特許 6203599 過給機付エンジン

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6203599

(24)【登録日】2017年9月8日

(45)【発行日】2017年9月27日

(54)【発明の名称】過給機付エンジン

(51)【国際特許分類】

   F01N 3/20 20060101AFI20170914BHJP

   F01N 3/24 20060101ALI20170914BHJP

   F01N 3/08 20060101ALI20170914BHJP

   B01D 53/94 20060101ALI20170914BHJP

【ＦＩ】

   F01N3/20 DZAB

   F01N3/24 T

   F01N3/08 B

   B01D53/94 222

   B01D53/94 400

【請求項の数】4

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2013-219693(P2013-219693)

(22)【出願日】2013年10月22日

(65)【公開番号】特開2015-81554(P2015-81554A)

(43)【公開日】2015年4月27日

【審査請求日】2016年3月22日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000006781

【氏名又は名称】ヤンマー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100080621

【弁理士】

【氏名又は名称】矢野 寿一郎

(72)【発明者】

【氏名】福井 義典

(72)【発明者】

【氏名】西浦 文浩

(72)【発明者】

【氏名】濱岡 俊次

(72)【発明者】

【氏名】神田 俊久

【審査官】 首藤 崇聡

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０２−１１５５３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１２−５２３５１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２１３５０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−４８１１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−３１６７２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平７−１８９７２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−５４２５１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｎ ３／２０

Ｆ０１Ｎ ３／２４

Ｆ０１Ｎ ３／０８

Ｂ０１Ｄ ５３／９４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

還元剤を排気に添加して、触媒によって排気中の窒素酸化物を還元する排気浄化装置を具備する過給機付エンジンであって、
過給機から給気管を介してエンジン本体へ供給される給気の一部を前記給気管の外部に排出可能な給気逃がし弁と、前記給気逃がし弁により逃がした一部の給気を前記給気管の外部に排出する分岐管と、前記給気逃がし弁を操作して前記過給機から前記エンジン本体へ供給される給気の供給量を調整することで前記排気の温度を制御する制御装置とを具備し、
前記制御装置は、前記排気浄化装置に使用される触媒の種類と、該触媒の活性化温度に合わせるように、前記給気逃がし弁の制御を行い、
前記排気浄化装置の作動時に、前記排気の温度が使用されている触媒の予め記憶されている活性化温度に到達するように、前記給気逃がし弁を開閉操作する制御を行い、
前記分岐管内の気圧が所定値以上であり、かつ、前記排気の温度が前記触媒の活性化温度以上である場合には、前記排気浄化装置を作動させ、
前記分岐管内の気圧が所定値未満である場合、または、前記排気の温度が前記触媒の活性化温度未満である場合には、前記排気浄化装置を作動させない
ことを特徴とする過給機付エンジン。

【請求項2】

前記排気浄化装置の現在位置を算出する位置算出装置と、前記分岐管内の気圧を検出する気圧検出装置と、前記排気の温度を検出する温度検出装置とを具備し、
前記制御装置は、前記位置算出装置から排気浄化装置の現在位置の情報を取得して、前記排気浄化装置の現在位置が予め決められた排気の規制区域内であるか否かを判断し、
前記排気浄化装置の現在位置が予め決められた排気の規制区域内である場合には、前記温度検出装置から前記排気の温度の情報を取得して、前記排気の温度が前記触媒の活性化温度に到達しているか否かを確認し、
さらに、前記温度検出装置から前記排気の温度の情報を取得して、前記排気の温度が前記触媒の活性化温度に到達しているか否かを確認する
ことを特徴とする請求項１に記載の過給機付エンジン。

【請求項3】

前記排気浄化装置は、加圧気体と前記還元剤との混合気を噴射するノズルを有し、
前記ノズルから、前記給気逃がし弁が前記給気管から前記分岐管を介して排出した給気と前記還元剤との混合気を噴射させる
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の過給機付エンジン。

【請求項4】

前記給気逃がし弁は、前記給気管から前記分岐管を介して給気を排出するときに、前記排気浄化装置に向けて給気を排出するように配置される
ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の過給機付エンジン。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、過給機付エンジンに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、排気浄化装置を具備する過給機付エンジンの技術は公知である（例えば、特許文献１）。従来の過給機付エンジンにおいては、燃費低減の観点から、排気の許容温度を低めに設定しているものがあった。このような過給機付エンジンに対して、尿素水等の還元剤を排気に添加して、触媒によって排気中の窒素酸化物を還元する排気浄化装置（ＳＣＲシステム）を設けた場合、排気の温度が触媒の活性化温度まで上昇せず、排気浄化装置の触媒反応の効率が低下するおそれがある。

【0003】

そこで、過給機付エンジンの仕様変更を行い、機関性能と排気温度を両立させる必要がある。すなわち、過給機付エンジンにおいては、排気浄化装置に使用する触媒の種類（活性化温度）に合わせて仕様変更を行い、排気浄化装置に使用する触媒の活性化に必要な排気の温度を得られるように、排気の温度を調整する必要がある。しかし、（１）仕様変更毎に排気ガス規制認証を受験しなおす必要がある、（２）仕様変更毎に開発試験が必要になり、開発試験工数が増えてしまう、（３）仕様変更毎に部品が異なるため、管理する部品点数が増えてしまう、等のデメリットがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１０−１２７１８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は、過給機付エンジンの仕様変更を行うこと無く、排気浄化装置に使用する触媒の活性化に必要な排気の温度を得ることが可能な過給機付エンジンを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

請求項１においては、還元剤を排気に添加して、触媒によって排気中の窒素酸化物を還元する排気浄化装置を具備する過給機付エンジンであって、過給機から給気管を介してエンジン本体へ供給される給気の一部を前記給気管の外部に排出可能な給気逃がし弁と、前記給気逃がし弁により逃がした一部の給気を前記給気管の外部に排出する分岐管と、前記給気逃がし弁を操作して前記過給機から前記エンジン本体へ供給される給気の供給量を調整することで前記排気の温度を制御する制御装置とを具備し、前記制御装置は、前記排気浄化装置に使用される触媒の種類と、該触媒の活性化温度に合わせるように、前記給気逃がし弁の制御を行い、前記排気浄化装置の作動時に、前記排気の温度が使用されている触媒の予め記憶されている活性化温度に到達するように、前記給気逃がし弁を開閉操作する制御を行い、前記分岐管内の気圧が所定値以上であり、かつ、前記排気の温度が前記触媒の活性化温度以上である場合には、前記排気浄化装置を作動させ、前記分岐管内の気圧が所定値未満である場合、または、前記排気の温度が前記触媒の活性化温度未満である場合には、前記排気浄化装置を作動させないものである。

【0007】

請求項２においては、前記排気浄化装置の現在位置を算出する位置算出装置と、前記分岐管内の気圧を検出する気圧検出装置と、前記排気の温度を検出する温度検出装置とを具備し、前記制御装置は、前記位置算出装置から排気浄化装置の現在位置の情報を取得して、前記排気浄化装置の現在位置が予め決められた排気の規制区域内であるか否かを判断し、前記排気浄化装置の現在位置が予め決められた排気の規制区域内である場合には、前記温度検出装置から前記排気の温度の情報を取得して、前記排気の温度が前記触媒の活性化温度に到達しているか否かを確認し、さらに、前記温度検出装置から前記排気の温度の情報を取得して、前記排気の温度が前記触媒の活性化温度に到達しているか否かを確認するものである。

【0008】

請求項３においては、前記排気浄化装置は、加圧気体と前記還元剤との混合気を噴射するノズルを有し、前記ノズルから、前記給気逃がし弁が前記給気管から前記分岐管を介して排出した給気と前記還元剤との混合気を噴射させるものである。

【0009】

請求項４においては、前記給気逃がし弁は、前記給気管から前記分岐管を介して給気を排出するときに、前記排気浄化装置に向けて給気を排出するように配置されるものである。

【発明の効果】

【0010】

本発明は、過給機付エンジンの仕様変更を行うことなく、排気浄化装置に使用する触媒の活性化に必要な排気の温度を得ることが可能であるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】船舶の構成を示す概略図。

【図2】過給機付エンジンの側面図。

【図3】過給機付エンジンの吸排気系統を示した概念図。

【図4】過給機付エンジンの排気浄化装置を示した概念図。

【図5】第一マップαを示す図。

【図6】（ａ）第一マップαの座標α１に対応する第二マップβ１を示す図、（ｂ）第一マップαの座標α２に対応する第二マップβ２を示す図。

【図7】船舶の航行時のフローチャート。

【図8】過給機付エンジンの変形例の概念図。

【図9】試験装置を示す図。

【図10】排気浄化装置の入口部の排気の温度と、燃料に含まれるＳ含有量と、の関係を示すグラフ。

【発明を実施するための形態】

【0012】

船舶１について説明する。

【0013】

図１に示すように、船舶１は、船体２、船橋３、機関室４、プロペラ９および舵１０を具備している。船舶１は、船体２の上部に操縦室等を有する船橋３が設けられている。また、船舶１は、船体２の後方に機関室４が設けられている。機関室４には、船舶１の推進用のエンジンであり、プロペラ９を駆動する主機５と、発電用のエンジンであり、発電機７を駆動する補機８とが設けられている。船体２の船尾には、プロペラ９と舵１０とが設けられている。船舶１は、プロペラ軸９ａを介して主機５の動力がプロペラ９に伝達可能に構成されている。

【0014】

ここで、主機５と補機８は、それぞれ軽油若しくは重油を燃料とする過給機付エンジン６から構成される。

【0015】

機関室４は、主機５、補機８、発電機７を設置する船内の一区画である。機関室４は、船体２の後方であってプロペラ９の近傍に設けられている。機関室４は、その船尾側に主機５が配置され、船首側に３組の過給機付エンジン６と発電機７とが配置されている。

【0016】

船舶１に搭載された過給機付エンジン６について説明する。なお、本実施形態では、過給機付エンジン６は船舶に搭載されているが、これに限定されない。

【0017】

図２〜図４に示すように、過給機付エンジン６は、過給機２０、エンジン本体（ディーゼルエンジン）４０、排気浄化装置５０、給気逃がし弁７０、制御装置８０、位置算出装置９０等を具備する。

【0018】

図３に示すように、過給機２０は、コンプレッサ部２１及びタービン部２２を有する。コンプレッサ部２１とタービン部２２は、連結軸２３によって連結されており、一体回転可能に構成されている。過給機２０のコンプレッサ部２１は、吸気管２４及びエアクリーナ２５を介して外部に連通されている。また、コンプレッサ部２１は、給気管２６を介してインタークーラー２７に接続されている。インタークーラー２７は、給気管２８を介してサージタンク２９に接続されている。サージタンク２９は、エンジン本体４０の吸気マニホールド４１に接続されている。

【0019】

エンジン本体４０の排気マニホールド４２は、過給機２０のタービン部２２に接続されている。タービン部２２は排気管３２を介して排気浄化装置５０に接続されている。また、エンジン本体４０の排気マニホールド４２には、エンジン本体４０の排気の温度を検出する温度検出装置（排気温度計）４３が設けられている。また、エンジン本体４０には、エンジン本体４０の単位時間当たりの回転数（エンジン回転数）を検出するエンジン回転数検出装置４４が設けられている。また、エンジン本体４０には、エンジン出力を検出する出力検出装置４５が設けられている。なお、出力検出装置４５に替えて、燃焼室に供給される単位時間当たりの燃料噴出量を検出する燃料検出装置を設けてもよい。

【0020】

エンジン本体４０の駆動時において、外部の空気は、過給機２０のコンプレッサ部２１によってエアクリーナ２５を通じて吸入されると共に加圧圧縮される。そして、コンプレッサ部２１によって加圧圧縮された空気（給気）は、過給機２０から排出される。過給機２０から排出された給気は、インタークーラー２７に供給されて冷却された後に、サージタンク２９に供給される。サージタンク２９に供給された給気は、吸気マニホールド４１を通じてエンジン本体４０に供給される。エンジン本体４０は、供給された給気と燃料とをその気筒の内部において混合して燃焼させることで出力軸を回転駆動させる。そして、エンジン本体４０は、燃料の燃焼により発生する排気を排出する。エンジン本体４０から排出された排気は、排気マニホールド４２を通じて過給機２０のタービン部２２に供給される。タービン部２２は、排気が流入することによって回転される。タービン部２２の回転動力は、連結軸２３を介してコンプレッサ部２１に伝達される。タービン部２２に流入した排気は、排気管３２及び排気浄化装置５０を通じて外部に排出される。

【0021】

なお、過給機付エンジン６については二段過給機を具備するものであってもよい。また、エンジン本体４０の気筒数については特に限定されない。

【0022】

排気管３２には、噴射ノズル５１の上流側に分岐管３３と排気の通過経路を切り替える排気切替弁３４・３５が設けられている。分岐管３３は、排気管３２に接続されている。排気切替弁３４は、噴射ノズル５１の上流側であって分岐管３３の下流側の排気管３２の内部に配置されている。排気切替弁３５は、分岐管３３の内部に配置されている。

【0023】

排気切替弁３４・３５は、互いに連動して開閉可能に構成されている。具体的には、排気切替弁３４・３５は、排気切替弁３４が開状態のときに排気切替弁３５を閉状態になり、排気切替弁３４が閉状態のときに排気切替弁３５を開状態になるように構成されている。これにより、排気切替弁３４が開状態かつ排気切替弁３５が閉状態の場合、排気管３２は、排気が排気浄化装置５０に供給される経路が構成される。一方、排気切替弁３４が閉状態かつ排気切替弁３５が開状態の場合、排気管３２は、排気が排気浄化装置５０で浄化されずに分岐管３３を通じて外部（大気）に放出される経路が構成される。

【0024】

図４に示すように、排気浄化装置（ＳＣＲシステム）５０は、エンジン本体４０の排気を浄化するものである。排気浄化装置５０は、噴射ノズル５１、加圧空気供給ポンプ（コンプレッサ）５２、加圧空気弁５３、還元剤供給ポンプ５４、切替弁５５、ＮＯｘ検出部５６、第一供給流路５８、第二供給流路５９、ＮＯｘ触媒６０等を具備する。

【0025】

噴射ノズル５１は、還元剤を排気管３２の内部に供給するものである。噴射ノズル５１は、管状部材から構成され、その一側（下流側）を排気管３２の外部から内部へ挿通するようにして設けられる。噴射ノズル５１の内部では、加圧気体と還元剤が混合されて、噴射ノズル５１からは、加圧気体と還元剤の混合気が噴射される。

【0026】

加圧空気供給ポンプ５２は、加圧空気をエアタンク６１に供給するものである。加圧空気供給ポンプ５２は、空気を加圧（圧縮）して供給する。加圧空気供給ポンプ５２は、エアタンク６１の圧力が所定の圧力を下回った場合、空気をエアタンク６１に供給し、エアタンク６１の圧力が所定の圧力に達すると停止する。

【0027】

加圧空気弁５３は、加圧空気の流路を連通または遮断するものである。加圧空気弁５３は、第二供給流路５９に設けられる。加圧空気弁５３は、スプールを摺動させることにより位置Ｖおよび位置Ｗに切り換えることが可能である。加圧空気弁５３は、スプールが位置Ｖの状態にある場合、第二供給流路５９は遮断される。従って、噴射ノズル５１には、加圧空気が供給されない。加圧空気弁５３は、スプールが位置Ｗの状態にある場合、第二供給流路５９は連通される。従って、噴射ノズル５１には、加圧空気が供給される。

【0028】

還元剤供給ポンプ５４は、噴射ノズル５１に還元剤を供給するものである。還元剤供給ポンプ５４は、第一供給流路５８に設けられる。還元剤供給ポンプ５４は、タンク６２内の還元剤を所定の流量で第一供給流路５８を介して噴射ノズル５１に供給する。

【0029】

切替弁５５は、還元剤の流路を切り替えるものである。切替弁５５は、第一供給流路５８の還元剤供給ポンプ５４の下流側に設けられる。切替弁５５には、ドレンポット６３が流路６４を介して接続されている。切替弁５５は、スプールを摺動させることにより位置Ｘおよび位置Ｙに切り換えることが可能である。切替弁５５は、スプールが位置Ｘの状態にある場合、第一供給流路５８は遮断され、噴射ノズル５１とドレンポット６３とが連通される。切替弁５５は、スプールが位置Ｙの状態にある場合、第一供給流路５８は連通される。従って、噴射ノズル５１には、還元剤が供給される。

【0030】

ＮＯｘ検出部５６は、エンジン本体４０の排気に含まれるＮＯｘ排出量を検出するものである。ＮＯｘ検出部５６は、ＮＯｘセンサ等から構成され、排気管３２の途中部であってＮＯｘ触媒６０よりも上流側に配置される。

【0031】

ＮＯｘ触媒６０は、ＮＯｘの還元反応を促進させるものである。ＮＯｘ触媒６０は排気管３２の内部であって、噴射ノズル５１よりも下流側に配置される。ＮＯｘ触媒６０は、還元剤が熱・加水分解されて生成されるアンモニアが排気に含まれるＮＯｘを窒素と水とに還元する反応を促進させる。

【0032】

排気浄化装置５０の入口部５０ａには、入口部５０ａの排気の温度を検出する温度センサ５０ｂが設けられている。温度センサ５０ｂは、噴射ノズル５１の下流側に設けられており、噴射ノズル５１による還元剤噴出後の排気の温度を検出する。

【0033】

図２〜図４に示すように、給気逃がし弁７０は、過給機２０からエンジン本体４０への給気の供給量を調整するためのものである。給気逃がし弁７０は、インタークーラー２７とサージタンク２９を連結する給気管２８の中途部に設けられて、エンジン本体４０のシリンダブロックに固定されている。給気管２８はエンジン本体４０のブロック内に一体形成される。給気逃がし弁７０はエンジン本体４０のブロックに設けられ、潤滑油配管３０の裏側に設けられる。また、給気逃がし弁７０は、潤滑油フィルタ等、メンテナンス作業を行われる部材が多く存在する側に取り付けられている。これにより、給気逃がし弁７０により逃がした空気を利用する際、逃がした空気を案内するための配管等を設置しやすい。また、給気逃がし弁７０を作動させるためのアクチュエータのメンテナンスを行いやすくなる。また、給気管２８の中途部には、給気を給気管２８から外部（大気中）へ排出するための分岐管２８ａが接続されている。分岐管２８ａには、分岐管２８ａ内の気圧を検出する気圧検出装置２８ｂが設けられている。給気逃がし弁７０は、インタークーラー２７による冷却後の給気を分岐管２８ａを介して外部に排出するように構成されている。

【0034】

給気逃がし弁７０は、開度を調整することによって、給気管２８と分岐管２８ａの連通部の通路面積を増減させることが可能である。給気逃がし弁７０は、給気管２８と分岐管２８ａの連通部の通路面積を増加させることで、分岐管２８ａを介して外部に排出される給気の量を増加させる。この結果、エンジン本体４０への給気の供給量が減少し、エンジン本体４０の排気の温度が上昇する。

【0035】

また、給気逃がし弁７０は、給気管２８と分岐管２８ａの連通部の通路面積を減少させることで、分岐管２８ａを介して外部に排出される給気の量を減少させる。この結果、エンジン本体４０への給気の供給量が増加し、エンジン本体４０の排気の温度が低下する。

【0036】

また、給気逃がし弁７０は、閉じることによって、給気管２８と分岐管２８ａの連通部を閉塞することが可能である。その結果、給気管２８内の給気が、分岐管２８ａにより外部に排出されることなく、エンジン本体４０へ供給されることとなる。給気逃がし弁７０には、給気逃がし弁７０を開閉させるための動力を発生するアクチュエータであるモータ７１が接続されている。モータ７１の回転角θを変更することで、給気逃がし弁７０の開度（給気を排出する量）を変更することが可能である。モータ７１の回転角θに対応する給気逃がし弁７０の開度は、予め決まっている。本実施形態では、給気逃がし弁７０は、モータ７１の回転角θが増加するにつれて、分岐管２８ａを介して排出される給気量を増加させる。つまり、給気逃がし弁７０は、モータ７１の回転角θが増加するにつれて、エンジン本体４０への給気の供給量を減少させるように構成されている。その結果、モータ７１の回転角θが増加するにつれて、エンジン本体４０の排気の温度が上昇することとなる（図６（ａ）及び図６（ｂ）参照）。

【0037】

図４に示すように、制御装置８０は、過給機付エンジン６の各部、及び排気浄化装置５０の各部の動作を制御するものである。

【0038】

制御装置８０はエンジン回転数検出装置４４に接続され、エンジン回転数検出装置４４から信号を受信して、エンジン回転数の情報を取得することが可能である。

【0039】

制御装置８０は、出力検出装置４５（もしくは前記燃料検出装置）に接続され、出力検出装置４５から信号を受信して、エンジン出力の情報を取得することが可能である。

【0040】

制御装置８０は、気圧検出装置２８ｂに接続され、気圧検出装置２８ｂから信号を受信して、分岐管２８ａ内の気圧の情報を受信することが可能である。

【0041】

制御装置８０は、還元剤供給ポンプ５４、切替弁５５、及び加圧空気弁５３にそれぞれ接続され、還元剤供給ポンプ５４、切替弁５５、及び加圧空気弁５３の動作をそれぞれ制御することが可能である。

【0042】

制御装置８０は、モータ７１に接続され、モータ７１を操作して、給気逃がし弁７０の動作を制御することが可能である。制御装置８０は、排気浄化装置５０の現在位置を算出することが可能な位置算出装置９０に接続されている。位置算出装置（ＧＰＳ受信機）９０は、ＧＰＳ衛星から信号を受信して、受信した当該信号に基づいて排気浄化装置５０の現在位置を算出する。また、制御装置８０には、排気の規制区域マップＭ１が記憶される。

【0043】

制御装置８０には、第一マップαが記憶される。図５に示すように、第一マップαにおいて、縦軸はエンジン出力（もしくは燃料噴出量）を示しており、横軸はエンジン回転数を示している。従って、第一マップαの座標α１・α２・・・は、エンジン出力（もしくは燃料噴出量）と、エンジン回転数と、で構成される。なお、座標α１における、エンジン回転数をＮ１とし、エンジン出力をＦ１とする（座標α１＝（Ｎ１、Ｆ１））。

【0044】

制御装置８０には、第二マップβ１・β２・・・が記憶される。図６に示すように、第二マップβ１・β２・・・は、モータ７１の回転角θと、エンジン本体４０の排気の温度Ｔと、の相関関係を示している。

【0045】

第一マップαの各座標α１・α２・・・は、各第二マップβ１・β２・・・にそれぞれ対応している。座標α１は第二マップβ１に対応しており、座標α２は第二マップβ２に対応している。

【0046】

制御装置８０には、排気浄化装置５０に用いられる触媒（ＮＯｘ触媒６０）の活性化温度ＴＸの情報が記憶されている。活性化温度ＴＸは、ＮＯｘ触媒６０を活性化させるのに必要な温度である。活性化温度ＴＸは、Ｔ１℃以上や、Ｔ１℃以上Ｔ２℃以下のような幅を有する値であっても良く、又は、幅の無い値Ｔ１℃であっても良い。制御装置８０は、温度検出装置４３に接続されており、温度検出装置４３からエンジン本体４０の排気の温度Ｔの情報を受信することが可能である。

【0047】

制御装置８０は、温度センサ５０ｂに接続されており、温度センサ５０ｂから、排気浄化装置５０の入口部５０ａの排気の温度の情報を取得することが可能である。

【0048】

以下では、過給機付エンジン６を船舶１に搭載した場合の、制御装置８０による過給機付エンジン６の各部の制御態様について、図７を参照して説明する。

【0049】

ステップＳ１において、船舶１の航行時、制御装置８０は、位置算出装置９０から排気浄化装置５０の現在位置の情報を取得し、取得した排気浄化装置５０の現在位置の情報と、規制区域マップＭ１に基づいて、排気浄化装置５０が排気の規制区域外に存在しているか否かを判断する。制御装置８０により、排気浄化装置５０が排気の規制区域外に存在していると判断された場合には（ステップＳ１、Ｙｅｓ）、ステップＳ２に移行する。制御装置８０により、排気浄化装置５０が排気の規制区域内に存在していると判断された場合には（ステップＳ１、Ｎｏ）、ステップＳ４に移行する。

【0050】

ステップＳ２において、制御装置８０は、排気浄化装置５０が前記排気の規制区域外に存在していると判断すると、モータ７１により給気逃がし弁７０を閉じて、給気逃がし弁７０により給気管２８と分岐管２８ａの連通部の通路を閉塞させる。これにより、給気管２８内の給気が、分岐管２８ａを介して外部に排出されることなく、エンジン本体４０へ供給されている状態となる。

【0051】

ステップＳ３において、制御装置８０は、排気浄化装置５０を停止させる。排気浄化装置５０を停止させるとは、噴射ノズル５１からの還元剤の噴射を停止させることである。本実施形態では、制御装置８０は、加圧空気供給ポンプ５２及び還元剤供給ポンプ５４を停止させると共に、加圧空気弁５３のスプールを位置Ｖ、切替弁５５のスプールを位置Ｘにそれぞれ切り換えることで、排気浄化装置５０を停止させる（図４参照）。そして、ステップＳ１に移行する。

【0052】

前記ステップ２及びステップ３に示すように、給気逃がし弁７０により給気を外部へ排出しないようしている状態を、低燃費モードと称する。以上のように、排気の規制区域外では、上記低燃費モードに切り換えることで、過給機２０からの給気を給気逃がし弁７０により外部へ排出すること無く、エンジン本体４０へ供給できるので、効率よくエンジン本体４０を駆動させることが可能となる。

【0053】

ステップＳ４において、制御装置８０は、排気浄化装置５０が前記排気の規制区域内に存在していると判断すると、エンジン回転数検出装置４４から信号を受信して、エンジン回転数の情報を取得する。本実施形態では、取得したエンジン回転数がＮ１であったこととする。

【0054】

ステップＳ５において、制御装置８０は、出力検出装置４５（前記燃料検出装置）から信号を受信して、エンジン出力の情報（燃料噴出量の情報）を取得する。本実施形態では、取得したエンジン出力がＦ１であったこととする。

【0055】

ステップＳ６において、制御装置８０は、第一マップαを用いて、前記ステップＳ４で取得したエンジン回転数Ｎ１と、前記ステップＳ５で取得したエンジン出力（燃料噴出量）Ｆ１と、で構成される座標α１を算出する（図５参照）。そして、制御装置８０は、座標α１に対応する第二マップβ１を用いて、ＮＯｘ触媒６０の活性化温度ＴＸに対応する回転角θＸ（目標回転角θＸ）を算出する（図６（ａ）参照）。

【0056】

ステップＳ７において、制御装置８０は、モータ７１を目標回転角θＸまで駆動させる。これにより、エンジン本体４０の排気の温度Ｔが活性化温度ＴＸに到達するように、給気逃がし弁７０の開度が調整されることとなる。

【0057】

ステップＳ８において、制御装置８０は、気圧検出装置２８ｂから信号を受信して、分岐管２８ａ内の気圧の情報を取得する。本実施形態では、分岐管２８ａ内の気圧がＰ１であったこととする。

【0058】

ステップＳ９において、制御装置８０は、温度検出装置４３から信号を受信して、エンジン本体４０の排気の温度の情報を取得する。本実施形態では、エンジン本体４０の排気の温度がＴ１であったこととする。

【0059】

ステップＳ１０において、制御装置８０は、ステップＳ８において取得した分岐管２８ａ内の気圧Ｐ１が、所定値ＰＸ以上であるか否かを確認する。所定値ＰＸは、給気逃がし弁７０が開いていており、給気の一部が分岐管２８ａ内を流通しているときの分岐管２８ａ内の気圧であり、実験等を行うことによって予め求められている。制御装置８０は、分岐管２８ａ内の気圧が所定値ＰＸ以上であるときには、給気の一部が分岐管２８ａを介して給気管２８の外部へ排出されていると判断し、所定値ＰＸ未満であるときには、給気逃がし弁７０が閉じられており、給気が分岐管２８ａを介して外部へ排出されていないと判断する。さらに、制御装置８０は、ステップＳ９において取得したエンジン本体４０の排気の温度Ｔ１が、ＮＯｘ触媒６０の活性化温度ＴＸに到達しているか否かを確認する。

【0060】

制御装置８０は、分岐管２８ａ内の気圧Ｐ１が、所定値ＰＸ以上であり（給気の一部が給気管２８の外部へ排出されており）、かつ、エンジン本体４０の排気の温度Ｔ１が、ＮＯｘ触媒６０の活性化温度ＴＸに到達していることを確認した場合には（ステップＳ１０、Ｙｅｓ）、ステップＳ１１に移行する。制御装置８０は、分岐管２８ａ内の気圧Ｐ１が、所定値ＰＸ未満であり（給気逃がし弁７０が閉じられており）、又は、エンジン本体４０の排気の温度Ｔ１が、ＮＯｘ触媒６０の活性化温度ＴＸに到達していないことを確認した場合には（ステップＳ１０、Ｎｏ）、ステップＳ１に移行する。

【0061】

ステップＳ１１において、制御装置８０は、排気浄化装置５０を作動させる。排気浄化装置５０を作動させるとは、噴射ノズル５１から還元剤を噴射させることである。本実施形態では、制御装置８０は、加圧空気供給ポンプ５２及び還元剤供給ポンプ５４を駆動させると共に、加圧空気弁５３のスプールを位置Ｗ、切替弁５５のスプールを位置Ｙにそれぞれ切り換えることで、排気浄化装置５０を作動させる（図４参照）。そして、ステップＳ１に移行する。

【0062】

前記ステップＳ１１に示すように、エンジン本体４０の排気の温度を、ＮＯｘ触媒６０の活性化温度ＴＸに到達させて、さらに、排気浄化装置５０を作動させている状態を、排気浄化モードと称する。

【0063】

以上のように、排気の規制区域内では、上記排気浄化モードに切り換えることで、排気の温度を、ＮＯｘ触媒６０の活性化温度ＴＸに到達させた状態で、排気浄化装置５０を作動させて、噴射ノズル５１から還元剤を噴射させることができ、排気の浄化性能を高めることが可能となる。また、給気逃がし弁７０を操作して、エンジン本体４０への給気の供給量を調整することで、エンジン本体４０の排気の温度を制御できるので、エンジン本体４０の仕様変更を行うこと無く、給気逃がし弁７０の開度を調整するだけで、排気浄化装置５０に使用する触媒の活性化に必要な排気の温度を得ることが可能となる。また、エンジン本体４０の排気の温度を制御できるので、排気浄化装置５０に使用する触媒の選択性を高めることが可能となる。また、排気浄化装置５０の作動時に、エンジン本体４０の排気の温度を制御して、良好な排気の温度を保てるので、排気浄化装置５０に使用する触媒の寿命をのばすことが可能となる。また、前記ステップ１、及びステップ１０に示すように、排気浄化装置５０を作動させるための条件を設定することで、排気浄化装置５０の誤作動を抑制することが可能となる。また、給気逃がし弁７０を操作して、エンジン本体４０への給気の供給量を調整するだけで、排気の温度低下を防げるので、必要な排気の温度ＴＸを得るための装置の導入コストを抑制することが可能となる。

【0064】

図８に示すように、なお、分岐管２８ａを第二供給流路５９に接続して、給気逃がし弁７０により給気管２８から排出した給気を、分岐管２８ａ及び第二供給流路５９を介して噴射ノズル５１に供給するように構成してもよい。これにより、上記排気浄化モード時に、噴射ノズル５１は、給気逃がし弁７０が排出した給気を用いて、還元剤を噴射することとなる。従って、加圧空気供給ポンプ５２からの加圧空気を用いることなく還元剤を噴射させることが可能となり、加圧空気供給ポンプ５２を設けなくてもよいので、合理的な装置構成を実現することが可能となる。また、船内にエアを供給するための装置が無い場合でも、排気浄化装置５０を作動させることが可能となる。また、図８、上記ステップＳ１０及びステップＳ１１に示すように、噴射ノズル５１は、給気管２８内の給気が分岐管２８ａを介してエアタンク６１に供給されている状態で、分岐管２８ａ内の気圧が所定値ＰＸ以上に達し、かつ、排気の温度Ｔ１が目標値ＴＸに達すると、当該エアタンク６１内の給気を用いて還元剤を噴射する。これにより、還元剤の噴射に必要な気圧を確保することが可能となる。

【0065】

なお、分岐管２８ａの排気口を排気浄化装置５０に向けて配置して、給気逃がし弁７０により給気管２８から給気を排出するときに、排出した給気を排気浄化装置５０のセンサ類等にあてて、排気浄化装置５０のセンサ類等を冷却するように構成してもよい。これにより、排気浄化装置５０のセンサ類等を冷却するための装置を別途設ける必要がなく、合理的な装置構成を実現することが可能となる。

【0066】

図９には試験装置１００が示されている。試験装置１００は、第一排気管１０１と、排気浄化装置（触媒槽）１０２と、第二排気管１０３と、分岐管（バイパスライン）１０４と、入口側ＮＯｘ検出部１０５と、噴射ノズル１０６と、出口側ＮＯｘ検出部１０７と、ＮＨ3 スリップ量検出装置１０８と、を有する。

【0067】

第一排気管１０１は、一端がエンジン本体４０に接続されており、他端が排気浄化装置１０２に接続されている。排気浄化装置１０２の排出側には第二排気管１０３が接続されている。排気浄化装置１０２は排気浄化装置５０に相当し、触媒（脱硝触媒）を用いて排気を浄化する。エンジン本体４０から排出された排気は、第一排気管１０１→排気浄化装置１０２→第二排気管１０３に順に流れて、大気中に放出される。

【0068】

分岐管１０４は、一端が第一排気管１０１の中途部に接続されており、他端が第二排気管１０３の中途部に接続されている。分岐管１０４は分岐管３３に相当する。分岐管３３と第一排気管１０１の連結部には、排気切替弁１０９・１１０が設けられている。排気切替弁１０９は排気切替弁３５に相当し、排気切替弁１１０は排気切替弁３４に相当する。分岐管１０４及び排気切替弁１０９・１１０を設けることによって、分岐管１０４又は第一排気管１０１のいずれかに排気通路を切り換えることが可能である。

【0069】

第一排気管１０１における、分岐管３３と第一排気管１０１の連結部の下流側には、入口側ＮＯｘ検出部１０５が設けられている。入口側ＮＯｘ検出部１０５は、排気浄化装置１０２に流入する前の排気に含まれる触媒入口ＮＯｘ量を検出する。第一排気管１０１における、入口側ＮＯｘ検出部１０５の下流側、すなわち、入口側ＮＯｘ検出部１０５と排気浄化装置１０２の間には、噴射ノズル１０６が設けられている。噴射ノズル１０６は、噴射ノズル５１に相当し、還元剤（尿素水）を第一排気管１０１の内部に供給する。

【0070】

第二排気管１０３には、出口側ＮＯｘ検出部１０７が設けられている。出口側ＮＯｘ検出部１０７は、排気浄化装置１０２から流出した排気、すなわち、浄化後の排気に含まれる触媒出口ＮＯｘ量を検出する。第二排気管１０３における、出口側ＮＯｘ検出部１０７の下流側には、ＮＨ₃ スリップ量検出装置１０８が設けられている。ＮＨ₃ スリップ量検出装置１０８は、ＮＨ₃ スリップ量、すなわち、第二排気管１０３を通じて大気中に放出される排気ガスに含まれるアンモニア量を検出する。第二排気管１０３における、ＮＨ₃ スリップ量検出装置１０８の下流側には分岐管１０４が接続されている。排気浄化装置（触媒槽）１０２の入口部１１１には、入口部１１１の排気の温度を検出する温度センサ１１２が設けられている。

【0071】

試験装置１００は、入口側ＮＯｘ検出部１０５による触媒入口ＮＯｘ量の検出値Ｒ１と、出口側ＮＯｘ検出部１０７による触媒出口ＮＯｘ量の検出値Ｒ２と、に基づいて、ＮＯｘ浄化率Ｑ（＝（Ｒ１−Ｒ２）／Ｒ１）を算出することが可能である。また、試験装置１００は、ＮＨ₃ スリップ量検出装置１０８によりＮＨ₃ スリップ量を検出することが可能である。

【0072】

図１０には、排気浄化装置（触媒槽）１０２の入口部１１１の排気の温度と、燃料に含まれるＳ（硫黄）含有量（％）と、ＮＯｘ浄化率Ｑの低下率と、酸性硫安（ＮＨ₄ ＨＳＯ₃ ）の有無と、の関係を示すグラフが示されている。図１０のグラフは、試験装置１００等を用いてＮＯｘ浄化率Ｑ等の各種のデータを取得・分析することで得られたものである。図１０のグラフにおいて、縦軸は排気浄化装置（触媒槽）１０２の入口部１１１の排気の温度を示し、横軸はエンジン本体４０に使用される燃料に含まれるＳ（硫黄）含有量を示している。図１０に示すように、ラインＬよりも下側の領域では、酸性硫安（ＮＨ₄ ＨＳＯ₃ ）が生成し、ＮＯｘ浄化率Ｑの低下率が大きくなることがわかった（図１０の「×」参照）。すなわち、排気浄化装置（触媒槽）１０２の入口部１１１の排気の温度が低くなると、酸性硫安（ＮＨ₄ ＨＳＯ₃ ）が生成し、ＮＯｘ浄化率Ｑの低下率が大きくなる。酸性硫安が生成されると、酸性硫安により排気浄化装置１０２の触媒が劣化して、排気浄化機能（ＮＯｘ浄化率Ｑ）が低下してしまうので、酸性硫安の生成を抑えるほうが好ましい。これに対し、図１０に示すように、ラインＬよりも上側の領域では、酸性硫安（ＮＨ₄ ＨＳＯ₃ ）が生成しなくなり、ＮＯｘ浄化率Ｑの低下率が小さくなることがわかった（図１０の「●」、参照）。すなわち、排気浄化装置（触媒槽）１０２の入口部１１１の排気の温度が高くなると、酸性硫安（ＮＨ₄ ＨＳＯ₃ ）が生成しなくなり、ＮＯｘ浄化率Ｑの低下率が小さくなる。従って、排気浄化装置１０２の排気浄化機能（ＮＯｘ浄化率Ｑ）を良好な状態に保持するためには、排気浄化装置（触媒槽）１０２の入口部１１１の排気の温度がラインＬよりも上側の領域にくるように、エンジン本体４０の排気の温度を制御することが好ましい。

【0073】

上記した過給機付エンジン６は、給気逃がし弁７０を用いてエンジン本体４０の排気の温度を制御できる。これにより、過給機付エンジン６は、排気浄化装置（触媒槽）１０２の入口部１１１の排気の温度がラインＬよりも上側の領域にくるように、エンジン本体４０の排気の温度を制御できる。従って、酸性硫安の生成を抑制することができ、ＮＯｘ触媒６０の劣化の進行を抑えることが可能となる。

【符号の説明】

【0074】

６ 過給機付エンジン
２０ 過給機
４０ エンジン本体
５０ 排気浄化装置
６０ ＮＯｘ触媒
７０ 給気逃がし弁
８０ 制御装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】