JP7200081B2 - 排気ガス浄化装置 - Google Patents

Description

本発明は、主として、選択触媒還元装置を備える排気ガス浄化装置に関する。

特許文献１には、選択触媒還元で用いる還元剤が凍結した場合に、エンジン冷却水を用いて還元剤を解凍する還元剤解凍装置が記載されている。還元剤解凍装置は、エンジン冷却水温度が解凍閾温度未満の場合に、還元剤をより早く解凍するためにアイドル回転数を上昇させるアイドルアップ制御を行う。

特開２０１９－３１９５０号公報

特許文献１の構成では、エンジンの排気温度が上昇し過ぎることがあり、その結果、選択触媒還元装置（特に還元剤噴射装置）が損傷する可能性がある。

本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その主要な目的は、選択触媒還元装置（特に還元剤噴射装置）の損傷を防止しつつアイドルアップ制御を行うことが可能な排気ガス浄化装置を提供することにある。

課題を解決するための手段及び効果

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

本発明の観点によれば、以下の構成の排気ガス浄化システムが提供される。即ち、この排気ガス浄化システムは、選択触媒還元装置と、解凍用経路と、制御装置と、を備える。前記選択触媒還元装置は、船舶に配置され、還元剤を噴射する還元剤噴射装置を有する。前記解凍用経路は、前記選択触媒還元装置に貯留されている還元剤を、エンジン冷却水を用いて解凍する。前記制御装置は、前記還元剤が凍結していると判定した場合に、エンジン冷却水温度と、エンジンの排気温度と、に基づいて、目標エンジン回転速度を算出し、アイドル回転速度を当該目標エンジン回転速度に近づけるアイドルアップ制御を行う。

これにより、エンジン冷却水温度と排気温度の両方に基づいてアイドルアップ制御が行われるので、還元剤の解凍に適した温度に近づくようにエンジン冷却水を上昇させるだけでなく、急激な排気温度の上昇による選択触媒還元装置（特に還元剤噴射装置）の損傷を防止できる。

前記の排気ガス浄化システムにおいては、前記制御装置は、前記エンジン冷却水温度が検出できない場合、又は、前記エンジン冷却水温度を検出するセンサが故障していると判定した場合に、前記エンジン冷却水温度に代えて還元剤温度を用いて、前記目標エンジン回転速度を算出することが好ましい。

これにより、適切なエンジン冷却水温度が検出できない場合であっても、代わりに還元剤温度を用いることで、適切な目標エンジン回転速度を算出してアイドルアップ制御を行うことができる。

前記の排気ガス浄化システムにおいては、前記制御装置は、前記船舶に設けられた操作装置に対して行われた操作に基づいて、前記アイドルアップ制御を行うか否かの判定を行うことが好ましい。

これにより、操船者の意図に反しない状況でアイドルアップ制御を行うことができる。

前記の排気ガス浄化システムにおいては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記操作装置は、前記アイドルアップ制御を許可する許可設定と前記アイドルアップ制御を禁止する禁止設定を切り替える装置である。前記制御装置は、現在の設定が前記許可設定か前記禁止設定かに基づいて、前記アイドルアップ制御を行うか否かの判定を行う。

これにより、操船者が許可した場合にのみアイドルアップ制御を行うことができるので、操船者が意図しない状況でアイドルアップ制御が行われることを防止できる。

前記の排気ガス浄化システムにおいては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記操作装置は、前記アイドルアップ制御の実行が許可される許可時間帯、又は、前記アイドルアップ制御の実行が禁止される禁止時間帯を設定する装置である。前記制御装置は、現在の時刻が前記許可時間帯又は前記禁止時間帯に属するか否かに基づいて、前記アイドルアップ制御を行うか否かの判定を行う。

これにより、特定の時間帯でアイドルアップ制御を許可又は禁止することができる。

本発明の一実施形態に係る尿素水供給装置を備える船舶の概略側面図。 エンジン及び排気ガス浄化装置の構成を示す模式図。 アイドルアップ制御に関する構成を示すブロック図。 アイドルアップ制御を示すフローチャート。

次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。初めに図１を参照して、本実施形態の排気ガス浄化装置８を備える船舶１について説明する。図１は、船舶１の概略側面図である。

図１に示すように、本実施形態の船舶１は、船体２と、船体２の船尾側に設けられた船橋３と、当該船橋３の後方に設けられた煙突４と、船体２の後方下部に設けられたスクリュー５及び舵６と、を備えている。

船体２の内部には、エンジン１０と、減速機９と、が配置されている。エンジン１０は、船舶１を推進したり発電機を駆動したりするための駆動力を発生するディーゼルエンジンである。エンジン１０が発生した駆動力は、減速機９によって減速された後にスクリュー５の回転軸へ伝達される。

エンジン１０で発生した排気ガスは、排気経路７を介して煙突４から外部へ排出される。排気経路７には、排気ガス浄化装置８が設けられている。排気ガス浄化装置８は、エンジン１０で発生した排気ガスに含まれるＮＯｘ（窒素酸化物）を選択触媒還元により浄化することができる。

本実施形態のエンジン１０は、推進用及び発電用を兼ねているが、推進用のエンジンと発電用のエンジンが個別に設けられる構成であってもよい。また、エンジンはディーゼルエンジンに限られず、例えばディーゼルモードとガスモードを切替可能なデュアルフューエルエンジンであってもよい。

次に、エンジン１０の構成について、図２及び図３を参照して説明する。図２に示すように、エンジン１０は、吸気部２０と、動力発生部３０と、排気部４０と、を主要な構成として備える。また、エンジン１０は、図３に示すエンジン制御装置６０によって制御される。

エンジン制御装置６０は、公知のコンピュータとして構成されており、ＣＰＵ等の演算装置、フラッシュメモリ等の記憶装置、及び入出力部等を備える。記憶装置には、各種のプログラム及びエンジン１０の制御に関するデータ等が記憶されている。演算装置は、各種のプログラムを記憶装置から読み出して実行することができる。上記のハードウェアとソフトウェアの協働により、エンジン制御装置６０はエンジン１０を制御する。

吸気部２０は、外部から空気を吸入する。吸気部２０は、吸気管２１と、スロットル弁２２と、吸気マニホールド２３と、過給機２４と、を備える。なお、スロットル弁２２及び過給機２４の少なくとも一方を省略することもできる。

吸気管２１は、吸気通路を構成し、外部から吸入された空気をエンジン内部に向かって供給する。

スロットル弁２２は、吸気通路の中途部に配置されている。スロットル弁２２は、ユーザの操作又はエンジン制御装置６０の指令等に応じて開度を変更することにより、吸気通路の断面積が変化する。これにより、吸気マニホールド２３へ供給する単位時間あたりの空気量を調整することができる。

吸気マニホールド２３は、吸気流れ方向において、吸気管２１の下流側端部に接続されている。吸気マニホールド２３は、吸気管２１を介して供給された空気を動力発生部３０へ供給する。具体的には、動力発生部３０は、複数のシリンダ３１と、各シリンダ３１に形成された燃焼室３２と、を備える。吸気マニホールド２３は、吸気管２１を介して供給された空気をシリンダ３１の数に応じて分配し、それぞれの燃焼室３２へ供給する。

動力発生部３０は、各シリンダ３１に形成された燃焼室３２において、燃料を燃焼させることによって、ピストンを往復運動させる動力を発生する。具体的には、動力発生部３０は、更に、コモンレール３３と、インジェクタ３４と、を備える。コモンレール３３は、図略の燃料タンクから供給された燃料を高圧で蓄える。インジェクタ３４は、シリンダ３１毎に配置されている。インジェクタ３４は、吸気マニホールド２３から供給された空気が燃焼室３２で圧縮された後に、コモンレール３３から供給された燃料を燃焼室３２に噴射する。これにより、燃焼室３２で燃焼が発生し、ピストンを上下往復運動させることができる。こうして得られた動力は、クランク軸等を介して、動力下流側の適宜の装置へ伝達される。

エンジン１０には、図３に示すように、エンジン回転速度を検出するエンジン回転速度センサ６１が設けられている。エンジン回転速度センサ６１は、例えば、クランク軸の回転を検出するクランクセンサとして構成され、エンジン１０の回転速度を検出する。エンジン回転速度センサ６１により検出されたエンジン回転速度は、エンジン制御装置６０へ出力される。

過給機２４は、図２に示すように、タービン２５と、シャフト２６と、コンプレッサ２７と、を備える。コンプレッサ２７は、シャフト２６を介してタービン２５と連結されている。このように、燃焼室３２から排出された排気ガスを利用して回転するタービン２５の回転に伴って、コンプレッサ２７が回転することにより、図略のエアクリーナによって浄化された空気が圧縮され強制的に吸入される。

排気部４０は、燃焼室３２内で発生した排気ガスを外部に排出する。排気部４０は、排気管４１と、排気マニホールド４２と、上述の排気ガス浄化装置８と、を備える。

排気管４１は、排気通路を構成し、燃焼室３２から排出された排気ガスをエンジン外部に向けて排出する。

排気マニホールド４２は、排気ガス流れ方向において、排気管４１の上流側端部に接続されている。排気マニホールド４２は、各燃焼室３２で発生した排気ガスをまとめて排気管４１へ導く。

排気マニホールド４２には、排気温度を検出する排気温度センサ６２が設けられている。排気温度センサ６２により検出された排気温度はエンジン制御装置６０へ出力される。なお、排気温度センサ６２は、排気管４１から構成された排気ガス通路の他の位置（例えば排気管４１又は排気ガス浄化装置８の内部）に設けられていてもよい。

排気ガス浄化装置８は、排気ガスの後処理を行う装置である。排気ガス浄化装置８は、排気ガス内に含まれるＮＯｘ（窒素酸化物）、ＣＯ（一酸化炭素）、ＨＣ（炭化水素）等の有害成分及び粒子状物質（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ、ＰＭ）を除去することによって、排気ガスを浄化する。排気ガス浄化装置８は、排気管４１の中途部に配置される。

排気ガス浄化装置８は、ＤＰＦ装置５１と、ＳＣＲ装置（選択触媒還元装置）５２と、を備える。ＤＰＦは、Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒの略称である。ＳＣＲは、Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎの略称である。

ＤＰＦ装置５１は、図略の酸化触媒、フィルタを介して、排気ガスに含まれる一酸化炭素、一酸化窒素、粒子状物質等を除去する。酸化触媒は、白金等で構成され、排気ガスに含まれる未燃燃料、一酸化炭素、一酸化窒素等を酸化（燃焼）するための触媒である。フィルタは、酸化触媒より排気ガスの下流側に配置され、例えばウォールフロー型のフィルタとして構成される。フィルタは、酸化触媒で処理された排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集する。

ＳＣＲ装置５２は、尿素混合管５３と、尿素水噴射装置（還元剤噴射装置）５４と、尿素水タンク（還元剤タンク）５５と、触媒収容部５６と、を備える。また、尿素水噴射装置５４は、図３に示すＳＣＲ制御装置６９によって制御される。なお、還元剤は、還元作用を有していれば、尿素水に限られず、他の物質を用いることができる。

ＳＣＲ制御装置６９は、エンジン制御装置６０と同様、演算装置、記憶装置、及び入出力部等を備えたコンピュータである。また、エンジン制御装置６０とＳＣＲ制御装置６９は、例えば公知のＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の規格によって互いに通信可能である。

尿素混合管５３は、ＤＰＦ装置５１の出口管と、ＳＣＲ装置５２の入口管と、を連結する。尿素混合管５３には、尿素水噴射装置５４が取り付けられている。尿素水噴射装置５４は、尿素水タンク５５から供給された尿素水（還元剤）を尿素混合管５３に噴射する。これにより、尿素混合管５３内において、尿素が熱分解及び加水分解されて、ＮＯｘ還元に必要なアンモニアが生成される。

尿素水タンク５５には、尿素水温度（還元剤温度）を検出する尿素水温度センサ（還元剤温度センサ）６７が設けられている。尿素水温度センサ６７により検出された尿素水温度は、ＳＣＲ制御装置６９へ出力される。

また、船舶が寒冷地を航行する場合、尿素水が凍結する可能性がある。そのため、本実施形態では、エンジン冷却水を用いて尿素水を解凍するための解凍用経路１１が設けられている。解凍用経路１１は、例えばエンジン１０の冷却水タンクと、尿素水タンク５５と、を接続する。エンジン冷却水が解凍用経路１１を流れることによって、尿素水タンク５５に貯留されている尿素水とエンジン冷却水が熱交換を行い、その結果、尿素水が加温される（加温処理）。この加温処理が行われて尿素水が加温されることで、尿素水を解凍したり、再凍結を防止したりすることができる。また、解凍用経路１１には、エンジン冷却水の供給の有無を切り替えるバルブが設けられている。このバルブの開閉を切り替えることで、加温処理の有無を切り替えることができる。

エンジン１０（例えば冷却水タンク）にはエンジン冷却水温度センサ６３が設けられている。エンジン冷却水温度センサ６３により検出されたエンジン冷却水温度は、エンジン制御装置６０へ出力される。

触媒収容部５６には、ＳＣＲ触媒とスリップ触媒が収容されている。ＳＣＲ触媒は、アンモニアを吸着するセラミック等の素材から構成される。排気ガスに含まれるＮＯｘは、アンモニアを吸着したＳＣＲ触媒に触れることで還元され、窒素と水に変化する。スリップ触媒は、アンモニアが外部へ放出されることを防止するために用いられる。スリップ触媒は、アンモニアを酸化させる白金等の触媒であり、アンモニアを酸化させて窒素と水に変化させる。触媒収容部５６を通過した排気ガスは、排出管を介して外部へ排出される。

また、触媒収容部５６には、１又は複数のＮＯｘセンサ６８が設けられている。ＮＯｘセンサ６８により検出されたＮＯｘ濃度は、ＳＣＲ制御装置６９へ出力される。ＳＣＲ制御装置６９は、ＮＯｘセンサ６８により検出されたＮＯｘ濃度及び他のセンサにより検出されたデータに基づいて、尿素水噴射装置５４の噴射量を決定する。

図３に示すように、船舶１には、操作装置７１と、操船制御装置７２と、が設けられている。

操作装置７１は、ユーザが船舶１に関する操作（即ち船舶１を発進、旋回、停止させる操作や、各種事項を設定する操作）を行うための装置である。操作装置７１としては、例えば、設定を行うための操作パネル７１ａ、舵６を動かして船舶１を旋回させるためのジョイスティックレバー７１ｂ、エンジン回転速度及び変速比等を変更して船速を調整するためのアクセルレバー７１ｃ等がある。また、操作装置７１には、エンジン１０を始動又は停止するエンジン操作部、エンジン１０が発生した駆動力をスクリュー５に伝達する伝達状態か伝達しない中立状態（ニュートラル、遮断状態）か否かを切り替えるクラッチ操作部等も含まれている。

操船制御装置７２は、エンジン制御装置６０及びＳＣＲ制御装置６９と同様、演算装置、記憶装置、及び入出力部等を備えたコンピュータである。操船制御装置７２は、操作装置７１に行われた操作に応じて、船舶１の各部に指令を伝達する。また、エンジン制御装置６０、ＳＣＲ制御装置６９、及び操船制御装置７２は、例えばＣＡＮ等の規格によって互いに通信可能である。

船舶１には、船舶１の速度（船速）を検出する船速センサ７３が設けられている。船速センサ７３は、例えばＧＮＳＳ受信機を含んでおり、ＧＮＳＳ受信機から得られる船舶１の位置変化に基づいて、船速を検出する。船速センサ７３が検出した船速は、操船制御装置７２へ出力される。

次に、図４を参照して、アイドルアップ制御について説明する。アイドルアップ制御とは、尿素水（還元剤）が凍結した場合において、エンジン１０のアイドル回転速度を上昇させることでエンジン冷却水温度を上昇させて、尿素水をより早く解凍する制御である。また、本実施形態では、エンジン系、排気浄化装置系、操船系で相互に情報をやり取りできる。そのため、適切なタイミングでアイドルアップ制御を行うことができる。

本実施形態では、アイドルアップ制御は、エンジン１０の始動時、及び始動完了後の何れにおいても実行可能である。ただし、アイドルアップ制御が行われるタイミングは特に限定されず、例えばエンジン１０の始動時のみにアイドルアップ制御を行う構成であってもよい。

アイドルアップ制御に関する処理を行う装置をまとめて排気ガス浄化システム１００と称する。排気ガス浄化システム１００は、例えば、ＳＣＲ装置５２と、解凍用経路１１と、エンジン制御装置６０と、を備える。なお、本実施形態では、アイドルアップ制御に関する演算は、主にエンジン制御装置６０によって行われるが、それに代えて、少なくとも一部の演算がＳＣＲ制御装置６９等によって行われてもよい。

以下、図４に示すアイドルアップ制御の各処理について説明する。このフローチャートは一例であり、一部の処理を省略したり、一部の処理の内容を変更したり、新たな処理を追加したりしてもよい。

エンジン制御装置６０は、エンジン１０の始動時又は始動完了後において、尿素水が凍結状態か否かを判定する（Ｓ１０１）。エンジン制御装置６０は、ＳＣＲ制御装置６９を介して、尿素水温度を取得する。エンジン制御装置６０は、尿素水温度に基づいて尿素水の少なくとも一部が凍結状態か否かを判定する。具体的には、エンジン制御装置６０は、尿素水の凍結温度（融点）に基づく閾値よりも尿素水温度が低い場合、凍結状態と判定する。

また、尿素水温度に代えて又は加えて外気温度に基づいて、尿素水が凍結状態か否かを判定しても良い。外気温度は、エンジン１０の熱の影響を受けない箇所（例えばエンジン制御装置６０）に配置された外気温度センサによって検出される。また、外気温度を用いることで、尿素水の加温処理を止めた場合に尿素水が凍結するか否かについても判定できる。尿素水の状態としては、例えば、凍結状態、保温状態、通常状態がある、凍結状態とは、尿素水の少なくとも一部が凍結している状態である。保温状態とは、尿素水が液体であるが外気温度が低いため再凍結の可能性がある状態である。通常状態とは、外気温度が十分に高いため、尿素水の加温処理を行わなくても凍結の可能性がない状態である。そのため、尿素水が凍結状態でない場合、外気温度に基づいて、尿素水が保温状態か通常状態かを判定できる。なお、外気温度のみに基づいて、尿素水が凍結状態か否かを判定することもできる（例えば、エンジン始動時に外気温度が尿素水の凍結温度よりも低い場合は、尿素水が凍結状態の可能性が高い等）。また、外気温度と時間の両方に基づいて、尿素水が凍結状態か否かを判定してもよい。例えば、外気温度が、尿素水の凍結温度に基づく閾値を下回った状態が、所定時間続いた場合に、尿素水が凍結していると判定される。

尿素水が凍結状態でない場合は、アイドルアップ制御は不要であるため、これ以降の処理を行わない。なお、エンジン始動完了後に尿素水が凍結する可能性もあるため（例えば外気温度が低い環境で加温処理を長時間止めていた場合等）、ステップＳ１０１の判定は所定時間毎に行われる。

尿素水が凍結状態である場合、エンジン制御装置６０は、推進用の動力伝達が中立状態か否かを判定する（Ｓ１０２）。エンジン制御装置６０は、操船制御装置７２を介して、操作装置７１の操作状態（又はクラッチセンサ等の検出結果）を取得する。そして、クラッチが中立状態（エンジン１０の駆動力がスクリュー５に伝達されない状態）であるか否かを判定する。

クラッチが中立状態でなく伝達状態である場合は、エンジン回転速度の上昇により船舶１の速度が変化する可能性がある。また、例えば船舶１を用いて漁を行う場合、トローリング時は低いエンジン回転速度を維持することが好ましい。他にも、船舶１を着岸させるときや、船舶１が停泊しているとき（現時点では殆ど動いていないが、すぐに動き出す可能性があるとき）も、低いエンジン回転速度を維持することが好ましい。このように、クラッチが伝達状態である場合は、エンジン回転速度を上昇させることが好ましくない場合があるため、アイドルアップ制御を行わない。つまり、通常のアイドル回転速度でエンジン１０を回転させつつ、加温処理を行って尿素水を解凍する（Ｓ１０６）。

クラッチが中立状態である場合、エンジン制御装置６０は、航行条件を満たすか否かを判定する（Ｓ１０３）。航行条件とは、船舶１の航行に関する条件である。例えば、現在の船速が低速である場合、クラッチを伝達状態とすることで船舶１が意図しない速度になることがある。従って、現在の船速が閾値以上という航行条件を設定することができる。この種の航行条件を設定する場合、ステップＳ１０２の処理を省略してもよい。なお、船速に代えてエンジン回転速度についての条件が設定されていてもよい。あるいは、「船舶１で何らかの作業（例えば漁）が行われていない」という航行条件を設定し、各種装置の動作状況に基づいて当該航行条件を満たすか判定してもよい。

航行条件を満たさない場合は、アイドルアップ制御が行われずに尿素水が解凍される（Ｓ１０６）。一方、航行条件を満たす場合、エンジン制御装置６０は、アイドルアップ制御が禁止設定か否かを判定する（Ｓ１０４）。ユーザは、操作装置７１（例えば操作パネル７１ａ）を操作することで、アイドルアップ制御を禁止する禁止設定と、アイドルアップ制御を許可する許可設定と、を切り替えることができる。禁止設定の場合は、他の状況にかかわらずアイドルアップ制御は行われない。許可設定の場合は、他の条件を満たす場合に、アイドルアップ制御が行われる。現在の設定は、操船制御装置７２又はエンジン制御装置６０に記憶される。エンジン制御装置６０は、現在の設定を読み出すことで、禁止設定か否かを判定する。

現在の設定が禁止設定の場合は、アイドルアップ制御が行われずに尿素水が解凍される（Ｓ１０６）。一方、現在の設定が許可設定の場合は、エンジン制御装置６０は、アイドルアップ制御の禁止時間帯か否かを判定する（Ｓ１０５）。ユーザは、操作装置７１（例えば操作パネル７１ａ）を操作することで、アイドルアップ制御を禁止する禁止時間帯を設定することができる。禁止時間帯は、例えば騒音の影響を考慮して、夜間が設定される。禁止時間帯の場合は、他の状況にかかわらずアイドルアップ制御は行われない。また、禁止時間帯を設定する構成に代えて、許可時間帯を設定する構成であってもよい。

また、時間帯に代えて又は加えて、船舶１の現在の位置に関する条件をユーザが設定可能であってもよい。船舶１の現在の位置は、図略のＧＮＳＳセンサ等に基づいて検出できる。例えば、船舶１が所定の禁止位置にある場合、他の状況にかかわらずアイドルアップ制御は行われない。禁止位置としては、例えば騒音の影響を考慮して、港湾の近傍が設定される。また、位置と時間帯を関連付けて条件を設定してもよい。例えば、現在が夜間であって、かつ、船舶１が港湾の近傍にある場合にアイドルアップ制御を禁止してもよい（つまり、昼間であれば港湾の近傍でもアイドルアップ制御を許可する）。また、港湾の近傍以外にも、例えば排気ガス規制領域に基づいて、禁止位置を設定してもよい。つまり、排気ガス規制が比較的厳しくない地域では、尿素水を早急に解凍する必要はないので、禁止位置とすることができる。また、禁止位置を設定する構成に代えて、許可位置を設定する構成であってもよい。

上述した条件を全て満たす場合、アイドルアップ制御が行われる。アイドルアップ制御の目的は、エンジン冷却水温度をより早く上昇させることにある。言い換えれば、エンジン冷却水温度が十分に高い場合、たとえ尿素水の解凍が完了していなくても、これ以上エンジン冷却水温度を上昇させる必要がない（エンジン冷却水と尿素水の熱交換を待てばよい）。従って、アイドルアップ制御は、エンジン冷却水温度に基づいて行うことが好ましい。

ただし、例えば、エンジン冷却水温度センサ６３の出力結果を伝送する電線が断線したりコネクタが外れた場合、エンジン制御装置６０がエンジン冷却水温度を取得できない。また、エンジン制御装置６０がエンジン冷却水温度を取得できている場合であっても、エンジン冷却水温度センサ６３の故障によって、明らかに高い又は低いエンジン冷却水温度が検出されることもある。このように、適切なエンジン冷却水温度が検出されない場合は、エンジン冷却水温度を用いたアイドルアップ制御を行うことができない。この場合、エンジン制御装置６０は、エンジン冷却水温度に代えて、尿素水温度を用いてアイドルアップ制御を行う。

アイドルアップ制御を行うための条件を全て満たす場合、エンジン制御装置６０は、適切なエンジン冷却水温度を検出可能か否かを判定する（Ｓ１０７）。適切なエンジン冷却水温度を検出可能な場合、エンジン制御装置６０は、エンジン冷却水温度及び排気温度を用いて、アイドルアップ制御を行う。

具体的には、エンジン制御装置６０は、エンジン冷却水温度／排気温度マップ（以下、通常マップ）を用いて、目標エンジン回転速度を算出する（Ｓ１０８）。通常マップは、エンジン冷却水温度及び排気温度を入力として、目標エンジン回転速度を出力するマップである。通常マップの傾向としては、例えば、エンジン冷却水温度が低い場合は、早く昇温させるために高い目標エンジン回転速度が出力され易い。また、排気温度が高い場合は、尿素水噴射装置５４等の損傷を防止するために低い目標エンジン回転速度が出力され易い。ただし、エンジン冷却水温度が低く排気温度が高い場合は、尿素水噴射装置５４の損傷の防止を優先して、低い目標エンジン回転速度が出力され易い。なお、エンジン冷却水温度又は排気温度によっては、目標エンジン回転速度として通常のアイドル回転速度が出力される（言い換えれば、アイドルアップ制御を行わない）構成であってもよい。

本実施形態では、マップを用いて目標エンジン回転速度を算出するが、他の方式を用いて目標エンジン回転速度を算出する構成であってもよい。他の方式としては、目標エンジン回転速度と排気温度を代入することで、目標エンジン回転速度が算出される演算式がある。あるいは、エンジン冷却水温度のみに基づいて目標エンジン回転速度を算出し、排気温度が閾値以下の場合は目標エンジン回転速度をそのまま出力し、排気温度が閾値を超える場合は算出した目標エンジン回転速度ではなく通常のアイドル回転速度を出力する方式であってもよい。

エンジン制御装置６０は、算出された目標エンジン回転速度に近づくように（例えばインジェクタ３４を制御して燃料噴射量を増加させて）、エンジン回転速度（アイドル回転速度）を変更する（Ｓ１１０）。

このように、エンジン冷却水温度と排気温度の両方に基づいて目標エンジン回転速度を算出することで、エンジン冷却水温度が低い場合により早く昇温する一方で、排気温度が過剰に上昇しないのでＳＣＲ装置５２（特に尿素水噴射装置５４）を損傷しにくくすることができる。

また、ステップＳ１０７において、適切なエンジン冷却水温度を検出できないと判定した場合、エンジン制御装置６０は、尿素水温度／排気温度マップ（以下、予備マップ）を用いて、目標エンジン回転速度を算出する（Ｓ１０９）。予備マップは、エンジン冷却水温度の代わりに尿素水温度が設定されているだけで、マップの傾向は通常マップと同じである。

また、図４の処理は繰り返し行われるため、現在のエンジン冷却水温度、排気温度、尿素水温度等に基づいて、より適切な目標エンジン回転速度が算出されて、アイドル回転速度が変化する。また、アイドルアップ制御の途中で、アイドルアップ制御を行うための条件を満たさなくなった場合（例えばユーザが許可設定から禁止設定に切り替えた場合）、アイドルアップ制御は中止されるので、エンジン回転速度が通常のアイドル回転速度まで低下する。

以上に説明したように、本実施形態の排気ガス浄化システム１００は、ＳＣＲ装置５２と、解凍用経路１１と、エンジン制御装置６０と、を備える。ＳＣＲ装置５２は、船舶１に配置され、尿素水を噴射する尿素水噴射装置５４を有する。解凍用経路１１は、ＳＣＲ装置５２に貯留されている尿素水を、エンジン冷却水を用いて解凍する。エンジン制御装置６０は、尿素水が凍結していると判定した場合に、エンジン冷却水温度と、エンジン１０の排気温度と、に基づいて、目標エンジン回転速度を算出し、アイドル回転速度を当該目標エンジン回転速度に近づけるアイドルアップ制御を行う。

これにより、エンジン冷却水温度と排気温度の両方に基づいてアイドルアップ制御が行われるので、尿素水の解凍に適した温度に近づくようにエンジン冷却水を上昇させるだけでなく、急激な排気温度の上昇によるＳＣＲ装置５２（特に尿素水噴射装置５４）の損傷を防止できる。

また、本実施形態の排気ガス浄化システム１００において、エンジン制御装置６０は、エンジン冷却水温度が検出できない場合、又は、エンジン冷却水温度を検出するエンジン冷却水温度センサ６３が故障していると判定した場合に、エンジン冷却水温度に代えて尿素水温度を用いて、目標エンジン回転速度を算出する。

これにより、適切なエンジン冷却水温度が検出できない場合であっても、代わりに尿素水温度を用いることで、適切な目標エンジン回転速度を算出してアイドルアップ制御を行うことができる。

また、本実施形態の排気ガス浄化システム１００において、エンジン制御装置６０は、船舶１に設けられた操作装置７１に対して行われた操作に基づいて、アイドルアップ制御を行うか否かの判定を行う。

これにより、操船者の意図に反しない状況でアイドルアップ制御を行うことができる。

また、本実施形態の排気ガス浄化システム１００において、操作装置７１は、アイドルアップ制御を許可する許可設定とアイドルアップ制御を禁止する禁止設定を切り替える装置である。エンジン制御装置６０は、現在の設定が許可設定か禁止設定かに基づいて、アイドルアップ制御を行うか否かの判定を行う。

これにより、操船者が許可した場合にのみアイドルアップ制御を行うことができるので、操船者が意図しない状況でアイドルアップ制御が行われることを防止できる。

また、本実施形態の排気ガス浄化システム１００において、操作装置７１は、アイドルアップ制御の実行が許可される許可時間帯、又は、アイドルアップ制御の実行が禁止される禁止時間帯を設定する装置である。エンジン制御装置６０は、現在の時刻が許可時間帯又は禁止時間帯に属するか否かに基づいて、アイドルアップ制御を行うか否かの判定を行う。

これにより、特定の時間帯でアイドルアップ制御を許可又は禁止することができる。

以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。

エンジン１０は、ＥＧＲ装置を更に備えていてもよい。この場合、ＥＧＲガス温度センサの検出値を排気温度として用いることができる。

上記実施形態では、適切なエンジン冷却水温度を検出できない場合、代わりに尿素水温度を用いてアイドルアップ制御を行う。これに代えて、尿素水温度を用いてアイドルアップ制御を行うか、アイドルアップ制御を行わないかを設定可能であってもよい。

８ 排気ガス浄化装置
１０ エンジン
１１ 解凍用経路
５２ ＳＣＲ装置（選択触媒還元装置）
５４ 尿素水噴射装置（還元剤噴射装置）
６０ エンジン制御装置（制御装置）
１００ 排気ガス浄化システム

Claims (5)

1. 船舶に配置され、還元剤を噴射する還元剤噴射装置を有する選択触媒還元装置と、
   前記選択触媒還元装置に貯留されている還元剤をエンジン冷却水を用いて解凍する解凍用経路と、
   前記還元剤が凍結していると判定した場合に、エンジン冷却水温度と、エンジンの排気温度と、に基づいて、目標エンジン回転速度を算出し、アイドル回転速度を当該目標エンジン回転速度に近づけるアイドルアップ制御を行う制御装置と、
   を備えることを特徴とする排気ガス浄化システム。
2. 請求項１に記載の排気ガス浄化システムであって、
   前記制御装置は、前記エンジン冷却水温度が検出できない場合、又は、前記エンジン冷却水温度を検出するセンサが故障していると判定した場合に、前記エンジン冷却水温度に代えて還元剤温度を用いて、前記目標エンジン回転速度を算出することを特徴とする排気ガス浄化システム。
3. 請求項１又は２に記載の排気ガス浄化システムであって、
   前記制御装置は、前記船舶に設けられた操作装置に対して行われた操作に基づいて、前記アイドルアップ制御を行うか否かの判定を行うことを特徴とする排気ガス浄化システム。
4. 請求項３に記載の排気ガス浄化システムであって、
   前記操作装置は、前記アイドルアップ制御を許可する許可設定と前記アイドルアップ制御を禁止する禁止設定を切り替える装置であり、
   前記制御装置は、現在の設定が前記許可設定か前記禁止設定かに基づいて、前記アイドルアップ制御を行うか否かの判定を行うことを特徴とする排気ガス浄化システム。
5. 請求項３又は４に記載の排気ガス浄化システムであって、
   前記操作装置は、前記アイドルアップ制御の実行が許可される許可時間帯、又は、前記アイドルアップ制御の実行が禁止される禁止時間帯を設定する装置であり、
   前記制御装置は、現在の時刻が前記許可時間帯又は前記禁止時間帯に属するか否かに基づいて、前記アイドルアップ制御を行うか否かの判定を行うことを特徴とする排気ガス浄化システム。

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