JP2014181577A - 排気浄化システムおよびこれを備えた船舶 - Google Patents

Abstract

【課題】最終ＮＯｘ排出量Ｎ（ｍ）をＮＯｘ制限値Ｎｌｉｍ以下に低減しつつエンジン１の運転状態や排気浄化システム１０の状態に応じてＮＯｘを低減する手段である燃料噴射弁４の噴射角θ（ｉ）と尿素水の尿素水噴射量Ｕ（ｎ）との組み合わせを選択することができる排気浄化システム１０の提供を目的とする。
【解決手段】エンジン１の回転速度Ｖと噴射量Ｑとに基づいてエンジン１の燃料噴射弁４の噴射角θ（ｉ）に対するＮＯｘ排出量Ｎθ（ｉ）を算出し、エンジンの回転速度Ｖと噴射量Ｑ（ｉ）とに基づいて尿素水噴射量Ｕ（ｎ）に対するＮＯｘ還元量ＮＵ（ｍ）を算出し、ＮＯｘ排出量Ｎθ（ｉ）とＮＯｘ還元量ＮＵ（ｍ）との差である最終ＮＯｘ排出量Ｎ（ｍ）がＮＯｘ制限値Ｎｌｉｍ以下となる噴射角θ（ｉ）と尿素水噴射量Ｕ（ｎ）との組み合わせのうち、噴射量Ｑ（ｉ）が最小になる組み合わせと尿素水噴射量Ｕ（ｎ）が最小になる組み合わせとを算出する。
【選択図】図２

Description

本発明は、排気浄化システムに関する。

従来、内燃機関から排出される排気に含まれるＮＯｘ（窒素酸化物）を低減するために、排気管の内部に選択還元型のＮＯｘ触媒を配置し、アンモニア等の還元剤によって、ＮＯｘを窒素と水とに還元する排気浄化装置が知られている。排気管の内部に配置される尿素水噴射ノズルから尿素水（ユリア水）を排気中に供給し、排気の熱によって尿素水からアンモニアを生成することでＮＯｘを窒素と水に還元するものである。

このような排気浄化装置を備えるエンジンにおいて、還元剤によってＮＯｘを還元するとともに、エンジンにおいて燃料噴射時期を遅角させてＮＯｘの生成を抑制する排気浄化システム（エンジンの制御装置）がある。燃料噴射時期の遅角によってＮＯｘの生成を抑制する割合と還元剤によってＮＯｘを還元させる割合とを燃料の単価と還元剤の単価とに基づいて決定するものである。エンジンの制御装置は、燃料の単価または還元剤の単価が想定単価よりも高くなった場合、ランニングコストが設定値を下回るように噴射時期の遅角量または供給する還元剤の供給量を制御する。例えば特許文献１のごとくである。

しかし、特許文献１に記載されているエンジンの制御装置は、ランニングコストを基準として燃料噴射時期と還元剤の噴射量とを決定している。このため、燃料の単価と還元剤の単価との比率に基づいて燃料または還元剤のうち一方の消費量が大幅に増大するように制御が行われることがある。つまり、このエンジンの制御装置は、燃料または還元剤のうち任意に選択した一方の消費を抑制しつつＮＯｘを低減させることが困難である場合があった。

特開２００７−２５５３０３号公報

本発明は係る課題を鑑みてなされたものであり、排出されるＮＯｘ量をＮＯｘ制限値以下に低減しつつ、エンジンの運転状態や排気浄化システムの状態に応じてＮＯｘを低減する手段の組み合わせを選択することができる排気浄化システムおよびこれを備えた船舶の提供を目的とする。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、エンジンの排気管内に還元触媒を設けたエンジンの排気浄化システムにおいて、エンジンの運転状態に基づいてエンジンのＮＯｘ低減手段の操作量に対するＮＯｘ排出量を算出し、エンジンの運転状態に基づいて還元剤の噴射量に対するＮＯｘ還元量を算出し、ＮＯｘ排出量とＮＯｘ還元量との差がＮＯｘ制限値以下となるＮＯｘ低減手段の操作量と還元剤の噴射量との組み合わせのうち、燃料の消費量が最小になる組み合わせと還元剤の噴射量が最小になる組み合わせとを算出するものである。

即ち、請求項２においては、前記ＮＯｘ低減手段として燃料の噴射角を制御し、前記エンジンの運転状態に基づいて燃料の噴射角を変更することにより増減する燃料の消費量を算出するものである。

即ち、請求項３においては、前記ＮＯｘ低減手段として排気の一部をＥＧＲガスとして吸気管に還流させるＥＧＲ装置を更に設け、前記エンジンの運転状態に基づいてＥＧＲ弁の開度を変更することにより増減する燃料の消費量を算出するものである。

即ち、請求項４においては、前記ＮＯｘ低減手段として吸気管に吸気絞り弁を更に設け、前記エンジンの運転状態に基づいて吸気絞り弁の開度を変更することにより増減する燃料の消費量を算出するものである。

即ち、請求項５においては、ＧＰＳ受信機を更に備え、受信したＧＰＳ信号から算出された位置情報に基づいて前記ＮＯｘ制限値を切り替えるものである。

即ち、請求項６においては、請求項１から請求項５に記載の排気浄化システムを備えた船舶である。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１に係る発明によれば、ＮＯｘを低減する手段の構成割合が異なる組み合わせが算出される。これにより、外気に排出されるＮＯｘ量をＮＯｘ制限値以下に低減しつつ、エンジンの運転状態や排気浄化システムの状態に応じてＮＯｘを低減する手段の組み合わせを選択することができる。

請求項２に係る発明によれば、ＮＯｘを低減させる手段である燃料噴射弁の遅角量と尿素水の尿素水噴射量との構成割合が異なる組み合わせが算出される。算出される。これにより、外気に排出されるＮＯｘ量をＮＯｘ制限値以下に低減しつつ、エンジンの運転状態や排気浄化システムの状態に応じてＮＯｘを低減する手段の組み合わせを選択することができる。

請求項３に係る発明によれば、ＮＯｘを低減させる手段であるＥＧＲ装置のＥＧＲ弁の開度と尿素水の尿素水噴射量との構成割合が異なる組み合わせが算出される。これにより、外気に排出されるＮＯｘ量をＮＯｘ制限値以下に低減しつつ、エンジンの運転状態や排気浄化システムの状態に応じてＮＯｘを低減する手段の組み合わせを選択することができる。

請求項４に係る発明によれば、ＮＯｘを低減させる手段である吸気絞り弁の絞り弁開度と尿素水の尿素水噴射量との構成割合が異なる組み合わせが算出される。算出される。これにより、外気に排出されるＮＯｘ量をＮＯｘ制限値以下に低減しつつ、エンジンの運転状態や排気浄化システムの状態に応じてＮＯｘを低減する手段の組み合わせを選択することができる。

請求項５に係る発明によれば、エンジンの所在に応じたＮＯｘ制限値が設定される。これにより、外気に排出されるＮＯｘ量をＮＯｘ制限値以下に低減しつつ、エンジンの運転状態や排気浄化システムの状態に応じてＮＯｘを低減する手段の組み合わせを選択することができる。

請求項６に係る発明によれば、船舶がどのようなＮＯｘ規制値が設定された海域を航行していても、ＮＯｘを低減する手段の構成割合が異なる組み合わせが算出される。これにより、外気に排出されるＮＯｘ量をＮＯｘ制限値以下に低減しつつ、エンジンの運転状態や排気浄化システムの状態に応じてＮＯｘを低減する手段の組み合わせを選択することができる。

本発明に係る排気浄化システムを備える船舶の構成を示す概略図。 本発明の第一実施形態に係る排気浄化システムの構成を示す概略図。 （ａ）本発明の第一実施形態に係る排気浄化システムの制御装置におけるＮＯｘ制限値を算出する態様を示す概念図（ｂ）同じく噴射量を算出する態様を示す概念図。 （ａ）本発明の第一実施形態に係る排気浄化システムの制御装置におけるＮＯｘ排出量を算出する態様を示す概念図（ｂ）本発明の第一実施形態に係る排気浄化システムの制御装置が算出したＮＯｘ排出量の表を示す図。 （ａ）本発明の第一実施形態に係る排気浄化システムの制御装置におけるＮＯｘ還元量を算出する態様を示す概念図（ｂ）本発明の第一実施形態に係る排気浄化システムの制御装置が算出したＮＯｘ還元量の表を示す図。 （ａ）本発明の第一実施形態に係る排気浄化システムの制御装置における最終ＮＯｘ排出量を算出する態様を示す概念図（ｂ）本発明の第一実施形態に係る排気浄化システムの制御装置が算出した最終ＮＯｘ排出量の表を示す図（ｃ）同じく制御装置が算出した組み合わせの表を示す図。 本発明の第二実施形態に係る排気浄化システムの構成を示す概略図。 （ａ）本発明の第二実施形態に係る排気浄化システムの制御装置における噴射量を算出する態様を示す概念図（ｂ）同じくＮＯｘ排出量を算出する態様を示す概念図（ｃ）同じくＮＯｘ還元量を算出する態様を示す概念図。 （ａ）本発明の第二実施形態に係る排気浄化システムの制御装置が算出した最終ＮＯｘ排出量を算出する態様を示す概念図（ｂ）本発明の第二実施形態に係る排気浄化システムの制御装置が算出した組み合わせの表を示す図。 本発明の第三実施形態に係る排気浄化システムの構成を示す概略図。 （ａ）本発明の第三実施形態に係る排気浄化システムの制御装置における噴射量を算出する態様を示す概念図（ｂ）同じくＮＯｘ排出量を算出する態様を示す概念図（ｃ）同じくＮＯｘ還元量を算出する態様を示す概念図。 本発明の第三実施形態に係る排気浄化システムの制御装置が算出した最終ＮＯｘ排出量を算出する態様を示す概念図。（ｂ）本発明の第三実施形態に係る排気浄化システムの制御装置が算出した組み合わせの表を示す図。

まず、図１を用いて本発明に係る排気浄化システム１０を具備する船舶の一実施形態である船舶１００の全体概要及び構成について説明する。なお、図１の船舶１００は、いわゆる二軸推進方式の船舶を示している。但し、推進軸の数はこれに限定されるものではなく、単数または複数の軸を有するものであればよい。

図１に示すように、船舶１００は、アクセルレバー１０２の操作に応じてエンジン１の運転状態が制御され、アウトドライブ装置１０６の推進用プロペラ１０７によって推進するものである。また、船舶１００は、操舵ハンドル１０３及びジョイスティックレバー１０４によってアウトドライブ装置１０６の方向が変更されて進路変更するものである。船舶１００は、船体１０１に二機のエンジン１、二台のアウトドライブ装置１０６、及び操船制御装置１０８が具備される。なお、本実施形態において、船舶１００は二機のエンジン１を具備しているがこれに限定されるものではない。なお、エンジン１に対するアウトドライブ装置１０６の台数は、本実施形態に限定されるものではない。また、ドライブ装置は、本実施例のアウトドライブ装置１０６に限定されるものではなく、エンジンによって直接的又は間接的にプロペラが駆動されるものやＰＯＤ式のものでもよい。

操船制御装置１０８は、アクセルレバー１０２、操舵ハンドル１０３及びジョイスティックレバー１０４等からの検出信号に基づいてエンジン１及びアウトドライブ装置１０６を制御するものである。なお、操船制御装置１０８は、全地球測位システム（ＧＰＳ：Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）からの情報に基づいて自らの位置と設定された目的地とから航路を算出して自動で操船を行なう、いわゆる自動航法を可能に構成されてもよい。

操船制御装置１０８は、エンジン１及びアウトドライブ装置１０６の制御を行うための種々のプログラムやデータが格納される。ＥＣＵ６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等がバスで接続される構成であってもよく、あるいはワンチップのＬＳＩ等からなる構成であってもよい。

操船制御装置１０８は、アクセルレバー１０２、操舵ハンドル１０３及びジョイスティックレバー１０４等と接続され、アクセルレバー１０２、操舵ハンドル１０３及びジョイスティックレバー１０４等からの制御信号を取得することが可能である。

操船制御装置１０８は、各エンジン１のＥＣＵ６と接続され、各エンジン１の運転状況や各種信号を取得することが可能である。

操船制御装置１０８は、モニタ１０５に接続され、モニタ１０５に操舵ハンドル１０３及びジョイスティックレバー１０４等の操作状況、各ＥＣＵ６から取得した各種信号に基づく各エンジン１の状況、算出した船舶１００の対水速度等を表示することが可能である。

次に、図２から図６を用いて本発明の第一実施形態に係る排気浄化システム１０を具備するエンジン１について説明する。なお、本実施形態における「上流側」とは流体の流れ方向における上流側を示し、「下流側」とは流体の流れ方向における下流側を示す。

図２に示すように、エンジン１は、軽油若しくは重油を燃料とするディーゼルエンジン１であり、本実施形態においては、四つの気筒を有する直列四気筒エンジン１である。エンジン１は、吸気管２を介して供給される外気と、各燃料噴射弁４・４・・から供給される燃料とを混合して燃焼させることで発生する動力をアウトドライブ装置１０６に伝達する（図１参照）。エンジン１は、燃料の燃焼により発生する排気を、排気管３を介して外部へ排出する。エンジン１は、出力軸の回転速度Ｖを検出する回転速度センサ５を具備する。なお、エンジン１は、ディーゼルエンジン１に限定されるものではない。

ＥＣＵ６は、エンジン１を制御するものである。ＥＣＵ６には、エンジン１の制御を行うための種々のプログラムやデータが格納される。ＥＣＵ６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等がバスで接続される構成であってもよく、あるいはワンチップのＬＳＩ等からなる構成であってもよい。

ＥＣＵ６は、燃料噴射弁４・４・・と接続され、燃料噴射弁４・４・・を制御することが可能である。

ＥＣＵ６は、回転速度センサ５に接続され、回転速度センサ５が検出する回転速度Ｖを取得することが可能である。

次に、本発明の第一実施形態に係る排気浄化システム１０について説明する。本発明に係る排気浄化システム１０は、主にプレジャーボート等の小型船舶に搭載されるものであるが、小型船舶のみならずタンカー船などの大型船舶にも適用可能である。

排気浄化システム１０は、エンジン１から排出されるＮＯｘを低減するものである。排気浄化システム１０は、尿素水噴射ノズル１１、尿素水供給ポンプ１６、切替弁１７、ＮＯｘ触媒１８、ＧＰＳ受信機１９、入力装置２０、制御装置２１等を具備する。なお、本実施形態において、排気浄化システム１０をエアレス方式としたがこれに限定されるものではない。

尿素水噴射ノズル１１は、還元剤である尿素水を排気管３の内部に供給するものである。尿素水噴射ノズル１１は、管状部材から構成され、その一側（下流側）を排気管３の外部から内部へ挿通するようにして設けられる。

尿素水供給ポンプ１６は、尿素水を供給する。尿素水供給ポンプ１６は、尿素水タンク１５内の尿素水を所定の流量で尿素水噴射ノズル１１に供給する。なお、尿素水供給ポンプ１６は、本実施形態において、特に限定するものではなく、尿素水を所定の流量で供給できるものであればよい。

切替弁１７は、尿素水の流路を切り替える。切替弁１７は、電磁弁で構成され制御装置２１に接続される。切替弁１７は、スプールを摺動させることにより位置Ｘおよび位置Ｙに切り換えることが可能である。

切替弁１７が位置Ｘの状態にある場合、尿素水噴射ノズル１１に尿素水が供給されない。切替弁１７が位置Ｙの状態にある場合、尿素水噴射ノズル１１に尿素水が供給される。

入力装置２０は、排気浄化システム１０の運転モードを入力するものである。入力装置２０は、制御装置２１に接続される。入力装置２０は、作業者によって、燃料消費低減モードと還元剤消費低減モードのうち、任意のモードを入力可能に構成される。

ＧＰＳ受信機１９は、全地球測位システム（ＧＰＳ：Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）からの情報であるＧＰＳ信号を受信するものである。ＧＰＳ受信機１９は、制御装置２１に接続される。

制御装置２１は、尿素水供給ポンプ１６、切替弁１７およびＥＣＵ６を介して燃料噴射弁４を制御する。制御装置２１には、尿素水供給ポンプ１６、切替弁１７および燃料噴射弁４等を制御するための種々のプログラム、ＧＰＳ信号に基づいて自らの位置Ｐを算出するプログラムやデータが格納される。制御装置２１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等がバスで接続される構成であってもよく、あるいはワンチップのＬＳＩ等からなる構成であってもよい。また、制御装置２１は、エンジン１を制御するＥＣＵ６と一体的に構成することも可能である。

制御装置２１は、海域毎におけるＮＯｘ制限値Ｎｌｉｍに関する規制情報が記憶されている。制御装置２１は、この規制情報とＧＰＳ受信機１９から取得したＧＰＳ信号に基づいて算出した自らの位置Ｐとから、当該地域におけるＮＯｘ制限値Ｎｌｉｍに切り替えるためのＮＯｘ制限値マップＭ１、取得した回転速度Ｖと燃料の噴射量Ｑとから、燃料噴射弁４の各噴射角θ（ｉ）において標準噴射角θｓでのエンジン出力を維持するために必要な燃料の各噴射量Ｑ（ｉ）を算出するための噴射角別噴射量マップＭ２、取得した回転速度Ｖと算出した各噴射量Ｑ（ｉ）とから、各噴射角θ（ｉ）においてエンジン１が排出するＮＯｘ排出量Ｎθ（ｉ）を算出するための噴射角別ＮＯｘ排出量マップＭ３、取得した回転速度Ｖと算出した各噴射量Ｑ（ｉ）とから、各噴射角θ（ｉ）での各尿素水噴射量Ｕ（ｎ）において還元されるＮＯｘ還元量ＮＵ（ｍ）を算出するためのＮＯｘ還元量マップＭ４等を記憶する（図３、図４（ａ）、図５（ａ）参照）。

制御装置２１は、尿素水供給ポンプ１６に接続され、尿素水供給ポンプ１６を制御することが可能である。

制御装置２１は、切替弁１７に接続され、切替弁１７を制御することが可能である。

制御装置２１は、ＧＰＳ受信機１９に接続され、ＧＰＳ受信機１９が受信するＧＰＳ信号を取得することが可能である。

制御装置２１は、入力装置２０に接続され、入力装置２０から入力された排気浄化システム１０の運転モードを取得することが可能である。

制御装置２１は、ＥＣＵ６に接続され、ＥＣＵ６からエンジン１に関する各種情報を取得し、ＥＣＵ６にエンジン１の制御信号を送信することが可能である。具体的には、制御装置２１は、ＥＣＵ６を介してエンジン１の回転速度Ｖと燃料噴射弁４が燃料を噴射する標準噴射角θｓ、噴射量Ｑ、噴射角θ（ｉ）および噴射量Ｑ（ｉ）を取得するとともに、ＥＣＵ６に燃料噴射弁４を制御する信号を送信することが可能である。

制御装置２１は、取得したＧＰＳ信号から自らの位置Ｐを算出し、算出した位置Ｐに基づいてＮＯｘ制限値マップＭ１から当該地域におけるＮＯｘ制限値Ｎｌｉｍに切り替えることが可能である。

制御装置２１は、取得した回転速度Ｖと噴射量Ｑとに基づいて、噴射角別噴射量マップＭ２から予め設定されている各噴射角θ（ｉ）においてエンジン出力を維持するために必要な各噴射量Ｑ（ｉ）を算出することが可能である。

制御装置２１は、取得した回転速度Ｖと噴射量Ｑとに基づいて、噴射角別ＮＯｘ排出量マップＭ３から各噴射角θ（ｉ）においてエンジン１が排出するＮＯｘ排出量Ｎθ（ｉ）を算出することが可能である。

制御装置２１は、取得した回転速度Ｖと各噴射量Ｑ（ｉ）とに基づいて、ＮＯｘ還元量マップＭ４から予め設定されている各尿素水噴射量Ｕ（ｎ）において還元されるＮＯｘ還元量ＮＵ（ｍ）を算出することが可能である。

制御装置２１は、算出したＮＯｘ排出量Ｎθ（ｉ）と算出したＮＯｘ還元量ＮＵ（ｍ）との差である最終ＮＯｘ排出量Ｎ（ｍ）を算出することが可能である。

制御装置２１は、取得した排気浄化システム１０の運転モードに基づいた噴射角θ（ｉ）と尿素水噴射量Ｕ（ｎ）とを算出することが可能である。

ＮＯｘ触媒１８は、ＮＯｘの還元反応を促進させるものである。ＮＯｘ触媒１８は排気管３の内部であって、尿素水噴射ノズル１１よりも下流側に配置される。ＮＯｘ触媒１８はハニカム状に構成され、尿素水が熱・加水分解されて生成されるアンモニアが排気に含まれるＮＯｘを窒素と水とに還元する反応を促進させる。

以下では、図２を用いて、尿素水噴射ノズル１１の動作態様について説明する。

図２に示すように、排気管３の内部に尿素水の供給（噴射）が開始される場合、制御装置２１が切替弁１７を位置Ｙとすることによって、尿素水が尿素水噴射ノズル１１の尿素水供給ポート１１ａに供給され、尿素水噴射ノズル１１の噴射口から噴射される。

図２に示すように、排気管３の内部への尿素水の供給（噴射）が停止される場合、制御装置２１が切替弁１７のポジションを位置Ｘとすることによって、尿素水噴射ノズル１１の尿素水供給ポート１１ａへの尿素水の供給が停止される。

以下では、図３から図６を用いて、本発明の第一実施形態に係る排気浄化システム１０の制御装置２１によるエンジン１と排気浄化システム１０とのＮＯｘを低減する手段の構成割合を算出する制御態様について説明する。

始めに、図３（ａ）に示すように、制御装置２１は、ＧＰＳ受信機１９から取得したＧＰＳ信号に基づいて自らの位置Ｐを算出する。そして、制御装置２１は、規制情報と算出した自らの位置Ｐに基づいて、ＮＯｘ制限値マップＭ１から当該地域におけるＮＯｘ制限値Ｎｌｉｍに切り替える。

次に、図３（ｂ）に示すように、制御装置２１は、ＥＣＵ６から取得した回転速度Ｖと噴射量Ｑとに基づいて、噴射角別噴射量マップＭ２から各噴射角θ（ｉ）において、標準噴射角θｓでのエンジン出力を維持するために必要な各噴射量Ｑ（ｉ）を算出する。

次に、図４（ａ）に示すように、制御装置２１は、ＥＣＵ６から取得した回転速度Ｖと算出した各噴射量Ｑ（ｉ）とに基づいて、噴射角別ＮＯｘ排出量マップＭ３から各噴射角θ（ｉ）においてエンジン１が排出するＮＯｘ排出量Ｎθ（ｉ）を算出する。

具体的には、図４（ｂ）に示すように、制御装置２１は、回転速度Ｖの場合に、噴射角θ（１）におけるＮＯｘ排出量Ｎθ（１）、噴射角θ（２）におけるＮＯｘ排出量Ｎθ（２）、噴射角θ（３）におけるＮＯｘ排出量Ｎθ（３）、噴射角θ（４）におけるＮＯｘ排出量Ｎθ（４）を算出する。

次に、図５（ａ）に示すように、制御装置２１は、ＥＣＵ６から取得した回転速度Ｖと算出した各噴射量Ｑ（ｉ）とに基づいて、ＮＯｘ還元量マップＭ４から各噴射角θ（ｉ）において尿素噴射量が各尿素水噴射量Ｕ（ｎ）である場合に還元されるＮＯｘ還元量ＮＵ（ｍ）を算出する。

具体的には、図５（ｂ）に示すように、制御装置２１は、回転速度Ｖである場合に、ＮＯｘ還元量マップＭ４から噴射角θ（１）において尿素水噴射量Ｕ（１）から尿素水噴射量Ｕ（４）であるときに還元されるＮＯｘ還元量ＮＵ（１）からＮＯｘ還元量ＮＵ（４）、噴射角θ（２）において還元されるＮＯｘ還元量ＮＵ（５）からＮＯｘ還元量ＮＵ（８）、噴射角θ（３）において還元されるＮＯｘ還元量ＮＵ（９）からＮＯｘ還元量ＮＵ（１２）、噴射角θ（４）において還元されるＮＯｘ還元量ＮＵ（１３）からＮＯｘ還元量ＮＵ（１６）を算出する。

次に、図６（ａ）に示すように、制御装置２１は、算出した各ＮＯｘ排出量Ｎθ（ｉ）と各ＮＯｘ還元量ＮＵ（ｍ）との差である最終ＮＯｘ排出量Ｎ（ｍ）を算出する。そして、制御装置２１は、算出した最終ＮＯｘ排出量Ｎ（ｍ）が算出したＮＯｘ制限値Ｎｌｉｍ以下になる噴射角θ（ｉ）と尿素水噴射量Ｕ（ｎ）との組み合わせを算出する。

具体的には、図６（ｂ）に示すように、制御装置２１は、噴射角θ（１）におけるＮＯｘ排出量Ｎθ（１）と（図４（ｂ）参照）、尿素水噴射量Ｕ（１）から尿素水噴射量Ｕ（４）におけるＮＯｘ還元量ＮＵ（１）からＮＯｘ還元量ＮＵ（４）と（図５（ｂ）参照）、の差である最終ＮＯｘ排出量Ｎ（１）から最終ＮＯｘ排出量Ｎ（４）を算出する。同様にして、制御装置２１は、噴射角θ（２）における最終ＮＯｘ排出量Ｎ（５）から最終ＮＯｘ排出量Ｎ（８）、噴射角θ（３）における最終ＮＯｘ排出量Ｎ（９）から最終ＮＯｘ排出量Ｎ（１２）、噴射角θ（４）における最終ＮＯｘ排出量Ｎ（１３）から最終ＮＯｘ排出量Ｎ（１６）を算出する。

そして、制御装置２１は、最終ＮＯｘ排出量Ｎ（１）から最終ＮＯｘ排出量Ｎ（１６）のうち、ＮＯｘ制限値Ｎｌｉｍ以下になる最終ＮＯｘ排出量Ｎ（ｍ）の噴射角θ（ｉ）と尿素水噴射量Ｕ（ｎ）との組み合わせを算出する（図６（ｂ）網掛け部参照）。

次に、制御装置２１は、最終ＮＯｘ排出量Ｎ（ｍ）がＮＯｘ制限値Ｎｌｉｍ以下になる噴射角θ（ｉ）と尿素水噴射量Ｕ（ｎ）との組み合わせにおいて、噴射量Ｑ（ｉ）が最小となる噴射角θ（ｉ）と尿素水噴射量Ｕ（ｎ）との組み合わせを算出する。さらに、制御装置２１は、最終ＮＯｘ排出量Ｎ（ｍ）がＮＯｘ制限値Ｎｌｉｍ以下になる噴射角θ（ｉ）と尿素水噴射量Ｕ（ｎ）との組み合わせにおいて、尿素水噴射量Ｕ（ｎ）が最小となる噴射角θ（ｉ）と尿素水噴射量Ｕ（ｎ）との組み合わせとを算出する。そして、制御装置２１は、入力装置から取得した運転モードに基づいて噴射角θ（ｉ）と尿素水噴射量Ｕ（ｎ）との組み合わせを算出する。

具体的には、図６（ｃ）に示すように、最終ＮＯｘ排出量Ｎ（７）、最終ＮＯｘ排出量Ｎ（８）、最終ＮＯｘ排出量Ｎ（１０）から最終ＮＯｘ排出量Ｎ（１２）、最終ＮＯｘ排出量Ｎ（１４）および最終ＮＯｘ排出量Ｎ（１６）のうち、噴射量Ｑ（ｉ）が最小である組み合わせと尿素水噴射量Ｕ（ｎ）が最小となる組み合わせとを算出する。

本実施形態において、ＮＯｘ制限値Ｎｌｉｍ以下である最終ＮＯｘ排出量Ｎ（ｍ）のうち、最終ＮＯｘ排出量Ｎ（７）および最終ＮＯｘ排出量Ｎ（８）における噴射量Ｑ（２）が最小が噴射量である場合、制御装置２１は、噴射角θ（２）と尿素水噴射量Ｕ（３）との組み合わせ、および噴射角θ（２）と尿素水噴射量Ｕ（４）との組み合わせとを算出する。さらに、ＮＯｘ制限値Ｎｌｉｍ以下である最終ＮＯｘ排出量Ｎ（ｍ）のうち、最終ＮＯｘ排出量Ｎ（１０）および最終ＮＯｘ排出量Ｎ（１４）における尿素水噴射量Ｕ（２）が最小の尿素噴射量である場合、制御装置２１は、噴射角θ（３）と尿素水噴射量Ｕ（２）との組み合わせ、および噴射角θ（４）と尿素水噴射量Ｕ（２）との組み合わせとを算出する。

入力装置２０から入力された排気浄化システム１０の運転モードが燃料消費低減モードの場合、制御装置２１は、燃料の消費を抑制するために最小の噴射量Ｑ（２）の組み合わせである噴射角θ（２）と尿素水噴射量Ｕ（３）との組み合わせ、および噴射角θ（２）と尿素水噴射量Ｕ（４）との組み合わせとのうち、尿素水噴射量Ｕ（ｎ）が最小の組み合わせである噴射角θ（２）と尿素水噴射量Ｕ（３）との組み合わせを算出する。つまり、制御装置２１は、燃料の消費を最小にしつつ、尿素水の消費を抑制する。

また、排気浄化システム１０の運転モードが還元剤消費低減モードの場合、制御装置２１は、尿素水の消費を抑制するために最小の尿素水噴射量Ｕ（２）の組み合わせである噴射角θ（３）と尿素水噴射量Ｕ（２）との組み合わせ、および噴射角θ（４）と尿素水噴射量Ｕ（２）との組み合わせとのうち、噴射量Ｑ（ｉ）が最小の組み合わせである噴射角θ（３）と尿素水噴射量Ｕ（２）との組み合わせを算出する。つまり、制御装置２１は、尿素水の消費を最小にしつつ、燃料の消費を抑制する。

制御装置２１は、ＥＣＵ６に、燃料の噴射角が算出した組み合わせにおける噴射角θ（ｉ）になるように制御信号を送信する。合わせて、尿素水噴射量が尿素水噴射量Ｕ（ｎ）になるように加圧空気弁１４と切替弁１７とを制御する（図２参照）。

具体的には、排気浄化システム１０の運転モードが燃料消費低減モードの場合、制御装置２１は、ＥＣＵ６に、燃料の噴射角が算出した組み合わせにおける噴射角θ（２）になるように制御信号を送信する。合わせて、尿素水噴射量が尿素水噴射量Ｕ（３）になるように加圧空気弁１４と切替弁１７とを制御する。同様に、排気浄化システム１０の運転モードが還元剤消費低減モードの場合、制御装置２１は、ＥＣＵ６に、燃料の噴射角が算出した組み合わせにおける噴射角θ（３）になるように制御信号を送信する。合わせて、尿素水噴射量が尿素水噴射量Ｕ（２）になるように加圧空気弁１４と切替弁１７とを制御する。

以上のごとく、本実施形態に係る排気浄化システム１０は、エンジン１の排気管３内に還元触媒を設けたエンジン１の排気浄化システム１０において、エンジン１の運転状態である回転速度Ｖと噴射量Ｑとに基づいてエンジン１のＮＯｘ低減手段である燃料噴射弁４・４・・の操作量である噴射角θ（ｉ）に対するＮＯｘ排出量Ｎθ（ｉ）を算出し、エンジンの回転速度Ｖと噴射量Ｑ（ｉ）とに基づいて還元剤である尿素水の尿素水噴射量Ｕ（ｎ）に対するＮＯｘ還元量ＮＵ（ｍ）を算出し、ＮＯｘ排出量Ｎθ（ｉ）とＮＯｘ還元量ＮＵ（ｍ）との差である最終ＮＯｘ排出量Ｎ（ｍ）がＮＯｘ制限値Ｎｌｉｍ以下となる燃料噴射弁４・４・・の噴射角θ（ｉ）と尿素水の尿素水噴射量Ｕ（ｎ）との組み合わせのうち、燃料の消費量である噴射量Ｑ（ｉ）が最小になる組み合わせと還元剤の噴射量である尿素水噴射量Ｕ（ｎ）が最小になる組み合わせとを算出するものである。

このように構成することにより、ＮＯｘを低減する手段である燃料噴射弁４の噴射角θ（ｉ）と尿素水の尿素水噴射量Ｕ（ｎ）との構成割合が異なる組み合わせが算出される。これにより、外気に排出される最終ＮＯｘ排出量Ｎ（ｍ）をＮＯｘ制限値Ｎｌｉｍ以下に低減しつつ、エンジン１の運転状態や排気浄化システム１０の状態に応じてＮＯｘを低減する手段である燃料噴射弁４の噴射角θ（ｉ）と尿素水の尿素水噴射量Ｕ（ｎ）との組み合わせを選択することができる。

また、ＧＰＳ受信機１９を更に備え、受信したＧＰＳ信号から算出された位置Ｐに基づいてＮＯｘ制限値Ｎｌｉｍを切り替えるものである。
このように構成することにより、エンジン１の所在に応じたＮＯｘ制限値Ｎｌｉｍが設定される。これにより、外気に排出される最終ＮＯｘ排出量Ｎ（ｍ）をＮＯｘ制限値Ｎｌｉｍ以下に低減しつつ、エンジン１と排気浄化システム１０とのランニングコストＣ（ｍ）を最小化することができる。

次に、図７から図９を用いて、本発明に係る排気浄化システム１０の第二実施形態について説明する。なお、以下の実施形態において、既に説明した実施形態と同様の点に関してはその具体的説明を省略し、相違する部分を中心に説明する。

以下に、本発明の第二実施形態に係る排気浄化システム１０を具備するエンジン１について説明する。

図７に示すように、エンジン１は、ＥＧＲ装置７を更に具備する。ＥＧＲ装置７は、排気の一部を吸気に還流するものである。ＥＧＲ装置７は、ＥＧＲ管８、ＥＧＲ弁９、加圧空気供給ポンプ１２、加圧空気弁１４等を具備する。

ＥＧＲ管８は、排気を吸気管２に案内するための管である。ＥＧＲ管８は、吸気管２と排気管３とを連通するように設けられる。これにより、排気管３を通過する排気の一部がＥＧＲ管８を通じて吸気管２に案内される（図９における網掛け矢印参照）。すなわち、排気の一部がＥＧＲガスとして吸気に還流可能に構成される（以下、単に「ＥＧＲガス」と記す）。

ＥＧＲ弁９は、ＥＧＲ管８を通過するＥＧＲガスの流量を制限するものである。ＥＧＲ弁９は、電磁式流量制御弁から構成される。ＥＧＲ弁９は、ＥＧＲ管８の途中部に設けられる。ＥＧＲ弁９は、制御装置２１からの信号を取得してＥＧＲ弁９の開度であるＥＧＲ弁開度Ｖｄ（ｉ）を変更することができる。

加圧空気供給ポンプ１２は、加圧空気をエアタンク１３に供給するものである。加圧空気供給ポンプ１２は、空気を加圧（圧縮）して供給する。加圧空気供給ポンプ１２は、エアタンク１３の圧力が所定の圧力を下回った場合、空気をエアタンク１３に供給し、エアタンク１３の圧力が所定の圧力に達すると停止する。なお、加圧空気供給ポンプ１２は、本実施形態において、特に限定するものではなく、エアタンク１３の圧力を維持できるものであればよい。

加圧空気弁１４は、加圧空気の流路を連通または遮断する。加圧空気弁１４は、電磁弁で構成され制御装置２１に接続される。加圧空気弁１４は、スプールを摺動させることにより位置Ｚおよび位置Ｗに切り換えることが可能である。

加圧空気弁１４が位置Ｚの状態にある場合、尿素水噴射ノズル１１に加圧空気が供給されない。加圧空気弁１４が位置Ｗの状態にある場合、尿素水噴射ノズル１１に加圧空気が供給される。なお、加圧空気弁１４は、電磁弁で構成されるが、特に限定するものではなく、駆動モータ等によって位置Ｚ、または位置Ｗに保持する構成でもよい。

制御装置２１は、加圧空気弁１４、尿素水供給ポンプ１６、切替弁１７およびＥＣＵ６を介して燃料噴射弁４を制御する。制御装置２１には、加圧空気弁１４、尿素水供給ポンプ１６、切替弁１７および燃料噴射弁４等を制御するための種々のプログラム、ＧＰＳ信号に基づいて自らの位置Ｐを算出するプログラムやデータが格納される。

制御装置２１は、取得した回転速度Ｖと噴射量Ｑとから、各ＥＧＲ弁開度Ｖｄ（ｉ）において、ＥＧＲ弁が全閉状態でのエンジン出力を維持するために必要な各噴射量Ｑ（ｉ）を算出するためのＥＧＲ弁開度別噴射量マップＭ５、取得した回転速度Ｖと算出した各噴射量Ｑ（ｉ）とから、各ＥＧＲ弁開度Ｖｄ（ｉ）においてエンジン１が排出するＮＯｘ排出量ＮＶｄ（ｉ）を算出するためのＥＧＲ弁開度別ＮＯｘ排出量マップＭ６、取得した回転速度Ｖと各ＥＧＲ弁開度Ｖｄ（ｉ）とから、各尿素水噴射量Ｕ（ｎ）において還元されるＮＯｘ還元量ＮＵ（ｍ）を算出するためのＮＯｘ還元量マップＭ７等を記憶する（図８参照）。

制御装置２１は、ＥＧＲ弁９に接続され、ＥＧＲ弁９を制御することが可能である。

制御装置２１は、加圧空気弁１４に接続され、加圧空気弁１４を制御することが可能である。

制御装置２１は、取得した回転速度Ｖと噴射量Ｑとに基づいて、ＥＧＲ弁開度別噴射量マップＭ５から各ＥＧＲ弁開度Ｖｄ（ｉ）においてエンジン出力を維持するために必要な各噴射量Ｑ（ｉ）を算出することが可能である。

制御装置２１は、取得した回転速度Ｖと算出した各噴射量Ｑ（ｉ）とに基づいて、ＥＧＲ弁開度別ＮＯｘ排出量マップＭ６から各ＥＧＲ弁開度Ｖｄ（ｉ）においてエンジン１が排出するＮＯｘ排出量ＮＶｄ（ｉ）を算出することが可能である。

制御装置２１は、取得した回転速度Ｖと各ＥＧＲ弁開度Ｖｄ（ｉ）とに基づいて、ＮＯｘ還元量マップＭ７から各尿素水噴射量Ｕ（ｎ）において還元されるＮＯｘ還元量ＮＵ（ｍ）を算出することが可能である。

制御装置２１は、算出したＮＯｘ排出量ＮＶｄ（ｉ）と算出したＮＯｘ還元量ＮＵ（ｍ）との差である最終ＮＯｘ排出量Ｎ（ｍ）を算出することが可能である。

以下では、図９を用いて、尿素水噴射ノズル１１の動作態様について説明する。

図９に示すように、排気管３の内部に尿素水の供給（噴射）が開始される場合、制御装置２１が切替弁１７を位置Ｙとすることによって、尿素水が尿素水噴射ノズル１１の尿素水供給ポート１１ａに供給される。

この状態で、図９に示すように、制御装置２１が加圧空気弁１４を位置Ｗとすることによって、加圧空気が尿素水噴射ノズル１１の気体供給ポート１１ｂに供給される。この結果、尿素水は、尿素水噴射ノズル１１の内部で加圧空気と衝突して霧化され、尿素水噴射ノズル１１の噴射口から噴射される。

以下では、図８と図９とを用いて、本発明の第二実施形態に係る排気浄化システム１０の制御装置２１によるＮＯｘを低減する手段の構成割合を算出する制御態様について説明する。

前述と同様に、図８（ａ）に示すように、制御装置２１は、ＥＧＲ弁開度別噴射量マップＭ５から各噴射量Ｑ（ｉ）を算出する。そして、図８（ｂ）に示すように、制御装置２１は、ＥＧＲ弁開度別ＮＯｘ排出量マップＭ６から各ＥＧＲ弁開度Ｖｄ（ｉ）においてエンジン１が排出するＮＯｘ排出量ＮＶｄ（ｉ）を算出する。合わせて、図８（ｃ）に示すように、ＮＯｘ還元量マップＭ７から各ＥＧＲ弁開度Ｖｄ（ｉ）において各尿素水噴射量Ｕ（ｎ）が噴射された場合に還元されるＮＯｘ還元量ＮＵ（ｍ）を算出する。

次に、図９（ａ）に示すように、制御装置２１は、各ＮＯｘ排出量ＮＶｄ（ｉ）と各ＮＯｘ還元量ＮＵ（ｍ）との差である最終ＮＯｘ排出量Ｎ（ｍ）を算出する。そして、図９（ｂ）に示すように、制御装置２１は、算出した最終ＮＯｘ排出量Ｎ（ｍ）が算出したＮＯｘ制限値Ｎｌｉｍ以下になるＥＧＲ弁開度Ｖｄ（ｉ）と尿素水噴射量Ｕ（ｎ）との組み合わせを算出する（図９（ｂ）網掛け部参照）。

次に、制御装置２１は、最終ＮＯｘ排出量Ｎ（ｍ）がＮＯｘ制限値Ｎｌｉｍ以下になるＥＧＲ弁開度Ｖｄ（ｉ）と尿素水噴射量Ｕ（ｎ）との組み合わせにおいて、噴射量Ｑ（ｉ）が最小となるＥＧＲ弁開度Ｖｄ（ｉ）と尿素水噴射量Ｕ（ｎ）との組み合わせを算出する。さらに、制御装置２１は、最終ＮＯｘ排出量Ｎ（ｍ）がＮＯｘ制限値Ｎｌｉｍ以下になるＥＧＲ弁開度Ｖｄ（ｉ）と尿素水噴射量Ｕ（ｎ）との組み合わせにおいて、尿素水噴射量Ｕ（ｎ）が最小となるＥＧＲ弁開度Ｖｄ（ｉ）と尿素水噴射量Ｕ（ｎ）との組み合わせを算出する。そして、制御装置２１は、入力装置から取得した運転モードに基づいてＥＧＲ弁開度Ｖｄ（ｉ）と尿素水噴射量Ｕ（ｎ）との組み合わせを算出する。なお、ＥＧＲ弁開度Ｖｄ（ｉ）に加えて、燃料の噴射角θ（ｉ）も合わせて制御してもよい。

制御装置２１は、ＥＣＵ６に、算出した組み合わせにおけるＥＧＲ弁開度Ｖｄ（ｉ）になるように制御信号を送信する。合わせて、尿素水噴射量が尿素水噴射量Ｕ（ｎ）になるように加圧空気弁１４と切替弁１７とを制御する（図９参照）。本実施形態において、制御装置２１は、ＥＣＵ６に、算出した組み合わせにおけるＥＧＲ弁開度Ｖｄ（３）になるように制御信号を送信する。合わせて、尿素水噴射量が尿素水噴射量Ｕ（２）になるように加圧空気弁１４と切替弁１７とを制御する。

以上のごとく、本実施形態に係る排気浄化システム１０は、ＮＯｘ低減手段として排気の一部をＥＧＲガスとして吸気管に還流させるＥＧＲ装置７を更に設け、エンジン１の回転速度Ｖと噴射量Ｑ（ｉ）に基づいてＥＧＲ装置７のＥＧＲ弁開度Ｖｄ（ｉ）を変更することにより増減する燃料の消費量である噴射量Ｑ（ｉ）を算出するものである。
このように構成することにより、ＮＯｘを低減させる手段であるＥＧＲ装置７のＥＧＲ弁開度Ｖｄ（ｉ）と尿素水の尿素水噴射量Ｕ（ｎ）との割合が異なる組み合わせが算出される。これにより、外気に排出される最終ＮＯｘ排出量Ｎ（ｍ）をＮＯｘ制限値Ｎｌｉｍ以下に低減しつつ、エンジン１の運転状態や排気浄化システム１０の状態に応じてＮＯｘを低減する手段であるＥＧＲ装置７のＥＧＲ弁開度Ｖｄ（ｉ）と尿素水の尿素水噴射量Ｕ（ｎ）との組み合わせを選択することができる。

次に、図１０から図１２を用いて、本発明に係る排気浄化システム１０の第三実施形態について説明する。なお、以下の実施形態において、既に説明した実施形態と同様の点に関してはその具体的説明を省略し、相違する部分を中心に説明する。

以下に、本発明の第三実施形態に係る排気浄化システム１０を具備するエンジン１について説明する。

エンジン１は、吸気絞り弁２ａを更に具備する。吸気絞り弁２ａは、エンジン１の吸気流量を制御するものである。吸気絞り弁２ａは、電磁式流量制御弁から構成される。吸気絞り弁２ａは、吸気管２の途中部に設けられる。吸気絞り弁２ａは、制御装置２１からの信号を取得して吸気絞り弁２ａの開度である絞り弁開度Ｖｉ（ｉ）を変更することができる。

制御装置２１は、取得した回転速度Ｖと噴射量Ｑとから、各絞り弁開度Ｖｉ（ｉ）において、絞り弁開度が全開でのエンジン出力を維持するために必要な各噴射量Ｑ（ｉ）を算出するための絞り弁開度別噴射量マップＭ８、取得した回転速度Ｖと算出した各噴射量Ｑ（ｉ）とから、各絞り弁開度Ｖｉ（ｉ）においてエンジン１が排出するＮＯｘ排出量ＮＶｉ（ｉ）を算出するための絞り弁開度別ＮＯｘ排出量マップＭ９、取得した回転速度Ｖと各絞り弁開度Ｖｉ（ｉ）とから、各尿素水噴射量Ｕ（ｎ）において還元されるＮＯｘ還元量ＮＵ（ｍ）を算出するためのＮＯｘ還元量マップＭ１０等を記憶する（図１１参照）。

制御装置２１は、吸気絞り弁２ａに接続され、吸気絞り弁２ａを制御することが可能である。

制御装置２１は、取得した回転速度Ｖと噴射量Ｑとに基づいて、絞り弁開度別噴射量マップＭ８から各絞り弁開度Ｖｉ（ｉ）においてエンジン出力を維持するために必要な各噴射量Ｑ（ｉ）を算出することが可能である。

制御装置２１は、取得した回転速度Ｖと算出した各噴射量Ｑ（ｉ）とに基づいて、絞り弁開度別ＮＯｘ排出量マップＭ９から各絞り弁開度Ｖｉ（ｉ）においてエンジン１が排出するＮＯｘ排出量ＮＶｉ（ｉ）を算出することが可能である。

制御装置２１は、取得した回転速度Ｖと各絞り弁開度Ｖｉ（ｉ）とに基づいて、ＮＯｘ還元量マップＭ１０から各尿素水噴射量Ｕ（ｎ）において還元されるＮＯｘ還元量ＮＵ（ｍ）を算出することが可能である。

制御装置２１は、算出したＮＯｘ排出量ＮＶｉ（ｉ）と算出したＮＯｘ還元量ＮＵ（ｍ）との差である最終ＮＯｘ排出量Ｎ（ｍ）を算出することが可能である。

以下では、図１１と図１２とを用いて、本発明の第三実施形態に係る排気浄化システム１０の制御装置２１によるＮＯｘを低減する手段の構成割合を算出する制御態様について説明する。

前述と同様に、図１１（ａ）に示すように、制御装置２１は、絞り弁開度別噴射量マップＭ８から各噴射量Ｑ（ｉ）を算出する。そして、図１１（ｂ）に示すように、制御装置２１は、絞り弁開度別ＮＯｘ排出量マップＭ９から各絞り弁開度Ｖｉ（ｉ）においてエンジン１が排出するＮＯｘ排出量ＮＶｉ（ｉ）を算出する。合わせて、図１１（ｃ）に示すように、ＮＯｘ還元量マップＭ１０から各絞り弁開度Ｖｉ（ｉ）において各尿素水噴射量Ｕ（ｎ）が噴射された場合に還元されるＮＯｘ還元量ＮＵ（ｍ）を算出する。

次に、図１２（ａ）に示すように、制御装置２１は、各ＮＯｘ排出量ＮＶｉ（ｉ）と各ＮＯｘ還元量ＮＵ（ｍ）との差である最終ＮＯｘ排出量Ｎ（ｍ）を算出する。そして、制御装置２１は、算出した最終ＮＯｘ排出量Ｎ（ｍ）が算出したＮＯｘ制限値Ｎｌｉｍ以下になる絞り弁開度Ｖｉ（ｉ）と尿素水噴射量Ｕ（ｎ）との組み合わせを算出する（図１２（ｂ）網掛け部参照）。

次に、制御装置２１は、最終ＮＯｘ排出量Ｎ（ｍ）がＮＯｘ制限値Ｎｌｉｍ以下になる絞り弁開度Ｖｉ（ｉ）と尿素水噴射量Ｕ（ｎ）との組み合わせにおいて、噴射量Ｑ（ｉ）が最小となる絞り弁開度Ｖｉ（ｉ）と尿素水噴射量Ｕ（ｎ）との組み合わせとを算出する。さらに、制御装置２１は、最終ＮＯｘ排出量Ｎ（ｍ）がＮＯｘ制限値Ｎｌｉｍ以下になる絞り弁開度Ｖｉ（ｉ）と尿素水噴射量Ｕ（ｎ）との組み合わせにおいて、尿素水噴射量Ｕ（ｎ）が最小となる絞り弁開度Ｖｉ（ｉ）と尿素水噴射量Ｕ（ｎ）との組み合わせとを算出する。そして、制御装置２１は、入力装置から取得した運転モードに基づいて絞り弁開度Ｖｉ（ｉ）と尿素水噴射量Ｕ（ｎ）との組み合わせを算出する。なお、絞り弁開度Ｖｉ（ｉ）に加えて、燃料の噴射角θ（ｉ）やＥＧＲ装置を更に備えてＥＧＲ弁開度Ｖｄ（ｉ）も合わせて制御してもよい。

以上のごとく、本実施形態に係る排気浄化システム１０は、ＮＯｘ低減手段として吸気管２に吸気絞り弁２ａを更に設け、エンジン１の回転速度Ｖと噴射量Ｑ（ｉ）に基づいて吸気絞り弁２ａの開度である絞り弁開度Ｖｉ（ｉ）を変更することにより増減する燃料の消費量である噴射量Ｑ（ｉ）を算出するものである。
このように構成することにより、ＮＯｘを低減させる手段である吸気絞り弁２ａの絞り弁開度Ｖｉ（ｉ）と尿素水の尿素水噴射量Ｕ（ｎ）との割合が異なる組み合わせが算出される。これにより、外気に排出される最終ＮＯｘ排出量Ｎ（ｍ）をＮＯｘ制限値Ｎｌｉｍ以下に低減しつつ、エンジン１の運転状態や排気浄化システム１０の状態に応じてＮＯｘを低減する手段である吸気絞り弁２ａの絞り弁開度Ｖｉ（ｉ）と尿素水の尿素水噴射量Ｕ（ｎ）との組み合わせを選択することができる。

また、本発明に係る船舶は、第一実施形態に係る排気浄化システム１０、第二実施形態に係る排気浄化システム１０、または第三実施形態に係る排気浄化システム１０を備えるものである。
このように構成することにより、船舶１００がどのようなＮＯｘ規制値Ｎｌｉｍが設定された海域を航行していても、ＮＯｘを低減する手段である燃料噴射弁４の噴射角θ（ｉ）等と尿素水の尿素水噴射量Ｕ（ｎ）との構成割合が異なる組み合わせが算出される。これにより、外気に排出される最終ＮＯｘ排出量Ｎ（ｍ）をＮＯｘ制限値Ｎｌｉｍ以下に低減しつつ、エンジン１の運転状態や排気浄化システム１０の状態に応じてＮＯｘを低減する手段である燃料噴射弁４の噴射角θ（ｉ）等と尿素水の尿素水噴射量Ｕ（ｎ）との組み合わせを選択することができる。

１ エンジン
３ 排気管
４ 燃料噴射弁
Ｖ 回転速度
θ（ｉ） 噴射角
Ｑ（ｉ） 噴射量
Ｎθ（ｉ） ＮＯｘ排出量
Ｕ（ｎ） 尿素水噴射量
ＮＵ（ｍ） ＮＯｘ還元量
Ｎ（ｍ） 最終ＮＯｘ排出量
Ｎｌｉｍ ＮＯｘ制限値

Claims (6)

1. エンジンの排気管内に還元触媒を設けたエンジンの排気浄化システムにおいて、
   エンジンの運転状態に基づいてエンジンのＮＯｘ低減手段の操作量に対するＮＯｘ排出量を算出し、
   エンジンの運転状態に基づいて還元剤の噴射量に対するＮＯｘ還元量を算出し、
   ＮＯｘ排出量とＮＯｘ還元量との差がＮＯｘ制限値以下となるＮＯｘ低減手段の操作量と還元剤の噴射量との組み合わせのうち、燃料の消費量が最小になる組み合わせと還元剤の噴射量が最小になる組み合わせとを算出する排気浄化システム。
2. 前記ＮＯｘ低減手段として燃料の噴射角を制御し、前記エンジンの運転状態に基づいて燃料の噴射角を変更することにより増減する燃料の消費量を算出する請求項１に記載の排気浄化システム。
3. 前記ＮＯｘ低減手段として排気の一部をＥＧＲガスとして吸気管に還流させるＥＧＲ装置を更に設け、前記エンジンの運転状態に基づいてＥＧＲ弁の開度を変更することにより増減する燃料の消費量を算出する請求項１または請求項２に記載の排気浄化システム。
4. 前記ＮＯｘ低減手段として吸気管に吸気絞り弁を更に設け、前記エンジンの運転状態に基づいて吸気絞り弁の開度を変更することにより増減する燃料の消費量を算出する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の排気浄化システム。
5. ＧＰＳ受信機を更に備え、受信したＧＰＳ信号から算出された位置情報に基づいて前記ＮＯｘ制限値を切り替える請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の排気浄化システム。
6. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の排気浄化システムを備えた船舶。

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