JP2024046331A - engine intake and exhaust system - Google Patents

engine intake and exhaust system Download PDF

Info

Publication number
JP2024046331A
JP2024046331A JP2022151650A JP2022151650A JP2024046331A JP 2024046331 A JP2024046331 A JP 2024046331A JP 2022151650 A JP2022151650 A JP 2022151650A JP 2022151650 A JP2022151650 A JP 2022151650A JP 2024046331 A JP2024046331 A JP 2024046331A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
intake
flow path
engine
output
valve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2022151650A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
裕 増田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IHI Corp filed Critical IHI Corp
Priority to JP2022151650A priority Critical patent/JP2024046331A/en
Publication of JP2024046331A publication Critical patent/JP2024046331A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Supercharger (AREA)
  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

【課題】温室効果ガスの排出を抑制する。【解決手段】エンジン100の吸排気システム1は、エンジン100と、エンジン100の燃焼室108と連通する吸気流路200と、吸気流路200または燃焼室108に設けられるアンモニア噴射弁と、吸気流路200に設けられるスロットル弁V1と、スロットル弁V1の開度を、エンジン100の出力に基づいて制御する制御装置600と、を備える。【選択図】図1[Problem] To suppress greenhouse gas emissions. [Solution] An intake and exhaust system 1 for an engine 100 includes the engine 100, an intake passage 200 that communicates with a combustion chamber 108 of the engine 100, an ammonia injector provided in the intake passage 200 or the combustion chamber 108, a throttle valve V1 provided in the intake passage 200, and a control device 600 that controls the opening degree of the throttle valve V1 based on the output of the engine 100. [Selected Figure]

Description

本開示は、エンジンの吸排気システムに関する。 The present disclosure relates to an engine intake and exhaust system.

従来、エンジンに関する種々の提案がなされている。エンジンに関する提案として、例えば、特許文献1に開示されているように、エンジンの燃料としてアンモニアを用いる技術が提案されている。エンジンの燃料としてアンモニアを用いることによって、二酸化炭素の排出が抑制される。 Various engine-related proposals have been made in the past. For example, as disclosed in Patent Document 1, a technology has been proposed that uses ammonia as engine fuel. By using ammonia as engine fuel, carbon dioxide emissions are suppressed.

特開2020-148198号公報JP 2020-148198 A

ところで、エンジンの燃料としてアンモニアを用いる場合、エンジンの燃焼室への空気の供給量に対するアンモニアの供給量の比であるアンモニア濃度が低いと、温室効果ガスである亜酸化窒素(NO)が多く排出されてしまう。そこで、アンモニア濃度を適正化し、温室効果ガスの排出を抑制することが望ましい。 By the way, when ammonia is used as engine fuel, if the ammonia concentration, which is the ratio of the amount of ammonia supplied to the amount of air supplied to the combustion chamber of the engine, is low, nitrous oxide (N 2 O), which is a greenhouse gas, will be A lot of it is discharged. Therefore, it is desirable to optimize the ammonia concentration and suppress greenhouse gas emissions.

本開示の目的は、温室効果ガスの排出を抑制することが可能なエンジンの吸排気システムを提供することである。 The objective of this disclosure is to provide an engine intake and exhaust system that can reduce greenhouse gas emissions.

上記課題を解決するために、本開示のエンジンの吸排気システムは、エンジンと、エンジンの燃焼室と連通する吸気流路と、吸気流路または燃焼室に設けられるアンモニア噴射弁と、吸気流路に設けられるスロットル弁と、スロットル弁の開度を、エンジンの出力に基づいて制御する制御装置と、を備える。 In order to solve the above problems, an engine intake and exhaust system of the present disclosure includes an engine, an intake flow path communicating with a combustion chamber of the engine, an ammonia injection valve provided in the intake flow path or the combustion chamber, and an intake flow path. and a control device that controls the opening degree of the throttle valve based on the output of the engine.

制御装置は、出力が基準出力より高い場合に、スロットル弁を全開にし、出力が基準出力より低い場合に、スロットル弁の開度を全開時よりも小さくしてもよい。 The control device may fully open the throttle valve when the output is higher than the reference output, and may open the throttle valve less than fully open when the output is lower than the reference output.

制御装置は、出力が基準出力より低い場合に、スロットル弁の開度を出力が低くなるにつれて小さくしてもよい。 When the output is lower than the reference output, the control device may reduce the opening degree of the throttle valve as the output decreases.

燃焼室と連通する排気流路と、吸気流路に設けられるコンプレッサと、排気流路に設けられるタービンとを有する過給機と、吸気流路のうちコンプレッサより上流側と下流側とを接続するバイパス流路と、バイパス流路に設けられるバイパス弁と、を備え、制御装置は、出力が基準出力より低い場合に、バイパス弁を全開にし、出力が基準出力より高い場合に、バイパス弁の開度を全開時よりも小さくしてもよい。 The turbocharger has an exhaust passage communicating with the combustion chamber, a compressor provided in the intake passage, and a turbine provided in the exhaust passage; a bypass passage connecting the intake passage upstream and downstream of the compressor; and a bypass valve provided in the bypass passage. The control device may fully open the bypass valve when the output is lower than the reference output, and may open the bypass valve less than when fully open when the output is higher than the reference output.

制御装置は、出力が基準出力より高い場合に、バイパス弁の開度を出力が高くなるにつれて小さくしてもよい。 The control device may reduce the opening of the bypass valve as the output increases when the output is higher than the reference output.

本開示によれば、温室効果ガスの排出を抑制することができる。 According to the present disclosure, greenhouse gas emissions can be suppressed.

図1は、本開示の実施形態に係る吸排気システムの構成を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an intake and exhaust system according to an embodiment of the present disclosure. 図2は、本開示の実施形態に係るエンジンの各気筒の構成を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of each cylinder of the engine according to the embodiment of the present disclosure. 図3は、本開示の実施形態に係る制御装置が行うスロットル弁の制御に関する処理の流れの一例を示すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart showing an example of a process flow related to the control of the throttle valve performed by the control device according to the embodiment of the present disclosure. 図4は、本開示の実施形態に係るエンジン出力と、バイパス弁の開度、および、スロットル弁の開度との関係の一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the relationship between the engine output, the bypass valve opening degree, and the throttle valve opening degree according to the embodiment of the present disclosure. 図5は、第1の変形例に係る吸排気システムの構成を示す模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing the configuration of an intake and exhaust system according to a first modification. 図6は、第2の変形例に係る吸排気システムの構成を示す模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing the configuration of an intake and exhaust system according to a second modification.

以下に添付図面を参照しながら、本開示の実施形態について説明する。実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本開示を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本開示に直接関係のない要素は図示を省略する。 Embodiments of the present disclosure will be described below with reference to the accompanying drawings. The dimensions, materials, and other specific numerical values shown in the embodiments are merely examples for easy understanding, and do not limit the present disclosure unless otherwise specified. In this specification and drawings, elements having substantially the same functions and configurations are designated by the same reference numerals to omit redundant explanation, and elements not directly related to the present disclosure are omitted from illustration. do.

図1は、本実施形態に係る吸排気システム1の構成を示す模式図である。吸排気システム1は、エンジン100の吸気および排気に関するシステムである。図1に示すように、吸排気システム1は、エンジン100と、吸気流路200と、排気流路300と、過給機400と、バイパス流路500と、制御装置600とを備える。 FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an intake/exhaust system 1 according to the present embodiment. The intake and exhaust system 1 is a system related to intake and exhaust of the engine 100. As shown in FIG. 1, the intake and exhaust system 1 includes an engine 100, an intake flow path 200, an exhaust flow path 300, a supercharger 400, a bypass flow path 500, and a control device 600.

エンジン100は、ガスエンジンである。エンジン100は、複数の気筒を有する。図1の例では、エンジン100は、第1気筒#1と、第2気筒#2と、第3気筒#3と、第4気筒#4と、第5気筒#5と、第6気筒#6とを有する。ただし、エンジン100の気筒数は、6つ以外であってもよい。 Engine 100 is a gas engine. Engine 100 has multiple cylinders. In the example of FIG. 1, engine 100 has a first cylinder #1, a second cylinder #2, a third cylinder #3, a fourth cylinder #4, a fifth cylinder #5, and a sixth cylinder #6. However, the number of cylinders of engine 100 may be other than six.

図2は、本実施形態に係るエンジン100の各気筒の構成を示す模式図である。図2では、吸気ポート104a、排気ポート104b、アンモニア噴射弁112および非アンモニア燃料噴射弁114が、同一断面上に図示されている。ただし、吸気ポート104a、排気ポート104b、アンモニア噴射弁112および非アンモニア燃料噴射弁114は、同一断面上に位置しなくてもよい。 Figure 2 is a schematic diagram showing the configuration of each cylinder of the engine 100 according to this embodiment. In Figure 2, the intake port 104a, the exhaust port 104b, the ammonia injector 112, and the non-ammonia fuel injector 114 are illustrated on the same cross section. However, the intake port 104a, the exhaust port 104b, the ammonia injector 112, and the non-ammonia fuel injector 114 do not have to be located on the same cross section.

図2に示すように、エンジン100は、シリンダライナ102、シリンダヘッド104、および、ピストン106を備える。ピストン106は、シリンダライナ102内に収容される。シリンダライナ102、シリンダヘッド104およびピストン106によって、燃焼室108が形成される。 As shown in FIG. 2, the engine 100 includes a cylinder liner 102, a cylinder head 104, and a piston 106. The piston 106 is housed within the cylinder liner 102. The cylinder liner 102, the cylinder head 104, and the piston 106 form a combustion chamber 108.

シリンダヘッド104には、吸気ポート104aおよび排気ポート104bが形成される。吸気ポート104aおよび排気ポート104bは、燃焼室108に開口する。吸気弁110aは、吸気ポート104aのうち、燃焼室108側の開口を開閉する。排気弁110bは、排気ポート104bのうち、燃焼室108側の開口を開閉する。吸気弁110aおよび排気弁110bの開閉動作は、不図示のカムシャフトの回転に伴って行われる。 The cylinder head 104 is formed with an intake port 104a and an exhaust port 104b. Intake port 104a and exhaust port 104b open into combustion chamber 108. The intake valve 110a opens and closes the opening on the combustion chamber 108 side of the intake port 104a. The exhaust valve 110b opens and closes the opening on the combustion chamber 108 side of the exhaust port 104b. The opening and closing operations of the intake valve 110a and the exhaust valve 110b are performed in accordance with the rotation of a camshaft (not shown).

吸気ポート104aには、後述する吸気流路200の分岐流路202を形成する配管が接続される。吸気ポート104aを介して、燃焼室108に吸気が流入する。排気ポート104bには、後述する排気流路300の分岐流路302を形成する配管が接続される。燃焼室108から排気ポート104bを介して排気ガスが排出される。 A pipe forming a branch passage 202 of an intake passage 200, which will be described later, is connected to the intake port 104a. Intake air flows into the combustion chamber 108 via the intake port 104a. A pipe forming a branch flow path 302 of an exhaust flow path 300, which will be described later, is connected to the exhaust port 104b. Exhaust gas is exhausted from the combustion chamber 108 through the exhaust port 104b.

アンモニア噴射弁112は、燃料として用いられるアンモニアの供給源と接続される。アンモニアの供給源は、例えば、不図示のアンモニアタンク等である。図2の例では、アンモニア噴射弁112は、吸気流路200の分岐流路202に設けられる。アンモニア噴射弁112の先端部は、吸気ポート104aに臨む。アンモニア噴射弁112は、アンモニアを燃料ガスとして吸気ポート104aに噴射する。アンモニア噴射弁112からは、気体のアンモニアが噴射される。このように、エンジン100は、アンモニアを燃料として用いるエンジンである。 Ammonia injection valve 112 is connected to a source of ammonia used as fuel. The ammonia supply source is, for example, an ammonia tank (not shown). In the example of FIG. 2, the ammonia injection valve 112 is provided in a branch flow path 202 of the intake flow path 200. The tip of the ammonia injection valve 112 faces the intake port 104a. The ammonia injection valve 112 injects ammonia as fuel gas into the intake port 104a. Gaseous ammonia is injected from the ammonia injection valve 112. Thus, engine 100 is an engine that uses ammonia as fuel.

ただし、アンモニア噴射弁112は、燃焼室108に設けられてもよい。この場合、アンモニア噴射弁112は、例えば、燃焼室108内に臨むようにシリンダヘッド104に設けられ、アンモニアを燃焼室108内に直接噴射する。この場合、アンモニア噴射弁112からは、気体または液体のアンモニアが噴射される。 However, the ammonia injector 112 may be provided in the combustion chamber 108. In this case, the ammonia injector 112 is provided, for example, in the cylinder head 104 so as to face the inside of the combustion chamber 108, and injects ammonia directly into the combustion chamber 108. In this case, gaseous or liquid ammonia is injected from the ammonia injector 112.

非アンモニア燃料噴射弁114は、アンモニア以外の燃料である非アンモニア燃料の供給源と接続される。非アンモニア燃料としては、例えば、軽油が用いられる。この場合、非アンモニア燃料の供給源は、例えば、不図示の軽油タンク等である。ただし、非アンモニア燃料として重油等の軽油以外の燃料が用いられてもよい。非アンモニア燃料噴射弁114は、燃焼室108に設けられる。図2の例では、非アンモニア燃料噴射弁114は、燃焼室108内に臨むようにシリンダヘッド104に設けられ、非アンモニア燃料を燃焼室108内に直接噴射する。非アンモニア燃料噴射弁114からは、例えば、液体の非アンモニア燃料が噴射される。 The non-ammonia fuel injection valve 114 is connected to a source of non-ammonia fuel, which is a fuel other than ammonia. For example, light oil is used as the non-ammonia fuel. In this case, the non-ammonia fuel supply source is, for example, a light oil tank (not shown). However, fuel other than light oil such as heavy oil may be used as the non-ammonia fuel. A non-ammonia fuel injector 114 is provided in the combustion chamber 108. In the example of FIG. 2, the non-ammonia fuel injection valve 114 is provided in the cylinder head 104 so as to face into the combustion chamber 108, and injects non-ammonia fuel directly into the combustion chamber 108. For example, liquid non-ammonia fuel is injected from the non-ammonia fuel injection valve 114.

アンモニアは、他の燃料と比べると燃焼しにくい性質である難燃性を有する。ゆえに、エンジン100では、燃焼室108における燃焼性の低下を抑制して燃焼性を確保するために、燃料として、アンモニアに加えて非アンモニア燃料が用いられる。 Ammonia is less combustible than other fuels. Therefore, in the engine 100, in order to prevent a decrease in combustibility in the combustion chamber 108 and ensure combustibility, a non-ammonia fuel is used in addition to ammonia.

エンジン100は、4サイクルエンジンである。吸気行程において、アンモニア噴射弁112からアンモニアが噴射され、吸気弁110aが開弁し、排気弁110bが閉弁した状態になる。ピストン106が下死点に向かい、吸気ポート104aから燃焼室108に吸気およびアンモニアが吸入される。圧縮行程において、吸気弁110aおよび排気弁110bが閉弁した状態になる。ピストン106が上死点に向かい、燃焼室108内の混合気が圧縮される。ピストン106が上死点近傍に到達したタイミングで、非アンモニア燃料噴射弁114から非アンモニア燃料が噴射され、燃焼室108における燃焼性が高められる。それにより、燃焼室108内の混合気が着火されて燃焼する。膨脹行程において、ピストン106が下死点側に押圧される。排気行程において、吸気弁110aが閉弁し、排気弁110bが開弁した状態になる。ピストン106が上死点に向かい、燃焼後の排気ガスが排気ポート104bを通って燃焼室108から排出される。以下、図1に戻り、説明を続ける。 Engine 100 is a four-stroke engine. In the intake stroke, ammonia is injected from the ammonia injection valve 112, the intake valve 110a is opened, and the exhaust valve 110b is closed. The piston 106 moves toward the bottom dead center, and intake air and ammonia are sucked into the combustion chamber 108 from the intake port 104a. In the compression stroke, the intake valve 110a and the exhaust valve 110b are in a closed state. The piston 106 moves toward top dead center, and the air-fuel mixture in the combustion chamber 108 is compressed. At the timing when the piston 106 reaches near the top dead center, non-ammonia fuel is injected from the non-ammonia fuel injection valve 114, and the combustibility in the combustion chamber 108 is enhanced. As a result, the air-fuel mixture within the combustion chamber 108 is ignited and combusted. During the expansion stroke, the piston 106 is pushed toward the bottom dead center. In the exhaust stroke, the intake valve 110a is closed and the exhaust valve 110b is opened. The piston 106 moves toward the top dead center, and the exhaust gas after combustion is discharged from the combustion chamber 108 through the exhaust port 104b. Hereinafter, referring back to FIG. 1, the explanation will be continued.

吸気流路200は、エンジン100の燃焼室108と連通する。吸気流路200には、燃焼室108に供給される空気である吸気が流通する。吸気流路200の上流側の端部には、空気が外部から取り込まれる不図示の吸気口が設けられる。吸気流路200は、複数の燃焼室108とそれぞれ連通する複数の分岐流路202を有する。複数の分岐流路202は、吸気流路200の下流側に設けられる。複数の燃焼室108の各々と吸気流路200とは、複数の分岐流路202によって接続される。上述したように、分岐流路202を形成する配管は、エンジン100の吸気ポート104aと接続される。吸気ポート104aは、分岐流路202のうちの下流側の端部に相当する。吸気ポート104aは、吸気流路200に含まれる。 Intake flow path 200 communicates with combustion chamber 108 of engine 100. Intake air, which is air supplied to the combustion chamber 108, flows through the intake flow path 200. An intake port (not shown) through which air is taken in from the outside is provided at the upstream end of the intake flow path 200. The intake flow path 200 has a plurality of branch flow paths 202 each communicating with a plurality of combustion chambers 108 . The plurality of branch channels 202 are provided on the downstream side of the intake channel 200. Each of the plurality of combustion chambers 108 and the intake flow path 200 are connected by a plurality of branch flow paths 202. As described above, the pipe forming the branch flow path 202 is connected to the intake port 104a of the engine 100. The intake port 104a corresponds to the downstream end of the branch flow path 202. Intake port 104a is included in intake flow path 200.

各分岐流路202には、スロットル弁V1が設けられている。ただし、スロット弁V1は、吸気流路200のうち分岐流路202より上流側に設けられていてもよい。スロットル弁V1は、各分岐流路202を通り各燃焼室108に送られる空気の供給量を調整する。スロットル弁V1の開度が変化することによって、燃焼室108への空気の供給量が変化するようになっている。具体的には、スロットル弁V1の開度が大きいほど、燃焼室108への空気の供給量が多くなる。吸排気システム1では、スロットル弁V1の開度が適切に制御されることによって、温室効果ガスの排出が抑制される。スロットル弁V1の制御の詳細については、後述する。 Each branch flow path 202 is provided with a throttle valve V1. However, the slot valve V1 may be provided upstream of the branch flow path 202 in the intake flow path 200. The throttle valve V1 adjusts the amount of air supplied to each combustion chamber 108 through each branch flow path 202. By changing the opening degree of the throttle valve V1, the amount of air supplied to the combustion chamber 108 changes. Specifically, the larger the opening degree of the throttle valve V1, the larger the amount of air supplied to the combustion chamber 108. In the intake/exhaust system 1, greenhouse gas emissions are suppressed by appropriately controlling the opening degree of the throttle valve V1. Details of the control of the throttle valve V1 will be described later.

排気流路300は、エンジン100の燃焼室108と連通する。排気流路300には、燃焼室108から排出された排気ガスが流通する。排気流路300の下流側の端部には、排気ガスが外部に排出される不図示の排気口が設けられる。排気流路300は、複数の燃焼室108とそれぞれ連通する複数の分岐流路302を有する。複数の分岐流路302は、排気流路300の上流側に設けられる。上述したように、分岐流路302を形成する配管は、エンジン100の排気ポート104bと接続される。排気ポート104bは、分岐流路302のうちの上流側の端部に相当する。排気ポート104bは、排気流路300に含まれる。 Exhaust flow path 300 communicates with combustion chamber 108 of engine 100. Exhaust gas discharged from the combustion chamber 108 flows through the exhaust flow path 300 . An exhaust port (not shown) through which exhaust gas is discharged to the outside is provided at the downstream end of the exhaust flow path 300. The exhaust flow path 300 has a plurality of branch flow paths 302 each communicating with a plurality of combustion chambers 108 . The plurality of branch channels 302 are provided on the upstream side of the exhaust channel 300. As described above, the pipe forming the branch flow path 302 is connected to the exhaust port 104b of the engine 100. The exhaust port 104b corresponds to the upstream end of the branch flow path 302. Exhaust port 104b is included in exhaust flow path 300.

過給機400は、コンプレッサ402とタービン404とを有する。コンプレッサ402の翼車、および、タービン404の翼車は、一体として回転する。コンプレッサ402の翼車とタービン404の翼車とは、シャフトによって連結されている。 Supercharger 400 includes a compressor 402 and a turbine 404. The impeller of compressor 402 and the impeller of turbine 404 rotate as a unit. The impeller of the compressor 402 and the impeller of the turbine 404 are connected by a shaft.

コンプレッサ402は、吸気流路200のうち分岐流路202より上流側に設けられている。コンプレッサ402は、吸気口から取り込まれた吸気を圧縮して、下流側に送出する。吸気流路200のうち分岐流路202より上流側、かつ、コンプレッサ402より下流側には、インタークーラ204が設けられている。インタークーラ204の内部を流通する吸気は、インタークーラ204の外部の空気、または、外部から供給される冷却水と熱交換することによって冷却される。インタークーラ204を通過した吸気は、各分岐流路202を介して各燃焼室108に送られる。 The compressor 402 is provided in the intake flow path 200 on the upstream side of the branch flow path 202 . Compressor 402 compresses intake air taken in from the intake port and sends it downstream. An intercooler 204 is provided in the intake flow path 200 upstream of the branch flow path 202 and downstream of the compressor 402 . The intake air flowing inside the intercooler 204 is cooled by exchanging heat with air outside the intercooler 204 or cooling water supplied from the outside. The intake air that has passed through the intercooler 204 is sent to each combustion chamber 108 via each branch flow path 202.

吸気流路200のうちコンプレッサ402より上流側と下流側とは、バイパス流路500によって接続されている。図1の例では、バイパス流路500の上流端は、吸気流路200のうちコンプレッサ402より上流側と接続されている。バイパス流路500の下流端は、吸気流路200のうちインタークーラ204より下流側と接続されている。吸気流路200のうちコンプレッサ402より下流側を流れる吸気の一部は、バイパス流路500を通過し、コンプレッサ402を迂回して、吸気流路200のうちコンプレッサ402より上流側に送られ得る。 The upstream and downstream sides of the intake flow path 200 relative to the compressor 402 are connected by a bypass flow path 500. In the example of FIG. 1, the upstream end of the bypass flow path 500 is connected to the upstream side of the intake flow path 200 relative to the compressor 402. The downstream end of the bypass flow path 500 is connected to the downstream side of the intake flow path 200 relative to the intercooler 204. A portion of the intake air flowing downstream of the compressor 402 in the intake flow path 200 passes through the bypass flow path 500, bypasses the compressor 402, and can be sent to the upstream side of the intake flow path 200 relative to the compressor 402.

バイパス流路500には、バイパス弁V2が設けられている。バイパス弁V2は、バイパス流路500を流通する空気の流量を調整する。バイパス弁V2の開度が変化することによって、吸気流路200のうちコンプレッサ402より下流側を流れる吸気のうち、バイパス流路500へ送られる空気の流量が変化するようになっている。具体的には、バイパス弁V2の開度が大きいほど、吸気流路200のうちコンプレッサ402より下流側からバイパス流路500へ送られる空気の流量が多くなり、分岐流路202へ送られる空気の流量が少なくなる。バイパス弁V2の制御の詳細については、後述する。 The bypass flow passage 500 is provided with a bypass valve V2. The bypass valve V2 adjusts the flow rate of air flowing through the bypass flow passage 500. By changing the opening degree of the bypass valve V2, the flow rate of air sent to the bypass flow passage 500 from the intake air flowing downstream of the compressor 402 in the intake flow passage 200 changes. Specifically, the larger the opening degree of the bypass valve V2, the greater the flow rate of air sent from the intake air flow passage 200 downstream of the compressor 402 to the bypass flow passage 500, and the smaller the flow rate of air sent to the branch flow passage 202. Details of the control of the bypass valve V2 will be described later.

タービン404は、排気流路300のうち分岐流路302より下流側に設けられている。エンジン100から排出された排気ガスは、各分岐流路302を介してタービン404に送られる。タービン404は、タービン404の翼車が排気によって回されることによって、回転動力を生成する。タービン404により生成された回転動力は、シャフトを介してコンプレッサ402に伝達される。排気流路300のうちタービン404より下流側には、触媒304が設けられている。タービン404を通過した排気は、触媒304に送られる。触媒304によって、排気中の有害な成分が除去される。触媒304を通過した排気は、排気口から排出される。触媒304は、例えば、未燃のアンモニアを除去するアンモニア分解触媒、または、粒子状物質を除去するパティキュレートフィルタ等である。 The turbine 404 is provided downstream of the branch passage 302 in the exhaust flow path 300. The exhaust gas discharged from the engine 100 is sent to the turbine 404 through each branch passage 302. The turbine 404 generates rotational power by rotating the impeller of the turbine 404 with the exhaust. The rotational power generated by the turbine 404 is transmitted to the compressor 402 via the shaft. The catalyst 304 is provided downstream of the turbine 404 in the exhaust flow path 300. The exhaust gas that passes through the turbine 404 is sent to the catalyst 304. The catalyst 304 removes harmful components in the exhaust gas. The exhaust gas that passes through the catalyst 304 is discharged from the exhaust port. The catalyst 304 is, for example, an ammonia decomposition catalyst that removes unburned ammonia, or a particulate filter that removes particulate matter.

制御装置600は、中央処理装置(CPU)、プログラム等が格納されたROM、ワークエリアとしてのRAM等を含む。制御装置600は、吸排気システム1中の各装置の動作を制御する。例えば、制御装置600は、エンジン100、スロットル弁V1およびバイパス弁V2の動作を制御する。 The control device 600 includes a central processing unit (CPU), a ROM in which programs and the like are stored, and a RAM as a work area. The control device 600 controls the operation of each device in the intake and exhaust system 1. For example, the control device 600 controls the operation of the engine 100, the throttle valve V1, and the bypass valve V2.

また、制御装置600は、吸排気システム1中の各センサから情報を取得する。例えば、吸排気システム1では、吸気流路200に吸気圧力センサ206が設けられ、排気流路300にNOセンサ306が設けられる。吸気圧力センサ206は、吸気流路200における吸気の圧力である吸気圧力を検出する。図1の例では、吸気圧力センサ206は、吸気流路200のうち分岐流路202より上流側、かつ、バイパス流路500の下流端より下流側に設けられている。NOセンサ306は、排気流路300から排出されるNOの濃度であるNO排出濃度を検出する。図1の例では、NOセンサ306は、排気流路300のうち触媒304より下流側に設けられている。 Further, the control device 600 acquires information from each sensor in the intake and exhaust system 1. For example, in the intake/exhaust system 1, the intake pressure sensor 206 is provided in the intake flow path 200, and the N 2 O sensor 306 is provided in the exhaust flow path 300. The intake pressure sensor 206 detects intake pressure, which is the pressure of intake air in the intake flow path 200. In the example of FIG. 1, the intake pressure sensor 206 is provided upstream of the branch channel 202 in the intake channel 200 and downstream of the downstream end of the bypass channel 500. N 2 O sensor 306 detects the N 2 O discharge concentration, which is the concentration of N 2 O discharged from exhaust flow path 300 . In the example of FIG. 1, the N 2 O sensor 306 is provided downstream of the catalyst 304 in the exhaust flow path 300.

図3は、本実施形態に係る制御装置600が行うスロットル弁V1の制御に関する処理の流れの一例を示すフローチャートである。例えば、図3に示される制御フローは、予め設定された時間間隔で繰り返し実行される。 Figure 3 is a flowchart showing an example of the process flow for controlling the throttle valve V1 performed by the control device 600 according to this embodiment. For example, the control flow shown in Figure 3 is repeatedly executed at preset time intervals.

図3に示される制御フローが開始されると、ステップS101において、制御装置600は、エンジン100の出力であるエンジン出力を取得する。ここで、制御装置600は、エンジン出力に応じてアンモニア噴射弁112のアンモニア噴射量を変化させる。具体的には、制御装置600は、アンモニア噴射量を、エンジン出力が低いほど少なくする。ゆえに、エンジン出力が低いほど、燃焼室108へのアンモニアの供給量が少なくなる。 When the control flow shown in FIG. 3 is started, in step S101, the control device 600 acquires the engine output, which is the output of the engine 100. Here, the control device 600 changes the amount of ammonia injected from the ammonia injector 112 according to the engine output. Specifically, the control device 600 reduces the amount of ammonia injected as the engine output becomes lower. Therefore, the lower the engine output, the less ammonia is supplied to the combustion chamber 108.

ステップS101の次に、ステップS102において、制御装置600は、吸気圧力を取得する。吸気圧力は、例えば、吸気圧力センサ206から取得され得る。 After step S101, in step S102, the control device 600 acquires the intake pressure. The intake pressure can be acquired, for example, from the intake pressure sensor 206.

ステップS102の次に、ステップS103において、制御装置600は、スロットル弁V1の開度の目標値である目標開度を決定する。ここで、制御装置600は、エンジン出力に基づいて、スロットル弁V1の目標開度を決定する。例えば、制御装置600は、エンジン出力が低いほど、小さな値をスロットル弁V1の目標開度として決定する。それにより、アンモニア噴射量が少なくなり、燃焼室108へのアンモニアの供給量が少なくなるにつれて、燃焼室108への空気の供給量を少なくすることができる。ゆえに、エンジン出力の変動に伴いアンモニア濃度が変動することが抑制される。 After step S102, in step S103, the control device 600 determines a target opening degree, which is a target value for the opening degree of the throttle valve V1. Here, the control device 600 determines the target opening degree of the throttle valve V1 based on the engine output. For example, the lower the engine output, the smaller the value the control device 600 determines as the target opening degree of the throttle valve V1. This reduces the amount of ammonia injection and the amount of ammonia supplied to the combustion chamber 108, so that the amount of air supplied to the combustion chamber 108 can be reduced. Therefore, fluctuations in the ammonia concentration due to fluctuations in the engine output are suppressed.

また、制御装置600は、エンジン出力に加えて、吸気圧力に基づいて、スロットル弁V1の目標開度を決定することが好ましい。例えば、制御装置600は、エンジン出力が一定の場合、吸気圧力が高いほど、小さな値をスロットル弁V1の目標開度として決定する。それにより、吸気圧力の変動に伴い燃焼室108への空気の供給量が変動することが抑制される。 Further, it is preferable that the control device 600 determines the target opening degree of the throttle valve V1 based on the intake pressure in addition to the engine output. For example, when the engine output is constant, the control device 600 determines a smaller value as the target opening degree of the throttle valve V1 as the intake pressure becomes higher. This suppresses fluctuations in the amount of air supplied to the combustion chamber 108 due to fluctuations in intake pressure.

ステップS103の次に、ステップS104において、制御装置600は、スロットル弁V1の開度を目標開度に制御する。 After step S103, in step S104, the control device 600 controls the opening degree of the throttle valve V1 to the target opening degree.

ステップS104の次に、ステップS105において、制御装置600は、NO排出濃度が目標範囲内か否かを判定する。具体的には、制御装置600は、NO排出濃度が基準値以下である場合に、NO排出濃度が目標範囲内であると判定する。NO排出濃度は、例えば、NOセンサ306から取得され得る。NO排出濃度が目標範囲内であると判定された場合(ステップS105/YES)、図3に示される制御フローは終了する。一方、NO排出濃度が目標範囲外であると判定された場合(ステップS105/NO)、ステップS106に進む。 After step S104, in step S105, the control device 600 determines whether the N 2 O emission concentration is within the target range. Specifically, control device 600 determines that the N 2 O emission concentration is within the target range when the N 2 O emission concentration is below the reference value. N 2 O emission concentration may be obtained from N 2 O sensor 306, for example. If it is determined that the N 2 O emission concentration is within the target range (step S105/YES), the control flow shown in FIG. 3 ends. On the other hand, if it is determined that the N 2 O emission concentration is outside the target range (step S105/NO), the process advances to step S106.

ステップS105でNOと判定された場合、ステップS106において、制御装置600は、スロットル弁V1の開度を調整し、図3に示される制御フローは終了する。ステップS106では、制御装置600は、例えば、スロットル弁V1の開度を所定開度だけ小さくする。また、制御装置600は、例えば、スロットル弁V1の開度を、NO排出濃度と基準値との差に応じた開度だけ小さくしてもよい。ステップS106でスロットル弁V1の開度が上記のように調整されることによって、仮にステップS105においてNO排出濃度が目標範囲外であると判定された場合であっても、NO排出濃度が目標範囲内に調整される。 If the determination in step S105 is NO, the control device 600 adjusts the opening degree of the throttle valve V1 in step S106, and the control flow shown in FIG. 3 ends. In step S106, the control device 600 reduces the opening degree of the throttle valve V1 by a predetermined opening degree, for example. Further, the control device 600 may, for example, reduce the opening degree of the throttle valve V1 by the opening degree according to the difference between the N 2 O emission concentration and the reference value. By adjusting the opening degree of the throttle valve V1 in step S106 as described above, even if it is determined in step S105 that the N 2 O emission concentration is outside the target range, the N 2 O emission concentration will be reduced. is adjusted within the target range.

上記のように、吸排気システム1では、制御装置600は、スロットル弁V1の開度を、エンジン100の出力であるエンジン出力に基づいて制御する。それにより、エンジン出力の変動に伴いアンモニア濃度が変動することが抑制される。ゆえに、アンモニア濃度が低くなることに起因して温室効果ガスであるNOが排出されることが抑制される。 As described above, in the intake and exhaust system 1, the control device 600 controls the opening degree of the throttle valve V1 based on the engine output, which is the output of the engine 100. This suppresses fluctuations in ammonia concentration due to fluctuations in engine output. Therefore, the emission of N 2 O, which is a greenhouse gas, is suppressed due to the lower ammonia concentration.

上記では、図3を参照して、制御装置600が行うスロットル弁V1の制御に関する処理の流れの一例を説明した。ただし、制御装置600が行うスロットル弁V1の制御に関する処理は上記の例に限定されない。例えば、上述した図3の制御フローからステップS105およびステップS106が省略されてもよい。また、例えば、上記のステップS105において、NO排出濃度が目標範囲内か否かの判定に換えて、制御装置600は、アンモニア濃度が目標範囲内か否かを判定してもよい。この場合においても、ステップS105でNOと判定された場合にステップS106に進み、スロットル弁V1の開度が調整される。例えば、各分岐流路202のうちスロットル弁V1より下流側に圧力センサが設けられる場合、制御装置600は、当該圧力センサの検出結果に基づいて、燃焼室108への空気の供給量を推定できる。よって、制御装置600は、燃焼室108への空気の供給量の推定結果と、アンモニア噴射量とに基づいて、アンモニア濃度を算出できる。 In the above, an example of the flow of the process related to the control of the throttle valve V1 performed by the control device 600 has been described with reference to FIG. 3. However, the process related to the control of the throttle valve V1 performed by the control device 600 is not limited to the above example. For example, steps S105 and S106 may be omitted from the control flow of FIG. 3 described above. Also, for example, in the above step S105, instead of determining whether the N 2 O emission concentration is within the target range, the control device 600 may determine whether the ammonia concentration is within the target range. Even in this case, if the determination in step S105 is NO, the process proceeds to step S106, and the opening degree of the throttle valve V1 is adjusted. For example, in the case where a pressure sensor is provided downstream of the throttle valve V1 in each branch passage 202, the control device 600 can estimate the amount of air supplied to the combustion chamber 108 based on the detection result of the pressure sensor. Therefore, the control device 600 can calculate the ammonia concentration based on the estimation result of the amount of air supplied to the combustion chamber 108 and the ammonia injection amount.

以下、図4を参照して、スロットル弁V1およびバイパス弁V2の制御について、より詳細に説明する。図4は、本実施形態に係るエンジン出力と、バイパス弁V2の開度、および、スロットル弁V1の開度との関係の一例を示す図である。図4では、横軸にエンジン出力が示されており、縦軸にバイパス弁V2の開度、および、スロットル弁V1の開度が示されている。 The control of the throttle valve V1 and the bypass valve V2 will be described in more detail below with reference to FIG. 4. FIG. 4 is a diagram showing an example of the relationship between the engine output, the opening degree of the bypass valve V2, and the opening degree of the throttle valve V1 according to the present embodiment. In FIG. 4, the horizontal axis shows the engine output, and the vertical axis shows the opening degree of the bypass valve V2 and the opening degree of the throttle valve V1.

上記では、スロットル弁V1の制御により燃焼室108への空気の供給量が調整される点について主に説明した。ただし、制御装置600は、バイパス弁V2を制御することによっても、燃焼室108への空気の供給量を調整できる。 In the above, the point that the amount of air supplied to the combustion chamber 108 is adjusted by controlling the throttle valve V1 has been mainly explained. However, the control device 600 can also adjust the amount of air supplied to the combustion chamber 108 by controlling the bypass valve V2.

図4に示すように、制御装置600は、エンジン出力が基準出力より高い場合に、スロットル弁V1を全開にする。一方、制御装置600は、エンジン出力が基準出力より低い場合に、スロットル弁V1の開度を全開時よりも小さくする。基準出力は、エンジン100の仕様等に応じて適宜設定され得る。図4の例では、エンジン出力が基準出力より高い場合、スロットル弁V1の開度がエンジン出力によらず100%となっている。一方、エンジン出力が基準出力より低い場合、エンジン出力が低いほど、スロットル弁V1の開度が小さくなっている。 As shown in FIG. 4, the control device 600 fully opens the throttle valve V1 when the engine output is higher than the reference output. On the other hand, when the engine output is lower than the reference output, the control device 600 reduces the opening of the throttle valve V1 to less than when it is fully open. The reference output can be set appropriately according to the specifications of the engine 100, etc. In the example of FIG. 4, when the engine output is higher than the reference output, the opening of the throttle valve V1 is 100% regardless of the engine output. On the other hand, when the engine output is lower than the reference output, the lower the engine output, the smaller the opening of the throttle valve V1.

ここで、エンジン出力が基準出力より低い場合には、燃焼室108へのアンモニアの供給量が少なくなり、アンモニア濃度が低くなることに起因するNOの排出が生じやすくなる。ゆえに、このような場合に、スロットル弁V1の開度を全開時よりも小さくすることによって、アンモニア濃度の低下が抑制され、NOの排出が適切に抑制される。特に、制御装置600は、エンジン出力が基準出力より低い場合に、スロットル弁V1の開度をエンジン出力が低くなるにつれて小さくする。それにより、アンモニア濃度の低下がより適切に抑制され、NOの排出がより適切に抑制される。 Here, when the engine output is lower than the reference output, the amount of ammonia supplied to the combustion chamber 108 is reduced, and N 2 O emissions due to the reduced ammonia concentration are more likely to occur. Therefore, in such a case, by making the opening of the throttle valve V1 smaller than when fully open, the decrease in ammonia concentration is suppressed, and the emission of N 2 O is appropriately suppressed. In particular, when the engine output is lower than the reference output, the control device 600 reduces the opening of the throttle valve V1 as the engine output decreases. This more appropriately suppresses the decrease in ammonia concentration, and more appropriately suppresses the emission of N 2 O.

一方、エンジン出力が基準出力より高い場合には、スロットル弁V1を全開にすることによって、アンモニア濃度が過度に高くなることが抑制され、未燃のアンモニアの発生が適切に抑制される。 On the other hand, when the engine output is higher than the reference output, by fully opening the throttle valve V1, the ammonia concentration is prevented from becoming excessively high, and the generation of unburned ammonia is appropriately suppressed.

図4に示すように、制御装置600は、エンジン出力が基準出力より低い場合に、バイパス弁V2を全開にする。一方、制御装置600は、エンジン出力が基準出力より高い場合に、バイパス弁V2の開度を全開時よりも小さくする。図4の例では、エンジン出力が基準出力より低い場合、バイパス弁V2の開度がエンジン出力によらず100%となっている。一方、エンジン出力が基準出力より高い場合、エンジン出力が高いほど、バイパス弁V2の開度が小さくなっている。 As shown in FIG. 4, the control device 600 fully opens the bypass valve V2 when the engine output is lower than the reference output. On the other hand, when the engine output is higher than the reference output, the control device 600 makes the opening degree of the bypass valve V2 smaller than when it is fully open. In the example of FIG. 4, when the engine output is lower than the reference output, the opening degree of the bypass valve V2 is 100% regardless of the engine output. On the other hand, when the engine output is higher than the reference output, the higher the engine output, the smaller the opening degree of the bypass valve V2.

上述したように、エンジン出力が基準出力より低い場合には、燃焼室108へのアンモニアの供給量が少なくなり、アンモニア濃度が低くなることに起因するNOの排出が生じやすくなる。ゆえに、このような場合に、バイパス弁V2を全開にすることによって、吸気流路200のうちコンプレッサ402より下流側を流れる吸気のうち、バイパス流路500へ送られる空気の流量を多くすることができる。それにより、分岐流路202へ送られる空気の流量を少なくすることができる。よって、燃焼室108への空気の供給量を少なくすることができるので、アンモニア濃度の低下が抑制され、NOの排出が適切に抑制される。 As described above, when the engine output is lower than the reference output, the amount of ammonia supplied to the combustion chamber 108 is reduced, and N 2 O emissions due to the reduced ammonia concentration are more likely to occur. Therefore, in such a case, by fully opening the bypass valve V2, it is possible to increase the flow rate of air sent to the bypass flow path 500 out of the intake air flowing downstream of the compressor 402 in the intake flow path 200. This makes it possible to reduce the flow rate of air sent to the branch flow path 202. Therefore, since the amount of air supplied to the combustion chamber 108 can be reduced, the reduction in the ammonia concentration is suppressed, and the emission of N 2 O is appropriately suppressed.

一方、エンジン出力が基準出力より高い場合には、バイパス弁V2の開度を全開時よりも小さくすることによって、アンモニア濃度が過度に高くなることが抑制され、未燃のアンモニアの発生が適切に抑制される。特に、制御装置600は、エンジン出力が基準出力より高い場合に、バイパス弁V2の開度をエンジン出力が高くなるにつれて小さくする。それにより、アンモニア噴射量が多くなり、燃焼室108へのアンモニアの供給量が多くなるにつれて、燃焼室108への空気の供給量を多くすることができる。ゆえに、アンモニア濃度が過度に高くなることがより適切に抑制され、未燃のアンモニアの発生がより適切に抑制される。 On the other hand, when the engine output is higher than the standard output, by making the opening degree of the bypass valve V2 smaller than when it is fully opened, the ammonia concentration is suppressed from becoming excessively high, and the generation of unburned ammonia is appropriately prevented. suppressed. In particular, when the engine output is higher than the reference output, the control device 600 reduces the opening degree of the bypass valve V2 as the engine output increases. Thereby, as the amount of ammonia injection increases and the amount of ammonia supplied to the combustion chamber 108 increases, the amount of air supplied to the combustion chamber 108 can be increased. Therefore, excessively high ammonia concentration is more appropriately suppressed, and generation of unburned ammonia is more appropriately suppressed.

以下、図5および図6を参照して、各変形例に係る吸排気システムについて説明する。 Hereinafter, intake and exhaust systems according to each modification will be described with reference to FIGS. 5 and 6.

図5は、第1の変形例に係る吸排気システム1Aの構成を示す模式図である。図5に示すように、第1の変形例に係る吸排気システム1Aでは、上述した吸排気システム1と比較して、吸気流路200と排気流路300とを接続する流路702、704、706が追加されている点が異なる。 Figure 5 is a schematic diagram showing the configuration of an intake and exhaust system 1A according to a first modified example. As shown in Figure 5, the intake and exhaust system 1A according to the first modified example differs from the intake and exhaust system 1 described above in that flow paths 702, 704, and 706 that connect the intake flow path 200 and the exhaust flow path 300 are added.

図5に示すように、吸排気システム1Aでは、吸気流路200と排気流路300とを接続する流路702、704、706が設けられる。吸気流路200を流通する吸気の一部が、流路702、704、706に送られ、流路702、704、706を通過して、排気流路300に送られ得る。ゆえに、流路702、704、706において、上流側は吸気流路200側であり、下流側は排気流路300側である。 As shown in FIG. 5, the intake and exhaust system 1A is provided with flow paths 702, 704, and 706 that connect the intake flow path 200 and the exhaust flow path 300. A portion of the intake air flowing through the intake flow path 200 is sent to the flow paths 702, 704, and 706, and can be sent to the exhaust flow path 300 through the flow paths 702, 704, and 706. Therefore, in the flow paths 702, 704, and 706, the upstream side is the intake flow path 200 side, and the downstream side is the exhaust flow path 300 side.

流路702の上流端は、吸気流路200のうちインタークーラ204より下流側、かつ、分岐流路202より上流側に接続される。流路702の下流端に、流路704の上流端、および、流路706の上流端が接続される。流路704の下流端は、排気流路300のうちタービン404より上流側、かつ、分岐流路302より下流側に接続される。流路706の下流端は、排気流路300のうちタービン404より下流側、かつ、触媒304より上流側に接続される。 The upstream end of the flow path 702 is connected to the intake flow path 200 downstream of the intercooler 204 and upstream of the branch flow path 202 . The upstream end of the flow path 704 and the upstream end of the flow path 706 are connected to the downstream end of the flow path 702 . The downstream end of the flow path 704 is connected to the exhaust flow path 300 upstream of the turbine 404 and downstream of the branch flow path 302 . The downstream end of the flow path 706 is connected to the exhaust flow path 300 downstream of the turbine 404 and upstream of the catalyst 304 .

流路702には、第1バルブV3が設けられている。第1バルブV3は、吸気流路200から流路702に送られる吸気の流量を調整する流量調整バルブである。第1バルブV3の開度が変化することによって、吸気流路200から流路702に送られる吸気の流量が変化するようになっている。具体的には、第1バルブV3の開度が大きいほど、吸気流路200から流路702に送られる吸気の流量が多くなる。流路702と流路704と流路706との合流部分には、第2バルブV4が設けられている。第2バルブV4は、流路702が流路704と連通し流路706とは連通しない状態と、流路702が流路706と連通し流路704とは連通しない状態とを切り替える流路切替バルブである。第2バルブV4は、流路702に送られた吸気の供給先を流路704と流路706との間で切り替える。第2バルブV4は、例えば、三方弁である。 The flow path 702 is provided with a first valve V3. The first valve V3 is a flow rate adjustment valve that adjusts the flow rate of intake air sent from the intake flow path 200 to the flow path 702. By changing the opening degree of the first valve V3, the flow rate of intake air sent from the intake flow path 200 to the flow path 702 changes. Specifically, the larger the opening degree of the first valve V3, the greater the flow rate of the intake air sent from the intake flow path 200 to the flow path 702. A second valve V4 is provided at the merging portion of the flow path 702, flow path 704, and flow path 706. The second valve V4 is a flow path switch that switches between a state where the flow path 702 communicates with the flow path 704 and does not communicate with the flow path 706, and a state where the flow path 702 communicates with the flow path 706 and does not communicate with the flow path 704. It's a valve. The second valve V4 switches the supply destination of the intake air sent to the flow path 702 between the flow path 704 and the flow path 706. The second valve V4 is, for example, a three-way valve.

流路702および流路704を通過して、吸気流路200から排気流路300へ送られた吸気は、タービン404に送られ、タービン404を冷却する。吸排気システム1Aでは、制御装置600が第1バルブV3の開度、および、第2バルブV4による流路の切り替えを制御する。それにより、流路702および流路704を通過して、吸気流路200から排気流路300へ送られる吸気の流量が制御される。ゆえに、吸気によってタービン404を適宜冷却することができる。 The intake air that passes through flow paths 702 and 704 and is sent from the intake flow path 200 to the exhaust flow path 300 is sent to the turbine 404, cooling the turbine 404. In the intake and exhaust system 1A, the control device 600 controls the opening of the first valve V3 and the switching of the flow paths by the second valve V4. This controls the flow rate of the intake air that passes through flow paths 702 and 704 and is sent from the intake flow path 200 to the exhaust flow path 300. Therefore, the turbine 404 can be appropriately cooled by the intake air.

流路702および流路706を通過して、吸気流路200から排気流路300へ送られた吸気は、触媒304に送られ、触媒304を冷却する。吸排気システム1Aでは、上述したように、制御装置600が第1バルブV3の開度、および、第2バルブV4による流路の切り替えを制御する。それにより、流路702および流路706を通過して、吸気流路200から排気流路300へ送られる吸気の流量が制御される。ゆえに、吸気によって触媒304を適宜冷却することができる。 The intake air that passes through flow paths 702 and 706 and is sent from the intake flow path 200 to the exhaust flow path 300 is sent to the catalyst 304, cooling the catalyst 304. As described above, in the intake and exhaust system 1A, the control device 600 controls the opening degree of the first valve V3 and the switching of the flow paths by the second valve V4. This controls the flow rate of the intake air that passes through flow paths 702 and 706 and is sent from the intake flow path 200 to the exhaust flow path 300. Therefore, the catalyst 304 can be appropriately cooled by the intake air.

なお、吸排気システム1Aから流路704および流路706の一方が省略されてもよい。その場合も、吸気によってタービン404および触媒304の一方を適宜冷却することができる。 It should be noted that one of the flow paths 704 and 706 may be omitted from the intake and exhaust system 1A. In that case, the intake air can still be used to cool either the turbine 404 or the catalyst 304 as appropriate.

図6は、第2の変形例に係る吸排気システム1Bの構成を示す模式図である。図6に示すように、第2の変形例に係る吸排気システム1Bでは、上述した吸排気システム1と比較して、吸気流路200と排気流路300とを接続する流路802、804、806が追加されている点が異なる。 FIG. 6 is a schematic diagram showing the configuration of an intake/exhaust system 1B according to a second modification. As shown in FIG. 6, in the intake/exhaust system 1B according to the second modification, compared to the intake/exhaust system 1 described above, channels 802, 804 connecting the intake channel 200 and the exhaust channel 300, The difference is that 806 is added.

図6に示すように、吸排気システム1Bでは、吸気流路200と排気流路300とを接続する流路802、804、806が設けられる。吸気流路200を流通する吸気の一部が、流路802、804、806に送られ、流路802、804、806を通過して、排気流路300に送られ得る。ゆえに、流路802、804、806において、上流側は吸気流路200側であり、下流側は排気流路300側である。 As shown in FIG. 6, in the intake/exhaust system 1B, channels 802, 804, and 806 are provided that connect the intake channel 200 and the exhaust channel 300. A portion of the intake air flowing through the intake flow path 200 may be sent to the flow paths 802 , 804 , 806 , through the flow paths 802 , 804 , 806 , and into the exhaust flow path 300 . Therefore, in the flow paths 802, 804, and 806, the upstream side is the intake flow path 200 side, and the downstream side is the exhaust flow path 300 side.

流路802の上流端は、吸気流路200のうちコンプレッサ402より下流側、かつ、インタークーラ204より上流側に接続される。流路802の下流端に、流路804の上流端、および、流路806の上流端が接続される。流路804の下流端は、排気流路300のうちタービン404より上流側、かつ、分岐流路302より下流側に接続される。流路806の下流端は、排気流路300のうちタービン404より下流側、かつ、触媒304より上流側に接続される。 The upstream end of the flow path 802 is connected to the intake flow path 200 downstream of the compressor 402 and upstream of the intercooler 204 . The upstream end of the flow path 804 and the upstream end of the flow path 806 are connected to the downstream end of the flow path 802 . The downstream end of the flow path 804 is connected to the exhaust flow path 300 upstream of the turbine 404 and downstream of the branch flow path 302 . The downstream end of the flow path 806 is connected to the exhaust flow path 300 downstream of the turbine 404 and upstream of the catalyst 304 .

流路804には、第3バルブV5が設けられている。第3バルブV5は、流路802および流路804を通過して、吸気流路200から排気流路300へ送られる吸気の流量を調整する流量調整バルブである。第3バルブV5の開度が変化することによって、流路802および流路804を通過する吸気の流量が変化するようになっている。具体的には、第3バルブV5の開度が大きいほど、流路802および流路804を通過する吸気の流量が多くなる。流路802および流路804を通過して、吸気流路200から排気流路300へ送られた吸気は、タービン404に送られ、タービン404を冷却する。吸排気システム1Bでは、制御装置600が第3バルブV5の開度を制御する。それにより、流路802および流路804を通過して、吸気流路200から排気流路300へ送られる吸気の流量が制御される。ゆえに、吸気によってタービン404を適宜冷却することができる。さらに、インタークーラ204より上流側の高温(つまり、高エンタルピ)の吸気をタービン404に供給することによって、タービン404でのエネルギーの回収を助成でき、ひいては、コンプレッサ402の駆動を助成できる。 A third valve V5 is provided in the flow path 804. The third valve V5 is a flow rate adjustment valve that adjusts the flow rate of the intake air that passes through the flow paths 802 and 804 and is sent from the intake flow path 200 to the exhaust flow path 300. The flow rate of the intake air that passes through the flow paths 802 and 804 changes as the opening degree of the third valve V5 changes. Specifically, the larger the opening degree of the third valve V5, the greater the flow rate of the intake air that passes through the flow paths 802 and 804. The intake air that passes through the flow paths 802 and 804 and is sent from the intake flow path 200 to the exhaust flow path 300 is sent to the turbine 404 and cools the turbine 404. In the intake and exhaust system 1B, the control device 600 controls the opening degree of the third valve V5. Thereby, the flow rate of the intake air that passes through the flow paths 802 and 804 and is sent from the intake flow path 200 to the exhaust flow path 300 is controlled. Therefore, the turbine 404 can be appropriately cooled by the intake air. Furthermore, by supplying high-temperature (i.e., high-enthalpy) intake air upstream of the intercooler 204 to the turbine 404, it is possible to assist in the recovery of energy in the turbine 404, which in turn assists in driving the compressor 402.

流路806には、第4バルブV6が設けられている。第4バルブV6は、流路802および流路806を通過して、吸気流路200から排気流路300へ送られる吸気の流量を調整する流量調整バルブである。第4バルブV6の開度が変化することによって、流路802および流路806を通過する吸気の流量が変化するようになっている。具体的には、第4バルブV6の開度が大きいほど、流路802および流路806を通過する吸気の流量が多くなる。流路802および流路806を通過して、吸気流路200から排気流路300へ送られた吸気は、触媒304に送られ、触媒304を冷却する。吸排気システム1Bでは、制御装置600が第4バルブV6の開度を制御する。それにより、流路802および流路806を通過して、吸気流路200から排気流路300へ送られる吸気の流量が制御される。ゆえに、吸気によって触媒304を適宜冷却することができる。さらに、インタークーラ204より上流側の高温(つまり、高エンタルピ)の吸気を触媒304に供給することによって、触媒304の昇温を助成できる。 A fourth valve V6 is provided in the flow path 806. The fourth valve V6 is a flow rate adjustment valve that adjusts the flow rate of the intake air that passes through the flow paths 802 and 806 and is sent from the intake flow path 200 to the exhaust flow path 300. The flow rate of the intake air that passes through the flow paths 802 and 806 changes as the opening degree of the fourth valve V6 changes. Specifically, the larger the opening degree of the fourth valve V6, the greater the flow rate of the intake air that passes through the flow paths 802 and 806. The intake air that passes through the flow paths 802 and 806 and is sent from the intake flow path 200 to the exhaust flow path 300 is sent to the catalyst 304 and cools the catalyst 304. In the intake and exhaust system 1B, the control device 600 controls the opening degree of the fourth valve V6. Thereby, the flow rate of the intake air that passes through the flow paths 802 and 806 and is sent from the intake flow path 200 to the exhaust flow path 300 is controlled. Therefore, the catalyst 304 can be appropriately cooled by the intake air. Furthermore, by supplying high-temperature (i.e., high-enthalpy) intake air upstream of the intercooler 204 to the catalyst 304, the temperature rise of the catalyst 304 can be assisted.

なお、吸排気システム1Bから流路804および流路806の一方が省略されてもよい。その場合も、吸気によってタービン404および触媒304の一方を適宜冷却することができる。 Note that one of the flow path 804 and the flow path 806 may be omitted from the intake/exhaust system 1B. In that case as well, one of the turbine 404 and the catalyst 304 can be appropriately cooled by the intake air.

なお、吸排気システム1Bにおいて、第3バルブV5および第4バルブV6に換えて、上述した吸排気システム1Aのように、流路802に流量調整バルブが設けられ、流路802と流路804と流路806との合流部分に流路切替バルブが設けられてもよい。また、上述した吸排気システム1Aにおいて、第1バルブV3および第2バルブV4に換えて、吸排気システム1Bのように、流路704および流路706に流量調整バルブがそれぞれ設けられてもよい。 In addition, in the intake/exhaust system 1B, instead of the third valve V5 and the fourth valve V6, a flow rate adjustment valve is provided in the flow path 802 as in the above-mentioned intake/exhaust system 1A, and the flow path 802 and the flow path 804 are A flow path switching valve may be provided at the confluence with the flow path 806. Furthermore, in the intake/exhaust system 1A described above, instead of the first valve V3 and the second valve V4, flow rate adjustment valves may be provided in the flow path 704 and the flow path 706, respectively, as in the intake/exhaust system 1B.

以上、添付図面を参照しながら本開示の実施形態について説明したが、本開示はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。 Although the embodiments of the present disclosure have been described above with reference to the attached drawings, it goes without saying that the present disclosure is not limited to such embodiments. It is clear that a person skilled in the art can come up with various modified or revised examples within the scope of the claims, and it is understood that these also naturally fall within the technical scope of the present disclosure.

本開示は、例えば、国際連合が主導する持続可能な開発目標(Sustainable Development Goals:SDGs)の目標7.「手ごろで信頼でき、持続可能かつ近代的なエネルギーへのアクセスを確保する。」に貢献することができる。 This disclosure can contribute, for example, to Goal 7 of the United Nations-led Sustainable Development Goals (SDGs): "Ensure access to affordable, reliable, sustainable and modern energy."

1 吸排気システム
1A 吸排気システム
1B 吸排気システム
100 エンジン
108 燃焼室
112 アンモニア噴射弁
200 吸気流路
300 排気流路
400 過給機
402 コンプレッサ
404 タービン
500 バイパス流路
600 制御装置
V1 スロットル弁
V2 バイパス弁
1 Intake and exhaust system 1A Intake and exhaust system 1B Intake and exhaust system 100 Engine 108 Combustion chamber 112 Ammonia injection valve 200 Intake flow path 300 Exhaust flow path 400 Supercharger 402 Compressor 404 Turbine 500 Bypass flow path 600 Control device V1 Throttle valve V2 Bypass valve

Claims (5)

エンジンと、
前記エンジンの燃焼室と連通する吸気流路と、
前記吸気流路または前記燃焼室に設けられるアンモニア噴射弁と、
前記吸気流路に設けられるスロットル弁と、
前記スロットル弁の開度を、前記エンジンの出力に基づいて制御する制御装置と、
を備える、
エンジンの吸排気システム。
The engine,
an intake passage communicating with a combustion chamber of the engine;
an ammonia injector provided in the intake passage or the combustion chamber;
a throttle valve provided in the intake passage;
a control device that controls an opening degree of the throttle valve based on an output of the engine;
Equipped with
Engine intake and exhaust system.
前記制御装置は、
前記出力が基準出力より高い場合に、前記スロットル弁を全開にし、
前記出力が前記基準出力より低い場合に、前記スロットル弁の開度を全開時よりも小さくする、
請求項1に記載のエンジンの吸排気システム。
The control device includes:
fully opening the throttle valve when the output is higher than a reference output;
when the output is lower than the reference output, the opening degree of the throttle valve is made smaller than when it is fully open;
An intake and exhaust system for an engine according to claim 1.
前記制御装置は、前記出力が前記基準出力より低い場合に、前記スロットル弁の開度を前記出力が低くなるにつれて小さくする、
請求項2に記載のエンジンの吸排気システム。
When the output is lower than the reference output, the control device reduces the opening degree of the throttle valve as the output becomes lower.
3. The engine intake and exhaust system according to claim 2.
前記燃焼室と連通する排気流路と、
前記吸気流路に設けられるコンプレッサと、前記排気流路に設けられるタービンとを有する過給機と、
前記吸気流路のうち前記コンプレッサより上流側と下流側とを接続するバイパス流路と、
前記バイパス流路に設けられるバイパス弁と、
を備え、
前記制御装置は、
前記出力が前記基準出力より低い場合に、前記バイパス弁を全開にし、
前記出力が前記基準出力より高い場合に、前記バイパス弁の開度を全開時よりも小さくする、
請求項2または3に記載のエンジンの吸排気システム。
an exhaust passage communicating with the combustion chamber;
a turbocharger including a compressor provided in the intake passage and a turbine provided in the exhaust passage;
a bypass flow passage connecting an upstream side and a downstream side of the compressor in the intake air flow passage;
a bypass valve provided in the bypass flow path;
Equipped with
The control device includes:
When the output is lower than the reference output, the bypass valve is fully opened;
When the output is higher than the reference output, the opening degree of the bypass valve is made smaller than when the bypass valve is fully open.
4. The engine intake and exhaust system according to claim 2 or 3.
前記制御装置は、前記出力が前記基準出力より高い場合に、前記バイパス弁の開度を前記出力が高くなるにつれて小さくする、
請求項4に記載のエンジンの吸排気システム。
When the output is higher than the reference output, the control device decreases the opening degree of the bypass valve as the output increases.
The engine intake and exhaust system according to claim 4.
JP2022151650A 2022-09-22 2022-09-22 engine intake and exhaust system Pending JP2024046331A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022151650A JP2024046331A (en) 2022-09-22 2022-09-22 engine intake and exhaust system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022151650A JP2024046331A (en) 2022-09-22 2022-09-22 engine intake and exhaust system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2024046331A true JP2024046331A (en) 2024-04-03

Family

ID=90481686

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022151650A Pending JP2024046331A (en) 2022-09-22 2022-09-22 engine intake and exhaust system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2024046331A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9638110B2 (en) Natural gas engine and operation method for natural gas engine
CA2406267C (en) Exhaust gas recirculation methods and apparatus for reducing nox emissions from internal combustion engines
FI124730B (en) A method of operating a piston engine and a piston engine
WO2007094251A1 (en) Four-cycle engine
US11898448B2 (en) Hydrogen-powered opposed-piston engine
JP2008138638A (en) Exhaust recirculating device of internal combustion engine
US9677465B2 (en) Natural gas engine and operation method for natural gas engine
JP2006299890A (en) Internal combustion engine
JP2009047014A (en) Control device for diesel engine
JP6634774B2 (en) Natural gas engine and heat shielding method for natural gas engine
JP2024046331A (en) engine intake and exhaust system
JP4888297B2 (en) Diesel engine exhaust gas recirculation control device
JP4924280B2 (en) Diesel engine control device.
JP6398543B2 (en) Natural gas engine and method of operating natural gas engine
JP4175243B2 (en) Premixed compression ignition internal combustion engine
JP2023067499A (en) Intake and exhaust system for engine
WO2020122107A1 (en) Internal combustion engine system, vehicle, and fuel supply method
JP2004270621A (en) Intake system device for engine
JP4269158B2 (en) Multi-cylinder internal combustion engine
WO2021194478A1 (en) System for utilizing an exhaust gas recirculation jet pump
JP2023103688A (en) Intake/exhaust system of engine
JP2004239238A (en) Premix compression ignition internal combustion engine
JP2002089311A (en) Internal combustion engine
JP6031431B2 (en) Intake control device for internal combustion engine
KR20210056799A (en) Compressed egr system and the method for controlling the same