(57)【要約】【課題】多段式の過給を行うエンジンシステムにおいて、合理的且つ簡単な構成を採用するだけで、高出力化や排気エミッションの低減を実現可能な技術を提供する。【解決手段】排気路において高圧段タービンをバイパスする高圧段バイパス路２５に配置されて開度調整可能に構成された高圧段ウエストゲート弁Ｖ１を備え、制御部６０が、エンジン１０の出力状態に基づいて高圧段ウエストゲート弁Ｖ１の開度を制御する高圧段ウエストゲート弁制御を実行する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気路から新気を吸気して排気路に排ガスを排出するエンジンと、
前記排気路に配置された高圧段タービンにより前記吸気路に配置された高圧段コンプレッサを回転させる高圧段過給機と、
前記排気路における前記高圧段タービンよりも下流側に配置された低圧段タービンにより前記吸気路における前記高圧段コンプレッサよりも上流側に配置された低圧段コンプレッサを回転させる低圧段過給機と、
運転を制御する制御部と、を備えたエンジンシステムであって、
前記排気路において前記高圧段タービンをバイパスする高圧段バイパス路に配置されて開度調整可能に構成された高圧段ウエストゲート弁を備え、
前記制御部が、前記エンジンの出力状態に基づいて前記高圧段ウエストゲート弁の開度を制御する高圧段ウエストゲート弁制御を実行するエンジンシステム。
【請求項２】
前記制御部が、前記高圧段ウエストゲート弁制御として、前記排気路における前記高圧段バイパス路からの排ガスの再流入先を前記低圧段タービン側とした状態において、前記エンジンの出力増加に伴って前記高圧段ウエストゲート弁の開度を拡大する高出力化優先制御を実行する請求項１に記載のエンジンシステム。
【請求項３】
前記排気路における前記低圧段タービンよりも下流側に配置されて排ガス中の窒素酸化物を還元させる選択還元触媒部を有する排ガス処理部を備え、
前記制御部が、前記高圧段ウエストゲート弁制御として、前記排気路における前記高圧段バイパス路からの排ガスの再流入先を前記排ガス処理部側とした状態において、前記エンジンの出力低下に伴って前記高圧段ウエストゲート弁の開度を拡大する排気エミッション優先制御を実行する請求項１又は２に記載のエンジンシステム。
【請求項４】
前記排ガス処理部が、前記排気路における前記選択還元触媒部の上流側に配置されて前記排気路に添加された還元剤と排ガスとの混合を促進させる排ガス混合促進部を有し、
前記高圧段バイパス路から前記排ガス処理部側に再流入される排ガスを前記選択還元触媒部と前記排ガス混合促進部とに分配供給して、当該排ガス混合促進部への排ガスの分配割合を調整可能な分配割合調整部を備え、
前記制御部が、前記排気路における前記高圧段バイパス路からの排ガスの再流入先を前記排ガス処理部側とした状態において、前記エンジンの出力増加に伴って前記分配割合調整部により前記排ガス混合促進部への排ガスの分配割合を増加させる排ガス分配制御を実行する請求項３に記載のエンジンシステム。
【請求項５】
前記排気路における前記低圧段タービンよりも下流側に配置されて排ガス中の窒素酸化物を還元させる選択還元触媒部を有する排ガス処理部を備え、
前記排気路における前記高圧段バイパス路からの排ガスの再流入先を、前記低圧段タービン側と前記排ガス処理部側との間で切替可能な再流入先切替部を備えた請求項１〜４の何れか１項に記載のエンジンシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸気路から新気を吸気して排気路に排ガスを排出するエンジンと、前記排気路に配置された高圧段タービンにより前記吸気路に配置された高圧段コンプレッサを回転させる高圧段過給機と、前記排気路における前記高圧段タービンよりも下流側に配置された低圧段タービンにより前記吸気路における前記高圧段コンプレッサよりも上流側に配置された低圧段コンプレッサを回転させる低圧段過給機と、運転を制御する制御部と、を備えたエンジンシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば船舶に装備されるエンジンシステムとして、高圧段過給機と低圧段過給機とを設けてエンジンに対して多段式の過給を行うものが知られている（例えば、特許文献１を参照。）。従来、このようなエンジンシステムでは、高出力化を実現するために最大燃焼圧力を増加させていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−０８６７２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
エンジンシステムにおいて、高出力化を実現する目的で最大燃焼圧力を増加させる場合には、エンジンや夫々の過給機の耐圧性能を強化する必要があるため、構造や各種部品の材質を見直すなどのエンジンの開発に大幅な工数とコストが必要であった。
また、このような多段式の過給を行うエンジンシステムでは、特に中出力域において低圧段タービンから排出される排ガスの温度が低下することで、選択還元触媒部などの排ガス処理部において充分に排ガスを処理できずに、所望のとおりに排気エミッションを低減できない場合があった。
この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、多段式の過給を行うエンジンシステムにおいて、合理的且つ簡単な構成を採用するだけで、高出力化や排気エミッションの低減を実現可能な技術を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１特徴構成は、吸気路から新気を吸気して排気路に排ガスを排出するエンジンと、
前記排気路に配置された高圧段タービンにより前記吸気路に配置された高圧段コンプレッサを回転させる高圧段過給機と、
前記排気路における前記高圧段タービンよりも下流側に配置された低圧段タービンにより前記吸気路における前記高圧段コンプレッサよりも上流側に配置された低圧段コンプレッサを回転させる低圧段過給機と、
運転を制御する制御部と、を備えたエンジンシステムであって、
前記排気路において前記高圧段タービンをバイパスする高圧段バイパス路に配置されて開度調整可能に構成された高圧段ウエストゲート弁を備え、
前記制御部が、前記エンジンの出力状態に基づいて前記高圧段ウエストゲート弁の開度を制御する高圧段ウエストゲート弁制御を実行する点にある。
【０００６】
本構成によれば、制御部が高圧段ウエストゲート弁制御を実行して高圧段ウエストゲート弁の開度をエンジンの出力状態に基づいて制御するので、排気路において高圧段タービンの一次側から高圧段バイパス路に抜き出されて高圧段タービンをバイパスする排ガスの流量を、例えば高出力化や排気エミッションの低減に寄与する適切な状態に維持することができる。
【０００７】
従って、本発明により、多段式の過給を行うエンジンシステムにおいて、高圧段ウエストゲート弁の開度をエンジンの出力状態に基づいて制御するというような合理的且つ簡単な構成を採用するだけで、高出力化や排気エミッションの低減を実現可能な技術を提供することができる。
【０００８】
本発明の第２特徴構成は、前記制御部が、前記高圧段ウエストゲート弁制御として、前記排気路における前記高圧段バイパス路からの排ガスの再流入先を前記低圧段タービン側とした状態において、前記エンジンの出力増加に伴って前記高圧段ウエストゲート弁の開度を拡大する高出力化優先制御を実行する点にある。
【０００９】
本構成によれば、制御部が高出力化優先制御を実行することで、排気路において高圧段タービンの一次側から高圧段バイパス路に抜き出されて低圧段タービンの一次側に再流入される排ガスの流量が、エンジンの出力増加に伴って増加される。すると、エンジンの出力増加に伴って、エンジンからの排ガスの排出量が過剰に増加する場合であっても、その余分な排ガスを高圧段タービンの一次側から抜き出すことで、エンジンの吸気圧力の低下はできるだけ抑制しながらエンジンの排気圧力をできるだけ低下させて、高出力化を図ることができる。更に、その抜き出した排ガスのエネルギを低圧段タービンで回収して低圧段コンプレッサによる新気の低圧側の過給に利用して、エンジンの吸気圧力の低下を一層抑制することができる。
【００１０】
本発明の第３特徴構成は、前記排気路における前記低圧段タービンよりも下流側に配置されて排ガス中の窒素酸化物を還元させる選択還元触媒部を有する排ガス処理部を備え、
前記制御部が、前記高圧段ウエストゲート弁制御として、前記排気路における前記高圧段バイパス路からの排ガスの再流入先を前記排ガス処理部側とした状態において、前記エンジンの出力低下に伴って前記高圧段ウエストゲート弁の開度を拡大する排気エミッション優先制御を実行する点にある。
【００１１】
本構成によれば、制御部が排気エミッション優先制御を実行することで、排気路において高圧段タービンの一次側から高圧段バイパス路に抜き出されて排ガス処理部側に再流入される排ガスの流量が、エンジンの出力増加に伴って増加される。すると、特に中出力域において、エンジンの出力低下に伴って、低圧段タービンから排ガス処理部側に供給される排ガスの温度が低下して、選択還元触媒部の活性の低下が懸念される場合であっても、高圧段バイパス路から排ガス処理部側に再流入される比較的高温の排ガスの流入量を増加させることができる。このことで、エンジンの出力低下による選択還元触媒部の活性低下を抑制して、排気エミッションの増加を防止することができる。
【００１２】
本発明の第４特徴構成は、上記第３特徴構成に加えて、前記排ガス処理部が、前記排気路における前記選択還元触媒部の上流側に配置されて前記排気路に添加された還元剤と排ガスとの混合を促進させる排ガス混合促進部を有し、
前記高圧段バイパス路から前記排ガス処理部側に再流入される排ガスを前記選択還元触媒部と前記排ガス混合促進部とに分配供給して、当該排ガス混合促進部への排ガスの分配割合を調整可能な分配割合調整部を備え、
前記制御部が、前記排気路における前記高圧段バイパス路からの排ガスの再流入先を前記排ガス処理部側とした状態において、前記エンジンの出力増加に伴って前記分配割合調整部により前記排ガス混合促進部への排ガスの分配割合を増加させる排ガス分配制御を実行する点にある。
【００１３】
本構成によれば、排ガス混合促進部にて還元剤と充分に混合された排ガスを選択還元触媒部に供給して処理するものとして構成されている。そして、排気路において高圧段タービンの一次側から高圧段バイパス路に抜き出されて排ガス処理部側に再流入される排ガスを、分配部調整部により、排ガス混合促進部への分配割合の調整を伴って選択還元触媒部の一次側と排ガス混合促進部の一次側とに分配供給することができる。
【００１４】
更に、制御部が排ガス分配制御を実行することで、排気路において高圧段タービンの一次側から高圧段バイパス路に抜き出されて排ガス処理部側に再流入される排ガスのうち排ガス混合促進部の一次側に分配供給される排ガスの流量が、エンジンの出力増加に伴って増加される。すると、特に中出力域において、エンジンの出力増加に伴って、還元剤の添加量が増加される場合であっても、排ガス混合促進部においてその還元剤を排ガスに良好に混合することができる。このことで、還元剤の添加量増加による排ガスへの混合不足を抑制して、排気エミッションの増加を防止することができる。
【００１５】
本発明の第５特徴構成は、前記排気路における前記低圧段タービンよりも下流側に配置されて排ガス中の窒素酸化物を還元させる選択還元触媒部を有する排ガス処理部を備え、
前記排気路における前記高圧段バイパス路からの排ガスの再流入先を、前記低圧段タービン側と前記排ガス処理部側との間で切替可能な再流入先切替部を備えた点にある。
【００１６】
本構成によれば、再流入先切替部により上記排ガスの再流入先を低圧段タービン側に切り替えた状態で、制御部が例えば上記第２特徴構成で示した高出力化優先制御を高圧段ウエストゲート弁制御として実行することで、排気路において高圧段タービンの一次側から高圧段バイパス路に抜き出されて低圧段タービンの一次側に再流入される排ガスの流量を適切なものに調整して、エンジンの吸気圧力の低下はできるだけ抑制しながらエンジンの排気圧力をできるだけ低下させて、高出力化を図ることができる。
【００１７】
また、再流入先切替部により上記排ガスの再流入先を排ガス処理部側に切り替えた状態で、制御部が例えば上記第３特徴構成で示した排気エミッション優先制御を高圧段ウエストゲート弁制御として実行することで、排気路において高圧段タービンの一次側から高圧段バイパス路に抜き出されて排ガス処理部側に再流入される排ガスの流量を適切なものに調整して、エンジンの出力低下による選択還元触媒部の活性低下を抑制し、排気エミッションの増加を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態におけるエンジンシステムの第１状態を示す図
【図２】本発明の実施形態におけるエンジンシステムの第２状態を示す図
【図３】本発明の実施形態におけるエンジンシステムの第３状態を示す図
【図４】本発明の実施形態におけるエンジンシステムの制御フローを示す図
【図５】高出力化優先制御におけるエンジン出力と高圧段ウエストゲート弁の開度目標値との関係を例示するグラフ図
【図６】排気エミッション優先制御におけるエンジン出力と高圧段ウエストゲート弁の開度目標値との関係を例示するグラフ図
【図７】排ガス分配制御におけるエンジン出力と分配割合目標値との関係を例示するグラフ図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明に係るエンジンシステムの実施形態について図面に基づいて説明する。
尚、図１〜図３に示すエンジンシステムにおいて、ガスが通流している流路を実線で示し、ガスの通流が停止している流路を破線で表している。また、同図において、閉弁状態にある弁は黒塗りで表し、開弁状態にある弁は白抜きで表している。
【００２０】
本実施形態のエンジンシステム（以下、「本エンジンシステム」と呼ぶ。）は、図１〜図３に示すように、吸気路１２，１３，１４から新気Ａを吸気して排気路１６，１７，１８に排ガスＥを排出するエンジン１０と、それらエンジン１０の運転を制御する制御装置６０（制御部の一例）とを備える。
【００２１】
本エンジンシステムは、船舶に搭載されるエンジンシステムであって、船内の消費電力を発電する発電機２０を駆動する１機以上のエンジン１０を備える。本エンジンシステムに備えられる制御装置６０は、船内の電力負荷に応じて夫々のエンジン１０を適宜作動されるように構成されている。
【００２２】
本エンジンシステムは、エンジン１０に対して高圧段過給機３０と低圧段過給機４０とが直列的に接続されて、多段式の過給を行うものとして構成されている。即ち、吸気路１２，１３，１４には、高圧段過給機３０の高圧段コンプレッサ３１と低圧段過給機４０の低圧段コンプレッサ４１とが直列的に配置されている。一方、排気路１６，１７，１８には、高圧段過給機３０の高圧段タービン３２と低圧段過給機４０の低圧段タービン４２とを直列的に配置されている。
【００２３】
ここで、吸気路１２，１３，１４において、エンジン１０の吸気マニホールドと高圧段コンプレッサ３１の二次側（新気流出側）とを接続する吸気路を高圧吸気路１２と呼ぶ。高圧段コンプレッサ３１の一次側（新気流入側）と低圧段コンプレッサ４１の二次側（新気流入側）とを接続する吸気路を中圧吸気路１３と呼ぶ。また、低圧段コンプレッサ４１の一次側（新気流入側）と大気側とを接続する吸気路を低圧吸気路１４と呼ぶ。一方、排気路１６，１７，１８において、エンジン１０の排気マニホールドと高圧段タービン３２の一次側（排ガス流入側）とを接続する排気路を高圧排気路１６と呼ぶ。高圧段タービン３２の二次側（排ガス流出側）と低圧段タービン４２の一次側（排ガス流入側）とを接続する排気路を中圧排気路１７と呼ぶ。また、低圧段タービン４２の二次側（排ガス流出側）と大気側とを接続する排気路を低圧排気路１８と呼ぶ。
【００２４】
高圧段過給機３０は、排気路１６，１７に配置された高圧段タービン３２により吸気路１２，１３に配置された高圧段コンプレッサ３１を回転させる所謂ターボ式の過給機として構成されている。具体的には、エンジン１０から高圧排気路１６を通じて高圧段タービン３２に流入した排ガスＥのエネルギが回収されて、高圧段タービン３２が回転する。すると、高圧段タービン３２に連結された高圧段コンプレッサ３１が回転して、中圧吸気路１３から高圧段コンプレッサ３１に流入した新気Ａが加圧される。そして、このように高圧段コンプレッサ３１で加圧された新気Ａを、エアクリーナ２３が設けられた高圧吸気路１２を通じてエンジン１０に吸気させることができる。
【００２５】
低圧段過給機４０は、排気路１７，１８に配置された低圧段タービン４２により吸気路１３，１４に配置された低圧段コンプレッサ４１を回転させる所謂ターボ式の過給機として構成されている。具体的には、高圧段タービン３２から中圧排気路１７を通じて低圧段タービン４２に流入した排ガスＥのエネルギが回収されて、低圧段タービン４２が回転する。すると、低圧段タービン４２に連結された低圧段コンプレッサ４１が回転して、低圧吸気路１４から低圧段コンプレッサ４１に流入した新気Ａが加圧される。そして、このように低圧段コンプレッサ４１で加圧された新気Ａを、インタークーラ２４が設けられた中圧吸気路１３を通じて高圧段コンプレッサ３１に供給することができる。
【００２６】
排気路１６，１７，１８における低圧段タービン４２よりも下流側の低圧排気路１８には、排ガスＥ中の窒素酸化物を還元させる選択還元触媒部５４を有する排ガス処理部５０が設けられている。選択還元触媒部５４は、排ガスＥ中のＮＯｘ（窒素酸化物）を選択的に還元させて浄化するＳＣＲ（選択還元触媒：Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｃａｔａｌｙｔｉｃ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）を用いた排ガス浄化部として構成されている。即ち、選択還元触媒部５４では、低圧排気路１８において選択還元触媒部５４よりも上流側に配置された還元剤添加ノズル５１から噴射された尿素水等の還元剤Ｕが排ガスＥの熱により加水分解される。そして、それにより生成されるアンモニアの還元作用により、排ガスＥ中のＮＯｘが選択的に水と窒素に還元されて、排ガスＥが浄化される。
低圧排気路１８に設けられた排ガス処理部５０には、上記選択還元触媒部５４よりも上流側で且つ還元剤添加ノズル５１よりも下流側に配置されて、低圧排気路１８に添加された還元剤Ｕと排ガスＥとの混合を促進させる排ガス混合促進部５２が設けられている。
【００２７】
本エンジンシステムには、排気路１６，１７，１８において高圧段タービン３２をバイパスする高圧段バイパス路として、取出路２５と第１再流入路２６と第２再流入路２７と第１分配路２８と第２分配路２９と、が配置されている。更に、この高圧段バイパス路には、高圧段ウエストゲート弁Ｖ１と再流入先切替弁Ｖ２（再流入先切替部の一例）と分配割合調整弁Ｖ３（分配割合調整部の一例）とが配置されている。
【００２８】
取出路２５は、高圧排気路１６と再流入先切替弁Ｖ２の流入側ポートＰｉとを接続する流路として構成されている。また、この取出路２５には、開度調整可能に構成された高圧段ウエストゲート弁Ｖ１が設けられている。
高圧段ウエストゲート弁Ｖ１は、制御装置６０から入力される指令信号に基づいて開度を調整可能なものとして構成されている。
【００２９】
そして、高圧段ウエストゲート弁Ｖ１の開度を調整することで、高圧排気路１６から取出路２５に抜き出されて高圧段タービン３２をバイパスする排ガスＥの流量を適切な状態に設定することができる。
【００３０】
第１再流入路２６は、再流入先切替弁Ｖ２の第１流出側ポートＰ１と低圧段タービン４２の一次側である中圧排気路１７とを接続する流路として構成されている。
第２再流入路２７は、再流入先切替弁Ｖ２の第２流出側ポートＰ２と分配割合調整弁Ｖ３の流入側ポートＰｉとを接続する流路として構成されている。
再流入先切替弁Ｖ２は、制御装置６０から入力される指令信号に基づいて第１流出側ポートＰ１と第２流出側ポートＰ２とのうちの流入側ポートＰｉに対して開放させるポートを切替可能に構成されている。
【００３１】
そして、再流入先切替弁Ｖ２の状態を流入側ポートＰｉに対して第１流出側ポートＰ１を開放し第２流出側ポートＰ２を遮断する状態（図２に示す状態）とすれば、高圧排気路１６から取出路２５に抜き出されて高圧段タービン３２をバイパスする排ガスＥの再流入先を、第１再流入路２６を通じて低圧段タービン４２側とした状態とすることができる。一方、再流入先切替弁Ｖ２の状態を流入側ポートＰｉに対して第１流出側ポートＰ１を遮断し第２流出側ポートＰ２を開放させる状態（図３に示す状態）とすれば、高圧排気路１６から取出路２５に抜き出されて高圧段タービン３２をバイパスする排ガスＥの再流入先を、第２再流入路２７を通じて分配割合調整弁Ｖ３の流入側ポートＰｉとした状態とすることができる。
【００３２】
第１分配路２８は、分配割合調整弁Ｖ３の第１流出側ポートＰ１と低圧排気路１８における選択還元触媒部５４の一次側（排ガス流入側）とを接続する流路として構成されている。
第２分配路２９は、分配割合調整弁Ｖ３の第２流出側ポートＰ２と低圧排気路１８における排ガス混合促進部５２の一次側（排ガス流入側）とを接続する流路として構成されている。
【００３３】
分配割合調整弁Ｖ３は、図３に示すように、第２再流入路２７から流入側ポートＰｉに流入された排ガスＥを、選択還元触媒部５４の一次側に通じる第１分配路２８（第１流出側ポートＰ１側）と排ガス混合促進部５２の一次側に通じる第２分配路２９（第２流出側ポートＰ２側）とに分配供給することができる。更に、分配割合調整弁Ｖ３は、制御装置６０から入力される指令信号に基づいて、排ガス混合促進部５２の一次側に通じる第２分配路２９への排ガスＥの分配割合を調整可能に構成されている。
【００３４】
よって、高圧排気路１６から取出路２５に抜き出されて第２再流入路２７を通じて分配割合調整弁Ｖ３の流入側ポートＰｉに流入した排ガスＥを、分配割合調整弁Ｖ３による分配率調整を伴って、低圧排気路１８における選択還元触媒部５４の一次側と排ガス混合促進部５２の一次側とに分配供給することができる。そして、高圧排気路１６から取出路２５に抜き出された排ガスＥは比較的高温である。そのため、選択還元触媒部５４の一次側に分配供給された高温の排ガスＥは当該選択還元触媒部５４の活性向上に寄与することができる。一方、排ガス混合促進部５２の一次側に分配供された高温の排ガスＥは、当該排ガス混合促進部５２での還元剤Ｕの混合促進に寄与することができる。
【００３５】
制御装置６０には、各種センサ類の検知信号が入力されると共に、エンジン１０の出力や回転数が発電機２０等から入力される。
センサ類としては、エンジン１０の吸気圧力を検知する圧力センサ２１、エンジン１０の排気圧力を検知する圧力センサ２２、選択還元触媒部５４の温度を検知する温度センサ５５、排ガス混合促進部５２の温度を検知する温度センサ５３等が設けられている。
【００３６】
本エンジンシステムは、以上のような合理的且つ簡単な構成を採用して、制御装置６０による特徴的な運転制御を実施するだけで、低燃費を維持した状態での高出力化や特に中出力域での排気エミッションの低減を実現可能に構成されている。
以下に、本エンジンシステムの制御装置６０により実施される運転制御の詳細について、図４に示す制御フロー等に沿って説明する。
【００３７】
先ず、制御装置６０は、本エンジンシステムが搭載された船舶の現在位置情報等を用いて再流入先切替弁Ｖ２の状態を切り替えて、高圧排気路１６から取出路２５に抜き出されて高圧段タービン３２をバイパスする排ガスＥの再流入先を切り替える再流入先切替制御を実行する（図４のステップ＃１、ステップ＃２、ステップ＃４）。
即ち、この再流入先切替制御では、先ず、船舶の現在位置が大気汚染物質放出規制海域（ＥＣＡ：Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ａｒｅａ）であるか否かが判定される（図４のステップ＃１）。
【００３８】
そして、船舶の現在位置が大気汚染物質放出規制海域ではない場合（図４のステップ＃１のＮＥＣＡ）には、再流入先切替弁Ｖ２の状態が流入側ポートＰｉに対して第１流出側ポートＰ１を開放し第２流出側ポートＰ２を遮断する状態（図２に示す状態）とされる（図４のステップ＃２）。すると、高圧排気路１６から取出路２５に抜き出されて高圧段タービン３２をバイパスする排ガスＥが、第１再流入路２６を通じて低圧段タービン４２の一次側に再流入される。
【００３９】
一方、船舶の現在位置が大気汚染物質放出規制海域である場合（図４のステップ＃１のＥＣＡ）には、再流入先切替弁Ｖ２の状態が流入側ポートＰｉに対して第１流出側ポートＰ１を遮断し第２流出側ポートＰ２を開放させる状態（図３に示す状態）とされる（図４のステップ＃４）。すると、高圧排気路１６から抜き出されて高圧段タービン３２をバイパスし排ガス処理部５０側に再流入される排ガスＥが、第２再流入路２７を通じて分配割合調整弁Ｖ３に供給され、分配割合調整弁Ｖ３による分配率調整を伴って低圧排気路１８における選択還元触媒部５４の一次側と排ガス混合促進部５２の一次側とに分配供給される。
【００４０】
図４のステップ＃２の再流入先切替弁Ｖ２に対する再流入先切替制御にて、高圧段タービン３２をバイパスする排ガスＥが低圧段タービン４２の一次側に再流入される状態となる。すると、制御装置６０は、エンジン１０の出力状態に基づいて高圧段ウエストゲート弁Ｖ１の開度を制御する高圧段ウエストゲート弁制御として、低燃費を維持した状態でのエンジン１０の高出力化を図るための高出力化優先制御（図４のステップ＃３）を実行する。
【００４１】
高出力化優先制御（図４のステップ＃３）は、エンジン１０の出力増加に伴って高圧段ウエストゲート弁Ｖ１の開度を拡大する制御として構成されている。
例えば、図５に示すように、エンジン１０の出力が高出力域の下限である第１出力Ｗ１（例えば高出力化優先制御実行時の最大出力Ｗｒ１の８５％）未満である場合には、高圧段ウエストゲート弁Ｖ１が全閉状態（図１に示す状態）とされる。すると、エンジン１０から高圧排気路１６に排出された排ガスＥの全量が高圧段タービン３２に供給される。
尚、高出力化優先制御実行時では、エンジン１０の出力増加が実現されていることから、この高出力化優先制御実行時の最大出力Ｗｒ１は、後述する排気エミッション優先制御実行時の最大出力Ｗｒ２（図６及び図７参照）よりも大きい値に設定されており、例えばその出力差は１０％程度に設定されている。
【００４２】
更に、エンジン１０の出力が上記第１出力Ｗ１以上且つ最大出力Ｗｒ１以下の範囲内である高出力域にある場合には、高圧段ウエストゲート弁Ｖ１の開度がエンジン１０の出力増加に伴って例えば全開状態まで拡大される。すると、高圧段タービン３２の一次側の高圧排気路１６から取出路２５に抜き出されて第１再流入路２６を通じて低圧段タービン４２の一次側の中圧排気路１７に再流入される排ガスＥの流量が、エンジン１０の出力増加に伴って増加される。
【００４３】
このような高出力化優先制御が実行されることで、高出力域において、エンジン１０の出力増加に伴って、エンジン１０から高圧排気路１６への排ガスＥの排出量が過剰に増加する場合であっても、その余分な排ガスＥが高圧段タービン３２の一次側から抜き出されることで、エンジン１０の吸気圧力の低下ができるだけ抑制されながら、エンジン１０の排気圧力ができるだけ低下されて、吸気圧力と排気圧力との圧力差が拡大される。結果、低燃費を維持した状態でエンジン１０の高出力化が図られる。更に、その抜き出された排ガスＥのエネルギが低圧段タービン４２で回収されて、低圧段コンプレッサ４１による新気Ａの低圧側の過給に利用されるので、エンジン１０の吸気圧力の低下を一層抑制される。
【００４４】
図４のステップ＃４の再流入先切替弁Ｖ２に対する再流入先切替制御にて、高圧段タービン３２をバイパスする排ガスＥが選択還元触媒部５４の一次側と排ガス混合促進部５２の一次側とに分配供給される状態となる。すると、制御装置６０は、エンジン１０の出力状態に基づいて高圧段ウエストゲート弁Ｖ１の開度を制御する高圧段ウエストゲート弁制御として、特に中出力域での排気エミッションの増加を防止するための排気エミッション優先制御（図４のステップ＃５）と排ガス分配制御（図４のステップ＃６）とを実行する。
【００４５】
排気エミッション優先制御（図４のステップ＃５）は、エンジン１０の出力低下に伴って高圧段ウエストゲート弁Ｖ１の開度を拡大する制御として構成されている。
例えば、図６に示すように、エンジン１０の出力が第３出力Ｗ３（例えば排気エミッション優先制御実行時の最大出力Ｗｒ２の２５％）未満である場合、又は、エンジン１０の出力が第２出力Ｗ２（例えば最大出力Ｗｒ２の６０％）よりも大きい場合には、高圧段ウエストゲート弁Ｖ１が全閉状態（図１に示す状態）とされる。すると、エンジン１０から高圧排気路１６に排出された排ガスＥの全量が高圧段タービン３２に供給される。
【００４６】
更に、エンジン１０の出力が上記第３出力Ｗ３以上且つ第２出力Ｗ２以下の範囲内である中出力域にある場合には、高圧段ウエストゲート弁Ｖ１の開度がエンジン１０の出力低下に伴って例えば全開状態の３０％の開度まで増加される。すると、高圧段タービン３２の一次側の高圧排気路１６から取出路２５に抜き出されて第２再流入路２７を通じて選択還元触媒部５４の一次側と排ガス混合促進部５２の一次側とに分配供給される排ガスＥの流量が、エンジン１０の出力低下に伴って増加される。
【００４７】
特に中出力域において、エンジン１０の出力低下に伴って、低圧段タービン４２から低圧排気路１８を通じて排ガス処理部５０に供給される排ガスＥの温度が低下して、選択還元触媒部５４の活性の低下が懸念される。しかし、上記のような排気エミッション優先制御が実行されることで、高圧段タービン３２をバイパスして排ガス処理部５０側に再流入される比較的高温の排ガスＥの流入量が増加することになる。このことで、エンジン１０の出力低下による選択還元触媒部５４の活性低下が抑制されて、結果、特に中出力域での排気エミッションの増加が防止される。
【００４８】
更に、このような排気エミッション優先制御と同時に実行される排ガス分配制御（図４のステップ＃６）は、高圧段タービン３２をバイパスする排ガスＥの再流入先を排ガス処理部５０側とした状態において、エンジン１０の出力増加に伴って分配割合調整弁Ｖ３により、選択還元触媒部５４と排ガス混合促進部５２とに分配供給される排ガスＥの全量のうちの排ガス混合促進部５２への分配割合を増加させる制御として構成されている。
例えば、図７に示すように、エンジン１０の出力が第３出力Ｗ３（例えば最大出力Ｗｒ２の２５％）未満である場合には、分配割合調整弁Ｖ３において、選択還元触媒部５４の一次側に通ずる第１流出側ポートＰ１が全開状態とされ、一方、排ガス混合促進部５２の一次側に通ずる第２流出側ポートＰ２が全閉状態とされる。このことで、高圧段タービン３２をバイパスして排ガス処理部５０側に再流入される比較的高温の排ガスＥの全量が選択還元触媒部５４の一次側に供給されて、当該選択還元触媒部５４の昇温が促進される。
【００４９】
更に、エンジン１０の出力が上記第３出力Ｗ３以上且つ第２出力Ｗ２以下の範囲内である中出力域にある場合には、分配割合調整弁Ｖ３における第１流出側ポートＰ１及び第２流出側ポートＰ２の開度のバランスが調整されて、高圧段タービン３２をバイパスして排ガス処理部５０側に再流入される比較的高温の排ガスＥの全量のうちの排ガス混合促進部５２の一次側に分配供給される排ガスＥの分配割合がエンジン１０の出力増加に伴って例えば所定の割合Ｒ３（例えば１００％）まで増加される。
【００５０】
このよう排ガス分配制御が実行されることで、高圧段タービン３２をバイパスして排ガス処理部５０側に再流入される排ガスＥのうち排ガス混合促進部５２に分配供給される排ガスＥの流量が、エンジン１０の出力増加に伴って増加される。すると、特に中出力域において、エンジン１０の出力増加に伴って、還元剤Ｕの添加量が増加される場合であっても、排ガス混合促進部５２においてその還元剤Ｕの排ガスＥに対する混合が良好に促進される。このことで、還元剤Ｕの添加量増加による排ガスＥへの混合不足が抑制されて、特に中出力域での排気エミッションの増加が防止される。
【００５１】
〔別実施形態〕
本発明の他の実施形態について説明する。尚、以下に説明する各実施形態の構成は、それぞれ単独で適用することに限らず、他の実施形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。
【００５２】
（１）上記実施形態では、制御装置６０は、高出力化優先制御や排気エミッション優先制御を高圧段ウエストゲート弁制御として実行するように構成したが、エンジン１０の出力状態に基づいて高圧段ウエストゲート弁Ｖ１の開度を制御するものであれば、これらとは別形態の高圧段ウエストゲート弁制御を実行するように構成しても構わない。
【００５３】
（２）上記実施形態では、高圧排気路１６から抜き出されて高圧段タービン３２をバイパスし排ガス処理部５０側に再流入される排ガスＥを、低圧排気路１８における選択還元触媒部５４の一次側と排ガス混合促進部５２の一次側とに分配供給するように構成したが、このような低圧排気路１８における排ガスＥの再流入先の位置や数については適宜変更することができ、選択還元触媒部５４よりも上流側の特定箇所に高圧段タービン３２をバイパスして排ガス処理部５０側に再流入される排ガスＥの全量を再流入させるように構成することもできる。
【符号の説明】
【００５４】
１０    エンジン
１２    高圧吸気路（吸気路）
１３    中圧吸気路（吸気路）
１４    低圧吸気路（吸気路）
１６    高圧排気路（排気路）
１７    中圧排気路（排気路）
１８    低圧排気路（排気路）
２５    取出路（高圧段バイパス路）
２６    第１再流入路（高圧段バイパス路）
２７    第２再流入路（高圧段バイパス路）
２８    第１分配路（高圧段バイパス路）
２９    第２分配路（高圧段バイパス路）
３０    高圧段過給機
３１    高圧段コンプレッサ
３２    高圧段タービン
４０    低圧段過給機
４１    低圧段コンプレッサ
４２    低圧段タービン
５０    排ガス処理部
５２    排ガス混合促進部
５４    選択還元触媒部
６０    制御装置（制御部）
Ａ      新気
Ｅ      排ガス
Ｖ１    高圧段ウエストゲート弁
Ｖ２    再流入先切替弁（再流入先切替部）
Ｖ３    分配割合調整弁（分配割合調整部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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