２ストロークエンジンおよび４ストロークエンジン
【課題】排気再循環により窒素酸化物の排出量を低減するとともに、ＥＧＲガスを環流させる際に必要となる冷却を容易に行う。
【解決手段】２ストロークエンジン１の燃焼室２０から排出された排気は、過給機５のタービン５１に送り込まれる。タービン５１通過後の排気の一部は、排気再循環部８３によりＥＧＲガスとして取り出される。ＥＧＲガスは、アンモニア噴出部８６から噴出される液状アンモニアの気化熱により冷却された後、吸気路８２内の吸気へと環流され、コンプレッサ５２により加圧されて燃焼室２０に掃気として供給される。このように、排気再循環が行われることにより、２ストロークエンジン１から外気への窒素酸化物の排出量を低減することができる。また、再循環用流路８４内のＥＧＲガスに向けて液状アンモニアを噴出することにより、ＥＧＲガスを吸気に環流させる際に必要となるＥＧＲガスの冷却を容易に行うことができる。
【解決手段】２ストロークエンジン１の燃焼室２０から排出された排気は、過給機５のタービン５１に送り込まれる。タービン５１通過後の排気の一部は、排気再循環部８３によりＥＧＲガスとして取り出される。ＥＧＲガスは、アンモニア噴出部８６から噴出される液状アンモニアの気化熱により冷却された後、吸気路８２内の吸気へと環流され、コンプレッサ５２により加圧されて燃焼室２０に掃気として供給される。このように、排気再循環が行われることにより、２ストロークエンジン１から外気への窒素酸化物の排出量を低減することができる。また、再循環用流路８４内のＥＧＲガスに向けて液状アンモニアを噴出することにより、ＥＧＲガスを吸気に環流させる際に必要となるＥＧＲガスの冷却を容易に行うことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気再循環部を有するエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車用の４ストロークエンジンにおいて、排気系に排出された排気の一部（以下、「ＥＧＲガス」という。）を吸気系に環流させることにより、排気中の窒素酸化物（ＮＯＸ）の量を低減させる排気再循環（ＥＧＲ：Exhaust Gas Recirculation）装置が利用されている。排気再循環装置を有するエンジンでは、ＥＧＲガスに含まれる硫黄（Ｓ）成分が、吸気系において水蒸気と反応することにより、吸気が酸性となって吸気系の金属部品が腐食するおそれがある。特許文献１では、排気系に設けられた触媒装置を通過した後の排気の一部が、ＥＧＲガスとして吸気系に環流される。ＥＧＲガスには、触媒装置にて窒素酸化物が還元されることにより生成されたアンモニア（ＮＨ３）ガスが含まれるため、酸性の吸気を中和して吸気系における金属部品の腐食が抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−８５０１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１の装置では、ＥＧＲガスを吸気系へと環流させるために、高温のＥＧＲガスを冷却する必要がある。そこで、吸気管と排気管とを連結してＥＧＲガスを吸気系へと再循環させる排気ガス環流通路に、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラを設けられる。しかしながら、エンジンルームにはエンジンの構成品を含む様々な機器が配置されるため、ＥＧＲクーラは小型化されることが望ましい。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、排気再循環により窒素酸化物の排出量を低減するとともに、ＥＧＲガスを環流させる際に必要となる冷却を容易に行うことを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、２ストロークエンジンであって、シリンダと、前記シリンダ内に設けられるピストンと、吸気を加圧して掃気を生成する過給機と、前記シリンダに形成され、前記シリンダおよび前記ピストンの上面にて囲まれる空間である燃焼室内に前記過給機からの前記掃気を供給する掃気ポートと、前記シリンダに形成され、前記燃焼室内のガスを前記燃焼室外に排出する排気ポートと、前記燃焼室から排出された排気の一部をＥＧＲガスとして取り出して前記吸気または前記掃気に環流させる排気再循環部と、前記排気再循環部内の前記ＥＧＲガスに向けて液状アンモニアを噴出する噴出部とを備える。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の２ストロークエンジンであって、前記過給機が、前記燃焼室から排出された排気により回転するタービンと、前記タービンの回転を動力として前記吸気を加圧するコンプレッサとを備え、前記排気再循環部が、前記タービンを通過した後の排気の一部を前記ＥＧＲガスとして取り出す。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の２ストロークエンジンであって、前記ＥＧＲガスが、冷媒による冷却なしで前記吸気または前記掃気に環流される。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の２ストロークエンジンであって、前記燃焼室に燃料を供給する燃料供給部をさらに備え、前記燃料が、液状アンモニアを含む。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の２ストロークエンジンであって、船舶用のエンジンであり、前記燃焼室から排出された排気が、スクラバによる硫黄分除去なしで外気へと環流される。
【００１１】
請求項６に記載の発明は、４ストロークエンジンであって、シリンダと、前記シリンダ内に設けられるピストンと、吸気を加圧して給気を生成する過給機と、前記シリンダに形成され、吸入行程において、前記シリンダおよび前記ピストンの上面にて囲まれる空間である燃焼室内に前記過給機からの前記給気を供給する給気ポートと、前記シリンダに形成され、前記燃焼室内のガスが燃焼する爆発行程後の排気行程において、前記燃焼室内のガスを前記燃焼室外に排出する排気ポートと、前記燃焼室から排出された排気の一部をＥＧＲガスとして取り出して前記吸気または前記給気に環流させる排気再循環部と、前記排気再循環部内の前記ＥＧＲガスに向けて液状アンモニアを噴出する噴出部とを備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明では、排気再循環により窒素酸化物の排出量を低減するとともに、ＥＧＲガスを環流させる際に必要となる冷却を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施の形態に係る２ストロークエンジンの構成を示す図である。
【図２】２ストロークエンジンの他の例の構成を示す図である。
【図３】第２の実施の形態に係る４ストロークエンジンの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る２ストロークエンジン１の構成を示す図である。２ストロークエンジン１は、船舶用の内燃機関であり、アンモニア（ＮＨ３）を燃料とする。２ストロークエンジン１は、シリンダ２、および、シリンダ２内に設けられるピストン３を備え、ピストン３は、図１中の上下方向に移動可能である。なお、図１の上下方向は重力方向であるとは限らない。
【００１５】
シリンダ２は、円筒状のシリンダライナ２１、および、シリンダライナ２１の上部に取り付けられるシリンダカバー２２を有する。ピストン３は、シリンダライナ２１に挿入された厚い円板状のピストンクラウン３１、および、一端がピストンクラウン３１の下面に接続されるピストンロッド３２を有する。ピストンロッド３２の他端は、図示省略のクランク機構に接続される。
【００１６】
２ストロークエンジン１では、シリンダライナ２１、シリンダカバー２２、排気弁２５（後述）、および、ピストンクラウン３１の上面（すなわち、ピストン３の上面）にて囲まれる空間が、アンモニアガスおよび空気を燃焼するための燃焼室２０である。シリンダカバー２２には、燃焼室２０に燃料を供給する燃料供給部６１が設けられる。本実施の形態では、燃料として液状アンモニアが使用される。液状アンモニアは、液状アンモニアタンク６２から燃料供給部６１へと供給され、燃料供給部６１により燃焼室２０内へと噴出される。
【００１７】
シリンダライナ２１の下端部近傍には、多数の貫通孔が周状に配列して形成され、これらの貫通孔の集合が、燃焼室２０内に後述の掃気を供給する掃気ポート２３である。掃気ポート２３の周囲には、掃気室２３１が設けられており、掃気ポート２３は掃気室２３１を介して掃気管４１に連通する。
【００１８】
シリンダカバー２２には、燃焼室２０内のガスを燃焼室２０外に排出する排気ポート２４が形成され、排気ポート２４には、排気ポート２４を開閉する排気弁２５が設けられる。排気ポート２４を介して燃焼室２０から排出されたガス（以下、「排気」という。）は、第１排気路２４１を介して排気管４２へと導かれる。実際の２ストロークエンジン１では、複数のシリンダ２が併設されており、複数のシリンダ２が１つの掃気管４１および１つの排気管４２に接続される。
【００１９】
２ストロークエンジン１は、ターボチャージャである過給機５、および、海水等の冷媒により過給機５からの空気の冷却を行う空気冷却器４３をさらに備える。過給機５は、タービン５１およびコンプレッサ５２を備え、タービン５１は、第２排気路８１１を介して排気管４２から送り込まれた排気により回転する。コンプレッサ５２は、タービン５１にて発生する回転力を利用して（すなわち、タービン５１の回転を動力として）、２ストロークエンジン１の外部から吸気路８２を介して取り込んだ吸気（空気）を加圧して圧縮する。加圧された空気（以下、「掃気」という。）は、空気冷却器４３にて冷却された後、掃気管４１内に供給される。このように、過給機５では、排気を利用して吸気を加圧し、掃気が生成される。
【００２０】
タービン５１の回転に利用された排気は、第３排気路８１２を通過し、窒素酸化物（ＮＯＸ）を還元するための還元触媒７を介して２ストロークエンジン１の外部に排出される。上述のように、２ストロークエンジン１の燃料はアンモニアであり、硫黄分は燃料に含まれていない。このため、排気は、スクラバによる硫黄分除去なしで外気へと環流される（すなわち、排出される）。これにより、２ストロークエンジン１を備える船舶の構造を簡素化することができる。
【００２１】
２ストロークエンジン１は、燃焼室２０から排出された排気の一部をＥＧＲガス（すなわち、再循環用排気）として取り出す排気再循環部８３をさらに備える。排気再循環部８３は、タービン５１と還元触媒７との間にて第３排気路８１２から分岐して吸気路８２に接続される再循環用流路８４、および、再循環用流路８４に設けられる再循環弁８５を備える。再循環用流路８４により、タービン５１を通過した後の排気の一部がＥＧＲガスとして取り出され、吸気路８２内の吸気へと環流される。また、再循環弁８５が制御されることにより、再循環用流路８４から吸気路８２内の吸気へと環流されるＥＧＲガスの量が調整される。
【００２２】
２ストロークエンジン１は、再循環用流路８４内のＥＧＲガスに向けて液状アンモニアを噴出する噴出部８６（以下、「アンモニア噴出部８６」という。）を備え、アンモニア噴出部８６は、液状アンモニアタンク６２に接続される。再循環用流路８４内に噴出された液状アンモニアは直ぐに気化し、液状アンモニアの気化熱（蒸発潜熱）により再循環用流路８４内の高温のＥＧＲガスが冷却される。これにより、ＥＧＲガスの吸気に対する環流が容易に行われる。コンプレッサ５２では、ＥＧＲガスおよび冷却用のアンモニアを含む吸気が加圧されて掃気が生成される。掃気は、上述のように、空気冷却器４３にて冷却された後、掃気管４１、掃気室２３１および掃気ポート２３を介して燃焼室２０に供給される。
【００２３】
次に、２ストロークエンジン１の動作について説明する。２ストロークエンジン１では、図１中において二点鎖線にて示すピストン３の位置が上死点であり、実線にて示すピストン３の位置が下死点である。ピストン３が上死点近傍に位置する際には、図１中において二点鎖線にて示すように排気弁２５が上昇して排気ポート２４が閉じられており、燃焼室２０内の掃気が圧縮される。
【００２４】
そして、燃料供給部６１から燃焼室２０内に液状アンモニアが噴出され、気化したアンモニアが自着火して、燃焼室２０内のガス（すなわち、アンモニアガスおよび掃気）の燃焼（爆発）が生じる。これにより、ピストン３が押し下げられ、下死点に向かって移動する。なお、燃焼室２０内のガスは、必ずしも自着火する必要はなく、点火プラグ等を用いて燃焼室２０内のガスの着火が行われてもよい。
【００２５】
燃焼室２０内のガスの燃焼後、ピストン３が下死点に到達する前に、排気弁２５が下降して排気ポート２４が開かれる。これにより、燃焼室２０内の燃焼済みガスの排出が開始される。燃焼室２０から排出されたガス（すなわち、排気）は、既述のように、第１排気路２４１、排気管４２および第２排気路８１１を介して過給機５のタービン５１に送り込まれる。タービン５１通過後の排気の一部は、排気再循環部８３によりＥＧＲガスとして取り出され、アンモニア噴出部８６から噴出される液状アンモニアにより冷却された後、吸気路８２内の吸気へと環流される。また、ＥＧＲガスが取り出された後の排気は、還元触媒７を通過して２ストロークエンジン１の外部に排出される。なお、２ストロークエンジン１では、クランク機構のクランクシャフトに接続されたカム機構により、排気弁２５の上昇および下降（排気ポート２４の開閉）が行われる。
【００２６】
ピストン３が下死点近傍まで移動し、ピストンクラウン３１の上面が掃気ポート２３の下方に位置すると、燃焼室２０と掃気室２３１とが連通し（すなわち、掃気ポート２３が開かれ）、掃気室２３１内の掃気の燃焼室２０内への供給が開始される。ピストン３は下死点を通過した後、上昇に転じ、ピストンクラウン３１の上面が掃気ポート２３の上方に到達することにより、掃気ポート２３が閉じられ、燃焼室２０内への掃気の供給が停止される。続いて、排気ポート２４が排気弁２５により閉じられ、燃焼室２０が密閉される。
【００２７】
ピストン３はさらに上昇して、燃焼室２０内の掃気が圧縮され、ピストン３が上死点近傍に到達すると、燃料供給部６１から燃焼室２０内に液状アンモニアが噴出され、燃焼室２０内にて燃焼が生じる。２ストロークエンジン１では、上記動作が繰り返される。
【００２８】
２ストロークエンジン１では、上述のように、燃焼室２０内の掃気には、ＥＧＲガスとして吸気に環流された排気の一部が含まれている。このように、排気再循環が行われることにより、燃焼室２０内における燃焼温度が低下し、窒素酸化物の生成が抑制される。その結果、２ストロークエンジン１から外気への窒素酸化物の排出量を低減することができる。
【００２９】
また、再循環用流路８４内のＥＧＲガスに向けてアンモニア噴出部８６から液状アンモニアを噴出することにより、ＥＧＲガスを吸気に環流させる際に必要となるＥＧＲガスの冷却を容易に行うことができる。これにより、再循環用流路８４に、ＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラを設けることなく、ＥＧＲガスの吸気に対する環流を行うことができる。換言すれば、ＥＧＲガスを冷媒（すなわち、ＥＧＲガスの温度を下げるための熱媒体）による冷却なしで吸気に環流させることができる。その結果、２ストロークエンジン１の排気再循環に係る構造を簡素化することができ、エンジンルームにおける機器の配置の自由度を向上することができる。
【００３０】
２ストロークエンジン１では、排気再循環部８３が、タービン５１を通過した後の排気の一部をＥＧＲガスとして取り出すことにより、タービン５１通過前の排気の一部をＥＧＲガスとして取り出す場合に比べて、燃焼室２０からの排気の温度および圧力をタービン５１の回転に効率良く利用することができる。また、ＥＧＲガスの冷却が、燃料と同じ液状アンモニアにより行われるため、排気再循環および燃料供給に係る配管や貯溜タンク等の構造の一部を共通化することができる。その結果、２ストロークエンジン１の構造を簡素化することができる。さらに、ＥＧＲガスの冷却に利用されたアンモニアは、掃気の一部として燃焼室２０に供給される。このため、燃料供給部６１から燃焼室２０への液状アンモニアの供給量を低減することもできる。
【００３１】
図２は、２ストロークエンジンの他の例の構成を示す図である。図２の２ストロークエンジン１ａは、排気再循環部８３ａがＥＧＲガスを掃気に環流させる点を除き、図１に示す２ストロークエンジン１と同様であり、同様の構成に同符号を付す。
【００３２】
排気再循環部８３ａでは、再循環用流路８４が、タービン５１と還元触媒７との間にて第３排気路８１２から分岐して掃気管４１に接続される。２ストロークエンジン１ａでは、図１に示す２ストロークエンジン１と同様に、液状アンモニアタンク６２からアンモニア噴出部８６に供給された液状アンモニアが、再循環用流路８４内のＥＧＲガスに向けて噴出されて気化する。これにより、高温のＥＧＲガスを容易に冷却することができ、ＥＧＲガスを掃気管４１内の掃気に容易に環流することができる。そして、当該掃気が燃焼室２０に供給されることにより、燃焼室２０内における燃焼温度が低下し、窒素酸化物の生成が抑制される。その結果、２ストロークエンジン１ａから外気への窒素酸化物の排出量を低減することができる。
【００３３】
２ストロークエンジン１ａでは、ＥＧＲガスの掃気への環流をより容易とするために、再循環用流路８４にＥＧＲガスを加圧するコンプレッサ等の機構が設けられてもよい。また、再循環用流路８４は、掃気管４１ではなく、コンプレッサ５２と空気冷却器４３とを接続する第１掃気路８７、または、空気冷却器４３と掃気管４１とを接続する第２掃気路８８に接続されてもよい。この場合、ＥＧＲガスは、第１掃気路８７または第２掃気路８８内の掃気に環流される。
【００３４】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る４ストロークエンジンについて説明する。図３は、第２の実施の形態に係る４ストロークエンジン１ｂの構成を示す図である。４ストロークエンジン１ｂは、シリンダ２ｂ、シリンダ２ｂ内に設けられるピストン３ｂ、シリンダ２ｂに形成される給気ポート２３ｂおよび排気ポート２４ｂ、吸気を加圧して給気を生成する過給機５ｂ、シリンダ２ｂ内に燃料を供給する燃料供給部６１ｂ、ＥＧＲガスを吸気に環流させる排気再循環部８３ｂ、および、排気再循環部８３ｂ内のＥＧＲガスに向けて液状アンモニアを噴出するアンモニア噴出部８６ｂを備える。燃料供給部６１ｂは、液状アンモニアタンク６２ｂに接続され、燃料である液状アンモニアを、シリンダ２ｂおよびピストン３ｂの上面にて囲まれる空間である燃焼室２０ｂ内に向けて噴出する。アンモニア噴出部８６ｂも、液状アンモニアタンク６２ｂに接続される。
【００３５】
４ストロークエンジン１ｂでは、ピストン３ｂが上死点から下死点へと移動する吸入行程において、給気ポート２３ｂに設けられる弁を開くことにより、燃焼室２０ｂ内に過給機５ｂからの給気が供給される。続いて、給気ポート２３ｂを閉じた状態にて、ピストン３ｂが下死点から上死点へと移動することにより、燃焼室２０ｂ内の給気を圧縮する圧縮行程が行われる。
【００３６】
そして、ピストン３ｂが上死点近傍に位置する際に、燃料供給部６１ｂから燃焼室２０ｂ内に液状アンモニアが噴出され、燃焼室２０ｂ内のガスの燃焼（爆発）が行われる。燃焼室２０ｂ内のガスの燃焼によりピストン３ｂが上死点から下死点へと移動する爆発行程の後、ピストン３ｂが下死点から上死点へと移動する排気行程が行われる。排気行程では、排気ポート２４ｂに設けられる弁を開くことにより、燃焼室２０ｂ内のガスが燃焼室２０ｂ外に排出される。
【００３７】
燃焼室２０ｂから排出された排気は、過給機５ｂのタービン５１ｂに送り込まれる。タービン５１ｂを通過した後の排気の一部は、排気再循環部８３ｂによりＥＧＲガスとして取り出され、再循環用流路８４ｂ内においてアンモニア噴出部８６ｂから噴出される液状アンモニアにより冷却された後、吸気路８２ｂ内の吸気へと環流される。また、ＥＧＲガスが取り出された後の排気は、還元触媒７ｂを通過して４ストロークエンジン１ｂの外部に排出される。
【００３８】
４ストロークエンジン１ｂでは、ＥＧＲガスが環流された吸気が、過給機５ｂのコンプレッサ５２ｂにより加圧されることにより給気が生成され、当該給気が上述の吸入工程において燃焼室２０ｂに供給される。このように、排気再循環が行われることにより、燃焼室２０ｂ内における燃焼温度が低下し、窒素酸化物の生成が抑制される。その結果、４ストロークエンジン１ｂから外気への窒素酸化物の排出量を低減することができる。
【００３９】
また、再循環用流路８４ｂ内のＥＧＲガスに向けてアンモニア噴出部８６ｂから液状アンモニアを噴出することにより、ＥＧＲガスを吸気に環流させる際に必要となるＥＧＲガスの冷却を容易に行うことができる。これにより、ＥＧＲガスを冷媒による冷却なしで吸気に環流させることができる。その結果、４ストロークエンジン１ｂの排気再循環に係る構造を簡素化することができ、エンジンルームにおける機器の配置の自由度を向上することができる。
【００４０】
４ストロークエンジン１ｂでは、排気再循環部８３ｂが、タービン５１ｂを通過した後の排気の一部をＥＧＲガスとして取り出すことにより、タービン５１ｂ通過前の排気の一部をＥＧＲガスとして取り出す場合に比べて、燃焼室２０ｂからの排気の温度および圧力をタービン５１ｂの回転に効率良く利用することができる。また、ＥＧＲガスの冷却が、燃料と同じ液状アンモニアにより行われるため、排気再循環および燃料供給に係る配管や貯溜タンク等の構造の一部を共通化することができる。その結果、４ストロークエンジン１ｂの構造を簡素化することができる。さらに、ＥＧＲガスの冷却に利用されたアンモニアは、給気の一部として燃焼室２０ｂに供給される。このため、燃料供給部６１ｂから燃焼室２０ｂへの液状アンモニアの供給量を低減することもできる。
【００４１】
４ストロークエンジン１ｂでは、排気再循環部８３ｂが、コンプレッサ５２ｂと燃焼室２０ｂとを接続する給気路８７ｂに接続されることにより、ＥＧＲガスが給気に環流されてもよい。この場合も、上記と同様に、排気再循環により窒素酸化物の排出量を低減することができるとともに、アンモニア噴出部８６ｂにより、ＥＧＲガスの冷却を容易に行うことができる。
【００４２】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
【００４３】
例えば、２ストロークエンジン１では、燃料供給部６１から液状アンモニアのみが供給されるのではなく、液状アンモニアに石油燃料等が混合されたものが燃料として供給されてもよい。この場合も、燃料供給部６１から供給される燃料に含まれる液状アンモニアを利用してＥＧＲガスの冷却が行われることにより、排気再循環および燃料供給に係る配管や貯溜タンク等の構造の一部を共通化することができる。その結果、２ストロークエンジン１の構造を簡素化することができる。また、ＥＧＲガスの冷却に利用されたアンモニアは、掃気の一部として燃焼室２０に供給されるため、燃焼室２０への燃料の供給量を低減することもできる。２ストロークエンジン１ａおよび４ストロークエンジン１ｂにおいても同様である。また、上記実施の形態に係るエンジンでは、アンモニアを含まない燃料（例えば、水素ガスや軽油）が、燃料供給部から燃焼室に供給されてもよい。
【００４４】
２ストロークエンジン１，１ａでは、再循環用流路８４内のＥＧＲガスの更なる冷却が必要な場合は、冷媒によりＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラが再循環用流路８４に設けられてもよい。当該ＥＧＲクーラは、アンモニア噴出部８６からの液状アンモニアによるＥＧＲガスの冷却が行われない場合に比べて小型化される。４ストロークエンジン１ｂにおいても同様である。
【００４５】
上記実施の形態に係るエンジンでは、還元触媒を通過した後の排気の一部が、ＥＧＲガスとして取り出されてもよい。また、過給機のタービンを通過する前の排気の一部が、ＥＧＲガスとして取り出されてもよく、タービン通過前の排気、および、タービン通過後の排気の双方の一部が、ＥＧＲガスとして取り出されてもよい。過給機は、燃焼室からの排気を利用して吸気を加圧するもの以外に、クランクシャフトから得られる動力により、吸気を加圧するもの等であってもよい。
【００４６】
上記実施の形態における２ストロークエンジンおよび４ストロークエンジンは、船舶以外に、自動車や発電用の原動機等、様々な用途に用いられてよい。
【００４７】
上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わせられてよい。
【符号の説明】
【００４８】
１，１ａ ２ストロークエンジン
１ｂ ４ストロークエンジン
２，２ｂ シリンダ
３，３ｂ ピストン
５，５ｂ 過給機
２０，２０ｂ 燃焼室
２３ 掃気ポート
２３ｂ 給気ポート
２４，２４ｂ 排気ポート
５１，５１ｂ タービン
５２，５２ｂ コンプレッサ
６１，６１ｂ 燃料供給部
８３，８３ａ，８３ｂ 排気再循環部
８６，８６ｂ アンモニア噴出部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気再循環部を有するエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車用の４ストロークエンジンにおいて、排気系に排出された排気の一部（以下、「ＥＧＲガス」という。）を吸気系に環流させることにより、排気中の窒素酸化物（ＮＯＸ）の量を低減させる排気再循環（ＥＧＲ：Exhaust Gas Recirculation）装置が利用されている。排気再循環装置を有するエンジンでは、ＥＧＲガスに含まれる硫黄（Ｓ）成分が、吸気系において水蒸気と反応することにより、吸気が酸性となって吸気系の金属部品が腐食するおそれがある。特許文献１では、排気系に設けられた触媒装置を通過した後の排気の一部が、ＥＧＲガスとして吸気系に環流される。ＥＧＲガスには、触媒装置にて窒素酸化物が還元されることにより生成されたアンモニア（ＮＨ３）ガスが含まれるため、酸性の吸気を中和して吸気系における金属部品の腐食が抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−８５０１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１の装置では、ＥＧＲガスを吸気系へと環流させるために、高温のＥＧＲガスを冷却する必要がある。そこで、吸気管と排気管とを連結してＥＧＲガスを吸気系へと再循環させる排気ガス環流通路に、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラを設けられる。しかしながら、エンジンルームにはエンジンの構成品を含む様々な機器が配置されるため、ＥＧＲクーラは小型化されることが望ましい。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、排気再循環により窒素酸化物の排出量を低減するとともに、ＥＧＲガスを環流させる際に必要となる冷却を容易に行うことを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、２ストロークエンジンであって、シリンダと、前記シリンダ内に設けられるピストンと、吸気を加圧して掃気を生成する過給機と、前記シリンダに形成され、前記シリンダおよび前記ピストンの上面にて囲まれる空間である燃焼室内に前記過給機からの前記掃気を供給する掃気ポートと、前記シリンダに形成され、前記燃焼室内のガスを前記燃焼室外に排出する排気ポートと、前記燃焼室から排出された排気の一部をＥＧＲガスとして取り出して前記吸気または前記掃気に環流させる排気再循環部と、前記排気再循環部内の前記ＥＧＲガスに向けて液状アンモニアを噴出する噴出部とを備える。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の２ストロークエンジンであって、前記過給機が、前記燃焼室から排出された排気により回転するタービンと、前記タービンの回転を動力として前記吸気を加圧するコンプレッサとを備え、前記排気再循環部が、前記タービンを通過した後の排気の一部を前記ＥＧＲガスとして取り出す。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の２ストロークエンジンであって、前記ＥＧＲガスが、冷媒による冷却なしで前記吸気または前記掃気に環流される。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の２ストロークエンジンであって、前記燃焼室に燃料を供給する燃料供給部をさらに備え、前記燃料が、液状アンモニアを含む。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の２ストロークエンジンであって、船舶用のエンジンであり、前記燃焼室から排出された排気が、スクラバによる硫黄分除去なしで外気へと環流される。
【００１１】
請求項６に記載の発明は、４ストロークエンジンであって、シリンダと、前記シリンダ内に設けられるピストンと、吸気を加圧して給気を生成する過給機と、前記シリンダに形成され、吸入行程において、前記シリンダおよび前記ピストンの上面にて囲まれる空間である燃焼室内に前記過給機からの前記給気を供給する給気ポートと、前記シリンダに形成され、前記燃焼室内のガスが燃焼する爆発行程後の排気行程において、前記燃焼室内のガスを前記燃焼室外に排出する排気ポートと、前記燃焼室から排出された排気の一部をＥＧＲガスとして取り出して前記吸気または前記給気に環流させる排気再循環部と、前記排気再循環部内の前記ＥＧＲガスに向けて液状アンモニアを噴出する噴出部とを備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明では、排気再循環により窒素酸化物の排出量を低減するとともに、ＥＧＲガスを環流させる際に必要となる冷却を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施の形態に係る２ストロークエンジンの構成を示す図である。
【図２】２ストロークエンジンの他の例の構成を示す図である。
【図３】第２の実施の形態に係る４ストロークエンジンの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る２ストロークエンジン１の構成を示す図である。２ストロークエンジン１は、船舶用の内燃機関であり、アンモニア（ＮＨ３）を燃料とする。２ストロークエンジン１は、シリンダ２、および、シリンダ２内に設けられるピストン３を備え、ピストン３は、図１中の上下方向に移動可能である。なお、図１の上下方向は重力方向であるとは限らない。
【００１５】
シリンダ２は、円筒状のシリンダライナ２１、および、シリンダライナ２１の上部に取り付けられるシリンダカバー２２を有する。ピストン３は、シリンダライナ２１に挿入された厚い円板状のピストンクラウン３１、および、一端がピストンクラウン３１の下面に接続されるピストンロッド３２を有する。ピストンロッド３２の他端は、図示省略のクランク機構に接続される。
【００１６】
２ストロークエンジン１では、シリンダライナ２１、シリンダカバー２２、排気弁２５（後述）、および、ピストンクラウン３１の上面（すなわち、ピストン３の上面）にて囲まれる空間が、アンモニアガスおよび空気を燃焼するための燃焼室２０である。シリンダカバー２２には、燃焼室２０に燃料を供給する燃料供給部６１が設けられる。本実施の形態では、燃料として液状アンモニアが使用される。液状アンモニアは、液状アンモニアタンク６２から燃料供給部６１へと供給され、燃料供給部６１により燃焼室２０内へと噴出される。
【００１７】
シリンダライナ２１の下端部近傍には、多数の貫通孔が周状に配列して形成され、これらの貫通孔の集合が、燃焼室２０内に後述の掃気を供給する掃気ポート２３である。掃気ポート２３の周囲には、掃気室２３１が設けられており、掃気ポート２３は掃気室２３１を介して掃気管４１に連通する。
【００１８】
シリンダカバー２２には、燃焼室２０内のガスを燃焼室２０外に排出する排気ポート２４が形成され、排気ポート２４には、排気ポート２４を開閉する排気弁２５が設けられる。排気ポート２４を介して燃焼室２０から排出されたガス（以下、「排気」という。）は、第１排気路２４１を介して排気管４２へと導かれる。実際の２ストロークエンジン１では、複数のシリンダ２が併設されており、複数のシリンダ２が１つの掃気管４１および１つの排気管４２に接続される。
【００１９】
２ストロークエンジン１は、ターボチャージャである過給機５、および、海水等の冷媒により過給機５からの空気の冷却を行う空気冷却器４３をさらに備える。過給機５は、タービン５１およびコンプレッサ５２を備え、タービン５１は、第２排気路８１１を介して排気管４２から送り込まれた排気により回転する。コンプレッサ５２は、タービン５１にて発生する回転力を利用して（すなわち、タービン５１の回転を動力として）、２ストロークエンジン１の外部から吸気路８２を介して取り込んだ吸気（空気）を加圧して圧縮する。加圧された空気（以下、「掃気」という。）は、空気冷却器４３にて冷却された後、掃気管４１内に供給される。このように、過給機５では、排気を利用して吸気を加圧し、掃気が生成される。
【００２０】
タービン５１の回転に利用された排気は、第３排気路８１２を通過し、窒素酸化物（ＮＯＸ）を還元するための還元触媒７を介して２ストロークエンジン１の外部に排出される。上述のように、２ストロークエンジン１の燃料はアンモニアであり、硫黄分は燃料に含まれていない。このため、排気は、スクラバによる硫黄分除去なしで外気へと環流される（すなわち、排出される）。これにより、２ストロークエンジン１を備える船舶の構造を簡素化することができる。
【００２１】
２ストロークエンジン１は、燃焼室２０から排出された排気の一部をＥＧＲガス（すなわち、再循環用排気）として取り出す排気再循環部８３をさらに備える。排気再循環部８３は、タービン５１と還元触媒７との間にて第３排気路８１２から分岐して吸気路８２に接続される再循環用流路８４、および、再循環用流路８４に設けられる再循環弁８５を備える。再循環用流路８４により、タービン５１を通過した後の排気の一部がＥＧＲガスとして取り出され、吸気路８２内の吸気へと環流される。また、再循環弁８５が制御されることにより、再循環用流路８４から吸気路８２内の吸気へと環流されるＥＧＲガスの量が調整される。
【００２２】
２ストロークエンジン１は、再循環用流路８４内のＥＧＲガスに向けて液状アンモニアを噴出する噴出部８６（以下、「アンモニア噴出部８６」という。）を備え、アンモニア噴出部８６は、液状アンモニアタンク６２に接続される。再循環用流路８４内に噴出された液状アンモニアは直ぐに気化し、液状アンモニアの気化熱（蒸発潜熱）により再循環用流路８４内の高温のＥＧＲガスが冷却される。これにより、ＥＧＲガスの吸気に対する環流が容易に行われる。コンプレッサ５２では、ＥＧＲガスおよび冷却用のアンモニアを含む吸気が加圧されて掃気が生成される。掃気は、上述のように、空気冷却器４３にて冷却された後、掃気管４１、掃気室２３１および掃気ポート２３を介して燃焼室２０に供給される。
【００２３】
次に、２ストロークエンジン１の動作について説明する。２ストロークエンジン１では、図１中において二点鎖線にて示すピストン３の位置が上死点であり、実線にて示すピストン３の位置が下死点である。ピストン３が上死点近傍に位置する際には、図１中において二点鎖線にて示すように排気弁２５が上昇して排気ポート２４が閉じられており、燃焼室２０内の掃気が圧縮される。
【００２４】
そして、燃料供給部６１から燃焼室２０内に液状アンモニアが噴出され、気化したアンモニアが自着火して、燃焼室２０内のガス（すなわち、アンモニアガスおよび掃気）の燃焼（爆発）が生じる。これにより、ピストン３が押し下げられ、下死点に向かって移動する。なお、燃焼室２０内のガスは、必ずしも自着火する必要はなく、点火プラグ等を用いて燃焼室２０内のガスの着火が行われてもよい。
【００２５】
燃焼室２０内のガスの燃焼後、ピストン３が下死点に到達する前に、排気弁２５が下降して排気ポート２４が開かれる。これにより、燃焼室２０内の燃焼済みガスの排出が開始される。燃焼室２０から排出されたガス（すなわち、排気）は、既述のように、第１排気路２４１、排気管４２および第２排気路８１１を介して過給機５のタービン５１に送り込まれる。タービン５１通過後の排気の一部は、排気再循環部８３によりＥＧＲガスとして取り出され、アンモニア噴出部８６から噴出される液状アンモニアにより冷却された後、吸気路８２内の吸気へと環流される。また、ＥＧＲガスが取り出された後の排気は、還元触媒７を通過して２ストロークエンジン１の外部に排出される。なお、２ストロークエンジン１では、クランク機構のクランクシャフトに接続されたカム機構により、排気弁２５の上昇および下降（排気ポート２４の開閉）が行われる。
【００２６】
ピストン３が下死点近傍まで移動し、ピストンクラウン３１の上面が掃気ポート２３の下方に位置すると、燃焼室２０と掃気室２３１とが連通し（すなわち、掃気ポート２３が開かれ）、掃気室２３１内の掃気の燃焼室２０内への供給が開始される。ピストン３は下死点を通過した後、上昇に転じ、ピストンクラウン３１の上面が掃気ポート２３の上方に到達することにより、掃気ポート２３が閉じられ、燃焼室２０内への掃気の供給が停止される。続いて、排気ポート２４が排気弁２５により閉じられ、燃焼室２０が密閉される。
【００２７】
ピストン３はさらに上昇して、燃焼室２０内の掃気が圧縮され、ピストン３が上死点近傍に到達すると、燃料供給部６１から燃焼室２０内に液状アンモニアが噴出され、燃焼室２０内にて燃焼が生じる。２ストロークエンジン１では、上記動作が繰り返される。
【００２８】
２ストロークエンジン１では、上述のように、燃焼室２０内の掃気には、ＥＧＲガスとして吸気に環流された排気の一部が含まれている。このように、排気再循環が行われることにより、燃焼室２０内における燃焼温度が低下し、窒素酸化物の生成が抑制される。その結果、２ストロークエンジン１から外気への窒素酸化物の排出量を低減することができる。
【００２９】
また、再循環用流路８４内のＥＧＲガスに向けてアンモニア噴出部８６から液状アンモニアを噴出することにより、ＥＧＲガスを吸気に環流させる際に必要となるＥＧＲガスの冷却を容易に行うことができる。これにより、再循環用流路８４に、ＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラを設けることなく、ＥＧＲガスの吸気に対する環流を行うことができる。換言すれば、ＥＧＲガスを冷媒（すなわち、ＥＧＲガスの温度を下げるための熱媒体）による冷却なしで吸気に環流させることができる。その結果、２ストロークエンジン１の排気再循環に係る構造を簡素化することができ、エンジンルームにおける機器の配置の自由度を向上することができる。
【００３０】
２ストロークエンジン１では、排気再循環部８３が、タービン５１を通過した後の排気の一部をＥＧＲガスとして取り出すことにより、タービン５１通過前の排気の一部をＥＧＲガスとして取り出す場合に比べて、燃焼室２０からの排気の温度および圧力をタービン５１の回転に効率良く利用することができる。また、ＥＧＲガスの冷却が、燃料と同じ液状アンモニアにより行われるため、排気再循環および燃料供給に係る配管や貯溜タンク等の構造の一部を共通化することができる。その結果、２ストロークエンジン１の構造を簡素化することができる。さらに、ＥＧＲガスの冷却に利用されたアンモニアは、掃気の一部として燃焼室２０に供給される。このため、燃料供給部６１から燃焼室２０への液状アンモニアの供給量を低減することもできる。
【００３１】
図２は、２ストロークエンジンの他の例の構成を示す図である。図２の２ストロークエンジン１ａは、排気再循環部８３ａがＥＧＲガスを掃気に環流させる点を除き、図１に示す２ストロークエンジン１と同様であり、同様の構成に同符号を付す。
【００３２】
排気再循環部８３ａでは、再循環用流路８４が、タービン５１と還元触媒７との間にて第３排気路８１２から分岐して掃気管４１に接続される。２ストロークエンジン１ａでは、図１に示す２ストロークエンジン１と同様に、液状アンモニアタンク６２からアンモニア噴出部８６に供給された液状アンモニアが、再循環用流路８４内のＥＧＲガスに向けて噴出されて気化する。これにより、高温のＥＧＲガスを容易に冷却することができ、ＥＧＲガスを掃気管４１内の掃気に容易に環流することができる。そして、当該掃気が燃焼室２０に供給されることにより、燃焼室２０内における燃焼温度が低下し、窒素酸化物の生成が抑制される。その結果、２ストロークエンジン１ａから外気への窒素酸化物の排出量を低減することができる。
【００３３】
２ストロークエンジン１ａでは、ＥＧＲガスの掃気への環流をより容易とするために、再循環用流路８４にＥＧＲガスを加圧するコンプレッサ等の機構が設けられてもよい。また、再循環用流路８４は、掃気管４１ではなく、コンプレッサ５２と空気冷却器４３とを接続する第１掃気路８７、または、空気冷却器４３と掃気管４１とを接続する第２掃気路８８に接続されてもよい。この場合、ＥＧＲガスは、第１掃気路８７または第２掃気路８８内の掃気に環流される。
【００３４】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る４ストロークエンジンについて説明する。図３は、第２の実施の形態に係る４ストロークエンジン１ｂの構成を示す図である。４ストロークエンジン１ｂは、シリンダ２ｂ、シリンダ２ｂ内に設けられるピストン３ｂ、シリンダ２ｂに形成される給気ポート２３ｂおよび排気ポート２４ｂ、吸気を加圧して給気を生成する過給機５ｂ、シリンダ２ｂ内に燃料を供給する燃料供給部６１ｂ、ＥＧＲガスを吸気に環流させる排気再循環部８３ｂ、および、排気再循環部８３ｂ内のＥＧＲガスに向けて液状アンモニアを噴出するアンモニア噴出部８６ｂを備える。燃料供給部６１ｂは、液状アンモニアタンク６２ｂに接続され、燃料である液状アンモニアを、シリンダ２ｂおよびピストン３ｂの上面にて囲まれる空間である燃焼室２０ｂ内に向けて噴出する。アンモニア噴出部８６ｂも、液状アンモニアタンク６２ｂに接続される。
【００３５】
４ストロークエンジン１ｂでは、ピストン３ｂが上死点から下死点へと移動する吸入行程において、給気ポート２３ｂに設けられる弁を開くことにより、燃焼室２０ｂ内に過給機５ｂからの給気が供給される。続いて、給気ポート２３ｂを閉じた状態にて、ピストン３ｂが下死点から上死点へと移動することにより、燃焼室２０ｂ内の給気を圧縮する圧縮行程が行われる。
【００３６】
そして、ピストン３ｂが上死点近傍に位置する際に、燃料供給部６１ｂから燃焼室２０ｂ内に液状アンモニアが噴出され、燃焼室２０ｂ内のガスの燃焼（爆発）が行われる。燃焼室２０ｂ内のガスの燃焼によりピストン３ｂが上死点から下死点へと移動する爆発行程の後、ピストン３ｂが下死点から上死点へと移動する排気行程が行われる。排気行程では、排気ポート２４ｂに設けられる弁を開くことにより、燃焼室２０ｂ内のガスが燃焼室２０ｂ外に排出される。
【００３７】
燃焼室２０ｂから排出された排気は、過給機５ｂのタービン５１ｂに送り込まれる。タービン５１ｂを通過した後の排気の一部は、排気再循環部８３ｂによりＥＧＲガスとして取り出され、再循環用流路８４ｂ内においてアンモニア噴出部８６ｂから噴出される液状アンモニアにより冷却された後、吸気路８２ｂ内の吸気へと環流される。また、ＥＧＲガスが取り出された後の排気は、還元触媒７ｂを通過して４ストロークエンジン１ｂの外部に排出される。
【００３８】
４ストロークエンジン１ｂでは、ＥＧＲガスが環流された吸気が、過給機５ｂのコンプレッサ５２ｂにより加圧されることにより給気が生成され、当該給気が上述の吸入工程において燃焼室２０ｂに供給される。このように、排気再循環が行われることにより、燃焼室２０ｂ内における燃焼温度が低下し、窒素酸化物の生成が抑制される。その結果、４ストロークエンジン１ｂから外気への窒素酸化物の排出量を低減することができる。
【００３９】
また、再循環用流路８４ｂ内のＥＧＲガスに向けてアンモニア噴出部８６ｂから液状アンモニアを噴出することにより、ＥＧＲガスを吸気に環流させる際に必要となるＥＧＲガスの冷却を容易に行うことができる。これにより、ＥＧＲガスを冷媒による冷却なしで吸気に環流させることができる。その結果、４ストロークエンジン１ｂの排気再循環に係る構造を簡素化することができ、エンジンルームにおける機器の配置の自由度を向上することができる。
【００４０】
４ストロークエンジン１ｂでは、排気再循環部８３ｂが、タービン５１ｂを通過した後の排気の一部をＥＧＲガスとして取り出すことにより、タービン５１ｂ通過前の排気の一部をＥＧＲガスとして取り出す場合に比べて、燃焼室２０ｂからの排気の温度および圧力をタービン５１ｂの回転に効率良く利用することができる。また、ＥＧＲガスの冷却が、燃料と同じ液状アンモニアにより行われるため、排気再循環および燃料供給に係る配管や貯溜タンク等の構造の一部を共通化することができる。その結果、４ストロークエンジン１ｂの構造を簡素化することができる。さらに、ＥＧＲガスの冷却に利用されたアンモニアは、給気の一部として燃焼室２０ｂに供給される。このため、燃料供給部６１ｂから燃焼室２０ｂへの液状アンモニアの供給量を低減することもできる。
【００４１】
４ストロークエンジン１ｂでは、排気再循環部８３ｂが、コンプレッサ５２ｂと燃焼室２０ｂとを接続する給気路８７ｂに接続されることにより、ＥＧＲガスが給気に環流されてもよい。この場合も、上記と同様に、排気再循環により窒素酸化物の排出量を低減することができるとともに、アンモニア噴出部８６ｂにより、ＥＧＲガスの冷却を容易に行うことができる。
【００４２】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
【００４３】
例えば、２ストロークエンジン１では、燃料供給部６１から液状アンモニアのみが供給されるのではなく、液状アンモニアに石油燃料等が混合されたものが燃料として供給されてもよい。この場合も、燃料供給部６１から供給される燃料に含まれる液状アンモニアを利用してＥＧＲガスの冷却が行われることにより、排気再循環および燃料供給に係る配管や貯溜タンク等の構造の一部を共通化することができる。その結果、２ストロークエンジン１の構造を簡素化することができる。また、ＥＧＲガスの冷却に利用されたアンモニアは、掃気の一部として燃焼室２０に供給されるため、燃焼室２０への燃料の供給量を低減することもできる。２ストロークエンジン１ａおよび４ストロークエンジン１ｂにおいても同様である。また、上記実施の形態に係るエンジンでは、アンモニアを含まない燃料（例えば、水素ガスや軽油）が、燃料供給部から燃焼室に供給されてもよい。
【００４４】
２ストロークエンジン１，１ａでは、再循環用流路８４内のＥＧＲガスの更なる冷却が必要な場合は、冷媒によりＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラが再循環用流路８４に設けられてもよい。当該ＥＧＲクーラは、アンモニア噴出部８６からの液状アンモニアによるＥＧＲガスの冷却が行われない場合に比べて小型化される。４ストロークエンジン１ｂにおいても同様である。
【００４５】
上記実施の形態に係るエンジンでは、還元触媒を通過した後の排気の一部が、ＥＧＲガスとして取り出されてもよい。また、過給機のタービンを通過する前の排気の一部が、ＥＧＲガスとして取り出されてもよく、タービン通過前の排気、および、タービン通過後の排気の双方の一部が、ＥＧＲガスとして取り出されてもよい。過給機は、燃焼室からの排気を利用して吸気を加圧するもの以外に、クランクシャフトから得られる動力により、吸気を加圧するもの等であってもよい。
【００４６】
上記実施の形態における２ストロークエンジンおよび４ストロークエンジンは、船舶以外に、自動車や発電用の原動機等、様々な用途に用いられてよい。
【００４７】
上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わせられてよい。
【符号の説明】
【００４８】
１，１ａ ２ストロークエンジン
１ｂ ４ストロークエンジン
２，２ｂ シリンダ
３，３ｂ ピストン
５，５ｂ 過給機
２０，２０ｂ 燃焼室
２３ 掃気ポート
２３ｂ 給気ポート
２４，２４ｂ 排気ポート
５１，５１ｂ タービン
５２，５２ｂ コンプレッサ
６１，６１ｂ 燃料供給部
８３，８３ａ，８３ｂ 排気再循環部
８６，８６ｂ アンモニア噴出部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２ストロークエンジンであって、
シリンダと、
前記シリンダ内に設けられるピストンと、
吸気を加圧して掃気を生成する過給機と、
前記シリンダに形成され、前記シリンダおよび前記ピストンの上面にて囲まれる空間である燃焼室内に前記過給機からの前記掃気を供給する掃気ポートと、
前記シリンダに形成され、前記燃焼室内のガスを前記燃焼室外に排出する排気ポートと、
前記燃焼室から排出された排気の一部をＥＧＲガスとして取り出して前記吸気または前記掃気に環流させる排気再循環部と、
前記排気再循環部内の前記ＥＧＲガスに向けて液状アンモニアを噴出する噴出部と、
を備えることを特徴とする２ストロークエンジン。
【請求項２】
請求項１に記載の２ストロークエンジンであって、
前記過給機が、
前記燃焼室から排出された排気により回転するタービンと、
前記タービンの回転を動力として前記吸気を加圧するコンプレッサと、
を備え、
前記排気再循環部が、前記タービンを通過した後の排気の一部を前記ＥＧＲガスとして取り出すことを特徴とする２ストロークエンジン。
【請求項３】
請求項１または２に記載の２ストロークエンジンであって、
前記ＥＧＲガスが、冷媒による冷却なしで前記吸気または前記掃気に環流されることを特徴とする２ストロークエンジン。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の２ストロークエンジンであって、
前記燃焼室に燃料を供給する燃料供給部をさらに備え、
前記燃料が、液状アンモニアを含むことを特徴とする２ストロークエンジン。
【請求項５】
請求項４に記載の２ストロークエンジンであって、
船舶用のエンジンであり、前記燃焼室から排出された排気が、スクラバによる硫黄分除去なしで外気へと環流されることを特徴とする２ストロークエンジン。
【請求項６】
４ストロークエンジンであって、
シリンダと、
前記シリンダ内に設けられるピストンと、
吸気を加圧して給気を生成する過給機と、
前記シリンダに形成され、吸入行程において、前記シリンダおよび前記ピストンの上面にて囲まれる空間である燃焼室内に前記過給機からの前記給気を供給する給気ポートと、
前記シリンダに形成され、前記燃焼室内のガスが燃焼する爆発行程後の排気行程において、前記燃焼室内のガスを前記燃焼室外に排出する排気ポートと、
前記燃焼室から排出された排気の一部をＥＧＲガスとして取り出して前記吸気または前記給気に環流させる排気再循環部と、
前記排気再循環部内の前記ＥＧＲガスに向けて液状アンモニアを噴出する噴出部と、
を備えることを特徴とする４ストロークエンジン。
【請求項１】
２ストロークエンジンであって、
シリンダと、
前記シリンダ内に設けられるピストンと、
吸気を加圧して掃気を生成する過給機と、
前記シリンダに形成され、前記シリンダおよび前記ピストンの上面にて囲まれる空間である燃焼室内に前記過給機からの前記掃気を供給する掃気ポートと、
前記シリンダに形成され、前記燃焼室内のガスを前記燃焼室外に排出する排気ポートと、
前記燃焼室から排出された排気の一部をＥＧＲガスとして取り出して前記吸気または前記掃気に環流させる排気再循環部と、
前記排気再循環部内の前記ＥＧＲガスに向けて液状アンモニアを噴出する噴出部と、
を備えることを特徴とする２ストロークエンジン。
【請求項２】
請求項１に記載の２ストロークエンジンであって、
前記過給機が、
前記燃焼室から排出された排気により回転するタービンと、
前記タービンの回転を動力として前記吸気を加圧するコンプレッサと、
を備え、
前記排気再循環部が、前記タービンを通過した後の排気の一部を前記ＥＧＲガスとして取り出すことを特徴とする２ストロークエンジン。
【請求項３】
請求項１または２に記載の２ストロークエンジンであって、
前記ＥＧＲガスが、冷媒による冷却なしで前記吸気または前記掃気に環流されることを特徴とする２ストロークエンジン。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の２ストロークエンジンであって、
前記燃焼室に燃料を供給する燃料供給部をさらに備え、
前記燃料が、液状アンモニアを含むことを特徴とする２ストロークエンジン。
【請求項５】
請求項４に記載の２ストロークエンジンであって、
船舶用のエンジンであり、前記燃焼室から排出された排気が、スクラバによる硫黄分除去なしで外気へと環流されることを特徴とする２ストロークエンジン。
【請求項６】
４ストロークエンジンであって、
シリンダと、
前記シリンダ内に設けられるピストンと、
吸気を加圧して給気を生成する過給機と、
前記シリンダに形成され、吸入行程において、前記シリンダおよび前記ピストンの上面にて囲まれる空間である燃焼室内に前記過給機からの前記給気を供給する給気ポートと、
前記シリンダに形成され、前記燃焼室内のガスが燃焼する爆発行程後の排気行程において、前記燃焼室内のガスを前記燃焼室外に排出する排気ポートと、
前記燃焼室から排出された排気の一部をＥＧＲガスとして取り出して前記吸気または前記給気に環流させる排気再循環部と、
前記排気再循環部内の前記ＥＧＲガスに向けて液状アンモニアを噴出する噴出部と、
を備えることを特徴とする４ストロークエンジン。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−１４５００７（Ｐ２０１２−１４５００７Ａ）
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２８２４（Ｐ２０１１−２８２４）
【出願日】平成２３年１月１１日（２０１１．１．１１）
【出願人】（０００００５１１９）日立造船株式会社 (764)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月１１日（２０１１．１．１１）
【出願人】（０００００５１１９）日立造船株式会社 (764)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]