WO2017159140A1 - Ｅｇｒシステム - Google Patents

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WO2017159140A1
WO2017159140A1 PCT/JP2017/004776 JP2017004776W WO2017159140A1 WO 2017159140 A1 WO2017159140 A1 WO 2017159140A1 JP 2017004776 W JP2017004776 W JP 2017004776W WO 2017159140 A1 WO2017159140 A1 WO 2017159140A1
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WO
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egr
oxygen concentration
engine
target value
frequency
Prior art date
Application number
PCT/JP2017/004776
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English (en)
French (fr)
Inventor
中川　貴裕
平岡　直大
和久 伊藤
哲司 上田
Original Assignee
三菱重工業株式会社
株式会社ジャパンエンジンコーポレーション
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Filing date
Publication date
Application filed by 三菱重工業株式会社, 株式会社ジャパンエンジンコーポレーション filed Critical 三菱重工業株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D21/00—Controlling engines characterised by their being supplied with non-airborne oxygen or other non-fuel gas
    • F02D21/06—Controlling engines characterised by their being supplied with non-airborne oxygen or other non-fuel gas peculiar to engines having other non-fuel gas added to combustion air
    • F02D21/08—Controlling engines characterised by their being supplied with non-airborne oxygen or other non-fuel gas peculiar to engines having other non-fuel gas added to combustion air the other gas being the exhaust gas of engine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/04—EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
    • F02M26/06—Low pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust downstream of the turbocharger turbine and reintroduced into the intake system upstream of the compressor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/34—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with compressors, turbines or the like in the recirculation passage

Definitions

  • the present invention relates to an EGR system that supplies engine exhaust gas to the engine.
  • EGR exhaust gas recirculation
  • This EGR system returns a part of exhaust gas discharged from a combustion chamber of an internal combustion engine to a combustion chamber as a combustion gas (for example, Patent Document 1). Therefore, the combustion gas has a reduced oxygen concentration, and the combustion temperature is lowered by delaying the combustion speed, which is a reaction between the fuel and oxygen, and the amount of NOx generated can be reduced.
  • the EGR system can achieve the target oxygen concentration by adjusting the amount of exhaust gas supplied based on the oxygen concentration, that is, the amount of exhaust gas recirculated to the engine.
  • the amount of exhaust gas supplied to the engine is controlled based on the oxygen concentration, the amount of exhaust gas supplied temporarily may become excessive. If the amount of exhaust gas supplied to the engine becomes excessive, combustion in the engine becomes unstable, and engine operation becomes unstable.
  • This invention solves the subject mentioned above, and aims at providing the EGR system which can drive an engine stably.
  • the present invention for achieving the above object is an EGR system comprising: an exhaust gas recirculation line for recirculating a part of exhaust gas discharged from an engine as a combustion gas to the engine; and the exhaust gas recirculation line.
  • An EGR blower provided, and a control device that controls the flow rate of the exhaust gas supplied to the engine via the exhaust gas recirculation line, and the control device loads the engine when the EGR blower starts operation.
  • a first target value of the EGR blower is calculated based on the first target value and a preset increase time of the EGR blower is determined based on the first target value, and during the set time, The frequency of the EGR blower is increased at the increasing speed.
  • the EGR system can prevent the exhaust gas from being excessively supplied to the engine at the start-up by limiting the rate of increase in the frequency of the EGR blower at the start-up. As a result, the engine can be operated stably.
  • An oxygen concentration detection unit that measures an oxygen concentration of the combustion gas supplied to the engine, and the control device, after the set time elapses, includes a relationship between a load of the engine and a target value of the oxygen concentration; Based on the relationship between the calculated target value of the oxygen concentration and the measurement result of the oxygen concentration detection unit, and the current frequency of the EGR blower, the frequency of the EGR blower is calculated. Is preferably calculated.
  • the EGR system starts the control to calculate the frequency of the EGR blower based on the oxygen concentration after the set time has elapsed, so that the concentration of the air-fuel mixture supplied to the engine can be set to an appropriate concentration. Occurrence can be suppressed.
  • the frequency of the EGR blower based on the oxygen concentration after the set time has elapsed, the difference between the current oxygen concentration and the target oxygen concentration can be reduced. Can be prevented from becoming excessive.
  • An oxygen concentration detection unit for measuring an oxygen concentration of the combustion gas supplied to the engine; and the control device, after the frequency of the EGR blower reaches the first target value,
  • the target value of the oxygen concentration is calculated based on the relationship with the target value of the oxygen concentration, the relationship between the calculated target value of the oxygen concentration and the measurement result of the oxygen concentration detector, and the current frequency of the EGR blower It is preferable to calculate the frequency of the EGR blower based on the above.
  • the EGR system starts the control for calculating the frequency of the EGR blower based on the oxygen concentration after the EGR blower frequency reaches the first target value, so that the concentration of the air-fuel mixture supplied to the engine is set to an appropriate concentration. And generation of nitrogen oxides can be suppressed.
  • the frequency of the EGR blower based on the oxygen concentration after reaching the first target value, the difference between the current oxygen concentration and the target oxygen concentration can be reduced. It is possible to suppress the amount of exhaust gas to be excessive.
  • the first target value is preferably a value equal to or lower than the frequency when the oxygen concentration target value is reached by frequency control of the EGR blower based on the oxygen concentration.
  • the present invention by limiting the rate of increase in the frequency of the EGR blower at startup, it is possible to suppress excessive supply of exhaust gas to the engine at startup. As a result, the engine can be operated stably.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a diesel engine equipped with the EGR system of the present embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing the EGR system of the present embodiment.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of the EGR control device.
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between the engine output and the control value of the EGR blower frequency.
  • FIG. 5 is a flowchart showing an example of operation control of the EGR blower.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining processing by the EGR control unit.
  • FIG. 7 is a flowchart showing another example of operation control of the EGR blower.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a diesel engine equipped with an EGR system
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing the EGR system.
  • the marine diesel engine 10 of the present embodiment includes an engine body (engine) 11, a supercharger 12, and an EGR system 13.
  • the engine body 11 is a propulsion engine (main engine) that drives and rotates the propeller for propulsion via a propeller shaft, although not shown.
  • This engine body 11 is a uniflow scavenging exhaust type diesel engine, which is a two-stroke diesel engine, in which the flow of intake and exhaust in the cylinder is unidirectional from the bottom to the top so as to eliminate the residual exhaust. It is.
  • the engine body 11 includes a plurality of cylinders (combustion chambers) 21 in which pistons move up and down, a scavenging trunk 22 that communicates with each cylinder 21, and an exhaust manifold 23 that communicates with each cylinder 21.
  • a scavenging port 24 is provided between each cylinder 21 and the scavenging trunk 22, and an exhaust passage 25 is provided between each cylinder 21 and the exhaust manifold 23.
  • the air supply line G ⁇ b> 1 is connected to the scavenging trunk 22, and the exhaust line G ⁇ b> 2 is connected to the exhaust manifold 23.
  • the engine body 11 is provided with a rotation speed detection unit 62 and a fuel input amount detection unit 64.
  • the rotation speed detection unit 62 detects the rotation speed of the engine body 11 (the rotation speed of the rotation shaft connected to the propeller shaft).
  • the rotation speed detection unit 62 may detect the rotation speed of the rotation shaft inserted into the engine body 11 or may detect the rotation speed of the propeller shaft.
  • the fuel input amount detection unit 64 detects the fuel input amount of the engine body 11.
  • the engine control device 26 controls the operation of the engine body 11.
  • the engine control device 26 controls the operation of the engine body 11 based on various input conditions such as a required load and results detected by various sensors such as the rotation speed detection unit 62 and the fuel input amount detection unit 64.
  • the engine control device 26 controls the fuel injection amount and the rotational speed of the engine body 11 by controlling the fuel injection timing and the injection amount into the cylinder.
  • the engine control device 26 controls the output of the engine body 11 by controlling the fuel input amount and the rotation speed.
  • the supercharger 12 is configured by connecting a compressor 31 and a turbine 32 so as to rotate integrally with a rotary shaft 33.
  • the turbine 32 is rotated by the exhaust gas discharged from the exhaust line G2 of the engine body 11, the rotation of the turbine 32 is transmitted by the rotary shaft 33, and the compressor 31 is rotated. / Or the recirculated gas is compressed and supplied to the engine body 11 from the supply air line G1.
  • the compressor 31 is connected to a suction line G6 that sucks air from the outside (atmosphere).
  • the supercharger 12 is connected to an exhaust line G3 that discharges exhaust gas that has rotated the turbine 32.
  • the exhaust line G3 is connected to a chimney (funnel) (not shown).
  • An EGR system 13 is provided between the exhaust line G3 and the air supply line G1.
  • the EGR system 13 includes exhaust gas recirculation lines G4, G5, and G7, a scrubber 42, a demister unit 14, an EGR blower (blower) 47, and an EGR control device 60.
  • the EGR system 13 mixes recirculation gas, which is a part of exhaust gas discharged from the marine diesel engine 10, with air, and then compresses it by the supercharger 12 to recirculate it as a combustion gas to the marine diesel engine 10. This suppresses the generation of NOx due to combustion.
  • a part of the exhaust gas is extracted from the downstream side of the turbine 32, but a part of the exhaust gas may be extracted from the upstream side of the turbine 32.
  • the exhaust gas recirculation line G4 has one end connected to the middle part of the exhaust line G3.
  • the exhaust gas recirculation line G4 is provided with an EGR inlet valve (open / close valve) 41A, and the other end is connected to the scrubber 42.
  • the EGR inlet valve 41A opens and closes the exhaust gas recirculation line G4 to turn ON / OFF the inflow of exhaust gas that is diverted from the exhaust line G3 to the exhaust gas recirculation line G4.
  • the flow rate of exhaust gas passing through the exhaust gas recirculation line G4 may be adjusted by using the EGR inlet valve 41A as a flow rate adjustment valve.
  • the scrubber 42 is a venturi-type scrubber, and includes a throat portion 43 having a hollow shape, a venturi portion 44 into which recirculated gas is introduced, and an expansion portion 45 that gradually returns to the original flow rate.
  • the scrubber 42 includes a water injection unit 46 that injects water to the recirculated gas introduced into the venturi unit 44.
  • the scrubber 42 is connected to an exhaust gas recirculation line G5 that discharges recirculation gas from which harmful substances such as particulate matter (PM) such as SOx and dust are removed and waste water containing harmful substances.
  • the venturi type is employ
  • the exhaust gas recirculation line G5 is provided with a demister unit 14 and an EGR blower 47.
  • the demister unit 14 separates the recirculated gas from which harmful substances have been removed by water jet and the mist (drainage).
  • the demister unit 14 is provided with a drainage circulation line W ⁇ b> 1 that circulates drainage to the water injection unit 46 of the scrubber 42.
  • the drainage circulation line W1 is provided with a hold tank 49 and a pump 50 for temporarily storing drainage.
  • the EGR blower 47 guides the recirculation gas in the scrubber 42 from the exhaust gas recirculation line G5 to the demister unit 14.
  • the EGR blower 47 sends the exhaust gas that has passed through the demister unit 14 to the compressor 31.
  • the exhaust gas recirculation line G7 has one end connected to the EGR blower 47 and the other end connected to the compressor 31 via a mixer (not shown).
  • the EGR blower 47 sends recirculation gas to the compressor 31. It is done.
  • the exhaust gas recirculation line G7 is provided with an EGR outlet valve (open / close valve or flow rate adjusting valve) 41B.
  • the air from the suction line G6 and the recirculation gas from the exhaust gas recirculation line G7 are mixed in a mixer to generate combustion gas.
  • This mixer may be provided separately from the silencer, or the silencer may be configured to add a function of mixing the recirculated gas and air without providing a separate mixer.
  • the supercharger 12 can supply the combustion gas compressed by the compressor 31 from the supply line G1 to the engine main body 11, and an air cooler (cooler) 48 is provided in the supply line G1.
  • the air cooler 48 cools the combustion gas by exchanging heat between the combustion gas compressed by the compressor 31 and having a high temperature and the cooling water.
  • an oxygen concentration detection unit 66 is disposed in the supply line G1.
  • the oxygen concentration detection unit 66 of this embodiment is disposed closer to the engine body 11 than the air cooler 48.
  • the oxygen concentration detector 66 detects the oxygen concentration of the air supplied to the engine body 11, that is, the oxygen concentration of the combustion gas in which the recirculation gas and the air are mixed when the EGR system 13 is operating.
  • the EGR control device 60 controls the operation of each part of the EGR system 13.
  • the EGR control device 60 will be described with reference to FIG.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of the EGR control device.
  • the EGR control device 60 includes a rotation speed acquisition unit 72, a fuel input amount acquisition unit 74, an oxygen concentration acquisition unit 76, and an EGR control unit 78.
  • the rotational speed acquisition unit 72 acquires information on the rotational speed of the engine body 11 from the rotational speed detection unit 62.
  • the fuel input amount acquisition unit 74 acquires information on the fuel input amount of the engine body 11 from the fuel input amount detection unit 64.
  • the oxygen concentration acquisition unit 76 acquires information on the oxygen concentration of the combustion gas supplied from the oxygen concentration detection unit 66 to the engine body 11.
  • the rotation speed acquisition unit 72, the fuel input amount acquisition unit 74, and the oxygen concentration acquisition unit 76 send the acquired information to the EGR control unit 78.
  • the EGR control unit 78 is supplied to the engine main body 11 with the engine speed of the engine body 11 and the fuel input amount acquired by the engine speed acquisition unit 72, the fuel input amount acquisition unit 74, and the oxygen concentration acquisition unit 76. Based on the oxygen concentration of the air, the operating state of the EGR blower 47, specifically the frequency of the motor that rotates the compressor, is controlled to control the amount of recirculated gas supplied from the EGR system 13 to the engine body 11. .
  • the EGR control unit 78 includes an operation control unit 90 and an activation control unit 92.
  • the operation control unit 90 executes processing other than when the EGR system 13 is activated.
  • the activation control unit 92 executes processing at the time of activation of the EGR system 13. That is, the start control unit 92 does not execute control while the operation control unit 90 executes control. While the start control unit 92 is executing control, the operation control unit 90 does not execute control.
  • the operation control unit 90 stores the relationship between the load of the engine body 11 and the target value of oxygen concentration, and calculates the target value of oxygen concentration according to the load.
  • the operation control unit 90 calculates the load (output) of the engine body 11 based on the rotation speed of the engine body 11 and the fuel input amount.
  • the operation control unit 90 calculates the target value of the oxygen concentration based on the relationship between the engine load and the target value of the oxygen concentration, and the relationship between the calculated target value of the oxygen concentration and the acquired oxygen concentration and the current EGR blower. Based on the 47 frequency, the frequency (operating frequency) of the EGR blower 47 is calculated.
  • the operation control unit 90 rotates the EGR blower 47 at the calculated frequency of the EGR blower 47.
  • the operation control unit 90 rotates the EGR blower 47 at the limit value frequency.
  • the limit value may be a value that fluctuates based on at least one of the load (output) of the engine body 11, the rotational speed of the engine body 11, and the fuel input amount of the engine body 11, or may be a constant value.
  • the operation control unit 90 of this embodiment controls the frequency of the motor of the EGR blower 47
  • the operation control unit 90 may control the number of revolutions of the compressor by controlling the number of revolutions of the motor. This also applies to the activation control unit 92.
  • the activation control unit 92 controls the operation of the EGR blower 47 when the EGR system 13 is activated.
  • the activation control unit 92 stores the relationship between the engine output shown in FIG. 4 and the first target value of the EGR blower frequency.
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between the engine output and the control value of the EGR blower frequency.
  • the first target value and the final target value shown in FIG. 4 are EGR blower frequency values set for the output (load, calculated horsepower) of the engine (engine body 11).
  • the final target value is the frequency of the EGR blower operated at each output in an ideal operating state or in a land test, corrected by oxygen concentration control. That is, the frequency of the EGR blower that can supply air with a target oxygen concentration at each output.
  • the first target value is the number of revolutions of the EGR blower 47 that is lower than the final target value.
  • the start control unit 92 determines the first target value corresponding to the current output based on the output of the engine and the relationship shown in FIG. 4 at the start of operation of the EGR blower 47, and is set in advance as the first target value.
  • the frequency of the EGR blower is increased based on the set time, and the frequency of the EGR blower is increased at the increased speed during the set time.
  • the operation control unit 90 and the activation control unit 92 of the EGR control unit 78 control the EGR blower 47.
  • each unit other than the EGR blower 47 for example, the EGR inlet valve 41A, the EGR outlet valve It also controls the opening and closing of 41B, the operation of the scrubber 42, and the operation of the air cooler 48.
  • the engine main body 11 compresses the combustion gas by a piston, and fuel is supplied to the high-temperature combustion gas. By firing, it ignites spontaneously and burns.
  • the generated combustion gas is discharged as exhaust gas from the exhaust manifold 23 to the exhaust line G2.
  • the exhaust gas discharged from the engine body 11 is discharged to the exhaust line G3 after rotating the turbine 32 in the supercharger 12, and when the EGR inlet valve 41A and the EGR outlet valve 41B are closed, the entire amount is exhausted. It is discharged from the line G3 to the outside.
  • the scrubber 42 removes harmful substances from the recirculated gas that has flowed into the exhaust gas recirculation line G4. That is, the scrubber 42 injects water from the water injection unit 46 when exhaust gas passes through the venturi unit 44 at a high speed, thereby cooling the recirculated gas with this water and removing harmful substances by dropping with water. To do. Then, the waste water containing the harmful substance flows into the demister unit 14 together with the EGR gas.
  • the recirculated gas from which harmful substances have been removed by the scrubber 42 is discharged to the exhaust gas recirculation line G5. After the mist (drainage) is separated by the demister unit 14, it is sent to the supercharger 12 by the exhaust gas recirculation line G7. .
  • the recirculated gas is mixed with the air sucked from the suction line G6 to become a combustion gas, compressed by the compressor 31 of the supercharger 12, and then cooled by the air cooler 48, from the air supply line G1 to the engine. It is supplied to the main body 11.
  • FIG. 5 is a flowchart showing an example of operation control of the EGR blower.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining processing by the EGR control unit. 5 and 6 show an example of the control executed by the start control unit 92 when the EGR system 13 is started up and the process started by the operation control unit 90 after the process is completed by the start control unit 92.
  • the processing shown in FIG. 5 can be realized by the EGR control device 60 controlling the operation of each unit.
  • the EGR control device 60 determines the start of EGR operation (step S12), it calculates the output of the engine (step S14). Specifically, the rotational speed acquisition unit 72 acquires the rotational speed, the fuel input amount acquisition unit 74 acquires the fuel input amount, and calculates the output (load, calculated horsepower) based on the rotational speed and the fuel input amount. .
  • the output value may be acquired from the engine control device 26.
  • the EGR control device 60 determines the first target value of the frequency of the EGR blower 47 based on the output of the engine body 11 (step S16).
  • the first target value uses the output of the engine main body 11 and the relationship shown in FIG. 4 to calculate a first target value corresponding to the output of the engine main body 11 and applies the calculated first target value.
  • the EGR control device 60 determines the frequency increase rate based on the first target value and the set time (step S18).
  • the frequency increase rate is a frequency that changes (increases) per unit time.
  • the set time is a preset time.
  • the set time can be any time, but is preferably several minutes, for example, 1 minute or more and 10 minutes or less.
  • the EGR control device 60 After determining the frequency increase rate, the EGR control device 60 increases the frequency of the EGR blower 47 for a set time based on the frequency increase rate (step S20).
  • the blower frequency (The frequency of the EGR blower 47) increases.
  • the oxygen concentration (O 2 concentration) supplied to the engine body 11 decreases.
  • the amount of the recirculated gas supplied from time t 1 to time t 2 increases, so that the oxygen concentration gradually decreases from the current O 2 at time t 1 .
  • the EGR control device 60 starts controlling the EGR blower 47 based on the oxygen concentration (step S22). That is, the control by the start control unit 92 is terminated, and the control by the operation control unit 90 is started.
  • the operation control unit 90 controls the frequency of the EGR blower 47. Specifically, in time t 2, the order EGR blower 47 at the frequency f 1 of the first target value lower than the final target value is operated, the oxygen concentration are higher than the target O 2.
  • the operation control unit 90 increases the frequency of the EGR blower 47 so that the oxygen concentration approaches the target O 2, and sets the EGR blower 47 at a value close to the final frequency estimated value f 2 where the oxygen concentration is close to the target O 2. drive.
  • the final frequency estimation value is a value lower than the rotation speed limiter.
  • the EGR control device 60 uses the activation control unit 92 to limit the ascent rate of the EGR blower 47 at the time of activation and to keep it constant, so that the oxygen concentration changes rapidly and the oxygen concentration becomes lower than the target O 2. This can be suppressed. That is, when the operation control unit 90 performs control from the start and controls the frequency of the EGR blower 47 with feedback based on the oxygen concentration, for example, the difference between the target O 2 and the current O 2 is large. Shoots and oxygen concentration is low. That is, the supply of recirculation gas becomes excessive, and the combustion state in the engine body 11 deteriorates. In addition, after the oxygen concentration overshoot occurs, oxygen concentration hunting occurs, which may increase the fluctuation of the rotational speed of the EGR blower 47.
  • the control condition is such that the oxygen concentration does not overshoot
  • the time required for the oxygen concentration to reach the target O 2 becomes long, and the time until the operating condition that can reduce nitrogen oxides becomes long.
  • the frequency of the EGR blower 47 can be raised to the frequency close
  • the EGR control device 60 can suppress the excessive supply of the recirculation gas to the engine at the time of start-up by limiting the rate of increase in the frequency of the EGR blower 47 at the time of start-up. As a result, the engine can be operated stably.
  • the EGR control device 60 can set the concentration of the air-fuel mixture supplied to the engine to an appropriate concentration by starting control for calculating the frequency of the EGR blower based on the oxygen concentration after the set time has elapsed, Generation of nitrogen oxides can be suppressed.
  • the frequency of the EGR blower based on the oxygen concentration after the set time has elapsed the difference between the current oxygen concentration and the target oxygen concentration can be reduced. It can suppress that the quantity of becomes excessive.
  • the first target value is preferably a value equal to or lower than the frequency (final target value of the EGR blower 47) when the oxygen concentration target value is reached by the frequency control of the EGR blower 47 based on the oxygen concentration.
  • FIG. 7 is a flowchart showing another example of operation control of the EGR blower. Of the processes shown in FIG. 7, processes similar to those shown in FIG. 5 are given the same step numbers, and detailed description thereof is omitted.
  • the EGR control device 60 determines the start of EGR operation (step S12), it calculates the output of the engine (step S14).
  • the EGR control device 60 determines the first target value based on the output of the engine body 11 (step S16). After determining the first target value, the EGR control device 60 determines the frequency increase rate based on the first target value and the set time (step S18).
  • the EGR control device 60 determines the frequency increase rate
  • the EGR control device 60 increases the frequency of the EGR blower 47 based on the frequency increase rate (step S32).
  • the EGR control device 60 determines whether the frequency of the EGR blower 47 has reached the first target value (step S34). If the EGR control device 60 determines that the frequency of the EGR blower 47 has not reached the first target value (No in step S34), the EGR control device 60 returns to step S32.
  • the EGR control device 60 executes a process of increasing the frequency of the EGR blower 47 based on the frequency increase rate in step S32 until the frequency of the EGR blower 47 reaches the first target value.
  • the EGR control device 60 starts control of the EGR blower 47 based on the oxygen concentration (step S22).
  • the EGR control device 60 starts control for calculating the frequency of the EGR blower based on the oxygen concentration after the frequency of the EGR blower reaches the first target value.
  • gaseous mixture supplied to an engine can be made into an appropriate density
  • the frequency of the EGR blower based on the oxygen concentration after reaching the first target value, the difference between the current oxygen concentration and the target oxygen concentration can be reduced. It can suppress that the quantity of the recirculation gas to perform becomes excess.
  • the main engine is used as the marine diesel engine.
  • the marine diesel engine can be applied to a diesel engine used as a generator.

Landscapes

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Abstract

エンジンを安定して運転させることができるＥＧＲシステムを提供する。ＥＧＲシステムは、エンジン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に供給する排ガスの流量を制御する制御装置と、を備え、制御装置は、ＥＧＲブロワの運転開始時に、エンジンの負荷に基づいて、ＥＧＲブロワの第１目標値を算出し、第１目標値と予め設定された設定時間とに基づいてＥＧＲブロワの周波数の上昇速度を決定し、設定時間の間、上昇速度で、ＥＧＲブロワの周波数を上昇させる。

Description

ＥＧＲシステム
　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
　ＥＧＲシステムは、酸素濃度に基づいて供給する排ガス、つまりエンジンに再循環させる排ガスの量を調整することで目的の酸素濃度にすることができる。しかしながら、酸素濃度の変化には遅れがあるため、酸素濃度に基づいて、エンジンに供給する排ガスの量を制御すると、一時的に供給する排ガスの量が過剰になる場合がある。エンジンに供給する排ガスの量が過剰になるとエンジンでの燃焼が不安定になり、エンジンの運転が不安定になる。
　本発明は上述した課題を解決するものであり、エンジンを安定して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ＥＧＲブロワの運転開始時に、前記エンジンの負荷に基づいて、前記ＥＧＲブロワの第１目標値を算出し、前記第１目標値と予め設定された設定時間とに基づいて前記ＥＧＲブロワの周波数の上昇速度を決定し、前記設定時間の間、前記上昇速度で、前記ＥＧＲブロワの周波数を上昇させることを特徴とする。
　ＥＧＲシステムは、起動時のＥＧＲブロワの周波数の上昇速度を制限することで、起動時にエンジンに排ガスが過剰に供給されることを抑制することができる。これにより、エンジンを安定して運転させることができる。
　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、前記設定時間の経過後は、前記エンジン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、算出した前記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することが好ましい。ＥＧＲシステムは、設定時間経過後に、酸素濃度に基づいてＥＧＲブロワの周波数を算出する制御を開始することで、エンジンに供給する混合気の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抑制することができる。また、酸素濃度に基づいたＥＧＲブロワの周波数の制御を設定時間経過後とすることで、現状の酸素濃度と目標の酸素濃度との差を小さくすることができ、制御により、供給する排ガスの量が過剰となることを抑制できる。
　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ＥＧＲブロワの周波数が前記第１目標値に到達した後は、前記エンジンの負荷と前記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、算出した前記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することが好ましい。ＥＧＲシステムは、ＥＧＲブロワの周波数が第１目標値に到達した後に、酸素濃度に基づいてＥＧＲブロワの周波数を算出する制御を開始することで、エンジンに供給する混合気の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抑制することができる。また、酸素濃度に基づいたＥＧＲブロワの周波数の制御を第１目標値への到達後とすることで、現状の酸素濃度と目標の酸素濃度との差を小さくすることができ、制御により、供給する排ガスの量が過剰となることを抑制できる。
　また、前記第１目標値は、酸素濃度に基づいた前記ＥＧＲブロワの周波数制御により酸素濃度目標値に到達した際の周波数以下の値であることが好ましい。第１目標値を上記範囲とすることで、排ガスの供給が過剰となることを抑制しつつ、ＥＧＲブロワから供給する排ガスの量が最終目標の量に到達する時間を短くすることができる。
　本発明によれば、起動時のＥＧＲブロワの周波数の上昇速度を制限することで、起動時にエンジンに排ガスが過剰に供給されることを抑制することができる。これにより、エンジンを安定して運転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、エンジンの出力とＥＧＲブロワ周波数との制御値の関係を示すグラフである。 図５は、ＥＧＲ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６は、ＥＧＲ制御部による処理を説明するための説明図である。 図７は、ＥＧＲブロワの運転制御の他の例を示すフローチャートである。
　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、舶用ディーゼルエンジン１０から排出された排ガスの一部である再循環ガス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に分流する排ガスの流入を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、再循環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に導入された再循環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再循環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ミスト（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、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１４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により再循環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、再循環ガスと空気を混合した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、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、運転制御部９０と、起動制御部９２と、を有する。運転制御部９０は、ＥＧＲシステム１３の起動時以外の処理を実行する。起動制御部９２は、ＥＧＲシステム１３の起動時の処理を実行する。つまり、運転制御部９０が制御を実行している間、起動制御部９２は制御を実行しない。起動制御部９２が制御を実行している間、運転制御部９０は制御を実行しない。
　運転制御部９０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。運転制御部９０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。運転制御部９０は、エンジンの負荷と酸素濃度の目標値との関係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４７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。運転制御部９０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。運転制御部９０は、算出したＥＧＲブロワ４７の周波数が、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。なお、リミット値は、エンジン本体１１の負荷（出力）、エンジン本体１１の回転数及びエンジン本体１１の燃料投入量の少なくとも１つに基づいて変動する値としてもよいし、一定の値としてもよい。本実施形態の運転制御部９０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、コンプレッサの回転数を制御してもよい。この点は、起動制御部９２も同様である。
　起動制御部９２は、上述したように、ＥＧＲシステム１３の起動時にＥＧＲブロワ４７の運転を制御する。起動制御部９２は、図４に示すエンジンの出力とＥＧＲブロワ周波数の第１目標値との関係を記憶している。図４は、エンジンの出力とＥＧＲブロワ周波数との制御値の関係を示すグラフである。図４に示す第１目標値と最終目標値は、エンジン（エンジン本体１１）の出力（負荷、算出馬力）に対して設定されたＥＧＲブロワの周波数の値である。最終目標値は、理想の運転状態または陸上試験において、酸素濃度制御で補正した状態で、各出力で運転されたＥＧＲブロワの周波数である。つまり、各出力で目標の酸素濃度の空気を供給することができるＥＧＲブロワの周波数である。第１目標値は、最終目標値よりも低いＥＧＲブロワ４７の回転数である。
　起動制御部９２は、ＥＧＲブロワ４７の運転開始時に、エンジンの出力と図４に示す関係に基づいて、現在の出力に対応する第１目標値を決定し、第１目標値と予め設定された設定時間とに基づいてＥＧＲブロワの周波数の上昇速度を決定し、設定時間の間、上昇速度で、ＥＧＲブロワの周波数を上昇させる。
　なお、上記実施形態ではＥＧＲ制御部７８の運転制御部９０と起動制御部９２がＥＧＲブロワ４７を制御する場合について説明したが、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。
　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を回転させた後、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、その一部が再循環ガスとして排気ライン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、排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５及び図６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５は、ＥＧＲ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６は、ＥＧＲ制御部による処理を説明するための説明図である。図５及び図６は、ＥＧＲシステム１３の起動時に起動制御部９２で実行する制御と、起動制御部９２で処理が完了した後、運転制御部９０で開始する処理の一例を示している。図５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、ＥＧＲの運転開始を決定したら（ステップＳ１２）、エンジンの出力を算出する（ステップＳ１４）。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、回転数と燃料投入量に基づいて出力（負荷、算出馬力）を算出する。なお、出力の値は、エンジン制御装置２６から取得してもよい。
　ＥＧＲ制御装置６０は、エンジン本体１１の出力に基づいて、ＥＧＲブロワ４７の周波数の第１目標値を決定する（ステップＳ１６）。第１目標値は、エンジン本体１１の出力と図４に示す関係とを用い、エンジン本体１１の出力に対応する第１目標値を算出し、算出した第１目標値を適用する第１目標値とする。
　ＥＧＲ制御装置６０は、第１目標値を決定したら、第１目標値と設定時間に基づいて、周波数の上昇速度を決定する（ステップＳ１８）。周波数の上昇速度は、単位時間あたりに変化（上昇）する周波数である。ここで、設定時間は、予め設定した時間である。設定時間は、任意の時間とすることができるが、数分、例えば、１分以上１０分以下とすることが好ましい。設定時間を上記範囲とすることで、起動処理が長くなることを抑制しつつ、ＥＧＲブロワ４７で供給する排ガスの量が急激に変化し、酸素濃度が急激に変化することを抑制できる。
　ＥＧＲ制御装置６０は、周波数の上昇速度を決定したら、周波数の上昇速度に基づいて、設定時間の間、ＥＧＲブロワ４７の周波数を上昇させる（ステップＳ２０）。これにより、図６に示すように時刻ｔ１でＥＧＲブロワ４７の運転を開始し周波数の上昇を開始すすると、一定の上昇速度で設定時間、つまり時刻ｔ１から時刻ｔ２の間、ブロワ周波数（ＥＧＲブロワ４７の周波数）が上昇する。ブロワ周波数が上昇すると、エンジン本体１１に供給される酸素濃度（Ｏ２濃度）が低下する。これにより、時刻ｔ１から時刻ｔ２の間、供給される再循環ガスの量が増加するため、時刻ｔ１の現在Ｏ２から酸素濃度が徐々に低下する。
　ＥＧＲ制御装置６０は、設定時間が経過すると、酸素濃度に基づいたＥＧＲブロワ４７の制御を開始する（ステップＳ２２）。つまり、起動制御部９２での制御を終了し、運転制御部９０による制御を開始する。これにより、時刻ｔ２の後は、運転制御部９０が、エンジンの出力に基づいて算出した目標Ｏ２に酸素濃度が近づくように、ＥＧＲブロワ４７の周波数を制御する。具体的には、時刻ｔ２では、最終目標値よりも低い第１目標値の周波数ｆ１でＥＧＲブロワ４７が運転されているため、酸素濃度が目標Ｏ２よりも高い値となっている。運転制御部９０は、目標Ｏ２に酸素濃度が近づくように、ＥＧＲブロワ４７の周波数を上昇させ、酸素濃度が目標Ｏ２に近くなる、最終周波数推定値ｆ２に近い値でＥＧＲブロワ４７を運転する。最終周波数推定値は、回転数リミッタよりも低い値となる。
　ＥＧＲ制御装置６０は、起動制御部９２で、起動時のＥＧＲブロワ４７の上昇速度を制限し、一定速度とすることで、酸素濃度が急激に変化し、酸素濃度が目標Ｏ２よりも低くなることを抑制することができる。つまり、起動時から運転制御部９０で制御を行い、酸素濃度に基づいて、ＥＧＲブロワ４７の周波数を例えばフィードバックで制御すると、目標Ｏ２と現在Ｏ２との差が大きいため、酸素濃度がオーバーシュートし、酸素濃度が低くなる。つまり、再循環ガスの供給が過剰となり、エンジン本体１１での燃焼状態が悪化する。また、酸素濃度のオーバーシュートが生じたのち、酸素濃度のハンチングが生じ、ＥＧＲブロワ４７の回転数の変動が大きくなる恐れがある。また、酸素濃度がオーバーシュートしない制御条件とすると、酸素濃度が目標Ｏ２となるまでにかかる時間が長くなり、窒素酸化物を低減できる運転条件に到達するまでの時間が長くなる。これに対して、第１目標値まで決定した上昇速度で変化させるため、酸素濃度の状態によらずＥＧＲブロワ４７の周波数を最終目標値に近い周波数まで上昇させることができる。これにより、オーバーシュートの発生を抑制することができ、供給する再循環ガスの量が過剰となることを抑制できる。以上より、ＥＧＲ制御装置６０は、起動時のＥＧＲブロワ４７の周波数の上昇速度を制限することで、起動時にエンジンに再循環ガスが過剰に供給されることを抑制することができる。これにより、エンジンを安定して運転させることができる。
　また、ＥＧＲ制御装置６０は、設定時間経過後に、酸素濃度に基づいてＥＧＲブロワの周波数を算出する制御を開始することで、エンジンに供給する混合気の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抑制することができる。また、酸素濃度に基づいたＥＧＲブロワの周波数の制御を設定時間経過後とすることで、現状の酸素濃度と目標の酸素濃度との差を小さくすることができ、制御により、供給する再循環ガスの量が過剰となることを抑制できる。
　また、第１目標値は、酸素濃度に基づいたＥＧＲブロワ４７の周波数制御により酸素濃度目標値に到達した際の周波数（ＥＧＲブロワ４７の最終目標値）以下の値であることが好ましい。第１目標値を上記周波数以下の値とすることで、再循環ガスの供給が過剰となることを抑制することができる。
　ここで、上記実施形態では、設定時間経過後に運転制御部９０を用いた酸素濃度による制御を開始したが、これに限定されない。図７を用いて、運転制御の他の例を説明する。図７は、ＥＧＲブロワの運転制御の他の例を示すフローチャートである。図７の示す処理のうち、図５に示す処理と同様の処理は、同一のステップの番号を付し、詳細な説明を省略する。
　ＥＧＲ制御装置６０は、ＥＧＲの運転開始を決定したら（ステップＳ１２）、エンジンの出力を算出する（ステップＳ１４）。ＥＧＲ制御装置６０は、エンジン本体１１の出力に基づいて、第１目標値を決定する（ステップＳ１６）。ＥＧＲ制御装置６０は、第１目標値を決定したら、第１目標値と設定時間に基づいて、周波数の上昇速度を決定する（ステップＳ１８）。
　ＥＧＲ制御装置６０は、周波数の上昇速度を決定したら、周波数の上昇速度に基づいて、ＥＧＲブロワ４７の周波数を上昇させる（ステップＳ３２）。ＥＧＲ制御装置６０は、ＥＧＲブロワ４７の周波数が第１目標値に到達したかを判定する（ステップＳ３４）。ＥＧＲ制御装置６０は、ＥＧＲブロワ４７の周波数が第１目標値に到達していない（ステップＳ３４でＮｏ）と判定した場合、ステップＳ３２に戻る。ＥＧＲ制御装置６０は、ＥＧＲブロワ４７の周波数が第１目標値に到達するまで、ステップＳ３２の周波数の上昇速度に基づいて、ＥＧＲブロワ４７の周波数を上昇させる処理を実行する。
　ＥＧＲ制御装置６０は、ＥＧＲブロワ４７の周波数が第１目標値に到達した（ステップＳ３４でＹｅｓ）と判定した場合、酸素濃度に基づいたＥＧＲブロワ４７の制御を開始する（ステップＳ２２）。
　このように、図７に示す処理では、ＥＧＲ制御装置６０は、ＥＧＲブロワの周波数が第１目標値に到達した後に、酸素濃度に基づいてＥＧＲブロワの周波数を算出する制御を開始する。これにより、エンジンに供給する混合気の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抑制することができる。また、酸素濃度に基づいたＥＧＲブロワの周波数の制御を第１目標値への到達後とすることで、現状の酸素濃度と目標の酸素濃度との差を小さくすることができ、制御により、供給する再循環ガスの量が過剰となることを抑制できる。
　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
　９０　運転制御部
　９２　起動制御部
　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ＥＧＲブロワの運転開始時に、前記エンジンの負荷に基づいて、前記ＥＧＲブロワの第１目標値を算出し、
    　前記第１目標値と予め設定された設定時間とに基づいて前記ＥＧＲブロワの周波数の上昇速度を決定し、前記設定時間の間、前記上昇速度で、前記ＥＧＲブロワの周波数を上昇させることを特徴とするＥＧＲシステム。
  2. 　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、前記設定時間の経過後は、前記エンジン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、算出した前記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ＥＧＲブロワの周波数が前記第１目標値に到達した後は、前記エンジンの負荷と前記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、算出した前記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することを特徴とする請求項１に記載のＥＧＲシステム。
  4. 　前記第１目標値は、酸素濃度に基づいた前記ＥＧＲブロワの周波数制御により酸素濃度目標値に到達した際の周波数以下の値であ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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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014137050A (ja) * 2013-01-18 2014-07-28 Kawasaki Heavy Ind Ltd エンジンシステム及び船舶
JP2014234746A (ja) * 2013-05-31 2014-12-15 三菱重工業株式会社 脱硝装置の制御装置、脱硝装置、及び脱硝装置の制御方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3904076B2 (ja) * 2002-08-12 2007-04-11 トヨタ自動車株式会社 内燃機関のｅｇｒ制御装置
JP4404592B2 (ja) * 2003-09-12 2010-01-27 トヨタ自動車株式会社 ディーゼル機関の燃料噴射制御装置
JP5330841B2 (ja) 2009-01-27 2013-10-30 三菱重工業株式会社 Ｅｇｒ制御装置
JP2011157960A (ja) * 2010-01-29 2011-08-18 Man Diesel & Turbo Filial Af Man Diesel & Turbo Se Tyskland 排ガス再循環制御システムを備える大型２サイクルディーゼル機関
KR20120044605A (ko) * 2010-10-28 2012-05-08 대우조선해양 주식회사 2행정 디젤엔진 배기가스에 함유된 질소 산화물 절감장치
JP5701016B2 (ja) * 2010-11-09 2015-04-15 三菱重工業株式会社 エンジン排気ガス浄化装置
TWI563164B (en) * 2011-03-22 2016-12-21 Exxonmobil Upstream Res Co Integrated systems incorporating inlet compressor oxidant control apparatus and related methods of generating power
US20130269310A1 (en) * 2012-04-12 2013-10-17 General Electric Company Systems and apparatus relating to reheat combustion turbine engines with exhaust gas recirculation
JP6309190B2 (ja) * 2012-12-28 2018-04-11 三菱重工業株式会社 内燃機関および船舶ならびに内燃機関の運転方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014137050A (ja) * 2013-01-18 2014-07-28 Kawasaki Heavy Ind Ltd エンジンシステム及び船舶
JP2014234746A (ja) * 2013-05-31 2014-12-15 三菱重工業株式会社 脱硝装置の制御装置、脱硝装置、及び脱硝装置の制御方法

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