(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】
(24)【登録日】2022-12-27
(45)【発行日】2023-01-11
(54)【発明の名称】舶用ディーゼルエンジン
(51)【国際特許分類】
F02D 19/12 20060101AFI20221228BHJP
F01N 3/08 20060101ALI20221228BHJP
F01N 3/24 20060101ALI20221228BHJP
F02D 21/08 20060101ALI20221228BHJP
F02D 43/00 20060101ALI20221228BHJP
F02D 45/00 20060101ALI20221228BHJP
F02M 25/025 20060101ALI20221228BHJP
F02M 25/03 20060101ALI20221228BHJP
F02M 26/06 20160101ALI20221228BHJP
F02M 26/08 20160101ALI20221228BHJP
【ＦＩ】
F02D19/12 A
F01N3/08 G
F01N3/24 R
F02D21/08 301Z
F02D43/00 301N
F02D43/00 301T
F02D43/00 301Z
F02D45/00
F02M25/025 K
F02M25/03
F02M26/06
F02M26/08 321
F02M26/08 351
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2017160629
(22)【出願日】2017-08-23
(65)【公開番号】P2019039324
(43)【公開日】2019-03-14
【審査請求日】2020-06-05
【審判番号】
【審判請求日】2021-11-17
(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】弁理士法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】平岡 直大
(72)【発明者】
【氏名】三柳 晃洋
(72)【発明者】
【氏名】辻 陽平
(72)【発明者】
【氏名】樋口 純
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 和久
【合議体】
【審判長】水野 治彦
【審判官】河端 賢
【審判官】木村 麻乃
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１７－２５７７３（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１６／１０３３９８（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特許第５９０８６３６（ＪＰ，Ｂ１）
【文献】特開平９－１４４６０６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特許第５８８６３５６（ＪＰ，Ｂ２）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
F02D 13/00-45/00
F02M 25/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
シリンダ内の燃料燃焼によるピストンの往復運動を、推進力を発生させる回転軸の回転運動に変換するエンジン本体と、前記シリンダ内の燃焼室へ燃料および水を噴射する噴射部と、
前記エンジン本体から排出された排ガス中の窒素酸化物を低減するＮＯｘ低減装置と、
前記噴射部の動作期間、前記エンジン本体の負荷であるエンジン負荷に応じて、前記噴射部による水添加率を可変に制御し、前記ＮＯｘ低減装置の動作期間、前記エンジン負荷に応じて、前記ＮＯｘ低減装置による窒素酸化物の低減の程度を示す低減パラメータを可変に制御し、前記噴射部の動作期間と前記ＮＯｘ低減装置の動作期間とが重複する場合において、前記水添加率と、前記エンジン負荷の変化に対して極大値を有するように変化する前記低減パラメータとの組み合わせを、前記エンジン負荷毎に異なる組み合わせとなるように一義的に決定する制御部と、
を備えることを特徴とする舶用ディーゼルエンジン。
【請求項2】
前記ＮＯｘ低減装置は、前記エンジン本体から排出された排ガスの一部を前記エンジン本体に再循環するＥＧＲシステムであり、前記ＮＯｘ低減装置による前記低減パラメータは、前記ＥＧＲシステムによるＥＧＲ率であることを特徴とする請求項１に記載の舶用ディーゼルエンジン。
【請求項3】
前記制御部は、前記エンジン負荷と前記水添加率との関係を示す水添加率制御マップと、前記エンジン負荷と前記ＥＧＲ率との関係を示すＥＧＲ率制御マップとを用い、前記エンジン負荷に応じて、前記水添加率と前記ＥＧＲ率とを可変に制御することを特徴とする請求項２に記載の舶用ディーゼルエンジン。
【請求項4】
前記制御部は、前記エンジン負荷が所定値未満である場合、前記噴射部による前記水添加率を可変に制御し、前記エンジン負荷が前記所定値以上である場合、前記水添加率の制御に加えて更に、前記ＮＯｘ低減装置による前記低減パラメータを可変に制御することを特徴とする請求項１～３のいずれか一つに記載の舶用ディーゼルエンジン。
【請求項5】
前記噴射部は、前記シリンダ内の燃焼室へ燃料および水を層状に噴射することを特徴とする請求項１～４のいずれか一つに記載の舶用ディーゼルエンジン。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、船舶に搭載される舶用ディーゼルエンジンに関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、船舶の分野においては、舶用ディーゼルエンジンのエンジン本体から排出される排ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減する手法の一つとして、水技術が公知である。この水技術は、エンジン本体のシリンダ内の燃焼室へ水を添加することにより、燃焼温度を下げてＮＯｘの排出量を低減するものである。このような水技術として、例えば、燃料に水を混合して乳化させた水エマルジョン燃料を燃焼室へ導入するものや、燃料噴射後の燃焼室に発生した火炎に向けて水を単独で噴射するもの等が挙げられる。
【0003】
また、エンジン本体からの排ガス中のＮＯｘを低減する別の手法として、排ガス再循環（ＥＧＲ：Exhaust Gas Recirculation）システム、および、選択式触媒還元（ＳＣＲ：Selective Catalytic Reduction）システムという二つのＮＯｘ低減技術が公知である。ＥＧＲシステムは、エンジン本体からの排ガスの一部を空気と混合してエンジン本体に再循環することにより、燃焼によるＮＯｘの生成を抑制してＮＯｘの排出量を低減する。ＳＣＲシステムは、エンジン本体からの排ガスに対して還元剤を噴射し、この排ガス中のＮＯｘと還元剤との還元反応を促進させることにより、ＮＯｘの排出量を低減する。
【0004】
また、上述した水技術とＥＧＲシステムとを組み合わせたディーゼルエンジンも開示されている（例えば、特許文献１～３参照）。特許文献１～３に開示されている技術では、エンジン負荷が低い状態と高い状態とで可変のＥＧＲ率に応じて、シリンダ内の燃焼室へ噴射される燃料の流れに水が添加されている。または、燃料に対する水添加率が、実用的なエンジン負荷によらず一定の目標値となるように制御されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特許第５０１４５１６号公報
【文献】特許第５８８６３５６号公報
【文献】特許第５９０８６３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ところで、舶用ディーゼルエンジンに要求されるＮＯｘの排出規制には、国際海事機関の海洋汚染防止条約附属書ＶＩに基づいて、現状、２次規制（Tier II）および３次規制（Tier III）がある。２次規制は、一般海域（Global Area）を航行する船舶に搭載される舶用ディーゼルエンジンのＮＯｘの排出量を規制するものである。３次規制は、２次規制に比べ極めて強化されたＮＯｘの排出規制であり、排出規制海域（ＥＣＡ：Emission Control Area）を航行する船舶に搭載される舶用ディーゼルエンジンのＮＯｘの排出量を規制するものである。
【0007】
２次規制は、上述した水技術、ＥＧＲシステムまたはＳＣＲシステムのいずれかを単独で舶用ディーゼルエンジンに採用すれば、満足し得るレベルである。一方、３次規制は、舶用ディーゼルエンジンへの水技術の単独採用では満足することが困難なレベルである。このような３次規制によるＮＯｘの排出規制の強化に対応するために、近年、舶用ディーゼルエンジンに水技術とＥＧＲシステムまたはＳＣＲシステムのＮＯｘ低減技術とを採用し、舶用ディーゼルエンジンの燃費（以下、エンジン燃費という）の悪化を抑制しながら、これらＮＯｘ低減技術の組み合わせによってエンジン本体からのＮＯｘの排出量を低減することが要望されている。
【0008】
しかしながら、上述した従来技術では、要求されるＮＯｘの排出規制を満足し得るレベルにエンジン本体からのＮＯｘの排出量を低減しながら、エンジン燃費の悪化を抑制すべく水技術および他のＮＯｘ低減技術を効率よく制御することは困難である。特に、特許文献１に記載の従来技術では、たとえエンジン負荷が互いに異なる状態に変化してもＥＧＲ率は同じ値となる場合があり、この場合、ＥＧＲ率と燃料に対する水添加率とが一義的に決まらないことから、ＥＧＲ率に応じた水添加率の制御が困難になる場合が多い。また、特許文献２、３に記載の従来技術では、シリンダ内の燃焼室に対する水添加率をエンジン負荷に応じて柔軟に制御することは困難である。
【0009】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、エンジン燃費の悪化を抑制するとともに、エンジン本体からのＮＯｘの排出量を低減することができる舶用ディーゼルエンジン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】
【0010】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る舶用ディーゼルエンジンは、シリンダ内の燃料燃焼によるピストンの往復運動を、推進力を発生させる回転軸の回転運動に変換するエンジン本体と、前記シリンダ内の燃焼室へ燃料および水を噴射する噴射部と、前記エンジン本体から排出された排ガス中の窒素酸化物を低減するＮＯｘ低減装置と、前記噴射部の動作期間、前記エンジン本体の負荷であるエンジン負荷に応じて、前記噴射部による水添加率を可変に制御し、前記ＮＯｘ低減装置の動作期間、前記エンジン負荷に応じて、前記ＮＯｘ低減装置による窒素酸化物の低減の程度を示す低減パラメータを可変に制御する制御部と、を備えることを特徴とする。
【0011】
また、本発明に係る舶用ディーゼルエンジンは、上記の発明において、前記ＮＯｘ低減装置は、前記エンジン本体から排出された排ガスの一部を前記エンジン本体に再循環するＥＧＲシステムであり、前記ＮＯｘ低減装置による前記低減パラメータは、前記ＥＧＲシステムによるＥＧＲ率であることを特徴とする。
【0012】
また、本発明に係る舶用ディーゼルエンジンは、上記の発明において、前記制御部は、前記エンジン負荷と前記水添加率との関係を示す水添加率制御マップと、前記エンジン負荷と前記ＥＧＲ率との関係を示すＥＧＲ率制御マップとを用い、前記エンジン負荷に応じて、前記水添加率と前記ＥＧＲ率とを可変に制御することを特徴とする。
【0013】
また、本発明に係る舶用ディーゼルエンジンは、上記の発明において、前記ＮＯｘ低減装置は、前記エンジン本体から排出された排ガスに還元剤を噴射するＳＣＲシステムであり、前記ＮＯｘ低減装置による前記低減パラメータは、前記ＳＣＲシステムによる還元剤噴射率であることを特徴とする。
【0014】
また、本発明に係る舶用ディーゼルエンジンは、上記の発明において、前記制御部は、前記エンジン負荷と前記水添加率との関係を示す水添加率制御マップと、前記エンジン負荷と前記還元剤噴射率との関係を示す還元剤噴射率制御マップとを用い、前記エンジン負荷に応じて、前記水添加率と前記還元剤噴射率とを可変に制御することを特徴とする。
【0015】
また、本発明に係る舶用ディーゼルエンジンは、上記の発明において、前記制御部は、前記エンジン負荷が所定値未満である場合、前記噴射部による前記水添加率を可変に制御し、前記エンジン負荷が所定値以上である場合、前記水添加率の制御に加えて更に、前記ＮＯｘ低減装置による前記低減パラメータを可変に制御することを特徴とする。
【0016】
また、本発明に係る舶用ディーゼルエンジンは、上記の発明において、前記噴射部は、前記シリンダ内の燃焼室へ燃料および水を層状に噴射することを特徴とする。
【発明の効果】
【0017】
本発明に係る舶用ディーゼルエンジンよれば、エンジン燃費の悪化を抑制するとともに、エンジン本体からのＮＯｘの排出量を低減することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下に、添付図面を参照して、本発明に係る舶用ディーゼルエンジンの好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本実施形態により、本発明が限定されるものではない。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実のものとは異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。また、各図面において、同一構成部分には同一符号が付されている。
【0020】
（実施形態１）
本発明の実施形態１に係る舶用ディーゼルエンジンの構成について説明する。図１は、本発明の実施形態１に係る舶用ディーゼルエンジンの一構成例を示す模式図である。図１に示すように、本実施形態１に係る舶用ディーゼルエンジン１０は、エンジン本体１と、エンジン本体１に対する燃料供給および水添加のための噴射部５と、エンジン本体１の回転数検出のための回転数検出部９とを備える。また、舶用ディーゼルエンジン１０は、過給機１１と、ＥＧＲシステム１２と、過給機１１からの圧縮ガスを冷却するための冷却器１３と、逆止弁１４と、補助ブロワ１５と、燃焼用ガスの酸素濃度を検出するための酸素濃度検出部１６と、操作部１７と、制御部１８とを備える。また、図１に示すように、舶用ディーゼルエンジン１０は、給気用の配管としての給気ラインＧ１、Ｇ６およびバイパスラインＧ７と、排気用の配管としての排気ラインＧ２、Ｇ３と、排ガス再循環（ＥＧＲ）用の配管としての排ガス再循環ラインＧ４、Ｇ５とを備える。
本発明の実施形態１に係る舶用ディーゼルエンジンの構成について説明する。図１は、本発明の実施形態１に係る舶用ディーゼルエンジンの一構成例を示す模式図である。図１に示すように、本実施形態１に係る舶用ディーゼルエンジン１０は、エンジン本体１と、エンジン本体１に対する燃料供給および水添加のための噴射部５と、エンジン本体１の回転数検出のための回転数検出部９とを備える。また、舶用ディーゼルエンジン１０は、過給機１１と、ＥＧＲシステム１２と、過給機１１からの圧縮ガスを冷却するための冷却器１３と、逆止弁１４と、補助ブロワ１５と、燃焼用ガスの酸素濃度を検出するための酸素濃度検出部１６と、操作部１７と、制御部１８とを備える。また、図１に示すように、舶用ディーゼルエンジン１０は、給気用の配管としての給気ラインＧ１、Ｇ６およびバイパスラインＧ７と、排気用の配管としての排気ラインＧ２、Ｇ３と、排ガス再循環（ＥＧＲ）用の配管としての排ガス再循環ラインＧ４、Ｇ５とを備える。
【0021】
なお、図１において、ガスの流通および配管は、実線矢印によって適宜図示される。液体の流通および配管は、破線矢印によって適宜図示される。電気信号線は、一点鎖線によって適宜図示される。このことは、以下、同様である。
【0022】
エンジン本体１は、図示しないが、プロペラ軸を介して船舶の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１は、ユニフロー掃排気式のクロスヘッド式ディーゼルエンジン等の２ストロークディーゼルエンジンである。例えば、図１に示すように、エンジン本体１は、複数（実施形態１では６つ）のシリンダ２と、掃気トランク３と、排気マニホールド４とを備える。また、エンジン本体１は、図示しないが、各シリンダ２の内部に沿って往復運動（例えば上下動）するピストン、ピストンの往復運動に伴ってプロペラ軸を回転させるためのクランク、クランクシャフトおよびクロスヘッド等を備える。
【0023】
複数のシリンダ２の各々は、ピストンを往復運動させるための吸排気および燃料燃焼等が行われる燃焼室を形成する。掃気トランク３は、エンジン本体１内における掃気ポート（図示せず）を介して各シリンダ２内の燃焼室と連通している。排気マニホールド４は、エンジン本体１内における排気流路（図示せず）を介して各シリンダ２内の燃焼室と連通している。エンジン本体１は、各シリンダ２内の燃焼室における燃料燃焼によるピストンの往復運動を、船舶の推進力を発生させる回転軸（具体的にはプロペラ軸またはクランクシャフト等）の回転運動に変換する。この際、エンジン本体１は、各シリンダ２内の吸排気の流れを下方から上方への一方向として、排気の残留を無くすようにしている。具体的には、掃気トランク３から各シリンダ２内の燃焼室へ燃焼用ガスが給気され、燃焼後の排ガスが各シリンダ２内の燃焼室から排気マニホールド４へ排出される。このようなエンジン本体１において、図１に示すように、掃気トランク３には給気ラインＧ１およびバイパスラインＧ７が連結され、排気マニホールド４には排気ラインＧ２が連結されている。なお、排ガスとは、エンジン本体１から排気ラインＧ２等を通じて外部に排出されるガスである。
【0024】
噴射部５は、各シリンダ２内の燃焼室へ燃料および水を噴射するものである。図１に示すように、噴射部５は、複数の燃料噴射ポンプ６と、複数の注水ポンプ７と、複数の燃料噴射弁８とを備え、エンジン本体１に設けられる。本実施形態１において、燃料噴射ポンプ６および注水ポンプ７は、上述したシリンダ２の数量に対応して、各々６つずつ、エンジン本体１に設けられている。燃料噴射弁８は、例えば図１に示すように、燃焼室内の互いに違う方向に噴射口を向ける態様で２つずつ、各シリンダ２に設けられている。
【0025】
複数の燃料噴射ポンプ６の各々は、燃料用の配管を介して各燃料噴射弁８に燃料を送り込む。複数の注水ポンプ７の各々は、水用の配管を介して各燃料噴射弁８に蒸留水などの水を注入して、例えば、各燃料噴射弁８の流通経路内の燃料間に水を割り込ませる。噴射部５は、各燃料噴射ポンプ６による燃料の圧送作用により、各燃料噴射弁８から各シリンダ２内の燃焼室へ、燃料および水を層状に（例えば図１に示す燃料６ａと水７ａとが噴射方向に交互に並ぶように）噴射する。この結果、各燃料噴射ポンプ６からの燃料６ａは、各シリンダ２内の燃焼室へ噴射されて燃焼し、各注水ポンプ７からの水７ａは、各燃焼室内に添加されて燃焼温度を低下させる。噴射部５は、この水噴射（水添加）によって、エンジン本体１からの排ガス中のＮＯｘの排出量を低減する。
【0026】
このような噴射部５による燃料噴射量、注水量、燃料および水の噴射タイミング等は、制御部１８による各燃料噴射ポンプ６の駆動制御、各注水ポンプ７の駆動制御、各燃料噴射弁８の開閉制御を通じて、各々制御される。
【0027】
回転数検出部９は、エンジン本体１の回転数を検出するものであり、エンジン本体１に設けられる。回転数検出部９は、例えば、プロペラ軸と接続された回転軸（クランクシャフト等）の回転数を、エンジン本体１の回転数として検出する。回転数検出部９は、回転数を検出する都度、検出した回転数を示す電気信号を制御部１８に送信する。なお、回転数検出部９は、上記の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。
【0028】
過給機１１は、エンジン本体１からの排ガスを利用して、燃焼用ガスを圧縮してエンジン本体１に送り込むための一段式過給機である。本実施形態１において、図１に示すように、過給機１１は、圧縮機（コンプレッサ）１１ａと、タービン１１ｂと、回転軸１１ｃとを備え、エンジン本体１とＥＧＲシステム１２との間に設けられる。圧縮機１１ａおよびタービン１１ｂは、羽根車等によって各々構成され、回転軸１１ｃを中心軸にして一体に回転するように、回転軸１１ｃによって互いに連結されている。また、圧縮機１１ａのガス入側には、外部（大気）からの新たな空気（新気ともいう）等のガスを吸入する給気ラインＧ６が連結されている。圧縮機１１ａのガス出側には、エンジン本体１の掃気トランク３に通じる給気ラインＧ１が連結されている。タービン１１ｂのガス入側には、エンジン本体１の排気マニホールド４に通じる排気ラインＧ２が連結されている。タービン１１ｂのガス出側には、外部へ排ガスを排出する煙突（図示せず）等に通じる排気ラインＧ３が連結されている。
【0029】
このような構成を有する過給機１１において、タービン１１ｂは、エンジン本体１の排気マニホールド４から排気ラインＧ２を通じて排出された高温高圧の排ガスを受ける。タービン１１ｂは、この受けた排ガスによって回転しながら、この回転に使用されて圧力および温度が低下した排ガスを排気ラインＧ３へ排出する。このタービン１１ｂの回転は、回転軸１１ｃによって圧縮機１１ａに伝達される。これにより、圧縮機１１ａは、このタービン１１ｂの回転に伴い回転して、給気ラインＧ６から空気等の燃焼用ガスを吸入し、吸入した燃焼用ガスを圧縮して給気ラインＧ１からエンジン本体１の掃気トランク３へ供給する。
【0030】
ＥＧＲシステム１２は、エンジン本体１から排出された排ガスの一部を空気と混合してエンジン本体１に再循環するものである。ＥＧＲシステム１２は、この排ガスの再循環により、各シリンダ２内の燃料燃焼によるＮＯｘの生成を抑制して、エンジン本体１からの排ガス中のＮＯｘの排出量を低減する。すなわち、本実施形態１において、ＥＧＲシステム１２は、エンジン本体１から排出された排ガス中のＮＯｘを低減するＮＯｘ低減装置として機能する。
【0031】
図１に示すように、ＥＧＲシステム１２は、排ガス再循環ラインＧ４、Ｇ５と、ＥＧＲ洗浄装置１２ａと、ＥＧＲブロワ１２ｂと、ＥＧＲ入口弁１２ｃと、ＥＧＲ出口弁１２ｄとを備える。
【0032】
排ガス再循環ラインＧ４、Ｇ５は、エンジン本体１からの排ガスの一部をエンジン本体１に再循環するための配管である。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且つ他端がＥＧＲ洗浄装置１２ａに接続されており、エンジン本体１からの排ガスの一部を、再循環ガスとして排気ラインＧ３から分離してＥＧＲ洗浄装置１２ａに向け流通させる。排ガス再循環ラインＧ５は、一端がＥＧＲ洗浄装置１２ａに接続され且つ他端が給気ラインＧ６の中途部に接続されており、ＥＧＲ洗浄装置１２ａによる洗浄後の再循環ガスを、燃焼用ガスの一部として給気ラインＧ６と合流するように流通させる。
【0033】
なお、再循環ガスとは、エンジン本体１からの排ガスのうち、エンジン本体１へ再循環される排ガスである。例えば、本実施形態１において、再循環ガスは、排気ラインＧ３から排ガス再循環ラインＧ４へ分流（抽気）された一部の排ガスである。
【0034】
ＥＧＲ洗浄装置１２ａは、再循環ガスに含まれる有害物質を洗浄によって除去するものである。ＥＧＲ洗浄装置１２ａは、特に図示しないが、再循環ガスを水噴射によって洗浄するスクラバユニット、水噴射による洗浄後の再循環ガスと洗浄廃水とを分離するデミスタユニット、この洗浄廃水から有害物質を分離して得た水を上記スクラバユニットへ再循環する水循環ユニット等によって構成される。本実施形態１において、ＥＧＲ洗浄装置１２ａは、排ガス再循環ラインＧ４から再循環ガスを受け入れ、受け入れた再循環ガスを流通させながら、この再循環ガスに対して水を噴射する。ＥＧＲ洗浄装置１２ａは、このような水噴射によって再循環ガスを洗浄し、硫黄酸化物（ＳＯｘ）や煤塵等の微粒子（ＰＭ）といった有害物質を再循環ガスから除去する。これと同時に、ＥＧＲ洗浄装置１２ａは、この再循環ガスを冷却する。ついで、ＥＧＲ洗浄装置１２ａは、洗浄後の再循環ガスと、除去した有害物質を含む洗浄廃水とを分離し、この洗浄廃水に対して所定の廃水処理および水循環処理を行いながら、洗浄後の再循環ガスを排ガス再循環ラインＧ５へ送出する。
【0035】
ＥＧＲブロワ１２ｂは、ＥＧＲ洗浄装置１２ａによる洗浄後の再循環ガスを給気ラインＧ６へ導くものである。本実施形態１において、ＥＧＲブロワ１２ｂは、送風機等によって構成され、図１に示すように、排ガス再循環ラインＧ５の中途部に設けられる。ＥＧＲブロワ１２ｂは、ＥＧＲ洗浄装置１２ａから排ガス再循環ラインＧ５へ送出された再循環ガス（洗浄後の再循環ガス）を、排ガス再循環ラインＧ５から給気ラインＧ６に向けて流通させる。これにより、ＥＧＲブロワ１２ｂは、この再循環ガスを給気ラインＧ６内の空気（新気）と混合する。このように空気と混合された再循環ガスは、過給機１１の圧縮機１１ａによって圧縮された後、燃焼用ガスとしてエンジン本体１へ再循環される。
【0036】
ＥＧＲ入口弁１２ｃは、排ガス再循環ラインＧ４における再循環ガスの流通状態を開閉によって調整するものである。本実施形態１において、ＥＧＲ入口弁１２ｃは、自動式の開閉弁等によって構成され、図１に示すように、排ガス再循環ラインＧ４の中途部に設けられる。ＥＧＲ入口弁１２ｃは、ＥＧＲシステム１２が稼働する場合、開状態となって、排気ラインＧ３から排ガス再循環ラインＧ４への排ガスの分流を可能とする。この場合、排気ラインＧ３内の排ガスの一部は、循環ガスとして排ガス再循環ラインＧ４内へ抽気される。一方、ＥＧＲ入口弁１２ｃは、ＥＧＲシステム１２が稼働停止する場合、閉状態となって、排気ラインＧ３から排ガス再循環ラインＧ４への排ガスの分流を不可とする。
【0037】
ＥＧＲ出口弁１２ｄは、排ガス再循環ラインＧ５における再循環ガスの流通状態を開閉によって調整するものである。本実施形態１において、ＥＧＲ出口弁１２ｄは、自動式の開閉弁等によって構成され、図１に示すように、排ガス再循環ラインＧ５の中途部であってＥＧＲブロワ１２ｂの下流側に設けられる。ＥＧＲ出口弁１２ｄは、ＥＧＲシステム１２が稼働する場合、開状態となって、排ガス再循環ラインＧ５から給気ラインＧ６への再循環ガスの流通（合流）を可能とする。一方、ＥＧＲ出口弁１２ｄは、ＥＧＲシステム１２が稼働停止する場合、閉状態となって、排ガス再循環ラインＧ５から給気ラインＧ６への再循環ガスの流通を不可とする。
【0038】
なお、上述したＥＧＲ入口弁１２ｃおよびＥＧＲ出口弁１２ｄは、各々、流量調整弁とし、排ガス再循環ラインＧ４、Ｇ５内を流通する再循環ガスの流量を調整するようにしてもよい。
【0039】
冷却器１３は、圧縮された燃焼用ガスを冷却するものである。本実施形態１において、冷却器１３は、図１に示すように、給気ラインＧ１の中途部であって、過給機１１における圧縮機１１ａの後段（圧縮機１１ａによる圧縮ガスの流通方向の下流側）に設けられる。冷却器１３は、圧縮機１１ａによって圧縮されて高温となった燃焼用ガスを、例えば冷却水との熱交換等によって冷却する。この冷却器１３によって冷却される燃焼用ガスは、ＥＧＲシステム１２が稼働している場合、新気と再循環ガスとの混合ガスである。この場合、燃焼用ガスは、冷却器１３によって冷却された後、給気ラインＧ１内を流通し、逆止弁１４を通過して、エンジン本体１の掃気トランク３に給気される。一方、ＥＧＲシステム１２が稼働停止している場合、この冷却器１３によって冷却される燃焼用ガスは、新気である。この場合、燃焼用ガスは、冷却器１３によって冷却された後、給気ラインＧ１からバイパスラインＧ７内を流通し、補助ブロワ１５によって圧縮されて、エンジン本体１の掃気トランク３に給気される。
【0040】
逆止弁１４は、エンジン本体１側からの燃焼用ガスの逆流を防止するものである。本実施形態１において、逆止弁１４は、図１に示すように、給気ラインＧ１の中途部であってバイパスラインＧ７の分岐部とエンジン本体１側の端部との間に設けられる。逆止弁１４は、給気ラインＧ１内における燃焼用ガス（例えば過給機１１の圧縮機１１ａによって圧縮され且つ冷却器１３によって冷却された燃焼用ガス）の流通方向を、冷却器１３側からエンジン本体１の掃気トランク３側に向かう一方向に規制して、掃気トランク３側から冷却器１３側への燃焼用ガスの逆流を防止する。
【0041】
補助ブロワ１５は、過給機１１の代わりに燃焼用ガスを圧縮してエンジン本体１の掃気トランク３へ送り込むものである。本実施形態１において、補助ブロワ１５は、例えば、圧縮機およびモータ等によって構成され、図１に示すように、バイパスラインＧ７の中途部に設けられる。補助ブロワ１５は、例えば、過給機１１が起動してから安定稼働するまでの期間に駆動して、過給機１１の代わりに、給気ラインＧ１、Ｇ６および圧縮機１１ａ等を介して外部からバイパスラインＧ７内に空気（新気）を吸入し、吸入した空気を、燃焼用ガスとして圧縮して掃気トランク３側へ圧送する。また、補助ブロワ１５は、この燃焼用ガスの圧送を終了した後、掃気トランク３側からバイパスラインＧ７内への燃焼用ガスの流れを阻害する程度に駆動して、バイパスラインＧ７内における燃焼用ガスの逆流を防止する。
【0042】
バイパスラインＧ７は、補助ブロワ１５が過給機１１の代わりに機能するための給気ラインである。本実施形態１において、バイパスラインＧ７は、図１に示すように、一端が給気ラインＧ１の中途部であって冷却器１３と逆止弁１４との間に接続され、且つ、他端がエンジン本体１の掃気トランク３に接続されている。バイパスラインＧ７は、逆止弁１４を迂回するように給気ラインＧ１から分岐して補助ブロワ１５側へ空気等の燃焼用ガスを導き、補助ブロワ１５による圧縮後の燃焼用ガスを掃気トランク３内へ流通させる。
【0043】
酸素濃度検出部１６は、エンジン本体１に給気される燃焼用ガスの酸素濃度を検出するものである。本実施形態１において、酸素濃度検出部１６は、図１に示すように、給気ラインＧ１の中途部であってバイパスラインＧ７の分岐部と冷却器１３との間に設けられる。酸素濃度検出部１６は、給気ラインＧ１内の燃焼用ガスの酸素濃度を検出し、その都度、検出した酸素濃度を示す電気信号を制御部１８に送信する。
【0044】
操作部１７は、船舶の航行速度等を操作するためのものである。本実施形態１において、操作部１７は、例えば操縦ハンドル等によって構成される。操作部１７は、操作者による操作に応じて、船舶の航行速度（全速や停止等）を航行方向（前進や後進等）とともに切り替え可能に指定する。操作部１７は、航行速度の指定を切り替える操作が行われる都度、切り替え後の航行速度（現航行速度）を指定する電気信号を制御部１８に送信する。
【0045】
制御部１８は、エンジン本体１の運転を制御するエンジン制御機能と、エンジン本体１から排出される排ガス中のＮＯｘの低減を制御するＮＯｘ低減制御機能とを兼ね備える。制御部１８は、各種プログラムを実行してデータ処理を行うＣＰＵおよびメモリ等によって構成され、図１中の一点鎖線（電気信号線）で示されるように、噴射部５の各燃料噴射ポンプ６および各注水ポンプ７と、ＥＧＲシステム１２のＥＧＲブロワ１２ｂとを制御する。また、制御部１８は、特に電気信号線は図示しないが、噴射部５の各燃料噴射弁８と、ＥＧＲシステム１２のＥＧＲ入口弁１２ｃおよびＥＧＲ出口弁１２ｄと、冷却器１３と、補助ブロワ１５とを制御することが可能である。
【0046】
本実施形態１において、制御部１８は、操作部１７によって切り替え可能に指定される船舶の航行速度に応じて、エンジン本体１の運転を制御する。詳細には、制御部１８は、操作部１７からの電気信号を受信し、受信した電気信号に基づいて、船舶の指定された航行速度を把握する。制御部１８は、この把握した航行速度で船舶を航行させるために必要なエンジン本体１の回転数を導出し、得られた回転数でエンジン本体１を稼働させるために必要な燃料投入量、例えば、エンジン本体１の１回転あたりに必要な燃料投入量を算出する。制御部１８は、この燃料投入量分の燃料を各シリンダ２内の燃焼室へ噴射するように、各燃料噴射ポンプ６および各燃料噴射弁８を駆動制御し、これにより、各シリンダ２内の燃焼室に対する燃料噴射量および燃料噴射タイミングを制御する。制御部１８は、これらの制御を通してエンジン本体１の回転数を制御し、これにより、上記指定された航行速度で船舶が航行または停止するようにエンジン本体１の出力を制御する。
【0047】
また、制御部１８は、エンジン本体１の負荷であるエンジン負荷に応じて、上述した噴射部５による水添加率と、ＮＯｘ低減装置としてのＥＧＲシステム１２による窒素酸化物（ＮＯｘ）の低減パラメータ（以下、ＮＯｘ低減パラメータという）とを可変に制御する。詳細には、制御部１８は、噴射部５が各シリンダ２の燃焼室に対する燃料および水の噴射（本実施形態１では層状噴射）を行う動作期間（以下、燃料・水噴射動作期間という）、各シリンダ２内の燃焼室に対する水添加率をエンジン負荷に応じて可変に制御する。また、制御部１８は、ＥＧＲシステム１２がエンジン本体１からの排ガスの一部（再循環ガス）を空気と混合してエンジン本体１に再循環する動作、すなわちＥＧＲ動作を行う期間（以下、ＥＧＲ動作期間という）、ＥＧＲシステム１２によるＥＧＲ率をエンジン負荷に応じて可変に制御する。
【0048】
ここで、水添加率は、エンジン本体１の１回転毎に各シリンダ２内の燃焼室へ噴射される燃料および水の合計噴射量に対する水の噴射量（添加量）の比率である。ＥＧＲ動作期間は、ＮＯｘ低減装置がエンジン本体１からの排ガス中のＮＯｘの低減を行う動作期間の一例である。ＮＯｘ低減パラメータは、ＮＯｘ低減装置による上記ＮＯｘの低減の程度を示すパラメータである。本実施形態１において、ＮＯｘ低減パラメータは、ＥＧＲシステム１２によるＥＧＲ率である。ＥＧＲ率は、エンジン本体１の１回転毎に各シリンダ２内の燃焼室へ給気される燃焼用ガス中に占める再循環ガスの比率である。これらの水添加率およびＥＧＲ率は、各々、質量比（質量％）であってもよいし、体積比（体積％）であってもよい。
【0049】
燃料・水噴射動作期間において、制御部１８は、エンジン負荷と水添加率との関係を示す水添加率制御マップを用い、エンジン負荷に応じて、各シリンダ２内の燃焼室に対する水添加率を可変に制御する。詳細には、水添加率制御マップは、図１に示す制御マップ１９の１つとして、データ入力等により制御部１８のメモリに予め記憶されている。制御部１８は、回転数検出部９からの電気信号を受信し、受信した電気信号に基づいて、エンジン本体１の上記運転制御による回転数を取得する。制御部１８は、この取得した回転数と上記運転制御時の燃料噴射量とを乗算する等して、エンジン本体１の現在のエンジン負荷を算出する。ついで、制御部１８は、水添加率制御マップを参照して、現在のエンジン負荷に対応する水添加率を導出する。制御部１８は、この導出した水添加率に基づいて、各注水ポンプ７による注水量を制御する。これにより、制御部１８は、各シリンダ２内の燃焼室に対する水添加率が現在のエンジン負荷に応じた水添加率となるように、各燃料噴射弁８から各シリンダ２内の燃焼室への水の噴射量を制御する。その後、制御部１８は、この噴射量の水が燃料に伴って各シリンダ２内の燃焼室へ噴射されるように、各燃料噴射ポンプ６および各燃料噴射弁８を駆動制御する。このようにして、制御部１８は、噴射部５の作用によるＮＯｘの低減（例えば単位時間あたりのＮＯｘの低減量）を制御する。
【0050】
また、ＥＧＲ動作期間において、制御部１８は、エンジン負荷とＥＧＲ率との関係を示すＥＧＲ率制御マップを用い、エンジン負荷に応じて、ＥＧＲシステム１２によるＥＧＲ率を可変に制御する。詳細には、ＥＧＲ率制御マップは、上述した水添加率制御マップに加え、図１に示す制御マップ１９の１つとして、データ入力等により制御部１８のメモリに予め記憶されている。制御部１８は、上述した水添加率の制御の場合と同様に、エンジン本体１の現在のエンジン負荷を算出する。ついで、制御部１８は、ＥＧＲ率制御マップを参照して、現在のエンジン負荷に対応するＥＧＲ率を導出する。また、制御部１８は、酸素濃度検出部１６からの電気信号を受信し、受信した電気信号に基づいて、エンジン本体１に給気される燃焼用ガスの現在の酸素濃度を取得する。制御部１８は、この取得した酸素濃度に基づいて、ＥＧＲブロワ１２ｂの羽根車を回転させるモータ（図示せず）の周波数を制御する。これにより、制御部１８は、ＥＧＲシステム１２からエンジン本体１に供給する再循環ガスの量を制御し、この制御を通して、現在の燃焼用ガス中に占める再循環ガスの比率、すなわち、ＥＧＲ率を、現在のエンジン負荷に応じたものに制御する。このようにして、制御部１８は、ＥＧＲシステム１２の作用によるＮＯｘの低減量（例えば単位時間あたりのＮＯｘの低減量）を制御する。
【0051】
なお、制御部１８は、このＥＧＲ動作期間において、上述したＥＧＲブロワ１２ｂの駆動制御以外に、ＥＧＲ入口弁１２ｃおよびＥＧＲ出口弁１２ｄの開閉と、ＥＧＲ洗浄装置１２ａの運転とを制御する。
【0052】
つぎに、本実施形態１におけるエンジン負荷に応じた水添加率およびＥＧＲ率の制御について、具体的に説明する。図２は、本発明の実施形態１におけるエンジン負荷に応じた水添加率およびＥＧＲ率の制御の一具体例を説明する図である。
【0053】
図２において、水添加率制御マップ１９ａは、エンジン本体１のエンジン負荷と噴射部５による水添加率との関係を示す制御マップの一例である。水添加率制御マップ１９ａは、例えば、実験やシミュレーションの結果をもとに、エンジン本体１からのＮＯｘの排出量が対象の舶用ディーゼルエンジン（本実施形態では図１に示す舶用ディーゼルエンジン１０）に要求される２次規制等のＮＯｘの排出規制（以下、ＮＯｘ排出規制と略記する）を満足するようなエンジン負荷と燃焼室に対する水添加率との関係のうち、エンジン燃費が最適となる関係を求めることにより、設定可能である。ＥＧＲ率制御マップ１９ｂは、エンジン本体１のエンジン負荷とＥＧＲシステム１２によるＥＧＲ率との関係を示す制御マップの一例である。ＥＧＲ率制御マップ１９ｂは、例えば、実験やシミュレーションの結果をもとに、エンジン本体１からのＮＯｘの排出量がＮＯｘ排出規制を満足するようなエンジン負荷とエンジン本体１に給気される燃焼用ガスのＥＧＲ率との関係のうち、エンジン燃費が最適となる関係を求めることにより、設定可能である。
【0054】
特に、水添加率制御マップ１９ａとＥＧＲ率制御マップ１９ｂとの間でエンジン負荷が重複する範囲の水添加率およびＥＧＲ率については、燃焼室に対する水の噴射（添加）によるＮＯｘの低減効果と、ＥＧＲ動作によるＮＯｘの低減効果と、エンジン燃費の最適値とを加味して、エンジン本体１からのＮＯｘの排出量がＮＯｘ排出規制を満足するようなエンジン負荷との関係を示すように設定されることが好ましい。
【0055】
これらの水添加率制御マップ１９ａおよびＥＧＲ率制御マップ１９ｂは、図１に示す制御マップ１９として制御部１８のメモリに記憶されている。なお、水添加率制御マップ１９ａに示されるエンジン負荷と水添加率との関係、および、ＥＧＲ率制御マップ１９ｂに示されるエンジン負荷とＥＧＲ率との関係は、各々一例であって、本発明を限定するものではない。
【0056】
図２に示すように、エンジン負荷がＡ1以上である場合、エンジン本体１からのＮＯｘの排出量（以下、ＮＯｘ排出量と適宜略記する）がＮＯｘ排出規制を満足するという観点からは、各シリンダ２内の燃焼室への水噴射およびＥＧＲ動作の少なくとも一方が行われることが望ましい。すなわち、このＡ1以上というエンジン負荷範囲は、ＮＯｘ排出量をＮＯｘ排出規制に基づいて管理すべき範囲（以下、管理範囲という）である。この管理範囲のうち、エンジン負荷がＡ1以上、Ａ2未満である場合、各シリンダ２内の燃焼室への水噴射またはＥＧＲ動作の何れかが行われれば、ＮＯｘ排出量はＮＯｘ排出規制を満足する。この場合、エンジン燃費（具体的にはエンジン本体１の燃費）を向上させるという観点から、ＥＧＲ動作に比べてエンジン燃費の悪化が少ない水噴射を行うことが好ましい。したがって、制御部１８は、Ａ1以上というエンジン負荷範囲（管理範囲）において、エンジン負荷が所定値（本実施形態１ではＡ2）未満である場合、噴射部５による水添加率をエンジン負荷に応じて可変に制御する。例えば、制御部１８は、水添加率制御マップ１９ａに基づき、エンジン負荷（Ａ1）に対応する水添加率（Ｒ11）を一義的に決定し、噴射部５の制御を通して各シリンダ２内の燃焼室に対する水添加率をＲ11に制御する。また、制御部１８は、エンジン負荷が変化すれば、水添加率制御マップ１９ａに基づき、エンジン負荷に応じて水添加率を可変に制御する。一方、制御部１８は、このエンジン負荷がＡ2未満という管理範囲において、ＥＧＲブロワ１２ｂを停止させてＥＧＲシステム１２による燃焼用ガスのＥＧＲ率を零値に制御する。
【0057】
エンジン負荷がＡ2以上である場合、ＮＯｘ排出量がＮＯｘ排出規制を満足するという観点からは、各シリンダ２内の燃焼室への水噴射およびＥＧＲ動作の双方が行われることが望ましい。したがって、制御部１８は、エンジン負荷が所定値（本実施形態１ではＡ2）以上である場合、すなわち、エンジン負荷がＡ2以上という管理範囲において、上述した水添加率の制御に加えて更に、ＮＯｘ低減装置によるＮＯｘ低減パラメータを可変に制御する。具体的には、制御部１８は、この管理範囲において、噴射部５による水添加率をエンジン負荷に応じて可変に制御し、且つ、ＥＧＲシステム１２による燃焼用ガスのＥＧＲ率を同エンジン負荷に応じて可変に制御する。
【0058】
例えば、エンジン負荷がＡ2である場合、制御部１８は、水添加率制御マップ１９ａに基づき、エンジン負荷（Ａ2）に対応する水添加率（Ｒ12）を一義的に決定し、且つ、ＥＧＲ率制御マップ１９ｂに基づき、同エンジン負荷（Ａ2）に対応するＥＧＲ率（Ｒ1）を一義的に決定する。このようにして、制御部１８は、エンジン負荷（Ａ2）に応じて、目標とする水添加率とＥＧＲ率との組み合わせ（Ｒ12，Ｒ1）を一義的に決定し、噴射部５の制御を通して各シリンダ２内の燃焼室に対する水添加率をＲ12に制御するとともに、ＥＧＲシステム１２の制御を通して燃焼用ガスのＥＧＲ率をＲ1に制御する。
【0059】
エンジン負荷がＡ3、Ａ4またはＡ5である場合も、上述したＡ2の場合と同様に、制御部１８は、水添加率制御マップ１９ａに基づき、エンジン負荷に対応する水添加率を一義的に決定し、且つ、ＥＧＲ率制御マップ１９ｂに基づき、同エンジン負荷に対応するＥＧＲ率を一義的に決定する。これにより、目標とする水添加率とＥＧＲ率との組み合わせが、エンジン負荷に応じて一義的に決定される。具体的には、上記水添加率とＥＧＲ率との組み合わせは、エンジン負荷がＡ3である場合に（Ｒ13，Ｒ2）となり、エンジン負荷がＡ4である場合に（Ｒ14，Ｒ3）となり、エンジン負荷がＡ5である場合に（Ｒ15，Ｒ2）となる。特に、エンジン負荷が互いに異なる値Ａ3、Ａ5であるにも拘らずＥＧＲ率が同じ値Ｒ2になる場合であっても、制御部１８は、エンジン負荷Ａ3、Ａ5の各々に応じて、上記水添加率とＥＧＲ率との組み合わせを互いに異なる組み合わせ（Ｒ13，Ｒ2）、（Ｒ15，Ｒ2）に一義的に決定する。その後、制御部１８は、上述したＡ2の場合と同様に、水添加率およびＥＧＲ率を、エンジン負荷に応じて一義的に決定した水添加率とＥＧＲ率との組み合わせと同じになるように制御する。
【0060】
なお、本実施形態１のエンジン負荷範囲において、下限は０％以上であり、上限は１００％以下である。すなわち、上述した管理範囲の上限は１００％以下である。また、この管理範囲は、噴射部５の燃料・水噴射動作期間に相当する。この管理範囲のうちのエンジン負荷がＡ2以上である範囲は、上記燃料・水噴射動作期間と、ＥＧＲシステム１２のＥＧＲ動作期間とが重複する期間に相当する。
【0061】
以上、説明したように、本発明の実施形態１に係る舶用ディーゼルエンジン１０では、エンジン本体１の各シリンダ２内の燃焼室へ燃料および水を噴射する噴射部５を設け、エンジン本体１から排出された排ガス中のＮＯｘを低減するＮＯｘ低減装置として、エンジン本体１からの排ガスの一部（再循環ガス）を空気と混合してエンジン本体１に再循環するＥＧＲシステム１２を設け、制御部１８により、エンジン本体１の負荷（エンジン負荷）に応じて、噴射部５の燃料・水噴射動作期間における水添加率と、ＮＯｘ低減装置の動作期間におけるＮＯｘ低減パラメータ（具体的にはＥＧＲシステム１２のＥＧＲ動作期間におけるＥＧＲ率）と、を可変に制御している。
【0062】
このため、気温や湿度等の環境条件に影響されず、操作者によって切り替え可能に指定された航行速度に基づき明確に決まるエンジン負荷に応じて、排ガス中のＮＯｘの低減に寄与する水添加率およびＥＧＲ率を各々一義的に決定することができる。これにより、エンジン燃費の悪化がＥＧＲ動作に比べて少ない水噴射による燃焼室への水添加率と、ＮＯｘ低減効果が水噴射に比べて大きいＥＧＲ動作によるＥＧＲ率との組み合わせを、エンジン負荷の増減変化に伴って増減するＮＯｘ排出量とエンジン燃費の悪化抑制とを加味した好適な組み合わせに制御して、ＮＯｘ排出量を低減することができる。この結果、ＮＯｘ排出量を、要求されるＮＯｘ排出規制に対応して効率よく低減できることから、エンジン燃費の悪化を抑制して燃費性能を向上させるとともに、要求されるＮＯｘ排出規制を満足するレベルにＮＯｘ排出量を低減することができる。
【0063】
また、本発明の実施形態１に係る舶用ディーゼルエンジン１０では、エンジン負荷と水添加率との関係を示す水添加率制御マップと、エンジン負荷とＥＧＲ率との関係を示すＥＧＲ率制御マップとを用い、エンジン負荷に応じて、上記の水添加率およびＥＧＲ率を可変に制御している。このため、ＮＯｘ排出量の低減とエンジン燃費の悪化抑制とに好適な水添加率、ＥＧＲ率、さらには、これらの組み合わせを、エンジン負荷に応じて一義的且つ簡易に決定して、ＮＯｘ排出量を低減することができる。これにより、エンジン本体１の燃費性能の向上を確保しつつ、要求されるＮＯｘ排出規制にＮＯｘ排出量の低減を対応させることを簡易に行うことができる。
【0064】
また、本発明の実施形態１に係る舶用ディーゼルエンジン１０では、エンジン負荷が所定値未満である場合、噴射部５による水添加率を可変に制御し、エンジン負荷が所定値以上である場合、この水添加率の制御に加えて更に、ＮＯｘ低減装置によるＮＯｘ低減パラメータ、具体的には、ＥＧＲシステム１２によるＥＧＲ率を可変に制御している。このため、エンジン負荷が低いことからＮＯｘ排出量が比較的少ない場合には、エンジン負荷に応じて一義的に制御した水添加率での水噴射をＥＧＲ動作に優先して行い、エンジン負荷の増加に伴ってＮＯｘ排出量が水噴射単独では抑制しきれないレベルに増加した場合には、エンジン負荷に応じて一義的に制御した水添加率およびＥＧＲ率の組み合わせに基づき水噴射とＥＧＲ動作とを併用することができる。これにより、ＮＯｘ排出量の低減およびエンジン燃費の悪化抑制の各必要度に応じて、水噴射とＥＧＲ動作とを効率よく使い分けて、ＮＯｘ排出量を低減することができ、この結果、エンジン本体１の燃費性能の向上と、要求されるＮＯｘ排出規制に合ったＮＯｘ排出量の低減とを効率よく両立させることができる。
【0065】
また、本発明の実施形態１に係る舶用ディーゼルエンジン１０では、噴射部５によって、エンジン本体１の各シリンダ２内の燃焼室へ燃料および水を層状に噴射（すなわち層状水噴射）している。このため、燃料とともに燃焼室内に添加する水の噴射量を簡易に制御することができ、これにより、水エマルジョン燃料などの場合に比べ、ＮＯｘ排出量の低減に寄与する水添加率の制御を簡易に行うことができる。さらには、ＮＯｘ低減の水技術として層状水噴射を採用した場合、注水ポンプ７の故障や誤動作等に起因して適正な量の水が燃料噴射弁８に供給されないとしても、注水ポンプ７からのエラー信号に基づいて、燃料噴射ポンプ６からの燃料の送給量（突き出し量）および供給タイミングを、不適正な水量（例えば水量が零（水無し）の状態）の発生を補い得る適正なものに即座に制御することができる。これにより、注水ポンプ７のエラーの有無に関わらず、シリンダ２の燃焼室に対する燃料噴射量を最適な状態に保つことができ、この結果、エンジン本体１の安定した運転が可能となる。このことから、層状水噴射を採用したエンジン本体１は、水エマルジョン燃料の噴射や水の単独噴射の場合に比べて、信頼性およびフェールセーフ等の観点から優位性があるという効果を奏する。
【0066】
（実施形態２）
つぎに、本発明の実施形態２について説明する。上述した実施形態１では、過給機１１のタービン１１ｂの回転に使用されて圧力が低下した排ガスから再循環ガスを抽気して、ＥＧＲ動作（低圧のＥＧＲ動作）を行っていたが、本実施形態２では、タービン１１ｂを回転させる前の高圧の排ガスから再循環ガスを抽気して、ＥＧＲ動作（高圧のＥＧＲ動作）を行っている。
つぎに、本発明の実施形態２について説明する。上述した実施形態１では、過給機１１のタービン１１ｂの回転に使用されて圧力が低下した排ガスから再循環ガスを抽気して、ＥＧＲ動作（低圧のＥＧＲ動作）を行っていたが、本実施形態２では、タービン１１ｂを回転させる前の高圧の排ガスから再循環ガスを抽気して、ＥＧＲ動作（高圧のＥＧＲ動作）を行っている。
【0067】
図３は、本発明の実施形態２に係る舶用ディーゼルエンジンの一構成例を示す模式図である。図３に示すように、本実施形態２に係る舶用ディーゼルエンジン２０は、上述した実施形態１に係る舶用ディーゼルエンジン１０のＥＧＲシステム１２に代えてＥＧＲシステム２２をエンジン本体１と過給機１１との間に備える。その他の構成は実施形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
【0068】
ＥＧＲシステム２２は、エンジン本体１から排出された排ガス（具体的には過給機１１のタービン１１ｂを回転させる前の高圧の排ガス）の一部を空気と混合してエンジン本体１に再循環するものである。すなわち、本実施形態２において、ＥＧＲシステム２２は、エンジン本体１から排出された排ガス中のＮＯｘを低減するＮＯｘ低減装置として機能する。
【0069】
図３に示すように、ＥＧＲシステム２２は、排ガス再循環ラインＧ４、Ｇ５と、ＥＧＲ洗浄装置１２ａと、ＥＧＲブロワ１２ｂと、ＥＧＲ入口弁１２ｃと、ＥＧＲ出口弁１２ｄと、ＥＧＲ冷却器２２ａとを備える。このＥＧＲシステム２２において、排ガス再循環ラインＧ４は、一端がエンジン本体１からの排気ラインＧ２の中途部に接続され且つ他端がＥＧＲ洗浄装置１２ａに接続されている。排ガス再循環ラインＧ４は、エンジン本体１から排出された高圧の排ガスの一部を、再循環ガスとして排気ラインＧ２から分離してＥＧＲ洗浄装置１２ａに向け流通させる。ここでいう高圧の排ガスとは、エンジン本体１の排気マニホールド４から排出された排ガスであって、過給機１１のタービン１１ｂを回転させる前の高圧の排ガスを意味する。排ガス再循環ラインＧ５は、一端がＥＧＲ冷却器２２ａに接続され且つ他端がエンジン本体１への給気ラインＧ１の中途部に接続されている。排ガス再循環ラインＧ５は、ＥＧＲ冷却器２２ａによる冷却後の再循環ガスを、燃焼用ガスの一部として給気ラインＧ１と合流するように流通させる。なお、ＥＧＲ洗浄装置１２ａ、ＥＧＲブロワ１２ｂ、ＥＧＲ入口弁１２ｃおよびＥＧＲ出口弁１２ｄは、上述した実施形態１におけるＥＧＲシステム１２と同様である。
【0070】
ＥＧＲ冷却器２２ａは、ＥＧＲシステム２２による高圧のＥＧＲ動作において再循環ガスを冷却するものである。具体的には、図３に示すように、ＥＧＲ冷却器２２ａは、排ガス再循環ラインＧ５の中途部であってＥＧＲ洗浄装置１２ａとＥＧＲブロワ１２ｂとの間に設けられる。ＥＧＲ冷却器２２ａは、ＥＧＲ洗浄装置１２ａによって洗浄された再循環ガスを、例えば冷却水との熱交換等によって冷却する。ついで、ＥＧＲ冷却器２２ａは、冷却後の再循環ガスを排ガス再循環ラインＧ５へ送出する。その後、この再循環ガスは、ＥＧＲブロワ１２ｂの作用等により、排ガス再循環ラインＧ５内を流通して、給気ラインＧ１内の空気（例えば過給機１１の圧縮機１１ａによって圧縮された空気）と混合し、燃焼用ガスとしてエンジン本体１の掃気トランク３に給気される。
【0071】
なお、本実施形態２において、排気ラインＧ３は、排ガス再循環ラインＧ４と接続されておらず、過給機１１のタービン１１ｂの回転に使用されて圧力および温度が低下した排ガスを煙突側へ流通させる。また、給気ラインＧ６は、排ガス再循環ラインＧ５と接続されておらず、外部から吸引された空気を過給機１１の圧縮機１１ａへ導く。
【0072】
以上、説明したように、本発明の実施形態２に係る舶用ディーゼルエンジン２０では、エンジン本体１と過給機１１との間にＥＧＲシステム２２を設け、このＥＧＲシステム２２により、エンジン本体１からの高圧の排ガスの一部を、再循環ガスとして空気と混合した後、エンジン本体１に再循環するようにし、その他を実施形態１と同様に構成している。このため、ＥＧＲシステム２２が高圧のＥＧＲ動作を行うものでありながら、上述した実施形態１と同様の作用効果を享受することができる。
【0073】
（実施形態３）
つぎに、本発明の実施形態３について説明する。上述した実施形態１では、一段式過給機（過給機１１）によって燃焼用ガス（具体的には新気または新気と再循環ガスとの混合ガス）を圧縮していたが、本実施形態３では、二段式過給機によって燃焼用ガスを圧縮している。
つぎに、本発明の実施形態３について説明する。上述した実施形態１では、一段式過給機（過給機１１）によって燃焼用ガス（具体的には新気または新気と再循環ガスとの混合ガス）を圧縮していたが、本実施形態３では、二段式過給機によって燃焼用ガスを圧縮している。
【0074】
図４は、本発明の実施形態３に係る舶用ディーゼルエンジンの一構成例を示す模式図である。図４に示すように、本実施形態３に係る舶用ディーゼルエンジン３０は、上述した実施形態１に係る舶用ディーゼルエンジン１０の過給機１１に代えて二段式過給機３１を備える。その他の構成は実施形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
【0075】
二段式過給機３１は、エンジン本体１からの排ガスを利用して、空気等の燃焼用ガスを段階的に圧縮してエンジン本体１に送り込むための過給機である。本実施形態３において、図４に示すように、二段式過給機３１は、低圧段過給機３２と、高圧段過給機３３と、中間冷却器３４と、給気バイパス弁３５と、排気バイパス弁３６と、給気ラインＧ１１と、排気ラインＧ１２と、給気バイパスラインＧ１３と、排気バイパスラインＧ１４とを備える。例えば、二段式過給機３１は、エンジン本体１に対する吸排気を行う給気ラインＧ１および排気ラインＧ２と、外部に対する吸排気を行う給気ラインＧ６および排気ラインＧ３と、の間に設けられている。
【0076】
低圧段過給機３２は、二段式過給機３１における一段階目の過給を行うものである。本実施形態３において、低圧段過給機３２は、図４に示すように、低圧段圧縮機３２ａと、低圧段タービン３２ｂと、回転軸３２ｃとを備え、給気ラインＧ６および排気ラインＧ３と高圧段過給機３３との間に設けられる。低圧段圧縮機３２ａおよび低圧段タービン３２ｂは、羽根車等によって各々構成され、回転軸３２ｃを中心軸にして一体に回転するように、回転軸３２ｃによって互いに連結されている。また、低圧段圧縮機３２ａのガス入側には、給気ラインＧ６が連結されている。低圧段圧縮機３２ａのガス出側には、高圧段過給機３３等に通じる給気ラインＧ１１が連結されている。低圧段タービン３２ｂのガス入側には、高圧段過給機３３等に通じる排気ラインＧ１２が連結されている。低圧段タービン３２ｂのガス出側には、排気ラインＧ３が連結されている。
【0077】
高圧段過給機３３は、二段式過給機３１における二段階目の過給を行うものである。本実施形態３において、高圧段過給機３３は、図４に示すように、高圧段圧縮機３３ａと、高圧段タービン３３ｂと、回転軸３３ｃとを備え、給気ラインＧ１および排気ラインＧ２と低圧段過給機３２との間に設けられる。高圧段圧縮機３３ａおよび高圧段タービン３３ｂは、羽根車等によって各々構成され、回転軸３３ｃを中心軸にして一体に回転するように、回転軸３３ｃによって互いに連結されている。また、高圧段圧縮機３３ａのガス入側には、低圧段圧縮機３２ａに通じる給気ラインＧ１１が連結されている。高圧段圧縮機３３ａのガス出側には、給気ラインＧ１が連結されている。高圧段タービン３３ｂのガス入側には、排気ラインＧ２が連結されている。高圧段タービン３３ｂのガス出側には、低圧段タービン３２ｂに通じる排気ラインＧ１２が連結されている。
【0078】
中間冷却器３４は、低圧段過給機３２（詳細には低圧段圧縮機３２ａ）によって圧縮された燃焼用ガスを冷却するものである。本実施形態３において、中間冷却器３４は、図４に示すように、給気ラインＧ１１の中途部であって、高圧段圧縮機３３ａと給気ラインＧ１１からの給気バイパスラインＧ１３の分岐部分との間に設けられる。中間冷却器３４は、低圧段圧縮機３２ａによって圧縮されて高温となった燃焼用ガスを、例えば冷却水との熱交換等によって冷却する。この中間冷却器３４によって冷却される燃焼用ガスは、ＥＧＲシステム１２が稼働している場合、新気と再循環ガスとの混合ガスであり、ＥＧＲシステム１２が稼働停止している場合、新気である。いずれの場合も、燃焼用ガスは、中間冷却器３４によって冷却された後、給気ラインＧ１１内を流通して、高圧段圧縮機３３ａへ導かれる。
【0079】
給気バイパスラインＧ１３、排気バイパスラインＧ１４、給気バイパス弁３５および排気バイパス弁３６は、二段式過給機３１による燃焼用ガスの過給を一段階の過給と二段階の過給とに切り替えるためのものである。本実施形態３において、図４に示すように、給気バイパスラインＧ１３は、一端が給気ラインＧ１１の中途部に接続され且つ他端が給気ラインＧ１の中途部に接続されている。これにより、給気バイパスラインＧ１３は、給気ラインＧ１１から分岐し高圧段過給機３３を迂回して給気ラインＧ１に合流する迂回給気経路を形成する。この給気バイパスラインＧ１３には、給気バイパス弁３５が設けられている。給気バイパス弁３５は、開閉駆動によって給気バイパスラインＧ１３の開閉を行う。排気バイパスラインＧ１４は、一端が排気ラインＧ２の中途部に接続され且つ他端が排気ラインＧ１２の中途部に接続されている。これにより、排気バイパスラインＧ１４は、排気ラインＧ２から分岐し高圧段過給機３３を迂回して排気ラインＧ１２に合流する迂回排気経路を形成する。この排気バイパスラインＧ１４には、排気バイパス弁３６が設けられている。排気バイパス弁３６は、開閉駆動によって排気バイパスラインＧ１４の開閉を行う。
【0080】
上述したような構成を有する二段式過給機３１は、エンジン負荷が所定値に比べて低いためにエンジン本体１からの排ガスの排出量が所定量未満である場合、エンジン本体１に対して燃焼用ガスの一段階の過給を行う。この場合、給気バイパス弁３５および排気バイパス弁３６は、各々開状態となって、給気バイパスラインＧ１３および排気バイパスラインＧ１４を各々開く。エンジン本体１の排気マニホールド４から排出された排ガスは、排気ラインＧ２から排気バイパスラインＧ１４を経て排気ラインＧ１２に流入し、その後、排気ラインＧ１２から低圧段タービン３２ｂへ導かれる。低圧段タービン３２ｂは、この排気ラインＧ１２からの排ガスを受けて回転しながら、この回転に使用されて圧力および温度が低下した排ガスを排気ラインＧ３へ排出する。この低圧段タービン３２ｂの回転は、回転軸３２ｃによって低圧段圧縮機３２ａに伝達される。これにより、低圧段圧縮機３２ａは、この低圧段タービン３２ｂの回転に伴い回転して、給気ラインＧ６から空気等の燃焼用ガスを吸入し、吸入した燃焼用ガスを圧縮して給気ラインＧ１１へ送出する。この低圧段圧縮機３２ａの圧縮作用によって高圧化された燃焼用ガスは、給気ラインＧ１１から給気バイパスラインＧ１３を経て給気ラインＧ１に流入し、冷却器１３によって冷却された後、給気ラインＧ１を通じてエンジン本体１の掃気トランク３に給気される。
【0081】
一方、エンジン負荷が所定値以上に高いためにエンジン本体１からの排ガスの排出量が所定量以上である場合、二段式過給機３１は、エンジン本体１に対して燃焼用ガスの二段階の過給を行う。この場合、給気バイパス弁３５および排気バイパス弁３６は、各々閉状態となって、給気バイパスラインＧ１３および排気バイパスラインＧ１４を各々閉じる。エンジン本体１の排気マニホールド４から排出された排ガスは、排気ラインＧ２を通じて高圧段タービン３３ｂへ導かれる。高圧段タービン３３ｂは、この排気ラインＧ２からの高温高圧の排ガスを受けて回転しながら、この回転に使用されて圧力および温度が低下した排ガスを排気ラインＧ１２へ排出する。この高圧段タービン３３ｂの回転は、回転軸３３ｃによって高圧段圧縮機３３ａに伝達される。これにより、高圧段圧縮機３３ａは、この高圧段タービン３３ｂの回転に伴い回転して、給気ラインＧ６からの燃焼用ガスの吸入に寄与する。一方、高圧段タービン３３ｂから排気ラインＧ１２へ排出された排ガスは、この排気ラインＧ１２を通じて低圧段タービン３２ｂへ導かれる。低圧段タービン３２ｂは、上述した一段階の過給の場合と同様に、この排気ラインＧ１２からの排ガスを受けて回転しながら排気ラインＧ３へ排ガスを排出する。低圧段圧縮機３２ａは、この低圧段タービン３２ｂの回転に伴い回転する。このように回転した状態の低圧段圧縮機３２ａは、給気ラインＧ６から空気等の燃焼用ガスを吸入し、吸入した燃焼用ガスを圧縮して給気ラインＧ１１へ送出する。この低圧段圧縮機３２ａの圧縮作用によって高圧化された燃焼用ガスは、給気ラインＧ１１を通じて中間冷却器３４へ導かれ、中間冷却器３４によって冷却された後、給気ラインＧ１１を通じて高圧段圧縮機３３ａへ導かれる。高圧段圧縮機３３ａは、上述した高圧段タービン３３ｂの回転に伴い回転した状態にあり、給気ラインＧ１１から、低圧段圧縮機３２ａによる圧縮後の燃焼用ガスを吸入し、吸入した燃焼用ガスを更に圧縮する。この高圧段圧縮機３３ａの圧縮作用によって更に高圧化された燃焼用ガスは、給気ラインＧ１に送出され、冷却器１３によって冷却された後、給気ラインＧ１を通じてエンジン本体１の掃気トランク３に給気される。
【0082】
なお、上述した給気バイパス弁３５および排気バイパス弁３６の開閉駆動および開閉タイミングは、制御部１８によって制御されてもよいし、制御部１８以外に別途設けられた制御部（図示せず）によって制御されてもよい。
【0083】
以上、説明したように、本発明の実施形態３に係る舶用ディーゼルエンジン３０では、二段式過給機３１により、燃焼用ガスを段階的に圧縮してエンジン本体１に送り込むようにし、その他を実施形態１と同様に構成している。このため、エンジン本体１に対して燃焼用ガスの一段階または二段階の過給をエンジン負荷に応じて適宜行いながらも、上述した実施形態１と同様の作用効果を享受することができる。
【0084】
（実施形態４）
つぎに、本発明の実施形態４について説明する。上述した実施形態３では、低圧段過給機３２の低圧段タービン３２ｂの回転に使用されて圧力が低下した排ガスから再循環ガスを抽気して、低圧のＥＧＲ動作を行っていたが、本実施形態４では、低圧段過給機３２の低圧段タービン３２ｂまたは高圧段過給機３３の高圧段タービン３３ｂを回転させる前の高圧の排ガスから再循環ガスを抽気して、高圧のＥＧＲ動作を行っている。
つぎに、本発明の実施形態４について説明する。上述した実施形態３では、低圧段過給機３２の低圧段タービン３２ｂの回転に使用されて圧力が低下した排ガスから再循環ガスを抽気して、低圧のＥＧＲ動作を行っていたが、本実施形態４では、低圧段過給機３２の低圧段タービン３２ｂまたは高圧段過給機３３の高圧段タービン３３ｂを回転させる前の高圧の排ガスから再循環ガスを抽気して、高圧のＥＧＲ動作を行っている。
【0085】
図５は、本発明の実施形態４に係る舶用ディーゼルエンジンの一構成例を示す模式図である。図５に示すように、本実施形態４に係る舶用ディーゼルエンジン４０は、上述した実施形態３に係る舶用ディーゼルエンジン３０のＥＧＲシステム１２に代えてＥＧＲシステム２２をエンジン本体１と高圧段過給機３３との間に備える。その他の構成は実施形態３と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
【0086】
ＥＧＲシステム２２は、上述した実施形態２と同様のもの（図３参照）であり、エンジン本体１から排出された排ガス（具体的には、低圧段タービン３２ｂまたは高圧段タービン３３ｂを回転させる前の高圧の排ガス）の一部を空気と混合してエンジン本体１に再循環する。これにより、各シリンダ２内の燃料燃焼によるＮＯｘの生成が抑制される。
【0087】
なお、本実施形態４において、排気ラインＧ３は、排ガス再循環ラインＧ４と接続されておらず、低圧段タービン３２ｂの回転に使用された後の排ガスを煙突側へ流通させる。また、給気ラインＧ６は、排ガス再循環ラインＧ５と接続されておらず、外部から吸引された空気を低圧段圧縮機３２ａへ導く。
【0088】
以上、説明したように、本発明の実施形態４に係る舶用ディーゼルエンジン４０では、エンジン本体１と高圧段過給機３３との間にＥＧＲシステム２２を設け、このＥＧＲシステム２２により、エンジン本体１からの高圧の排ガスの一部を、再循環ガスとして空気と混合した後、エンジン本体１に再循環するようにし、その他を実施形態３と同様に構成している。このため、ＥＧＲシステム２２が高圧のＥＧＲ動作を行うものでありながら、上述した実施形態３と同様の作用効果を享受することができる。
【0089】
（実施形態５）
つぎに、本発明の実施形態５について説明する。上述した実施形態１では、エンジン本体１から排出された排ガス中のＮＯｘを低減するＮＯｘ低減装置としてＥＧＲシステム１２が設けられていたが、本実施形態５では、上記ＮＯｘ低減装置としてＳＣＲシステムが設けられている。
つぎに、本発明の実施形態５について説明する。上述した実施形態１では、エンジン本体１から排出された排ガス中のＮＯｘを低減するＮＯｘ低減装置としてＥＧＲシステム１２が設けられていたが、本実施形態５では、上記ＮＯｘ低減装置としてＳＣＲシステムが設けられている。
【0090】
図６は、本発明の実施形態５に係る舶用ディーゼルエンジンの一構成例を示す模式図である。図６に示すように、本実施形態５に係る舶用ディーゼルエンジン５０は、上述した実施形態１に係る舶用ディーゼルエンジン１０のＥＧＲシステム１２に代えてＳＣＲシステム５２を備え、制御部１８に代えて制御部５８を備える。また、この舶用ディーゼルエンジン５０は、上述した実施形態１における酸素濃度検出部１６を備えていない。その他の構成は実施形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
【0091】
ＳＣＲシステム５２は、エンジン本体１から排出された排ガスに還元剤を噴射して、この排ガス中のＮＯｘを低減するものである。すなわち、本実施形態５において、ＳＣＲシステム５２は、エンジン本体１から排出された排ガス中のＮＯｘを低減するＮＯｘ低減装置として機能する。図６に示すように、ＳＣＲシステム５２は、ＳＣＲ反応器５２ａと、還元剤供給装置５２ｂと、混合器５２ｃと、ＳＣＲ入口弁５２ｄと、ＳＣＲ出口弁５２ｅと、抽気ラインＧ１５と、抽気弁５３と、排気バイパスラインＧ１６と、排気バイパス弁５４とを備える。
【0092】
ＳＣＲ反応器５２ａは、触媒反応容器等によって構成され、図６に示すように、排気ラインＧ３の中途部に設けられる。ＳＣＲ反応器５２ａは、還元剤が噴射された排ガス中のＮＯｘと当該還元剤との還元反応を触媒作用によって選択的に進行（促進）させ、これにより、排ガス中のＮＯｘを除去して低減する。
【0093】
還元剤供給装置５２ｂは、エンジン本体１からの排ガスに還元剤を供給するものである。本実施形態５において、還元剤供給装置５２ｂは、還元剤の流通管である液体供給ラインＬ１と、水の流通管である液体供給ラインＬ２とを有する。液体供給ラインＬ１の出口端には、噴射ノズル（図示せず）が設けられており、この噴射ノズルは、混合器５２ｃの内部に噴射口を向けた状態となっている。一方、液体供給ラインＬ２は、上記の液体供給ラインＬ１と合流するように構成されている。還元剤供給装置５２ｂは、一方の液体供給ラインＬ１内に還元剤を流通させるとともに、他方の液体供給ラインＬ２内に水を流通させて、この還元剤を希釈し、希釈後の還元剤を液体供給ラインＬ１から混合器５２ｃ内の流路全面に噴射する。これにより、還元剤供給装置５２ｂは、混合器５２ｃ内を流通する排ガス、すなわち、エンジン本体１からの排ガスに対し還元剤を噴射して供給する。なお、この還元剤としては、例えば、尿素水等を用いることができる。
【0094】
混合器５２ｃは、排ガスと還元剤とを混合するものである。本実施形態５において、図６に示すように、混合器５２ｃは、排気ラインＧ３の中途部であって、ＳＣＲ反応器５２ａよりも排ガスの流通方向の上流側に設けられている。混合器５２ｃは、エンジン本体１からの排ガスと還元剤供給装置５２ｂからの還元剤とを混合しながら、この排ガスをＳＣＲ反応器５２ａに向けて流通させる。
【0095】
ＳＣＲ入口弁５２ｄおよびＳＣＲ出口弁５２ｅは、ＳＣＲシステム５２によるＮＯｘ低減対象の排ガスの流通状態を開閉によって調整するものである。本実施形態５において、図６に示すように、ＳＣＲ入口弁５２ｄは、排気ラインＧ３の中途部であって、混合器５２ｃと排気ラインＧ３からの排気バイパスラインＧ１６の分岐部分との間に設けられる。ＳＣＲ出口弁５２ｅは、排気ラインＧ３の中途部であって、ＳＣＲ反応器５２ａと排気ラインＧ３への排気バイパスラインＧ１６の合流部分との間に設けられる。ＳＣＲ入口弁５２ｄおよびＳＣＲ出口弁５２ｅは、ＳＣＲシステム５２が稼働する場合、開状態となって、排気ラインＧ３を通じて混合器５２ｃとＳＣＲ反応器５２ａとをこの順に順次通過する排ガスの流通を可能とする。一方、ＳＣＲ入口弁５２ｄおよびＳＣＲ出口弁５２ｅは、ＳＣＲシステム５２が稼働停止する場合、閉状態となって、上記の排気ラインＧ３における排ガスの流通を不可とする。
【0096】
抽気ラインＧ１５および抽気弁５３は、ＳＣＲシステム５２による排ガス中のＮＯｘ除去に必要な排ガス温度を確保するためのものである。本実施形態５において、図６に示すように、抽気ラインＧ１５は、一端が排気ラインＧ２の中途部に接続され且つ他端が排気ラインＧ３の中途部（例えば、過給機１１のタービン１１ｂと排気ラインＧ３からの排気バイパスラインＧ１６の分岐部分との間）に接続されている。このような抽気ラインＧ１５は、排気ラインＧ２から分岐し過給機１１を迂回して排気ラインＧ３に合流する抽気経路を形成する。抽気ラインＧ１５は、この抽気経路に沿って、排気ラインＧ２から高温高圧の排ガスの一部を抽気し、この抽気した排ガスを排気ラインＧ３内の排ガス（タービン１１ｂの回転に使用された排ガス）と混合する。これにより、排気ラインＧ３内の排ガス温度は、ＳＣＲシステム５２によって排ガス中のＮＯｘを効率よく除去するために必要な反応温度（すなわち、触媒作用による排ガス中のＮＯｘと還元剤との還元反応の必要温度）以上に維持される。抽気弁５３は、抽気ラインＧ１５に設けられ、開閉駆動によって抽気ラインＧ１５の開閉を行う。
【0097】
排気バイパスラインＧ１６および排気バイパス弁５４は、ＳＣＲシステム５２が稼働停止している場合に、外部に対する排ガスの排気経路を確保するためのものである。本実施形態５において、図６に示すように、排気バイパスラインＧ１６の一端は、排気ラインＧ３の中途部であって、ＳＣＲ入口弁５２ｄと排気ラインＧ３への抽気ラインＧ１５の合流部分との間に接続される。排気バイパスラインＧ１６の他端は、排気ラインＧ３の中途部であって、ＳＣＲ出口弁５２ｅよりも排ガスの流通方向の下流側に接続される。このような排気バイパスラインＧ１６は、排気ラインＧ３のうち、ＳＣＲ入口弁５２ｄから混合器５２ｃとＳＣＲ反応器５２ａとを順次経てＳＣＲ出口弁５２ｅに至る排気経路を迂回する迂回排気経路を形成する。排気バイパス弁５４は、排気バイパスラインＧ１６に設けられ、開閉駆動によって排気バイパスラインＧ１６の開閉を行う。
【0098】
制御部５８は、エンジン本体１の運転を制御するエンジン制御機能と、エンジン本体１から排出される排ガス中のＮＯｘの低減を制御するＮＯｘ低減制御機能とを兼ね備える。制御部５８は、各種プログラムを実行してデータ処理を行うＣＰＵおよびメモリ等によって構成され、図６中の一点鎖線（電気信号線）で示されるように、噴射部５の各燃料噴射ポンプ６および各注水ポンプ７と、ＳＣＲシステム５２の還元剤供給装置５２ｂとを制御する。また、制御部５８は、特に電気信号線は図示しないが、噴射部５の各燃料噴射弁８と、ＳＣＲシステム５２のＳＣＲ入口弁５２ｄ、ＳＣＲ出口弁５２ｅ、抽気弁５３および排気バイパス弁５４と、冷却器１３と、補助ブロワ１５とを制御することが可能である。
【0099】
本実施形態５において、制御部５８は、エンジン本体１の負荷（エンジン負荷）に応じて、上述した噴射部５による水添加率と、ＮＯｘ低減装置としてのＳＣＲシステム５２によるＮＯｘ低減パラメータとを可変に制御する。詳細には、制御部５８は、噴射部５の燃料・水噴射動作期間、各シリンダ２内の燃焼室に対する水添加率をエンジン負荷に応じて可変に制御する。また、制御部５８は、ＳＣＲシステム５２がエンジン本体１からの排ガス中のＮＯｘを還元剤の噴射および還元作用によって除去する動作、すなわちＳＣＲ動作を行う期間（以下、ＳＣＲ動作期間という）、ＳＣＲシステム５２による還元剤噴射率をエンジン負荷に応じて可変に制御する。
【0100】
ここで、ＳＣＲ動作期間は、ＮＯｘ低減装置がエンジン本体１からの排ガス中のＮＯｘの低減を行う動作期間の一例である。本実施形態５において、ＮＯｘ低減パラメータは、ＳＣＲシステム５２による還元剤噴射率である。還元剤噴射率は、エンジン本体１からの排ガス量に対する還元剤の噴射量の比率である。例えば、排ガス量は、単位時間あたりにエンジン本体１から排出される排ガスの排出量である。還元剤の噴射量は、この排ガス中のＮＯｘを除去するために必要な還元剤の噴射量である。この還元剤噴射率は、質量比（質量％）であってもよいし、体積比（体積％）であってもよい。
【0101】
ＳＣＲ動作期間において、制御部５８は、エンジン負荷と還元剤噴射率との関係を示す還元剤噴射率制御マップを用い、エンジン負荷に応じて、ＳＣＲシステム５２による還元剤噴射率を可変に制御する。詳細には、還元剤噴射率制御マップは、上述した水添加率制御マップに加え、図６に示す制御マップ５９の１つとして、データ入力等により制御部５８のメモリに予め記憶されている。制御部５８は、上述した実施形態１における水添加率の制御の場合と同様に、エンジン本体１の現在のエンジン負荷を算出する。ついで、制御部５８は、還元剤噴射率制御マップを参照して、現在のエンジン負荷に対応する還元剤噴射率を導出する。制御部５８は、この導出した還元剤噴射率をもとに、混合器５２ｃ内を順次通過する排ガス中のＮＯｘを除去するために必要な還元剤の噴射量を算出し、この算出した噴射量での還元剤の噴射（供給）を行うように還元剤供給装置５２ｂを制御する。この制御を通して、制御部５８は、単位時間あたりのエンジン本体１からの排ガス量に対する還元剤供給装置５２ｂからの還元剤の噴射量の比率、すなわち、還元剤噴射率を、現在のエンジン負荷に応じたものに制御する。このようにして、制御部５８は、ＳＣＲシステム５２の作用によるＮＯｘの低減量（例えば単位時間あたりのＮＯｘの低減量）を制御する。
【0102】
また、このＳＣＲ動作期間において、制御部５８は、排気バイパス弁５４を閉じるよう駆動制御するとともに、ＳＣＲ入口弁５２ｄ、ＳＣＲ出口弁５２ｅおよび抽気弁５３を開くよう駆動制御する。これにより、排気バイパスラインＧ１６が閉じた状態となるとともに、排気ラインＧ３の混合器５２ｃおよびＳＣＲ反応器５２ａに通じる排気経路と、抽気ラインＧ１５とが開いた状態となる。この状態において、エンジン本体１からの排ガスは、排気ラインＧ２を通じて過給機１１のタービン１１ｂに流入する排ガスと、排気ラインＧ２から抽気ラインＧ１５に抽気される排ガスとに分かれて流れる。その後、タービン１１ｂの回転に使用された排ガスと抽気ラインＧ１５に抽気された排ガスとは、排気ラインＧ３内で合流して、高温状態を維持しながら排気ラインＧ３の上記排気経路に沿って流れる。
【0103】
一方、ＳＣＲ動作期間以外において、制御部５８は、排気バイパス弁５４を開くよう駆動制御するとともに、ＳＣＲ入口弁５２ｄ、ＳＣＲ出口弁５２ｅおよび抽気弁５３を閉じるよう駆動制御する。これにより、排気バイパスラインＧ１６が開いた状態となるとともに、排気ラインＧ３の上記排気経路と抽気ラインＧ１５とが閉じた状態となる。この状態において、ＳＣＲシステム５２は稼働停止しており、エンジン本体１からの排ガスは、排気ラインＧ２を通じて過給機１１のタービン１１ｂに流入し、タービン１１ｂを回転させた後、排気ラインＧ３から排気バイパスラインＧ１６に流入する。その後、この排気ガスは、排気バイパスラインＧ１６に沿って混合器５２ｃおよびＳＣＲ反応器５２ａを迂回して流れ、排気バイパスラインＧ１６から排気ラインＧ３に流入する。
【0104】
なお、本実施形態５において、制御部５８は、上述した実施形態１と同様に、エンジン本体１の運転を制御する。また、制御部５８は、噴射部５の燃料・水噴射動作期間において、上述した実施形態１と同様に、水添加率制御マップを用い、エンジン負荷に応じて、各シリンダ２内の燃焼室に対する水添加率を可変に制御する。一方、給気ラインＧ６は、実施形態１における排ガス再循環ラインＧ５（図１参照）と接続されておらず、外部から吸引された空気を過給機１１の圧縮機１１ａへ導く。
【0105】
つぎに、本実施形態５におけるエンジン負荷に応じた水添加率および還元剤噴射率の制御について、具体的に説明する。図７は、本発明の実施形態５におけるエンジン負荷に応じた水添加率および還元剤噴射率の制御の一具体例を説明する図である。
【0106】
図７において、還元剤噴射率制御マップ１９ｃは、エンジン本体１のエンジン負荷とＳＣＲシステム５２による還元剤噴射率との関係を示す制御マップの一例である。還元剤噴射率制御マップ１９ｃは、例えば、実験やシミュレーションの結果をもとに、エンジン本体１からのＮＯｘの排出量がＮＯｘ排出規制を満足するようなエンジン負荷とエンジン本体１からの排ガス量に対する還元剤の噴射量の比率（還元剤噴射率）との関係のうち、エンジン燃費が最適となる関係を求めることにより、設定可能である。
【0107】
特に、水添加率制御マップ１９ａと還元剤噴射率制御マップ１９ｃとの間でエンジン負荷が重複する範囲の水添加率および還元剤噴射率については、燃焼室に対する水の噴射（添加）によるＮＯｘの低減効果と、ＳＣＲ動作によるＮＯｘの低減効果と、エンジン燃費の最適値とを加味して、エンジン本体１からのＮＯｘの排出量がＮＯｘ排出規制を満足するようなエンジン負荷との関係を示すように設定されることが好ましい。なお、水添加率制御マップ１９ａは、上述した実施形態１と同様である。
【0108】
これらの水添加率制御マップ１９ａおよび還元剤噴射率制御マップ１９ｃは、図６に示す制御マップ５９として制御部５８のメモリに記憶されている。なお、水添加率制御マップ１９ａに示されるエンジン負荷と水添加率との関係、および、還元剤噴射率制御マップ１９ｃに示されるエンジン負荷と還元剤噴射率との関係は、各々一例であって、本発明を限定するものではない。
【0109】
図７に示すように、エンジン負荷がＡ1以上である場合、ＮＯｘ排出量がＮＯｘ排出規制を満足するという観点からは、各シリンダ２内の燃焼室への水噴射およびＳＣＲ動作の少なくとも一方が行われることが望ましい。すなわち、このＡ1以上というエンジン負荷範囲は、ＮＯｘ排出量をＮＯｘ排出規制に基づいて管理すべき管理範囲である。この管理範囲のうち、エンジン負荷がＡ1以上、Ａ2未満である場合、各シリンダ２内の燃焼室への水噴射またはＳＣＲ動作の何れかが行われれば、ＮＯｘ排出量はＮＯｘ排出規制を満足する。この場合、エンジン燃費を向上させるという観点から、ＳＣＲ動作に比べてエンジン燃費の悪化が少ない水噴射を行うことが好ましい。したがって、制御部５８は、エンジン負荷がＡ1以上という管理範囲において、エンジン負荷が所定値（本実施形態５ではＡ2）未満である場合、噴射部５による水添加率をエンジン負荷に応じて可変に制御する。例えば、制御部５８は、水添加率制御マップ１９ａに基づき、エンジン負荷（Ａ1）に対応する水添加率（Ｒ11）を一義的に決定し、噴射部５の制御を通して各シリンダ２内の燃焼室に対する水添加率をＲ11に制御する。また、制御部５８は、エンジン負荷が変化すれば、水添加率制御マップ１９ａに基づき、エンジン負荷に応じて水添加率を可変に制御する。一方、制御部５８は、このエンジン負荷がＡ1以上Ａ2未満という管理範囲において、還元剤供給装置５２ｂを停止させてＳＣＲシステム５２による還元剤噴射率を零値に制御する。この際、制御部５８は、上述したように、排気バイパス弁５４を開くよう駆動制御するとともに、ＳＣＲ入口弁５２ｄ、ＳＣＲ出口弁５２ｅおよび抽気弁５３を閉じるよう駆動制御する。
【0110】
エンジン負荷がＡ2以上である場合、ＮＯｘ排出量がＮＯｘ排出規制を満足するという観点からは、各シリンダ２内の燃焼室への水噴射およびＳＣＲ動作の双方が行われることが望ましい。したがって、制御部５８は、エンジン負荷が所定値（本実施形態５ではＡ2）以上である場合、すなわち、エンジン負荷がＡ2以上という管理範囲において、上述した水添加率の制御に加えて更に、ＮＯｘ低減装置によるＮＯｘ低減パラメータを可変に制御する。具体的には、制御部５８は、この管理範囲において、噴射部５による水添加率をエンジン負荷に応じて可変に制御し、且つ、ＳＣＲシステム５２による還元剤噴射率を同エンジン負荷に応じて可変に制御する。
【0111】
例えば、エンジン負荷がＡ2である場合、制御部５８は、水添加率制御マップ１９ａに基づき、エンジン負荷（Ａ2）に対応する水添加率（Ｒ12）を一義的に決定し、且つ、還元剤噴射率制御マップ１９ｃに基づき、同エンジン負荷（Ａ2）に対応する還元剤噴射率（Ｒ21）を一義的に決定する。このようにして、制御部５８は、エンジン負荷（Ａ2）に応じて、目標とする水添加率と還元剤噴射率との組み合わせ（Ｒ12，Ｒ21）を一義的に決定し、噴射部５の制御を通して各シリンダ２内の燃焼室に対する水添加率をＲ12に制御するとともに、ＳＣＲシステム５２の制御を通して、還元剤供給装置５２ｂから混合器５２ｃ内の排ガスに対する還元剤噴射率をＲ21に制御する。
【0112】
エンジン負荷がＡ3、Ａ4またはＡ5である場合も、上述したＡ2の場合と同様に、制御部５８は、水添加率制御マップ１９ａに基づき、エンジン負荷に対応する水添加率を一義的に決定し、且つ、還元剤噴射率制御マップ１９ｃに基づき、同エンジン負荷に対応する還元剤噴射率を一義的に決定する。これにより、目標とする水添加率と還元剤噴射率との組み合わせが、エンジン負荷に応じて一義的に決定される。具体的には、上記水添加率と還元剤噴射率との組み合わせは、エンジン負荷がＡ3である場合に（Ｒ13，Ｒ22）となり、エンジン負荷がＡ4である場合に（Ｒ14，Ｒ23）となり、エンジン負荷がＡ5である場合に（Ｒ15，Ｒ24）となる。その後、制御部５８は、上述したＡ2の場合と同様に、水添加率および還元剤噴射率を、エンジン負荷に応じて一義的に決定した水添加率と還元剤噴射率との組み合わせと同じになるように制御する。
【0113】
なお、本実施形態５のエンジン負荷範囲において、エンジン負荷がＡ1以上という管理範囲は、噴射部５の燃料・水噴射動作期間に相当する。この管理範囲のうちのエンジン負荷がＡ2以上である範囲は、上記燃料・水噴射動作期間と、ＳＣＲシステム５２のＳＣＲ動作期間とが重複する期間に相当する。
【0114】
以上、説明したように、本発明の実施形態５に係る舶用ディーゼルエンジン５０では、エンジン本体１から排出された排ガス中のＮＯｘを低減するＮＯｘ低減装置として、エンジン本体１から排出された排ガスに還元剤を噴射するＳＣＲシステム５２を設け、制御部５８により、エンジン負荷に応じて、噴射部５の燃料・水噴射動作期間における水添加率と、ＮＯｘ低減装置の動作期間におけるＮＯｘ低減パラメータ（具体的にはＳＣＲシステム５２のＳＣＲ動作期間における還元剤噴射率）と、を可変に制御するようにし、その他を実施形態１と同様に構成している。このため、ＮＯｘ低減装置として、ＥＧＲシステム１２をＳＣＲシステム５２に置き換えたとしても、上述した実施形態１と同様の作用効果を享受することができる。
【0115】
（実施形態６）
つぎに、本発明の実施形態６について説明する。上述した実施形態５では、過給機１１のタービン１１ｂの回転に使用されて圧力が低下した排ガスに還元剤を噴射してＮＯｘを除去するＳＣＲ動作を行っていたが、本実施形態６では、タービン１１ｂを回転させる前の高温の排ガスに還元剤を噴射してＮＯｘを除去するＳＣＲ動作（高温のＳＣＲ動作）を行っている。
つぎに、本発明の実施形態６について説明する。上述した実施形態５では、過給機１１のタービン１１ｂの回転に使用されて圧力が低下した排ガスに還元剤を噴射してＮＯｘを除去するＳＣＲ動作を行っていたが、本実施形態６では、タービン１１ｂを回転させる前の高温の排ガスに還元剤を噴射してＮＯｘを除去するＳＣＲ動作（高温のＳＣＲ動作）を行っている。
【0116】
図８は、本発明の実施形態６に係る舶用ディーゼルエンジンの一構成例を示す模式図である。図８に示すように、本実施形態６に係る舶用ディーゼルエンジン６０は、上述した実施形態５に係る舶用ディーゼルエンジン５０のＳＣＲシステム５２に代えてＳＣＲシステム６２をエンジン本体１と過給機１１との間に備え、更に、排気ラインＧ２を開閉する排気弁６３を備える。その他の構成は実施形態５と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
【0117】
ＳＣＲシステム６２は、エンジン本体１から排出された排ガス（具体的には過給機１１のタービン１１ｂを回転させる前の高温の排ガス）に還元剤を噴射して、この排ガス中のＮＯｘを低減するものである。すなわち、本実施形態６において、ＳＣＲシステム６２は、エンジン本体１から排出された排ガス中のＮＯｘを低減するＮＯｘ低減装置として機能する。
【0118】
図８に示すように、ＳＣＲシステム６２は、ＳＣＲ反応器５２ａと、還元剤供給装置５２ｂと、混合器５２ｃと、ＳＣＲ入口弁５２ｄと、ＳＣＲ出口弁５２ｅと、排気ラインＧ１７とを備える。
【0119】
このＳＣＲシステム６２において、排気ラインＧ１７は、一端がエンジン本体１の排気マニホールド４に接続され且つ他端が排気ラインＧ２の中途部に接続されている。この排気ラインＧ１７には、エンジン本体１からの排ガスの流通方向に向かって、ＳＣＲ入口弁５２ｄと、混合器５２ｃと、ＳＣＲ反応器５２ａと、ＳＣＲ出口弁５２ｅとが、この順に配置されている。ＳＣＲ入口弁５２ｄおよびＳＣＲ出口弁５２ｅは、ＳＣＲシステム６２が稼働する場合、開状態となって、排気ラインＧ１７を通じて混合器５２ｃとＳＣＲ反応器５２ａとをこの順に順次通過する高温の排ガスの流通を可能とする。この高温の排ガスは、エンジン本体１の排気マニホールド４から排出された排ガスであって、過給機１１のタービン１１ｂを回転させる前の排ガスである。この高温の排ガスは、還元剤の噴射および還元作用による排ガス中のＮＯｘ除去に必要な排ガス温度以上に維持されたものである。ＳＣＲシステム６２によってＮＯｘが除去された排ガスは、この排気ラインＧ１７から排気ラインＧ２を通じてタービン１１ｂに流入する。一方、ＳＣＲ入口弁５２ｄおよびＳＣＲ出口弁５２ｅは、ＳＣＲシステム６２が稼働停止する場合、閉状態となって、上記の排気ラインＧ１７における高温の排ガスの流通を不可とする。なお、ＳＣＲ反応器５２ａ、還元剤供給装置５２ｂおよび混合器５２ｃは、上述した実施形態５におけるＳＣＲシステム５２と同様である。
【0120】
排気弁６３は、開閉駆動によって排気ラインＧ２の開閉を行うものである。図８に示すように、排気弁６３は、排気ラインＧ２のうち、排気マニホールド４と排気ラインＧ２への排気ラインＧ１７の合流部分との間に設けられている。排気弁６３は、ＳＣＲシステム６２が稼働停止する場合、開状態となって、排気マニホールド４から排気ラインＧ２を通じてタービン１１ｂに至る排ガスの流通を可能とする。一方、排気弁６３は、ＳＣＲシステム６２が稼働する場合、閉状態となって、この排気ラインＧ２を通じての排ガスの流通を不可とする。なお、排気弁６３の開閉駆動および開閉タイミングは、制御部５８によって制御されてもよいし、制御部５８以外に別途設けられた制御部（図示せず）によって制御されてもよい。
【0121】
以上、説明したように、本発明の実施形態６に係る舶用ディーゼルエンジン６０では、エンジン本体１と過給機１１との間にＳＣＲシステム６２を設け、このＳＣＲシステム６２の還元剤の噴射および還元作用により、エンジン本体１からの高温の排ガスからＮＯｘを除去するようにし、その他を実施形態５と同様に構成している。このため、タービン１１ｂを回転させる前の高温の排ガスの一部を抽気して、タービン１１ｂを回転させた後の排ガスに混合しなくとも、排ガス温度をＳＣＲシステム６２に必要な温度以上に維持できるとともに、ＳＣＲシステム６２が高温のＳＣＲ動作を行うものでありながら、上述した実施形態５と同様の作用効果を享受することができる。
【0122】
（実施形態７）
つぎに、本発明の実施形態７について説明する。上述した実施形態５では、一段式過給機（過給機１１）によって燃焼用ガスを圧縮していたが、本実施形態７では、二段式過給機によって燃焼用ガスを圧縮している。
つぎに、本発明の実施形態７について説明する。上述した実施形態５では、一段式過給機（過給機１１）によって燃焼用ガスを圧縮していたが、本実施形態７では、二段式過給機によって燃焼用ガスを圧縮している。
【0123】
図９は、本発明の実施形態７に係る舶用ディーゼルエンジンの一構成例を示す模式図である。図９に示すように、本実施形態７に係る舶用ディーゼルエンジン７０は、上述した実施形態５に係る舶用ディーゼルエンジン５０の過給機１１に代えて二段式過給機３１を備える。その他の構成は実施形態５と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
【0124】
本実施形態７において、図９に示すように、ＳＣＲシステム５２の抽気ラインＧ１５は、一端が排気バイパスラインＧ１４の中途部に接続され且つ他端が上述の実施形態５と同様に排気ラインＧ３の中途部に接続されている。このような抽気ラインＧ１５は、排気バイパスラインＧ１４から分岐し低圧段過給機３２を迂回して排気ラインＧ３に合流する抽気経路を形成する。抽気ラインＧ１５は、この抽気経路に沿って、排気バイパスラインＧ１４から高温高圧の排ガスの一部を抽気し、この抽気した排ガスを排気ラインＧ３内の排ガス（低圧段タービン３２ｂの回転に使用された排ガス）と混合する。これにより、排気ラインＧ３内の排ガス温度は、ＳＣＲシステム５２によって排ガス中のＮＯｘを効率よく除去するために必要な反応温度以上に維持される。
【0125】
なお、本実施形態７において、二段式過給機３１の中間冷却器３４、給気バイパス弁３５および排気バイパス弁３６の動作は、制御部５８によって制御されてもよいし、制御部５８以外に別途設けられた制御部（図示せず）によって制御されてもよい。
【0126】
以上、説明したように、本発明の実施形態７に係る舶用ディーゼルエンジン７０では、実施形態３と同様の二段式過給機３１により、燃焼用ガスを段階的に圧縮してエンジン本体１に送り込むようにし、その他を実施形態５と同様に構成している。このため、エンジン本体１に対する燃焼用ガスの一段階または二段階の過給をエンジン負荷に応じて適宜行いながらも、上述した実施形態５と同様の作用効果を享受することができる。
【0127】
（実施形態８）
つぎに、本発明の実施形態８について説明する。上述した実施形態７では、二段式過給機３１の低圧段タービン３２ｂから送出された排ガスに還元剤を噴射してＮＯｘを除去するＳＣＲ動作を行っていたが、本実施形態８では、二段式過給機３１の高圧段タービン３３ｂから送出された排ガスに還元剤を噴射してＮＯｘを除去するＳＣＲ動作を行っている。
つぎに、本発明の実施形態８について説明する。上述した実施形態７では、二段式過給機３１の低圧段タービン３２ｂから送出された排ガスに還元剤を噴射してＮＯｘを除去するＳＣＲ動作を行っていたが、本実施形態８では、二段式過給機３１の高圧段タービン３３ｂから送出された排ガスに還元剤を噴射してＮＯｘを除去するＳＣＲ動作を行っている。
【0128】
図１０は、本発明の実施形態８に係る舶用ディーゼルエンジンの一構成例を示す模式図である。図１０に示すように、本実施形態８に係る舶用ディーゼルエンジン８０は、上述した実施形態７に係る舶用ディーゼルエンジン７０のＳＣＲシステム５２に代えて、実施形態６と同様のＳＣＲシステム６２を二段式過給機３１の低圧段過給機３２と高圧段過給機３３との間に備え、更に、排気ラインＧ１２を開閉する排気弁７３を備える。その他の構成は実施形態７と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
【0129】
本実施形態８において、ＳＣＲシステム６２の排気ラインＧ１７は、一端が二段式過給機３１の排気ラインＧ１２における高圧段タービン３３ｂ側の中途部に接続され且つ他端が排気ラインＧ１２における低圧段タービン３２ｂ側の中途部に接続されている。ＳＣＲシステム６２が稼働する場合、ＳＣＲ入口弁５２ｄおよびＳＣＲ出口弁５２ｅが開状態となることにより、この排気ラインＧ１７は、高温の排ガスを、混合器５２ｃとＳＣＲ反応器５２ａとをこの順に順次通過する方向に流通させることができる。この高温の排ガスは、高圧段タービン３３ｂから排気ラインＧ１２に送出された排ガスと、エンジン本体１の排気マニホールド４から排気ラインＧ２および排気バイパスラインＧ１４を介して抽気された高温の排ガスと、を混合したものである。すなわち、この高温の排ガスは、還元剤の噴射および還元作用による排ガス中のＮＯｘ除去に必要な排ガス温度以上に維持されたものである。ＳＣＲシステム６２によってＮＯｘが除去された排ガスは、この排気ラインＧ１７から排気ラインＧ１２を通じて低圧段タービン３２ｂに流入する。
【0130】
排気弁７３は、開閉駆動によって排気ラインＧ１２の開閉を行うものである。図１０に示すように、排気弁７３は、排気ラインＧ１２の中途部であって排気ラインＧ１２、Ｇ１７の分岐部分と合流部分との間に設けられている。排気弁７３は、ＳＣＲシステム６２が稼働停止する場合、開状態となって、高圧段タービン３３ｂから排気ラインＧ１２を通じて低圧段タービン３２ｂに至る排ガスの流通を可能とする。一方、排気弁７３は、ＳＣＲシステム６２が稼働する場合、閉状態となって、この排気ラインＧ１２を通じての排ガスの流通を不可とする。なお、排気弁７３の開閉駆動および開閉タイミングは、制御部５８によって制御されてもよいし、制御部５８以外に別途設けられた制御部（図示せず）によって制御されてもよい。
【0131】
以上、説明したように、本発明の実施形態８に係る舶用ディーゼルエンジン８０では、二段式過給機３１の低圧段過給機３２と高圧段過給機３３との間にＳＣＲシステム６２を設け、このＳＣＲシステム６２の還元剤の噴射および還元作用により、エンジン本体１からの高温の排ガスからＮＯｘを除去するようにし、その他を実施形態７と同様に構成している。このため、高圧段タービン３３ｂを回転させる前の高温の排ガスの一部を抽気して、高圧段タービン３３ｂを回転させた後の排ガスに混合したものを、ＮＯｘ低減対象の排ガスとすることができるから、排ガス温度をＳＣＲシステム６２に必要な温度以上に維持し易くなるとともに、ＳＣＲシステム６２が高温のＳＣＲ動作を行うものでありながら、上述した実施形態７と同様の作用効果を享受することができる。
【0132】
なお、上述した実施形態１～８では、各シリンダ２内の燃焼室に対して燃料および水を層状に噴射していたが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、噴射部５は、各シリンダ２内の燃焼室に対して、燃料とは別に単独で水を噴射（添加）してもよいし、燃料と水とを混合してエマルジョン化した液体（水エマルジョン燃料）を噴射してもよい。
【0133】
また、上述した実施形態１～８では、６つのシリンダ２が設けられたエンジン本体１（６気筒エンジン）を例示したが、本発明は、これに限定されるものではない。エンジン本体１に設けられるシリンダ２の配置数は、所望数（１つ以上）であってもよい。同様に、噴射部５の燃料噴射ポンプ６、注水ポンプ７および燃料噴射弁８の各配置数は、上述したものに限定されず、シリンダ２の配置数に合わせて必要数（１つ以上）であってもよい。すなわち、本発明において、シリンダ２および噴射部５の各構成部の配置数は、特に問われない。
【0134】
さらに、上述した実施形態１～８では、エンジン負荷の増加に伴い、水添加率を先に制御し、エンジン負荷が所定値以上に増加した場合、水添加率の制御に加えて更にＥＧＲ率または還元剤噴射率を制御していたが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、エンジン負荷の増加に伴い、ＥＧＲ率または還元剤噴射率を先に制御し、エンジン負荷が所定値以上に増加した場合、この制御に加えて更に水添加率を制御してもよいし、エンジン負荷が所定値以上に増加した時点から水添加率の制御とＥＧＲ率または還元剤噴射率の制御とを同時に開始してもよい。
【0135】
また、上述した実施形態１～８により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。その他、上述した実施形態１～６に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例および運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。
【符号の説明】
【0136】
１ エンジン本体
２ シリンダ
３ 掃気トランク
４ 排気マニホールド
５ 噴射部
６ 燃料噴射ポンプ
６ａ 燃料
７ 注水ポンプ
７ａ 水
８ 燃料噴射弁
９ 回転数検出部
１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０ 舶用ディーゼルエンジン
１１ 過給機
１１ａ 圧縮機
１１ｂ タービン
１１ｃ 回転軸
１２、２２ ＥＧＲシステム
１２ａ ＥＧＲ洗浄装置
１２ｂ ＥＧＲブロワ
１２ｃ ＥＧＲ入口弁
１２ｄ ＥＧＲ出口弁
１３ 冷却器
１４ 逆止弁
１５ 補助ブロワ
１６ 酸素濃度検出部
１７ 操作部
１８、５８ 制御部
１９、５９ 制御マップ
１９ａ 水添加率制御マップ
１９ｂ ＥＧＲ率制御マップ
１９ｃ 還元剤噴射率制御マップ
２２ａ ＥＧＲ冷却器
３１ 二段式過給機
３２ 低圧段過給機
３２ａ 低圧段圧縮機
３２ｂ 低圧段タービン
３２ｃ、３３ｃ 回転軸
３３ 高圧段過給機
３３ａ 高圧段圧縮機
３３ｂ 高圧段タービン
３４ 中間冷却器
３５ 給気バイパス弁
３６、５４ 排気バイパス弁
５２、６２ ＳＣＲシステム
５２ａ ＳＣＲ反応器
５２ｂ 還元剤供給装置
５２ｃ 混合器
５２ｄ ＳＣＲ入口弁
５２ｅ ＳＣＲ出口弁
５３ 抽気弁
６３、７３ 排気弁
Ｇ１、Ｇ６、Ｇ１１ 給気ライン
Ｇ２、Ｇ３、Ｇ１２、Ｇ１７ 排気ライン
Ｇ４、Ｇ５ 排ガス再循環ライン
Ｇ７ バイパスライン
Ｇ１３ 給気バイパスライン
Ｇ１４、Ｇ１６ 排気バイパスライン
Ｇ１５ 抽気ライン
Ｌ１、Ｌ２ 液体供給ライン
２ シリンダ
３ 掃気トランク
４ 排気マニホールド
５ 噴射部
６ 燃料噴射ポンプ
６ａ 燃料
７ 注水ポンプ
７ａ 水
８ 燃料噴射弁
９ 回転数検出部
１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０ 舶用ディーゼルエンジン
１１ 過給機
１１ａ 圧縮機
１１ｂ タービン
１１ｃ 回転軸
１２、２２ ＥＧＲシステム
１２ａ ＥＧＲ洗浄装置
１２ｂ ＥＧＲブロワ
１２ｃ ＥＧＲ入口弁
１２ｄ ＥＧＲ出口弁
１３ 冷却器
１４ 逆止弁
１５ 補助ブロワ
１６ 酸素濃度検出部
１７ 操作部
１８、５８ 制御部
１９、５９ 制御マップ
１９ａ 水添加率制御マップ
１９ｂ ＥＧＲ率制御マップ
１９ｃ 還元剤噴射率制御マップ
２２ａ ＥＧＲ冷却器
３１ 二段式過給機
３２ 低圧段過給機
３２ａ 低圧段圧縮機
３２ｂ 低圧段タービン
３２ｃ、３３ｃ 回転軸
３３ 高圧段過給機
３３ａ 高圧段圧縮機
３３ｂ 高圧段タービン
３４ 中間冷却器
３５ 給気バイパス弁
３６、５４ 排気バイパス弁
５２、６２ ＳＣＲシステム
５２ａ ＳＣＲ反応器
５２ｂ 還元剤供給装置
５２ｃ 混合器
５２ｄ ＳＣＲ入口弁
５２ｅ ＳＣＲ出口弁
５３ 抽気弁
６３、７３ 排気弁
Ｇ１、Ｇ６、Ｇ１１ 給気ライン
Ｇ２、Ｇ３、Ｇ１２、Ｇ１７ 排気ライン
Ｇ４、Ｇ５ 排ガス再循環ライン
Ｇ７ バイパスライン
Ｇ１３ 給気バイパスライン
Ｇ１４、Ｇ１６ 排気バイパスライン
Ｇ１５ 抽気ライン
Ｌ１、Ｌ２ 液体供給ライン
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】