JP6200537B1 - Ｅｇｒシステム - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンを適切に稼動させることができるＥＧＲシステムを提供する。【解決手段】エンジン本体から排出された排ガスの一部を燃焼用気体としてエンジン本体に再循環する排ガス再循環ラインと、排ガス再循環ラインに設けられるＥＧＲブロワと、排ガス再循環ラインを介してエンジン本体に供給する排ガスと空気を混合した燃焼用気体の流量を制御する制御装置と、を備え、制御装置は、エンジン本体の回転数とＥＧＲブロワの周波数に基づいて、ＥＧＲブロワの周波数の第１リミット値を決定し、ＥＧＲブロワの周波数を第１リミット値以下で運転する。【選択図】図２

Description

本発明は、エンジンの排ガスをエンジンに供給するＥＧＲシステムに関するものである。

エンジンからの排出される排ガス中のＮＯｘを低減するものとしては、排ガス再循環（ＥＧＲ）システムがある。このＥＧＲシステムは、内燃機関の燃焼室から排出された排ガスの一部を、燃焼用気体として、燃焼室に戻すものである（例えば、特許文献１）。そのため、燃焼用気体は、酸素濃度が低下し、燃料と酸素との反応である燃焼の速度を遅らせることで燃焼温度が低下し、ＮＯｘの発生量を減少させることができる。

特開２０１０−１７４６６１号公報

ここで、ＥＧＲシステムを有する燃焼機器は、ＥＧＲシステムからエンジンに排ガスが過剰に供給されるとエンジンでの燃焼条件の低下が大きくなり、燃料の不完全燃焼が生じる恐れがある。

本発明は上述した課題を解決するものであり、エンジンに適切な量の排ガスを供給することができ、再循環ガスを供給する状態でもエンジンをより良い条件で運転させることができるＥＧＲシステムを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明は、ＥＧＲシステムであって、エンジン本体から排出された排ガスの一部を燃焼用気体として前記エンジン本体に再循環する排ガス再循環ラインと、前記排ガス再循環ラインに設けられるＥＧＲブロワと、前記排ガス再循環ラインを介して前記エンジン本体に供給する前記排ガスの流量を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記エンジン本体の回転数と前記ＥＧＲブロワの周波数に基づいて、前記ＥＧＲブロワの周波数の第１リミット値を決定し、前記ＥＧＲブロワの周波数を前記第１リミット値以下で運転することを特徴とする。

ＥＧＲシステムは、エンジン本体の回転数に基づいて第１リミット値を設定し、ＥＧＲブロワの周波数を第１リミット値以下にすることで、エンジン本体の回転数の変動が小さい状態で、他の条件が変化し、負荷等が変化した場合でも、ＥＧＲブロワの回転数が上昇することを抑制できる。これにより、エンジン本体に過剰な量の排ガスを供給することを抑制でき、エンジンの運転状態が極端に悪化することを抑制することができる。

また、前記制御装置は、前記エンジン本体の燃料投入量と前記ＥＧＲブロワの周波数に基づいて、前記ＥＧＲブロワの周波数の第２リミット値を決定し、前記ＥＧＲブロワの周波数を前記第２リミット値以下で運転することが好ましい。燃料投入量に基づいて第２リミット値を設定することで、燃料投入量の変動が小さい状態で、他の条件が変化し、負荷等が変化した場合でも、ＥＧＲブロワの回転数が上昇することを抑制できる。これにより、エンジン本体に過剰な量の排ガスを供給することを抑制でき、エンジン本体の運転状態が極端に悪化することを抑制することができる。

また、前記制御装置は、前記エンジン本体の負荷と前記ＥＧＲブロワの周波数に基づいて、前記ＥＧＲブロワの周波数の第３リミット値を決定し、前記ＥＧＲブロワの周波数を前記第３リミット値以下で運転することが好ましい。負荷に基づいて第３リミット値を設定することで、負荷の変動が小さい状態で、他の条件が変化し、回転数等が変化した場合でも、ＥＧＲブロワの回転数が上昇することを抑制できる。これにより、エンジン本体に過剰な量の排ガスを供給することを抑制でき、エンジン本体の運転状態が極端に悪化することを抑制することができる。

また、前前記エンジンに供給される前記燃焼用気体の酸素濃度を計測する酸素濃度検出部を備え、前記制御装置は、前記エンジン本体の負荷と酸素濃度の目標値との関係とに基づいて前記酸素濃度の目標値を算出し、算出した酸素濃度の目標値と前記酸素濃度検出部の計測結果との関係と現在のＥＧＲブロワの周波数とに基づいて、前記ＥＧＲブロワの周波数を算出し、算出した前記ＥＧＲブロワの周波数が、リミット値を超える場合、前記算出した前記ＥＧＲブロワの周波数を前記リミット値とすることが好ましい。エンジン本体に供給する空気の酸素濃度を制御しつつ、リミット値を超える場合は、リミット値以下の周波数として、供給する排ガスの量を制限することで、エンジンに過剰な排ガスを供給することを抑制しつつ、酸素濃度を低減して窒素酸化物の発生を抑制することができる。

本発明によれば、エンジンに適切な量の排ガスを供給することができ、排ガスを供給する状態でもエンジンをより良い条件で稼動させることができる。

図１は、本実施形態のＥＧＲシステムを備えたディーゼルエンジンを表す概略図である。 図２は、本実施形態のＥＧＲシステムを表す概略構成図である。 図３は、ＥＧＲ制御装置の概略構成を示すブロック図である。 図４は、エンジン回転数とブロワ周波数のリミット値との関係を示すグラフである。 図５は、燃料投入量とブロワ周波数のリミット値との関係を示すグラフである。 図６は、負荷とブロワ周波数のリミット値との関係を示すグラフである。 図７は、ブロワの運転制御の一例を示すフローチャートである。 図８は、リミット値の設定方法の一例を示すフローチャートである。 図９は、負荷のみのリミット値を用いた場合の動作の一例を示すグラフである。

以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。

図１は、ＥＧＲシステムを備えたディーゼルエンジンを表す概略図、図２は、ＥＧＲシステムを表す概略構成図である。

図１に示すように、本実施形態の舶用ディーゼルエンジン１０は、エンジン本体（エンジン）１１と、過給機１２と、ＥＧＲシステム１３を備えている。

図２に示すように、エンジン本体１１は、図示しないが、プロペラ軸を介して推進用プロペラを駆動回転させる推進用の機関（主機関）である。このエンジン本体１１は、ユニフロー掃排気式のディーゼルエンジンであって、２ストロークディーゼルエンジンであり、シリンダ内の吸排気の流れを下方から上方への一方向とし、排気の残留を無くすようにしたものである。エンジン本体１１は、ピストンが上下移動する複数のシリンダ（燃焼室）２１と、各シリンダ２１に連通する掃気トランク２２と、各シリンダ２１に連通する排気マニホールド２３とを備えている。そして、各シリンダ２１と掃気トランク２２との間に掃気ポート２４が設けられ、各シリンダ２１と排気マニホールド２３との間に排気流路２５が設けられている。そして、エンジン本体１１は、掃気トランク２２に給気ラインＧ１が連結され、排気マニホールド２３に排気ラインＧ２が連結されている。

エンジン本体１１には、回転数検出部６２と、燃料投入量検出部６４とが配置されている。回転数検出部６２は、エンジン本体１１の回転数（プロペラ軸と接続された回転軸の回転数）を検出する。回転数検出部６２は、エンジン本体１１に挿入された回転軸の回転数を検出してもよいが、プロペラ軸の回転数を検出してもよい。燃料投入量検出部６４は、エンジン本体１１の燃料投入量を検出する。

エンジン制御装置２６は、エンジン本体１１の運転を制御する。エンジン制御装置２６は、要求負荷等の各種入力条件及び回転数検出部６２と燃料投入量検出部６４等の各種センサで検出した結果とに基づいて、エンジン本体１１の運転を制御する。エンジン制御装置２６は、シリンダ２１への燃料の噴射タイミングや、噴射量を制御して、エンジン本体１１の燃料投入量や回転数を制御する。エンジン制御装置２６は、燃料投入量や回転数を制御することで、エンジン本体１１の出力を制御する。

過給機１２は、コンプレッサ３１とタービン３２とが回転軸３３により一体に回転するように連結されて構成されている。この過給機１２は、エンジン本体１１の排気ラインＧ２から排出された排ガスによりタービン３２が回転し、タービン３２の回転が回転軸３３により伝達されてコンプレッサ３１が回転し、このコンプレッサ３１が空気及び／または再循環ガスを圧縮して給気ラインＧ１からエンジン本体１１に供給する。コンプレッサ３１は外部（大気）から空気を吸入する吸入ラインＧ６に接続されている。

過給機１２は、タービン３２を回転した排ガスを排出する排気ラインＧ３が連結されており、この排気ラインＧ３は、図示しない煙突（ファンネル）に連結されている。また、排気ラインＧ３から給気ラインＧ１までの間にＥＧＲシステム１３が設けられている。

ＥＧＲシステム１３は、排ガス再循環ラインＧ４、Ｇ５、Ｇ７と、スクラバ４２と、デミスタユニット１４と、ＥＧＲブロワ（送風機）４７と、ＥＧＲ制御装置６０と、を備えている。このＥＧＲシステム１３は、エンジン本体１１から排出された排ガスの一部を空気と混合した後、過給機１２により圧縮して燃焼用気体として舶用ディーゼルエンジン１０に再循環させることで、燃焼によるＮＯｘの生成を抑制するものである。なお、ここでは、タービン３２の下流側から排ガスの一部を抽気したが、タービン３２の上流側から排ガスの一部を抽気してもよい。

なお、以下の説明にて、排ガスとは、エンジン本体１１から排気ラインＧ２に排出された後、排気ラインＧ３から外部に排出されるものであり、再循環ガスとは、排気ラインＧ３から分離された一部の排ガスが排ガス再循環ラインＧ４、Ｇ５、Ｇ７によりエンジン本体１１に戻されるものである。

排ガス再循環ラインＧ４は、一端が排気ラインＧ３の中途部に接続されている。排ガス再循環ラインＧ４は、ＥＧＲ入口バルブ（開閉弁）４１Ａが設けられており、他端がスクラバ４２に接続されている。ＥＧＲ入口バルブ４１Ａは、排ガス再循環ラインＧ４を開閉することで、排気ラインＧ３から排ガス再循環ラインＧ４に分流する排ガスをＯＮ／ＯＦＦする。なお、ＥＧＲ入口バルブ４１Ａを流量調整弁とし、排ガス再循環ラインＧ４を通過する排ガスの流量を調整するようにしてもよい。

スクラバ４２は、ベンチュリ式のスクラバであり、中空形状をなすスロート部４３と、排ガスが導入されるベンチュリ部４４と、元の流速に段階的に戻す拡大部４５とを備えている。スクラバ４２は、ベンチュリ部４４に導入された排ガスに対して水を噴射する水噴射部４６を備えている。スクラバ４２は、ＳＯｘや煤塵などの微粒子（ＰＭ）といった有害物質が除去された排ガス及び有害物質を含む排水を排出する排ガス再循環ラインＧ５が連結されている。なお、本実施形態では、スクラバとしてベンチュリ式を採用しているが、この構成に限定されるものではない。

排ガス再循環ラインＧ５は、デミスタユニット１４とＥＧＲブロワ４７が設けられている。

デミスタユニット１４は、水噴射により有害物質が除去された再循環ガスと排水を分離するものである。デミスタユニット１４は、排水をスクラバ４２の水噴射部４６に循環する排水循環ラインＷ１が設けられている。そして、この排水循環ラインＷ１は、ミスト（排水）を一時的に貯留するホールドタンク４９とポンプ５０が設けられている。

ＥＧＲブロワ４７は、スクラバ４２内の再循環ガスを排ガス再循環ラインＧ５からデミスタユニット１４に導くものである。ＥＧＲブロワ４７は、デミスタユニット４７を通過した排ガスをコンプレッサ３１に送る。

排ガス再循環ラインＧ７は、一端がＥＧＲブロワ４７に接続されると共に、他端が混合器（図示略）を介してコンプレッサ３１に接続されており、ＥＧＲブロワ４７により排ガスがコンプレッサ３１に送られる。排ガス再循環ラインＧ７は、ＥＧＲ出口バルブ（開閉弁または流量調整弁）４１Ｂが設けられている。吸入ラインＧ６からの空気と、排ガス再循環ラインＧ７からの再循環ガスは、混合器で混合されることで燃焼用気体が生成される。なお、この混合器は、サイレンサと別に設けられてもよいし、混合器を別途設けることなく、再循環ガスと空気を混合する機能を付加するようにサイレンサを構成してもよい。そして、過給機１２は、コンプレッサ３１が圧縮した燃焼用気体を給気ラインＧ１からエンジン本体１１に供給可能であり、給気ラインＧ１にエアクーラ（冷却器）４８が設けられている。このエアクーラ４８は、コンプレッサ３１により圧縮されて高温となった燃焼用気体と冷却水とを熱交換することで、燃焼用気体を冷却するものである。また、ＥＧＲシステム１３は、給気ラインＧ１に酸素濃度検出部６６が配置されている。本実施形態の酸素濃度検出部６６は、エアクーラ４８よりもエンジン本体１１側に配置されている。酸素濃度検出部６６は、エンジン本体１１に供給される空気の酸素濃度、つまりＥＧＲシステム１３が稼働している場合は、燃焼用気体の酸素濃度を検出する。

ＥＧＲ制御装置６０は、ＥＧＲシステム１３の各部の動作を制御する。以下、図３を用いて、ＥＧＲ制御装置６０について説明する。図３は、ＥＧＲ制御装置の概略構成を示すブロック図である。

ＥＧＲ制御装置６０は、回転数取得部７２と、燃料投入量取得部７４と、酸素濃度取得部７６と、ＥＧＲ制御部７８と、リミット値設定部８０と、を有する。回転数取得部７２は、回転数検出部６２からエンジン本体１１の回転数の情報を取得する。燃料投入量取得部７４は、燃料投入量検出部６４からエンジン本体１１の燃料投入量の情報を取得する。酸素濃度取得部７６は、酸素濃度検出部６６からエンジン本体１１に供給される燃焼用気体の酸素濃度の情報を取得する。回転数取得部７２と、燃料投入量取得部７４と、酸素濃度取得部７６と、は、取得した情報をＥＧＲ制御部７８とリミット値設定部８０とに送る。

ＥＧＲ制御部７８は、回転数取得部７２と、燃料投入量取得部７４と、酸素濃度取得部７６とで取得した、エンジン本体１１の回転数と燃料投入量と、エンジン本体１１に供給される空気の酸素濃度とに基づいて、ＥＧＲブロワ４７の運転状態、具体的にはコンプレッサ３１を回転させるモータの周波数を制御して、ＥＧＲシステム１３からエンジン本体１１に供給する再循環ガスの量を制御する。ＥＧＲ制御部７８は、エンジン本体１１の負荷と酸素濃度の目標値との関係を記憶しており、負荷に応じて酸素濃度の目標値を算出する。エンジン本体１１の負荷と酸素濃度の目標値との関係は、負荷が大きくなるほど、酸素濃度が低くなる。ＥＧＲ制御部７８は、エンジン本体１１の回転数と燃料投入量とに基づいて、エンジン本体１１の負荷（出力）を算出する。ＥＧＲ制御部７８は、エンジン本体１１の負荷と酸素濃度の目標値との関係とに基づいて酸素濃度の目標値を算出し、算出した酸素濃度の目標値と取得した酸素濃度との関係と現在のＥＧＲブロワの周波数とに基づいて、ＥＧＲブロワの周波数（運転周波数）を算出する。ＥＧＲ制御部７８は、算出したＥＧＲブロワ４７の周波数でＥＧＲブロワ４７を回転させる。ＥＧＲ制御部７８は、算出したＥＧＲブロワ４７の周波数が、リミット値設定部８０で設定したリミット値を超える場合、リミット値の周波数でＥＧＲブロワ４７を回転させる。本実施形態のＥＧＲ制御部７８は、ＥＧＲブロワ４７のモータの周波数を制御するとしたが、モータの回転数を制御し、コンプレッサ３１の回転数を制御してもよい。なお、ＥＧＲ制御部７８は、ＥＧＲブロワ４７以外の各部、例えば、ＥＧＲ入口バルブ４１Ａ、ＥＧＲ出口バルブ４１Ｂの開閉や、スクラバ４２の運転、エアクーラ４８の運転も制御する。

リミット値設定部８０は、ＥＧＲブロワ４７の周波数の上限値であるリミット値を設定する。リミット値設定部８０は、リミット値決定部９０と、第１リミット値算出部９２と、第２リミット値算出部９４と、第３リミット値算出部９６と、を有する。リミット値決定部９０は、第１リミット値算出部９２と、第２リミット値算出部９４と、第３リミット値算出部９６と、のそれぞれで算出した値を比較して、比較結果からリミット値を決定する。具体的には、リミット決定部９０は、第１リミット値算出部９２と、第２リミット値算出部９４と、第３リミット値算出部９６と、のそれぞれで算出した第１リミット値、第２リミット値及び第３リミット値を比較して、最も低い値のリミット値を適用するリミット値（適用リミット値）とする。

第１リミット値算出部９２は、図４に示すように、エンジン本体１１の回転数とＥＧＲブロワ４７の周波数のリミット値である第１リミット値との関係を記憶している。第１リミット値は、エンジン本体１１の回転数が高くなるほど高くなる。図４は、エンジン本体１１の回転数とブロワ周波数のリミット値との関係を示すグラフである。図４は、縦軸がブロワ周波数であり、横軸がエンジン本体１１の回転数である。第１リミット値算出部９２は、図４に示す関係と、回転数取得部７２で取得した回転数とに基づいて、回転数取得部７２で取得した回転数に対して設定されているＥＧＲブロワの周波数のリミット値を第１リミット値に決定する。

第２リミット値算出部９４は、図５に示すように、エンジン本体１１の燃料投入量（ＬＩ）とＥＧＲブロワ４７の周波数のリミット値である第２リミット値との関係を記憶している。図５は、エンジン本体１１の燃料投入量とブロワ周波数のリミット値との関係を示すグラフである。図５は、縦軸がブロワ周波数であり、横軸が燃料投入量である。第２リミット値算出部９４は、図５に示す関係と燃料投入量取得部７４で取得した燃料投入量とに基づいて、燃料投入量取得部７４で取得した燃料投入量に対して設定されているＥＧＲブロワの周波数のリミット値を第２リミット値に決定する。

第３リミット値算出部９６は、図６に示すように、エンジン本体１１の負荷とＥＧＲブロワの周波数のリミット値である第３リミット値との関係を記憶している。図６は、エンジン本体１１の負荷とブロワ周波数のリミット値との関係を示すグラフである。図６は、縦軸がブロワ周波数であり、横軸が負荷である。第３リミット値算出部９６は、回転数取得部で取得した回転数と燃料投入量取得部７４で取得した燃料投入量とに基づいてエンジン本体１１の負荷を算出する。第３リミット値算出部９６は、図６に示す関係と算出した負荷とに基づいて、算出した負荷に対して設定されているＥＧＲブロワの周波数のリミット値を第３リミット値に決定する。

以下、本実施形態のＥＧＲシステムの作用を説明する。

図２に示すように、エンジン本体１１は、掃気トランク２２からシリンダ２１内に燃焼用気体が供給されると、ピストンによってこの燃焼用気体が圧縮され、この高温の燃焼用気体に対して燃料が噴射することで自然着火し、燃焼する。そして、発生した燃焼ガスは、排ガスとして排気マニホールド２３から排気ラインＧ２に排出される。エンジン本体１１から排出された排ガスは、過給機１２におけるタービン３２を回転した後、排気ラインＧ３に排出され、ＥＧＲ入口バルブ４１Ａ及びＥＧＲ出口バルブ４１Ｂが閉止しているときは、全量が排気ラインＧ３から外部に排出される。

一方、ＥＧＲ入口バルブ４１Ａ及びＥＧＲ出口バルブ４１Ｂが開放しているとき、排ガスは、その一部が排気ラインＧ３から排ガス再循環ラインＧ４に流れる。排ガス再循環ラインＧ４に流れた再循環ガスは、スクラバ４２により、有害物質が除去される。即ち、スクラバ４２は、再循環ガスがベンチュリ部４４を高速で通過するとき、水噴射部４６から水を噴射することで、この水により再循環ガスを冷却すると共に、有害物質を水と共に落下させて除去する。そして、有害物質を含むミスト（排水）は、ＥＧＲガスと共にデミスタユニット１４に流入する。

スクラバ４２により有害物質が除去された再循環ガスは、排ガス再循環ラインＧ５に排出され、デミスタユニット１４によりミスト（排水）が分離された後、排ガス再循環ラインＧ７により過給機１２に送られる。そして、この再循環ガスは、吸入ラインＧ６から吸入された空気と混合されて燃焼用気体となり、過給機１２のコンプレッサ３１で圧縮された後、エアクーラ４８で冷却され、給気ラインＧ１からエンジン本体１１に供給される。

次に、図７を用いて、ＥＧＲ制御装置６０によるＥＧＲブロワ４７の制御の一例を説明する。図７は、ブロワの運転制御の一例を示すフローチャートである。図７に示す処理は、ＥＧＲ制御装置６０が各部の動作を制御することで実現することができる。

ＥＧＲ制御装置６０は、エンジン本体１１の運転状態の情報を取得する（ステップＳ１２）。具体的には、回転数取得部７２で回転数を取得し、燃料投入量取得部７４で燃料投入量を取得し、酸素濃度取得部７６で酸素（Ｏ_２）濃度を取得する。

ＥＧＲ制御装置６０は、運転状態に基づいて、ＥＧＲブロワ４７の運転周波数を決定する（ステップＳ１４）。ＥＧＲ制御装置６０は、上述したように、エンジン本体１１の回転数と燃料投入量とに基づいて、エンジン本体１１の負荷（出力）を算出する。ＥＧＲ制御部７８は、エンジン本体１１の負荷と酸素濃度の目標値との関係とに基づいて酸素濃度の目標値を算出し、算出した酸素濃度の目標値と取得した酸素濃度との関係と現在のＥＧＲブロワの周波数とに基づいて、ＥＧＲブロワ４７の周波数（運転周波数）を算出する。

ＥＧＲ制御装置６０は、運転周波数を算出したら、運転状態に基づいてリミット値を決定する（ステップＳ１６）。なお、ステップＳ１４の処理とステップＳ１６の処理は、並列で実行しても、逆の順番で実行してもよい。

図８を用いて、ステップＳ１６のリミット値の決定処理について説明する。図８は、リミット値の設定方法の一例を示すフローチャートである。図８の処理は、ＥＧＲ制御装置６０のリミット値設定部８０が各種処理を実行することで実現することができる。リミット値設定部８０は、第１リミット値算出部９２がエンジン本体１１の回転数に基づいて第１リミット値を算出する（ステップＳ３２）。リミット値設定部８０は、第２リミット値算出部９４がエンジン本体１１の燃料投入量に基づいて第２リミット値を算出する（ステップＳ３４）。リミット値設定部８０は、第３リミット値算出部９６がエンジン本体１１の負荷に基づいて第３リミット値を算出する（ステップＳ３６）。リミット値設定部８０は、算出した第１リミット値、第２リミット値及び第３リミット値のうち、値が最も小さいリミット値をリミット値（適用するリミット値）に決定する（ステップＳ３８）。

図７に戻り、ＥＧＲ制御装置６０の処理について説明する。ＥＧＲ制御装置６０は、リミット値を決定した場合、運転周波数＜リミット値であるかを判定する（ステップＳ１８）。ＥＧＲ制御装置６０は、運転周波数＜リミット値である（ステップＳ１８でＹｅｓ）と判定した場合、運転周波数でＥＧＲブロワ４７を運転する（ステップＳ２０）。つまり、ＥＲＧ制御装置６０は、運転状態に基づいて算出した運転周波数でＥＧＲブロワ４７を運転する。ＥＧＲ制御装置６０は、運転周波数≧リミット値である（ステップＳ１８でＮｏ）と判定した場合、リミット値の周波数でＥＤＲブロワ４７を運転する（ステップＳ２２）。つまり、ＥＧＲ制御装置６０は、運転状態に基づいて算出した運転周波数よりも低いリミット値の周波数でＥＧＲブロワ４７を運転する。

ＥＧＲ制御装置６０は、リミット値設定部８０でリミット値を設定することで、ＥＧＲ制御部７８で算出した運転周波数が、実際のエンジン本体１１の運転状態に対して、過剰な量の再循環ガスを供給する運転周波数となった場合に、その値よりも小さい値であるリミット値とすることができる。これにより、実際のエンジン本体１１の運転状態に対して、過剰な量の再循環ガスを供給することを抑制することができる。

また、ＥＧＲ制御装置６０は、エンジン本体１１の回転数に基づいて第１リミット値を算出することで、実際のエンジン本体１１の運転状態に対して、過剰な量の再循環ガスを供給することをより確実に抑制することができる。

ここで、図９は、負荷のみのリミット値を用いた場合の動作の一例を示すグラフである。図９は、線分１００がエンジン本体１１の負荷（算出馬力）であり、線分１０２がエンジン本体１１の回転数であり、線分１０４がエンジン本体１１への燃料投入量である。なお、エンジン本体１１の負荷は、負荷をセンサで直接検出したものではなく、回転数と燃料投入量から算出される値である。図９に示す例は、負荷のみのリミット値、つまり第３リミット値のみを用いて制御を行っている。ここで、第３リミット値は、負荷が高くなるとリミット値も高くなる。

図９に示すように、何らかの原因により運転状態の検出が不適切な状態となり、ＥＧＲシステム１３で供給する再循環ガスの量が多くなると、エンジン本体１１での燃焼条件が悪化するため、回転数を維持するために燃料投入量が増加する。運転状態の検出が不適切な状態としては、一例として酸素濃度検出部６６の故障により、混合気の酸素濃度が適切に検出できない状態がある。ＥＧＲシステム１３は、燃料投入量が増加すると算出するエンジン本体１１の負荷も大きくなる。ここで、負荷が増大するとその負荷で算出されるリミット値も高くなる。そのため、負荷が増大された状態で算出された運転周波数はリミット値よりも小さくなり、算出された負荷の増大に対応して増加した運転周波数でＥＧＲブロワ４７が運転される。増加した運転周波数でＥＧＲブロワ４７が運転されると、エンジン本体１１に供給される再循環ガスの量が増加するため、エンジン本体１１での燃焼条件が悪化するため、回転数を維持するために燃料投入量が増加する運転条件が算出される。新たに算出される運転条件は、燃料投入量が増加するため、その分リミット値も高くなり、運転周波数がリミット値以下となり、再循環ガスの供給量が増加する。このように、第３リミット値のみで制御を行うと、運転周波数がリミット値で制限されず、ＥＧＲシステム１３から供給される再循環ガスの供給量が増加し、その状態で回転数を維持するため、燃料の投入量が増加する処理が繰り返される。

これに対して、本実施形態のＥＧＲ制御装置６０は、運転状態の検出が不適切な状態となり、ＥＧＲシステム１３で供給する再循環ガスの量が多くなると、エンジン本体１１での燃焼条件が悪化するため、回転数を維持するために燃料投入量が増加した場合も、回転数に対する第１リミット値を用いることで、燃料投入量の増加に対応して大きな値になる運転周波数がある時点で第１リミット値よりも大きい値となり、その時点でＥＧＲブロワ４７の周波数の上昇を抑制することができる。これにより、エンジン本体１１に供給される再循環ガスの量が多くなることを抑制し、エンジン本体１１の運転状態が悪化することを抑制できる。

また、ＥＧＲ制御装置６０は、エンジンの燃料投入量に基づいて第２リミット値を算出することで、実際のエンジン本体１１の運転状態に対して、過剰な量の再循環ガスを供給することをより確実に抑制することができる。例えば、燃料投入量の変動が小さい状態で、他の条件が変化し、負荷等が変化した場合でも、ＥＧＲブロワ４７の回転数が上昇することを抑制できる。より具体的には、船舶の速度が出やすい状態、例えば、積荷が軽い状態、潮流に沿って航行している場合は、少ない燃料投入量でも回転数が高くなり、負荷が高く算出される。この状態で回転数や負荷に基づいてエンジンに供給する再循環ガスの量が多くすると、燃焼する燃料が少ないため、燃焼条件が悪化する。この場合も燃料投入量でリミット値を設定することで、ＥＧＲブロワ４７の回転数が上昇することを抑制できる。これにより、エンジンに過剰な量の再循環ガスを供給することを抑制でき、エンジンの運転状態が極端に悪化することを抑制することができる。

また、ＥＧＲ制御装置６０は、エンジン本体１１の負荷に基づいて第３リミット値を算出することで、実際のエンジン本体１１の運転状態に対して、過剰な量の再循環ガスを供給することをより確実に抑制することができる。例えば、負荷の変動が小さい状態で、他の条件が変化し、燃料投入量等が変化した場合でも、ＥＧＲブロワ４７の回転数が上昇することを抑制できる。これにより、エンジン本体１１に過剰な量の再循環ガスを供給することを抑制でき、エンジン本体１１の運転状態が極端に悪化することを抑制することができる。

本実施形態のＥＧＲ制御装置６０は、第１リミット値と第２リミット値と第３リミット値とを比較し、最も低い値をリミット値として用いたが本発明はこれに限定されない。ＥＧＲ制御装置６０は、第１リミット値と第２リミット値との両方を用いることが好ましいが、第１リミット値のみを用いてもよい。また、ＥＧＲ制御装置６０は、第２リミット値のみを用いてもよい。それぞれのリミット値を用いることで、上述した効果を得ることができ、リミット値を組み合わせ、最小値を適用するリミット値とすることで、エンジン本体１１に過剰な量の再循環ガスを供給することを抑制でき、エンジン本体１１の運転状態が極端に悪化することをより確実に抑制することができる。

また、ＥＧＲ制御装置６０は、エンジン本体１１の負荷と酸素濃度の目標値との関係とに基づいて酸素濃度の目標値を算出し、算出した酸素濃度の目標値と酸素濃度検出部の計測結果との関係と現在のＥＧＲブロワ４７の周波数とに基づいて、ＥＧＲブロワの周波数（運転周波数）を算出することで、エンジン本体１１に供給する混合気のＯ_２濃度を適切な濃度とすることができ、窒素酸化物の発生を低減することができる。また、ＥＧＲ制御装置６０は、算出したＥＧＲブロワの周波数が、リミット値を超える場合、算出した前記ＥＧＲブロワの周波数を前記リミット値とすることで、上述したように、エンジンに供給する空気の酸素濃度を制御しつつ、リミット値を超える場合は、リミット値以下の周波数として、供給する再循環ガスの量を制限することで、エンジン本体１１に過剰な再循環ガスを供給することを抑制しつつ、酸素濃度を低減して窒素酸化物の発生を抑制することができる。

また、上述した実施形態では、舶用ディーゼルエンジンとして、主機関を用いて説明したが、発電機として用いられるディーゼルエンジンにも適用することができる。

１０ 舶用ディーゼルエンジン
１１ エンジン本体
１２ 過給機
１３ ＥＧＲシステム
１４ デミスタユニット
２６ エンジン制御装置
４１Ａ ＥＧＲ入口バルブ
４１Ｂ ＥＧＲ出口バルブ
４２ スクラバ
４７ ＥＧＲブロワ
４８ エアクーラ（冷却器）
６０ ＥＧＲ制御装置
６２ 回転数検出部
６４ 燃料投入量検出部
６６ 酸素濃度検出部
７２ 回転数取得部
７４ 燃料投入量取得部
７６ 酸素濃度取得部
７８ ＥＧＲ制御部
８０ リミット値設定部
９０ リミット値決定部
９２ 第１リミット値算出部
９４ 第２リミット値算出部
９６ 第３リミット値算出部
１００ 負荷
１０２ 回転数
１０４ 燃料投入量
Ｇ４，Ｇ５，Ｇ７ 排ガス再循環ライン
Ｇ６ 吸入ライン
Ｗ１ 排水循環ライン

Claims (4)

1. エンジン本体から排出された排ガスの一部を燃焼用気体として前記エンジン本体に再循環する排ガス再循環ラインと、
   前記排ガス再循環ラインに設けられるＥＧＲブロワと、
   前記排ガス再循環ラインを介して前記エンジン本体に供給する前記排ガスの流量を制御する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、前記エンジン本体の負荷と酸素濃度の目標値に基づいて、前記ＥＧＲブロワの周波数を算出し、かつ、
   前記エンジン本体の回転数に基づいて、前記ＥＧＲブロワの周波数の第１リミット値を決定し、前記ＥＧＲブロワの周波数を前記第１リミット値以下で運転し、
   前記第１リミット値は、前記エンジン本体の運転状態に対し、前記エンジン本体に供給する前記排ガスの流量が過剰な量となることを抑制する値であることを特徴とするＥＧＲシステム。
2. 前記制御装置は、前記エンジン本体の燃料投入量に基づいて、前記ＥＧＲブロワの周波数の第２リミット値を決定し、前記ＥＧＲブロワの周波数を前記第２リミット値以下で運転することを特徴とする請求項１に記載のＥＧＲシステム。
3. 前記制御装置は、前記エンジン本体の負荷に基づいて、前記ＥＧＲブロワの周波数の第３リミット値を決定し、前記ＥＧＲブロワの周波数を前記第３リミット値以下で運転することを特徴とする請求項１または２に記載のＥＧＲシステム。
4. 前記エンジンに供給される前記燃焼用気体の酸素濃度を計測する酸素濃度検出部を備え、
   前記制御装置は、複数のリミット値が算出されている場合、最も低いリミット値を設定されているリミット値とし、
   前記エンジン本体の負荷と酸素濃度の目標値との関係とに基づいて前記酸素濃度の目標値を算出し、算出した酸素濃度の目標値と前記酸素濃度検出部の計測結果との関係と現在のＥＧＲブロワの周波数とに基づいて、前記ＥＧＲブロワの周波数を算出し、
   算出した前記ＥＧＲブロワの周波数が、前記設定されているリミット値を超える場合、前記算出した前記ＥＧＲブロワの周波数を前記設定されているリミット値の周波数とすることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のＥＧＲシステム。

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