WO2018101153A1 - 舶用ディーゼルエンジン - Google Patents

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WO2018101153A1
WO2018101153A1 PCT/JP2017/042105 JP2017042105W WO2018101153A1 WO 2018101153 A1 WO2018101153 A1 WO 2018101153A1 JP 2017042105 W JP2017042105 W JP 2017042105W WO 2018101153 A1 WO2018101153 A1 WO 2018101153A1
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WO
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exhaust valve
engine
engine body
closing timing
valve closing
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PCT/JP2017/042105
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村田　聡
信也 入口
哲司 上田
和久 伊藤
平岡　直大
晃洋 三柳
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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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    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to a marine diesel engine.
  • a marine diesel engine includes an engine main body, a turbocharger that rotates the turbine with the power of exhaust gas discharged from the engine main body, and supplies compressed air generated by a compressor coaxially connected to the turbine to the engine main body. And an EGR unit that recirculates part of the exhaust gas discharged from the engine body to the engine body (see Patent Document 1).
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228561 describes a control in which the timing for opening the exhaust valve of the engine body is delayed and a part of the burned gas is not discharged from the exhaust valve.
  • the balance of the air in the combustion chamber can be adjusted by adjusting the timing of opening the exhaust valve.
  • the marine diesel engine it is possible to perform control to change the operation timing of the exhaust valve depending on the load of the engine body.
  • Marine diesel engines can be operated efficiently under operating conditions by switching the operation timing of the exhaust valve depending on the load of the engine body, but combustion becomes unstable and black smoke is generated. There are cases where operating conditions of the engine body may occur.
  • This invention solves the subject mentioned above, and aims at providing the marine diesel engine which can drive an engine main body on better conditions.
  • the present invention is a marine diesel engine that opens and closes an exhaust valve to control the exhaust of air in a combustion chamber, and a turbine that is rotated by exhaust gas discharged from the engine body. And a turbine connected to the turbine and a rotating shaft, and a turbocharger that rotates by rotation of the turbine to generate compressed air, and that supplies compressed air to the engine body, and exhaust gas discharged from the engine body.
  • the EGR system that recirculates a part of the engine as a combustion gas to the engine main body, and the timing of closing the exhaust valve in the combustion cycle as the engine main body speed is controlled by controlling the driving of the engine main body.
  • An engine control device for controlling an operation of the exhaust valve based on a delayed exhaust valve closing timing pattern; and the EGR An exhaust gas valve closing timing pattern for closing the exhaust valve when the operating condition of the engine body is a threshold condition and the EGR system is operating The timing is earlier than the timing of closing the exhaust valve when the operating condition of the engine body is a threshold condition and the EGR system is stopped.
  • Marine diesel engines can suppress a decrease in the amount of oxygen relative to the amount of fuel supplied to the combustion chamber while the EGR system is operating, and can stably burn the fuel. Thereby, the engine body can be operated under better conditions. Even when the operating auxiliary compressor is stopped and the EGR system is in operation, the air held in the combustion chamber can be increased, and the fuel can be stably burned. Thereby, the engine body can be operated under better conditions.
  • the timing for closing the exhaust valve when the EGR system is operating is earlier than the timing for closing the exhaust valve when the EGR system is stopped. preferable.
  • An auxiliary compressor that compresses the air supplied to the engine body, and the exhaust valve closing timing pattern includes a timing for closing the exhaust valve when the EGR system is operating, and a timing when the EGR system is stopped. It is preferable that the difference between the timing when the exhaust valve is closed when the engine is in operation is maximized under an operating condition in which the EGR system is operated and the auxiliary compressor is driven to stop.
  • the operation condition of the engine body is an operation under a condition where the load is lower than the threshold condition
  • the air supplied to the engine body is compressed
  • the operation condition of the engine body is a condition where the load is higher than the threshold condition
  • the operating auxiliary compressor is stopped, it is possible to suppress a reduction in the amount of oxygen with respect to the amount of fuel supplied to the combustion chamber. Thereby, the engine body can be operated under better conditions.
  • the EGR system includes an exhaust gas recirculation line that recirculates a part of exhaust gas discharged from the engine body as combustion gas to the engine body, an EGR valve provided in the exhaust gas recirculation line, and the exhaust gas recirculation. And a scrubber for injecting liquid to the combustion gas flowing in the line.
  • the EGR system preferably supplies exhaust gas recirculated to the compressor connected to the turbine by a rotating shaft.
  • the present invention it is possible to suppress a decrease in the amount of oxygen relative to the amount of fuel supplied to the combustion chamber while the EGR system is in operation, and to stably burn the fuel. Thereby, the engine body can be operated under better conditions.
  • 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 schematic diagram showing a schematic configuration of the engine body of the present embodiment.
  • FIG. 4 is a flowchart showing an example of control of the engine drive device.
  • FIG. 5 is a graph showing the relationship between the engine load and the exhaust valve closing timing.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of control of the auxiliary compressor.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between the in-cylinder oxygen amount and the engine load.
  • FIG. 8 is a graph showing another example of the relationship between the engine load and the exhaust valve closing timing.
  • FIG. 9 is a graph showing the relationship between the scavenging pressure and the exhaust valve closing timing.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a marine diesel engine equipped with an EGR system
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating 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 crosshead type diesel engine, which is a two-stroke diesel engine, and makes the flow of intake and exhaust in the cylinder in one direction from the bottom to the top so as to eliminate exhaust residue. It is a thing.
  • the engine body 11 includes a plurality of cylinders 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.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the engine body of the present embodiment.
  • FIG. 3 shows a portion of the engine body 11 corresponding to one piston and cylinder 21.
  • the engine body 11 includes a base plate 111 positioned below, a frame 112 provided on the base plate 111, and a cylinder jacket 113 provided on the frame 112.
  • the base plate 111, the frame 112, and the cylinder jacket 113 are integrally fastened and fixed by a plurality of tension bolts (tie bolts / connecting members) 114 and nuts 115 extending in the vertical direction.
  • the cylinder jacket 113 is provided with a cylinder liner 116, and a cylinder cover 117 is provided at the upper end of the cylinder liner 116.
  • the cylinder liner 116 and the cylinder cover 117 define a space 118, and a piston 119 is provided in the space 118 so as to be able to reciprocate up and down, thereby forming a combustion chamber 120.
  • the cylinder cover 117 is provided with an exhaust valve (exhaust gas valve) 121.
  • the exhaust valve 121 opens and closes the combustion chamber 120 and the exhaust gas pipe 122.
  • the exhaust valve 121 only needs to have a function of opening and closing the combustion chamber 120 and the exhaust gas pipe 122, and is not necessarily provided at the center of the cylinder cover 117.
  • combustion is performed by supplying the fuel supplied from the fuel injection pump and the combustion gas compressed by the supercharger 12 to the combustion chamber 120.
  • the piston 119 moves up and down by the energy generated by this combustion.
  • the combustion chamber 120 is opened by the exhaust valve 121, the exhaust gas generated by the combustion is pushed out to the exhaust gas pipe 122, while the combustion gas is introduced from the scavenging port 24 into the combustion chamber 120.
  • the exhaust gas pipe 122 is connected to the exhaust manifold 23.
  • the piston 119 is connected to the upper end portion of the piston rod 123 and is coupled to the piston rod 123 so as to be movable in the piston axial direction.
  • the base plate 111 is a crankcase, and a bearing 125 that rotatably supports the crankshaft 124 is provided.
  • the crankshaft 124 is rotatably connected to the lower end portion of the connecting rod 127 via a crank 126.
  • a pair of guide plates 128 extending in the vertical direction are fixed at a predetermined interval, and a cross head 129 is supported between the pair of guide plates 128 so as to be movable up and down.
  • the cross head 129 is connected so that a cross head bearing connected to the upper end portion of the connecting rod 127 at the lower half portion of the cross head pin provided at the lower end portion of the piston rod 123 is rotatable.
  • the engine body 11 is provided with a rotation speed detection unit 62, a fuel input amount detection unit 64, and a scavenging pressure detection unit 65.
  • 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 scavenging pressure detector 65 detects the pressure of the compressed air supplied to the engine body 11. Specifically, the scavenging pressure detector 65 is disposed in the scavenging trunk 22 and detects the pressure of the scavenging trunk 22.
  • the engine control device 26 controls the operation of the engine body 11.
  • the engine control device 26 operates 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, the fuel input amount detection unit 64, and the scavenging pressure detection unit 65. To control.
  • the engine control device 26 controls the injection timing of the fuel into the cylinder 21, the injection amount, and the opening / closing timing of the exhaust valve 121 to control the fuel input amount and the rotation speed of the engine body 11 and the combustion in the combustion chamber 120. .
  • 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 (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.
  • At least one of the recirculated gas is compressed and supplied to the engine body 11 from the supply line G1 as compressed compressed gas.
  • 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 a part of the exhaust gas discharged from the engine main body 11 with air as a recirculation gas, and then compresses it by the supercharger 12 and recirculates 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 is a gas discharged from the engine body 11 to the exhaust line G2 and then discharged to the outside from the exhaust line G3.
  • the recirculation gas refers to a part of the exhaust gas separated from the exhaust line G3.
  • the recirculated gas is returned to the engine body 11 through the exhaust gas recirculation lines G4, G5, and G7.
  • 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 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 hollow throat portion 43, a venturi portion 44 into which exhaust gas is introduced, and an enlarged portion 45 that gradually returns to the original flow velocity.
  • 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.
  • a Venturi type is adopted as the scrubber 42, but is not limited to this configuration.
  • the exhaust gas recirculation line G5 is provided with a demister unit 14 and an EGR blower 47.
  • the demister unit 14 separates the recycled gas from which harmful substances have been removed by water jet and the waste water.
  • 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 mist (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 recirculated 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 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 the high temperature and the cooling water.
  • the oxygen concentration detection unit 66 is disposed in the supply line G 1 or the scavenging trunk 22.
  • 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 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 acquires load information from the engine control device 26.
  • the EGR control device 60 acquires information on the fuel input amount of the engine body 11 from the fuel input amount detection unit 64.
  • the EGR control device 60 acquires information on the oxygen concentration of the combustion gas supplied from the oxygen concentration detector 66 to the engine body 11.
  • the EGR control device 60 determines the operating state of the EGR blower 47, specifically, the EGR blower 47 based on the acquired rotation speed and fuel input amount of the engine main body 11 and the oxygen concentration of the air supplied to the engine main body 11.
  • the amount of recirculated gas supplied from the EGR system 13 to the engine body 11 is controlled by controlling the frequency of the motor that rotates the impeller.
  • the EGR control device 60 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 EGR control device 60 calculates the target value of the oxygen concentration based on the relationship between the load of the engine body 11 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
  • the frequency (operating frequency) of the EGR blower 47 is calculated.
  • the EGR control device 60 rotates the EGR blower 47 at the calculated frequency of the EGR blower 47.
  • the EGR control device 60 controls the opening and closing of each part other than the EGR blower 47, for example, the EGR inlet valve 41A and the EGR outlet valve 41B, and the operation of the scrubber 42.
  • the engine main body 11 compresses the combustion gas by the piston 119, and the high-temperature combustion gas is fueled. Ignites spontaneously and burns when injected.
  • 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 rotates the turbine 32 in the supercharger 12 and then is discharged to the exhaust line G3.
  • the EGR inlet valve 41A and the EGR outlet valve 41B are closed, the entire amount is exhausted. It is discharged from G3 to the outside.
  • the EGR inlet valve 41A and the EGR outlet valve 41B are open, part of the exhaust gas flows from the exhaust line G3 to the exhaust gas recirculation line G4 as recirculation gas.
  • the scrubber 42 removes harmful substances from the recirculated gas that has flowed into the exhaust gas recirculation line G4. That is, when the recirculation gas passes through the venturi section 44 at a high speed, the scrubber 42 jets water from the water injection section 46 to cool the recirculation gas with this water and to drop harmful substances together with the water. To remove.
  • the mist (drainage) containing harmful substances flows into the demister unit 14 together with the recirculation 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 air sucked from the suction line G6 to become a combustion gas, compressed by the compressor 31 of the supercharger 12, cooled by the air cooler 48, and then supplied from the air supply line G1 to the engine. It is supplied to the main body 11.
  • the auxiliary compressor 51 is disposed between the air cooler 48 and the scavenging trunk 22 in the air supply line G1.
  • the auxiliary compressor (auxiliary blower) 51 includes a bypass line 52, a blower impeller (compressor) 54, a blower motor (motor) 56, and a check valve 59.
  • the auxiliary compressor 51 is controlled based on the pressure in the scavenging trunk 22 detected by the scavenging pressure detection unit 65. Both ends of the bypass line 52 are connected to the air supply line G1, and bypass the air supply line G1.
  • the blower impeller 54 is provided in the scavenging line G ⁇ b> 1 and compresses the air flowing through the bypass line 52.
  • the blower motor (motor) 56 rotates the blower impeller 54.
  • the check valve 59 is provided in the scavenging line G1, and prevents a reverse flow of air in the bypass line 52, that is, air does not flow from the end on the scavenging trunk 22 side toward the end on the
  • the auxiliary compressor 51 is driven when the marine diesel engine 10 is started to compress a gas such as air sucked from the suction line G6 via the compressor 31, and then the compressed gas or the like is used as a combustion gas.
  • the auxiliary compressor 51 may be provided with a control valve in the air supply line G1 and the bypass line 52, and the path through which the compressed air flows may be switched by opening / closing the control valve, or the flow rate balance may be controlled.
  • the auxiliary compressor 51 is provided with a bypass line 52 that bypasses the air supply line G1, and the blower impeller 54 is provided in the bypass line 52.
  • the air supply line G1 and the bypass line 52 need not be provided in parallel. Alternatively, only the air supply line G1 may be provided without providing the bypass line 52, and the blower impeller 54 may be provided in the air supply line G1.
  • FIG. 4 is a flowchart showing an example of control of the engine drive device.
  • the engine control device 26 switches the control conditions of each part between the setting for operating the EGR system 13 and the setting for not operating the EGR system 13, that is, the setting for stopping the EGR system 13.
  • the setting for not operating the EGR system 13 is a state in which recirculation for supplying a part of the exhaust gas purified from the EGR system 13 to the engine body 11 is not executed, and a part of the EGR system 13 such as the scrubber 42 of the EGR system 13. May be in operation.
  • the engine control device 26 executes control in the EGR mode when setting to operate the EGR system 13, and executes control in the normal mode when setting to not operate the EGR system 13.
  • the engine control device 26 determines whether it is set to operate the EGR system 13 (step S12).
  • the setting for operating the EGR system 13 is whether the switch is ON or OFF when there is a switch that allows the user to operate the EGR system 13 to be turned ON / OFF. In the case of setting to operate the EGR system 13, the EGR system 13 does not have to be actually operated.
  • the EGR system 13 when the EGR system 13 is set to operate with the load of the engine main body 11 being equal to or higher than the threshold value, the EGR system 13 is set when the load of the engine main body 11 is low even if the EGR system 13 is set to operate. Does not work.
  • step S12 If it is determined that the EGR system 13 is set to operate (Yes in step S12), the engine control device 26 selects the EGR mode (step S14), and controls each part based on the setting of the EGR mode. When it is determined that the setting for operating the EGR system 13 is not made (No in Step S12), the engine control device 26 selects the normal mode (Step S16) and controls each part based on the setting of the normal mode.
  • FIG. 5 is a graph showing the relationship between the engine load and the exhaust valve closing timing.
  • the engine control device 26 changes the exhaust valve closing timing in accordance with the engine load based on the exhaust valve closing timing pattern which is the relationship between the engine load and the exhaust valve closing timing shown in FIG.
  • the exhaust valve closing timing is a timing at which the exhaust valve is closed in the combustion cycle, and can be indicated by an angle of the combustion cycle.
  • the timing of closing the exhaust valve 121 is controlled based on the angle at which one stroke of the piston 119 of the engine body 11 is 360 degrees, that is, the crank angle as described above. That is, the engine control device 26 opens the exhaust valve 121 when the crank angle reaches the set angle.
  • the exhaust valve is closed at a larger crank angle.
  • the exhaust valve closing timing pattern 202 shown by the solid line in FIG. 5 shows the relationship between the engine load and the exhaust valve closing timing in the EGR mode.
  • An exhaust valve closing timing pattern 204 indicated by a dotted line in FIG. 5 indicates a relationship between the engine load and the exhaust valve closing timing in the normal mode.
  • the exhaust valve closing timing patterns 202 and 204 of the present embodiment have a relationship that the exhaust valve closing timing is delayed as the engine load increases.
  • the engine control device 26 detects the engine load, and closes the exhaust valve 121 based on the relationship between the detected engine load and the exhaust valve closing timing pattern 202. A certain exhaust valve closing timing is controlled.
  • the engine control device 26 detects the engine load and closes the exhaust valve based on the relationship between the detected engine load and the exhaust valve closing timing pattern 204. Controls the exhaust valve closing timing.
  • the rate of change which is the amount of change in the exhaust valve closing timing with respect to the amount of change in the engine load
  • the rate of change is constant.
  • the rate of change is constant, but the rate of change may change as long as the exhaust valve closing timing is delayed as the load increases.
  • the exhaust valve closing timing pattern 204 is a setting in which the exhaust gas purified from the EGR system 13 is not supplied, and calculates the exhaust valve closing timing at which the engine performance such as fuel efficiency increases at each engine load, and is based on the result.
  • the relationship between the engine load and the exhaust valve closing timing which is the ideal line set in the above.
  • the ideal line first determines the combustion maximum pressure from the engine design output.
  • the combustion pressure of each load is determined, the compression pressure is designed from the combustion pressure, and the planned closing timing of the exhaust valve is determined so as to be the compression pressure.
  • a trial operation is performed to change / adjust the vicinity of the planned exhaust valve closing timing to determine the exhaust valve closing timing so that parameters such as fuel consumption and exhaust gas outlet temperature are optimized.
  • the exhaust valve closing timing described above is implemented for each load, and the optimum exhaust valve closing timing angle is determined for each load.
  • the exhaust valve closing timing pattern 204 is determined by performing fine adjustment so that the timing of each load is smoothly connected at this time.
  • the exhaust valve closing timing pattern 202 in the EGR mode has an exhaust valve closing timing earlier than the exhaust valve closing timing pattern 204 when the engine load is the same.
  • the exhaust valve closing timing pattern 202 is set so that the exhaust gas purified from the EGR system 13 is supplied.
  • the exhaust valve closing timing pattern 202 is set based on the result of calculating the exhaust valve closing timing at which the engine performance such as fuel efficiency increases at each engine load. The relationship is set based on the relationship between the engine load and the exhaust valve closing timing, which is the ideal line.
  • the exhaust valve closing timing pattern 202, the auxiliary compressor 51 is operational to have load range 210, i.e.
  • closing timing exhaust valve is constant, the engine load A 1 In the high engine load range, the exhaust valve closing timing is delayed as the engine load increases.
  • the engine load A 1 is a load when the operating conditions of the engine main body 11 becomes a threshold condition.
  • Various conditions can be set as the threshold condition.
  • Figure exhaust valve closing timing pattern 202 of 5, high engine load constant and the but change rate change rate in the range of higher than the engine load A 1 may vary.
  • the exhaust valve closing timing pattern 202 does not delay the exhaust valve closing timing in the load range 210 even if the engine load increases.
  • the exhaust valve closing timing pattern 202 has a larger difference in the exhaust valve closing timing from the exhaust valve closing timing pattern 204 as the engine load increases in the load range 210.
  • the engine control device 26 controls the exhaust valve closing timing based on the exhaust valve closing timing pattern 202 in the EGR mode, and controls the exhaust valve closing timing based on the exhaust valve closing timing pattern 204 in the normal mode. .
  • the engine controller 26 the same load condition, for example, when the engine load A 1 threshold condition, the exhaust valve closing timing of the EGR mode becomes earlier than the exhaust valve closing timing of the normal mode. In this way, in the EGR mode, the engine main body 11 can be operated more stably by making the exhaust valve closing timing earlier than in the normal mode, compared to the case where all controls are performed under the normal mode conditions. it can.
  • the marine diesel engine 10 can operate the EGR system 13 to decrease the oxygen concentration of the combustion gas and slow the combustion, increase the heat capacity of the combustion gas, and increase the temperature. Further, the amount of exhaust gas discharged from the marine diesel engine 10 to the outside of the system can be reduced. Thereby, the marine diesel engine 10 can reduce the discharge amount of nitrogen oxides by operating the EGR system 13.
  • the engine control device 26 can reduce the decrease in the amount of oxygen in the combustion chamber 120 with respect to the decrease in the oxygen concentration of the combustion gas by making the exhaust valve closing timing earlier than in the normal mode. it can. Thereby, the engine body 11 can be operated more stably.
  • the engine control device 26 is set with an exhaust valve closing timing pattern 202 in the EGR mode and an exhaust valve closing timing pattern 204 in the normal mode. By controlling the exhaust valve closing timing in accordance with each mode according to whether or not the EGR operation is performed, it is possible to increase the operation efficiency while stably operating the engine in each mode.
  • the engine control device 26 can simplify the parameter setting by making the closing timing of the exhaust valve 121 constant in the load range 210 of the exhaust valve closing timing pattern 202 in the EGR mode, thereby simplifying the control. Can be. Since the control can be simplified, the operation of the engine body 11 can be stabilized.
  • the engine load A 1 of the threshold condition the engine load is less than 20%, is preferably in the range of 60% or less.
  • the engine load is assumed to be 100% of the rated operation load.
  • the engine control device 26 operates under better conditions than the engine body 11 by setting the exhaust valve closing timing in the EGR mode earlier than the exhaust valve closing timing in the normal mode at any engine load.
  • the exhaust valve closing timing in the EGR mode is preferably earlier than the exhaust valve closing timing in the normal mode even when the engine load is outside the above range. That is, the exhaust valve closing timing in the EGR mode is preferably the same as or earlier than the exhaust valve closing timing in the normal mode.
  • the engine can be operated under better conditions than the engine body 11.
  • the engine load has been described.
  • the rotation speed of the engine body 11 be in the same range at a ratio to the rotation speed of the rated operation.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of control of the auxiliary compressor.
  • the process shown in FIG. 6 may be executed only when the engine main body 11 is started or may be always executed.
  • the auxiliary compressor 51 determines whether the pressure of the scavenging trunk 22 is equal to or lower than the threshold value (step S22). If the auxiliary compressor 51 determines that the pressure of the scavenging trunk 22 is equal to or lower than the threshold (Yes in step S22), the auxiliary compressor 51 is operated (step S24).
  • the blower motor 56 of the auxiliary compressor 51 is driven, and the blower impeller 54 is driven. If the auxiliary compressor 51 determines that the pressure of the scavenging trunk 22 is not less than or equal to the threshold (No in Step S22), the auxiliary compressor 51 stops the auxiliary compressor 51 (Step S26). That is, the blower motor 56 of the auxiliary compressor 51 is stopped, and the blower impeller 54 is stopped. Thereby, since the auxiliary compressor 51 has a low engine load, the pressure of the air compressed by the supercharger 12 becomes low, and the pressure detected by the scavenging pressure detection unit 65 becomes low. The compressed air can be supplied to the engine body 11. Thereby, the pressure of the compressed air supplied to the engine body 11 can be increased.
  • the operation and stop of the auxiliary compressor 51 are controlled based on the scavenging pressure detected by the scavenging pressure detector 65, but the operation and stop of the auxiliary compressor 51 are controlled based on the engine load. May be.
  • the engine control unit 26 is preferably a condition that the engine load A 1 described above the auxiliary compressor 51 is stopped. That is, it is preferable to set the threshold condition as a condition for stopping the auxiliary compressor 51 that has been operating.
  • the auxiliary compressor 51 when operating at conditions the load is lower than the engine load A 1 operating conditions of threshold condition of the engine body 11, is operated.
  • the auxiliary compressor 51 compresses the combustion gas supplied to the engine body, when the condition load is higher than the engine load A 1 operating condition of the engine body 11 is a threshold condition, stops. Since the auxiliary compressor 51 may be controlled without using the engine load, there may be a difference in allowable range between the threshold condition and the condition for stopping the auxiliary compressor 51.
  • the engine control unit 26 based on the exhaust valve closing timing pattern 202 of the EGR mode, by controlling the exhaust valve closing timing, the auxiliary compressor 51 is the exhaust valve closing timing in the engine load A 1 stop, the normal mode
  • the exhaust valve closing timing pattern 204 is earlier than when the operation is performed. In this way, by increasing the exhaust valve closing timing at the engine load A 1 , black smoke is reduced due to a decrease in the in-cylinder oxygen amount (oxygen amount in the combustion chamber 120) generated at the timing when the auxiliary compressor 51 is stopped. It is possible to suppress the in-cylinder oxygen amount from being lowered to a level that is the in-cylinder oxygen amount that may be generated.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between the in-cylinder oxygen amount and the engine load.
  • the horizontal axis represents the engine load
  • the vertical axis represents the in-cylinder oxygen amount. That is, FIG. 7 shows the relationship between the engine load and the in-cylinder oxygen amount at that load.
  • EGR OFF the case where the exhaust valve closing timing is controlled based on the exhaust valve closing timing pattern 204 in the normal mode
  • the exhaust valve is based on the EGR mode and based on the exhaust valve closing timing pattern 204.
  • the case where the closing timing is controlled is indicated by EGR ON (comparative example)
  • the case where the exhaust valve closing timing is controlled based on the exhaust valve closing timing pattern 202 in the EGR mode is indicated by EGR ON (example).
  • the engine control device 26 executes the control with the exhaust valve closing timing pattern 202 of the present embodiment, thereby performing the auxiliary compressor while executing the control for increasing the engine load in the EGR mode. It is possible to suppress the in-cylinder oxygen amount from decreasing to the smoke generation level 212 under the condition that 51 is stopped.
  • the engine control device 26 executes the control with the exhaust valve closing timing pattern 202 of the present embodiment, so that the load (the number of rotations) of the engine main body 11 during the operation of the auxiliary compressor 51 is increased. It is possible to suppress a decrease in the oxygen excess rate during fuel combustion in the combustion chamber 120 in proportion to the increase. Since the reduction in the amount of oxygen with respect to the injected fuel can be suppressed, the amount of air in the combustion chamber 120 at the same load can be increased as compared with the case where the exhaust valve closing timing pattern 204 is operated. Thereby, even when operating in the EGR mode, the amount of oxygen in the combustion chamber 120 at the stage of stopping the auxiliary compressor 51 can be increased.
  • the engine control device 26 prevents the amount of air held in the combustion chamber 120 from being reduced even when the load increases in the load range 210, so that the oxygen in the combustion chamber 120 when the auxiliary compressor 51 is stopped is reduced.
  • the amount can be increased, and the fuel can be suitably burned.
  • it is possible to suppress oxygen from being reduced with respect to the fuel at the stage where the auxiliary compressor 51 is stopped and combustion to be unstable, and to suppress generation of black smoke due to incomplete combustion.
  • combustion can be performed stably, a desired output can be obtained and the rotational speed can be suitably increased.
  • the oxygen concentration of the combustion gas supplied to the combustion chamber 120 decreases, and the risk of combustion instability and black smoke generation increases.
  • the exhaust valve closing timing pattern 202 is a pattern that matches the exhaust valve closing timing pattern calculated so that the range other than the exhaust valve closing timing at the stage of stopping the auxiliary compressor 51 becomes an ideal line in the EGR mode. It is preferable to do. Thereby, the engine main body 11 can be more efficiently operated in the load range other than the stage where the auxiliary compressor 51 is stopped. Since the exhaust valve closing timing abruptly changes the control of the engine body 11 becomes unstable, between the exhaust valve closing timing pattern 202 and a portion overlapping the ideal line, and engine load A 1 of the threshold condition, The rate of change is preferably close to zero. Thereby, when the load of the engine main body 11 increases or decreases near the stage where the auxiliary compressor 51 is stopped, the fluctuation of the exhaust valve closing timing becomes too large, and the operation of the engine main body 11 can be suppressed from becoming unstable. .
  • the exhaust valve closing timing pattern 202 preferably has the largest difference in the exhaust valve closing timing with the exhaust valve closing timing pattern 204 at the timing when the auxiliary compressor 51 is stopped. That is, the difference between the timing when the exhaust valve is closed when the EGR system 13 is operating and the timing when the exhaust valve is closed when the EGR system 13 is stopped is that the EGR system 13 operates and the auxiliary compression is performed. operating conditions of machinery 51 is switched to a state of stop from a state in which the driven, that it is preferable that the maximum in FIG. 5, the engine load a 1.
  • the difference from the exhaust valve closing timing pattern 204 can be reduced, and the engine performance is high. It is possible to drive in the state.
  • the exhaust valve closing timing pattern 202 maximizes the difference in the exhaust valve closing timing from the exhaust valve closing timing pattern 204 at the timing when the auxiliary compressor 51 is stopped.
  • the amount of O 2 in the cylinder can be changed in accordance with the state in which the EGR operation is performed, and the operation can be performed with the engine performance being improved.
  • FIG. 8 is a graph showing another example of the relationship between the engine load and the exhaust valve closing timing.
  • Exhaust valve closing timing patterns 206, 208, and 209 shown in FIG. 8 are all exhaust valve closing timing patterns in the EGR mode.
  • the exhaust valve closing timing is delayed when the engine load increases in the range where the engine load in the load range 210 is low, and the engine load is increased in the load range higher than the predetermined engine load in the load range 210. increase also becomes constant exhaust valve closing timing, even beyond the engine load a 1, until the engine load that overlaps with the ideal line of the EGR mode, closing timing exhaust valve is constant.
  • the engine control device 26 may have a relation that the exhaust valve closing timing is delayed in the load range 210 when the engine load increases.
  • Exhaust valve closing timing pattern 208 the load range 210, closing timing exhaust valve and the engine load increases is slow, since beyond the engine load A 1 to the engine load that overlaps with the ideal line of the EGR mode, the exhaust valve closing timing It becomes constant. Note that the rate of change of the load range 210 is smaller than that of the exhaust valve closing timing pattern 204. Thus, the engine control unit 26, the load range 210, closing timing exhaust valve and the engine load increases is slow, until the engine load that overlaps with the ideal line definitive after exceeding the engine load A 1 of EGR mode, the exhaust valve It is good also as a relationship from which a closing timing becomes fixed.
  • the exhaust valve closing timing pattern 209 does not overlap with the exhaust valve closing timing pattern 204 when the engine load is in the load range 210.
  • the exhaust valve closing timing is earlier than the exhaust valve closing timing pattern 204 even at the position where the engine load is lowest. Thereby, in the load range 210, the in-cylinder oxygen amount of the engine body 11 in the EGR mode can be increased.
  • the engine control device 26 can set the exhaust valve closing timing pattern in the EGR mode to various patterns as shown in the exhaust valve closing timing patterns 206, 208, and 209.
  • the engine control device 26, described above by the exhaust valve closing timing of the exhaust valve closing timing patterns EGR mode in engine load A 1 is an earlier relationship of the exhaust valve closing timing of the exhaust valve closing timing pattern 204 in the normal mode Effects can be obtained.
  • the engine control device 26 as the exhaust valve closing timing pattern, and when the load of the engine body 11 increases, and when the load of the engine body 11 decreases, the rotational speed and the exhaust valve of the engine body 11 in the engine load A 1 A relationship different from the timing of closing 121 may be used.
  • the exhaust valve closing timing is controlled based on the engine load, but the present invention is not limited to this.
  • the engine control device 26 may control the exhaust valve closing timing based on the scavenging pressure of the engine body 11.
  • FIG. 9 is a graph showing the relationship between the scavenging pressure and the exhaust valve closing timing.
  • An exhaust valve closing timing pattern 222 indicated by a solid line in FIG. 9 indicates the relationship between the scavenging pressure of the engine body 11 and the exhaust valve closing timing in the EGR mode.
  • An exhaust valve closing timing pattern 224 indicated by a dotted line in FIG. 9 indicates the relationship between the scavenging pressure of the engine body 11 and the exhaust valve closing timing in the normal mode.
  • the exhaust valve closing timing patterns 222 and 224 of the present embodiment have a relationship that the exhaust valve closing timing is delayed as the scavenging pressure of the engine body 11 increases.
  • the engine control device 26 detects the scavenging pressure of the engine body 11 and based on the relationship between the detected scavenging pressure of the engine body 11 and the exhaust valve closing timing pattern 222.
  • the exhaust valve closing timing which is the timing for closing the exhaust valve 121, is controlled.
  • the engine control device 26 detects the scavenging pressure of the engine body 11 and based on the relationship between the detected scavenging pressure of the engine body 11 and the exhaust valve closing timing pattern 224.
  • the exhaust valve closing timing which is the timing for closing the exhaust valve 121, is controlled.
  • the rate of change which is the amount of change in the exhaust valve closing timing relative to the amount of change in the scavenging pressure of the engine body 11, is constant.
  • the rate of change is constant, but the rate of change may change as long as the opening timing of the exhaust valve is delayed as the scavenging air pressure increases.
  • the exhaust valve closing timing pattern 224 is a setting in which the exhaust gas purified from the EGR system 13 is not supplied, and calculates the exhaust valve closing timing at which the engine performance such as fuel efficiency is increased by the scavenging pressure of each engine body 11, This is the relationship between the scavenging pressure of the engine body 11 and the exhaust valve closing timing, which is an ideal line set based on the result. The method for calculating the ideal line is as described above.
  • the exhaust valve closing timing pattern 222 in the EGR mode has an exhaust valve closing timing earlier than the exhaust valve closing timing pattern 224 when the scavenging pressure of the engine body 11 is the same.
  • the exhaust valve closing timing pattern 222 is a setting in which the exhaust gas purified from the EGR system 13 is supplied, and calculates the exhaust valve closing timing at which the engine performance such as fuel efficiency is enhanced by the scavenging pressure of each engine body 11, and the result The relationship is set based on the relationship between the scavenging pressure of the engine main body 11 and the exhaust valve closing timing, which is an ideal line set based on.
  • the exhaust valve closing timing pattern 222 indicates that the load range 210 in which the auxiliary compressor 51 is operating, that is, the engine main body 11 lower than the scavenging pressure B 1 of the engine main body 11 at which the auxiliary compressor 51 stops.
  • closing timing exhaust valve is constant in the range of scavenging pressure of high engine body 11 than the scavenging pressure B 1 of the engine body 11, in accordance with the scavenging pressure of the engine body 11 increases, the exhaust valve closing Timing is delayed.
  • the exhaust valve closing timing pattern 222 does not delay the exhaust valve closing timing even if the scavenging pressure of the engine body 11 increases in the load range 210.
  • the exhaust valve closing timing pattern 222 has a larger difference in the exhaust valve closing timing from the exhaust valve closing timing pattern 224 as the scavenging pressure of the engine body 11 increases in the load range 210.
  • the engine control unit 26 based on the exhaust valve closing timing pattern 222 of the EGR mode, by controlling the exhaust valve closing timing, the auxiliary compressor 51 is an exhaust valve closing timing in the scavenging pressure B 1 of the engine body 11 to stop However, it becomes faster than the case of operating with the exhaust valve closing timing pattern 224 in the normal mode.
  • the auxiliary compressor 51 by increasing the exhaust valve closing timing in the scavenging pressure B 1 of the engine body 11, with reduction of the in-cylinder oxygen amount generated at a timing of stopping the auxiliary compressor 51 (the amount of oxygen in the combustion chamber 120)
  • the in-cylinder oxygen amount can be suppressed from decreasing to the smoke generation level, which is the in-cylinder oxygen amount that may cause black smoke.
  • the engine control device 26 performs control based on the scavenging pressure of the engine body 11 instead of the engine load, the same effect as in the case of the engine load can be obtained.
  • the engine control device 26 may change the rate of change of the exhaust valve opening timing, which is the timing of opening the exhaust valve 121, in addition to the exhaust valve closing timing, between the dangerous rotational speed range and other rotational speed ranges.

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Abstract

エンジン本体をより良い条件で運転させることができる舶用ディーゼルエンジンを提供する。エンジン本体と、過給機と、ＥＧＲシステムと、エンジン本体の駆動を制御し、エンジン本体の回転数が高くなるにしたがって、燃焼サイクルにおける排気弁を閉じるタイミングが遅くなる排気弁閉タイミングパターンに基づいて、排気弁の動作を制御するエンジン制御装置と、ＥＧＲ制御装置と、を有し、排気弁閉タイミングパターンは、エンジン本体の運転条件が閾値条件であり、ＥＧＲシステムが稼動している場合の排気弁を閉じるタイミングが、エンジン本体の運転条件が閾値条件であり、ＥＧＲシステムが停止している場合の排気弁を閉じるタイミングよりも、早い。

Description

舶用ディーゼルエンジン
　本発明は、舶用ディーゼルエンジンに関するものである。
　舶用ディーゼルエンジンには、エンジン本体と、エンジン本体から排出される排ガスの力でタービンを回転し、タービンと同軸で接続された圧縮機で生成された圧縮空気をエンジン本体に供給する過給機と、エンジン本体から排出される排ガスの一部を前記エンジン本体に再循環させるＥＧＲユニットと、を備えるものがある（特許文献１参照）。また、特許文献１には、エンジン本体の排気弁を開くタイミングを遅くし、既燃ガスの一部を排気弁から排出しない制御が記載されている。
特開２０１４－２０２７５号公報
　特許文献１に記載されているように、排気弁を開くタイミングを調整することで、燃焼室内の空気のバランスを調整することができる。ここで、舶用ディーゼルエンジンでは、排気弁の動作のタイミングをエンジン本体の負荷等によって変化させる制御を行うことができる。舶用ディーゼルエンジンは、エンジン本体の負荷によって排気弁の動作のタイミングを切り換えることで、運転条件で効率よく運転することが可能となるが、燃焼が不安定になったり、黒煙が発生したりする恐れがあるエンジン本体の運転条件が生じる場合がある。
　本発明は上述した課題を解決するものであり、エンジン本体をより良い条件で運転させ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。
　上記の目的を達成するための本発明は、舶用ディーゼルエンジンであって、排気弁を開閉し、燃焼室内の空気の排気を制御するエンジン本体と、前記エンジン本体から排出される排ガスで回転するタービンと前記タービン及び回転軸が連結され、前記タービンの回転で回転し、圧縮空気を生成する圧縮機を備え、圧縮空気を前記エンジン本体に供給する過給機と、前記エンジン本体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本体に再循環するＥＧＲシステムと、前記エンジン本体の駆動を制御し、前記エンジン本体の回転数が高くなるにしたがって、燃焼サイクルにおける前記排気弁を閉じるタイミングが遅くなる排気弁閉タイミングパターンに基づいて、前記排気弁の動作を制御するエンジン制御装置と、前記ＥＧＲシステムの駆動を制御するＥＧＲ制御装置と、を有し、前記排気弁閉タイミングパターンは、前記エンジン本体の運転条件が閾値条件であり、前記ＥＧＲシステムが稼動している場合の前記排気弁を閉じるタイミングが、前記エンジン本体の運転条件が閾値条件であり、前記ＥＧＲシステムが停止している場合の前記排気弁を閉じるタイミングよりも、早い。
　舶用ディーゼルエンジンは、ＥＧＲシステムが稼働している状態で燃焼室への燃料の供給量に対する酸素量が低下することを抑制でき、燃料を安定して燃焼させることができる。これにより、エンジン本体をより良い条件で運転させることができる。運転していた補助圧縮機が停止し、かつ、ＥＧＲシステムが稼働している状態であっても燃焼室に保持する空気を多くすることができ、燃料を安定して燃焼させることができる。これにより、エンジン本体をより良い条件で運転させることができる。
　また、前記排気弁閉タイミングパターンは、前記ＥＧＲシステムが稼動している場合の前記排気弁を閉じるタイミングが、前記ＥＧＲシステムが停止している場合の前記排気弁を閉じるタイミングよりも、早いことが好ましい。
　前記エンジン本体に供給する空気を圧縮する補助圧縮機を有し、前記排気弁閉タイミングパターンは、前記ＥＧＲシステムが稼動し、かつ、前記補助圧縮機が駆動している場合の前記排気弁を閉じるタイミングが、一定であることが好ましい。
　前記エンジン本体に供給する空気を圧縮する補助圧縮機を有し、前記排気弁閉タイミングパターンは、前記ＥＧＲシステムが稼動している場合の前記排気弁を閉じるタイミングと、前記ＥＧＲシステムが停止している場合の前記排気弁を閉じるタイミングとの差が、前記ＥＧＲシステムが稼動し、かつ、前記補助圧縮機が駆動している状態から停止する状態に切り換わる運転条件で最大となることが好ましい。
　前記エンジン本体の運転条件が閾値条件よりも負荷が低い条件での運転の場合、前記エンジン本体に供給する空気を圧縮し、前記エンジン本体の運転条件が閾値条件よりも負荷が高い条件の場合、停止する補助圧縮機をさらに有することが好ましい。運転していた補助圧縮機が停止する際に、燃焼室への燃料の供給量に対する酸素量が低減することを抑制できる。これにより、エンジン本体をより良い条件で運転させることができる。
　前記ＥＧＲシステムは、前記エンジン本体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本体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、を有することが好ましい。
　前記ＥＧＲシステムは、前記タービンと回転軸で連結された前記圧縮機に再循環させた排ガスを供給することが好ましい。
　本発明によれば、ＥＧＲシステムが稼働している状態で燃焼室への燃料の供給量に対する酸素量の低下を抑制でき、燃料を安定して燃焼させることができる。これにより、エンジン本体をより良い条件で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、本実施形態のエンジン本体の概略構成を示す模式図である。 図４は、エンジン駆動装置の制御の一例を示すフローチャートである。 図５は、エンジン負荷と排気弁閉タイミングとの関係を示すグラフである。 図６は、補助圧縮機の制御の一例を示すフローチャートである。 図７は、筒内酸素量とエンジン負荷との関係を示すグラフである。 図８は、エンジン負荷と排気弁閉タイミングとの関係の他の例を示すグラフである。 図９は、掃気圧力と排気弁閉タイミングとの関係を示すグラフである。
　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システムを備えた舶用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と、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クロスヘッド式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。
　図３は、本実施形態のエンジン本体の概略構成を示す模式図である。図３は、エンジン本体１１のうち１つのピストン及びシリンダ２１に対応する部分を示している。エンジン本体１１は、下方に位置する台板１１１と、台板１１１上に設けられる架構１１２と、架構１１２上に設けられるシリンダジャケット１１３とを有している。この台板１１１と架構１１２とシリンダジャケット１１３は、上下方向に延在する複数のテンションボルト（タイボルト／連結部材）１１４及びナット１１５により一体に締結されて固定されている。
　シリンダジャケット１１３は、シリンダライナ１１６が設けられており、このシリンダライナ１１６の上端にシリンダカバー１１７が設けられている。シリンダライナ１１６とシリンダカバー１１７は、空間部１１８を区画しており、この空間部１１８内にピストン１１９が上下に往復動自在に設けられることで、燃焼室１２０が形成される。また、シリンダカバー１１７は、排気弁（排ガス弁）１２１が設けられている。この排気弁１２１は、燃焼室１２０と排ガス管１２２とを開閉するものである。なお、排気弁１２１は、燃焼室１２０と排ガス管１２２とを開閉する機能を有していればよく、必ずしもシリンダカバー１１７の中央部に設ける必要はない。
　そのため、燃焼室１２０に対して、燃料噴射ポンプから供給された燃料と、過給機１２により圧縮された燃焼用ガスが供給されることで燃焼する。そして、この燃焼で発生したエネルギによりピストン１１９が上下動する。また、このとき、排気弁１２１により燃焼室１２０が開放されると、燃焼によって生じた排ガスが排ガス管１２２に押し出される一方、掃気ポート２４から燃焼用ガスが燃焼室１２０に導入される。排ガス管１２２は、排気マニホールド２３と接続している。
　ピストン１１９は、ピストン棒１２３の上端部に接続されると共に、ピストン棒１２３と共にピストン軸方向に移動可能に連結されている。台板１１１は、クランクケースとされており、クランクシャフト１２４を回転自在に支持する軸受１２５が設けられている。また、クランクシャフト１２４は、クランク１２６を介して連接棒１２７の下端部が回動自在に連結されている。架構１１２は、上下方向に延在する一対のガイド板１２８が所定間隔を空けて固定されており、一対のガイド板１２８の間にクロスヘッド１２９が上下に移動自在に支持されている。クロスヘッド１２９は、ピストン棒１２３の下端部に設けられたクロスヘッドピンの下半部を連接棒１２７の上端部に接続されるクロスヘッド軸受が回動自在となるように連結されている。
　そのため、シリンダジャケット１１３の燃焼室１２０で発生したエネルギが伝達されたピストン１１９は、ピストン棒１２３と共に、エンジン本体１１の設置面に向かって（台板１１１側の方向、即ち、ピストン軸方向における下向き）に押し下げる。すると、ピストン棒１２３は、クロスヘッド１２９をピストン軸方向に押し下げ、連接棒１２７及びクランク１２６を介してクランクシャフト１２４を回転させる。
　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、掃気圧力検出部６５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。掃気圧力検出部６５は、エンジン本体１１に供給される圧縮空気の圧力を検出する。具体的には、掃気圧力検出部６５は、掃気トランク２２に配置され、掃気トランク２２の圧力を検出する。
　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と掃気圧力検出部６５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２１への燃料の噴射タイミングや、噴射量、排気弁１２１の開閉タイミングを制御して、エンジン本体１１の燃料投入量や回転数、燃焼室１２０での燃焼を制御する。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（圧縮機）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が空気及び再循環ガスの少なくとも一方を圧縮し、圧縮した圧縮気体として給気ライン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、エンジン本体１１から排出された排ガスの一部を再循環ガスとして空気と混合した後、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ガスである。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を指す。再循環ガスは、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、排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４２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、ミスト（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を通過した再循環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ガスが生成される。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が圧縮した燃焼用ガスを給気ライン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ガスと冷却水とを熱交換することで、燃焼用ガス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または掃気トランク２２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、燃焼用ガス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。ＥＧＲ制御装置６０は、エンジン制御装置２６から負荷情報を取得する。ＥＧＲ制御装置６０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。ＥＧＲ制御装置６０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ガスの酸素濃度の情報を取得する。ＥＧＲ制御装置６０は、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ＥＧＲブロワ４７の羽根車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制御装置６０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。ＥＧＲ制御装置６０は、エンジン本体１１の負荷と酸素濃度の目標値との関係と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。ＥＧＲ制御装置６０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。ＥＧＲ制御装置６０は、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の運転も制御する。
　以下、本実施形態のＥＧＲシステム１３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内に燃焼用ガスが供給されると、ピストン１１９によってこの燃焼用ガスが圧縮され、この高温の燃焼用ガス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を回転した後、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、再循環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、有害物質を含むミスト（排水）は、再循環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。
　補助圧縮機５１は、給気ラインＧ１のエアクーラ４８と掃気トランク２２との間に配置されている。補助圧縮機（補助ブロワ）５１は、バイパスライン５２と、ブロワ用インペラ（コンプレッサ）５４と、ブロワ用電動機（モータ）５６と、逆止弁５９と、を有する。補助圧縮機５１は、掃気圧力検出部６５で検出した掃気トランク２２内の圧力に基づいて、制御される。バイパスライン５２は、両端が給気ラインＧ１に接続され、給気ラインＧ１をバイパスする。ブロワ用インペラ５４は、掃気ラインＧ１に設けられ、バイパスライン５２を流れる空気を圧縮する。ブロワ用電動機（モータ）５６は、ブロワ用インペラ５４を回転させる。逆止弁５９は、掃気ラインＧ１に設けられ、バイパスライン５２の空気の逆流、つまり、掃気トランク２２側の端部からエアクーラ４８側の端部に向けて空気が流れることを防止する。
　補助圧縮機５１は、舶用ディーゼルエンジン１０の起動時に駆動されることで、吸入ラインＧ６からコンプレッサ３１を経由して吸気した空気等の気体を圧縮した後、圧縮した空気等の気体を燃焼用ガスとして掃気トランク２２側に圧送する。補助圧縮機５１は、給気ラインＧ１とバイパスライン５２とに制御弁を設け、制御弁の開閉で圧縮空気が流れる経路を切り換えたり、流量のバランスを制御したりしてもよい。なお、補助圧縮機５１は、給気ラインＧ１をバイパスするバイパスライン５２を設け、このバイパスライン５２にブロワ用インペラ５４を設けたが、給気ラインＧ１とバイパスライン５２は、並列に設ける必要はなく、バイパスライン５２を設けることなく、給気ラインＧ１のみを設け、給気ラインＧ１にブロワ用インペラ５４を設けてもよい。
　次に、図４を用いて、舶用ディーゼルエンジン１０のエンジン制御装置２６で実行するエンジン本体１１及び補助圧縮機５１の制御について説明する。図４は、エンジン駆動装置の制御の一例を示すフローチャートである。
　エンジン制御装置２６は、ＥＧＲシステム１３を稼動させる設定と、ＥＧＲシステム１３を稼動させない設定つまりＥＧＲシステム１３を停止させている設定と、で各部の制御条件を切り換える。ＥＧＲシステム１３を稼動させない設定とは、ＥＧＲシステム１３から浄化した排ガスの一部をエンジン本体１１に供給する再循環を実行しない状態であり、ＥＧＲシステム１３のスクラバ４２等のＥＧＲシステム１３の一部が稼動していてもよい。
　エンジン制御装置２６は、ＥＧＲシステム１３を稼動させる設定の場合、ＥＧＲモードで制御を実行し、ＥＧＲシステム１３を稼動させない設定の場合、ノーマルモードで制御を実行する。以下、図４を用いて説明する。エンジン制御装置２６は、ＥＧＲシステム１３を稼動させる設定となっているかを判定する（ステップＳ１２）。ＥＧＲシステム１３を稼動させる設定とは、ユーザがＥＧＲシステム１３のＯＮ、ＯＦＦを操作できるスイッチがある場合、そのスイッチがＯＮとなっているかＯＦＦとなっているかである。なお、ＥＧＲシステム１３を稼動させる設定の場合、ＥＧＲシステム１３が実際に稼動されていなくてもよい。例えば、舶用ディーゼルエンジン１０は、ＥＧＲシステム１３がエンジン本体１１の負荷が閾値以上で稼働させる設定の場合、ＥＧＲシステム１３を稼動させる設定であってもエンジン本体１１の負荷が低いとＥＧＲシステム１３が稼働しない。
　エンジン制御装置２６は、ＥＧＲシステム１３を稼動させる設定となっている（ステップＳ１２でＹｅｓ）と判定した場合、ＥＧＲモードを選択し（ステップＳ１４）、ＥＧＲモードの設定に基づいて各部を制御する。エンジン制御装置２６は、ＥＧＲシステム１３を稼動させる設定となっていない（ステップＳ１２でＮｏ）と判定した場合、ノーマルモードを選択し（ステップＳ１６）、ノーマルモードの設定に基づいて各部を制御する。
　次に、図５を用いて、エンジン制御装置２６による排気弁の制御について説明する。図５は、エンジン負荷と排気弁閉タイミングとの関係を示すグラフである。エンジン制御装置２６は、図５に示すエンジン負荷と排気弁閉タイミングとの関係である排気弁閉タイミングパターンに基づいて、エンジン負荷に応じて、排気弁閉タイミングを変化させる。排気弁閉タイミングは、燃焼サイクルにおいて排気弁を閉じるタイミングであり、燃焼サイクルの角度で示すことができる。ここで、排気弁１２１を閉じるタイミングは、上述したようにエンジン本体１１のピストン１１９の１ストロークを３６０度とした角度、つまりクランク角度に基づいて制御する。つまり、エンジン制御装置２６は、クランク角度が設定された角度となった場合に排気弁１２１を開く。排気弁１２１が閉じるタイミングが遅くなると、クランク角度がより大きい角度で排気弁が閉じられる。
　図５の実線で示す排気弁閉タイミングパターン２０２は、ＥＧＲモードでのエンジン負荷と排気弁閉タイミングとの関係を示している。図５の点線で示す排気弁閉タイミングパターン２０４は、ノーマルモードでのエンジン負荷と排気弁閉タイミングとの関係を示している。本実施形態の排気弁閉タイミングパターン２０２、２０４は、いずれもエンジン負荷が増加すると、排気弁閉タイミングが遅くなる関係となる。エンジン制御装置２６は、ＥＧＲシステム１３が稼働する設定であるＥＧＲモードの場合、エンジン負荷を検出し、検出したエンジン負荷と排気弁閉タイミングパターン２０２との関係に基づいて排気弁１２１を閉じるタイミングである排気弁閉タイミングを制御する。エンジン制御装置２６は、ＥＧＲシステム１３を稼動させない設定であるノーマルモードの場合、エンジン負荷を検出し、検出したエンジン負荷と排気弁閉タイミングパターン２０４との関係に基づいて排気弁を閉じるタイミングである排気弁閉タイミングを制御する。
　ノーマルモードの排気弁閉タイミングパターン２０４は、エンジン負荷の変化量に対する排気弁閉タイミングの変化量である変化率が一定となる。なお、図５では、変化率を一定としたが、負荷上昇に伴い、排気弁閉タイミングが遅くなるのであれば、変化率が変化してもよい。ここで、排気弁閉タイミングパターン２０４は、ＥＧＲシステム１３から浄化された排ガスが供給されない設定で、各エンジン負荷で燃費等のエンジン性能が高くなる排気弁閉タイミングを算出して、その結果に基づいて設定した理想線となるエンジン負荷と排気弁閉タイミングとの関係である。ここで、理想線は、まず、エンジンの設計出力から燃焼時最大圧力を決定する。そこから各負荷の燃焼時圧力を決定し、その燃焼時圧力から圧縮圧力を設計し、その圧縮圧力になるように計画の排気弁の閉タイミングを決定する。その後、試運転によって計画の排気弁閉タイミング付近で、変更・調整し、燃費及び排ガス出口温度等のパラメータが最適になるように排気弁閉タイミングを決定する。各負荷で上述した排気弁閉タイミングを実施し、最適な排気弁閉タイミングの角度を各負荷で決定する。排気弁閉タイミングパターン２０４は、この時各負荷のタイミングを滑らかにつながるように微調整を実施し、決定する。
　ＥＧＲモードの排気弁閉タイミングパターン２０２は、同じエンジン負荷の場合、排気弁閉タイミングパターン２０４よりも排気弁閉タイミングが早くなる。排気弁閉タイミングパターン２０２は、ＥＧＲシステム１３から浄化された排ガスが供給される設定で、各エンジン負荷で燃費等のエンジン性能が高くなる排気弁閉タイミングを算出して、その結果に基づいて設定した理想線となるエンジン負荷と排気弁閉タイミングとの関係に基づいて設定した関係である。例えば、排気弁閉タイミングパターン２０２は、補助圧縮機５１が稼働している負荷範囲２１０、つまりエンジン負荷Ａ１よりも低いエンジン負荷の範囲において、排気弁閉タイミングが一定となり、エンジン負荷Ａ１よりも高いエンジン負荷の範囲で、エンジン負荷が高くなるにしたがって、排気弁閉タイミングが遅くなる。ここで、エンジン負荷Ａ１は、エンジン本体１１の運転条件が閾値条件となった時の負荷である。閾値条件として、種々の条件を設定することができる。図５の排気弁閉タイミングパターン２０２は、エンジン負荷Ａ１よりも高いエンジン負荷の範囲での変化率を一定としたが変化率が変化してもよい。このように、排気弁閉タイミングパターン２０２は、負荷範囲２１０ではエンジン負荷が増加しても、排気弁閉タイミングが遅くならない。これにより、排気弁閉タイミングパターン２０２は、負荷範囲２１０において、エンジン負荷が増加するほど、排気弁閉タイミングパターン２０４との排気弁閉タイミングの差が大きくなる。
　エンジン制御装置２６は、ＥＧＲモードの場合、排気弁閉タイミングパターン２０２に基づいて排気弁閉タイミングを制御し、ノーマルモードの場合、排気弁閉タイミングパターン２０４に基づいて、排気弁閉タイミングを制御する。これにより、エンジン制御装置２６は、同じ負荷条件、例えば、閾値条件のエンジン負荷Ａ１の場合、ＥＧＲモードの排気弁閉タイミングが、ノーマルモードの排気弁閉タイミングよりも早くなる。このように、ＥＧＲモードの場合、ノーマルモードよりも排気弁閉タイミングを早くすることで、ノーマルモードの条件で全ての制御を行う場合に比べて、エンジン本体１１をより安定して運転することができる。
　具体的には、舶用ディーゼルエンジン１０は、ＥＧＲシステム１３を稼動させることで、燃焼用ガスの酸素濃度を低下させ、燃焼を緩慢にさせることができ、燃焼用ガスの熱容量を増加させ、温度上昇を抑制でき、さらには、舶用ディーゼルエンジン１０から系外に排出される排ガスの量を低下させることができる。これにより、舶用ディーゼルエンジン１０は、ＥＧＲシステム１３を稼動させることで、窒素酸化物の排出量を低下させることができる。しかしながら、舶用ディーゼルエンジン１０は、燃焼を緩慢にさせる条件で運転すると、筒内の酸素量の低下が大きくなり、運転が不安定になる場合がある。エンジン制御装置２６は、ＥＧＲモードの場合、ノーマルモードよりも排気弁閉タイミングを早くすることで、燃焼用ガスの酸素濃度低下に対して、燃焼室１２０内の酸素量の低下を少なくすることができる。これにより、エンジン本体１１をより安定して運転することができる。
　また、エンジン制御装置２６は、ＥＧＲモードの排気弁閉タイミングパターン２０２と、ノーマルモードの排気弁閉タイミングパターン２０４を設定される。ＥＧＲ運転か否かに応じてそれぞれのモードに合わせて排気弁閉タイミングを制御することで、それぞれのモードでエンジンを安定的に運転させつつ、運転の効率を高くすることができる。
　また、エンジン制御装置２６は、ＥＧＲモードの排気弁閉タイミングパターン２０２の負荷範囲２１０での排気弁１２１の閉タイミングを一定とすることで、パラメータの設定を簡単にすることができ、制御を簡単にすることができる。制御を簡単にできることでエンジン本体１１の運転を安定させることができる。
　ここで、閾値条件のエンジン負荷Ａ１は、エンジン負荷が２０％以上、６０％以下の範囲であることが好ましい。なお、エンジン負荷は、定格運転の負荷を１００％とする。また、本実施形態のエンジン制御装置２６は、いずれのエンジン負荷でも、ＥＧＲモードの排気弁閉タイミングがノーマルモードの排気弁閉タイミングよりも早くすることで、エンジン本体１１より良い条件で運転することができるが、これに限定されない。また、エンジン制御装置２６は、エンジン負荷が上記範囲以外の場合もＥＧＲモードの排気弁閉タイミングは、ノーマルモードの排気弁閉タイミングよりも早いことが好ましい。つまり、ＥＧＲモードの排気弁閉タイミングは、ノーマルモードの排気弁閉タイミングと同時、または早いことが好ましい。これにより、エンジン本体１１より良い条件で運転することができる。また、上記実施形態では、エンジン負荷で説明したが、エンジン本体１１の回転数も定格運転の回転数に対する割合で同様の範囲とすることが好ましい。
　次に、補助圧縮機５１は、掃気圧力検出部６５で検出した圧力に基づいて、稼動停止を制御する。以下、図６を用いて説明する。図６は、補助圧縮機の制御の一例を示すフローチャートである。なお、図６に示す処理は、エンジン本体１１の始動時のみに実行しても、常時実行してもよい。補助圧縮機５１は、掃気トランク２２の圧力が閾値以下であるかを判定する（ステップＳ２２）。補助圧縮機５１は、掃気トランク２２の圧力が閾値以下である（ステップＳ２２でＹｅｓ）と判定した場合、補助圧縮機５１を稼動させる（ステップＳ２４）。つまり、補助圧縮機５１のブロア用電動機５６を駆動し、ブロワ用インペラ５４を駆動させる。補助圧縮機５１は、掃気トランク２２の圧力が閾値以下ではない（ステップＳ２２でＮｏ）と判定した場合、補助圧縮機５１を停止させる（ステップＳ２６）。つまり、補助圧縮機５１のブロア用電動機５６を停止し、ブロワ用インペラ５４を停止させる。これにより、補助圧縮機５１は、エンジン負荷が低いため、過給機１２で圧縮される空気の圧力が低くなり、掃気圧力検出部６５で検出する圧力が低くなる場合に、補助圧縮機５１で圧縮した空気をエンジン本体１１に供給することができる。これにより、エンジン本体１１に供給する圧縮した空気の圧力を高くすることができる。
　なお、本実施形態では、掃気圧力検出部６５で検出した掃気圧力に基づいて補助圧縮機５１の稼動、停止を制御したが、エンジン負荷に基づいて、補助圧縮機５１の稼動、停止を制御してもよい。
　エンジン制御装置２６は、上述したエンジン負荷Ａ１を補助圧縮機５１が停止する条件とすることが好ましい。つまり、閾値条件を稼動していた補助圧縮機５１が停止する条件とすることが好ましい。これにより、補助圧縮機５１は、エンジン本体１１の運転条件が閾値条件のエンジン負荷Ａ１よりも負荷が低い条件での運転の場合、稼働される。また、補助圧縮機５１は、エンジン本体に供給する燃焼用ガスを圧縮し、エンジン本体１１の運転条件が閾値条件であるエンジン負荷Ａ１よりも負荷が高い条件の場合、停止する。なお、補助圧縮機５１は、エンジン負荷を用いずに制御する場合もあるため、閾値条件と補助圧縮機５１を停止させる条件に許容範囲の差があってもよい。
　エンジン制御装置２６は、ＥＧＲモードの排気弁閉タイミングパターン２０２に基づいて、排気弁閉タイミングを制御することで、補助圧縮機５１は停止するエンジン負荷Ａ１での排気弁閉タイミングが、ノーマルモードの排気弁閉タイミングパターン２０４で運転した場合よりも早くなる。このように、エンジン負荷Ａ１での排気弁閉タイミングを早くすることで、補助圧縮機５１を停止するタイミングで生じる筒内酸素量（燃焼室１２０内の酸素量）の低下で、黒煙が発生する恐れが生じる筒内酸素量であるレベルまで筒内酸素量が低下することを抑制できる。
　図７は、筒内酸素量とエンジン負荷との関係を示すグラフである。図７は、横軸がエンジン負荷で、縦軸が筒内酸素量となる。つまり、図７は、エンジン負荷とその負荷における筒内酸素量との関係を示している。図７では、ノーマルモードで、かつ、排気弁閉タイミングパターン２０４に基づいて排気弁閉タイミングを制御した場合をＥＧＲ　ＯＦＦで示し、ＥＧＲモードで、かつ、排気弁閉タイミングパターン２０４に基づいて排気弁閉タイミングを制御した場合をＥＧＲ　ＯＮ（比較例）で示し、ＥＧＲモードで、かつ、排気弁閉タイミングパターン２０２に基づいて排気弁閉タイミングを制御した場合をＥＧＲ　ＯＮ（実施例）で示す。
　エンジン制御装置２６は、図７に示すように、本実施形態の排気弁閉タイミングパターン２０２で制御を実行することで、ＥＧＲモードでエンジン負荷を増加させる制御を実行している間に補助圧縮機５１が停止する条件で、筒内酸素量がスモーク発生レベル２１２まで筒内酸素量が低下することを抑制できる。
　このように、エンジン制御装置２６は、本実施形態の排気弁閉タイミングパターン２０２で制御を実行することで、補助圧縮機５１を稼動している間の、エンジン本体１１の負荷（回転数）の上昇に比例した燃焼室１２０での燃料燃焼時の酸素過剰率の低下を抑制することができる。投入される燃料に対する酸素量の低減が抑制できることで、排気弁閉タイミングパターン２０４で運転した場合と比べ同じ負荷での燃焼室１２０の空気の量を多くすることができる。これにより、ＥＧＲモードで運転している場合でも補助圧縮機５１を停止する段階での燃焼室１２０の中の酸素量を多くすることができる。
　エンジン制御装置２６は、負荷範囲２１０で負荷が上昇しても燃焼室１２０に保持する空気量が低減しないようにすることで、補助圧縮機５１を停止する段階での燃焼室１２０の中の酸素量を多くすることができ、燃料の燃焼を好適に行うことができる。これにより、補助圧縮機５１を停止する段階での燃料に対して酸素が少なくなり、燃焼が不安定になることを抑制でき、不完全燃焼で黒煙が発生することを抑制できる。また、燃焼が安定して実行できることで、所望の出力を得ることができ、回転数を好適に上昇させることができる。本実施形態の舶用ディーセルエンジン１０は、ＥＧＲシステム１３を稼動させることで、燃焼室１２０に供給される燃焼用ガスの酸素濃度が低くなり、燃焼の不安定性や黒煙発生のリスクが大きくなるが、排気弁閉タイミングパターン２０２に基づいて、排気弁閉タイミングを制御することで、燃焼が不安定になることを抑制でき、不完全燃焼で黒煙が発生することを抑制できる。また、燃焼が安定して実行できることで、所望の出力を得ることができ、回転数を好適に上昇もしくは好適に安定させることができる。
　また、排気弁閉タイミングパターン２０２は、補助圧縮機５１を停止する段階での排気弁閉タイミング以外の範囲は、ＥＧＲモードの理想線となるように算出した排気弁閉タイミングパターンと一致するパターンとすることが好ましい。これにより、補助圧縮機５１を停止する段階以外の負荷の範囲で、エンジン本体１１をより効率よく運転することができる。なお、排気弁閉タイミングが急激に変化するとエンジン本体１１の制御が不安定になるので、排気弁閉タイミングパターン２０２とが理想線と重なる部分と、閾値条件のエンジン負荷Ａ１との間は、変化率がゼロに近いことが好ましい。これにより、エンジン本体１１の負荷が補助圧縮機５１を停止する段階の近傍で増減した場合に、排気弁閉タイミングの変動が大きくなりすぎ、エンジン本体１１の運転が不安定になることを抑制できる。
　また、排気弁閉タイミングパターン２０２は、補助圧縮機５１を停止するタイミングで排気弁閉タイミングパターン２０４との排気弁閉タイミングの差が最大となることが好ましい。つまり、ＥＧＲシステム１３が稼動している場合の排気弁を閉じるタイミングと、ＥＧＲシステム１３が停止している場合の排気弁を閉じるタイミングとの差が、ＥＧＲシステム１３が稼動し、かつ、補助圧縮機５１が駆動している状態から停止する状態に切り換わる運転条件、つまり図５ではエンジン負荷Ａ１で最大となることが好ましい。これにより、補助圧縮機５１が稼働している状態のエンジン負荷、かつ、ＥＧＲシステム１３の影響が少ない負荷範囲では、排気弁閉タイミングパターン２０４との差を小さくすることができ、機関性能が高くなる状態で運転することができる。また、排気弁閉タイミングパターン２０２は、補助圧縮機５１を停止するタイミングで排気弁閉タイミングパターン２０４との排気弁閉タイミングの差を最大とすることで、補助圧縮機５１を停止した後は、ＥＧＲ運転をした状態に合わせて、筒内のＯ２量を変化させることができ、機関性能が高くなる状態で運転することができる。
　ここで、排気弁閉タイミングパターン２０２は、負荷範囲２１０で排気弁閉タイミングを一定としたが本発明はこれに限定されない。図８は、エンジン負荷と排気弁閉タイミングとの関係の他の例を示すグラフである。以下、図８を用いて、排気弁閉タイミングパターンの他の例を説明する。図８に示す排気弁閉タイミングパターン２０６、２０８、２０９は、いずれもＥＧＲモードの排気弁閉タイミングパターンである。
　排気弁閉タイミングパターン２０６は、負荷範囲２１０のエンジン負荷が低い範囲では、エンジン負荷が増加すると排気弁閉タイミングが遅くなり、負荷範囲２１０の所定のエンジン負荷より高い負荷の範囲では、エンジン負荷が増加しても排気弁閉タイミングが一定となり、エンジン負荷Ａ１を超えても、ＥＧＲモードの理想線と重なるエンジン負荷まで、排気弁閉タイミングが一定となる。このように、エンジン制御装置２６は、負荷範囲２１０において、エンジン負荷が増加すると排気弁閉タイミングが遅くなる関係としてもよい。
　排気弁閉タイミングパターン２０８は、負荷範囲２１０では、エンジン負荷が増加すると排気弁閉タイミングが遅くなり、エンジン負荷Ａ１を超えてからＥＧＲモードの理想線と重なるエンジン負荷まで、排気弁閉タイミングが一定となる。なお、負荷範囲２１０の変化率は、排気弁閉タイミングパターン２０４よりも小さい。このように、エンジン制御装置２６は、負荷範囲２１０において、エンジン負荷が増加すると排気弁閉タイミングが遅くなり、エンジン負荷Ａ１を超えてからＥＧＲモードのおける理想線と重なるエンジン負荷まで、排気弁閉タイミングが一定となる関係としてもよい。
　排気弁閉タイミングパターン２０９は、エンジン負荷が負荷範囲２１０で、排気弁閉タイミングパターン２０４と重なる位置がない。排気弁閉タイミングパターン２０９は、エンジン負荷が最も低い位置でも、排気弁閉タイミングが、排気弁閉タイミングパターン２０４よりも早くなる。これにより、負荷範囲２１０において、ＥＧＲモードのエンジン本体１１の筒内酸素量をより多くすることができる。
　エンジン制御装置２６は、排気弁閉タイミングパターン２０６、２０８、２０９に示すようにＥＧＲモードの排気弁閉タイミングパターンを種々のパターンとすることができる。エンジン制御装置２６は、ＥＧＲモードの排気弁閉タイミングパターンをエンジン負荷Ａ１での排気弁閉タイミングが、ノーマルモードの排気弁閉タイミングパターン２０４の排気弁閉タイミングよりも早い関係とすることで上述した効果を得ることができる。
　エンジン制御装置２６は、排気弁閉タイミングパターンとして、エンジン本体１１の負荷が増加する場合と、エンジン本体１１の負荷が減少する場合と、エンジン負荷Ａ１でのエンジン本体１１の回転数と排気弁１２１を閉じるタイミングと、が異なる関係を用いてもよい。
　また、上記実施形態は、エンジン負荷に基づいて排気弁閉タイミングを制御したが、これに限定されない。エンジン制御装置２６は、エンジン本体１１の掃気圧力に基づいて、排気弁閉タイミングを制御してもよい。図９は、掃気圧力と排気弁閉タイミングとの関係を示すグラフである。図９の実線で示す排気弁閉タイミングパターン２２２は、ＥＧＲモードでのエンジン本体１１の掃気圧力と排気弁閉タイミングとの関係を示している。図９の点線で示す排気弁閉タイミングパターン２２４は、ノーマルモードでのエンジン本体１１の掃気圧力と排気弁閉タイミングとの関係を示している。本実施形態の排気弁閉タイミングパターン２２２、２２４は、いずれもエンジン本体１１の掃気圧力が増加すると、排気弁閉タイミングが遅くなる関係となる。エンジン制御装置２６は、ＥＧＲシステム１３が稼働する設定であるＥＧＲモードの場合、エンジン本体１１の掃気圧力を検出し、検出したエンジン本体１１の掃気圧力と排気弁閉タイミングパターン２２２との関係に基づいて排気弁１２１を閉じるタイミングである排気弁閉タイミングを制御する。エンジン制御装置２６は、ＥＧＲシステム１３を稼動させない設定であるノーマルモードの場合、エンジン本体１１の掃気圧力を検出し、検出したエンジン本体１１の掃気圧力と排気弁閉タイミングパターン２２４との関係に基づいて排気弁１２１を閉じるタイミングである排気弁閉タイミングを制御する。
　ノーマルモードの排気弁閉タイミングパターン２２４は、エンジン本体１１の掃気圧力の変化量に対する排気弁閉タイミングの変化量である変化率が一定となる。なお、図９では、変化率を一定としたが、掃気圧上昇に伴い排気弁の開くタイミングが遅くなるのであれば、変化率が変化してもよい。ここで、排気弁閉タイミングパターン２２４は、ＥＧＲシステム１３から浄化された排ガスが供給されない設定で、各エンジン本体１１の掃気圧力で燃費等のエンジン性能が高くなる排気弁閉タイミングを算出して、その結果に基づいて設定した理想線となるエンジン本体１１の掃気圧力と排気弁閉タイミングとの関係である。理想線の算出方法は上述した通りである。
　ＥＧＲモードの排気弁閉タイミングパターン２２２は、同じエンジン本体１１の掃気圧力の場合、排気弁閉タイミングパターン２２４よりも排気弁閉タイミングが早くなる。排気弁閉タイミングパターン２２２は、ＥＧＲシステム１３から浄化された排ガスが供給される設定で、各エンジン本体１１の掃気圧力で燃費等のエンジン性能が高くなる排気弁閉タイミングを算出して、その結果に基づいて設定した理想線となるエンジン本体１１の掃気圧力と排気弁閉タイミングとの関係に基づいて設定した関係である。具体的には、排気弁閉タイミングパターン２２２は、補助圧縮機５１が稼働している負荷範囲２１０、つまり、補助圧縮機５１は停止するエンジン本体１１の掃気圧力Ｂ１よりも低いエンジン本体１１の掃気圧力の範囲において、排気弁閉タイミングが一定となり、エンジン本体１１の掃気圧力Ｂ１よりも高いエンジン本体１１の掃気圧力の範囲で、エンジン本体１１の掃気圧力が高くなるにしたがって、排気弁閉タイミングが遅くなる。なお、図９の排気弁閉タイミングパターン２２２は、エンジン本体１１の掃気圧力Ｂ１よりも高いエンジン本体１１の掃気圧力の範囲での変化率を一定としたが、掃気圧上昇に伴い排気弁１２１の開くタイミングが遅くなるのであれば、変化率が変化してもよい。このように、排気弁閉タイミングパターン２２２は、負荷範囲２１０ではエンジン本体１１の掃気圧力が増加しても、排気弁閉タイミングが遅くならない。これにより、排気弁閉タイミングパターン２２２は、負荷範囲２１０において、エンジン本体１１の掃気圧力が増加するほど、排気弁閉タイミングパターン２２４との排気弁閉タイミングの差が大きくなる。
　エンジン制御装置２６は、ＥＧＲモードの排気弁閉タイミングパターン２２２に基づいて、排気弁閉タイミングを制御することで、補助圧縮機５１は停止するエンジン本体１１の掃気圧力Ｂ１での排気弁閉タイミングが、ノーマルモードの排気弁閉タイミングパターン２２４で運転した場合よりも早くなる。このように、エンジン本体１１の掃気圧力Ｂ１での排気弁閉タイミングを早くすることで、補助圧縮機５１を停止するタイミングで生じる筒内酸素量（燃焼室１２０内の酸素量）の低下で、黒煙が発生する恐れが生じる筒内酸素量であるスモーク発生レベルまで筒内酸素量が低下することを抑制できる。このように、エンジン制御装置２６は、エンジン負荷ではなく、エンジン本体１１の掃気圧力に基づいて制御を行っても、エンジン負荷の場合と同様の効果を得ることができる。
　また、エンジン制御装置２６は、排気弁閉タイミングに加え、排気弁１２１を開くタイミングである排気弁開タイミングも、危険回転数域とその他の回転数域とで変化率を変化させてもよい。
　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）
　５１　補助圧縮機
　６０　ＥＧＲ制御装置
　６２　回転数検出部
　６４　燃料投入量検出部
　６５　掃気圧力検出部
　６６　酸素濃度検出部
　１１１　台板
　１１２　架構
　１１３　シリンダジャケット
　１１４　テンションボルト（タイボルト／連結部材）
　１１５　ナット
　１１６　シリンダライナ
　１１７　シリンダカバー
　１１８　空間部
　１１９　ピストン
　１２０　燃焼室
　１２１　排気弁
　１２２　排ガス管
　１２３　ピストン棒
　１２４　クランクシャフト
　１２５　軸受
　１２６　クランク
　１２７　連接棒
　１２８　ガイド板
　１２９　クロスヘッド

Claims (7)

  1. 　排気弁を開閉し、燃焼室内の空気の排気を制御するエンジン本体と、
    　前記エンジン本体から排出される排ガスで回転するタービンと前記タービン及び回転軸が連結され、前記タービンの回転で回転し、圧縮空気を生成する圧縮機を備え、圧縮空気を前記エンジン本体に供給する過給機と、
    　前記エンジン本体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本体に再循環するＥＧＲシステムと、
    　前記エンジン本体の駆動を制御し、前記エンジン本体の回転数が高くなるにしたがって、燃焼サイクルにおける前記排気弁を閉じるタイミングが遅くなる排気弁閉タイミングパターンに基づいて、前記排気弁の動作を制御するエンジン制御装置と、
    　前記ＥＧＲシステムの駆動を制御するＥＧＲ制御装置と、を有し、
    　前記排気弁閉タイミングパターンは、前記エンジン本体の運転条件が閾値条件であり、前記ＥＧＲシステムが稼動している場合の前記排気弁を閉じるタイミングが、前記エンジン本体の運転条件が閾値条件であり、前記ＥＧＲシステムが停止している場合の前記排気弁を閉じるタイミングよりも、早いことを特徴とする舶用ディーゼルエンジン。
  2. 　前記排気弁閉タイミングパターンは、前記ＥＧＲシステムが稼動している場合の前記排気弁を閉じるタイミングが、前記ＥＧＲシステムが停止している場合の前記排気弁を閉じるタイミングよりも、早い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。
  3. 　前記エンジン本体に供給する空気を圧縮する補助圧縮機を有し、
    　前記排気弁閉タイミングパターンは、前記ＥＧＲシステムが稼動し、かつ、前記補助圧縮機が駆動している場合の前記排気弁を閉じるタイミングが、一定であ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。
  4. 　前記エンジン本体に供給する空気を圧縮する補助圧縮機を有し、
    　前記排気弁閉タイミングパターンは、前記ＥＧＲシステムが稼動している場合の前記排気弁を閉じるタイミングと、前記ＥＧＲシステムが停止している場合の前記排気弁を閉じるタイミングとの差が、前記ＥＧＲシステムが稼動し、かつ、前記補助圧縮機が駆動している状態から停止する状態に切り換わる運転条件で最大となることを特徴とする請求項１または２に記載の舶用ディーゼルエンジン。
  5. 　前記エンジン本体の運転条件が閾値条件よりも負荷が低い条件での運転の場合、前記エンジン本体に供給する空気を圧縮し、前記エンジン本体の運転条件が閾値条件よりも負荷が高い条件の場合、停止する補助圧縮機をさらに有することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の舶用ディーゼルエンジン。
  6. 　前記ＥＧＲシステムは、前記エンジン本体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本体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、を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の舶用ディーゼルエンジン。
  7. 　前記ＥＧＲシステムは、前記タービンと回転軸で連結された前記圧縮機に再循環させた排ガスを供給することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の舶用ディーゼルエンジン。
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