人志賀国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】木村 光良
(72)【発明者】
【氏名】吉田 達矢
【テーマコード（参考）】
3G091
4D148
【Ｆターム（参考）】
3G091AA05
3G091AA18
3G091AB02
3G091AB05
3G091AB13
3G091BA07
3G091CA17
3G091EA17
3G091EA33
3G091HA15
3G091HA36
3G091HA37
3G091HA42
4D148AA06
4D148AB02
4D148AC03
4D148CC61
4D148CD05
4D148DA01
4D148DA08
4D148DA20
(57)【要約】
【課題】簡易な制御で尿素噴射装置内の尿素水の固着を防止することができる還元剤供給装置、還元剤供給装置の制御方法および制御装置を提供する。
【解決手段】還元剤供給装置は、エンジンの排気管内に供給される還元剤を貯蔵するタンクと、前記タンク内の前記還元剤を圧送する圧送手段と、圧送される前記還元剤を供給する還元剤供給通路と、前記還元剤供給通路により供給された前記還元剤を前記排気管内に噴射する噴射ノズルと、前記還元剤供給通路内の前記還元剤を前記タンク側に吸い戻す吸い戻し手段と、前記圧送手段、前記噴射ノズルおよび前記吸い戻し手段の動作を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記吸い戻し手段を動作させている間に、所定の周期で繰り返し前記噴射ノズルに開閉動作を行わせる。
【選択図】図１
【解決手段】還元剤供給装置は、エンジンの排気管内に供給される還元剤を貯蔵するタンクと、前記タンク内の前記還元剤を圧送する圧送手段と、圧送される前記還元剤を供給する還元剤供給通路と、前記還元剤供給通路により供給された前記還元剤を前記排気管内に噴射する噴射ノズルと、前記還元剤供給通路内の前記還元剤を前記タンク側に吸い戻す吸い戻し手段と、前記圧送手段、前記噴射ノズルおよび前記吸い戻し手段の動作を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記吸い戻し手段を動作させている間に、所定の周期で繰り返し前記噴射ノズルに開閉動作を行わせる。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
エンジンの排気管内に供給される還元剤を貯蔵するタンクと、
前記タンク内の前記還元剤を圧送する圧送手段と、
圧送される前記還元剤を供給する還元剤供給通路と、
前記還元剤供給通路により供給された前記還元剤を前記排気管内に噴射する噴射ノズルと、
前記還元剤供給通路内の前記還元剤を前記タンク側に吸い戻す吸い戻し手段と、
前記圧送手段、前記噴射ノズルおよび前記吸い戻し手段の動作を制御する制御装置と
を備え、
前記制御装置は、前記吸い戻し手段を動作させている間に、所定の周期で繰り返し前記噴射ノズルに開閉動作を行わせる
還元剤供給装置。
前記タンク内の前記還元剤を圧送する圧送手段と、
圧送される前記還元剤を供給する還元剤供給通路と、
前記還元剤供給通路により供給された前記還元剤を前記排気管内に噴射する噴射ノズルと、
前記還元剤供給通路内の前記還元剤を前記タンク側に吸い戻す吸い戻し手段と、
前記圧送手段、前記噴射ノズルおよび前記吸い戻し手段の動作を制御する制御装置と
を備え、
前記制御装置は、前記吸い戻し手段を動作させている間に、所定の周期で繰り返し前記噴射ノズルに開閉動作を行わせる
還元剤供給装置。
【請求項2】
前記開閉動作は、前記噴射ノズルが備える弁を全開または全閉させる動作である
請求項１に記載の還元剤供給装置。
請求項１に記載の還元剤供給装置。
【請求項3】
前記開閉動作は、前記周期における開動作の時間が閉動作の時間より長い動作である
請求項２に記載の還元剤供給装置。
請求項２に記載の還元剤供給装置。
【請求項4】
前記制御装置は、前記吸い戻し手段の動作を終了させた後、前記噴射ノズルを閉弁する
請求項１～３のいずれか１項に記載の還元剤供給装置。
請求項１～３のいずれか１項に記載の還元剤供給装置。
【請求項5】
エンジンの排気管内に供給される還元剤を貯蔵するタンクと、
前記タンク内の前記還元剤を圧送する圧送手段と、
圧送される前記還元剤を供給する還元剤供給通路と、
前記還元剤供給通路により供給された前記還元剤を前記排気管内に噴射する噴射ノズルと、
前記還元剤供給通路内の前記還元剤を前記タンク側に吸い戻す吸い戻し手段と、
前記圧送手段、前記噴射ノズルおよび前記吸い戻し手段の動作を制御する制御装置と
を備える還元剤供給装置の制御方法であって、
前記吸い戻し手段を動作させている間に、所定の周期で繰り返し前記噴射ノズルに開閉動作を行わせるステップを
含む還元剤供給装置の制御方法。
前記タンク内の前記還元剤を圧送する圧送手段と、
圧送される前記還元剤を供給する還元剤供給通路と、
前記還元剤供給通路により供給された前記還元剤を前記排気管内に噴射する噴射ノズルと、
前記還元剤供給通路内の前記還元剤を前記タンク側に吸い戻す吸い戻し手段と、
前記圧送手段、前記噴射ノズルおよび前記吸い戻し手段の動作を制御する制御装置と
を備える還元剤供給装置の制御方法であって、
前記吸い戻し手段を動作させている間に、所定の周期で繰り返し前記噴射ノズルに開閉動作を行わせるステップを
含む還元剤供給装置の制御方法。
【請求項6】
エンジンの排気管内に供給される還元剤を貯蔵するタンクと、
前記タンク内の前記還元剤を圧送する圧送手段と、
圧送される前記還元剤を供給する還元剤供給通路と、
前記還元剤供給通路により供給された前記還元剤を前記排気管内に噴射する噴射ノズルと、
前記還元剤供給通路内の前記還元剤を前記タンク側に吸い戻す吸い戻し手段と、
を備える還元剤供給装置において、
前記圧送手段、前記噴射ノズルおよび前記吸い戻し手段の動作を制御する制御装置であって、
前記吸い戻し手段を動作させている間に、所定の周期で繰り返し前記噴射ノズルに開閉動作を行わせる
制御装置。
前記タンク内の前記還元剤を圧送する圧送手段と、
圧送される前記還元剤を供給する還元剤供給通路と、
前記還元剤供給通路により供給された前記還元剤を前記排気管内に噴射する噴射ノズルと、
前記還元剤供給通路内の前記還元剤を前記タンク側に吸い戻す吸い戻し手段と、
を備える還元剤供給装置において、
前記圧送手段、前記噴射ノズルおよび前記吸い戻し手段の動作を制御する制御装置であって、
前記吸い戻し手段を動作させている間に、所定の周期で繰り返し前記噴射ノズルに開閉動作を行わせる
制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、還元剤供給装置、還元剤供給装置の制御方法および制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、尿素噴射装置内での尿素水の固着を防止するため、尿素水噴射装置とポンプ間の経路内に圧力の高いガスを充填し、圧縮ガスの放出によって尿素水噴射装置内に残留した尿素水を吹き飛ばして除去する還元剤供給装置が開示されている。特許文献１に記載されている還元剤供給装置では、圧縮ガスが放出し、かつ、尿素水が尿素水噴射装置に供給される前に、尿素水噴射装置の弁を閉じる必要がある。特許文献１に記載されている還元剤供給装置では、予め設定したタイミングで弁を開閉等したり、経路内圧力が予め設定した値となったときに弁を開閉等したりする制御が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】国際公開第２０１６／０９２６６５号（特許第６５６４３９３号公報）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１に記載されている還元剤供給装置では、圧力変動によって尿素噴射装置内の尿素水の固着を防止することができる。しかしながら、タイミングや圧力に基づく弁の開閉等を精密に制御することが求められる。
【0005】
本開示は、上記事情に鑑みてなされたものであり、簡易な制御で尿素噴射装置内の尿素水の固着を防止することができる還元剤供給装置、還元剤供給装置の制御方法および制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の一態様は、エンジンの排気管内に供給される還元剤を貯蔵するタンクと、前記タンク内の前記還元剤を圧送する圧送手段と、圧送される前記還元剤を供給する還元剤供給通路と、前記還元剤供給通路により供給された前記還元剤を前記排気管内に噴射する噴射ノズルと、前記還元剤供給通路内の前記還元剤を前記タンク側に吸い戻す吸い戻し手段と、前記圧送手段、前記噴射ノズルおよび前記吸い戻し手段の動作を制御する制御装置と
を備え、前記制御装置は、前記吸い戻し手段を動作させている間に、所定の周期で繰り返し前記噴射ノズルに開閉動作を行わせる還元剤供給装置である。
を備え、前記制御装置は、前記吸い戻し手段を動作させている間に、所定の周期で繰り返し前記噴射ノズルに開閉動作を行わせる還元剤供給装置である。
【0007】
本開示の一態様は、エンジンの排気管内に供給される還元剤を貯蔵するタンクと、前記タンク内の前記還元剤を圧送する圧送手段と、圧送される前記還元剤を供給する還元剤供給通路と、前記還元剤供給通路により供給された前記還元剤を前記排気管内に噴射する噴射ノズルと、前記還元剤供給通路内の前記還元剤を前記タンク側に吸い戻す吸い戻し手段と、前記圧送手段、前記噴射ノズルおよび前記吸い戻し手段の動作を制御する制御装置とを備える還元剤供給装置の制御方法であって、前記吸い戻し手段を動作させている間に、所定の周期で繰り返し前記噴射ノズルに開閉動作を行わせるステップを含む還元剤供給装置の制御方法である。
【0008】
本開示の一態様は、エンジンの排気管内に供給される還元剤を貯蔵するタンクと、前記タンク内の前記還元剤を圧送する圧送手段と、圧送される前記還元剤を供給する還元剤供給通路と、前記還元剤供給通路により供給された前記還元剤を前記排気管内に噴射する噴射ノズルと、前記還元剤供給通路内の前記還元剤を前記タンク側に吸い戻す吸い戻し手段と、を備える還元剤供給装置において、前記圧送手段、前記噴射ノズルおよび前記吸い戻し手段の動作を制御する制御装置であって、前記吸い戻し手段を動作させている間に、所定の周期で繰り返し前記噴射ノズルに開閉動作を行わせる制御装置である。
【発明の効果】
【0009】
本開示の各態様によれば、簡易な制御で尿素噴射装置内の尿素水の固着を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本開示の実施形態に係る還元剤供給装置を含む排気ガス後処理装置の構成例を示す構成図。
【図2】本開示の実施形態に係る還元剤供給装置を含む排気ガス後処理装置の構成例を示す構成図。
【図3】還元剤供給装置における噴射ノズルを示す構成図。
【図4】還元剤供給装置における噴射ノズルを示す構成図。
【図5】還元剤供給装置における噴射ノズルを示す構成図。
【図6】本開示の実施形態に係る制御装置の構成例を示すブロック図。
【図7】本開示の実施形態に係る還元剤供給装置の動作例を示すフローチャート。
【図8】本開示の実施形態に係る還元剤供給装置の動作例を示すタイミングチャート。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、図面を参照して本開示の実施形態について説明する。図１および図２は、本開示の実施形態に係る還元剤供給装置を含む排気ガス後処理装置の構成例を示す構成図である。図３～図５は、還元剤供給装置における噴射ノズルを示す構成図である。図６は、本開示の実施形態に係る制御装置の構成例を示すブロック図である。図７は、本開示の実施形態に係る還元剤供給装置の動作例を示すフローチャートである。図８は、本開示の実施形態に係る還元剤供給装置の動作例を示すタイミングチャートである。なお、各図において同一または対応する構成には同一の符号を用いて説明を適宜省略する。
【0012】
［排気浄化装置の概略構成］
図１および図２は、本実施形態に係る排気浄化装置１０を備える作業車両１の概略構成を模式的に示す。ここで、作業車両１は、例えば、鉱山や道路等の建設現場において、掘削、地均し等の作業や土砂等の運搬を行う作業機械であり、例えば、油圧ショベル、ホイールローダ、ブルドーザ、モータグレーダ、クレーン等の建設機械や、ダンプトラック、フォークリフト等の運搬車両が該当する。なお、本実施形態の排気浄化装置１０は、ディーゼルエンジンの排気ガスを浄化するものであるため、作業車両１に限らず、ディーゼルエンジンを備える様々な車両や機器に利用できる。作業車両１は、ディーゼルエンジン２（以下、エンジンともいう）と、ディーゼルエンジン２の排気ガスによってタービンを回転してディーゼルエンジン２に供給する空気を圧縮するターボチャージャ３と、制御装置８と、モニタ９と、排気浄化装置１０とを備える。なお、図１および図２は、後述する方向切替バルブ４２（ポンプ内方向切替バルブともいう）が駆動ＯＦＦ（オフ）している状態（図１）と駆動ＯＮ（オン）している状態（図２）を示し、尿素水７が流れる向きを矢印ｕで示している。
図１および図２は、本実施形態に係る排気浄化装置１０を備える作業車両１の概略構成を模式的に示す。ここで、作業車両１は、例えば、鉱山や道路等の建設現場において、掘削、地均し等の作業や土砂等の運搬を行う作業機械であり、例えば、油圧ショベル、ホイールローダ、ブルドーザ、モータグレーダ、クレーン等の建設機械や、ダンプトラック、フォークリフト等の運搬車両が該当する。なお、本実施形態の排気浄化装置１０は、ディーゼルエンジンの排気ガスを浄化するものであるため、作業車両１に限らず、ディーゼルエンジンを備える様々な車両や機器に利用できる。作業車両１は、ディーゼルエンジン２（以下、エンジンともいう）と、ディーゼルエンジン２の排気ガスによってタービンを回転してディーゼルエンジン２に供給する空気を圧縮するターボチャージャ３と、制御装置８と、モニタ９と、排気浄化装置１０とを備える。なお、図１および図２は、後述する方向切替バルブ４２（ポンプ内方向切替バルブともいう）が駆動ＯＦＦ（オフ）している状態（図１）と駆動ＯＮ（オン）している状態（図２）を示し、尿素水７が流れる向きを矢印ｕで示している。
【0013】
ディーゼルエンジン２には、エンジン回転速度を検出するエンジン回転速度検出装置６と、ディーゼルエンジン２に燃料を噴射する図示してない燃料噴射装置とが設けられている。エンジン回転速度検出装置６の検出データは、制御装置８に出力される。また、制御装置８は、アクセル操作などに応じて図示していない燃料噴射装置を制御する。
【0014】
［モニタ］
モニタ９は、表示部と入力部を備える。表示部は、液晶ディスプレイなどで構成される。表示部は、冷却水温、燃料残量等の各種情報、コーションなどを表示する。
モニタ９は、表示部と入力部を備える。表示部は、液晶ディスプレイなどで構成される。表示部は、冷却水温、燃料残量等の各種情報、コーションなどを表示する。
【0015】
［排気浄化装置］
排気浄化装置１０は、排気ガス中の粒子状物質（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ；以下「ＰＭ」と略す）やＮＯｘ（窒素酸化物）等の残留物質の捕集や還元などの処理を行うものであり、制御装置８によって制御されている。排気浄化装置１０は、ディーゼルエンジン２から排出される排気ガスの流れ方向における上流側から順に、燃料噴射装置１７２と、ＤＰＦ装置１７１と、還元剤供給装置４と、選択還元触媒（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ；以下「ＳＣＲ」と記す）装置１７５とを備える。ＤＰＦ装置１７１は、ディーゼル酸化触媒（Ｄｉｅｓｅｌ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ Ｃａｔａｌｙｓｔ；以下「ＤＯＣ」と略す）装置３０と、ＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ；ディーゼルパティキュレートフィルタ）１７０とを備える。これらのＤＰＦ装置１７１、還元剤供給装置４、ＳＣＲ装置１７５は、ディーゼルエンジン２からの排気ガスが流通する経路１１の途中に設けられる。この経路１１は、ディーゼルエンジン２に接続されたターボチャージャ３からの排気ガスをＤＰＦ装置１７１に導入する入口管１２と、ＤＰＦ装置１７１とＳＣＲ装置１７５とを接続する出口管１３と、ＳＣＲ装置１７５の出口に接続された出口管１４とを備える。また、出口管１３の中には、還元剤供給装置４から供給された尿素水を拡散する機構を持つ。経路１１は、本開示に係るエンジン２の排気管に対応する。
排気浄化装置１０は、排気ガス中の粒子状物質（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ；以下「ＰＭ」と略す）やＮＯｘ（窒素酸化物）等の残留物質の捕集や還元などの処理を行うものであり、制御装置８によって制御されている。排気浄化装置１０は、ディーゼルエンジン２から排出される排気ガスの流れ方向における上流側から順に、燃料噴射装置１７２と、ＤＰＦ装置１７１と、還元剤供給装置４と、選択還元触媒（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ；以下「ＳＣＲ」と記す）装置１７５とを備える。ＤＰＦ装置１７１は、ディーゼル酸化触媒（Ｄｉｅｓｅｌ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ Ｃａｔａｌｙｓｔ；以下「ＤＯＣ」と略す）装置３０と、ＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ；ディーゼルパティキュレートフィルタ）１７０とを備える。これらのＤＰＦ装置１７１、還元剤供給装置４、ＳＣＲ装置１７５は、ディーゼルエンジン２からの排気ガスが流通する経路１１の途中に設けられる。この経路１１は、ディーゼルエンジン２に接続されたターボチャージャ３からの排気ガスをＤＰＦ装置１７１に導入する入口管１２と、ＤＰＦ装置１７１とＳＣＲ装置１７５とを接続する出口管１３と、ＳＣＲ装置１７５の出口に接続された出口管１４とを備える。また、出口管１３の中には、還元剤供給装置４から供給された尿素水を拡散する機構を持つ。経路１１は、本開示に係るエンジン２の排気管に対応する。
【0016】
［ＤＰＦ装置］
ＤＰＦ装置１７１は、ＤＯＣ装置３０と、ＤＰＦ１７０とを備え、ＤＰＦ１７０でＰＭを捕集し、ＤＯＣ装置３０で変換された二酸化窒素によって下流で捕集されたＰＭを酸化して二酸化炭素とし、ＰＭを除去する。
ＤＰＦ装置１７１は、ＤＯＣ装置３０と、ＤＰＦ１７０とを備え、ＤＰＦ１７０でＰＭを捕集し、ＤＯＣ装置３０で変換された二酸化窒素によって下流で捕集されたＰＭを酸化して二酸化炭素とし、ＰＭを除去する。
【0017】
［ＤＯＣ装置］
ＤＯＣ装置３０は、ケースを備え、ケースの内部にはディーゼル酸化触媒が収容されている。ＤＯＣ装置３０は、排気ガス中に必要に応じて供給される燃料（以下、ドージング燃料という。また、ドージング燃料を供給することを燃料ドージングという）を酸化、発熱させて、排気ガス温度を所定の高温域まで上昇させる触媒である。この温度が上昇した排気ガスを利用することで、後述する出口管１３等に堆積した尿素デポジットを分解除去し、再生させる。ドージング燃料は、例えばエンジン燃料と同じ軽油であり、ドージング燃料をエンジンシリンダ内に供給する場合では、エンジンシリンダ内噴射用の燃料噴射装置によりポスト噴射によってドージング燃料を供給することになる。また、本実施形態では、入口管１２に設けたドージング用の燃料噴射装置１７２によって、排気ガス中に燃料を供給し、排気ガスと共にＤＯＣ装置３０内に流入させることができる。
ＤＯＣ装置３０は、ケースを備え、ケースの内部にはディーゼル酸化触媒が収容されている。ＤＯＣ装置３０は、排気ガス中に必要に応じて供給される燃料（以下、ドージング燃料という。また、ドージング燃料を供給することを燃料ドージングという）を酸化、発熱させて、排気ガス温度を所定の高温域まで上昇させる触媒である。この温度が上昇した排気ガスを利用することで、後述する出口管１３等に堆積した尿素デポジットを分解除去し、再生させる。ドージング燃料は、例えばエンジン燃料と同じ軽油であり、ドージング燃料をエンジンシリンダ内に供給する場合では、エンジンシリンダ内噴射用の燃料噴射装置によりポスト噴射によってドージング燃料を供給することになる。また、本実施形態では、入口管１２に設けたドージング用の燃料噴射装置１７２によって、排気ガス中に燃料を供給し、排気ガスと共にＤＯＣ装置３０内に流入させることができる。
【0018】
［還元剤供給装置］
還元剤供給装置４は、排気ガス中に還元剤水溶液としての尿素水７を噴出する装置であり、尿素水７を圧送するポンプユニット４０と、尿素水７が貯蔵されるタンク５０と、尿素水７を経路１１（出口管１３）内に噴射する噴射ノズル６０と、ポンプユニット４０によってタンク５０から噴射ノズル６０に供給される尿素水７が流れる還元剤供給通路７０とを備える。なお、還元剤供給装置４は、制御装置８を含んでいてもよいし、含んでいなくてもよい。
還元剤供給装置４は、排気ガス中に還元剤水溶液としての尿素水７を噴出する装置であり、尿素水７を圧送するポンプユニット４０と、尿素水７が貯蔵されるタンク５０と、尿素水７を経路１１（出口管１３）内に噴射する噴射ノズル６０と、ポンプユニット４０によってタンク５０から噴射ノズル６０に供給される尿素水７が流れる還元剤供給通路７０とを備える。なお、還元剤供給装置４は、制御装置８を含んでいてもよいし、含んでいなくてもよい。
【0019】
［ポンプユニット］
ポンプユニット４０は、尿素水７を圧送するポンプ４１と、方向切替バルブ４２と、圧力計４３と、逆止弁４４と、オリフィス４５とを備える。さらに、ポンプユニット４０は、３つのポート４５１、４５２、および４５３を備える。ポート４５１は、ポンプユニット４０の入口ポートであり、ポート４５１および方向切替バルブ４２間は第１通路４７１で接続されている。ポート４５２は、ポンプユニット４０の出口ポートであり、方向切替バルブ４２およびポート４５２間は第２通路４７２で接続されている。ポート４５３は、尿素水７をタンク５０に還流するためのリターンポートであり、ポート４５３は第２通路４７２から分岐された第３通路４７３に接続されている。ポート４５１には、ポンプ入口用のスクリーンフィルタ４６１が設けられ、ポンプ４１に異物が侵入することを防止している。第２通路４７２の途中には、フィルタ４６２が設けられ、異物が流出することを防止している。ポート４５３には、スクリーンフィルタ４６３と、逆止弁４４と、オリフィス４５とが設けられている。第３通路４７３には圧力計４３が配置されている。第３通路４７３は第２通路４７２に連通しているので、圧力計４３は、第２通路４７２、第２の還元剤供給通路７２の系内圧力Ｐを検出する。
ポンプユニット４０は、尿素水７を圧送するポンプ４１と、方向切替バルブ４２と、圧力計４３と、逆止弁４４と、オリフィス４５とを備える。さらに、ポンプユニット４０は、３つのポート４５１、４５２、および４５３を備える。ポート４５１は、ポンプユニット４０の入口ポートであり、ポート４５１および方向切替バルブ４２間は第１通路４７１で接続されている。ポート４５２は、ポンプユニット４０の出口ポートであり、方向切替バルブ４２およびポート４５２間は第２通路４７２で接続されている。ポート４５３は、尿素水７をタンク５０に還流するためのリターンポートであり、ポート４５３は第２通路４７２から分岐された第３通路４７３に接続されている。ポート４５１には、ポンプ入口用のスクリーンフィルタ４６１が設けられ、ポンプ４１に異物が侵入することを防止している。第２通路４７２の途中には、フィルタ４６２が設けられ、異物が流出することを防止している。ポート４５３には、スクリーンフィルタ４６３と、逆止弁４４と、オリフィス４５とが設けられている。第３通路４７３には圧力計４３が配置されている。第３通路４７３は第２通路４７２に連通しているので、圧力計４３は、第２通路４７２、第２の還元剤供給通路７２の系内圧力Ｐを検出する。
【0020】
［還元剤供給通路］
タンク５０およびポート４５１間は、第１の還元剤供給通路７１で接続されている。ポート４５２および噴射ノズル６０間は、第２の還元剤供給通路７２で接続されている。したがって、第１の還元剤供給通路７１および第２の還元剤供給通路７２で、タンク５０から噴射ノズル６０に還元剤である尿素水７を供給する還元剤供給通路７０が構成される。また、ポート４５３およびタンク５０間はバイパス通路７３で接続されている。そして、第１の還元剤供給通路７１、第２の還元剤供給通路７２、バイパス通路７３は、具体的にはホースで構成されている。
タンク５０およびポート４５１間は、第１の還元剤供給通路７１で接続されている。ポート４５２および噴射ノズル６０間は、第２の還元剤供給通路７２で接続されている。したがって、第１の還元剤供給通路７１および第２の還元剤供給通路７２で、タンク５０から噴射ノズル６０に還元剤である尿素水７を供給する還元剤供給通路７０が構成される。また、ポート４５３およびタンク５０間はバイパス通路７３で接続されている。そして、第１の還元剤供給通路７１、第２の還元剤供給通路７２、バイパス通路７３は、具体的にはホースで構成されている。
【0021】
第１の還元剤供給通路７１のタンク５０側の端部は、尿素水７の吸引を可能とするため、タンク５０の底面近くに配置されている。また、第１の還元剤供給通路７１の端部には、タンク吸込口ストレーナ７５が設けられ、還元剤供給通路７０内に異物が吸引されることを防止している。バイパス通路７３のタンク５０側の端部は、タンク５０内の尿素水７の液面よりも高い位置に配置されている。さらに、タンク５０には、内部の圧力を大気圧に維持するためのブリーザー等が設けられている。
【0022】
［ポンプ］
ポンプ４１は、代表的には電動式ポンプが用いられ、制御装置８によって駆動が制御される。このポンプ４１の入口側通路４１１および出口側通路４１２は、方向切替バルブ４２に接続されている。
ポンプ４１は、代表的には電動式ポンプが用いられ、制御装置８によって駆動が制御される。このポンプ４１の入口側通路４１１および出口側通路４１２は、方向切替バルブ４２に接続されている。
【0023】
［方向切替バルブ］
方向切替バルブ４２は、制御装置８からの制御信号によって、ポンプ４１によって圧送される尿素水７が流れる方向を、タンク５０から噴射ノズル６０に向かう順流方向（図１）と、噴射ノズル６０からタンク５０に向かう逆流方向（図２）とに切り換える電磁方向制御弁である。方向切替バルブ４２は、図１に示すように、制御装置８から制御信号が出力されておらず、ソレノイドに通電されていない場合は、第１通路４７１を入口側通路４１１に連通し、第２通路４７２を出口側通路４１２に連通して、尿素水７が流れる方向を順流方向に設定する。この場合、ポンプ４１が作動すると、第１の還元剤供給通路７１から第１通路４７１を介して入口側通路４１１に尿素水７が吸い込まれ、出口側通路４１２から第２通路４７２を介して第２の還元剤供給通路７２に尿素水７が吐出される。したがって、ポンプ４１および順流方向に設定された方向切替バルブ４２によって、本開示の圧送手段が構成される。
方向切替バルブ４２は、制御装置８からの制御信号によって、ポンプ４１によって圧送される尿素水７が流れる方向を、タンク５０から噴射ノズル６０に向かう順流方向（図１）と、噴射ノズル６０からタンク５０に向かう逆流方向（図２）とに切り換える電磁方向制御弁である。方向切替バルブ４２は、図１に示すように、制御装置８から制御信号が出力されておらず、ソレノイドに通電されていない場合は、第１通路４７１を入口側通路４１１に連通し、第２通路４７２を出口側通路４１２に連通して、尿素水７が流れる方向を順流方向に設定する。この場合、ポンプ４１が作動すると、第１の還元剤供給通路７１から第１通路４７１を介して入口側通路４１１に尿素水７が吸い込まれ、出口側通路４１２から第２通路４７２を介して第２の還元剤供給通路７２に尿素水７が吐出される。したがって、ポンプ４１および順流方向に設定された方向切替バルブ４２によって、本開示の圧送手段が構成される。
【0024】
一方、方向切替バルブ４２は、図２に示すように、制御装置８から制御信号が出力されてソレノイドに通電されていると、第１通路４７１を出口側通路４１２に連通し、第２通路４７２を入口側通路４１１に連通して、尿素水７が流れる方向を逆流方向に切り換える。この場合、ポンプ４１が作動すると、第２の還元剤供給通路７２から第２通路４７２を介して入口側通路４１１に尿素水７が吸い込まれ、出口側通路４１２から第１通路４７１および第１の還元剤供給通路７１を介してタンク５０側に尿素水７が戻される。したがって、ポンプ４１および逆流方向に設定された方向切替バルブ４２によって、本開示の吸い戻し手段が構成される。
【0025】
なお、尿素水７が流れる方向を切り換える構成としては、本実施形態のような方向切替バルブ４２を用いるものに限定されない。例えば、２つのポンプを設け、吐出と吸い戻しとを分担させてもよい。この場合、吐出用ポンプを作動し、吸い戻し用ポンプを停止して尿素水７を順流方向に吐出し、吐出用ポンプを停止し、吸い戻し用ポンプを作動して尿素水７を逆流方向に吸い戻せばよい。
【0026】
［噴射ノズル］
噴射ノズル６０は、制御装置８によって駆動オン（通電）または駆動オフ（非通電）となるように制御され、ポンプ４１によって圧送された尿素水７を経路１１（出口管１３）内に噴射する尿素水噴射装置（以下では、噴射ノズル６０を尿素噴射装置ともいう）である。図３および図４に示すように、ケース６１内に軸方向に移動可能に配置された針弁６２を、噴射孔６３に連通する弁座６４に対して、電磁石６５およびバネ６６を用いて進退させて開弁状態および閉弁状態を制御するものである。すなわち、図４に示すように、制御装置８から制御信号が出力されて電磁石６５に通電されると、電磁石６５で発生する磁力によって針弁６２が弁座６４から離れ、針弁６２内部の尿素水７が針弁６２と弁座６４間に流入し、噴射ノズル６０は噴射孔６３から尿素水７を噴射可能な開弁状態となる。一方、図３に示すように、制御装置８から制御信号が出力されずに電磁石６５に通電されていない場合は、バネ６６および尿素水７の圧力によって針弁６２が弁座６４に当接し、噴射ノズル６０は噴射孔６３から尿素水を噴射できない閉弁状態となる。そして、噴射ノズル６０が開弁状態となって噴射孔６３から排気管１１内に噴射された尿素水７は、排気ガスの熱によって加水分解されてアンモニアとなり、ＳＣＲ３１で窒素酸化物を還元浄化する。
噴射ノズル６０は、制御装置８によって駆動オン（通電）または駆動オフ（非通電）となるように制御され、ポンプ４１によって圧送された尿素水７を経路１１（出口管１３）内に噴射する尿素水噴射装置（以下では、噴射ノズル６０を尿素噴射装置ともいう）である。図３および図４に示すように、ケース６１内に軸方向に移動可能に配置された針弁６２を、噴射孔６３に連通する弁座６４に対して、電磁石６５およびバネ６６を用いて進退させて開弁状態および閉弁状態を制御するものである。すなわち、図４に示すように、制御装置８から制御信号が出力されて電磁石６５に通電されると、電磁石６５で発生する磁力によって針弁６２が弁座６４から離れ、針弁６２内部の尿素水７が針弁６２と弁座６４間に流入し、噴射ノズル６０は噴射孔６３から尿素水７を噴射可能な開弁状態となる。一方、図３に示すように、制御装置８から制御信号が出力されずに電磁石６５に通電されていない場合は、バネ６６および尿素水７の圧力によって針弁６２が弁座６４に当接し、噴射ノズル６０は噴射孔６３から尿素水を噴射できない閉弁状態となる。そして、噴射ノズル６０が開弁状態となって噴射孔６３から排気管１１内に噴射された尿素水７は、排気ガスの熱によって加水分解されてアンモニアとなり、ＳＣＲ３１で窒素酸化物を還元浄化する。
【0027】
［ＳＣＲ装置］
ＳＣＲ装置１７５は、還元剤供給装置４から排気ガス中に噴射される尿素水７の分解で得られるアンモニアを還元剤とすることで、排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元浄化するものである。なお、ＳＣＲ装置１７５には、ＳＣＲ装置１７５の出口温度を測定する温度センサ５１と、ＳＣＲ装置１７５の入口温度を測定する図示していない温度センサ、アンモニア濃度を測定するアンモニアセンサ等の図示略の各種センサが設けられる。ただし、これらのセンサの一部は省略することができる。これらの各センサの測定データは、制御装置８に出力され、制御装置８は、各測定データに基づいて還元剤供給装置４を制御して尿素水の噴出制御などを行う。噴射ノズル６０から尿素水７を噴射すると、尿素が出口管１３中で結晶化して析出する場合がある。このため、排ガス温度を高温にすることで、出口管１３内の析出物（尿素デポジット）を分解する再生処理を行う必要がある。再生処理には、例えば、作業車両が作動している時に自動的に行う自動再生制御と、オペレータの手動操作で実行される定置手動再生とがあり、制御装置８によって切り換え選択されて制御される。
ＳＣＲ装置１７５は、還元剤供給装置４から排気ガス中に噴射される尿素水７の分解で得られるアンモニアを還元剤とすることで、排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元浄化するものである。なお、ＳＣＲ装置１７５には、ＳＣＲ装置１７５の出口温度を測定する温度センサ５１と、ＳＣＲ装置１７５の入口温度を測定する図示していない温度センサ、アンモニア濃度を測定するアンモニアセンサ等の図示略の各種センサが設けられる。ただし、これらのセンサの一部は省略することができる。これらの各センサの測定データは、制御装置８に出力され、制御装置８は、各測定データに基づいて還元剤供給装置４を制御して尿素水の噴出制御などを行う。噴射ノズル６０から尿素水７を噴射すると、尿素が出口管１３中で結晶化して析出する場合がある。このため、排ガス温度を高温にすることで、出口管１３内の析出物（尿素デポジット）を分解する再生処理を行う必要がある。再生処理には、例えば、作業車両が作動している時に自動的に行う自動再生制御と、オペレータの手動操作で実行される定置手動再生とがあり、制御装置８によって切り換え選択されて制御される。
【0028】
［尿素水の固着例］
尿素水７は一定温度以下になると、凍結する。そのため、凍結した際、膨張による還元剤供給装置４（噴射ノズル（尿素水噴射装置）６０、ポンプ４１、第１の還元剤供給通路７１、第２の還元剤供給通路７２等のホース）の破損を避けるため、エンジン２が停止した後に、タンク５０と噴射ノズル６０間に存在する尿素水７をタンク５０に戻す制御（以下、尿素水戻し制御という）を実施する必要がある。尿素水戻し制御では、特に噴射ノズル６０内の流路が複雑な形状をしているため、尿素水７を完全に回収できずに尿素水７が噴射ノズル６０内に残留する場合がある。また、図５に示すように、尿素水戻し制御では、尿素水７の吸い戻し時に噴射孔６３からケース６１内に出口管１３からの排気ガスｅが流れ込む期間が発生するため、針弁６２と弁座６４間で尿素水７が結晶Ｃ１に変化したり、針弁６２とケース６１間の隙間等で尿素水７が結晶Ｃ２に変化したりする。結晶Ｃ１、Ｃ２等は尿素水７の流路に目詰まりを生じさせることがあり、目詰まりが発生すると目詰まりが解消さるまで噴射ノズル６０は尿素水７を噴射させることができなくなる場合がある。目詰まりは、上述した再生処理によって解消させることができるが、再生処理は燃費悪化やモニタ９での通知の発生が伴うため、再生処理によらずに目詰まりを防止することが望まれる。そこで、本実施形態では、後述するようにして、尿素水戻し制御時に、針弁６２と弁座６４間の結晶Ｃ１やケース６１内の結晶Ｃ２等の発生を防止するための制御を実施している。
尿素水７は一定温度以下になると、凍結する。そのため、凍結した際、膨張による還元剤供給装置４（噴射ノズル（尿素水噴射装置）６０、ポンプ４１、第１の還元剤供給通路７１、第２の還元剤供給通路７２等のホース）の破損を避けるため、エンジン２が停止した後に、タンク５０と噴射ノズル６０間に存在する尿素水７をタンク５０に戻す制御（以下、尿素水戻し制御という）を実施する必要がある。尿素水戻し制御では、特に噴射ノズル６０内の流路が複雑な形状をしているため、尿素水７を完全に回収できずに尿素水７が噴射ノズル６０内に残留する場合がある。また、図５に示すように、尿素水戻し制御では、尿素水７の吸い戻し時に噴射孔６３からケース６１内に出口管１３からの排気ガスｅが流れ込む期間が発生するため、針弁６２と弁座６４間で尿素水７が結晶Ｃ１に変化したり、針弁６２とケース６１間の隙間等で尿素水７が結晶Ｃ２に変化したりする。結晶Ｃ１、Ｃ２等は尿素水７の流路に目詰まりを生じさせることがあり、目詰まりが発生すると目詰まりが解消さるまで噴射ノズル６０は尿素水７を噴射させることができなくなる場合がある。目詰まりは、上述した再生処理によって解消させることができるが、再生処理は燃費悪化やモニタ９での通知の発生が伴うため、再生処理によらずに目詰まりを防止することが望まれる。そこで、本実施形態では、後述するようにして、尿素水戻し制御時に、針弁６２と弁座６４間の結晶Ｃ１やケース６１内の結晶Ｃ２等の発生を防止するための制御を実施している。
【0029】
［センサ］
排気浄化装置１０には、ディーゼルエンジン２や排気浄化装置１０の状況を検出するための各種センサが設けられている。すなわち、入口管１２またはＤＰＦ装置１７１の入口部もしくは出口部、出口管１３、ＳＣＲ装置１７５の入口部等において、排気ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）の濃度を検出する図示していないＮＯｘセンサが配置されている。ＤＰＦ装置１７１には、ＤＯＣ装置３０の入口温度を測定する入口温度センサ３１と、ＤＯＣ装置３０の出口温度を測定する出口温度センサ４５と、ＤＰＦ１７０の出口温度を測定する出口温度センサ１７４とが設けられている。ＳＣＲ装置１７５には、上述したようにＳＣＲ装置１７５の出口温度を測定するＳＣＲ出口温度センサ５１が設けられている。ＳＣＲ装置１７５に接続された出口管１４には、ＳＣＲ装置１７５から排出される排気ガスに含まれる窒素酸化物の濃度を検出するＮＯｘセンサ５２が配置されている。これらのセンサは、Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ（ＣＡＮ）１８を介して制御装置８に接続され、測定データを制御装置８に出力している。
排気浄化装置１０には、ディーゼルエンジン２や排気浄化装置１０の状況を検出するための各種センサが設けられている。すなわち、入口管１２またはＤＰＦ装置１７１の入口部もしくは出口部、出口管１３、ＳＣＲ装置１７５の入口部等において、排気ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）の濃度を検出する図示していないＮＯｘセンサが配置されている。ＤＰＦ装置１７１には、ＤＯＣ装置３０の入口温度を測定する入口温度センサ３１と、ＤＯＣ装置３０の出口温度を測定する出口温度センサ４５と、ＤＰＦ１７０の出口温度を測定する出口温度センサ１７４とが設けられている。ＳＣＲ装置１７５には、上述したようにＳＣＲ装置１７５の出口温度を測定するＳＣＲ出口温度センサ５１が設けられている。ＳＣＲ装置１７５に接続された出口管１４には、ＳＣＲ装置１７５から排出される排気ガスに含まれる窒素酸化物の濃度を検出するＮＯｘセンサ５２が配置されている。これらのセンサは、Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ（ＣＡＮ）１８を介して制御装置８に接続され、測定データを制御装置８に出力している。
【0030】
［制御装置］
次に、制御装置８の構成について説明する。制御装置８は、例えばマイクロコンピュータ等のコンピュータを用いて構成することができ、コンピュータ、周辺回路、周辺装置等のハードウェアと、コンピュータが実行するプログラム等のソフトウェアとの組み合わせ等から構成される機能的構成として、図６に示すように、データ取得部８１と、還元剤供給装置制御部８２とを備える。
次に、制御装置８の構成について説明する。制御装置８は、例えばマイクロコンピュータ等のコンピュータを用いて構成することができ、コンピュータ、周辺回路、周辺装置等のハードウェアと、コンピュータが実行するプログラム等のソフトウェアとの組み合わせ等から構成される機能的構成として、図６に示すように、データ取得部８１と、還元剤供給装置制御部８２とを備える。
【0031】
［データ取得部］
データ取得部８１は、エンジン回転速度検出装置６、入口温度センサ３１、出口温度センサ４５、ＮＯｘセンサ５２、圧力計４３等の各センサの測定データを所定の周期で繰り返し取得する。
データ取得部８１は、エンジン回転速度検出装置６、入口温度センサ３１、出口温度センサ４５、ＮＯｘセンサ５２、圧力計４３等の各センサの測定データを所定の周期で繰り返し取得する。
【0032】
［還元剤供給装置制御部］
還元剤供給装置制御部８２は、ポンプ４１、方向切替バルブ４２、噴射ノズル６０に制御信号を出力してこれらの動作を制御する。すなわち、還元剤供給装置制御部８２は、エンジン２の運転中、圧力計４３で検出される圧力値に基づいてポンプ４１をフィードバック制御することで、第２通路４７２や第２の還元剤供給通路７２内の圧力を所定値に維持する。具体的には、制御装置８は、ポンプ４１で尿素水７を圧送している際に圧力計４３で検出される圧力値が予め設定した所定値よりも高くなった場合は、ポンプ４１の吐出量を減らし、圧力値が所定値よりも低くなった場合は、ポンプ４１の吐出量を増やすことで、第２通路４７２や第２の還元剤供給通路７２の圧力を所定値に維持する。
還元剤供給装置制御部８２は、ポンプ４１、方向切替バルブ４２、噴射ノズル６０に制御信号を出力してこれらの動作を制御する。すなわち、還元剤供給装置制御部８２は、エンジン２の運転中、圧力計４３で検出される圧力値に基づいてポンプ４１をフィードバック制御することで、第２通路４７２や第２の還元剤供給通路７２内の圧力を所定値に維持する。具体的には、制御装置８は、ポンプ４１で尿素水７を圧送している際に圧力計４３で検出される圧力値が予め設定した所定値よりも高くなった場合は、ポンプ４１の吐出量を減らし、圧力値が所定値よりも低くなった場合は、ポンプ４１の吐出量を増やすことで、第２通路４７２や第２の還元剤供給通路７２の圧力を所定値に維持する。
【0033】
また、還元剤供給装置制御部８２は、エンジン２の回転数やＳＣＲ装置１７５の排気下流側に設けられたＮＯｘセンサ５２のセンサ値等に基づいて、噴射ノズル６０の駆動を制御する。さらに、制御装置８は、エンジン２の停止時に、尿素水７を噴射ノズル６０から除去する制御である尿素水戻し制御を実行する。
【0034】
［尿素水戻し制御］
図７および図８を参照して、尿素水戻し制御について説明する。なお、図８は、横軸を時間軸として、ポンプ４１、方向切替バルブ４２および噴射ノズル６０の動作状態（ＯＮまたはＯＦＦの駆動状態）と、第２の還元剤供給通路７２等の還元剤供給通路７０の状態との時間変化の例を示す。オペレータがエンジン２のスタータキーをＯＦＦ（オフ）にすると、図７に示すように、還元剤供給装置制御部８２は、ステップＳ１０１でＹＥＳと判定し、一定時間（閾値Ｔ時間）待機する（ステップＳ１０２でＮＯの繰り返しからステップＳ１０２でＹＥＳ）。ステップＳ１０２での一定時間の待機は、エンジン停止後にＤＯＣ３０の温度を一定程度低下させるための待機であり、例えば、温度と待ち時間との対応関係を示すテーブルを用いて閾値Ｔが決定される。
図７および図８を参照して、尿素水戻し制御について説明する。なお、図８は、横軸を時間軸として、ポンプ４１、方向切替バルブ４２および噴射ノズル６０の動作状態（ＯＮまたはＯＦＦの駆動状態）と、第２の還元剤供給通路７２等の還元剤供給通路７０の状態との時間変化の例を示す。オペレータがエンジン２のスタータキーをＯＦＦ（オフ）にすると、図７に示すように、還元剤供給装置制御部８２は、ステップＳ１０１でＹＥＳと判定し、一定時間（閾値Ｔ時間）待機する（ステップＳ１０２でＮＯの繰り返しからステップＳ１０２でＹＥＳ）。ステップＳ１０２での一定時間の待機は、エンジン停止後にＤＯＣ３０の温度を一定程度低下させるための待機であり、例えば、温度と待ち時間との対応関係を示すテーブルを用いて閾値Ｔが決定される。
【0035】
ステップＳ１０２でＹＥＳとなったタイミングが尿素水戻し制御の開始タイミングである。還元剤供給装置制御部８２は、まず、ポンプ４１を駆動するとともに、方向切替バルブ４２を駆動する（ステップＳ１０３、図８の時刻ｔ０）。なお、時刻ｔ０では、噴射ノズル６０は駆動ＯＦＦの状態である。
【0036】
次に、還元剤供給装置制御部８２は、所定時間Ｔ１だけ待機する（ステップＳ１０４でＮＯの繰り返しからステップＳ１０４でＹＥＳ）。所定時間Ｔ１は、尿素水７の流れを逆流方向に切り替えた後、一定時間ポンプ４１を駆動することで、噴射ノズル６０が駆動ＯＦＦの状態（閉弁状態）で第２の還元剤供給通路７２の圧力を減圧した状態をつくるための時間である。減圧後に噴射ノズル６０を開弁することで、減圧しない場合と比較してより高い圧力差で尿素水７を吸い戻すことができる。
【0037】
次に、還元剤供給装置制御部８２は、噴射ノズル６０をＴｏｎ時間だけ駆動ＯＮ（開弁）する（ステップＳ１０５、図８の時刻ｔ１からＴｏｎ時間）。次に、還元剤供給装置制御部８２は、噴射ノズル６０をＴｏｆｆ時間だけ駆動ＯＦＦ（閉弁）する（ステップＳ１０６）。次に、還元剤供給装置制御部８２は、噴射ノズル６０の開閉繰り返し回数が閾値Ｎ１より大きいか否かを判定する（ステップＳ１０７）。閾値Ｎ１は、尿素水戻し制御においてポンプ４１に必要な動作時間に基づいて決定される。この場合、（Ｔｏｎ＋Ｔｏｆｆ）×（Ｎ１＋１）が動作時間となる。噴射ノズル６０の開閉繰り返し回数が閾値Ｎ１より大きくない場合（ステップＳ１０７：ＮＯ）、還元剤供給装置制御部８２は、再度、噴射ノズル６０をＴｏｎ時間だけ駆動ＯＮ（開弁）するとともに（ステップＳ１０５）、Ｔｏｆｆ時間だけ駆動ＯＦＦ（閉弁）し（ステップＳ１０６）、さらに、噴射ノズル６０の開閉繰り返し回数が閾値Ｎ１より大きいか否かを判定する（ステップＳ１０７）。
【0038】
噴射ノズル６０の開閉繰り返し回数が閾値Ｎ１より大きい場合（ステップＳ１０７：ＹＥＳ）、還元剤供給装置制御部８２は、ポンプ４１の駆動を停止する（ステップＳ１０８、図８の時刻ｔ２）。
【0039】
次に、還元剤供給装置制御部８２は、噴射ノズル６０をＴｏｎ時間だけ駆動ＯＮ（開弁）する（ステップＳ１０９、図８の時刻ｔ２からＴｏｎ時間）。次に、還元剤供給装置制御部８２は、噴射ノズル６０をＴｏｆｆ時間だけ駆動ＯＦＦ（閉弁）する（ステップＳ１１０）。次に、還元剤供給装置制御部８２は、噴射ノズル６０の開閉繰り返し回数が閾値Ｎ２より大きいか否かを判定する（ステップＳ１１１）。閾値Ｎ２は、尿素水戻し制御において方向切替バルブ４２に必要な動作時間に基づいて決定される。この場合、（Ｔｏｎ＋Ｔｏｆｆ）×（Ｎ２＋１）が動作時間となる。噴射ノズル６０の開閉繰り返し回数が閾値Ｎ２より大きくない場合（ステップＳ１１１：ＮＯ）、還元剤供給装置制御部８２は、再度、噴射ノズル６０をＴｏｎ時間だけ駆動ＯＮ（開弁）するとともに（ステップＳ１０９）、Ｔｏｆｆ時間だけ駆動ＯＦＦ（閉弁）し（ステップＳ１１０）、さらに、噴射ノズル６０の開閉繰り返し回数が閾値Ｎ２より大きいか否かを判定する（ステップＳ１１１）。
【0040】
噴射ノズル６０の開閉繰り返し回数が閾値Ｎ２より大きい場合（ステップＳ１１１：ＹＥＳ）、還元剤供給装置制御部８２は、方向切替バルブ４２の駆動を停止するとともに、噴射ノズル６０を駆動ＯＦＦ（閉弁）する（ステップＳ１１２）。ここで、尿素水戻し制御が終了する（ステップＳ１１３、図８の時刻ｔ３）。時刻ｔ３の後は、還元剤供給装置制御部８２は、例えば、ポンプ４１、噴射ノズル６０等を制御して、第２の還元剤供給通路７２の圧力等を調整する（時刻ｔ４まで）。ここでの圧力調整は、噴射ノズル６０、第２の還元剤供給通路７２等への順流方向での尿素水７の流れ込みを防止するために実施される。
【0041】
なお、噴射ノズル６０の開閉動作の繰り返しにおける開と閉の時間割合は、例えば、Ｔｏｎ／（Ｔｏｎ＋Ｔｏｆｆ）が９０％～９５％以上の値に設定することが望ましい。開閉動作の繰り返しは、開閉動作に伴う振動によって尿素水７が結晶化することを防止するためのものである。一方、尿素水の吸い込み動作においては、噴射ノズル６０は基本的には開いている方が効率的に尿素水を吸い込むことができる。よって、噴射ノズル６０の針弁６２の開閉動作は、開閉動作の各周期における開動作の時間が閉動作の時間より少なくとも長い動作とすることが好ましい。
【0042】
［実施形態の効果］
本実施形態によれば、還元剤供給装置４の噴射ノズル６０等に存在する尿素水７を尿素水のタンク５０に戻す尿素水戻し制御を行いながら、噴射ノズル（尿素水噴射装置）６０を可動(開閉)し、噴射ノズル（尿素水噴射装置）６０先端および内部の結晶化を防止することができる。すなわち、本実施形態によれば、例えば、結晶化が進む中で、物理的に結晶を粉砕し、目詰まりを防止することができる。その際、噴射ノズル６０の制御は、オン（全開）およびオフ（全閉）の繰り返し動作とすることがきる。したがって、本実施形態によれば、簡易な制御で尿素噴射装置内の尿素水の固着を防止することができる。
本実施形態によれば、還元剤供給装置４の噴射ノズル６０等に存在する尿素水７を尿素水のタンク５０に戻す尿素水戻し制御を行いながら、噴射ノズル（尿素水噴射装置）６０を可動(開閉)し、噴射ノズル（尿素水噴射装置）６０先端および内部の結晶化を防止することができる。すなわち、本実施形態によれば、例えば、結晶化が進む中で、物理的に結晶を粉砕し、目詰まりを防止することができる。その際、噴射ノズル６０の制御は、オン（全開）およびオフ（全閉）の繰り返し動作とすることがきる。したがって、本実施形態によれば、簡易な制御で尿素噴射装置内の尿素水の固着を防止することができる。
【0043】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して説明してきたが、具体的な構成は上記実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、上述した尿素水戻し制御における噴射ノズル６０の開閉動作の周期は、必ずしも同一でなくてもよい（変化させてもよい）。ただし、この場合、ポンプ４１や方向切替バルブ４２の動作時間は、繰り返しの回数で判定するのではなく、時間で判定するようにする。また、上記実施形態でコンピュータが実行するプログラムの一部または全部は、コンピュータ読取可能な記録媒体や通信回線を介して頒布することができる。
【0044】
［付記］
実施形態に記載の還元剤供給装置４は、次のように把握することができる。
実施形態に記載の還元剤供給装置４は、次のように把握することができる。
【0045】
（１）本開示の第１の態様に係る還元剤供給装置４は、エンジン２の排気管内（経路１１）に供給される還元剤（尿素水７）を貯蔵するタンク５０と、前記タンク５０内の前記還元剤を圧送する圧送手段（ポンプ４１および順流方向に設定された方向切替バルブ４２）と、圧送される前記還元剤を供給する還元剤供給通路７０と、前記還元剤供給通路７０により供給された前記還元剤を前記排気管内に噴射する噴射ノズル６０と、前記還元剤供給通路７０内の前記還元剤を前記タンク５０側に吸い戻す吸い戻し手段（ポンプ４１および逆流方向に設定された方向切替バルブ４２）と、前記圧送手段、前記噴射ノズルおよび前記吸い戻し手段の動作を制御する制御装置８とを備え、前記制御装置８は、前記吸い戻し手段を動作させている間に、所定の周期で繰り返し前記噴射ノズル６０に開閉動作を行わせる。本態様および以下の各態様によれば、噴射ノズル６０を繰り返しオン（全開）およびオフ（全閉）する簡易な制御で尿素噴射装置内の尿素水の固着を防止することができる。
【0046】
（２）本開示の第２の態様に係る還元剤供給装置４は、（１）の還元剤供給装置４であって、前記開閉動作は、前記噴射ノズル６０が備える弁（針弁６２）を全開または全閉させる動作である。この態様によれば、開閉の範囲を全開または全閉より制限する場合と比較して、弁の駆動による物理的な作用を大きくすることができる。
【0047】
（３）本開示の第３の態様に係る還元剤供給装置４は、（１）または（２）の還元剤供給装置４であって、前記開閉動作は、前記周期における開動作の時間が閉動作の時間より長い動作である。この態様によれば、閉動作の時間を設けたことによる吸い戻し動作に対する影響を小さくすることができる。
【0048】
（４）本開示の第４の態様に係る還元剤供給装置４は、（１）～（３）の還元剤供給装置４であって、前記制御装置８は、前記吸い戻し手段の動作を終了させた後、前記噴射ノズル６０を閉弁する。この態様によれば、吸い戻し手段の動作を終了させる前に噴射ノズル６０を閉弁する場合と比較して、尿素水７をより効率的にタンク５０側に戻すことができる。
【符号の説明】
【0049】
１…作業車両、２…ディーゼルエンジン（エンジン）、３…ターボチャージャ、４…還元剤供給装置、６…エンジン回転速度検出装置、７…尿素水、８…制御装置、９…モニタ、１０…排気浄化装置、１１…経路（排気管）、３０…ディーゼル酸化触媒装置（ＤＯＣ装置）、３１…入口温度センサ、４０…ポンプユニット、４１…ポンプ、４２…方向切替バルブ、４３…圧力計、４４…逆止弁、４５…出口温度センサ、５０…タンク、５２…ＮＯｘセンサ、６０…噴射ノズル、６２…針弁、６３…噴射孔、７０…還元剤供給通路、７１…第１の還元剤供給通路、７２…第２の還元剤供給通路、７３…バイパス通路、８１…データ取得部、８２…還元剤供給装置制御部、１７０…ＤＰＦ、１７１…ＤＰＦ装置、１７２…燃料噴射装置、１７４…出口温度センサ、１７５…選択還元触媒装置（ＳＣＲ装置）。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】