(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排出ガスに還元剤を噴射する噴射装置と、
前記噴射装置の噴射指令量を算出する制御部と、
前記噴射装置が噴射するための還元剤を貯蔵する還元剤タンクと、
前記還元剤タンクと前記噴射装置とを接続する還元剤管路と、
前記還元剤管路に添接して設けられるエンジン冷却水管路と、
還元剤を前記還元剤タンクから前記噴射装置に供給する還元剤ポンプと、を備え、
前記制御部は、
算出した前記噴射指令量が下限指令量より少ないことを第１の条件、エンジン冷却水の温度が第１の所定の温度よりも低いことを第２の条件、外気の温度が第２の所定の温度よりも低いことを第３の条件とし、前記第２の条件および前記第３の条件の少なくとも１つの条件と、前記第１の条件とを満たす場合に、前記還元剤ポンプにより前記還元剤管路の内部にある還元剤を前記還元剤タンクに戻す制御を行い、
還元剤を前記還元剤タンクに戻す判断を行った後に、算出した前記噴射指令量が前記下限指令量より大きい値として定められた復帰指令量より多い場合に、前記還元剤ポンプにより前記還元剤タンクから前記噴射装置へ再び還元剤を供給することを特徴とする還元剤供給装置。
【請求項２】
請求項１に記載の還元剤供給装置において、
前記第２の所定の温度が還元剤の凝固点であることを特徴とする還元剤供給装置。
【請求項３】
請求項１に記載の還元剤供給装置において、
前記第１の所定の温度が前記エンジンの暖気運転の要否を決定する閾値温度以下の温度であることを特徴とする還元剤供給装置。
【請求項４】
請求項１に記載の還元剤供給装置において、
前記制御部は、前記第１の条件、前記第２の条件、前記第３の条件の全ての条件を満たす場合に、前記還元剤ポンプにより前記還元剤管路の内部にある還元剤を前記還元剤タンクに戻すことを特徴とする還元剤供給装置。
【請求項５】
請求項１に記載の還元剤供給装置を備えることを特徴とする建設機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、還元剤供給装置、および還元剤供給装置を備えた建設機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの排出ガスに液体状の還元剤である尿素水を噴射し、排出ガスに含まれるＮＯｘを還元する排出ガスの処理方法が知られている。寒冷地では尿素水が凍結することがあるため、エンジン冷却水を利用して尿素水を解凍する手法がたとえば特許文献１に開示されている。この特許文献１に記載されている発明は、尿素水用ホースにエンジン冷却水の温水ホースを添接または一体化させ、エンジン冷却水（温水）を用いて尿素水用ホース内の凍結した尿素水を解凍している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２４３２７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載されている発明では、凍結した還元剤、たとえば尿素水を解凍することはできるが、還元剤の凍結による機器（たとえば、尿素水ホースなど）の破損を防止することはできない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明にかかる還元剤供給装置は、エンジンの排出ガスに還元剤を噴射する噴射装置と、噴射装置の噴射指令量を算出する制御部と、噴射装置が噴射するための還元剤を貯蔵する還元剤タンクと、還元剤タンクと噴射装置とを接続する還元剤管路と、還元剤管路に添接して設けられるエンジン冷却水管路と、還元剤を還元剤タンクから噴射装置に供給する還元剤ポンプと、を備える。制御部は、算出した噴射指令量が下限指令量より少ないことを第１の条件、エンジン冷却水の温度が第１の所定の温度よりも低いことを第２の条件、外気の温度が第２の所定の温度よりも低いことを第３の条件とし、第２の条件および第３の条件の少なくとも１つの条件と、第１の条件とを満たす場合に、還元剤ポンプにより還元剤管路の内部にある還元剤を還元剤タンクに戻す制御を行い、還元剤を還元剤タンクに戻す判断を行った後に、算出した噴射指令量が下限指令量より大きい値として定められた復帰指令量より多い場合に、還元剤ポンプにより還元剤タンクから噴射装置へ再び還元剤を供給することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、還元剤の凍結による機器の破損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】建設機械の構成を示す図
【図２】還元剤噴射装置の動作を示す状態変化図
【図３】冷却水遮断弁を制御するプログラムの動作を表すフローチャート
【図４】ポンプを制御するプログラムの動作を表すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（実施の形態）
本発明による還元剤供給装置は、エンジンの動作中であっても所定の条件下で還元剤を還元剤管路から還元剤タンクに戻すことにより、還元剤が還元剤管路内で凍結して機器を破損させることを防止するものである。
以下、図１〜４を参照して、本発明による還元剤供給装置を備える建設機械を説明する。
【０００９】
図１は、還元剤供給装置２を備える建設機械１の構成を示している。建設機械１は、エンジン１１と、吸気口１８と、排気浄化装置１２と、還元剤供給装置２と、エアフローメータ３１と、冷却水温度計３２と、排出ガス温度計３３と、外気温度計３４とを備える。
吸気口１８から取り込まれた空気は、エンジン１１で燃料と混合されて燃焼され、排気浄化装置１２において浄化された後に排出される。排気浄化装置１２は触媒を備え、後述する噴射装置１３から噴射された還元剤、すなわち尿素水溶液が加水分解されたアンモニアとエンジンの排出ガスに含まれるＮＯｘとの反応を活性化させる。エアフローメータ３１と、冷却水温度計３２と、排出ガス温度計３３と、外気温度計３４の出力は、不図示の車体制御部および、還元剤供給装置２のコントローラ３０に入力される。
【００１０】
建設機械１は、不図示のエンジンコントローラを備え、エンジンコントローラはエンジン冷却水が所定の温度、たとえば４０度以下になるとエンジン１１の回転数を上げて暖気運転をおこなう。
還元剤供給装置２は、噴射装置１３と、還元剤ポンプ（以下、ポンプ）１４と、還元剤タンク（以下、タンク）１５と、冷却水遮断弁１６と、エンジン冷却水管路（以下、冷却水管路）１７と、第１管路２１と、第２管路２２と、第３管路２３と、逆止弁２４と、コントローラ３０とを備える。第１管路２１および第３管路２３は、タンク１５とポンプ１４とを接続し、逆方向に還元剤を流通させる。第３管路２３は、逆止弁２４を有しタンク１５からポンプ１４への還元剤の流通が阻害される。第２管路２２は、ポンプ１４と噴射装置１３とを接続する。以後、第１管路２１と、第２管路２２と、第３管路２３とをまとめて還元剤管路２０と呼ぶ。
【００１１】
噴射装置１３は、ポンプ１４から圧送された還元剤を排気浄化装置１２に噴射する絞りつき開閉弁である。この開閉弁はコントローラ３０により制御される。
ポンプ１４は、正回転および逆回転が可能なポンプであり、還元剤管路２０に還元剤を流通させる。第１管路２１および第２管路２２の中の還元剤は、ポンプ１４の回転方向により移動方向が逆転する。第３管路２３の中の還元剤は、ポンプ１４の正転時にはポンプ１４からタンク１５に移動するが、逆転時には逆止弁２４を備えるため還元剤はタンク１５からポンプ１４に移動できず、重力の影響によりポンプ１４またはタンク１５に戻る。
【００１２】
タンク１５は、還元剤を貯蔵するタンクであり大気解放されている。そのため、タンク１５に貯蔵された還元剤、すなわち尿素水が凍結して体積が膨張してもタンク１５は破損しない。タンク１５には、タンク１５に貯蔵された還元剤の温度を測定するタンク温度計３５が取り付けられており、タンク温度計３５の出力はコントローラ３０に入力される。
冷却水遮断弁１６は、エンジン１１と熱交換されたエンジン冷却水の冷却水管路１７への循環を制御するバルブであり、コントローラ３０により制御される。エンジン冷却水は還元剤管路２０および還元剤を加熱して還元剤の凍結を防止するが、尿素水である還元剤を加熱しすぎるとアンモニアが発生するため、還元剤が所定の温度以上になるとコントローラ３０から冷却水遮断弁１６にバルブを閉じる指令が出される。なお、建設機械１はエンジン冷却水を冷却する不図示のラジエータを備えるため、冷却水遮断弁１６が閉じても運転に支障はない。
【００１３】
冷却水管路１７は、エンジン１１と熱交換されたエンジン冷却水が流れる管路であり、エンジン冷却水が冷却水管路１７を流れることにより還元剤管路２０、噴射装置１３、ポンプ１４、およびタンク１５を加熱する。エンジン冷却水は不図示のウォータポンプにより圧送されるが、冷却水遮断弁１６が閉じている場合には冷却水管路１７を流れない。
第１管路２１および第３管路２３は、ポンプ１４とタンク１５とを接続するホースであり、冷却水管路１７とともに束ねられている。第３管路２３はポンプ１４のすぐそばに逆止弁２４を備え、ポンプ１４からタンク１５へは還元剤が流れるが、タンク１５からポンプ１４へ還元剤が流れない。第２管路２２は、ポンプ１４と噴射装置１３とを接続するホースであり、冷却水管路１７とともに束ねられている。
【００１４】
ポンプ１４が正回転すると、還元剤が第１管路２１を通してタンク１５からポンプ１４に吸引され、第２管路２２および第３管路２３に圧送される。この圧送圧力は逆止弁２４のバネ設定圧である。噴射装置１３が開弁すると、圧送された還元剤が排気浄化装置１２に噴射される。タンク１５から吸引された残りの還元剤は、第３管路２３を通過してタンク１５に戻る。噴射装置１３が開弁している時も、ポンプ１４で吸い込んだ還元剤は第３管路２３からタンク１５に戻る。
ポンプ１４が逆回転すると、第２管路２２の中にあった還元剤が第１管路２１を通じてタンク１５に戻る。第３管路２３には逆止弁２４が取り付けられているので、タンク１５からポンプ１４へは還元剤が流れない。なお、ポンプ１４が逆回転すると同時に噴射装置１３の開閉弁がコントローラ３０により開かれ、還元剤がスムーズに第１管路２１および第３管路２３から排出される。
【００１５】
コントローラ３０は、不図示のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを備え、後述するプログラムをＲＯＭから読み出してＲＡＭに展開して実行する。コントローラ３０は、エアフローメータ３１と、冷却水温度計３２と、排出ガス温度計３３と、外気温度計３４と、タンク温度計３５と、不図示の信号線により接続されており、それらの測定値が入力される。コントローラ３０は、噴射装置１３、ポンプ１４、および冷却水遮断弁１６を制御する。コントローラ３０は、一定時間ごとにエアフローメータ３１の出力および排出ガス温度計３３の出力に基づいて噴射装置１３から噴射される還元剤の噴射量（以下、噴射指令量と呼ぶ）を算出する。そして、その噴射指令量に基づき噴射装置１３の開閉弁を制御し、噴射指令量に応じた量の還元剤が噴射装置１３から排気浄化装置１２に噴射される。
【００１６】
（動作）
図２を用いて還元剤供給装置２の動作の一例を説明する。
図２は、ユーザによるキースイッチ操作、コントローラ３０の算出する噴射指令量、タンク温度計３５の測定する温度、コントローラ３０による冷却水遮断弁１６の開閉指令、ポンプ１４の動作状態、冷却水温度計３２の測定する温度、エンジンコントローラによる暖気運転要否の判断、について状態変化を示す図である。主な時刻にはｔ１〜ｔ９の名前を付している。図２では外気温度計３４の測定する温度を示していないが、図２に示す例では常に外気温度は後述する所定の温度Ｔ８よりも高いこととする。
【００１７】
図２に示す項目を上から順番に説明する。
「キースイッチ」は、建設機械１のユーザによって操作される不図示のキースイッチの「ＯＮ」または「ＯＦＦ」の状態を表す。キースイッチがＯＮになるとエンジン１１が起動される。
「噴射指令量」は、コントローラ３０により算出され、０以上の値をとる。図２に示すＦ１は、ポンプ１４を逆回転させる条件の１つとなる所定の指令量であり、Ｆ２は、ポンプ１４を逆回転させた後に再び正回転させる条件となる所定の指令量である。
「タンク温度」は、タンク温度計３５により測定される還元剤温度を示す。図２に示すＴ２は、起動後にポンプ１４を正回転させる条件となる所定の温度、たとえば−５度である。Ｔ３およびＴ４は、コントローラ３０が冷却水遮断弁１６の制御に使用する所定の温度であり、たとえば１０度および６０度である。
【００１８】
「冷却水遮断弁」は、コントローラ３０により制御される冷却水遮断弁１６の「開」または「閉」の状態を表す。
「ポンプ回転」は、コントローラ３０により制御されるポンプ１４の状態を表し、「正」は正回転、「止」は停止、「逆」は逆回転を示す。
「冷却水温度」は、冷却水温度計３２で測定される冷却水温度を示し、Ｔ７は、ポンプ１４を逆回転させる条件の１つである所定の温度であり、たとえば４０度である。
「暖気運転」は、エンジンコントローラが冷却水温度計３２の測定する温度から判断するエンジンの暖気運転の「ＯＮ」または「ＯＦＦ」の状態を表す。
【００１９】
図２に示す時系列変化を説明する。
時刻ｔ１で、ユーザがキースイッチをＯＮにすると、還元剤供給装置２およびエンジンコントローラが動作を開始する。冷却水温度が所定の暖気運転開始温度Ｔ７よりも低いので、エンジンコントローラはエンジン１１に暖気運転をＯＮ、すなわち開始させる。これにより、冷却水温度が徐々に上昇する。時刻ｔ１において、タンク温度が所定の温度Ｔ３よりも低いので、コントローラ３０は冷却水遮断弁１６を開く。これにより、タンク１５の中の還元剤がエンジン冷却水により加熱され、徐々に温度が上昇する。
時刻ｔ２で、タンク温度が所定の温度Ｔ２より高くなると、コントローラ３０がポンプ１４を正回転させる。還元剤管路２０を還元剤で満たすとともに噴射装置１３に還元剤を供給する。
【００２０】
時刻ｔ３で、タンク温度が所定の温度Ｔ４を超えると、コントローラ３０はこれ以上は還元剤の温度が上昇しないように冷却水遮断弁１６を閉じる。このように冷却水遮断弁１６は、タンク温度計が温度Ｔ３から温度Ｔ４の間になるようにコントローラ３０により開閉される。
時刻ｔ４で、冷却水温度が所定の暖気運転終了温度に達すると、エンジンコントローラは暖気運転をＯＦＦ、すなわち終了する。暖気運転が終了したので、これ以後はエンジン１１の負荷が小さければエンジン冷却水の温度は下降する。
【００２１】
時刻ｔ５で、冷却水温度が所定の暖気運転開始温度よりも低くなると、エンジンコントローラは再びエンジン１１に暖気運転を開始させる。これによりエンジン冷却水の温度が一旦は上昇したが、外気温が急激に下がり始めたため冷却水温度は再び下降する。
時刻ｔ６において、噴射指令量が所定の指令量Ｆ１よりも少なく、冷却水温度が所定の温度Ｔ７よりも低くなると、コントローラ３０は還元剤が凍結する恐れがあるとしてポンプ１４を逆回転させる。これにより、還元剤は還元剤管路２０からタンク１５に戻される。所定時間の経過後、ポンプ１４は回転を停止する。
【００２２】
時刻ｔ７で、エンジン１１の負荷が増大して噴射指令量が増加すると、これに伴って、タンク温度、冷却水温度が上昇する。
時刻ｔ８で、噴射指令量が所定の指令量Ｆ２を超えると、コントローラ３０はポンプ１４を再び正回転させて還元剤管路２０を還元剤で満たすとともに噴射装置１３に還元剤を供給する。
時刻ｔ９で、ユーザがキースイッチをＯＦＦにすると、噴射装置１３の保護のためにポンプ１４を逆回転させて、還元剤を還元剤管路２０からタンク１５に戻す。所定時間の経過後、コントローラ３０は、ポンプ１４の回転を停止する。
【００２３】
（冷却水遮断弁の制御）
エンジン冷却水を制御する冷却水遮断弁１６と、エンジン冷却水により加熱される還元剤を制御するポンプ１４の動作は図２に示したとおり相関がある。まず、冷却水遮断弁１６の制御を説明する。
図３は、コントローラ３０が冷却水遮断弁１６を制御するプログラムの動作を表すフローチャートである。図３のフローチャートにより動作が表されるプログラムは、ユーザにより不図示のキースイッチがＯＮにされると動作が開始される。なおキースイッチがＯＮにされた時には、後述するキースイッチがＯＦＦにされた時の制御により、冷却水遮断弁１６は閉じている。
【００２４】
コントローラ３０は、ステップＳ１０１では、タンク温度計３５の測定する温度が還元剤の凝固点である所定の温度Ｔ１，たとえば―１１度未満であるか否かを判断する。温度Ｔ１未満であると判断する場合はステップＳ１０２に進み、温度Ｔ１以上であると判断する場合はステップＳ１０４に進む。すなわち、キースイッチがＯＮになった時にタンク１５の中の還元剤が凍結していると判断した場合のみステップＳ１０２およびステップＳ１０３を実行する。
コントローラ３０は、ステップＳ１０２では、冷却水遮断弁１６を開けてステップＳ１０３に進む。冷却水遮断弁１６を開けることによりエンジン冷却水を冷却水管路１７に循環させ、タンク１５の中の凍結した還元剤を融解させるとともに、還元剤管路２０を加熱させる。
【００２５】
コントローラ３０は、ステップＳ１０３では、タンク温度計３５の測定する温度が還元剤の凝固点を上回る所定の温度Ｔ２、たとえば―５度より高いか否かを判断する。温度Ｔ２より高いと判断する場合はステップＳ１０４に進み、温度Ｔ２以下であると判断する場合はステップＳ１０３に戻る。すなわち、エンジン冷却水により温められてタンク温度計３５の測定した温度が温度Ｔ２より高くなるまでステップＳ１０３で待機する。
コントローラ３０は、ステップＳ１０４では、タンク温度計３５の測定する温度が所定の温度Ｔ３，たとえば１０度未満であるか否かを判断する。温度Ｔ３未満であると判断する場合はステップＳ１０５に進み、温度Ｔ３以上であると判断する場合はステップＳ１０６に進む。
【００２６】
コントローラ３０は、ステップＳ１０５では、冷却水遮断弁１６を開けてステップＳ１０３に進む。ただし、すでに冷却水遮断弁１６が開けられている場合には何も行わない。
コントローラ３０は、ステップＳ１０６では、タンク温度計３５の測定する温度が所定の温度Ｔ４，たとえば６０度以上であるか否かを判断する。温度Ｔ４より高いと判断する場合はステップＳ１０７に進み、温度Ｔ４以下であると判断する場合はステップＳ１０８に進む。
【００２７】
コントローラ３０は、ステップＳ１０７では、冷却水遮断弁１６を閉じてステップＳ１０８に進む。すなわち、ステップＳ１０４〜Ｓ１０７により還元剤の温度を温度Ｔ３〜温度Ｔ４に保つための制御をおこなっている。
コントローラ３０は、ステップＳ１０８では、ユーザによりキースイッチがＯＦＦにされたか否かを判断し、ＯＦＦにされたと判断する場合はステップＳ１０９に進み、ＯＮのままであると判断する場合はステップＳ１０４に進む。
コントローラ３０は、ステップＳ１０９では、冷却水遮断弁１６を閉じて図３のフローチャートを終了する。
【００２８】
（ポンプの制御）
図４は、コントローラ３０がポンプ１４を制御するプログラムの動作を表すフローチャートである。図４のフローチャートにより動作が表されるプログラムは、ユーザにより不図示のキースイッチがＯＮにされると、前述の図３のフローチャートにより動作が表されるプログラムと同時に動作が開始される。なおキースイッチがＯＮにされた時には、ポンプ１４は停止しており、正回転も逆回転もしていない。
コントローラ３０は、ステップＳ２０１では、タンク温度計３５の測定する温度が還元剤の凝固点である所定の温度Ｔ１，たとえば―１１度未満であるか否かを判断する。温度Ｔ１未満であると判断する場合はステップＳ２０２に進み、温度Ｔ１以上であると判断する場合はステップＳ２０３に進む。
【００２９】
コントローラ３０は、ステップＳ２０２では、タンク温度計３５の測定する温度が還元剤の凝固点を上回る所定の温度Ｔ２、たとえば―５度より高いか否かを判断する。温度Ｔ２より高いと判断する場合はステップＳ２０３に進み、温度Ｔ２以下であると判断する場合はステップＳ２０２に戻る。すなわち、エンジン冷却水により温められてタンク温度計３５の測定した温度が温度Ｔ２より高くなるまでステップＳ２０２で待機する。
コントローラ３０は、ステップＳ２０３では、ポンプ１４を正回転させてステップＳ２０４に進む。ポンプ１４が正回転することにより、還元剤管路２０が還元剤で満たされる。ポンプ１４はこれ以後、逆回転の指示を受けるまで正回転を続ける。
【００３０】
コントローラ３０は、ステップＳ２０４では、ユーザによりキースイッチがＯＦＦにされたか否かを判断し、ＯＦＦにされたと判断する場合はステップＳ２１１に進み、ＯＮのままであると判断する場合はステップＳ２０５に進む。
コントローラ３０は、ステップＳ２０５では、算出した噴射装置１３の噴射指令量が所定の指令量Ｆ１よりも少ないか否かを判断する。指令量Ｆ１よりも少ないと判断する場合はステップＳ２０６に進み、指令量Ｆ１以上であると判断する場合はステップＳ２０４に戻る。
【００３１】
コントローラ３０は、ステップＳ２０６では、冷却水温度計３２の出力が所定の温度Ｔ７、たとえばエンジンの暖気運転を開始する４０度よりも低いか否かを判断する。温度Ｔ７よりも低いと判断する場合はステップＳ２０８に進み、温度Ｔ７以上であると判断する場合はステップＳ２０７に進む。
コントローラ３０は、ステップＳ２０７では、外気温度計３４の出力が所定の温度Ｔ８、たとえば還元剤の凝固点である―１１度よりも低いか否かを判断する。温度Ｔ８よりも低いと判断する場合はステップＳ２０８に進み、温度Ｔ８以上であると判断する場合はステップＳ２０４に戻る。
【００３２】
コントローラ３０は、ステップＳ２０８では、ポンプ１４に逆回転の指令を出力し、所定時間後、たとえば逆回転の開始から２分後にポンプ１４を停止させる。ポンプ１４が逆回転することにより、還元剤管路２０の中の還元剤がタンク１５に戻り、還元剤が還元剤管路２０の中で凍結することが防止される。ただし、噴射装置１３を先端に有する第２管路２２の中の還元剤をスムーズに移動させるために、コントローラ３０は、噴射装置１３の絞りつき開閉弁を全開にする。その後、ステップＳ２０９に進む。
コントローラ３０は、ステップＳ２０９では、ユーザによりキースイッチがＯＦＦにされたか否かを判断し、ＯＦＦにされたと判断する場合は図４に示すフローチャートを終了し、ＯＮのままであると判断する場合はステップＳ２１０に進む。
【００３３】
コントローラ３０は、ステップＳ２１０では、算出した噴射装置１３の噴射指令量が所定の指令量Ｆ２よりも多いか否かを判断する。指令量Ｆ２よりも多いと判断する場合はステップＳ２０３に進み、指令量Ｆ２以下であると判断する場合はステップＳ２０９に戻る。ただし、指令量Ｆ２はステップＳ２０５において判断に用いた指令量Ｆ１より大きい。指令量Ｆ１と指令量Ｆ２が同一の値、もしくは指令量Ｆ１よりも指令量Ｆ２が小さい場合には、ポンプ１４の正回転と逆回転が頻繁に切り替わる恐れがあるからである。
コントローラ３０は、ステップＳ２１１では、ステップＳ２０８と同様にポンプ１４に逆回転の指令を出すとともに噴射装置１３の絞りつき開閉弁を全開にする。そして所定時間後、たとえば逆回転の開始から２分後にポンプ１４を停止させ、図４に示すフローチャートを終了する。本ステップにより、エンジン１１の停止中に噴射装置１３に還元剤から尿素が析出することが防止される。すなわち、ステップＳ２０８とステップＳ２１１は同じ動作を行っているが、それぞれの目的が異なる。
【００３４】
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）還元剤供給装置２は、エンジン１１の排出ガスに還元剤を噴射する噴射装置１３と、噴射装置１３の噴射指令量を算出するコントローラ３０と、噴射装置１３が噴射する還元剤を貯蔵するタンク１５と、タンク１５と噴射装置１３とを接続する還元剤管路２０と、還元剤管路２０に添接して設けられる冷却水管路１７と、還元剤をタンク１５から還元剤管路２０を通して噴射装置１３に供給するポンプ１４と、を備える。コントローラ３０は、算出した噴射指令量が下限指令量、すなわち指令量Ｆ１より少ないことを第１の条件、冷却水温度計３２により測定されたエンジン冷却水の温度が第１の所定の温度、すなわち温度Ｔ７よりも低いことを第２の条件、外気温度計３４により測定された外気の温度が第２の所定の温度、すなわち温度Ｔ８よりも低いことを第３の条件とし、第２の条件および第３の条件の少なくとも１つの条件と、第１の条件とを満たす場合に、ポンプ１４を逆回転させて還元剤管路２０の内部にある還元剤をタンク１５に戻す制御を行う。
【００３５】
第１の条件は、還元剤管路２０の中で還元剤の流速が遅いため凍結する可能性があることを示している。第２の条件は、還元剤および還元剤管路２０を加熱するエンジン冷却水の温度が低いために還元剤が凍結する可能性があることを示している。第３の条件は、外気の温度が低いために還元剤が凍結する可能性があることを示している。
そのため、複数の条件を用いて還元剤が凍結する前に還元剤管路２０の中の還元剤をタンク１５に戻すので、還元剤の凍結によるポンプ１４や噴射装置１３などの破損を防止することができる。
【００３６】
なお、第３管路２３には逆止弁２４が取り付けられているため、逆止弁２４からタンク１５の側には還元剤が残存したまま還元剤が凍結することも想定される。このような場合であっても、タンク１５は大気解放されているので、第３管路２３の中で凍結した還元剤は逆止弁２４を圧迫したり第３管路２３を拡張する方向には膨張せず、タンク１５の空き空間へ向かって膨張するので、逆止弁２４や他の機器を損傷させない。
【００３７】
（２）制御部、すなわちコントローラ３０は、還元剤をタンク１５に戻す判断を行った後に、算出した噴射指令量が下限指令量より大きい値として定められた復帰指令量、すなわち指令量Ｆ２より多い場合に、ポンプ１４によりタンク１５から噴射装置１３へ再び還元剤を供給する。
還元剤の噴射指令量が多い、ということからエンジン１１の負荷が大きくエンジン冷却水の温度が上昇し、還元剤が凍結しにくい状態であることが予想できる。また、還元剤の噴射指令量が多いことから、このままではＮＯｘが多く発生して環境負荷が高まるため、還元剤を噴射すべき状態であることが予想できる。そのため、算出した噴射指令量のみを用いて、還元剤を噴射すべき状態であり還元剤が凍結しにくい状態において、還元剤を還元剤管路２０に満たして還元剤をエンジン１１の排出ガスに噴射できる。
【００３８】
（３）第２の所定の温度、すなわち温度Ｔ８は還元剤の凝固点である。
建設機械１において、外気温度が還元剤の凝固点よりも低ければ還元剤が凍結する可能性がある。そのため、外気温と還元剤の凝固点の関係を調べることにより、還元剤の凍結の可能性を高い精度で判断できる。
【００３９】
（４）第１の所定の温度、すなわち温度Ｔ７はエンジン１１の暖気運転の要否を決定する閾値温度、すなわち暖気運転開始温度以下の温度である。
前述のように建設機械１の不図示のエンジンコントローラは、エンジン冷却水が所定の温度以下になると暖気運転を開始する。このような暖気運転が行われているにもかかわらず、エンジン冷却水の温度が暖気運転開始温度よりも低い場合には、暖気運転中のエンジン１１の発熱量よりも周囲環境に奪われる熱量の方が多く、時間の経過とともにさらにエンジン冷却水の温度が低下する可能性がある。そのため、冷却水温度計３２の測定する温度と暖気運転開始温度との関係を調べることにより、還元剤の凍結の可能性を高い精度で判断できる。
【００４０】
（変形例１）
上述した実施の形態において、コントローラ３０が算出した噴射装置１３の噴射指令量が所定の指令量Ｆ１よりも少ないことを第１の条件、冷却水温度計３２の出力が所定の温度Ｔ７よりも低いことを第２の条件、外気温度計３４の出力が所定の温度Ｔ８よりも低いことを第３の条件とすると、第１の条件と、第２の条件および第３の条件の少なくとも１つの条件を満たす場合に、ポンプ１４を逆回転させたがポンプ１４を逆回転させる条件はこれに限定されない。
第１の条件〜第３の条件の全ての条件を満たす場合のみポンプ１４を逆回転させてもよい。第２の条件または第３の条件の一方は、条件を満たすか否かを判断しなくてもよい。
タンク温度計３５の出力が所定の温度よりも低いことを第４の条件とし、第１の条件〜第４の条件の少なくとも１つの条件を満たす場合に、ポンプ１４を逆回転させてもよい。
【００４１】
この変形例１によれば以下の作用効果を奏する。
（１）コントローラ３０は、第１の条件乃至第３の条件の全ての条件を満たす場合に、ポンプ１４により還元剤管路２０の内部にある還元剤をタンク１５に戻す。
すなわち、還元剤が還元剤管路２０の中で凍結する可能性のある異なる３つの条件を全て満たす場合のみ還元剤をタンク１５に戻す。そのため、還元剤が還元剤管路２０の中で凍結することを防止しつつ、エンジン１１の排出ガスに還元剤を噴射する機会を不必要に減らすことがない。
【００４２】
（変形例２）
上述した実施の形態において、算出した噴射指令量が第２の所定の指令量より多い場合に、ポンプ１４によりタンク１５から噴射装置１３へ再び還元剤を供給したが、噴射装置１３へ還元剤を再び供給する条件はこれに限定されない。
エンジン冷却水の温度が所定の温度よりも高くなったことを条件としてもよいし、外気の温度が所定の温度よりも高くなったことを条件としてもよいし、
【００４３】
（変形例３）
上述した実施の形態において、コントローラ３０は冷却水遮断弁１６を制御するプログラムの動作は図３により表されたが、冷却水遮断弁１６を制御するプログラムの動作はこれに限定されない。
図３からステップＳ１０１乃至ステップＳ１０３を削除し、ユーザによりキースイッチがＯＮにされた際にステップＳ１０４から動作を開始してもよい。ステップＳ１０１乃至ステップＳ１０３は、タンク１５の中の還元剤が凍結していた際の処理を表すものとして、図４のステップＳ２０１およびステップＳ２０２に対応するものであるが、ステップＳ１０４以降の処理により代用できる。
【００４４】
上述した各実施の形態および変形例は、それぞれ組み合わせてもよい。
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。
【符号の説明】
【００４５】
１  …  建設機械
２  …  還元剤供給装置
１３  …  噴射装置
１４  …  還元剤ポンプ
１５  …  還元剤タンク
１７  …  エンジン冷却水管路
２０  …  還元剤管路
３０  …  コントローラ（制御部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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