特許 6194449 ＥＧＲシステム及び船舶の運転方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6194449

(24)【登録日】2017年8月25日

(45)【発行日】2017年9月13日

(54)【発明の名称】ＥＧＲシステム及び船舶の運転方法

(51)【国際特許分類】

   F02D 21/08 20060101AFI20170904BHJP

   F02D 27/00 20060101ALI20170904BHJP

   F02M 26/35 20160101ALI20170904BHJP

   F02M 26/36 20160101ALI20170904BHJP

   F02M 26/39 20160101ALI20170904BHJP

   B63H 21/21 20060101ALI20170904BHJP

   F02M 26/06 20160101ALI20170904BHJP

【ＦＩ】

   F02D21/08 311Z

   F02D27/00 Z

   F02M26/35 D

   F02M26/36

   F02D21/08 301H

   F02M26/39

   B63H21/21

   F02M26/06 311

【請求項の数】6

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2016-56811(P2016-56811)

(22)【出願日】2016年3月22日

【審査請求日】2016年10月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】303047034

【氏名又は名称】株式会社ジャパンエンジンコーポレーション

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】特許業務法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】中川 貴裕

(72)【発明者】

【氏名】三柳 晃洋

【審査官】 種子島 貴裕

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−２７０４１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１３７０５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２４１９１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０８１０５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０３８６５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１２１４７６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｄ ２１／０８

Ｂ６３Ｈ ２１／２１

Ｆ０２Ｄ ２７／００

Ｆ０２Ｍ ２６／０６

Ｆ０２Ｍ ２６／３５

Ｆ０２Ｍ ２６／３６

Ｆ０２Ｍ ２６／３９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンから排出される排ガスの一部を燃焼用ガス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バルブと、
前記排ガス再循環ラインを流れる前記燃焼用ガスに対して液体を噴射するスクラバと、
前記ＥＧＲバルブ及び前記スクラバを制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、クラッシュ操作信号の入力時に前記ＥＧＲバルブを閉止する一方で前記スクラバの駆動を継続するＥＧＲ運転緊急停止モードと、ＥＧＲ運転停止信号の入力時に前記ＥＧＲバルブを閉止してその後に前記スクラバの駆動を停止するＥＧＲ運転停止モードを実行可能である、
ことを特徴とするＥＧＲシステム。

【請求項2】

前記排ガス再循環ラインにパージガスを供給するパージ装置を備え、
前記制御装置は、さらに前記パージ装置を制御し、
ＥＧＲ運転停止信号の入力時に前記ＥＧＲバルブを閉止すると共に前記パージ装置を作動してその後に前記スクラバの駆動を停止する前記ＥＧＲ運転停止モードと、前記クラッシュ操作信号の入力時に前記ＥＧＲバルブを閉止して前記パージ装置の作動を停止する前記ＥＧＲ運転緊急停止モードとを実行可能であることを特徴とする請求項１に記載のＥＧＲシステム。

【請求項3】

前記パージ装置は、前記排ガス再循環ラインに前記パージガスを供給するパージガス供給ラインと、前記パージガス供給ラインを開閉するパージバルブと、前記パージガスを排出するパージガス排出ラインとを備えることを特徴とする請求項２に記載のＥＧＲシステム。

【請求項4】

操縦ハンドルによる後進側指令操作時に機関の前進回転数がクラッシュ判定の設定回転数以上であるとき、または、操縦ハンドルによる前進側指令操作時に機関の後進回転数がクラッシュ判定の設定回転数以上であるとき、または、クラッシュ判定以外に任意でクラッシュ操作を行ったとき、前記クラッシュ操作信号が前記制御装置に出力されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のＥＧＲシステム。

【請求項5】

前記ＥＧＲバルブは、前記排ガス再循環ラインにおける前記スクラバより前記燃焼用ガスの流れ方向の上流側に配置されるＥＧＲ入口バルブと、前記排ガス再循環ラインにおける前記スクラバより前記燃焼用ガスの流れ方向の下流側に配置されるＥＧＲ出口バルブとから構成され、前記排ガス再循環ラインにおける前記スクラバより前記燃焼用ガスの流れ方向の下流側で且つ前記ＥＧＲ出口バルブより前記燃焼用ガスの流れ方向の上流側に送風機が設けられ、
前記制御装置は、前記ＥＧＲ運転緊急停止モードの実行時、前記ＥＧＲ入口バルブと前記ＥＧＲ出口バルブを閉動作すると共に前記送風機の駆動を停止することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のＥＧＲシステム。

【請求項6】

推進用のエンジンと、
前記エンジンから排出された排ガスの一部を燃焼用ガスとして前記エンジンに再循環させるＥＧＲシステムと、
を備える船舶の運転方法において、
クラッシュアスターンまたはクラッシュアヘッドの実施時に請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のＥＧＲシステムの作動を停止する、
ことを特徴とする船舶の運転方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内燃機関の燃焼室から排出された排ガスの一部を燃焼室に戻すことで、排ガス中のＮＯｘを低減するＥＧＲシステム、このＥＧＲシステムが搭載された船舶の運転方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

排ガス中のＮＯｘを低減するものとしては、排ガス再循環（ＥＧＲ）がある。このＥＧＲは、内燃機関の燃焼室から排気ラインに排出された排ガスの一部を排気ガス再循環ラインに分岐し、燃焼用空気に混入して燃焼用ガスとし、燃焼室に戻すものである。そのため、燃焼用ガスは、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。

【0003】

排ガス再循環装置が装着された内燃機関を搭載した船舶として、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１１−１１２００６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、前進航行中の船舶は、危険回避のために船体を後進させるクラッシュアスターンを実施することがある。即ち、比較的大きな船舶の場合、船舶の運航状況によっては、危険を回避するために内燃機関の回転方向を直ちに逆転し、船舶を緊急停止させる。この場合、内燃機関が排ガス再循環装置を作動させて航行しているときに、クラッシュアスターンを実施し、内燃機関の回転方向を逆転させると、シリンダ内の酸素が希薄状態のままで一時的に回転数が低下することから、着火性が悪化して後進側の出力が低下してしまうおそれがある。すると、船舶を緊急停止させることが困難となる。

【0006】

本発明は上述した課題を解決するものであり、排ガス中の有害物質を低減することができると共にクラッシュ操作時に進行方向とは逆方向の出力を十分に確保することができるＥＧＲシステム及び船舶の運転方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の目的を達成するための本発明のＥＧＲシステムは、エンジンから排出される排ガスの一部を燃焼用ガス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バルブと、前記排ガス再循環ラインを流れる前記燃焼用ガスに対して液体を噴射するスクラバと、前記ＥＧＲバルブ及び前記スクラバを制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、クラッシュ操作信号の入力時に前記ＥＧＲバルブを閉止するＥＧＲ運転緊急停止モードを実行可能である、ことを特徴とするものである。

【0008】

従って、ＥＧＲ運転緊急停止モードの実行時、ＥＧＲバルブを閉止することで、ＥＧＲ運転が早期に停止されるため、クラッシュアスターンやクラッシュアヘッドが実施されても、シリンダ内での空気希薄状態とならないため、着火性が悪化することはなくエンジン出力が低下することはない。その結果、クラッシュ操作時に進行方向とは逆方向の出力を十分に確保できるため、船舶を緊急停止することができる。

【0009】

本発明のＥＧＲシステムでは、前記排ガス再循環ラインにパージガスを供給するパージ装置を備え、前記制御装置は、さらに前記パージ装置を制御し、ＥＧＲ運転停止信号の入力時に前記ＥＧＲバルブを閉止すると共に前記パージ装置を作動してその後に前記スクラバの駆動を停止するＥＧＲ運転停止モードと、前記クラッシュ操作信号の入力時に前記ＥＧＲバルブを閉止して前記パージ装置の作動を停止する前記ＥＧＲ運転緊急停止モードとを実行可能であることを特徴としている。

【0010】

従って、ＥＧＲ運転停止モードの実行時、ＥＧＲバルブを閉止してパージ装置を作動した後にスクラバを作動することで、排ガス再循環ラインへの燃焼用ガスの導入が停止され、この排ガス再循環ラインにパージガスが供給されるため、排ガス再循環ラインに残留した腐食成分がパージガスと共に排出される。一方、ＥＧＲ運転緊急停止モードの実行時、ＥＧＲバルブを閉止してパージ装置を作動させないことで、ＥＧＲ運転を早期に緊急停止させることができる。

【0011】

本発明のＥＧＲシステムでは、前記パージ装置は、前記排ガス再循環ラインに前記パージガスを供給するパージガス供給ラインと、前記パージガス供給ラインを開閉するパージバルブと、前記パージガスと共に残留する腐食成分を排出するパージガス排出ラインとを備えることを特徴としている。

【0012】

従って、ＥＧＲ運転停止モードの実行時、パージバルブを開放することでパージガスをパージガス供給ラインから排ガス再循環ラインに供給するため、パージガスと腐食成分がパージガス排出ラインから排出されることとなり、パージガスの供給とパージガス及び腐食成分の排出を適正に実施することができる。

【0013】

本発明のＥＧＲシステムでは、操縦ハンドルによる後進側指令操作時に機関の前進回転数がクラッシュ判定の設定回転数以上であるとき、または、操縦ハンドルによる前進側指令操作時に機関の後進回転数がクラッシュ判定の設定回転数以上であるとき、または、クラッシュ判定以外に任意でクラッシュ操作を行ったとき、前記クラッシュ操作信号が前記制御装置に出力されることを特徴としている。

【0014】

従って、クラッシュアヘッドとクラッシュアスターンの実施時、進行方向とは逆方向への出力を十分に確保することができる。

【0015】

本発明のＥＧＲシステムでは、前記ＥＧＲバルブは、前記排ガス再循環ラインにおける前記スクラバより前記燃焼用ガスの流れ方向の上流側に配置されるＥＧＲ入口バルブと、前記排ガス再循環ラインにおける前記スクラバより前記燃焼用ガスの流れ方向の下流側に配置されるＥＧＲ出口バルブとから構成され、前記排ガス再循環ラインにおける前記スクラバより前記燃焼用ガスの流れ方向の下流側で且つ前記ＥＧＲ出口バルブより前記燃焼用ガスの流れ方向の上流側に送風機が設けられ、前記制御装置は、前記ＥＧＲ運転緊急停止モードの実行時、前記ＥＧＲ入口バルブと前記ＥＧＲ出口バルブを閉動作すると共に前記送風機の駆動を停止することを特徴としている。

【0016】

従って、ＥＧＲ運転緊急停止モードの実行時、ＥＧＲ入口バルブとＥＧＲ出口バルブを同時または順に閉動作すると共に、送風機の駆動を同時に停止することで、排ガス再循環ラインへの排ガスの導入と再循環ガスのエンジンへの供給を直ちに停止することができ、エンジンの出力を早期に安定させることができる。

【0017】

また、本発明の船舶の運転方法は、推進用のエンジンと、前記エンジンから排出された排ガスの一部を燃焼用ガスとして前記エンジンに再循環させるＥＧＲシステムと、を備える船舶の運転方法において、クラッシュアスターンまたはクラッシュアヘッドの実施時に前記ＥＧＲシステムの作動を停止する、ことを特徴とするものである。

【0018】

従って、クラッシュアスターンやクラッシュアヘッドが実施されても、シリンダ内での空気希薄状態が解消され、着火性が悪化することはなくエンジン出力が低下することはない。その結果、排ガス中の有害物質を低減することができると共に、クラッシュ操作時に進行方向とは逆方向の出力を十分に確保することができる。

【発明の効果】

【0019】

本発明のＥＧＲシステム及び船舶の運転方法によれば、クラッシュ操作信号の入力時にＥＧＲバルブを閉止するＥＧＲ運転緊急停止モードを設けるので、排ガス中の有害物質を低減することができると共に、クラッシュ操作時に進行方向とは逆方向の出力を十分に確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】図１は、本実施形態のＥＧＲシステムを表す概略構成図である。

【図2】図２は、本実施形態のＥＧＲシステムにおけるＥＧＲ運転停止切替制御を表すフローチャートである。

【図3】図３は、ＥＧＲ運転停止制御を表すフローチャートである。

【図4】図４は、ＥＧＲ運転緊急停止制御を表すフローチャートである。

【図5】図５は、ＥＧＲ運転停止制御を表すタイムチャートである。

【図6】図６は、ＥＧＲ運転緊急停止制御を表すタイムチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下に添付図面を参照して、本発明に係るＥＧＲシステム及び船舶の運転方法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。

【0022】

図１は、本実施形態のＥＧＲシステムを表す概略構成図である。

【0023】

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

【0024】

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、シリンダ２１に連通する掃気トランク２２と、シリンダ２１に連通する排気マニホールド２３とを有している。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。

【0025】

過給機１２は、コンプレッサ（Ｃ）３１とタービン（Ｔ）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が燃焼用ガス（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。

【0026】

コンプレッサ３１には、更に、外部から空気（大気）を吸入する吸入ラインＧ３と、ＥＧＲブロア４４により再循環ガスが送られる排ガス再循環ラインＧ７が設けられており、ＥＧＲ運転時には、吸入ラインＧ３からの空気と、排ガス再循環ラインＧ７からの再循環ガスが混合器（図示略）で混合されることで燃焼用ガスが生成される。なお、混合器は、必ずしも再循環ガスと空気を混合する機能のみを備える装置である必要はなく、コンプレッサ３１に装着されるサイレンサ（図示略）に上記の機能を備えたものを混合器として設けてもよい。

【0027】

タービン３２は、このタービン３２を回転させた排ガスを排出する排気ラインＧ４が連結されており、この排気ラインＧ４は、図示しない排ガス処理装置を介して煙突（ファンネル）に連結されている。

【0028】

ＥＧＲシステム１３は、排ガス再循環ラインＧ５、Ｇ６、Ｇ７と、ＥＧＲ入口バルブ（開閉弁）４１と、スクラバ４２と、デミスタユニット４３と、ＥＧＲブロア（送風機／Ｃ）４４と、ＥＧＲ出口バルブ（開閉弁）４５と、パージ装置４６と、制御装置８０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ガスとしてエンジン本体１１に再循環するとき、この再循環ガスから有害物質を除去するものである。

【0029】

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Ｇ４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Ｇ４から分離された一部の排ガスが排ガス再循環ラインＧ５、Ｇ６、Ｇ７によりエンジン本体１１に戻されるものである。

【0030】

即ち、排ガス再循環ラインＧ５は、一端部が排気ラインＧ４から分岐されるようにその中途部に接続され、他端部がスクラバ４２に連結されている。排ガス再循環ラインＧ５は、ＥＧＲ入口バルブ４１が設けられている。ＥＧＲ入口バルブ４１は、排ガス再循環ラインＧ５を開閉することで、排気ラインＧ４から排ガス再循環ラインＧ５に分流する排ガスをＯＮ／ＯＦＦする。なお、ＥＧＲ入口バルブ４１を流量調整弁とし、排ガス再循環ラインＧ５を通過する排ガスの流量を調整するようにしてもよい。

【0031】

スクラバ４２は、再循環ガスに対して水（洗浄液）を噴射することで、含有するＳＯｘや煤塵など微粒子（ＰＭ）といった有害物質を除去するものである。スクラバ４２は、中空形状をなすスロート部５１と、排ガスが導入されるベンチュリ部５２と、拡大部５３とを備えている。スクラバ４２は、ベンチュリ部５２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５４を備えている。そして、スクラバ４２は、ベンチュリ部５２に再循環ガスが導入される排ガス再循環ラインＧ５が連結され、拡大部５３に有害物質が除去された再循環ガス及びミスト（排水）を排出する排ガス再循環ラインＧ６が連結されている。なお、本実施形態では、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。

【0032】

排ガス再循環ラインＧ６は、一端部がスクラバ４２に接続され、他端部がＥＧＲブロア４４に連結されている。この場合、排ガス再循環ラインＧ６は、その経路上にデミスタユニット４３が配置されている。なお、スクラバ４２とデミスタユニット４３を独立して構成したが、一体に構成してもよい。

【0033】

デミスタユニット４３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４３は、デミスタ本体（図示略）を洗浄するデミスタ洗浄装置５６が設けられている。また、デミスタユニット４３は、排水をスクラバ４２の水噴射部５４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５７と、排水を送給する送給ポンプ５８と、排水から有害物質を除去する水処理装置（例えば、遠心分離器）５９が設けられている。

【0034】

ＥＧＲブロア４４は、スクラバ４２内の再循環ガスを排ガス再循環ラインＧ６からデミスタユニット４３に導くものであり、電動モータ（Ｍ）６４により駆動する。

【0035】

排ガス再循環ラインＧ７は、一端部がＥＧＲブロア４４に接続され、他端部が混合器（図示せず）を介して過給機１２のコンプレッサ３１に連結されており、ＥＧＲブロア４４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４５が設けられている。ＥＧＲ出口バルブ４５は、排ガス再循環ラインＧ７を開閉することで、排ガス再循環ラインＧ７の再循環ガスをコンプレッサ３１に送り込む。なお、ＥＧＲ出口バルブ４５を流量調整弁とし、排ガス再循環ラインＧ７を通過する再循環ガスの流量を調整するようにしてもよい。

【0036】

また、給気ラインＧ１にエアクーラ（冷却器）６５が設けられている。このエアクーラ６５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ガスと冷却水と熱交換することで、この燃焼用ガスを冷却するものである。

【0037】

パージ装置４６は、排ガス再循環ラインＧ５，Ｇ６，Ｇ７にパージガス（空気）を供給することで、残留する腐食成分を排出するものである。そのパージ装置４６は、パージガス供給ラインＧ１１と、パージバルブ７１を備えている。この場合、排ガス再循環ラインＧ５、Ｇ６、Ｇ７及び給気ラインＧ１がパージガス排出ラインとして機能する。パージ装置４６は、パージガス供給ラインＧ１１からパージガスを供給し、排ガス再循環ラインＧ７から腐食成分と共にパージガスを排出する。排ガス再循環ラインＧ５，Ｇ６，Ｇ７は、給気ラインＧ１を介してエンジン本体１１に連結されている。

【0038】

パージガス供給ラインＧ１１は、一端部が大気に開放され、他端部が排ガス再循環ラインＧ５の中途部に連通している。即ち、パージガス供給ラインＧ１１は、他端部がＥＧＲ入口バルブ４１とスクラバ４２との間の排ガス再循環ラインＧ５の中途部に接続されている。なお、パージガス供給ラインＧ１１は、一端部が圧縮空気供給源に接続されていてもよい。圧縮空気供給源は、例えば、圧縮機と蓄圧タンクなどから構成されており、圧縮機により生成した圧縮空気を蓄圧タンクに溜めるものであり、船内で使用する各種機器に対して圧縮空気を供給することができる。

【0039】

パージバルブ７１は、パージガス供給ラインＧ１１を開閉可能である。そのため、ＥＧＲ入口バルブ４１を閉止し、パージバルブ７１を開放すると、パージガスとしての外気（空気）がパージガス供給ラインＧ１１の一端部から吸入され、このパージガス供給ラインＧ１１を通して排ガス再循環ラインＧ５に供給することができる。

【0040】

制御装置８０は、ＥＧＲ入口バルブ４１、ＥＧＲブロア４４、ＥＧＲ出口バルブ４５、送給ポンプ５８、水処理装置５９、パージバルブ７１の作動を制御可能となっている。即ち、制御装置８０は、船舶の運航状態（運航海域）に応じてＥＧＲ入口バルブ４１、ＥＧＲブロア４４、ＥＧＲ出口バルブ４５、送給ポンプ５８、水処理装置５９、パージバルブ７１の作動を制御する。

【0041】

制御装置８０は、現在の船舶の運航海域がＮＯｘの排出量を規制するＥＣＡ（ＮＯｘ規制海域）外であれば、ＥＧＲシステム１３によるＥＧＲ運転を停止する。つまり、ＥＧＲ入口バルブ４１、ＥＧＲ出口バルブ４５、パージバルブ７１を閉止すると共に、ＥＧＲブロア４４、送給ポンプ５８、水処理装置５９の駆動を停止する。すると、エンジン本体１１からの排ガスは、全量が排気ラインＧ４から外部に排出される。

【0042】

一方、制御装置８０は、現在の船舶の運航海域がＮＯｘの排出量を規制するＥＣＡ（ＮＯｘ規制海域）内であれば、ＥＧＲシステム１３によるＥＧＲ運転を開始する。つまり、ＥＧＲ入口バルブ４１、ＥＧＲ出口バルブ４５を開放すると共に、ＥＧＲブロア４４、送給ポンプ５８、水処理装置５９の駆動を開始する。すると、エンジン本体１１から排出された排ガスは、一部が排気ラインＧ４から排ガス再循環ラインＧ５、Ｇ６、Ｇ７に供給される。

【0043】

そして、制御装置８０は、現在の船舶の運航海域がＥＣＡ内からＥＣＡ外に移行されると、ＥＧＲシステム１３によるＥＧＲ運転状態からＥＧＲ運転停止状態に切替る。つまり、ＥＧＲブロア４４の回転数を低下させると共に、ＥＧＲ入口バルブ４１を閉止する一方、パージバルブ７１を開放させる。すると、エンジン本体１１からの排ガスは、全量が排気ラインＧ４から外部に排出される。また、パージガス供給ラインＧ１１から排ガス再循環ラインＧ５に供給された空気は、排ガス再循環ラインＧ５、Ｇ６、Ｇ７、給気ラインＧ１を通してエンジン本体１１の掃気トランク２２に送給される。

【0044】

ここで、ＥＧＲシステム１３による具体的な作用について説明する。

【0045】

エンジン本体１１は、掃気トランク２２からシリンダ２１内に燃焼用ガスが供給されると、ピストンによってこの燃焼用ガスが圧縮され、燃焼用ガスに対して燃料が噴射され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Ｇ４に排出され、ＥＧＲ入口バルブ４１が閉止しているときは、全量が排気ラインＧ４から外部に排出される。

【0046】

一方、ＥＧＲ入口バルブ４１及びＥＧＲ出口バルブ４５が開放しているとき、排ガスは、その一部が排気ラインＧ４から排ガス再循環ラインＧ５に流れる。排ガス再循環ラインＧ５に流れた排ガスの一部である再循環ガスは、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５２を高速で通過するとき、水噴射部５４から水が噴射されることで、この水により冷却されると共に、ＳＯｘや煤塵などの微粒子（ＰＭ）が水と共に落下して除去される。

【0047】

スクラバ４２により有害物質が除去された排ガスは、排ガス再循環ラインＧ６に排出され、デミスタユニット４３により再循環ガスとミスト（排水）が分離された後、ＥＧＲブロア４４及び排ガス再循環ラインＧ７を介して過給機１２に送られる。そして、この再循環ガスは、吸入ラインＧ３から吸入された空気と混合されて燃焼用ガスとなり、過給機１２のコンプレッサ３１で圧縮された後、エアクーラ６５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。

【0048】

ところで、船舶が前進航行中、例えば、前方を別の船舶が横切るように航行するとき、危険回避のために船体を緊急停止させる必要がある。特に、比較的大きな船舶の場合、内燃機関の回転方向を直ちに逆転するクラッシュアスターンまたはクラッシュアヘッドを実施し、船舶を緊急停止させる。ところが、舶用ディーゼルエンジン１０がＥＧＲ運転を行っているときは、空気に再循環ガスが混合された燃焼用ガスをシリンダ内に供給しているため、シリンダ内の酸素が希薄状態にある。そのため、ＥＧＲ運転中にクラッシュアスターンまたはクラッシュアヘッドを実施すると、シリンダ内の酸素が希薄状態であることから、着火性が悪化して後進側の出力が低下してしまうおそれがある。

【0049】

そこで、本実施形態では、ＥＧＲ運転中にクラッシュアスターンまたはクラッシュアヘッドを実施すると、ＥＧＲ運転を緊急停止させるようにしている。即ち、ＥＧＲシステム１３の運転状態から停止状態に移行するとき、制御装置８０は、ＥＧＲ運転停止信号の入力時にＥＧＲシステム１３の運転を完全に停止するＥＧＲ運転停止モードと、クラッシュ操作信号の入力時にＥＧＲシステム１３の運転を緊急停止するＥＧＲ運転緊急停止モードとを実行可能となっている。

【0050】

船舶は、操縦ハンドル（図示略）を操作することで、前進及び後進、停止、航行速度を切り替えることができる。前進側から、航海航行モードしてナビゲーション・フル・アヘッド（Navigation Full Ahead：航海（常用）速力での前進全速）港湾内航行モードとしてフル・アヘッド（Full Ahead：港内速力での前進全速回転数）、ハーフ・アヘッド（Half Ahead：港内速力での前進半速回転数）、スロー・アヘッド（Slow Ahead：港内速力での前進微速回転数）、デッド・スロー・アヘッド（Dead Slow Ahead：港内速力での前進最微速回転数）、主機停止がある。そして、主機停止から後進側に、デッド・スロー・アスターン（Dead Slow Astern：後進最微速回転数）、スロー・アスターン（Slow Astern：後進微速回転数）、ハーフ・アスターン（Half Astern：後進半速回転数）、フル・アスターン（Full Astern：後進全速回転数）がある。乗員は、操縦ハンドルを各位置に切り替えることで、船舶の前進、後進、停止、航行速度を切り替えることができる。

【0051】

ここで、クラッシュアスターンとは、前進側のフル・アヘッド、ハーフ・アヘッド、スロー・アヘッド、デッド・スロー・アヘッドのいずれかからフル・アスターンに操作するものである。また、クラッシュアヘッドとは、デッド・スロー・アスターン、スロー・アスターン、ハーフ・アスターン、フル・アスターンのいずれかからフル・アヘッドに操作するものである。本実施形態にて、上述したクラッシュ操作信号とは、操縦ハンドルによるフル・アヘッドと後進側との間での操作時、または、フル・アスターンと前進側との間での操作時に制御装置８０に出力されるものである。

【0052】

以下、本実施形態のＥＧＲシステムにおける運転停止制御について説明する。図２は、本実施形態のＥＧＲシステムにおけるＥＧＲ運転停止切替制御を表すフローチャート、図３は、ＥＧＲ運転停止制御を表すフローチャート、図４は、ＥＧＲ運転緊急停止制御を表すフローチャートである。

【0053】

本実施形態のＥＧＲシステムにおける運転停止制御において、図１及び図２に示すように、ステップＳ１１にて、ＥＧＲシステム１３が運転中であるとき、ステップＳ１２にて、制御装置８０は、クラッシュ操作信号が入力したかどうか、つまり、クラッシュアスターンまたはクラッシュアヘッドが実施されたかどうかを判定する。ここで、クラッシュ操作信号が入力していないと判定（Ｎｏ）されると、ステップＳ１３に移行する。ステップＳ１３にて、制御装置８０は、ＥＧＲ運転停止信号が入力されたかどうかを判定する。このＥＧＲ運転停止信号は、ＥＧＲ運転停止ボタン（図示略）が押されたときに出力されるものであり、ＥＧＲ運転停止ボタンの操作により制御装置８０に入力される。ここで、ＥＧＲ運転停止信号が入力されていないと判定（Ｎｏ）されると、何も処理せずにこのルーチンを抜ける。

【0054】

一方、ステップＳ１３にて、ＥＧＲ運転停止ボタンの操作により制御装置８０にＥＧＲ運転停止信号が入力されたと判定（Ｙｅｓ）されると、ステップＳ１４に移行し、制御装置８０は、ＥＧＲ運転停止モードのシーケンスを開始する。また、ステップＳ１２にて、クラッシュ操作信号が入力したと判定（Ｙｅｓ）されると、ステップＳ１５に移行し、制御装置８０は、ＥＧＲ運転緊急停止モードのシーケンスを開始する。

【0055】

まず、ＥＧＲ運転停止モードの処理について説明する。図１及び図３に示すように、ステップＳ２１にて、ＥＧＲ運転停止シーケンスが開始され、ステップＳ２２にて、制御装置８０は、ＥＧＲブロア４４の回転数を減少させ、ステップＳ２３にて、ＥＧＲブロア４４の回転数が予め設定された回転数以下になったかどうかを判定する。ここで、ＥＧＲブロア４４の回転数が設定回転数以下になるまで待機（Ｎｏ）し、ＥＧＲブロア４４の回転数が設定回転数以下になったと判定（Ｙｅｓ）されたら、ステップＳ２７に移行する。

【0056】

また、ステップＳ２４にて、制御装置８０は、ＥＧＲ入口バルブ４１の閉動作を開始し、ステップＳ２５にて、ＥＧＲ入口バルブ４１の開度が予め設定された開度以下になったかどうかを判定する。ここで、ＥＧＲ入口バルブ４１の開度が設定開度以下になるまで待機（Ｎｏ）し、ＥＧＲ入口バルブ４１の開度が設定開度以下になったと判定（Ｙｅｓ）されたら、ＥＧＲ入口バルブ４１の開度を微開状態に維持し、ステップＳ２７に移行する。

【0057】

ステップＳ２６にて、ステップＳ２３でＥＧＲブロア４４の回転数が設定回転数以下になり、且つ、ステップＳ２５でＥＧＲ入口バルブ４１の開度が設定開度以下になるまで待機（Ｎｏ）し、ＥＧＲブロア４４の回転数が設定回転数以下になり、且つ、ＥＧＲ入口バルブ４１の開度が設定開度以下になったと判定（Ｙｅｓ）されたら、ステップＳ２７に移行する。

【0058】

ステップＳ２７にて、制御装置８０は、パージバルブ７１の開動作を開始する。ステップＳ２８にて、パージバルブ７１の開度が全開になったかどうかを判定する。ここで、パージバルブ７１の開度が全開になるまで待機（Ｎｏ）し、パージバルブ７１の開度が全開になったと判定（Ｙｅｓ）されたら、ステップＳ２９にて、ＥＧＲ入口バルブ４１の閉動作を再開し、ステップＳ３０にて、ＥＧＲ入口バルブ４１の開度が予め設定された開度（ほぼ全閉）以下になったかどうかを判定する。ここで、ＥＧＲ入口バルブ４１の開度が全閉になるまで待機（Ｎｏ）し、ＥＧＲ入口バルブ４１の開度が全閉になったと判定（Ｙｅｓ）されたら、ステップＳ３１にて、排ガス再循環ラインＧ５のパージ処理を予め設定された規定時間だけ実行する。

【0059】

即ち、ＥＧＲ入口バルブ４１が所定開度まで閉止され、パージバルブ７１が開放されていることから、パージガスとしての空気（大気）が排ガス再循環ラインＧ５、Ｇ６、Ｇ７、コンプレッサ３１、給気ラインＧ１を介してエンジン本体１１の掃気トランク２２に連通されている。また、排ガス再循環ラインＧ５、Ｇ６、Ｇ７は、中途部にＥＧＲブロア４４が設けられ、このＥＧＲブロア４４が低回転で駆動されていることから、掃気トランク２２側へのガス流れが作用する。そのため、排ガス再循環ラインＧ５、Ｇ６、Ｇ７に残留していた腐食成分は、パージガス供給ラインＧ１１からの空気により除去され、腐食成分を含むパージガスが掃気トランク２２に送り込まれる。

【0060】

ステップＳ３２にて、制御装置８０は、パージバルブ７１が開放されてから規定時間が経過してパージが完了したかどうかを判定する。ここでは、ＥＧＲ入口バルブ４１の開度が全閉したと判定されてから所定の規定時間が経過したかどうかを判定する。つまり、規定時間が経過するまで排ガス再循環ラインＧ５、Ｇ６、Ｇ７のパージ処理を実行する。この排ガス再循環ラインＧ５、Ｇ６、Ｇ７のパージ処理時間（規定時間）は、例えば、パージ処理を実行する機器や配管のボリューム（容積）、単位時間当たりにパージガス供給ラインＧ１１に取り込まれた空気量、パージ領域における腐食成分濃度などに基づいて設定される。

【0061】

排ガス再循環ラインＧ５、Ｇ６、Ｇ７のパージ処理が完了し、制御装置８０は、ＥＧＲ入口バルブ４１の開度が全閉したと判定されてから規定時間が経過するまで待機（Ｎｏ）し、ＥＧＲ入口バルブ４１の開度が全閉したと判定されてから規定時間が経過したと判定（ＹＥＳ）されたら、ステップＳ３３にて、ＥＧＲブロア４４の駆動を停止する。続いて、制御装置８０は、ステップＳ３４にて、パージバルブ７１を閉止し、ステップＳ３５にて、ＥＧＲ出口バルブ４５を閉止する。その後、ステップＳ３６にて、デミスタ洗浄装置５６を作動してデミスタユニット４３を洗浄し、ステップＳ３７にて、スクラバ４２を停止すると、ステップＳ３８にて、ＥＧＲ運転が完全に停止される。このスクラバ４２の停止時に、送給ポンプ５８と水処理装置５９の駆動停止による水噴射部５４による水噴射の停止である。

【0062】

なお、排ガス再循環ラインＧ５、Ｇ６、Ｇ７のパージ処理中にエンジン本体１１の運転が停止すると、排ガス再循環ラインＧ５、Ｇ６、Ｇ７に残留していた腐食成分を含むパージガスを掃気トランク２２に送り込むことが困難となる。そのため、本実施形態では、例えば、入港時には、その前の段階でＥＧＲ運転を完全に停止する。

【0063】

次に、ＥＧＲ運転緊急停止モードの処理について説明する。図１及び図４に示すように、ステップＳ５１にて、ＥＧＲ運転緊急停止シーケンスが開始され、ステップＳ５２にて、制御装置８０は、ＥＧＲブロア４４の駆動を停止する。また、ステップＳ５３にて、制御装置８０は、ＥＧＲ入口バルブ４１の閉動作を開始し、ステップＳ５４にて、ＥＧＲ出口バルブ４５の閉動作を開始する。すると、ステップＳ５５にて、ＥＧＲ運転が緊急停止される。このとき、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Ｇ４に排出され、ＥＧＲ入口バルブ４１が閉止したことで全量が排気ラインＧ４から外部に排出され、エンジン本体１１に供給されることはない。そのため、舶用ディーゼルエンジン１０は、ＥＧＲ運転が停止され、再循環ガスがシリンダ内に供給されていないことから、シリンダ内が酸素希薄状態ではなくなる。すると、クラッシュアスターンの実施に対して、エンジン回転数が低下しても着火性が悪化することはなく、後進側の出力が十分に確保される。

【0064】

その後、ＥＧＲシステム１３によるＥＧＲ運転が緊急停止された状態で、船舶の緊急停止操作が解除されると、クラッシュ操作信号の出力が停止される一方、ＥＧＲ運転開始信号が出力される。制御装置８０は、ＥＧＲ運転開始信号が入力されると、ＥＧＲシステム１３によるＥＧＲ運転を再開する。このとき、制御装置８０は、ＥＧＲ入口バルブ４１とＥＧＲ出口バルブ４５を開放すると共に、ＥＧＲブロア４４の駆動を開始する。

【0065】

また、ＥＧＲシステム１３によるＥＧＲ運転停止モードとＥＧＲ運転緊急停止モードにおける各種機器の動作について説明する。図５は、ＥＧＲ運転停止制御を表すタイムチャート、図６は、ＥＧＲ運転緊急停止制御を表すタイムチャートである。

【0066】

ＥＧＲ運転停止モードにおいて、図１及び図５に示すように、時間ｔ１にて、ＥＧＲ運転停止モードが開始されると、同時に、ＥＧＲ入口バルブ４１の閉動作が開始され、ＥＧＲブロア４４の回転数が減少する。そして、時間ｔ２にて、ＥＧＲ入口バルブ４１が微開となり、ＥＧＲブロア４４の回転数が所定回転数になると、パージバルブ７１の開動作を開始し、排ガス再循環ラインＧ５、Ｇ６、Ｇ７のパージ処理を開始する。

【0067】

パージバルブ７１の開度が全開になると、時間ｔ３にて、ＥＧＲ入口バルブ４１を再び閉動作し、時間ｔ４にて、全閉する。さらに、時間ｔ５にて、パージ処理を実行する規定時間が経過すると、パージバルブ７１を閉止すると共にＥＧＲブロア４４の駆動を停止し、ＥＧＲ出口バルブ４５を閉止する。また、このとき、デミスタ洗浄装置５６を作動してデミスタユニット４３を洗浄し、時間ｔ６にて、スクラバ４２の水処理装置５９の駆動を停止することでＥＧＲ運転が完全に停止される。

【0068】

ＥＧＲ運転緊急停止モードにおいて、図１及び図６に示すように、時間ｔ１１にて、クラッシュ操作信号が入力されると、ＥＧＲ運転緊急停止モードが開始される。即ち、エンジン負荷が低下し、同時に、ＥＧＲ入口バルブ４１の閉動作が開始され、ＥＧＲ出口バルブ４５が閉止され、ＥＧＲブロア４４の回転数が更に減少する。ここで、ＥＧＲ運転が緊急停止される。なお、図６にて、主機負荷の一点鎖線は、主機負荷０を表すものであり、上方側が前進側の主機負荷、下方側が後進側の主機負荷である。

【0069】

その後、時間ｔ１２にて、後進側におけるエンジン負荷が最大となり、時間ｔ１３にて、後進側におけるエンジン負荷が減少を開始し、時間ｔ１４にて、エンジン負荷が０となると、クラッシュ操作信号の出力が停止する。そして、前進におけるエンジン負荷が上昇した後、時間ｔ１５にて、ＥＧＲ運転開始モードが実行される。即ち、ＥＧＲ入口バルブ４１とＥＧＲ出口バルブ４５が開動作されると共に、ＥＧＲブロア４４の駆動が開始される。そして、時間ｔ１６にて、ＥＧＲ入口バルブ４１が全開となり、ＥＧＲブロア４４の回転が一定となる。

【0070】

このように本実施形態のＥＧＲシステムにあっては、排ガス再循環ラインＧ５，Ｇ６，Ｇ７と、ＥＧＲ入口バルブ４１及びＥＧＲ出口バルブ４５と、スクラバ４２と、ＥＧＲ入口バルブ４１及びＥＧＲ出口バルブ４５を開閉制御可能であると共にスクラバ４２を駆動制御可能な制御装置８０とを備え、制御装置８０は、クラッシュ操作信号の入力時にＥＧＲ入口バルブ４１及びＥＧＲ出口バルブ４５を閉止するＥＧＲ運転緊急停止モードを実行可能である。

【0071】

従って、ＥＧＲ運転緊急停止モードの実行時、ＥＧＲ入口バルブ４１及びＥＧＲ出口バルブ４５を閉止することで、ＥＧＲ運転が早期に停止されるため、クラッシュアスターンやクラッシュアヘッドが実施されても、シリンダ内での空気希薄状態とならないため、着火性が悪化することはなくエンジン出力が低下することはない。その結果、クラッシュ操作時に進行方向とは逆方向の出力を十分に確保できるため、船舶を緊急停止することができる。

【0072】

本実施形態のＥＧＲシステムでは、排ガス再循環ラインＧ５，Ｇ６，Ｇ７にパージガスを供給して残留する腐食成分を排出するパージ装置４６を設け、制御装置８０は、ＥＧＲ運転停止モードの実行時、ＥＧＲ入口バルブ４１及びＥＧＲ出口バルブ４５を閉止してパージ装置４６を作動した後にスクラバ４２の駆動を停止し、ＥＧＲ運転緊急停止モードの実行時、ＥＧＲ入口バルブ４１及びＥＧＲ出口バルブ４５を閉止してパージ装置４６の作動を停止する。従って、ＥＧＲ運転停止モードの実行時、排ガス再循環ラインＧ５，Ｇ６，Ｇ７への再循環ガスの導入が停止され、この排ガス再循環ラインＧ５，Ｇ６，Ｇ７にパージガスが供給されるため、排ガス再循環ラインＧ５，Ｇ６，Ｇ７に残留した腐食成分がパージガスと共に排出される。一方、ＥＧＲ運転緊急停止モードの実行時、ＥＧＲ入口バルブ４１及びＥＧＲ出口バルブ４５を閉止してパージ装置４６を駆動させないことでＥＧＲ運転を早期に緊急停止させることができる。

【0073】

本実施形態のＥＧＲシステムでは、操縦ハンドルによるフル・アヘッドと後進側との間での操作時またはフル・アスターンと前進側との間での操作時にクラッシュ操作信号を制御装置８０に出力している。従って、クラッシュアヘッドとクラッシュアスターンの実施時、進行方向とは逆方向への出力を十分に確保することができる。

【0074】

本実施形態のＥＧＲシステムでは、制御装置８０は、ＥＧＲ運転緊急停止モードの実行時、ＥＧＲ入口バルブ４１とＥＧＲ出口バルブ４５を同時に閉動作すると共に、ＥＧＲブロア４４の駆動を停止する。従って、排ガス再循環ラインＧ５，Ｇ６，Ｇ７への排ガスの導入と再循環ガスのエンジン本体１１への供給を直ちに停止することができ、エンジン出力を早期に安定させることができる。

【0075】

本実施形態のＥＧＲシステムでは、パージ装置４６は、排ガス再循環ラインＧ５，Ｇ６，Ｇ７にパージガスを供給するパージガス供給ラインＧ１１と、パージガス供給ラインＧ１１を開閉するパージバルブ７１と、パージガスと共に残留する腐食成分を排出するパージガス排出ラインとしての給気ラインＧ１を設けている。従って、ＥＧＲ運転停止モードの実行時、パージバルブ７１を開放することでパージガスをパージガス供給ラインＧ１１から排ガス再循環ラインＧ５，Ｇ６，Ｇ７に供給するため、パージガスと腐食成分が給気ラインＧ１から排出されることとなり、パージガスの供給とパージガス及び腐食成分の排出を適正に実施することができる。

【0076】

また、本実施形態の船舶の運転方法にあっては、推進用のエンジン本体１１と、エンジン本体１１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に燃焼用ガスとしてエンジン本体１１に再循環させるＥＧＲシステム１３とを設け、クラッシュアスターンまたはクラッシュアヘッドの実施時に、ＥＧＲシステム１３の作動を停止する。従って、クラッシュアスターンやクラッシュアヘッドが実施されても、シリンダ内での空気希薄状態が解消され、着火性が悪化することはなくエンジン出力が低下することはない。その結果、排ガス中の有害物質を低減することができると共に、クラッシュ操作時に進行方向とは逆方向の出力を十分に確保することができる。

【0077】

なお、上述の実施形態にて、パージ装置４６として排気ガス再循環ラインＧ５にパージガス供給ラインＧ１１とパージバルブ７１を設け、再循環ガスとパージガスをエンジン本体１１に排出するように構成したが、この構成に限定されるものではない。例えば、再循環ガスとパージガスを排気ラインＧ４から外部に排出してもよい。また、排気ガス再循環ラインＧ７にパージガス供給ラインとパージバルブを設けてもよい。また、給気ラインＧ１からエンジン本体に供給される燃焼用ガスをパージガスとして用いてもよい。

【0078】

また、上述した実施形態にて、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。

【符号の説明】

【0079】

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
４１ ＥＧＲ入口バルブ
４２ スクラバ
４３ デミスタユニット
４４ ＥＧＲブロア
４５ ＥＧＲ出口バルブ
４６ パージ装置
５４ 水噴射部
５６ デミスタ洗浄装置
５８ 送給ポンプ
５９ 水処理装置
７１ パージバルブ
Ｇ１ 給気ライン
Ｇ２，Ｇ４ 排気ライン
Ｇ３ 吸入ライン
Ｇ５，Ｇ６，Ｇ７ 排ガス再循環ライン
Ｇ１１ パージガス供給ライン
Ｗ１ 排水循環ライン

【要約】

【課題】ＥＧＲシステム及び船舶の運転方法において、排ガス中の有害物質を低減することができると共にクラッシュ操作時に進行方向とは逆方向の出力を十分に確保することができる。
【解決手段】排ガス再循環ラインＧ５，Ｇ６，Ｇ７と、ＥＧＲ入口バルブ４１及びＥＧＲ出口バルブ４５と、スクラバ４２と、ＥＧＲ入口バルブ４１及びＥＧＲ出口バルブ４５を開閉制御可能であると共にスクラバ４２を駆動制御可能な制御装置８０とを備え、制御装置８０は、クラッシュ操作信号の入力時にＥＧＲ入口バルブ４１及びＥＧＲ出口バルブ４５を閉止するＥＧＲ運転緊急停止モードを実行可能である。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】