(57)【要約】      （修正有）【課題】排ガス組成を所望の値に特異的に適合させることを可能にする排気ガス再循環のためのシステムを提供する。【解決手段】システムは、第１のターボ過給機４及び第２のターボ過給機６を備え、第１及び第２のターボ過給機４、６、第１及び第２の機能ダクト５、７はそれぞれ並列に配置される。システムは、排気出口２と空気入口３との間に配置された空気ダクト９内の排気ガス・クリーニング・デバイス８と、システムの機能状態を制御するための制御ユニットとをさらに備える。空気ダクト９は、少なくとも部分的に第２の機能ダクト７と並列に配置され、制御ユニットは、排気ガス・クリーニング・デバイス８の上流において空気ダクト９内に配置された第１の入口弁１０と、第２のターボ過給機６の上流に配置された第２の入口弁１１とが、同時に少なくとも部分的に開いた位置になるよう制御する。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
２ストローク・エンジンの排気出口（２）と空気入口（３）との間に配置可能な排気ガス再循環のためのシステム（１）であって、
排気出口（２）と空気入口（３）との間の第１の機能ダクト（５）内の第１のターボ過給機（４）、及び、排気出口（２）と空気入口（３）との間の第２の機能ダクト（７）内の第２のターボ過給機（６）であって、第１及び第２のターボ過給機（４、６）が、別個のものであり且つ並列に配置される、第１及び第２のターボ過給機（４、６）と、
排気出口（２）と空気入口（３）との間に配置された空気ダクト（９）内に配置された排気ガス・クリーニング・デバイス（８）と、
再循環された排気ガスとターボ過給機から出た新鮮な空気とを前記空気入口（３）に導入される前に混合させるのに使用可能な混合デバイス（３７）と、
システム（１）の機能状態を制御するための制御ユニットとを備え、
前記空気ダクト（９）が、前記第２の機能ダクト（７）に並列に配置され、前記制御ユニットが、前記排気ガス・クリーニング・デバイス（８）の上流において前記空気ダクト（９）内に配置された第１の入口弁（１０）と、前記第２のターボ過給機（６）の上流に配置された第２の入口弁（１１）とを、両方の入口弁（１０、１１）が少なくとも部分的に開いた位置を同時に取ることができる態様で制御することで、前記空気ダクト（９）と前記第２の機能ダクト（７）とを並列に使用できるように構成される、システム（１）において、
前記第１の機能ダクト（５）が、第１のターボ過給機（４）の下流の第１の冷却器（１２）と、第１の冷却器（１２）の下流の第１のミスト捕集器（１３）とを含み、圧力上昇デバイス（１６）が前記空気ダクト（９）内に設けられ、前記混合デバイス（３７）内において、
排気ガスが、前記第１の機能ダクト（５）から出る新鮮空気と混合可能であり、
排気ガスが、前記第２の機能ダクト（７）から出る新鮮空気と混合可能であり、
第１のターボ過給機（４）から出る圧縮空気が、第２のターボ過給機（６）から出る圧縮空気と混合可能であるように、前記混合デバイス（３７）が配置されており、
前記混合デバイス（３７）は、能動混合デバイスであるか、又は空気がそれ自体で混合することができる空間だけで構成される受動デバイスであることを特徴とする、システム（１）。
【請求項２】
前記排気ガス・クリーニング・デバイス（８）が、スクラバ（１４）と、少なくとも１つの第２の水ミスト捕集器（１５）とを含むことを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記スクラバ（１４）が、ガス収集及び粒子状物質除去のための組合せスクラバであることを特徴とする、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記圧力上昇デバイス（１６）が、前記第２の水ミスト捕集器（１５）の下流に設けられることを特徴とする、請求項２又は３に記載のシステム。
【請求項５】
前記第２の機能ダクト（７）が、前記第２のターボ過給機（６）の下流に第２の冷却器（１７）を含むことを特徴とする、請求項１から４までのいずれか一項に記載のシステム。
【請求項６】
前記第２のターボ過給機（６）の直接下流に第１の弁（１８）が配置されることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか一項に記載のシステム。
【請求項７】
前記空気ダクト（９）が、前記排気ガス・クリーニング・デバイス（８）の上流に配置された第３の冷却器（１９）を含むことを特徴とする、請求項１から６までのいずれか一項に記載のシステム。
【請求項８】
前記第２の冷却器（１７）及び前記第３の冷却器（１９）が、前記第２のターボ過給機（６）の下流及び前記空気ダクト（９）内の第１の弁（１８）の下流に配置された組合せ冷却器であることを特徴とする、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記空気ダクト（９）が、前記組合せ冷却器の下流の組合せライン弁（２０）を含むことを特徴とする、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記組合せライン弁（２０）が三方弁（３３）であることを特徴とする、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記排気ガス・クリーニング・デバイス（８）が、前記スクラバ（１４）を迂回するために、前記組合せライン弁（２０）と前記第２の水ミスト捕集器（１５）との間に迂回ダクト（２１）を含むことを特徴とする、請求項９に記載のシステム。
【請求項１２】
第３の冷却器（１９）の下流に、２つの三方弁（２２ａ、２２ｂ）が直列に配置され、前記空気ダクト（９）が、２つの接続ライン（２３ａ、２３ｂ）により前記第２の機能ダクト（７）に接続され、ここで、第１の接続ライン（２３ａ）が、第１の三方弁（２２ａ）から始まって、第１の接続点において前記第２の冷却器の直接上流で前記第２の機能ダクトに接続し、第２の接続ライン（２３ｂ）が、第２の三方弁（２２ｂ）から始まって、第２の接続点において前記第２の冷却器（１７）の直接下流に接続し、第１の逆止め弁が、前記第１の接続点の上流に配置され、第２の逆止め弁が、前記第２の接続点の下流に配置されることを特徴とする、請求項１から１１までのいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１３】
前記第３の冷却器（１９）の下流の前記２つの三方弁（２２ａ、２２ｂ）が、１つの弁として組み合わせられることを特徴とする、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記第２の接続点の下流に、接続点後弁が配置されることを特徴とする、請求項１２又は１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記接続点後弁の下流に、第３の水ミスト捕集器（２９）が配置されることを特徴とする、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
第３の冷却器（１９）の下流に、２つの三方弁（２２ａ、２２ｂ）が直列に配置され、前記空気ダクト（９）が、２つの接続ラインにより前記第２の機能ダクト（７）に接続され、ここで、第１の接続ラインが、第１の三方弁（２２ａ）から始まって、前記第２の冷却器（１７）の上流の第３の三方弁（３２）において前記第２の機能ダクト（７）に接続し、第２の接続ラインが、第２の三方弁（２２ｂ）から始まって、前記第２の冷却器の直接下流の第４の三方弁（３３）において接続することを特徴とする、請求項１から６までのいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１７】
前記第３の冷却器（１９）の下流に、プレ・水ミスト捕集器（２９）が配置されることを特徴とする、請求項１２から１６までのいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１８】
前記第１の入口弁（１０）の下流に、プレ・スクラバが配置されることを特徴とする、請求項１から１７までのいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１９】
第４の三方弁（３３）の下流に、第３の水ミスト捕集器（２９）が配置されることを特徴とする、請求項１６から１８までのいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２０】
前記排気ガス・クリーニング・デバイス（８）が、掃気ユニットと組み合わせられることを特徴とする、請求項１から２０までのいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２１】
請求項１から２０までのいずれか一項に記載の排気ガス再循環のためのシステムを含むエンジン。
【請求項２２】
前記エンジンが２ストローク・エンジンである、請求項２１に記載のエンジン。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、独立請求項に記載の排気ガス再循環のためのシステム、エンジン、及びディーゼル排気組成に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼル・エンジンの空気取入れ口内への（冷却された）排気ガスの外部再循環（ＥＧＲ：ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ  ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）は、自動車用途においてＮＯｘ排出量を削減する方法として長年にわたって知られ、実施されてきた。大型の船舶用２ストローク・ディーゼル・エンジンに関して、依然としてこの技術を発展させる必要がある。したがって、燃焼を最適化するために、エンジンの排気出口からの排気ガスを再循環させてエンジンの空気入口に戻すことが一般に知られている。
【０００３】
最大３．５％ｍの硫黄を含有する残留燃料油を使用すると、排気ガス中に、燃焼生成物ＳＯｘ及びＨ２Ｏに由来する硫酸（Ｈ２ＳＯ４）が存在することになる。酸性排気ガスの再循環は、エンジン部品に腐食を生じさせる。さらに、残留燃料の燃焼は、留出燃料よりも多くの粒子状物質（ＰＭ：ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  ｍａｔｔｅｒ）を生成する。したがって、粒子状物質を多く含む排気ガスの再循環は、排気ガスと接触しているエンジン部品の過度のファウリングの恐れを伴う。
【０００４】
特許出願ＤＥ１０２０１２００９３１９は、船舶用ディーゼル・エンジン向けの排気ガス再循環のためのシステムを開示している。このシステムの排気ガスは、排気ガスをエンジンの入口に押し戻す圧縮機を作動させるために使用される。このシステムは、再循環されるガスを使用するが、排気ガス・クリーニング・ダクト内にターボ過給機を必要とする。したがって、ターボ過給機は、クリーニング・デバイスを通過する排気ガスなしでは使用され得ない。
【０００５】
ＤＥ１０２０１２００９３１５では、排気ガス・クリーニング・デバイスが開示されており、このデバイスでは、排気ガスは、第２のタービンを作動させるか、又は、クリーニング・デバイスを通して再循環され得る。排気ガスに第２のタービンを作動させると同時に排気ガスを再循環させることはできない。
【０００６】
文献ＷＯ２０１１／１４１６３１は、２つのターボ過給機が前後に直列に配置される、排気ガス再循環及びターボ過給のための構成を開示している。連続した２つのステップにおけるターボ過給は、並列のターボ過給よりも複雑である。
【０００７】
文献ＤＥ１０２０１２００９３１４は、排気ガスが圧縮機を作動させるために使用されるか又はクリーニング・デバイスを通して再循環される、排気ガス再循環を含む燃焼エンジンを開示している。必要とされる状況にクリーニングの量を合わせることはできない。
【０００８】
ＤＥ１０３３１１８７では、排気ガス再循環デバイスを作動させるために排気ガスの熱が使用される、排気ガス再循環を含むエンジンが開示されている。再利用される排気ガスの量、及び排気状況への適合に関しては開示されていない。
【０００９】
ＷＯ９４／２９５８７は、排気クリーニング・デバイスがターボ過給機と直列に配置される大型の過給ディーゼル・エンジンのための排気ガス再循環を開示している。エンジンから来る排気ガスが最初にクリーニングされ、次いでターボ過給機に通されるので、これは、効率因子を加減する（ａｌｌｏｗ）ことにつながる。ターボ過給機に達する空気は、かなりの量のエネルギーを既に失っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許出願ＤＥ１０２０１２００９３１９
【特許文献２】ＤＥ１０２０１２００９３１５
【特許文献３】ＷＯ２０１１／１４１６３１
【特許文献４】ＤＥ１０２０１２００９３１４
【特許文献５】ＤＥ１０３３１１８７
【特許文献６】ＷＯ９４／２９５８７
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【００１１】
本考案の目的は、従来技術の欠点を回避することであり、具体的には、排気ガス組成を所望の値に特異的に適合させることを可能にする、排気ガス再循環のためのシステム、エンジン、及び、ディーゼル排気ガス組成を作り出すことである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この目的は、独立請求項に記載のシステム、エンジン、及び排気ガス組成によって達成される。
【００１３】
具体的には、目的は、エンジンの排気出口と空気入口との間に配置可能な排気ガス再循環のためのシステムによって達成される。エンジンは、好ましくは２ストローク・エンジンである。システムは、排気出口と空気入口との間の第１のターボ過給機及び第１の機能ダクトと、排気出口と空気入口との間の第２のターボ過給機及び第２の機能ダクトとを備え、第１及び第２のターボ過給機は、別個のものであり且つ並列に配置されている。第１及び第２のダクトは、別個のものであり且つ並列に配置されることが好ましい。システムは、排気出口と空気入口との間に配置された空気ダクト内に配置された排気ガス・クリーニング・デバイスをさらに備える。さらに、システムは、システムの機能状態を制御するための制御ユニットを備える。空気ダクトは、少なくとも部分的に第２の機能ダクトに並列に配置され、制御ユニットは、排気ガス・クリーニング・デバイスの上流において空気ダクト内に配置された第１の入口弁と、第２のターボ過給機の上流に配置された第２の入口弁とを、両方の入口弁が少なくとも部分的に開いた位置を同時に取ることができる方法で制御するように構成される。
【００１４】
少なくとも部分的に開いた位置を同時に取ることができる２つの入口弁を含む排気ガス再循環のためのシステムは、エンジン出力から独立した排気ガス再循環のスイッチ・オンを可能にする。さらに、２つのターボ過給機を同時に使用することが可能であり、また、排気ガスの一部をさらにクリーニングしてそれを再循環させることが可能である。したがって、そのようなシステムは、求められる基準に応じて簡単な方法で排気ガス組成を適合させることが可能である。
【００１５】
排気出口は、燃焼エンジンの１つ又は複数の気筒の出口に配置される。エンジンの空気入口は、好ましくは掃気レシーバー（ｓｃａｖｅｎｇｅ  ａｉｒ  ｒｅｃｅｉｖｅｒ）を含む。
【００１６】
本考案による機能ダクトは、ターボ過給機を作動させるために排気ガスを使用し、且つ、新鮮空気をエンジンの空気入口へ送る。本考案による空気ダクトは、排気出口からの排気ガスをエンジンの空気入口へ送る。
【００１７】
入口弁は、空気ダクト及び第２の機能ダクトが同時に使用され得るように、少なくとも部分的に開いた位置を取ることができる。制御ユニットは、２つの弁の開きを他方の弁とは無関係にそれぞれ完全に閉じた状態から完全に開いた状態まで制御することができる。さらに、弁の位置は、状況に適合させることができる。
【００１８】
第１の機能ダクトは、第１のターボ過給機の下流の第１の冷却器と、好ましくは第１の冷却器の下流の第１の水ミスト捕集器（ｗａｔｅｒ  ｍｉｓｔ  ｃａｔｃｈｅｒ）とを含むことができる。
【００１９】
冷却された空気は暖かい空気よりも高い密度を有するので、ターボ過給機の下流に冷却器を実装することにより、より高いエンジンの有効係数がもたらされる。水ミスト捕集器は、空気を乾燥させ、したがって燃焼室における腐食をより少なくする。
【００２０】
排気ガス・クリーニング・デバイスは、スクラバと、少なくとも１つの第２の水ミスト捕集器とを含むことができる。
【００２１】
スクラバは、排気ガスをクリーニングするために使用され、また、スクラバにより排気ガスに取り込まれた水を捕集する水ミスト捕集器と組み合わせられ得る。
【００２２】
スクラバは、ガス収集及び粒子状物質除去のための組合せスクラバとすることができる。
【００２３】
スクラバは、下流の構成要素でのファウリング及び腐食を防ぐために、ＳＯ２、粒子状物質、ＳＯ３及びＨ２ＳＯ４から再循環される排気ガスを除去しなければならない。排気ガス洗浄のための様々なスクラバ技術が知られているが、高圧の用途に対してコンパクトな形態で存在する製品は市販されていない。ガス除去に関して非常に効率的な乾式及び半乾式のスクラバが利用可能である。さらに、乾式スクラバは大型で重く、そのため、船舶用エンジンに乾式スクラバを追加することはほとんど不可能とされる。粒子状物質除去に対しては、湿式スクラバ又は電気サイクロン・スクラバなどの他のタイプのスクラバが、最も効率的である。異なるタイプのスクラバが組み合わせられる場合、スクラバのための補助機器は、同じ媒体又は洗浄剤を使用するべきである。このことにより、組合せスクラバの経済上の統合がもたらされる。
【００２４】
燃焼過程中に生成される水により、また、再循環される排気ガスを約３０〜３５℃まで冷却する必要があることにより、空気ダクトにおいて凝結が生じる。凝結液は、収集され、処理されて、排出又は蓄積されなければならない。したがって、凝結液又はスクラバ水を処理するための搭載機器が設置されなければならない。湿式スクラバの場合、凝結液を処理するための機器は、さらにスクラバ水を処理するために設計され且つ使用され得る。追加的なスクラバ洗浄剤取扱い機器は、必要ない。湿式スクラバはガス状汚染物質及び粒子状物質の両方を高い効率で除去することができるので、湿式スクラバは、上述の要求を統合するものであり、また、組合せが望まれていないか又は不可能である場合に最も好ましいスクラバのタイプである。
【００２５】
湿式スクラバは、中和ユニット、給水及びスラッジ・タンク、又は水分離ユニットなどの、スクラバ水取扱いデバイスを必要とする。洗浄液は、酸中和のために適切な水準のアルカリ度有する海水（開ループ・システム）又は淡水（閉ループ・システム）とすることができる。
【００２６】
使用可能なスクラバは、ＳＯ２吸収のためのプレート・タワー・スクラバ、噴霧タワー・スクラバ、若しくはエゼクタ・ベンチュリ・スクラバ、及び／又は、粒子状物質除去のためのベンチュリ・スクラバ若しくは複式ベンチュリ・スクラバである。
【００２７】
第２の水ミスト捕集器の下流に、送風機又は圧縮機などの圧力上昇デバイスが設けられ得る。
【００２８】
この送風機は、電気的又は機械的に、また好ましくは制御可能な速度で駆動され得る。この可変性は、エンジンの負荷点及びチューニング要求に応じて排気ガス流及び圧力上昇を適合させるための比較的簡単な方法を提供する。
【００２９】
圧力上昇デバイスを使用することにより、排気ガス再循環のためのシステムを２ストローク・エンジンに使用することができる。圧力上昇デバイスを含まない場合、排気ガス再循環のためのシステムは、４ストローク・エンジンにしか使用することができない。
【００３０】
第２の機能ダクトは、第２のターボ過給機の下流に第２の冷却器を含むことができる。
【００３１】
冷却された空気は排気ガスから直接出る暖かい空気よりも高密度であるので、第２の冷却器の使用は、エンジンの効率因子を向上させる。
【００３２】
第１の弁が、第２のターボ過給機の直接下流に配置され得る。
【００３３】
第２のターボ過給機の直接下流の第１の弁により、第２のターボ過給機を完全に遮断すること、及び、排気ガスの一部のためだけにダクトでの排気ガス再循環を使用することが可能になる。
【００３４】
直接に（ｄｉｒｅｃｔｌｙ）という用語は、ターボ過給機と弁との間にターボ過給機から出る空気に影響を与える他のデバイスが配列されないことと理解されるべきである。当然ながら、弁とターボ過給機との間には、異なる長さ又は直径を有し得るラインが存在しなければならない。
【００３５】
空気ダクトは、排気ガス・クリーニング・デバイスの上流に配置された第３の冷却器を含むことができる。
【００３６】
排気ガス・クリーニング・デバイスを通過する空気も冷却されるので、第３の冷却器は、エンジンの効率因子を向上させる。
【００３７】
第２の冷却器及び第３の冷却器は、第２のターボ過給機の下流、及び空気ダクト内の第１の弁の下流に配置された、組合せ冷却器とすることができる。
【００３８】
組合せ冷却器は、１つの構成要素のみを必要とし、設置が容易である。空気ダクトは、組合せ冷却器の下流に組合せライン弁を含むことができる。組合せライン弁は、三方弁であることが好ましい。
【００３９】
組合せライン弁は、冷却された排気ガス若しくは新鮮空気にスクラバを通過させるか又はスクラバを迂回させるかを選択することができる。したがって、必要とされる状況に応じて汚染物質の量を適合させることができる。
【００４０】
排気ガス・クリーニング・デバイスは、スクラバを迂回するために、組合せライン弁と第２の水ミスト捕集器との間に迂回ダクトを含むことができる。
【００４１】
迂回路は、空気がスクラバを迂回することを可能にし、それにより、スクラバの使用、又はスクラバが使用されていないときに空気がスクラバを通過することを未然に防ぐ。
【００４２】
これにより、システム全体の寿命が向上される。
【００４３】
第３の冷却器の下流には、三方弁を直列に配置することができ、また、空気ダクトは、２つの接続ラインにより第２の機能ダクトに接続され、ここで、第１の接続ラインは、第１の三方弁から始まって、第１の接続点において第２の冷却器の直接上流で第２の機能ダクトに接続する。第２の接続ラインは、第２の三方弁から始まって、第２の接続点において第２の冷却器の直接下流に接続する。第１の接続点の上流に第１の逆止め弁を配置することができ、第２の接続点の下流に第２の逆止め弁を配置することができる。
【００４４】
そのような構成は、一方では、第１のターボ過給機、第２のターボ過給機、及び空気ダクトでの排気ガス・クリーニングの組合せ動作を可能にする。さらに、第２のターボ過給機を切り離すことができ、完全にクリーニングされた排気ガスだけを空気ダクトに供給することができる。この場合、第１及び第２の冷却器を直列に配置することができ、したがって１つだけの冷却器よりも高い冷却性能に達することが、有利である。さらに、そのような構成は、その適用において極めて信頼性が高い。
【００４５】
第３の冷却器の下流の２つの三方弁は、１つの弁、好ましくはフラップに組み合わせることができる。
【００４６】
２つの弁を組み合わせて１つにすることにより、より安価な製造費用、及び、完全なシステムを設置するための空間の最適な使用がもたらされる。
【００４７】
第２の接続点の下流に、ポスト接続点弁、好ましくはフラップを配置することができる。
【００４８】
ポスト接続点弁により、完全な空気又は排気ガスをそれぞれ排気ガス再循環システムのクリーニング・システムに通すことが可能になる。
【００４９】
ポスト接続点弁の下流に、第３の水ミスト捕集器を配置することができる。
【００５０】
第２の機能ダクト内の第３の水ミスト捕集器により、エンジンの空気入口内に供給されるより乾いた空気がもたらされる。これにより、腐食がより少なくなる。
【００５１】
或いは、第３の冷却器の下流に、２つの三方弁を直列に配置することができ、また、空気ダクトは、２つの接続ラインにより第２の機能ダクトに接続することができる。第１の接続ラインは、第１の三方弁から始まって、第２の冷却器の上流の第３の三方弁において第２の機能ダクトに接続し、第２の接続ラインは、第２の三方弁から始まって、第２の冷却器の直接下流の第４の三方弁において接続する。
【００５２】
先の構成のように、この構成により、第２のターボ過給機若しくは空気ダクトのどちらか、又はその両方の組合せを使用することが可能になる。これにより、必要とされる状況に適合させることができる非常に柔軟なシステムがもたらされる。
【００５３】
第３の冷却器の下流に、プレ・水ミスト捕集器を配置することができる。
【００５４】
そのようなプレ・水ミスト捕集器は、スクラバの効率を向上させ、したがってより清浄な再循環排気ガスをもたらし得る。
【００５５】
第１の入口弁の下流に、プレ・スクラバを配置することができる。
【００５６】
プレ・スクラバは、より効率的な排気ガスのクリーニングをもたらし、且つ、第３の冷却器の表面を綺麗に保つのに役立ち得る。
【００５７】
再循環排気ガスは、掃気空気と混合される前に、掃気空気温度まで冷却されなければならない。目標温度は、ＩＳＯ条件においては３０〜３５℃の範囲内である。４０％の再循環率で湿式スクラバが使用される場合、スクラバの上流で熱交換器が使用されなければ、全排気ガス・エネルギーのうちの約４０％が、スクラバ水中に消散されるはずである。タービン前排気ガスの高い温度水準（３５０〜５００℃）に起因して、廃熱回収（例えば、回収エネルギーは、造水装置を作動させるために使用され得る）に関しては、熱交換器を含む排気ガス再循環システムの設計が有益である。
【００５８】
冷却器としても述べられたように、２つのタイプの熱交換器が使用され得る。第１に、乾式熱交換器である。排気ガスの出口温度は水蒸気の露点よりも高く、冷却過程による凝縮液は生じない。冷却器表面上に堆積物が蓄積するのを防ぐために、熱交換器を通過するガスに比較的高い速度が必要とされ、それにより熱交換器にわたる圧力損失が増大する。第２に、湿式熱交換器である。冷却器出口における排気ガスの温度は、意図的に水蒸気の露点を下回る。凝縮液は、冷却器のパイプを恒久的に洗浄する。増加した凝縮液の流れにより洗浄効果を向上させるために、例えば熱交換器の上流に水が噴射される追加的なプレ・スクラバが設置され得る。
【００５９】
一方では、回収エネルギーは、乾式熱交換器を用いるよりも湿式熱交換器を用いた方が、出口温度が露点温度によって制限されないので、大きくなる。他方では、熱交換器の選択は、スクラバのタイプ、及びそのスクラバ入口における排気ガスの状態に関する条件、即ち、水滴の飽和及び載荷に関する条件によって制限され得る。熱交換器材料はまた、乾式／湿式の動作領域に依存する。
【００６０】
第４の三方弁の下流に、第３の水ミスト捕集器を配置することができる。
【００６１】
第３の水ミスト捕集器は、空気から湿気を除去し、それにより、空気が気筒内に導入されるときにエンジンでの腐食を少なくする。
【００６２】
前述のシステムのいずれも、機能ダクト及び／又は空気ダクトから出る空気を混合させることが可能な混合デバイスを備えることができる。
【００６３】
混合デバイスは、能動的又は受動的な混合デバイスとすることができ、また、エンジンに導入される空気の組成が一様であり且つ汚染物質、粒子状物質、又は酸素のピークを有さないように、ターボ過給機から出る再循環排気ガスと新鮮空気とを混合させるために使用される。
【００６４】
受動混合デバイスは、空気がそれ自体で混合することができる空間だけで構成され、能動混合デバイスは、例えば撹拌デバイスを使用して空気を能動的に混合する。
【００６５】
排気ガス・クリーニング・デバイスは、掃気ユニットと組み合わせることができる。
【００６６】
両方のデバイスを組み合わせることにより、利用可能な空間のより良好な使用がもたらされる。
【００６７】
掃気ユニットは、少なくとも１つの冷却器と、少なくとも１つの水ミスト捕集器とを含む。排気ガス・クリーニング・デバイスは、通常、スクラバを含み、場合により別の水ミスト捕集器を含む。
【００６８】
冷却器は、１つのデバイスにおいて掃気空気冷却器及び／又は排気ガス冷却器として使用することができる。これにより、システムの費用がさらに最適化される。
【００６９】
目的は、前述のような排気ガス再循環のためのシステムを含むエンジン、好ましくは２ストローク・エンジンによってさらに達成される。
【００７０】
そのようなエンジンは、周囲の排気ガス規制に柔軟に適合することができる。
【００７１】
目的は、船舶のエンジンを向上させるために前述のようなシステムを使用することによって、さらに達成される。前述のようなシステムを用いて船舶のエンジンを向上させることにより、既に運用している船でも排気ガス規制を達成することができる。
【００７２】
目的は、好ましくは上述のようなシステムを使用する、好ましくは船舶における排気ガス再循環のための方法であって、
ａ．燃焼エンジンの排気ガスの少なくとも一部を使用して、第１の機能ダクト内の第１のターボ過給機の第１のタービンを作動させ、第１の圧縮機において空気を圧縮し、且つ、圧縮空気を燃焼エンジンの空気入口まで搬送するステップと、
ｂ．燃焼エンジンの排気ガスの少なくとも一部を使用して、第２の機能ダクト内の第２のターボ過給機の第２のタービンを作動させ、第２の圧縮機において空気を圧縮し、且つ、圧縮空気を燃焼エンジンの空気入口まで搬送するステップと、
ｃ．空気ダクトにおいて燃焼エンジンの排気ガスの第３の部分を使用して、ガスを再循環させ、且つ、燃焼エンジンの排気ガス出口とエア・エンタイス（ａｉｒ  ｅｎｔｉｃｅ）との間で排気ガス・クリーニング・デバイスにおいて排気ガスをクリーニングするステップと
を含み、
ｄ．制御ユニットが、少なくとも、空気ダクト内の第１の入口弁及び第２のタービンの上流の第２の入口弁の両方が少なくとも部分的に開いた位置を取ることができる方法で、第２のタービン及び空気ダクトを通過する排気ガスの量を制御する方法によって、さらに達成される。
【００７３】
そのような排気ガス再循環のための方法は、エンジンが完全に１００％で作動しているときですら、排気ウェイスト・ゲートを使用する必要なしに、排気ガスの一部の再循環及びクリーニングを可能にする。
【００７４】
したがって、排気汚染物値は、排気ガス・クリーニングが適用され得る前にエンジン出力が低下されなければならないシステムに比べて、直接に且つより容易に達成され得る。
【００７５】
空気ダクト内の排気ガスは、第１の入口弁の下流のプレ・スクラバを通過させることができる。
【００７６】
第１の入口弁の下流のプレ・スクラバは、排気ガスのプレ・クリーニング、及びより高い排気ガス・クリーニングの効率をもたらす。
【００７７】
排気ガスは、入口弁の下流の少なくとも１つの冷却器、好ましくは２つの冷却器を通過させることができる。
【００７８】
排気ガスを冷却することにより、排気ガスの密度はより低くなり、エンジン内に再導入されたときのエンジンの効率はより高くなる。２つの冷却器を使用することにより、排気ガス・クリーニングに通される排気ガスの量への適合が可能になる。
【００７９】
排気ガスに冷却器の下流のスクラバを通過させることができる。
【００８０】
スクラバは、排気をクリーニングし、また、上述のような組合せスクラバとすることができる。
【００８１】
スクラバは、冷却器の下流の圧縮空気によって迂回されてもよい。
【００８２】
排気ガス・クリーニングが必要とされていない場合、スクラバは、迂回されてもよく、それにより保存され、スクラバの使用に対する寿命が向上される。
【００８３】
排気ガスは、冷却器の下流及び／又はスクラバの下流において少なくとも１つの水ミスト捕集器に通され得る。
【００８４】
水ミスト捕集器を適用することにより、空気又は排気ガスから水が除去され、したがってエンジンにおける腐食が減少する。
【００８５】
排気ガスは、空気入口内に再循環される前に、圧縮された外気と混合される。
【００８６】
以下、図面を使用し、各実施例において本考案を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】システムの第１の実施例の概略図である。
【図２】第１の実施例の０〜１００％エンジン負荷及び０％排気ガス再循環に対する動作状態の概略図である。
【図３】第１の実施例の０〜６０％エンジン負荷及び１０％排気ガス再循環に対する動作状態の概略図である。
【図４】第１の実施例の６０〜１００％エンジン負荷及び１０％排気ガス再循環に対する動作状態の概略図である。
【図５】第１の実施例の０〜１００％エンジン負荷及び４０％排気ガス再循環に対する動作状態の概略図である。
【図６】システムの第２の実施例の概略図である。
【図７】第２の実施例の０〜６０％エンジン負荷及び１０％排気ガス再循環に対する動作状態の概略図である。
【図８】第２の実施例の６０〜１００％エンジン負荷及び１０％排気ガス再循環に対する動作状態の概略図である。
【図９】第２の実施例の０〜１００％エンジン負荷及び０％排気ガス再循環に対する動作状態の概略図である。
【図１０】第２の実施例の０〜１００％エンジン負荷及び４０％排気ガス再循環に対する動作状態の概略図である。
【図１１】排気ガス再循環のためのシステム用のスペースを含むエンジンの断面図である。
【図１２】ＥＧＲモードにおける、第２の実施例による排気ガス再循環システムの断面図である。
【図１３】非ＥＧＲモードにおける、第２の実施例による排気ガス再循環システムの断面図である。
【図１４】ＥＧＲモードにおける、第２の実施例による排気ガス再循環システムの３次元図である。
【図１５】非ＥＧＲモードにおける、第２の実施例による排気ガス再循環システムの３次元図である。
【図１６】ＥＧＲモードにおける、第２の実施例による排気ガス再循環システムの断面図である。
【図１７】非ＥＧＲモードにおける、第２の実施例による排気ガス再循環システムの断面図である。
【図１８】ＥＧＲモードにおける、第２の実施例による排気ガス再循環システムの３次元図である。
【図１９】非ＥＧＲモードにおける、第２の実施例による排気ガス再循環システムの３次元図である。
【図２０】第１の動作モードにおける、第１の実施例による排気ガス再循環システムの断面図である。
【図２１】第２の動作モードにおける、第１の実施例による排気ガス再循環システムの断面図である。
【図２２】図２０又は２１のＡ−Ａにおける断面図である。
【図２３】第１の動作モードにおける、第１の実施例による排気ガス再循環システムの３次元図である。
【図２４】第２の動作モードにおける、第１の実施例による排気ガス再循環システムの３次元図である。
【考案を実施するための形態】
【００８８】
図１は、システム１の第１の実施例の概略図を示す。排気ガス再循環のためのシステム１は、排気出口２と空気入口３との間に配置される。排気出口２から出る排気ガスは、部分的に第１のターボ過給機４に導入され、第１のターボ過給機４において排気ガスがタービンを作動させ、第１のターボ過給機４のタービンによって駆動される圧縮機に新鮮空気が引き込まれる。圧縮空気は、第１の冷却器１２へ導かれ、次いで第１の水ミスト捕集器１３を通過する。圧縮空気は、第１の水ミスト捕集器１３から、混合デバイス３７へ導かれる。排気出口２から出る排気ガスの別の部分は、第２のターボ過給機６を通して導かれ、排気ガスは第２のターボ過給機６において、第１のターボ過給機４に類似したタービンを駆動する。第２のターボ過給機６のタービンの上流に、第２の入口弁１１が配置される。ターボ過給機６の圧縮機によって圧縮された新鮮空気は、第１の弁１８を通して導かれ、さらに第２の冷却器１７を通して第４の三方弁３３へ導かれる。第４の三方弁３３の下流に、第３の水ミスト捕集器２９が配置される。乾燥した空気は、次いで混合デバイス３７へ導かれる。排気ガスの第３の部分は、排気出口２から第１の入口弁１０を通して第３の冷却器１９へ導かれる。第３の冷却器１９の下流に、２つの三方弁２２ａ、ｂが直列に配置される。２つの三方弁２２ａ、ｂの下流に、排気ガス・クリーニング・デバイス８が配置される。排気ガス・クリーニング・デバイス８は、スクラバ１４と、スクラバ１４の下流の第２の水ミスト捕集器１５とを含む。第２の水ミスト捕集器１５の下流に、圧力上昇デバイス１６が配置される。この実施例における圧力上昇デバイスは、送風機である。送風機から出る空気は、混合デバイス３７に導入される。第１の三方弁２２ａは、接続ライン２３ａにより第３の三方弁３２に接続される。第３の三方弁３２は、この実施例においては第１の弁１８に対応する。第２の三方弁２２ｂは、接続ライン２３ｂにより第４の三方弁３３に接続される。この設計の利点は、図２〜５に関する記述において説明される。
【００８９】
図２は、図１に示された実施例の０〜１００％エンジン負荷及び０％排気ガス循環に対する動作状態の概略図を示す。この動作モードでは、ターボ過給機４、６の両方が、それらの可能出力の１００％で動作している。第１のターボ過給機４は、排気ガスのうちの約６０％によって作動され、一方で第２のターボ過給機６は、排気ガスのうちの約４０％によって作動される。両ターボ過給機４、６の下流に、冷却器１２、１７がそれぞれ配置される。個々の冷却器１２、１７の下流に、水ミスト捕集器１３、１５が配置される。両ターボ過給機４、６から出る圧縮空気は、混合デバイス３７へ導かれ、混合デバイス３７において、空気は、空気入口３内に導入される前に混合される。システム１のこの動作モードでは、第１の機能ダクト５は、第１のターボ過給機４、第１の冷却器１２、及び第１の水ミスト捕集器１３によって構築される。第２の機能ダクト７は、第２のターボ過給機６、第２の冷却器１７、及び第２の水ミスト捕集器１５によって構築される。第２のターボ過給機６の上流に、全開と全閉との間で任意の位置を取ることができる第２の入口弁１１が配置される。したがって、第２の機能ダクト７を通して導かれる排気ガスの量は、エンジン負荷に応じて制御可能である。第２の入口弁１１の位置は、制御ユニット（図示せず）によって制御される。この動作モードでは、システム１は、ＴＩＥＲ  ＩＩ制限の要求を満たす。
【００９０】
図３は、図１に示された第１の実施例の０〜６０％エンジン負荷及び１０％排気ガス再循環に対する動作状態の概略図を示す。この動作状況では、その構成要素である第１のターボ過給機４、第１の冷却器１２、及び第１の水ミスト捕集器１３を含む第１の機能ダクト５は、図２に示されたように作動している。図２の動作状況とは対照的に、排気ガス再循環は、この動作状況ではアクティブである。排気ガスのうちの約６０％が、第１のターボ過給機４を通して導かれてターボ過給機４を作動させ、さらに第１の機能ダクト５を通して導かれる。残りの排気ガスは、第１の入口弁１０、第３の冷却器１９、スクラバ１４、水ミスト捕集器１５、及び圧力上昇デバイス１６から構成された空気ダクト９を通して導かれる。次いで排気ガスは、圧力上昇デバイス１６から混合デバイス３７へ導かれて、第１の機能ダクト５からの新鮮空気と再混合される。三方弁２２ａ、ｂは、排気が空気ダクト９を通って流れることのみを可能とする。少なくとも第１の入口弁１０の位置は、制御ユニット（図示せず）によって制御され、全開と全閉との間で制御され得る。
【００９１】
図４は、図１による第１の実施例の６０〜１００％エンジン負荷及び１０％排気ガス再循環に対する動作状態の概略図を示す。この動作状況では、両方の機能ダクト５、７、及び空気ダクト９が、動作可能である。図２及び３に関連して既に説明したように、第１の機能ダクト５には、第１のターボ過給機４のタービンを作動させる約６０％の排気ガスが供給され、第１のターボ過給機４から出る圧縮空気は、第１の冷却器１２及び第１の水ミスト捕集器１３を通して混合デバイス３７に導入される。残りの排気ガスは、機能ダクト７及び空気ダクト９を通して導かれる。機能ダクト７の構成は、図２の機能ダクト７に対応するが、空気ダクト９の構成は、図３の空気ダクト９に対応する。空気ダクト９及び機能ダクト７を通過する排気ガスの量を制御するために、空気ダクト９の第１の入口弁１０及び機能ダクト７の第２の入口弁１１が、制御ユニット（図示せず）によって制御される。この動作モードでは、１００％エンジン負荷の下で排気ガスを部分的に再循環させることが可能であり、それによりＴＩＥＲ  ＩＩ要求が達成されることになる。
【００９２】
図５は、図１による第１の実施例の０〜１００％エンジン負荷及び４０％排気ガス再循環に対する動作状態の概略図を示す。この実施例では、第２のターボ過給機６（図１参照）は遮断されている。第１の機能ダクト５は、図２〜４に関連して既に説明されたように動作している。空気ダクト９は、４個の三方弁２２ａ、２２ｂ、３２、及び３３の全てを使用して、第２の冷却器１７によって延長されている。したがって、排気ガスは、排気出口２から第１の入口弁１０を通して第３の冷却器１９へ導かれ、次いで三方弁２２ｂにより接続ライン２３ａを通して第３の三方弁３２へと方向転換され、さらに第２の冷却器１７に通される。第２の冷却器１７の下流において、排気ガスは、第４の三方弁３２を介して接続ライン３２ｂを通して三方弁２２ａへと導かれ、さらに、スクラバ１４及び第２の水ミスト捕集器１５から構成される排気ガス・クリーニング・デバイス８に通される。排気ガス・クリーニング・デバイス８の下流において、空気は、圧力上昇デバイス１６を通して導かれて、混合デバイス３７内に供給される。第１の機能ダクト５から出る新鮮空気と混合された後、混合空気は、空気入口３を通して導かれる。この構成では、システム１は、１００％エンジン負荷の下でＴＩＥＲ  ＩＩＩ基準を満たすことが可能である。
【００９３】
図６は、システム１の第２の実施例の概略図を示す。第２の実施例のシステム１は、第１のターボ過給機４、第１の冷却器１２、及び第１の水ミスト捕集器１３を含む、第１の機能ダクト５を備える。第１の機能ダクト５から出る圧縮された新鮮空気は、空気入口３３においてエンジン（図示せず）に入る前に、混合デバイス３７に導入される。図１による第１の実施例とは異なり、第１の機能ダクト５は、ターボ過給機を作動させるため又は排気ガスを再循環させるために排気ガスを使用することなしに排気ガスの排出を可能にする、排気ウェイスト・ゲート３９をさらに備える。第２の機能ダクト７は、第２のターボ過給機６の上流に配置された第２の入口弁１１を備える。第２のターボ過給機６から出る圧縮空気は、第１の弁１８を通して第２の冷却器１７に導入される。第２の冷却器１７の下流に、三方弁の形態をした組合せライン弁２０が配置される。組合せライン弁２０からは、第１のラインが、スクラバ１４に、また水ミスト捕集器１５内に通じる。さらに、組合せライン弁２０から、迂回ダクト２１が、スクラバ１４を迂回して直接に水ミスト捕集器１５に通じる。排気ガスは、排気出口２から第１の入口弁１０へ導かれ、そして冷却器１７に導入される。したがって、冷却器１７は、第２の機能ダクト７及び空気ダクト９のための組合せ冷却器である。さらに、第２の水ミスト捕集器１５は、空気ダクト９と第２の機能ダクト７との間で共有される。第２の水ミスト捕集器１５の下流では、圧力上昇デバイス１６が混合デバイス３７の上流に直接配置される。混合デバイス３７において、再循環された排気ガスと圧縮空気とが混合され、次いで空気入口３に供給される。さらに、第２の実施例は、第２の水ミスト捕集器１５から外に導かれる空気の圧力が空気入口３に直接導入されるのに十分である場合のために、ノン・リターン弁４０を備える。この図による第２の実施例の動作モードは、図７〜１０で説明される。
【００９４】
図７は、図６による第２の実施例の０〜６０％エンジン負荷及び１０％排気ガス再循環に対する動作状態の概略図を示す。第１の機能ダクト５は、図１〜６に関連して説明されたように、第１のターボ過給機４、第１の冷却器１２、及び第１の水ミスト捕集器１３から構成される。排気出口２から出る排気ガスのうちの約６０％が、ターボ過給機４に供給されて圧縮機を作動させる。残りの排気ガスは、排気出口２から第１の入口弁１０を通して第２の冷却器１７内に供給される。第２の冷却器１７の下流において、組合せライン弁２０は、排気ガスをスクラバ１４及び水ミスト捕集器を通して送風機１６に導入する位置にある。送風機１６の下流で、排気ガスは、混合デバイス３７に導入され、さらには空気入口３へ導かれる。この構成により、ＴＩＥＲ  ＩＩ要求が満たされることになる。
【００９５】
図８は、図６による第２の実施例の６０〜１００％エンジン負荷及び１０％排気ガス再循環に対する動作状態の概略図を示す。この動作状態は、より高いエンジン負荷の下で非常に流動性の高い排気ガスを直接大気に排出することが可能な排気ゲート３９を除いては、図７の動作状態に対応する。空気ダクト５は、ターボ過給機の能力限界により、そのような負荷において残りの排気ガス流を取り扱うことができない。この構成により、ＴＩＥＲ  ＩＩ基準が満たされることになる。
【００９６】
図９は、図６による第２の実施例の０〜１００％エンジン負荷及び０％排気ガス再循環に対する動作状態の概略図を示す。排気ガスのうちの約６０％が、排気出口２から第１のターボ過給機４を通して導かれる。ターボ過給機４から出る圧縮空気は、第１の冷却器１２及び第１の水ミスト捕集器１３を通して混合デバイス３７に導入される。この第１の機能ダクト５は、図１に示された第１の実施例の第１の機能ダクト５に対応する。この実施例では排気ガスは再循環されないので、排気ガスのうちの約４０％が、ターボ過給機６を作動させるために使用される。ターボ過給機を作動させるために使用される排気ガスの量は、第２の入口弁１１によって制御することができ、第２の入口弁１１は、制御ユニット（図示せず）によって制御される。ターボ過給機６によって圧縮された空気は、さらに第１の弁１８及び第２の冷却器１７へ導かれる。第２の冷却器１７での空気の冷却の後、空気はさらに、クリーニング・デバイスを迂回するために組合せライン弁２０及び迂回ダクト２１を通して導かれる。迂回ダクト２１の下流において、空気は、第２の水ミスト捕集器１５を通して導かれ、そしてその高い圧力水準により、空気は、さらなる圧力上昇を必要とすることなく、空気入口３に直接供給され得る。この動作モードでは、ＴＩＥＲ  ＩＩの要求を達成することができる。
【００９７】
図１０は、図６による第２の実施例の０〜１００％エンジン負荷及び４０％排気ガス再循環に対する動作状態の概略図を示す。この動作モードの第１の機能ダクト５は、図９の第１の機能ダクトに対応する。排気ガスを再循環させるために、排気ガスは、排気出口２から第１の入口弁１０を通して冷却器１７に導入され、さらに組合せライン弁２０へ導かれる。組合せライン弁２０は、排気ガスをスクラバ１４及び第２の水ミスト捕集器１５へと導く位置にある。したがって、この実施例は、第１のターボ過給機４のみを必要とする。第１の入口弁１０は、制御ユニット（図示せず）によって制御される。この動作モードにより、ＴＩＥＲ  ＩＩＩ基準が満たされることになる。
【００９８】
図１１は、排気ガス再循環のためのシステム１用のスペースを含むエンジン３８の断面図を示す。排気ガス再循環のためのシステム１用のスペースは、エンジン３８の利用可能なスペースに統合されなければならない。統合することにより、排気ガス再循環システム１にわたる圧力損失がさらに低くなる。図１２〜２４に示された以下の設計案は、図１又は６の実施例に基づくものであり、また、図１１に示された利用可能なスペースに適合するものである。
【００９９】
図１２は、排気ガス再循環モードにおける、図６に示された第２の実施例による排気ガス再循環システムの断面図を示す。全体的な設計は、２つの区画、即ち、掃気区画４１としての外側区画、及びスクラバ１４を含む内側区画から成る。第２の機能ダクト７及び／又は空気ダクト９から、排気ガスが第２の冷却器１７を通して導かれる。第２の冷却器１７の下流には、組合せライン弁２０が、枢動点４２の周りで枢動することができる２つのフラップとして構成されている。組合せライン弁２０は、排気ガス再循環を可能とする開いた位置にある。排気ガスは、スクラバ１４を通して導かれる。掃気区画４１を直接通るガス流は妨げられ、排気ガスは、ベンチュリ・ノズル４５を介してスクラバ１４を通るように案内される。最高の微粒子除去効率のために、洗浄液噴霧ノズル４３がベンチュリ・ノズル・スロートに配置される。ベンチュリ・ノズル４５の後、排気ガス流は、円いスクラバ区画の形状により、ガス・スクラバ１４内へと上方に向かわせられる。スクラバの最下点には、ドレンが位置決めされ得る。排気ガスは、上流への流れにおいてガス・スクラバ１４を通過している。スクラバ１４は、プレート・スクラバとして設計されている。プレートは、単純な多孔板、網目板、そらせ板、バブル・カット板、若しくは弁板、又はそれらの組合せとすることができる。ガス除去効率が十分でない場合、接触表面積を増加させるために、各プレート間に追加的な充填材料を配置することができる。プレートの頂部において、洗浄液がガス・スクラバ１４に注がれ、重力によって下方へと動かされて、排気ガスに対して反対の現在の流れにおいてプレートを通って流れる。スクラバ・プレートの上側で、排気ガスは、スクラバ区画の長手方向中央部内に案内される。次いで排気ガスは、斜め下向きチャネル４４（図１４参照）に入る。このチャネルを離れた後、排気ガスは、掃気区画４１に入り、そして噴射された洗浄液を除去するために、水ミスト捕集器１５を通過する。次いで、清浄排気ガスは、圧力上昇デバイス１６（図示せず）及び混合デバイス３７（図示せず）へ進められなければならない。
【０１００】
図１３は、非ＥＧＲモードにおける、第２の実施例（図６に示す）による排気ガス再循環システム１の断面図を示す。排気ガス再循環を伴わず、フラップの形態をした組合せライン弁２０は、スクラバ１４へのアクセスを閉ざす位置にある。ターボ過給機４（図示せず）から来る圧縮空気は、冷却器１７から入っている。次いで、圧縮空気は、直接に掃気区画４１及び水ミスト捕集器１５を流れている。水ミスト捕集器１５の下流において、空気はさらに空気入口３（図示せず）に戻される。
【０１０１】
図１４は、ＥＧＲモード（図１２参照）における、第２の実施例による排気ガス再循環システムの３次元図を示す。
【０１０２】
図１５は、図１３による、非ＥＧＲモードにおける、第２の実施例による排気ガス再循環システムの３次元図を示す。
【０１０３】
図１６は、ＥＧＲモードにおける、第２の実施例による排気ガス再循環システムの断面図を示す。この実施例は、図１２に示された実施例に対応する。唯一の違いは、組合せライン弁２０に対応するフラップの幾何形状である。この実施例における組合せライン弁２０は、図１２に示されるように１つのフラップに組み合わせられているのではなく、２つの別個のフラップを含む。そのような設計の利点は、フラップを回転させるのに必要なスペースがこの解決法ではより少なくなることである。したがって、スクラバ区画は、そのような実施例において、より多くのスペースを取ることができる。
【０１０４】
図１７は、非ＥＧＲモードにおける、第２の実施例による排気ガス再循環システムの断面図を示す。この実施例は、図１３に示された実施例に基づくが、図１２と図１６との間の違いと同じ違いを含む。組合せライン弁２０は、必要とするスペースがより少ない。
【０１０５】
図１８は、ＥＧＲモードにおける、第２の実施例による排気ガス再循環システムの３次元図を示す。図１８の３次元図は、図１６の断面図に対応する。組合せライン弁２０は、２つの別個のフラップを含み、したがって、図１４に示された実施例と比べると、必要とするスペースはより少ない。
【０１０６】
図１９は、非ＥＧＲモードにおける、第２の実施例による排気ガス再循環システムの３次元図を示す。図１９の実施例は、図１７の断面図に対応し、また、図１５に示された実施例と比べると、組合せライン弁２０が２つの別個のフラップを含むという唯一の違いを有する。利点については、図１８に関連して既に論じられた。
【０１０７】
図２０は、第１の動作モードにおける、第１の実施例（図１に示す）による排気ガス再循環システムの断面図を示す。第１の動作モードは、低い排気ガス再循環率（約１０％）、及びターボ過給機６からの減少した圧縮空気流（約３０％）、又は０〜２５％エンジン負荷における約４０％の排気ガス再循環率、又は遮断された排気ガス再循環を含む。排気ガス再循環システムは、全体として、掃気区画４１、及び排気ガス・クリーニング・デバイス８を含む。排気ガスは、頂部においてスクラバ１４に入る。排気ガスは、特製の排気ガス再循環冷却器１９と、場合によりプレ・水ミスト捕集器とを通過する。次いで、冷却された排気ガスは、スクラバ１４に入る。スクラバ１４は、微粒子スクラバ及びガス・スクラバの２つのセクションから成る。微粒子スクラバは、ベンチュリ・スクラバの原理に基づく。具体的には、複数のベンチュリ・ノズル（図２２に示す）が、水平に配置される。約０．０４μｍのサブミクロン範囲に至るまで最高の微粒子除去効率を達成するために、複数の水噴霧ノズル４３（図２２参照）が、ベンチュリ・ノズル４５内に配置される。ベンチュリ・ノズル４５の後、排気ガス流は、円い幾何形状（図２２参照）により上方に向かわされて、プレート・スクラバ１４に通される。第３の水ミスト捕集器２９において清浄排気ガスから水滴が除去されてから、清浄排気ガスが空気入口３（図示せず）内に導入される。同時に、ターボ過給機６からの圧縮された吸入空気が掃気区画４１に入り、掃気区画４１において、圧縮された吸入空気が冷却器１７内で冷却され、また、水滴が第３の水ミスト捕集器２９によって除去される。次いで、排気ガスは、第３の水ミスト捕集器１５を通して導かれて、空気入口３（図示せず）内に導入される。
【０１０８】
図２１は、第２の動作モードにおける、第１の実施例（図１に示す）による排気ガス再循環システムの断面図を示す。第２の動作モードは、４０％の排気ガス再循環率を有する。この動作モードでは、第３の冷却器１９及び第２の冷却器１７を通して、連続的に排気ガスが流される。この目的のために、フラップ４６及び４７は、水平位置に置かれる。ターボ過給機６は遮断され、したがって、圧縮された吸入空気流は存在しない。第２の冷却器１７の下流において、排気ガスは、排気ガス・クリーニング・デバイス８へ導かれる。この目的のために、フラップ４７は閉じられている。
【０１０９】
図２２は、図２０又は２１それぞれの、Ａ−Ａにおける断面図を示す。排気ガスは、特製の排気ガス再循環冷却器である第３の冷却器１９を通って入る。次いで排気ガスは、洗浄液を含む噴霧ノズル４３を備えたベンチュリ・ノズル４５を通過する。底部の円い形状により、排気ガス流は、上方に向かわされて、ガス・スクラバに入る。円い形状により、ベンチュリ・ノズル内の噴射された洗浄液は、最下点において水処理システムへのドレン・パイプ（図示せず）内へとすぐに分離され得る。最高のガス除去効率を達成するには、ガスと洗浄液との間の広い接触表面積、及び長い滞留時間が大きな要因となる。これは、複数の水平板から成るプレート・スクラバによって実現され得る。それらのプレートは、単純な多孔板、網目板、そらせ板、バブル・カット板、若しくは弁板、又はそれらの組合せとすることができる。ガス除去効率が十分でない場合、接触表面積を増加させるために、各プレート間に追加的な充填材料を配置することができる。プレートの頂部において、洗浄液がガス・スクラバ１４に注がれ、重力によって下方へと動かされてプレートを通って流れ、且つ、排気ガスに対して向流で流れる。ガス・スクラバの下流において、排気ガスは、水ミスト捕集器１５を通過する。次いで空気は、圧力上昇デバイス（図示せず）へ進められる。
【０１１０】
図２３は、図２０に示された第１の動作モードにおける、第１の実施例による排気ガス再循環システムの３次元図を示す。スクラバ区画は、図２２に示されたスクラバに対応する。
【０１１１】
図２４は、図２１に示された第２の動作モードにおける、第１の実施例による排気ガス再循環システムの３次元図を示す。スクラバ区画は、図２２に示されたスクラバ区画に対応する。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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