JP2024046331A - engine intake and exhaust system - Google Patents
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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
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(N2O)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.
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/
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。
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
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
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
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
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。
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
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
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
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。
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。
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
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。
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。
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
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
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
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
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
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N2O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。N2Oセンサ306は、排気流路300から排出されるN2Oの濃度であるN2O排出濃度を検出する。図1の例では、N2O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
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
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
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
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
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
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
ステップS104の次に、ステップS105において、制御装置600は、N2O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、N2O排出濃度が基準値以下である場合に、N2O排出濃度が目標範囲内であると判定する。N2O排出濃度は、例えば、N2Oセンサ306から取得され得る。N2O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、N2O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
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、N2O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N2O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、N2O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
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N2Oが排出されることが抑制される。
As described above, in the intake and
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、N2O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
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
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
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N2O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、N2O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、N2O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
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
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N2O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、N2O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
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
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
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
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
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
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
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
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
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/
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/
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
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
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
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
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/
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
Claims (5)
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.
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.
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.
Priority Applications (1)
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