JP2021032209A - 舶用エンジンシステム - Google Patents

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征彦 寄口
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孝博 藤林
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任亨 藤田
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弘典 怡土
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Abstract

【課題】ＮＯｘの排出規制を満足しつつ燃費を低減する。【解決手段】舶用エンジンシステム１０は、チューニング可能なディーゼルエンジン１と、ディーゼルエンジン１の排気中のＮＯｘを浄化する浄化装置６とを備える。舶用エンジンシステム１０では、国際海事機関の排出規制海域外の一般海域に対応する第１チューニング状態におけるＮＯｘ排出量は、浄化装置６が稼働している状態では、国際海事機関のＮＯｘ第２次規制の基準値である第２次基準値以下である。また、第１チューニング状態におけるＮＯｘ排出量は、浄化装置６が停止している状態では第２次基準値を超過する。これにより、一般海域を航行する際に、ＮＯｘ第２次規制を満足しつつ、ディーゼルエンジン１の燃費を低減することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、舶用エンジンシステムに関する。
従来、船舶に搭載されるディーゼルエンジンに対し、国際海事機関（ＩＭＯ）により、有害物質の排出規制が定められている。例えば、窒素酸化物（ＮＯｘ）については、エンジンの定格出力あたりのＮＯｘ排出量が、エンジンの定格回転数に応じて定められたＮＯｘ基準値以下であることが求められている（ＭＡＲＰＯＬ条約附属書ＶＩ）。また、２０１６年以降、北米沿岸２００海里海域等の排出規制海域（ＥＣＡ）では、上述のＮＯｘ基準値（すなわち、ＮＯｘ排出上限値）が、排出規制海域外である一般海域の約２５％以下まで低減されている。
特許文献１では、排気ガス規制対象海域の境界と自船との位置関係をＧＰＳにより把握し、当該位置関係に基づいて、排気ガスの浄化装置を停止状態から稼働状態に自動的に切り替えることにより、排気ガスの浄化状態を規制に応じた状態に切り替える技術が開示されている。また、特許文献１では、排気ガス規制対象海域の境界までの距離または航行時間の目標値を定め、上述の切り替えの準備を行うことが開示されている。
特許第５３３０７８２号公報
ところで、特許文献１のように一般海域および排出規制海域の双方を航行する船舶では、浄化装置を稼働させた状態で排出規制海域用のＮＯｘ基準値を満足するように、ＮＯｘの排出量が低減するチューニングがディーゼルエンジンに対して行われている。一般的に、ディーゼルエンジンにおいて、ＮＯｘの排出量を低減するチューニングが行われると、燃費は悪化（すなわち、増大）する傾向にある。したがって、上述の船舶は、浄化装置を稼働させない一般海域においても、燃費が悪化した状態で航行することになる。
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、ＮＯｘの排出規制を満足しつつ燃費を低減することを目的としている。
請求項１に記載の発明は、舶用エンジンシステムであって、チューニング可能なディーゼルエンジンと、前記ディーゼルエンジンの排気中のＮＯｘを浄化する浄化装置とを備え、国際海事機関の排出規制海域外の一般海域に対応する第１チューニング状態におけるＮＯｘ排出量は、前記浄化装置が稼働している状態では、前記国際海事機関のＮＯｘ第２次規制の基準値である第２次基準値以下であり、前記浄化装置が停止している状態では前記第２次基準値を超過する。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の舶用エンジンシステムであって、前記国際海事機関の前記排出規制海域に対応する第２チューニング状態では、前記第１チューニング状態よりも前記ディーゼルエンジンの燃費が増大するとともに前記ディーゼルエンジンから排出されるＮＯｘの量が減少し、前記第２チューニング状態におけるＮＯｘ排出量は、前記浄化装置が稼働している状態では、前記国際海事機関のＮＯｘ第３次規制の基準値である第３次基準値以下である。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の舶用エンジンシステムであって、前記ディーゼルエンジンのチューニング状態を、前記第１チューニング状態と前記第２チューニング状態との間で切り替えるチューニング切替部をさらに備える。
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の舶用エンジンシステムであって、前記浄化装置は、還元剤が混合された排気を触媒に接触させて脱硝処理を行う反応器を備える。
請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の舶用エンジンシステムであって、前記第１チューニング状態では、前記ディーゼルエンジンの燃焼室における最高圧力が、前記浄化装置が停止している状態におけるＮＯｘ排出量が前記第２次基準値と等しくなる規制チューニング状態に比べて高い。
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の舶用エンジンシステムであって、前記第１チューニング状態では、前記ディーゼルエンジンにおける燃料の噴射タイミングが、前記規制チューニング状態に比べて、前記ディーゼルエンジンのピストンが上死点に位置するタイミングに近い。
請求項７に記載の発明は、請求項５または６に記載の舶用エンジンシステムであって、前記第１チューニング状態では、前記ディーゼルエンジンにおける燃料の噴射開始からの経過時間と噴射圧力との関係を示す噴射プロファイルが、前記規制チューニング状態と異なる。
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の舶用エンジンシステムであって、前記第１チューニング状態では、前記噴射プロファイルにおける最大噴射圧力が、前記規制チューニング状態に比べて高い。
請求項９に記載の発明は、請求項１ないし８のいずれか１つに記載の舶用エンジンシステムであって、前記第１チューニング状態では、前記ディーゼルエンジンの燃焼室に封入される空気量が、前記浄化装置が停止している状態におけるＮＯｘ排出量が前記第２次基準値と等しくなる規制チューニング状態に比べて多い。
請求項１０に記載の発明は、請求項５ないし９のいずれか１つに記載の舶用エンジンシステムであって、前記第１チューニング状態では、前記ディーゼルエンジンの排気弁の閉鎖タイミングが、前記規制チューニング状態に比べて早い。
請求項１１に記載の発明は、請求項５ないし１０のいずれか１つに記載の舶用エンジンシステムであって、前記第１チューニング状態では、前記ディーゼルエンジンにおける過給機のノズルリングの開口面積が、前記規制チューニング状態に比べて小さい。
請求項１２に記載の発明は、請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の舶用エンジンシステムであって、前記第１チューニング状態よりも前記ディーゼルエンジンの燃費が増大するとともにＮＯｘ排出量が減少する第３チューニング状態では、前記浄化装置が停止している状態におけるＮＯｘ排出量が前記第２次基準値以下である。
本発明では、ＮＯｘの排出規制を満足しつつ燃費を低減することができる。
一の実施の形態に係る舶用エンジンシステムの構成を示す図である。 チューニング切替部の構成を示す図である。 燃料の噴射プロファイルを示す図である。 燃費およびＮＯｘ排出量を示す図である。 燃費およびＮＯｘ排出量を示す図である。 燃費およびＮＯｘ排出量を示す図である。
図１は、本発明の一の実施の形態に係る舶用エンジンシステム１０の構成を示す図である。舶用エンジンシステム１０は、ディーゼルエンジン１と、浄化装置６と、チューニング切替部７とを備える。図１に例示するディーゼルエンジン１は、船舶の主機として利用される２ストロークエンジンである。図１では、ディーゼルエンジン１の一部の構成を断面にて示している。浄化装置６は、ディーゼルエンジン１の排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化する。チューニング切替部７は、チューニング可能なディーゼルエンジン１のチューニング状態を切り替える。これにより、ディーゼルエンジン１の燃費やＮＯｘ排出量等が変更される。
ディーゼルエンジン１は、シリンダ２と、ピストン３と、排気弁２５と、燃料供給部２６と、掃気流路４１と、排気流路４２と、空気冷却器４３と、過給機５とを備える。シリンダ２は、図１中の上下方向に延びる中心軸を中心とする有蓋略円筒状の部材である。ピストン３は、当該中心軸を中心とする略円柱状の部材であり、その上部はシリンダ２の内部に配置される。ピストン３は、上下方向に移動可能である。なお、図１中の上下方向は、必ずしも重力方向に平行である必要はない。
シリンダ２は、シリンダライナ２１と、シリンダカバー２２とを備える。シリンダライナ２１は、略円筒状の部材である。シリンダカバー２２は、シリンダライナ２１の上部に取り付けられる略有蓋円筒状の部材である。シリンダカバー２２は、シリンダライナ２１の上部開口を覆う。シリンダライナ２１の下端部近傍には、複数の貫通孔が周状に設けられる。当該複数の貫通孔は、シリンダ２内に後述の掃気を供給する掃気ポート２３である。掃気ポート２３は、掃気流路４１に接続される。
掃気流路４１は、掃気室４１１と、掃気レシーバ４１２とを備える。掃気室４１１は、シリンダライナ２１の掃気ポート２３の周囲に設けられる空間（すなわち、掃気配管）である。掃気ポート２３は、掃気室４１１を介して掃気レシーバ４１２に連通する。掃気レシーバ４１２は、掃気室４１１へと掃気を供給する略円筒状の大型容器である。
シリンダカバー２２の上端部には、シリンダ２内のガスをシリンダ２外に排出する排気ポート２４が設けられる。排気ポート２４の平面視における形状（すなわち、図１中の上下方向から見た形状）は略円形である。排気ポート２４は、排気流路４２に接続される。排気流路４２は、排気配管４２１と、排気レシーバ４２２とを備える。排気配管４２１は、排気ポート２４と排気レシーバ４２２とを接続する配管である。排気レシーバ４２２は、排気配管４２１からの排気を受ける略円筒状の大型容器である。
実際のディーゼルエンジン１では、複数のシリンダ２が併設されており、当該複数のシリンダ２が、１つの掃気レシーバ４１２、および、１つの排気レシーバ４２２に接続されている。すなわち、掃気レシーバ４１２は、複数のシリンダ２に掃気を分配供給するための掃気マニホールドである。また、排気レシーバ４２２は、複数のシリンダ２から排出された排気が集められる排気マニホールド（排気集合管ともいう。）である。
排気弁２５は、上下方向において排気ポート２４と重なる位置に配置され、排気ポート２４を開閉する。排気弁２５は、弁体２５１と、弁棒２５２とを備える。弁体２５１は、排気ポート２４の下方に位置する略円錐状の部位である。平面視における弁体２５１の直径は、平面視における排気ポート２４の直径よりも大きい。弁棒２５２は、弁体２５１の上端部から上方に延びる略円柱状の部位である。弁棒２５２の上端部は、シリンダ２の上方に設けられた排気弁油圧シリンダ２５３の内部に収容され、上下方向に移動可能に支持される。排気弁油圧シリンダ２５３は駆動油ポンプ２５４に接続される。
排気弁２５は、排気弁油圧シリンダ２５３および駆動油ポンプ２５４により上下方向に移動される。図１中において実線にて示すように、排気弁２５の弁体２５１が排気ポート２４から下方に離間している状態では、排気ポート２４が開放されており、シリンダ２内のガスが排気ポート２４を介してシリンダ２外に排出される。一方、弁体２５１が図１中において二点鎖線にて示す位置に位置する状態では、弁体２５１が排気ポート２４の周縁部に接触し、排気ポート２４を閉塞するため、シリンダ２内のガスは排気ポート２４から排出されない。以下の説明では、図１中において実線にて示す排気弁２５の位置を「開放位置」と呼び、二点鎖線にて示す排気弁２５の位置を「閉塞位置」と呼ぶ。排気弁２５は、開放位置と、開放位置よりも上側の閉塞位置との間で、上下方向に移動可能である。
ピストン３は、シリンダ２内において図１中の上下方向に移動可能である。図１中にて二点鎖線にて示すピストン３の位置が上死点であり、実線にて示すピストン３の位置が下死点である。ピストン３は、ピストンクラウン３１と、ピストンロッド３２とを備える。ピストンクラウン３１は、シリンダライナ２１に挿入された厚い略円板状の部位である。ピストンロッド３２は、上端がピストンクラウン３１の下面に接続された略円柱状の部位である。ピストンロッド３２の下端は、図示省略のクランク機構に接続される。図１に例示するディーゼルエンジン１では、シリンダライナ２１、シリンダカバー２２、排気弁２５、および、ピストンクラウン３１の上面（すなわち、ピストン３の上面）にて囲まれる空間が、燃料および空気を燃焼するための燃焼室２０である。
燃料供給部２６は、燃料噴射部２６１と、燃料供給ポンプ２６２とを備える。燃料噴射部２６１は、先端部を燃焼室２０に向けてシリンダカバー２２に取り付けられるノズルである。燃料供給ポンプ２６２は、燃料配管を介して燃料タンク（図示省略）に接続され、燃料タンク内の燃料を燃料噴射部２６１へと送出する。燃料噴射部２６１は、燃料供給ポンプ２６２から供給された燃料を、燃焼室２０に向けて噴射する。図１に例示するディーゼルエンジン１では、燃料噴射部２６１から噴射される燃料は液状である。
過給機５は、タービン５１と、コンプレッサ５２とを備えるターボチャージャである。タービン５１は、浄化装置６を介して排気レシーバ４２２に接続される。コンプレッサ５２は、空気冷却器４３を介して掃気レシーバ４１２に接続される。タービン５１は、タービンロータ５１１と、ノズルリング５１２とを備える。タービンロータ５１１は、タービン５１に供給される排気により回転する羽根車である。ノズルリング５１２は、タービンロータ５１１の手前側に配置され、タービンロータ５１１に流入する排気の流速を調節する。具体的には、ノズルリング５１２の開口面積が大きくされることにより、タービンロータ５１１に供給される排気の流速が低下し、ノズルリング５１２の開口面積が小さくされることにより、タービンロータ５１１に供給される排気の流速が増大する。
過給機５では、排気を利用してタービン５１を回転させ、タービン５１の回転を動力として、コンプレッサ５２により吸気が加圧されて掃気が生成される。具体的には、過給機５では、排気レシーバ４２２から浄化装置６を介してタービン５１へと送り込まれた排気により、タービンロータ５１１が回転する。コンプレッサ５２では、タービンロータ５１１の回転によりコンプレッサインペラ（図示省略）が回転し、ディーゼルエンジン１の外部から吸気路４４を介して取り込んだ吸気（空気）を加圧して圧縮する。加圧された空気（すなわち、上述の掃気）は、空気冷却器４３にて海水等の冷媒を利用して冷却された後、掃気レシーバ４１２に供給され、掃気レシーバ４１２から掃気ポート２３を介して燃焼室２０へと供給される。
ディーゼルエンジン１において、ピストン３が下死点から上昇して上死点近傍に位置する際には、排気弁２５は閉塞位置に位置しており、排気ポート２４は閉塞されている。このため、燃焼室２０内のガス（すなわち、掃気）が圧縮される。そして、ピストン３が上死点に到達すると、燃料噴射部２６１から燃焼室２０内に燃料が噴射される。燃料噴射部２６１からの燃料の噴射タイミングは、ピストン３が上死点に到達する直前または到達した直後でもよく、ピストン３が上死点から所定のクランク角度（例えば、約３°）に対応する距離だけ下降したタイミングでもよい。燃焼室２０では、気化した燃料が自着火して、燃焼室２０内の燃料の燃焼（または爆発）が生じる。これにより、ピストン３が押し下げられ、下死点に向かって移動する。なお、燃焼室２０内のガスは、必ずしも自着火する必要はなく、点火プラグ等を用いて燃焼室２０内のガスの着火が行われてもよい。また、上述のクランク角度とは、クランク機構におけるクランクの回転位置を示す。
燃焼室２０内の燃料の燃焼（または爆発）後、ピストン３が下死点に到達する前に、排気弁２５が閉塞位置から開放位置へと下降して排気ポート２４が開放される。これにより、燃焼室２０内の燃焼済みガスの排出が開始される。燃焼室２０から排出されたガス（すなわち、排気）は、排気レシーバ４２２に集められ、必要に応じて浄化装置６による脱硝処理が行われた後、既述のように、過給機５のタービン５１に供給される。タービン５１を通過した排気は、煙道を介してディーゼルエンジン１の外部へと排出される。
ピストン３が下死点近傍まで下降し、ピストンクラウン３１の上面が掃気ポート２３よりも下側まで移動すると、掃気ポート２３が開放され、燃焼室２０と掃気室４１１とが掃気ポート２３を介して連通する。これにより、掃気室４１１内の掃気が燃焼室２０内に供給される。
ピストン３は下死点に到達した後、上昇に転じる。ピストンクラウン３１の上面が掃気ポート２３よりも上側まで上昇することにより、掃気ポート２３が閉塞され、燃焼室２０内への掃気の供給が停止される。続いて、排気ポート２４が排気弁２５により閉塞され、燃焼室２０が密閉される。ピストン３がさらに上昇することにより、燃焼室２０内の掃気が圧縮される。そして、ピストン３が上死点近傍に到達すると、既述のように、燃料噴射部２６１から燃焼室２０内に燃料が噴射され、燃焼室２０内にて上述の燃焼が生じる。ディーゼルエンジン１では、上記動作が繰り返される。
浄化装置６は、ノズル６１と、反応器６２と、ＳＣＲ流路６３と、バイパス流路６４と、バイパス弁６５とを備える。ノズル６１は、排気流路４２のうち排気レシーバ４２２に取り付けられる。ノズル６１には、図示省略の還元剤供給源から、排気の脱硝処理に利用される還元剤が供給される。還元剤としては、尿素水（ＣＯ（ＮＨ２）２）またはアンモニア水（ＮＨ３）等が利用可能である。図１に示す例では、尿素水が還元剤として使用される。還元剤供給源からノズル６１へと送出される還元剤の流量は、例えば、数リットル／時間〜数百リットル／時間である。ノズル６１は、例えば、還元剤をミスト状にして排気レシーバ４２２内へと供給する。
ＳＣＲ流路６３は、排気流路４２の排気レシーバ４２２と、過給機５のタービン５１とを接続する管路である。ＳＣＲ流路６３上には反応器６２が設けられる。反応器６２内には、排気の脱硝処理に利用される触媒が収容されている。反応器６２では、ＳＣＲ（Selective catalytic reduction：選択触媒還元）法による排気の脱硝処理が行われる。
バイパス流路６４は、ＳＣＲ流路６３の途中から分岐し、反応器６２を迂回してＳＣＲ流路６３に合流する管路である。換言すれば、バイパス流路６４は、排気流路４２の排気レシーバ４２２と、過給機５のタービン５１とを、反応器６２を迂回して接続する。具体的には、バイパス流路６４は、排気レシーバ４２２と反応器６２との間でＳＣＲ流路６３から分岐し、反応器６２とタービン５１との間でＳＣＲ流路６３に合流する。バイパス弁６５は、バイパス流路６４上に設けられて、バイパス流路６４の開閉に利用される。
浄化装置６が稼働している状態（すなわち、排気の脱硝処理が行われている状態）では、ノズル６１から排気レシーバ４２２に還元剤が連続的に供給される。ノズル６１からの還元剤の供給量は、例えば、排気中のＮＯｘの含有量等に基づいて制御される。ノズル６１から排気レシーバ４２２に供給された還元剤（すなわち、尿素水）は、排気と混合される。排気レシーバ４２２内では、高温の排気と混合された尿素が熱分解され、アンモニアおよびイソシアン酸（ＨＮＣＯ）が生成される。また、イソシアン酸は加水分解され、アンモニアが生成される。アンモニア（すなわち、還元剤からの生成物）が混合された排気は、排気レシーバ４２２からＳＣＲ流路６３へと送出される。
排気の脱硝処理が行われている状態では、バイパス弁６５が閉弁されているため、排気レシーバ４２２からＳＣＲ流路６３へと送出された排気（すなわち、アンモニアを含む排気）は、反応器６２へと流入し、上述の触媒と接触する。これにより、排気中のＮＯｘがアンモニアと反応して還元され、窒素（Ｎ２）および水（Ｈ２Ｏ）に分解される。換言すれば、反応器６２において排気の脱硝処理が行われる。反応器６２を通過した脱硝処理済みの排気は、ＳＣＲ流路６３を介して既述のようにタービン５１に供給された後、ディーゼルエンジン１の外部へと排出される。
一方、浄化装置６が停止している状態（すなわち、排気の脱硝処理が行われていない状態）では、ノズル６１からの還元剤の供給が停止され、バイパス弁６５が開弁される。このため、排気レシーバ４２２からＳＣＲ流路６３へと送出された排気は、バイパス流路６４を介して（すなわち、反応器６２を迂回して）タービン５１に供給された後、ディーゼルエンジン１の外部へと排出される。なお、排気レシーバ４２２からＳＣＲ流路６３へと送出された排気の一部は、反応器６２を通過してタービン５１に供給されてもよい。
チューニング切替部７は、例えば、通常のコンピュータである。当該コンピュータは、図２に示すように、プロセッサ７１と、メモリ７２と、入出力部７３と、バス７４とを備える。バス７４は、プロセッサ７１、メモリ７２および入出力部７３を接続する信号回路である。メモリ７２は、プログラムおよび各種情報を記憶する。プロセッサ７１は、メモリ７２に記憶されるプログラム等に従って、メモリ７２等を利用しつつ様々な処理（例えば、数値計算等）を実行する。入出力部７３は、操作者からの入力を受け付けるキーボード７５およびマウス７６、並びに、プロセッサ７１からの出力等を表示するディスプレイ７７を備える。
チューニング切替部７では、ディーゼルエンジン１の複数のチューニング状態がメモリ７２に予め記憶されており、例えば、乗組員による入出力部７３からの入力に従って１つのチューニング状態が選択される。そして、ディーゼルエンジン１の状態が、チューニング切替部７により当該選択されたチューニング状態へと調節される。チューニング状態の調節の詳細については後述する。チューニング切替部７によるチューニング状態の調節は、ディーゼルエンジン１が稼働している状態（すなわち、船舶の航行中）で行われてもよく、ディーゼルエンジン１が停止している状態で行われてもよい。
チューニング切替部７に記憶されている複数のチューニング状態には、国際海事機関（ＩＭＯ：International Maritime Organization）により規定されている一般海域に対応する第１チューニング状態、および、国際海事機関により規定されている排出規制海域（ＥＣＡ：Emission Control Area）に対応する第２チューニング状態が含まれる。排出規制海域は、例えば、北米沿岸２００海里海域等である。一般海域は、排出規制海域を除く海域（すなわち、排出規制海域外の海域）である。
舶用エンジンシステム１０のＮＯｘ排出量は、国際海事機関により規制されており、定格出力あたりのＮＯｘ排出量（ｇ／（ｋＷ・ｈ））が、定格回転数に応じて定められたＮＯｘ基準値（ｇ／（ｋＷ・ｈ））以下であることが求められる（ＭＡＲＰＯＬ条約附属書ＶＩ）。当該ＮＯｘ基準値は、一般海域および排出規制海域のそれぞれについて定められている。具体的には、一般海域におけるＮＯｘ基準値は、ＮＯｘ第２次規制（ＮＯｘ Ｔｉｅｒ２）の基準値である第２次基準値であり、排出規制海域におけるＮＯｘ基準値は、ＮＯｘ第３次規制（ＮＯｘ Ｔｉｅｒ３）の基準値である第３次基準値である。図１に例示するディーゼルエンジン１は、定格回転数が３００ｒｐｍ以下の低速ディーゼルエンジンである。
舶用エンジンシステム１０においてディーゼルエンジン１が第１チューニング状態とされると、浄化装置６が稼働している状態（すなわち、脱硝処理が行われている状態）における舶用エンジンシステム１０からのＮＯｘ排出量は、上述の第２次基準値以下である。一方、浄化装置６が停止している状態（すなわち、脱硝処理が行われていない状態）における舶用エンジンシステム１０からのＮＯｘ排出量は、第２次基準値を超過する。以下の説明では、舶用エンジンシステム１０からのＮＯｘ排出量を、単に「ＮＯｘ排出量」とも呼ぶ。
ディーゼルエンジン１が第２チューニング状態とされると、第１チューニング状態よりもディーゼルエンジン１の燃費が増大する（すなわち、悪化する）とともに、ディーゼルエンジン１から排出されるＮＯｘの量（すなわち、脱硝処理が行われる前のＮＯｘの量であり、以下、「脱硝前ＮＯｘ量」とも呼ぶ。）が第１チューニング状態よりも減少する。ディーゼルエンジン１が第２チューニング状態である場合、浄化装置６が稼働している状態におけるＮＯｘ排出量は、上述の第３次基準値以下である。一方、浄化装置６が停止している状態におけるＮＯｘ排出量は、第３次基準値を超過する。また、浄化装置６が停止している状態におけるＮＯｘ排出量は、第２次基準値以下であることが好ましい。なお、浄化装置６が停止している状態におけるＮＯｘ排出量は、第２次基準値を超過していてもよい。
以下の説明では、舶用エンジンシステム１０において、浄化装置６が停止している状態におけるＮＯｘ排出量が第２次基準値と実質的に等しくなるディーゼルエンジン１のチューニング状態を「規制チューニング状態」と呼ぶ。ディーゼルエンジン１が上述の第１チューニング状態である場合、規制チューニング状態よりもディーゼルエンジン１の燃費が低減する（すなわち、向上する）とともに脱硝前ＮＯｘ量が増大する。なお、規制チューニング状態は、チューニング切替部７に記憶されている上記複数のチューニング状態に含まれていてもよく、含まれていなくてもよい。
当該複数のチューニング状態には、第１チューニング状態および第２チューニング状態に加えて、第３チューニング状態が含まれていることが好ましい。ディーゼルエンジン１が第３チューニング状態とされると、第１チューニング状態よりもディーゼルエンジン１の燃費が増大するとともに脱硝前ＮＯｘ量が減少する。ディーゼルエンジン１が第３チューニング状態である場合、浄化装置６が停止している状態におけるＮＯｘ排出量は、上述の第２次基準値以下である。もちろん、浄化装置６が稼働している状態におけるＮＯｘ排出量も、第２次基準値以下である。チューニング切替部７は、ディーゼルエンジン１のチューニング状態を、第１チューニング状態、第２チューニング状態および第３チューニング状態の間で切り替え可能である。
次に、ディーゼルエンジン１のチューニングの具体例について説明する。ディーゼルエンジン１のチューニングでは、例えば、ディーゼルエンジン１の燃焼室２０に封入される空気量（以下、「封入空気量」とも呼ぶ。」）が調節される。封入空気量が多くなると、燃焼室２０における燃焼状態が良くなって燃焼温度が高くなるため、ディーゼルエンジン１の燃費が低減するとともに、脱硝前ＮＯｘ量は増大する。一方、封入空気量が少なくなると、ディーゼルエンジン１の燃費が増大するとともに、脱硝前ＮＯｘ量は減少する。封入空気量の調節によりディーゼルエンジン１のチューニングが行われる場合、上述の第１チューニング状態における封入空気量は、第２チューニング状態、第３チューニング状態および規制チューニング状態における封入空気量に比べて多い。
また、ディーゼルエンジン１のチューニングでは、ディーゼルエンジン１の燃焼室２０の最高圧力（燃焼最大圧力ともいう。）Ｐｍａｘが調節されてもよい。最高圧力Ｐｍａｘが高くなると、燃焼室２０における燃焼状態が良くなって燃焼温度が高くなるため、ディーゼルエンジン１の燃費が低減するとともに、脱硝前ＮＯｘ量は増大する。一方、最高圧力Ｐｍａｘが低くなると、ディーゼルエンジン１の燃費が増大するとともに、脱硝前ＮＯｘ量は減少する。最高圧力Ｐｍａｘの調節によりディーゼルエンジン１のチューニングが行われる場合、第１チューニング状態における最高圧力Ｐｍａｘは、第２チューニング状態、第３チューニング状態および規制チューニング状態における最高圧力Ｐｍａｘに比べて高い。なお、上述の最高圧力Ｐｍａｘは、ディーゼルエンジン１の各エンジン負荷における燃焼室２０の最高圧力を意味しており、上述の最高圧力Ｐｍａｘと燃費および脱硝前ＮＯｘ量との関係は、各エンジン負荷において成立する。
上述の封入空気量の調節、および、最高圧力Ｐｍａｘの調節は、様々な方法によって実現されてよい。例えば、ピストン３の下死点からの上昇時における排気弁２５の閉鎖タイミングを早めることにより、封入空気量を増大させることができ、また、最高圧力Ｐｍａｘを高くすることができる。この場合、第１チューニング状態における排気弁２５の閉鎖タイミングは、第２チューニング状態、第３チューニング状態および規制チューニング状態における排気弁２５の閉鎖タイミングに比べて早い。例えば、第１チューニング状態における排気弁２５の閉鎖タイミングを、規制チューニング状態における排気弁２５の閉鎖タイミングよりも、クランク角度で１°分に相当する時間だけ早めることにより、ディーゼルエンジン１の燃費は、規制チューニング状態に比べて約０．３％低減される。
舶用エンジンシステム１０では、例えば、燃焼室２０への燃料の噴射タイミングを、ピストン３が上死点に位置するタイミングに近づけることによっても、最高圧力Ｐｍａｘを高くすることができる。この場合、第１チューニング状態における燃料の噴射タイミングは、第２チューニング状態、第３チューニング状態および規制チューニング状態における燃料の噴射タイミングに比べて、ピストン３が上死点に位置するタイミングに近い。例えば、第１チューニング状態における燃料の噴射タイミングを、規制チューニング状態における燃料の噴射タイミングよりも、クランク角度で１°分に相当する時間だけ、ピストン３が上死点に位置するタイミングに近づけることにより、ディーゼルエンジン１の燃費は、規制チューニング状態に比べて約０．３％低減される。この場合、規制チューニング状態における燃料の噴射が、ピストン３が上死点を通過して下降中に行われるのであれば、第１チューニング状態における燃料の噴射タイミングは、規制チューニング状態よりも早められる。
舶用エンジンシステム１０では、例えば、燃焼室２０への燃料の噴射プロファイルを変更することによっても、最高圧力Ｐｍａｘを高くすることができる。当該噴射プロファイルは様々に変更されてよいが、例えば、第１チューニング状態における燃料の最大噴射圧力が、第２チューニング状態、第３チューニング状態および規制チューニング状態における燃料の最大噴射圧力に比べて高くされる。
上述の噴射プロファイルの変更は、例えば、第１チューニング状態における燃料の噴射時間（すなわち、噴射開始から噴射終了までの時間）が、第２チューニング状態、第３チューニング状態および規制チューニング状態における燃料の噴射時間に比べて短くされることにより実現されてもよい。例えば、図３に示すように、第１チューニング状態における燃料の噴射時間（実線８１参照）を、燃料の噴射量を変更することなく、規制チューニング状態における燃料の噴射時間（破線８２参照）よりも短くすることにより、最高圧力Ｐｍａｘが高くされてもよい。なお、当該最高圧力Ｐｍａｘの増大は、燃料の最大噴射圧力の増大にも起因している。
舶用エンジンシステム１０では、例えば、過給機５のノズルリング５１２の開口面積を小さくすることにより、封入空気量を増大させることができ、また、最高圧力Ｐｍａｘを高くすることができる。この場合、第１チューニング状態におけるノズルリング５１２の開口面積は、第２チューニング状態、第３チューニング状態および規制チューニング状態におけるノズルリング５１２の開口面積に比べて小さい。例えば、第１チューニング状態におけるノズルリング５１２の開口面積を、規制チューニング状態におけるノズルリング５１２の開口面積よりも１％だけ小さくすることにより、ディーゼルエンジン１の燃費は、規制チューニング状態に比べて約０．０６％低減される。
チューニング切替部７によるチューニング状態の切り替えでは、上述の排気弁２５の閉鎖タイミング、燃料の噴射タイミング、燃料の噴射プロファイル、および、ノズルリング５１２の開口面積のうち１つが調節されてもよく、２つ以上が調節されてもよい。また、当該チューニング状態の切り替えでは、上述の例以外の要素が調節されることにより、燃焼室２０の封入空気量や最高圧力Ｐｍａｘが調節されてもよい。なお、ディーゼルエンジン１の各エンジン負荷におけるチューニング状態の切り替えは、同じ要素の調節によるものであってもよく、異なる要素の調節によるものであってもよい。具体的には、第１のエンジン負荷における第１チューニング状態から第２チューニング状態への切り替えが、例えば、排気弁２５の閉鎖タイミングの調節により実現される場合、第２のエンジン負荷における第１チューニング状態から第２チューニング状態への切り替えは、排気弁２５の閉鎖タイミングの調節により実現されてもよく、燃料の噴射タイミング等の他の要素の調節により実現されてもよい。
舶用エンジンシステム１０が搭載された船舶が上述の一般海域を航行する際には、チューニング切替部７により、ディーゼルエンジン１のチューニング状態が第１チューニング状態とされる。また、当該船舶が一般海域から排出規制海域に入る際には、チューニング切替部７により、ディーゼルエンジン１のチューニング状態が第１チューニング状態から第２チューニング状態に切り替えられる。一方、当該船舶が排出規制海域から一般海域へと出る際には、チューニング切替部７により、ディーゼルエンジン１のチューニング状態が第２チューニング状態から第１チューニング状態に切り替えられる。これらのチューニング状態の切り替えは、上述のように、乗組員がチューニング切替部７を操作することにより行われてもよく、ＧＰＳ等により取得した自船位置と、一般海域と排出規制海域との境界との位置関係に基づいて、チューニング切替部７により自動的に行われてもよい。
舶用エンジンシステム１０が搭載された船舶が一般海域を航行する場合、上述のようにディーゼルエンジン１を第１チューニング状態とすることにより、図４に示すように、規制チューニング状態に比べて、ディーゼルエンジン１の定格出力時または任意のエンジン負荷での燃費を低減することができる。また、舶用エンジンシステム１０からのＮＯｘ排出量は、浄化装置６を稼働させることにより、上述の第２次基準値以下とすることができる。これにより、国際海事機関のＮＯｘ第２次規制（ＮＯｘ Ｔｉｅｒ２）を満足させることができる。第１チューニング状態にて一般海域を航行する際の浄化装置６における脱硝率は、例えば、２０％〜８０％である。
上記船舶が排出規制海域を航行する場合、上述のように、ディーゼルエンジン１を第２チューニング状態とすることにより、図５に示すように、定格出力時の燃費は第１チューニング状態よりも増大するが、ＮＯｘ排出量は、浄化装置６を稼働させることにより、上述の第３次基準値以下とすることができる。これにより、国際海事機関のＮＯｘ第３次規制（ＮＯｘ Ｔｉｅｒ３）を満足させることができる。第２チューニング状態にて排出規制海域を航行する際の浄化装置６における脱硝率は、例えば、６０％〜９０％である。上述のように、浄化装置６における脱硝率は、排出規制海域航行時よりも一般海域航行時の方が低いため、浄化装置６における還元剤の単位時間当たりの使用量も、一般海域航行時の方が排出規制海域航行時よりも少ない。
一方、一般海域を航行中の上記船舶において、浄化装置６が故障等により稼働できなくなった場合、チューニング切替部７によりディーゼルエンジン１のチューニング状態が第３チューニング状態とされる。これにより、図６に示すように、定格出力時の燃費は第１チューニング状態よりも増大するが、ＮＯｘ排出量は第２次基準値以下とすることができる。したがって、国際海事機関のＮＯｘ第２次規制を満足させることができる。すなわち、第３チューニング状態は、浄化装置６の稼働が不可能な非常時に対応するチューニング状態である。
以上に説明したように、舶用エンジンシステム１０は、チューニング可能なディーゼルエンジン１と、ディーゼルエンジン１の排気中のＮＯｘを浄化する浄化装置６とを備える。舶用エンジンシステム１０では、国際海事機関の排出規制海域外の一般海域に対応する第１チューニング状態におけるＮＯｘ排出量は、浄化装置６が稼働している状態では、国際海事機関のＮＯｘ第２次規制の基準値である第２次基準値以下である。また、第１チューニング状態におけるＮＯｘ排出量は、浄化装置６が停止している状態では第２次基準値を超過する。これにより、一般海域を航行する際に、ＮＯｘ第２次規制を満足しつつ、ディーゼルエンジン１の燃費を上述の規制チューニング状態よりも低減することができる。
上述のように、好ましくは、国際海事機関の排出規制海域に対応する第２チューニング状態では、第１チューニング状態よりもディーゼルエンジン１の燃費が増大するとともにディーゼルエンジン１から排出されるＮＯｘの量（すなわち、脱硝前ＮＯｘ量）が減少する。また、舶用エンジンシステム１０では、第２チューニング状態におけるＮＯｘ排出量は、浄化装置６が稼働している状態では、国際海事機関のＮＯｘ第３次規制の基準値である第３次基準値以下であることが好ましい。これにより、上述のように一般海域の航行時における燃費を規制チューニング状態に比べて低減しつつ、ＮＯｘ第３次規制下の排出規制海域での航行を可能とすることができる。
上述のように、舶用エンジンシステム１０は、ディーゼルエンジン１のチューニング状態を、第１チューニング状態と第２チューニング状態との間で切り替えるチューニング切替部７をさらに備えることが好ましい。これにより、船舶の航行中等であっても、ディーゼルエンジン１のチューニング状態の切り替えを容易に行うことができる。
上述のように、浄化装置６は、還元剤が混合された排気を触媒に接触させて脱硝処理を行う反応器６２を備えることが好ましい。これにより、ディーゼルエンジン１からの排気の浄化を効率良く行うことができる。
上述のように、第１チューニング状態では、ディーゼルエンジン１の燃焼室２０に封入される空気量（すなわち、封入空気量）が、浄化装置６が停止している状態におけるＮＯｘ排出量が第２次基準値と等しくなる規制チューニング状態に比べて、多いことが好ましい。これにより、第１チューニング状態では、規制チューニング状態に比べて、燃焼室２０にて燃焼する空気量を増大させることができる。したがって、燃焼室２０における燃焼状態が良くなり、その結果、ディーゼルエンジン１の燃費を低減することができる。なお、封入空気量の増大により規制チューニング状態よりも増えたＮＯｘは、浄化装置６により浄化される。
上述のように、第１チューニング状態では、ディーゼルエンジン１の燃焼室２０における最高圧力Ｐｍａｘが、浄化装置６が停止している状態におけるＮＯｘ排出量が第２次基準値と等しくなる規制チューニング状態に比べて、高いことが好ましい。これにより、第１チューニング状態では、規制チューニング状態に比べて、燃焼室２０における燃焼状態が良くなって燃焼温度が高くなる。その結果、ディーゼルエンジン１の燃費を低減することができる。なお、最高圧力Ｐｍａｘの増大により規制チューニング状態よりも増えたＮＯｘは、浄化装置６により浄化される。
上述のように、第１チューニング状態では、ディーゼルエンジン１の排気弁２５の閉鎖タイミングが、規制チューニング状態に比べて早いことが好ましい。これにより、上述の封入空気量の増大、および、最高圧力Ｐｍａｘの増大を容易に実現することができる。その結果、ディーゼルエンジン１の燃費を好適に低減することができる。
上述のように、第１チューニング状態では、ディーゼルエンジン１における燃料の噴射タイミングが、規制チューニング状態に比べて、ディーゼルエンジン１のピストン３が上死点に位置するタイミングに近いことが好ましい。これにより、最高圧力Ｐｍａｘの増大を容易に実現することができる。その結果、ディーゼルエンジン１の燃費を好適に低減することができる。
上述のように、第１チューニング状態では、ディーゼルエンジン１における燃料の噴射開始からの経過時間と噴射圧力との関係を示す噴射プロファイルが、規制チューニング状態と異なることが好ましい。これにより、最高圧力Ｐｍａｘの増大を容易に実現することができる。その結果、ディーゼルエンジン１の燃費を好適に低減することができる。上述の噴射プロファイルの変更に関し、第１チューニング状態では、噴射プロファイルにおける最大噴射圧力が、規制チューニング状態に比べて高いことが好ましい。これにより、最高圧力Ｐｍａｘの増大をさらに容易に実現することができる。その結果、ディーゼルエンジン１の燃費を好適に低減することができる。
上述のように、第１チューニング状態では、ディーゼルエンジン１における過給機５のノズルリング５１２の開口面積が、規制チューニング状態に比べて小さいことが好ましい。これにより、上述の封入空気量の増大、および、最高圧力Ｐｍａｘの増大を容易に実現することができる。その結果、ディーゼルエンジン１の燃費を好適に低減することができる。
上述のように、第１チューニング状態よりもディーゼルエンジン１の燃費が増大するとともにＮＯｘ排出量が減少する第３チューニング状態では、浄化装置６が停止している状態におけるＮＯｘ排出量が第２次基準値以下であることが好ましい。舶用エンジンシステム１０では、ディーゼルエンジン１を第３チューニング状態とすることにより、浄化装置６が停止した状態であっても、ＮＯｘ第２次規制下の一般海域での航行を可能とすることができる。したがって、浄化装置６の故障時等の非常時であっても、一般海域における航行を可能とすることができる。
上述の舶用エンジンシステム１０では、様々な変更が可能である。
例えば、浄化装置６では、無触媒選択還元法または湿式法等、ＳＣＲ法以外の方法により排気の脱硝処理が行われてもよい。
上記説明では、ディーゼルエンジン１のチューニング状態の切り替えにおいて、封入空気量および／または最高圧力Ｐｍａｘの調節が行われているが、封入空気量および最高圧力Ｐｍａｘ以外の要素が調節されてもよい。また、封入空気量および／または最高圧力Ｐｍａｘを調節するために、排気弁２５の閉鎖タイミング、燃料の噴射タイミング、燃料の噴射プロファイル、および／または、ノズルリング５１２の開口面積が調節されているが、これら以外の構成が調節されてもよい。
上記説明では、チューニング状態の切替は、航行中の船舶においてチューニング切替部７により行われているが、例えば、港湾や船渠等に停泊中の船舶において、運転停止中のディーゼルエンジン１の様々な構成を作業員が調節することにより実現されてもよい。作業員による調節対象となる構成は、例えば、燃料噴射部（アトマイザー）、圧縮シム、過給機５の部品（例えば、タービンロータ５１１、ノズルリング５１２、コンプレッサインペラ、ディフューザー）、シリンダライナ２１、シリンダカバー２２、ピストンクラウン３１、ピストンロッド３２、ＥＧＢ（Exhaust gas bypass）オリフィス、空気冷却器４３、補助ブロワ等である。
ディーゼルエンジン１では、例えば、燃料噴射部の構造、あるいは、燃料噴射部の噴射口の形状や向きを調節することにより、燃料の噴射状態を調節し、最高圧力Ｐｍａｘを調節することができる。具体的には、燃料噴霧の拡散に広がりを持たせることにより、最高圧力Ｐｍａｘを増大し、あるいは、燃焼性を改善して燃費を低減することができる。また、圧縮シムを薄くすることにより、燃焼室２０の容積を増大して封入空気量を増大することができる。過給機５の部品を調節することにより、燃焼室２０の封入空気量および最高圧力Ｐｍａｘを増大することができる。シリンダライナ２１において、掃気ポート２３の位置を下方に移動することにより、ピストン３による燃焼圧力エネルギーの回収量を増やして燃費を低減することができる。シリンダカバー２２の内部形状、および／または、ピストンクラウン３１の上面形状や厚さを調節することにより、燃焼室２０の容積を増大して封入空気量を増大することができる。また、ピストンロッド３２を短くすることにより、燃焼室２０の容積を増大して封入空気量を増大することができる。
ディーゼルエンジン１では、ＥＧＢオリフィスを絞って排気の逃がし量を減少させることにより、過給機５による掃気の圧縮能力を向上させ、その結果、燃焼室２０の封入空気量および最高圧力Ｐｍａｘを増大することができる。空気冷却器４３の冷却能力を向上させることにより、掃気の温度を低減して掃気の密度を増大させ、その結果、燃焼室２０の封入空気量を増大することができる。ディーゼルエンジン１の低負荷時等に燃焼室２０に空気を供給する補助ブロワを大型化・大容量化させることにより、掃気流量および／または掃気圧を増大させ、その結果、燃焼室２０の封入空気量および最高圧力Ｐｍａｘを増大することができる。なお、補助ブロワは、ディーゼルエンジン１の低負荷時以外においても使用されてよい。これにより、低負荷時以外においても、燃焼室２０の封入空気量および最高圧力Ｐｍａｘを増大することができる。
チューニング切替部７に記憶されている第２チューニング状態は、規制チューニング状態と同じチューニング状態であってもよく、異なるチューニング状態であってもよい。また、第３チューニング状態も、規制チューニング状態と同じチューニング状態であってもよく、異なるチューニング状態であってもよい。なお、チューニング切替部７に記憶されている複数のチューニング状態には、第１チューニング状態および第２チューニング状態は含まれているが、第３チューニング状態は必ずしも含まれる必要はない。
舶用エンジンシステム１０が搭載された船舶が、排出規制海域を航行せず、一般海域のみを航行する場合、ディーゼルエンジン１のチューニング状態は、第２チューニング状態および第３チューニング状態に切り替えられる必要はなく、第１チューニング状態のままでよい。この場合、舶用エンジンシステム１０からチューニング切替部７が省略されてもよい。
ディーゼルエンジン１は、例えば、燃焼室２０にガス状の燃料が供給されるディーゼルエンジン（いわゆる、ガス焚きエンジン）であってもよい。また、ディーゼルエンジン１は、４ストロークディーゼルエンジンであってもよい。
上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。
１ ディーゼルエンジン
５ 過給機
６ 浄化装置
７ チューニング切替部
１０ 舶用エンジンシステム
２０ 燃焼室
２５ 排気弁
６２ 反応器
５１２ ノズルリング

Claims (12)

  1. 舶用エンジンシステムであって、
    チューニング可能なディーゼルエンジンと、
    前記ディーゼルエンジンの排気中のＮＯｘを浄化する浄化装置と、
    を備え、
    国際海事機関の排出規制海域外の一般海域に対応する第１チューニング状態におけるＮＯｘ排出量は、前記浄化装置が稼働している状態では、前記国際海事機関のＮＯｘ第２次規制の基準値である第２次基準値以下であり、前記浄化装置が停止している状態では前記第２次基準値を超過することを特徴とする舶用エンジンシステム。
  2. 請求項１に記載の舶用エンジンシステムであって、
    前記国際海事機関の前記排出規制海域に対応する第２チューニング状態では、前記第１チューニング状態よりも前記ディーゼルエンジンの燃費が増大するとともに前記ディーゼルエンジンから排出されるＮＯｘの量が減少し、前記第２チューニング状態におけるＮＯｘ排出量は、前記浄化装置が稼働している状態では、前記国際海事機関のＮＯｘ第３次規制の基準値である第３次基準値以下であることを特徴とする舶用エンジンシステム。
  3. 請求項２に記載の舶用エンジンシステムであって、
    前記ディーゼルエンジンのチューニング状態を、前記第１チューニング状態と前記第２チューニング状態との間で切り替えるチューニング切替部をさらに備えることを特徴とする舶用エンジンシステム。
  4. 請求項１ないし３のいずれか１つに記載の舶用エンジンシステムであって、
    前記浄化装置は、還元剤が混合された排気を触媒に接触させて脱硝処理を行う反応器を備えることを特徴とする舶用エンジンシステム。
  5. 請求項１ないし４のいずれか１つに記載の舶用エンジンシステムであって、
    前記第１チューニング状態では、前記ディーゼルエンジンの燃焼室における最高圧力が、前記浄化装置が停止している状態におけるＮＯｘ排出量が前記第２次基準値と等しくなる規制チューニング状態に比べて高いことを特徴とする舶用エンジンシステム。
  6. 請求項５に記載の舶用エンジンシステムであって、
    前記第１チューニング状態では、前記ディーゼルエンジンにおける燃料の噴射タイミングが、前記規制チューニング状態に比べて、前記ディーゼルエンジンのピストンが上死点に位置するタイミングに近いことを特徴とする舶用エンジンシステム。
  7. 請求項５または６に記載の舶用エンジンシステムであって、
    前記第１チューニング状態では、前記ディーゼルエンジンにおける燃料の噴射開始からの経過時間と噴射圧力との関係を示す噴射プロファイルが、前記規制チューニング状態と異なることを特徴とする舶用エンジンシステム。
  8. 請求項７に記載の舶用エンジンシステムであって、
    前記第１チューニング状態では、前記噴射プロファイルにおける最大噴射圧力が、前記規制チューニング状態に比べて高いことを特徴とする舶用エンジンシステム。
  9. 請求項１ないし８のいずれか１つに記載の舶用エンジンシステムであって、
    前記第１チューニング状態では、前記ディーゼルエンジンの燃焼室に封入される空気量が、前記浄化装置が停止している状態におけるＮＯｘ排出量が前記第２次基準値と等しくなる規制チューニング状態に比べて多いことを特徴とする舶用エンジンシステム。
  10. 請求項５ないし９のいずれか１つに記載の舶用エンジンシステムであって、
    前記第１チューニング状態では、前記ディーゼルエンジンの排気弁の閉鎖タイミングが、前記規制チューニング状態に比べて早いことを特徴とする舶用エンジンシステム。
  11. 請求項５ないし１０のいずれか１つに記載の舶用エンジンシステムであって、
    前記第１チューニング状態では、前記ディーゼルエンジンにおける過給機のノズルリングの開口面積が、前記規制チューニング状態に比べて小さいことを特徴とする舶用エンジンシステム。
  12. 請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の舶用エンジンシステムであって、
    前記第１チューニング状態よりも前記ディーゼルエンジンの燃費が増大するとともにＮＯｘ排出量が減少する第３チューニング状態では、前記浄化装置が停止している状態におけるＮＯｘ排出量が前記第２次基準値以下であることを特徴とする舶用エンジンシステム。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2022249792A1 (ja) * 2021-05-24 2022-12-01 三菱造船株式会社 船舶
CN116857044A (zh) * 2023-06-27 2023-10-10 沪东重机有限公司 一种船用柴油发动机废气处理系统
CN116857044B (zh) * 2023-06-27 2024-05-14 沪东重机有限公司 一种船用柴油发动机废气处理系统
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