(57)【要約】 【課題】大量のＥＧＲや吸気予混合圧縮着火燃焼を行ってもエンジンの熱効率の悪化をさせないＤＭＥディーゼルエンジンを提供する。【解決手段】ＤＭＥディーゼルエンジン２００における燃料供給システムは、ＤＭＥタンク６に貯蔵された液相ＤＭＥが、燃焼室３０に直接噴射される第１系列と、改質器２０に供給されて改質ＤＭＥに改質された後、吸引空気に混合された混合ガスとして燃焼室３０に吸気される第２系列と、ＤＭＥ気化器２５に送られて気化された後、前記混合ガス（改質ＤＭＥを含む）に混合された混合ガスとして燃焼室３０に吸気される第３系列とを有している。改質器２０には排気ガスが誘導され、排熱によって改質反応が実行されるから、該反応に供した熱量分だけ熱効率が向上する。そして、運転状況に基づいて、改質ＤＭＥ等の混合割合やＥＧＲ率が演算され、該演算結果に基づいて各流量が制御される。【選択図】図４
2008031966.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＤＭＥと水または水蒸気とが供給され、低セタン価に改質された改質ガスを生成する改質手段と、
前記改質ガスと空気とが供給され、前記改質ガスと空気とが混合して生成された混合ガスを燃焼室に供給する吸気手段と、
ＤＭＥを燃焼室に噴射する噴射手段と、
燃焼室から排出された排気ガスを前記改質手段に誘導する排気手段と、を有し、
前記排気ガスの有する温熱によってＤＭＥを改質することを特徴とするＤＭＥディーゼルエンジン。
【請求項２】
前記吸気手段にＤＭＥが供給され、該ＤＭＥが前記混合ガスに混合していることを特徴とする請求項１のＤＭＥディーゼルエンジン。
【請求項３】
前記吸気手段に燃焼室から排出された排気ガスの一部が供給され、該排気ガスの一部が前記混合ガスに混合していることを特徴とする請求項１または２記載のＤＭＥディーゼルエンジン。
【請求項４】
エンジン出力、前記排気ガスの温度および前記改質手段に設置された触媒の温度に基づいて、前記改質手段に供給するＤＭＥの量と前記燃焼室に噴射するＤＭＥの量とを演算するＤＭＥ流量演算手段と、
該演算手段の演算結果に基づいて、前記改質手段に供給するＤＭＥの量と前記燃焼室に供給するＤＭＥの量とを制御するＤＭＥ流量制御手段と、を有することを特徴とする請求項１記載のＤＭＥディーゼルエンジン。
【請求項５】
エンジン出力、前記排気ガスの温度および前記改質手段に設置された触媒の温度に基づいて、前記改質手段に供給するＤＭＥの量と前記吸気手段に供給するＤＭＥの量と前記燃焼室に噴射するＤＭＥの量とを演算するＤＭＥ流量演算手段と、
該演算手段の演算結果に基づいて、前記改質手段に供給するＤＭＥの量と前記吸気手段に供給するＤＭＥの量と前記燃焼室に供給するＤＭＥの量とを制御するＤＭＥ流量制御手段と、を有することを特徴とする請求項２記載のＤＭＥディーゼルエンジン。
【請求項６】
前記混合ガスまたは前記改質ガスの一方または両方の二酸化炭素濃度（ＣＯ2％）を測定するＣＯ2濃度センサと、
該ＣＯ2濃度センサの測定結果に基づいて、前記吸気手段に供給される排気ガスの一部の量を演算する排気ガス流量演算手段と、
該排気ガス流量演算手段の演算結果に基づいて、前記吸気手段に供給される排気ガスの一部の量を制御する排気ガス流量制御手段と、を有することを特徴とする請求項３記載のＤＭＥディーゼルエンジン。
【請求項７】
始動直後から所定の時間が経過するまで、前記混合ガスに替えて空気を燃焼室に供給する制御手段を有することを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載のＤＭＥディーゼルエンジン。
【請求項８】
前記吸気手段に空気を圧送するブロアーが設置され、該ブロアーの下流において前記改質ガスが供給されることを特徴とする請求項１記載のＤＭＥディーゼルエンジン。
【請求項９】
前記吸気手段に空気を圧送するブロアーが設置され、該ブロアーの下流において前記ＤＭＥが供給されることを特徴とする請求項２記載のＤＭＥディーゼルエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ジメチルエーテルを燃料とするディーゼルエンジンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンは、ガスタービンやガスエンジンなど他の発電機関に比べて効率は優れているものの、重油や軽油等の一般的なディーゼル燃料（以下「従来燃料」と称す）では排気ガス中のＰＭやＮＯｘ濃度が高いという欠点がある。特に都市部では独自の条例で排気ガスＮＯｘ濃度が厳しく規制されており、従来燃料を使用するディーゼルエンジン（以下「従来ディーゼルエンジン」と称す）の導入は事実上不可能なのが現状である。
そのため、従来ディーゼルエンジンの排出するＮＯｘを低減させるため技術に加え、従来燃料に替えてジメチルエーテル（以下「ＤＭＥ」と称す）を使用するディーゼルエンジン（以下「ＤＭＥディーゼルエンジン」と称す）が開発されている。
【０００３】
（ＤＭＥ）
ＤＭＥは化学式「ＣＨ3ＯＣＨ3」で示される最も単純なエーテル化合物である。常温、常圧下において無色透明の気体で、沸点は常圧で−２５．１℃である。また、２５℃に於ける飽和水蒸気圧は６．１気圧であるため、容易に液化でき、ＬＰＧ同等に取り扱いが容易な物質である。そして、軽油と同等以上のセタン価を持っているために、ディーゼルエンジンの燃料として利用できる。ＤＭＥは含酸素化合物であるため着火性・燃焼性に優れ、化学構造の中に炭素同志の結合が無いので燃焼過程でパティキュレート（煤）の発生が無い。かつ燃料にまったく硫黄分を含まないためＳＯｘの発生も無い。
【０００４】
そのため、従来ディーゼルエンジンでは、ＮＯｘを低減させようとすると、排気ガス中の煤が増えるというトレードオフの関係にあったが、ＤＭＥディーゼルエンジンの排気ガスは煤やＳＯｘ分が極めて少無いクリーンなものとなっているから、ＤＭＥディーゼルエンジンでは「ＮＯｘ」に特化した対策を採ることができ、従来燃料では実現し得なかった大量の排気ガスの再循環（高ＥＧＲ率に同じ、これについては以下に説明する）が可能となる。
【０００５】
（ＥＧＲ）
従来ディーゼルエンジンの排出するＮＯｘを低減する技術が多く提案されているが、最近、自動車などの小型ディーゼルエンジンにおいては、エンジンからの排気ガスの一部を吸気にもどす排気ガス再循環（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ、以下「ＥＧＲ」と称す）が標準となりつつある。
ＥＧＲは、排気ガスの一部を吸気に再循環させることで、燃焼室に供給される吸気ガス中の酸素濃度を減らし、燃焼室内での着火タイミングを遅延させたり燃焼速度を低下させたりする効果により、燃焼温度の上昇を抑えて、ＮＯｘ（所謂ディーゼルエンジンの「Ｔｈｅｒｍａｌ  ＮＯｘ」に同じ）を低減させようとするものである。
【０００６】
したがって、吸気ガス中に占める排気ガスの再循環ガス量（以下「排気ガス再循環率」または「ＥＧＲ率」と称す）が多いほど熱ＮＯｘの低減が期待できる。しかしながら、重油や軽油などのディーゼルエンジンに一般的に用いられる燃料（以下「従来燃料」と称す）を使用した場合、たとえば、以下の理由により、ＥＧＲ率はあまり高くできなかった。
（あ）従来燃料を使用した場合、排気ガス中に煤が含まれているため、ＥＧＲ率を高くすると（再循環排気ガス量を増やすと）、燃焼室内が煤で汚れる。
（い）燃焼室内での燃焼の悪化を招き、排気ガス中の煤がより多くでるようになる。
（う）燃焼室内での燃焼の悪化を招き、燃焼の悪循環に落ちいる。
（え）また、従来燃料による排気ガス中にはＳＯｘも含まれているため、ＥＧＲ率を高めると、このＳＯｘ成分等により、燃焼室内のバルブ、ピストンなどが損傷（磨耗など）を増大させることとなる。
【０００７】
一方、ＤＭＥディーゼルエンジン（主燃料を従来燃料に替えてＤＭＥにしている）は、前述のようにエンジン排気ガス中のススやＳＯｘ分を無くし，再循環排気ガス（ＥＧＲガス）量を増やすことが可能であることが実証されている。
なお、ＥＧＲ率は以下のように表せるものである。
ＥＧＲ率＝（再循環排気ガス量）／（新規吸気ガス量＋再循環排気ガス量）
＝（吸気ガス中ＣＯ2濃度／排気ガス中ＣＯ2濃度）
【０００８】
（早期噴射）
また、ＥＧＲによって排気ガス中のＮＯｘ量が減少したことによって，実際の排気ガス規制値に対して余裕度が出るようになり、この余裕度を活用して、エンジンの燃料噴射時期を早めるなどの燃焼改善で熱効率向上を図る試みがされてきた。
しかし、この方法で噴射時期を早めると、燃焼室の内圧力が上昇するためエンジン構造上、噴射時期を早めるには限界値が存在していた。また、噴射時期を早めると、排気ガス温度の上昇も招き，過給機、ＥＧＲなどの耐久性などから、噴射時期をは早めるには限界値が存在していた。
【０００９】
（予混合圧縮着火技術）
また、従来ディーゼルエンジンが排出するＮＯｘを低減する方法として、前記ＥＧＲ以外に「予混合圧縮着火技術」が提案されている。エンジン燃焼室内の燃焼において，空気と燃料との混合比が理論混合比近傍で最もＮＯｘ排出が多くなるが，理論混合比に比べて，燃料より空気の量が多い「希薄な状態」における燃焼は燃焼温度が高くならず、熱ＮＯｘ生成が抑制される。
すなわち、希薄な空燃比条件下で燃焼させることにより、熱ＮＯｘの発生を抑制する方法が「予混合圧縮着火技術」である。燃料の予混合方法としては吸気管に燃料噴射もしくは気筒内で噴射時期を早めることにより燃料を予混合させるものである。
【００１０】
しかしながら、ＤＭＥディーゼルエンジンにおいて、ＥＧＲを大量に行うことにより、排気ガスに含まれるＮＯｘを大幅に低減することができるが、吸気中の酸素濃度が低下することにより、燃焼室内の燃焼が悪化し、エンジンの熱効率の悪化を招いてしまう。つまり、ＥＧＲによるＮＯｘ低減はエンジン熱効率とのトレードオフの関係となってしいた。
【００１１】
（過早着火）
また、予混合圧縮着火燃焼技術は、原理的にはＮＯｘを大幅に低減できるものの、実際にＮＯｘなどの低減を得るには、燃焼室に供給した燃料を全量（１００％）予混合圧縮着火させるか、燃焼室に直接噴射する燃料をパイロット着火用として使うようなシステムにおいても、予混合燃料の有する熱量の割合を燃焼室に供給する総投入熱量の８０％以上にする必要があった。
一方、ＤＭＥなどのようなセタン価が高い燃料を予混合させると，ピストンが上死点に到達する前に着火してしまう「過早着火」の問題が発生していた。上死点前で過早着火が起きると、吸気予混合などの場合は燃焼効率の悪化を招き燃費の悪化を招くため、ＤＭＥは低負荷領域でしか適用できないのも実態であった。
【００１２】
（ＥＧＲガス冷却）
ＥＧＲの熱効率を改善する技術として、「ＥＧＲガスを冷却する」ものがある。かかる技術は、エンジン冷却水を利用してＥＧＲガスを冷却するため、冷却に限界がある。
【００１３】
（改質ＤＭＥ）
さらに、ＤＭＥを燃料とする圧縮着火エンジンにおいて、エンジンの排熱などでＤＭＥを改質し、改質したＤＭＥを吸気に混合することによって吸気性状を変え、過早着火（エンジン上死点前のおける着火）を抑制する技術が開示されている（文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−３５３５６２（第４−６頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、前記特許文献１に開示された発明は、過早着火の点では改善ができるものと推測されるものの、以下の問題があった。
（イ）ＤＭＥを改質する改質ガスの生成方法が明確でない。
（ロ）改質ガスの混合割合などの流量供給方法が明確ではない。
(ハ）改質ガスとＥＧＲとの関係も明確に示されてない。
【００１５】
本発明は、かかる現状を鑑みて考案されたものであり、ＮＯｘ排出量を従来ディーゼルエンジンに比べて大幅に低減するために、大量のＥＧＲや吸気予混合圧縮着火燃焼を行ってもエンジンの熱効率の悪化をさせないＤＭＥディーゼルエンジンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
これらの課題を解決するための本発明に係る「ＤＭＥディーゼルエンジン」の特徴は以下のとおりである。
（１）ＤＭＥと水または水蒸気とが供給され、低セタン価に改質された改質ガスを生成する改質手段と、
前記改質ガスと空気とが供給され、前記改質ガスと空気とが混合して生成された混合ガスを燃焼室に供給する吸気手段と、
ＤＭＥを燃焼室に噴射する噴射手段と、
燃焼室から排出された排気ガスを前記改質手段に誘導する排気手段と、を有し、
前記排気ガスの有する温熱によってＤＭＥを改質することを特徴とする。
【００１７】
（２）また、前記（１）において、前記吸気手段にＤＭＥが供給され、該ＤＭＥが前記混合ガスに混合していることを特徴とする。
（３）また、前記（１）または（２）において、前記吸気手段に燃焼室から排出された排気ガスの一部が供給され、該排気ガスの一部が前記混合ガスに混合していることを特徴とする。
【００１８】
（４）また、前記（１）において、エンジン出力、前記排気ガスの温度および前記改質手段に設置された触媒の温度に基づいて、前記改質手段に供給するＤＭＥの量と前記燃焼室に噴射するＤＭＥの量とを演算するＤＭＥ流量演算手段と、
該演算手段の演算結果に基づいて、前記改質手段に供給するＤＭＥの量と前記燃焼室に供給するＤＭＥの量とを制御するＤＭＥ流量制御手段と、を有することを特徴とする。
【００１９】
（５）また、前記（２）において、前記改質手段に供給するＤＭＥの量と前記吸気手段に供給するＤＭＥの量と前記燃焼室に噴射するＤＭＥの量とを演算するＤＭＥ流量演算手段と、
該演算手段の演算結果に基づいて、前記改質手段に供給するＤＭＥの量と前記吸気手段に供給するＤＭＥの量と前記燃焼室に供給するＤＭＥの量とを制御するＤＭＥ流量制御手段と、を有することを特徴とする。
【００２０】
（６）また、前記（３）において、前記混合ガスまたは前記改質ガスの一方または両方の二酸化炭素濃度（ＣＯ2％）を測定するＣＯ2濃度センサと、
該ＣＯ2濃度センサの測定結果に基づいて、前記吸気手段に供給される排気ガスの一部の量を演算する排気ガス流量演算手段と、
該排気ガス流量演算手段の演算結果に基づいて、前記吸気手段に供給される排気ガスの一部の量を制御する排気ガス流量制御手段と、を有することを特徴とする。
【００２１】
（７）また、前記（１）乃至（６）の何れかにおいて、始動直後から所定の時間が経過するまで、前記混合ガスに替えて空気を燃焼室に供給する制御手段を有することを特徴とする。
【００２２】
（８）また、前記（１）において、前記吸気手段に空気を圧送するブロアーが設置され、該ブロアーの下流において前記改質ガスが供給されることを特徴とする。
（９）また、前記（２）において、前記吸気手段に空気を圧送するブロアーが設置され、該ブロアーの下流において前記ＤＭＥが供給されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
したがって、本発明に係るＤＭＥディーゼルエンジンは、以下の効果を奏する。
（ｉ）改質手段に水または水蒸気が供給されるから、改質ガスが効率的に生成され、また、改質手段に排気ガスが誘導され、排気ガスの有する温熱によってＤＭＥを改質するから、エンジンの熱効率が向上する。
（ｉｉ）また、ＤＭＥが混合ガスに混合され、これが燃焼室に供給（吸気に同じ）されるから、吸気のセタン価や熱量の調整が容易になる。
（ｉｉｉ）また、ＥＧＲを実行することにより、着火遅延や燃焼減速を図ることができ、熱ＮＯｘを低減する。
【００２４】
（ｉｖ）また、ＤＭＥ流量演算手段とＤＭＥ流量制御手段とを有し、各手段に供給するＤＭＥの量がそれぞれ適量に制御されるから、燃焼の安定と排気ガスの清浄化が図られる。
（ｖ）また、ＤＭＥ流量演算手段とＤＭＥ流量制御手段とを有し、各手段に供給するＤＭＥの量がそれぞれ適量に制御されるから、燃焼の安定と排気ガスの清浄化が図られる。
（ｖｉ）また、排気ガス流量演算手段と排気ガス流量制御手段とを有し、ＥＧＲを実行するから、着火遅延や燃焼減速をさらに図ることができ。
【００２５】
（ｖｉｉ）また、始動直後から所定の時間が経過するまで、空気を燃焼室に供給するから、この間、未変質または変質不十分なＤＭＥが燃焼室に供給（吸気）されるため、燃焼の安定と排気ガスの清浄化が図られる。
（ｖｉｉｉ）また、混合ガスの有する熱量が総熱量の６０％以下であるから、エンジンの熱効率が良好になる。
（ｉｘ）また、ブロアーの下流において改質ガスが供給されるから、燃焼室に吸気される前の改質ガスの着火が防止される。
（ｘ）また、ブロアーの下流においてＤＭＥが供給されるから、燃焼室に吸気される前のＤＭＥの着火が防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
［実施の形態１]
（ＤＭＥディーゼルエンジン）
図１は、本発明の実施の形態１に係るＤＭＥディーゼルエンジンを説明する回路図である。図１において、ＤＭＥディーゼルエンジン１００は発電システムに組み込まれて、エンジン本体１によって発電機２が回転駆動されるものである。
ＤＭＥディーゼルエンジン１００は、エンジン本体１（正確には燃焼室）と、エンジン本体１にＤＭＥを供給する燃料供給システムと、エンジン本体１に混合ガス（これについては別途詳細に説明する）を供給する吸気システムと、エンジン本体１から排気ガスを排出する排気システムと、排気ガスの一部を吸入空気に混入させるＥＧＲシステムと、エンジン本体１から排気ガスを排出する排気システムと、ＤＭＥを改質するＤＭＥ改質システムと、を有している。以下、それぞれについて説明する。なお、特に説明しない部分については、従来燃料を使用する従来ディーゼルエンジンに同じである。
【００２７】
（燃料供給システム）
ＤＭＥディーゼルエンジン１００の燃料供給システムは２系列からなっている。すなわち、第１の系列は、液相ＤＭＥを貯蔵するＤＭＥタンク６と、ＤＭＥタンク６とエンジン本体（正確には燃焼室）１とを連通するＤＭＥ供給配管７と、ＤＭＥ供給配管７に設置された燃料供給用フィードポンプとを有し、燃料の液相ＤＭＥはＤＭＥタンク６からＤＭＥ供給管７を通って、ＤＭＥフィードポンプ８により加圧され、エンジン本体１に供給（燃焼室に直接噴射）されるものである（「ＤＭＥ直噴燃料系統」と称する場合がある）。
また、第２の系列は、ＤＭＥタンク６に貯蔵されていた液状ＤＭＥが、気化および改質された後、吸引空気に混合されて燃焼室に吸引されるものである（これについては別途詳細に説明する、「吸気予混合燃料系統」と称する場合がある）。
【００２８】
（エンジン本体）
また、エンジン本体１には、エンジン停止時や非常時にＤＭＥを大気に放散するためのＤＭＥパージ配管１０ａと、ＤＭＥ供給配管７に連通するＤＭＥ戻り配管１０ｂと、がそれぞれ設置されている。
また、エンジン本体１で消費されなかったＤＭＥの一部は、ＤＭＥ戻り配管１０ｂを経由してＤＭＥ供給配管７に戻される。すなわち、エンジン本体１で消費されなかったＤＭＥの一部は、ＤＭＥ供給配管７に設置されているＤＭＥクーラー９を通って冷却された後、ＤＭＥタンク６から供給される液相ＤＭＥとＤＭＥ供給配管７内で混合され、再度エンジン本体１に供給されるようになっている。
なお、ＤＭＥディーゼルエンジン１００では、エンジン本体１を冷却するための冷却水は、エンジン冷却水冷却塔１３で冷却されている（温度管理されている）。
【００２９】
（吸気システム）
ＤＭＥディーゼルエンジン１００において、吸入空気は、吸気管５ｃ、５ｂを通り、過給機ブロワー４ｂによって加圧され、吸気管５ａを通って、エンジン本体（燃焼室）１に導入される。このとき、排気ガスの一部や改質ＤＭＥガスが吸入空気に混合される（これについては別途詳細に説明する）。
【００３０】
（排気システム）
ＤＭＥディーゼルエンジン１００において、エンジン本体１から排出される排気ガスは、排気管３ａ、過給機タービン４ａ、ＤＭＥ改質器（以下「改質器」と称す）２０、排気管３ｂ、およびサイレンサー１１を順次経由して、排気煙突１２から大気に放出される。
この間、排気ガスによって駆動された過給機タービン４ａの回転は過給機ブロワー４ｂに伝達される。また、排気ガスの有する温熱はＤＭＥの改質に利用されたり、排気ガスの一部は吸気空気に混合されたりする（これについては別途詳細に説明する）。
【００３１】
（ＥＧＲシステム）
エンジン本体１から排出される排気ガスの一部を吸入空気に混入させる「排気ガス再循環用のＥＧＲシステム」は、排気管３ｂに連通する排気ガス再循環配管（ＥＧＲ配管）１４ａと、これに設置された再循環排気ガス流量制御弁（ＥＧＲガス流量制御弁）１４ｄおよび再循環排気ガス冷却器（ＥＧＲクーラー）１４ｃと、ＥＧＲクーラー１４ｃと吸気管５ｃ（吸気管５ｂに同じ）とを合流管１４ｅを介して連通する排気ガス再循環配管（ＥＧＲ配管）１４ｂとを有している。すなわち、合流管１４ｅは吸気管５ｂと吸気管５ｃとを繋ぐと共に、これらに排気ガス再循環配管（ＥＧＲ配管）１４ｂを合流させている。
また、ＥＧＲクーラー１４ｃにはＥＧＲガス冷却用冷却塔１９から冷却媒体（冷却水など）が供給されている。
【００３２】
したがって、ＥＧＲガス流量制御弁１４ｄが開くと、排気管３ｂを流れている排気ガスは、排気煙突１２を通って大気に放出される排気ガス（以下「放出排気ガス」と称する場合がある）と、吸入空気に混入してエンジン本体１に再循環される排気ガス（以下「ＥＧＲガス」と称す）とに分流される。
すなわち、ＥＧＲガスは、ＥＧＲ配管１４ａ、流量制御弁１４ｄを通って、ＥＧＲクーラー１４ｃに流れ込み冷却される。冷却されたＥＧＲガスは、ＥＧＲ配管１４ｂを経て、吸気管５ｃを通ってエンジン本体１に吸い込まれてくる吸入空気と、合流管１４ｅにおいて混合される。そして、ＥＧＲガスと吸入空気との混合ガス（以下「吸気ガス」と称する場合がある）は、吸気管５ｂを通って、過給機ブロワー４ｂにより昇圧され、エンジン本体（燃焼室）１に供給される。
なお、ＥＧＲガス流量制御弁１４ｄはＥＧＲクーラー１４ｃの下流側（吸気側）にあっても問題は無い。
【００３３】
そして、ＥＧＲガス量（再循環排気ガス量）の制御は、再循環排気ガス流量演算処理装置（ＥＧＲ演算処理装置）１８の演算結果に基づいて、ＥＧＲ配管に設けられているＥＧＲガス流量制御弁１４ｄ（排気ガス再循環を行わない時は全閉）の開度を調節することによって行われる。
その際に、排気管３ｂから分岐した排気ガスサンプル採取管１７ａによって排気ガスを採取し、採取した排気ガス中のＮＯｘ濃度を排気側ＮＯｘ濃度センサー１７ｂによって実測し、実測したＮＯｘ濃度が目標ＮＯｘ濃度よりも低い値にするために必要なＥＧＲガス流量を演算して、流量制御弁１４ｄの開度を調節する。さらに、より多くの排気ガスを再循環させたい場合は、排気管３ｂの途中に組み込まれているエンジン排気管絞り弁１５（通常は全開）の開度を絞り、ＥＧＲ配管１４ａ側により多くの排気ガスを分流させる。
【００３４】
また、発明者等は、ＥＧＲによるＮＯｘ低減率（低減効果）と混合ガス（ＥＧＲガスと吸入空気とが混合している）中のＣＯ2濃度（もしくはＯ2濃度）との間に強い相関があることを見出している。
したがって、吸気管５ｂから分岐した吸気ガスサンプル管１６ａによって吸気管５ｂ内の吸気ガスを採取し、採取した吸気ガス中のＣＯ2濃度（もしくはＯ2濃度）を、吸気側ＣＯ2濃度センサー（もしくはＯ2濃度センサー）１６ｂによって実測し、実測したＣＯ2濃度（もしくは、実測したＯ2濃度）が目標ＣＯ2濃度（もしくは目標Ｏ2濃度）になるために必要なＥＧＲガス量を演算して、該演算結果に基づいて流量制御弁１４ｄの開度を調節することもできる。
【００３５】
なお、流量制御弁１４ｄの開度は、エンジン本体１の運転条件（出力など）に合わせて、事前に実験した結果を基に弁開度を決めておくことも可能である。
そして、ＥＧＲクーラー１４ｃによるＥＧＲガスの冷却は、１００℃〜４０℃に冷却することで、ＥＧＲガス循環量をより多くすることが可能となる。
【００３６】
（ＤＭＥの改質）
図２はＤＭＥの水蒸気改質特性を示す特性図であって、横軸は反応温度，縦軸はＤＭＥの水素への平衡転化率である。ＤＭＥの水蒸気改質は（１）式で示す吸熱反応であり、（２）式に示す反応熱を必要とする。
ＣＨ3ＯＣＨ3＋３Ｈ2Ｏ  ⇒  ６Ｈ2＋２ＣＯ2    ・・・（１）式
ΔＨ＝２９ｋｃａｌ／ｋｇ                      ・・・（２）式
そうすると、図２でもわかるように、ＤＭＥは、その水蒸気改質温度が従来燃料の水蒸気改質温度に比較して低いことから、低い温度領域、すなわち、ディーゼルエンジンなどの排気ガスの有する温熱（以下「排熱」と称する場合がある）によって加熱される程度の低い温度領域において、（１）式の反応が起こる。水素への転化が可能である。
この反応は元のＤＭＥの発熱量に対して，改質したガス（改質ＤＭＥ）の総発熱量が、吸熱反応の割合だけ増熱されているから，この反応がＤＭＥディーゼルエンジンの排熱によって起こった場合は，排熱を回収したこととなる。なお、増熱割合は約９％である。
【００３７】
すなわち、（１）式に示す水蒸気改質反応は、２５０℃〜４００℃ぐらいの中低温排熱によって起こり、ＤＭＥと水とが、水素と二酸化炭酸ガスに改質するものである。これは吸熱反応であり、１モルあたりの吸熱量は２９ｋｃａｌである。また、エンジン本体１からの排気ガスの温度は３５０℃前後であるから、前記ＤＭＥの改質反応には十分な温度である。
そして、改質触媒は（１）式で示される吸熱反応（ＤＭＥガスと水蒸気とから水素と二酸化炭素とが生成される）を促進するものであって、アルミナに特定の金属を担持したものを利用している。
【００３８】
なお、理想的に（１）式の反応が１００％実行されるのであれば、改質ガスは水素７５％、二酸化炭素２５％となるものであるが、一般的には反応率が１００％にならないで、８０〜９０％ぐらいまで低下（劣化）することも考えられる。このため、前記触媒層の後部に，（３）式の改質反応をさせる別の触媒を充填することも可能である。（３）の反応は「ＤＭＥの炭酸ガス改質」と呼ばれ、未反応のＤＭＥを触媒層前段の水蒸気改質で生成された二酸化炭素（ＣＯ２）との改質反応によって、水素ガスを再生をさせるものある。なお、この反応も吸熱反応であり、水蒸気改質と炭酸ガス改質を組みあわせることにより、さらに大きな増熱効果が期待できるようになる。
ＣＨ3ＯＣＨ3＋ＣＯ2  ⇒  ３Ｈ2＋３ＣＯ       ・・・（３）式
ΔＨ＝５８ｋｃａｌ／ｋｇ                      ・・・（４）式
【００３９】
図１において、改質器２０は排気管３ａに装着され、改質器２０に、原料ガスとして、水（液相または気相）とＤＭＥガスが供給されている。水は純水ラインから水ポンプ２２を介して昇圧され、水供給管２１を経由して改質器２０に供給されるか、あるいは別の余剰蒸気などの水蒸気を所定の配管を経由して供給する。また、液相ＤＭＥはＤＭＥタンク６からＤＭＥ供給管２３ａを通してＤＭＥ気化器２５に供給され、ＤＭＥ気化器２５において気化されたＤＭＥガスが、改質器２０に水もしくは水蒸気と共に供給される。
【００４０】
そして、改質器２０で改質された改質ガス（水素を含んでいる）は，改質ガス導管２４を通って、吸気管５ｂに吸入され、混合ガスとなる。なお、改質ガスを過給機ブロワ-４ｂの出側に接続してもよい。
【００４１】
（ＤＭＥ改質器）
図３は、本発明の実施の形態１に係るＤＭＥディーゼルエンジンに設置されたＤＭＥ改質器を説明する詳細図である。図３において、ＤＭＥ改質器（「改質器」と称している）２０は、排気ガスが通過する筒状の改質器本体２０ｃと、改質器本体２０ｃ内に配置され、両端部が改質器本体２０ｃの外に突出する原料ガス管４０とを有している。改質器本体２０ｃの排気ガス入口２０ａには排気管３ａが接続され、排気ガス出口２０ｂには排気管３ｂが接続される。原料ガス管４０は改質器本体２０ｃ内で蛇行し、排気ガス出口２０ｂ寄りに設けられた原料ガス入口４１にＤＭＥガス供給管２３ｂおよび水供給管２１（水蒸気供給管であってもよい）が接続され、ここから水蒸気とＤＭＥ（以下、まとめて「原料ガス」と称す）が流入する。また、排気ガス入口２０ａ寄りに設けられた改質ガス出口４４には改質ガス導管２４が接続されている。そして、原料ガス管４０の排気ガス入口２０ａ寄りの所定範囲には改質触媒が充填されている。
【００４２】
したがって、原料ガス入口４１から流入した原料ガス（水蒸気とＤＭＥ）は、改質触媒が充填されていない範囲（この範囲を「昇温管４２」と称す）において所定の反応温度にまで昇温され、改質触媒が充填されている範囲（この範囲を「反応管４３」と称す）において（１）式に示す吸熱反応によって改質ガス（主に、水素と二酸化炭素）に改質され、改質ガス出口４４から改質ガス導管２４に流入し、やがて吸入空気に混合される。
すなわち、前記のように、燃料供給システムの第２の系列は、ＤＭＥタンク６に貯蔵されていた液状ＤＭＥがＤＭＥ供給管２３ａ（ＤＭＥ気化器２５において気化される）および改質器２０（改質ガスに改質される）を通って、やがて吸引空気に混合されて燃焼室に吸引されるものである。
【００４３】
［実施の形態２]
（ＤＭＥディーゼルエンジン）
図４は、本発明の実施の形態２に係るＤＭＥディーゼルエンジンを説明する回路図である。図４において、ＤＭＥディーゼルエンジン２００は、吸入空気に改質ＤＭＥとＤＭＥガス（液相ＤＭＥを気化させたものであって、改質されていない）とが混合される点においてＤＭＥディーゼルエンジン１００（実施の形態１）と相違し、図示しないＥＧＲを有する等、その他の点においてＤＭＥディーゼルエンジン１００に同じである。
【００４４】
（燃料供給システム）
すなわち、ＤＭＥディーゼルエンジン２００における燃料供給システムの第１の系列は、ＤＭＥタンク６に貯蔵されていた液相ＤＭＥが液相ＤＭＥ供給ライン３１を経由してディーゼルエンジン用燃料噴射ポンプ２６ａに送られ，高圧に昇圧された後、ディーゼルエンジン用燃料配管２６ｂを経由してディーゼルエンジン用燃料噴射ノズル２７から燃焼室内に噴射されるものである（実施の形態１のＤＭＥ直噴燃料系統に同じ）。
また、燃料供給システムの第２の系列は、ＤＭＥタンク６に貯蔵されていた液相ＤＭＥが流量制御装置２９を介してＤＭＥ気化器２５に送られ、ＤＭＥ気化器２５において気化されＤＭＥ（「ＤＭＥガス」と称している）が、気相ＤＭＥ供給ライン３２ａを通して改質器２０に供給され、改質器２０において改質され（「改質ＤＭＥ」と称している）が改質ＤＭＥ供給ライン３３ａを経由して吸気クーラ３５（吸気予混合燃料用冷却器に同じ）に流入し、やがて、吸引空気に混合され混合ガス供給ライン３３ｂおよび吸気管３６を経由してエンジン本体１に吸引されるものである（実施の形態１の吸気予混合燃料系統同じ）。
さらに、燃料供給システムの第３の系列は、ＤＭＥタンク６に貯蔵されていた液相ＤＭＥが流量制御装置２９を介してＤＭＥ気化器２５に送られ、気相ＤＭＥ供給ライン３２ｂを通して吸気クーラ３５に直接流入し、やがて、吸引空気に混合されて吸気管３６を経由して燃焼室３０（エンジン気筒に同じ）に吸引されるものである（実施の形態１はこれを具備しない）。
【００４５】
そして、ＤＭＥディーゼルエンジン２００は、エンジンの運転条件により、第１の系列に供給される液相ＤＭＥの量（燃焼室に直接噴射される量）と、第２の系列に供給される液相ＤＭＥの量（改質ＤＭＥとして混合ガスに含まれて吸気される量）と、第３の系列に供給される気相ＤＭＥの量（改質されないまま混合ガスに含まれて吸気される量）と、の各割合が、燃料供給量演算装置２８により演算され、その演算結果に基づいて、流量制御装置２９及びディーゼルエンジン用燃料噴射ポンプ２６ａによって制御されている。
【００４６】
（熱効率について）
図５は、本発明の実施の形態２に係るＤＭＥディーゼルエンジンの熱効率の増加を説明する特性図であって、（ａ）は予混合比率Ｒによる、（ｂ）はＤＭＥガス混合率ψによる、ＤＭＥ改質によって排熱回収した効果も考慮した熱効率の改善率を示している。なお、何れも、ＥＧＲ＝０と特記するものを除いて、ＥＧＲを２６％行った結果である。
なお、改質ガス吸気予混合比率（以下「予混合比率Ｒ」と称す）は、エンジン本体１（燃焼室に同じ）に供給される全燃料投入熱量に対する、吸気側から吸気される混合ガス（ガス燃料）が有する熱量の割合である。すなわち、燃焼室に直接噴射されるＤＭＥの有する熱量を「ｈ１」、吸気される改質ガス（Ｈ2、ＣＯ）の有する熱量を「ｈ２」、吸気される改質しないＤＭＥガスの有する熱量を「ｈ３」、とすると、全燃料投入熱量「ｈ０」および予混合比率「Ｒ」は、
ｈ０＝ｈ１＋ｈ２＋ｈ３  
Ｒ  ＝（ｈ２＋ｈ３）／ｈ０＝（ｈ２＋ｈ３）／（ｈ１＋ｈ２＋ｈ３）
となる。また、混合ガスの有する熱量に対するＤＭＥガスの有する熱量の割合であるＤＭＥガス混合率「ψ」は、
ψ＝ｈ３／（ｈ２＋ｈ３）
となる。
【００４７】
また、予混合燃焼時熱効率「η」（「熱効率η」と称す）は、全燃料投入熱量「ｈ０」に対するエンジン出力「Ｗ」の割合であり、
η＝Ｗ／ｈ０＝Ｗ／（ｈ１＋ｈ２＋ｈ３）
となる、さらに、ベース熱効率「η０」は、ＥＧＲが実行されないで、改質ガス（Ｈ2、ＣＯ2）およびＤＭＥガスが吸気されない場合の熱効率とするから、
η０＝Ｗ／ｈ１  （このとき、ｈ２＝０、ｈ３＝０）
となる。そして、熱効率の改善率「Δη」を
Δη＝（η０−η）／η０
としている。
【００４８】
図５の（ａ）において、ＥＧＲを行っていない場合は、予混合比率Ｒを増加させると、熱効率の改善率Δηは悪化する。
反対に、ＥＧＲを行った場合は、予混合比率Ｒを増加させると、熱効率の改善率Δηが改善することが実験的にわかった。特に、パラメータとしたＤＭＥガス混合率ψによって、その影響に差が生じている。
図５の（ｂ）において、熱効率の改善率Δηは、予混合比率Ｒにかかわらず、ＤＭＥガス混合率ψが０．２において極大値が現れる山形を呈し、ＤＭＥガス混合率ψが０．４近辺にまで大きくなると、熱効率の改善率Δηが僅かにプラスがマイナスになっている。
【００４９】
したがって、ＤＭＥガスを改質ガスの混合させることによって、燃焼が改善されることから、熱効率の改善率Δηの向上が得られたものと思われる。よって、熱効率の改善率Δηに関する限り、吸気される混合ガスに占めるＤＭＥガス（改質されていな生ＤＭＥ）の割合は、熱量換算で２０％程度が好適と考えられる。なお、混合ガスにＤＭＥガスが多量に含まれた場合は、過早着火などの悪影響が顕著となる。
そして、最適な予混合比率ＲとＤＭＥガス混合率ψを設定することによって、予混合比率を増加させることができるが、当該エンジンの排熱のみでＤＭＥを改質する場合は最大６０％程度が熱量的に限界である。
ＤＭＥ改質触媒の温度、改質器出口のＣＯ2濃度改質器へのＤＭＥガス供給量から、ＤＭＥ改質触媒の活性度も予測して、改質器での未反応ＤＭＥガス量を推定して、エンジン吸気側へのＤＭＥガス混合量（率ψ）を決定する。
【００５０】
また、ＥＧＲガス及び改質ガスは３００℃以上の高温ガスとなるので、冷却せずにエンジン吸気ガスと混合すると、エンジンの吸入効率が悪化し燃費の悪化を招く。そのため，実験的に検証したところ、ＥＧＲガス及び改質ガスは４０℃〜６０℃に冷却することが必要である。
【００５１】
（ＮＯｘについて）
図６〜図８は、本発明の実施の形態２に係るＤＭＥディーゼルエンジンにおける排気ガス中のＮＯｘ低減率について説明する特性図であって、図６は予混合比率Ｒとの関係、図７はＥＧＲ率との関係、図８は吸気ＣＯ2濃度との関係を示している。なお、「ＮＯｘ低減率」は、ＥＧＲを行わない時（ＥＧＲ率＝０％）のＮＯｘ濃度（η０）に対するＥＧＲを行った時のＮＯｘ濃度（η１）の割合（η１／η０）である。
【００５２】
図６および図７において、ＥＧＲを実行することによってＮＯｘの値が大幅に低減している。そして、ＥＧＲを実行し、且つ、予混合比率Ｒを増加させると、ＮＯｘは一旦減少した後、その後は、反対に増加する結果、ＮＯｘの低減率と予混合比率Ｒとの関係は上に凹の曲線を呈している。すなわち、予混合比率Ｒが増加すると、燃料の希薄予混合効果でＮＯｘは低下するため、予混合比率Ｒが６０％のときのＮＯｘ低減率は、予混合比率Ｒが０％に比べて２０％程度低下した。なお、予混合比率Ｒが８０％を超えると、燃費の悪化が著しいので、予混合比率Ｒは６０％ぐらいが望ましい。
【００５３】
図７において、ＥＧＲによってＮＯｘの値が大幅に低減でき、且つ、予混合比率を増加させると、ＮＯｘの値は減少する結果となった。しかしながら、予混合比率が８０％を超えると、燃料の希薄予混合効果によってＮＯｘはさらに低下する結果であったものの、予混合比率が８０％を超えると燃費の悪化が著しくなる。よって、予混合比率は６０％ぐらいが望ましい。なお、予混合比率が６０％のときのＮＯｘ低減率は、予混合比率０％のときに比べ２０％程度低下した。
【００５４】
そして、実験の結果から、ＥＧＲ率は２０〜３５％，予混合比率は２０％〜６０％が望ましい結果となった。ただし、後述するようにＥＧＲによるＮＯｘ低減効果は、燃焼室に吸気される吸気ガス（混合ガスに排気ガスが混合している）のＣＯ2濃度と相関が強いため、ＥＧＲ率は最終的には吸気ガス中のＣＯ2濃度で補正する必要である。
なお、前記のように、理想的に（１）式に示す吸熱反応が実行された場合には、改質ＤＭＥガスには２５％のＣＯ２ガスが含まれる 。
【００５５】
図８において、縦軸であるＮＯｘ低減率（前記η１／η０に同じ）を、横軸である吸気ＣＯ2濃度で整理するとほぼ直線的な強い相関があることがわかった。これはＤＭＥディーゼルエンジン２００の運転条件、大きさに関係無く、普遍的な相関関係であることを実験的に確証済みである。
したがって，改質ガスを吸引空気に予混合した場合は、吸気ガス（吸引空気、改質ガス、排気ガスの一部、およびＤＭＥガスが混合されている）中のＣＯ2濃度（以下「吸気ＣＯ2濃度」と称す）が上昇するので，ＥＧＲ量は改質ガス量に合わせて制御する必要がある。特に，エンジン始動時においては改質ガス量とＥＧＲ率（ＥＧＲ弁開度）の調整が必要となる。
【００５６】
（混合ガスの冷却について）
また，燃焼室から排出されたばかりのＥＧＲガス及び改質器から流出したばかり改質ガスは、何れも３００℃以上の高温ガスとなるため、これらを冷却せずに吸入空気に混合すると、エンジンの吸入効率が悪化して燃費の悪化を招く。このため、実験的に検証したところ、ＥＧＲガス及び改質ＤＭＥガスは、４０℃〜６０℃に冷却することが必要であることが判明した。
【００５７】
（ＥＧＲ制御について）
図９および図１０は、本発明の実施の形態２に係るＤＭＥディーゼルエンジンにおけるＥＧＲ制御を説明する、図９は改質器の温度に基づく制御のフロー図、図１０は改質器の温度に基づく制御の機能ブロック図である。以下、各工程（ステップ）を「Ｓ］で、各機能を「Ｆ］で表示する。
図９において、エンジン始動時は改質器（正確には改質触媒）の温度が低いため、改質ガスは十分に加温されないで、改質反応率が低下している。このため、未反応ＤＭＥが混合ガス（吸気予混合）として燃焼室に大量に供給され、過早着火やノキングが激しく起きる場合が想定される。このため、図９に示すフローのように、エンジン始動時は改質ガスの吸気予混合は行わず、大量ＥＧＲ運転のみでＤＭＥディーゼルエンジン２００を始動する。そして、改質器２０内の温度が十分に上昇した時点で、改質器２０にＤＭＥを供給するようにする。
【００５８】
すなわち、エンジンが始動（Ｓ１）すると、まず、改質器の温度を測定する（Ｓ２）。そして、エンジン始動直後は改質器温度が所定の温度にまで上昇していないから、改質吸気予混合を停止する（Ｓ３）。さらに、吸気のＣＯ2濃度を測定する（Ｓ４）と共に、該測定結果に基づいてＥＧＲ弁開度を設定する（Ｓ５）。
そして、排ガス中のＮＯｘ濃度を測定して（Ｓ６）、該測定値が所定の値未満である場合には、再度、改質器の温度が所定の温度にまで上昇しているこを確認する（Ｓ２に戻る）。一方、該測定値が所定の値以上である場合には、再度、吸気のＣＯ2濃度を測定して、ＥＧＲ弁開度を設定する（Ｓ４に戻る）。
【００５９】
なお、改質器の温度が所定の温度にまで上昇すると、改質吸気予混合を開始する（Ｓ７）。すなわち、改質器へのＤＭＥの供給量を設定し（Ｓ８）、改質器出口における改質ガスのＣＯ2濃度を測定する（Ｓ９）。さらに、吸気のＣＯ2濃度を測定する（Ｓ１０）と共に、該測定結果に基づいてＥＧＲ弁開度を設定する（Ｓ１１）。
【００６０】
一方、測定した排ガス中のＮＯｘ濃度（Ｓ６）が所定の値未満である場合には、吸気へのＤＭＥガスの供給量を設定し（吸気直接供給量設定、Ｓ１３）、所定の燃費が実現されているか確認する（Ｓ１４）。そして、燃費がＯＫのとき、再度、改質器温度の測定をする（Ｓ２に戻る）。一方、燃費がＮＧのとき、再度、吸気直接供給量設定をする（Ｓ１３に戻る）。
なお、排ガス中のＮＯｘ濃度が所定の値以上である場合には、再度、吸気のＣＯ2濃度を測定し（Ｓ１０に戻る）、ＥＧＲ弁開度を設定する（Ｓ１１）。
【００６１】
よって、ＥＧＲ弁開度、ＤＭＥガスの改質器及び吸気管への注入量を制御することにより、ＤＭＥディーゼルエンジン２００の安定な運転が可能となる。なお、改質器の加温時間は１時間未満である。なお、以上は、改質ガス出口にも改質器出口ＣＯ２濃度センサーを設置することにより、改質反応率を推定しているが、この改質器出口ＣＯ２濃度センサーの設置を省略してもよい。
【００６２】
図１０において、演算部３（Ｆ３）において、排気ＮＯｘ濃度計（Ｆ３１）の測定した実ＮＯｘ濃度（Ｆ３２）と、目標ＮＯｘ濃度（Ｆ３３）とから、目標ＮＯｘ低減率補正をする。すなわち、排気側ＮＯｘ濃度センサー１７ｂによる実測ＮＯｘ濃度と目標ＮＯｘ濃度に一定以上の偏差が生じている場合は、この偏差から、目標ＮＯｘ濃度となるように目標ＮＯｘ低減率の補正値を算出し、目標ＮＯｘ低減率を補正する。
【００６３】
演算部１（Ｆ１）において、エンジンベースＮＯｘ濃度（Ｆ１１）と、目標ＮＯｘ濃度（Ｆ１２）と、前記演算部３とから、目標ＮＯｘ低減率を決定し、さらに、目標吸気ＣＯ2濃度を決定する。すなわち、吸気ＣＯ2濃度を指標にしたＥＧＲガスの流量制御は、あらかじめ、ＥＧＲを行わない時のエンジンのＮＯｘ濃度（ＥＧＲ率＝０％の時のＮＯｘ濃度）と、目標とする排ガスＮＯｘ濃度とから、ＥＧＲによる目標ＮＯｘ低減率を算出する。
【００６４】
演算部２（Ｆ２）において、演算部１において決定された目標吸気ＣＯ2濃度（Ｆ２１）と、吸気ＣＯ2濃度計（Ｆ２２）の測定した実ＣＯ2濃度（Ｆ２３）と、からＥＧＲ弁の開度が決定される。すなわち、吸気ＣＯ2濃度とＮＯｘ低減率の関係（図８から算出される近似式に同じ）から、目標ＮＯｘ低減率に対応した目標ＣＯ2濃度を算出する。そして、吸気側ＣＯ2濃度センサー１６ｂにより実測した実測吸気ＣＯ2濃度が、算出した目標吸気ＣＯ2濃度となるようにＥＧＲガス流量制御弁１４ｄとエンジン排気管絞り弁１５の開度を調節する。
【００６５】
以上のように、吸気側ＣＯ2濃度センサー１６ｂによる実測ＣＯ2濃度と排気側ＮＯｘ濃度センサー１７ｂによる実測ＮＯｘ濃度を使って、常に、安定した排ガス中のＮＯｘ濃度制御を行うことができる。なお、ＥＧＲガス流量制御弁１４ｄ等の弁開度指令は、ＤＭＥディーゼルエンジン１００が燃費悪化状態になった時点や、吸気側ＣＯ2濃度計１６ｂの実測値が一定以上の値になった時点で、弁開度上限とする。これは、高ＥＧＲ率運転で吸気中の酸素濃度が低くなり過ぎると、失火などのエンジンの運転状態が著しく悪化するので、安全のため弁開度の上限を設ける。
【００６６】
ちなみに、ＥＧＲ設備や脱硝装置などが付いていない数百ｋＷの発電用大型ディーゼルエンジンの排ガス中のＮＯｘ濃度は７００〜１０００ｐｐｍといわれている。一方、都市部などにおけるＮＯｘ濃度の規制値は１００ｐｐｍ程度であるので、ＮＯｘ低減率としては０．１以下とする必要がある。このようなＮＯｘ低減率を得るためのエンジン吸気ＣＯ2濃度は約２％以上とすれば良い。また、エンジンの安定性を考慮した場合のエンジン吸気ＣＯ2濃度の上限は４％〜５％である。
【００６７】
（熱効率の改善効果）
図１１は本発明の実施の形態２に係るＤＭＥディーゼルエンジンにおける熱効率の改善効果を説明するためのエネルギーバランス模式図であって、（ａ）は従来ディーゼルエンジン、（ｂ）はＤＭＥディーゼルエンジンである。図１１の（ｂ）より、排気ガスの有する温熱（排熱に同じ）によって、ＤＭＥを改質したことにより、かかる改質に供した温熱分が「増熱分」となって、増熱分だけ多くのエネルギーをエンジン本体１に投入できるようになり，結果的に熱効率が改善する。
１ＭＷクラスの過給付ＤＭＥディーゼルエンジンの排気ガスは，約３５０℃，約８０００Ｎｍ３/ｈのガス量である。この条件では約４０％のＤＭＥを改質可能で，全体の増熱効果は５％と程度である。
【００６８】
［実施の形態３]
（ＤＭＥディーゼルエンジン）
図１２は、本発明の実施の形態３に係るＤＭＥディーゼルエンジンを説明する回路図である。図１２において、ＤＭＥディーゼルエンジン３００は、改質器２０と余剰蒸気配管５０とを配管５１によって連通した点においてＤＭＥディーゼルエンジン１００（実施の形態１）と相違し、その他の点においてＤＭＥディーゼルエンジン１００に同じである。
したがって、たとえば、製鉄所等における余剰蒸気が有効に利用されると共に、純水を加熱する必要がなくなる。なお、同様に、ＤＭＥディーゼルエンジン２００（実施の形態２）の改質器２０に余剰蒸気を供給することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明は以上であるから、発電用や自動車用等の各種ＤＭＥディーゼルエンジンとしても広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の実施の形態１に係るＤＭＥディーゼルエンジンを説明する回路図。
【図２】ＤＭＥの水蒸気改質特性を示す特性図。
【図３】図１に示すＤＭＥ改質器を説明する詳細図。
【図４】本発明の実施の形態２に係るＤＭＥディーゼルエンジンを説明する回路図。
【図５】図４に示すＤＭＥディーゼルエンジンの熱効率の増加を説明する特性図。
【図６】図４に示すＤＭＥディーゼルエンジンのＮＯｘについて説明する特性図。
【図７】図４に示すＤＭＥディーゼルエンジンのＮＯｘについて説明する特性図。
【図８】図４に示すＤＭＥディーゼルエンジンのＮＯｘについて説明する特性図。
【図９】図４に示すＤＭＥディーゼルエンジンにおけるＥＧＲ制御のフロー図。
【図１０】図４に示すＤＭＥディーゼルエンジンにおけるＥＧＲ制御のフロー図。
【図１１】本発明の実施の形態２に係るＤＭＥディーゼルエンジンにおける熱効率の改善効果を説明するためのエネルギーバランス模式図。
【図１２】本発明の実施の形態３に係るＤＭＥディーゼルエンジンを説明する回路図。
【符号の説明】
【００７１】
１ エンジン本体
２ 発電機
３ａ 排気管
３ｂ 排気管
４ａ 過給機タービン
４ｂ 過給機ブロワー
５ａ 吸気管
５ｂ 吸気管
５ｃ 吸気管
６ ＤＭＥタンク
７ ＤＭＥ供給配管
８ ＤＭＥフィードポンプ（ＤＭＥ供給用フィードポンプ）
９ ＤＭＥクーラー
１０ｂ 配管
１１ サイレンサー
１２ 排気煙突
１３ エンジン冷却水冷却塔
１４ａ ＥＧＲ配管
１４ｂ ＥＧＲ配管
１４ｃ ＥＧＲクーラー
１４ｄ ＥＧＲガス流量制御弁
１４ｅ ＥＧＲガスと吸気ガスとの合流管
１５ エンジン排気管絞り弁
１６ａ 吸気ガスサンプル管
１６ｂ 吸気側ＣＯ2濃度センサー（もしくは、Ｏ2濃度センサー）
１７ａ 排気ガスサンプル採取管
１７ｂ 排気側ＮＯｘ濃度センサー
１８ 再循環排気ガス流量演算処理装置（ＥＧＲ演算処理装置）
１９ ＥＧＲガス冷却用冷却塔
２０ 改質器
２０ａ 排気ガス入口
２０ｂ 排気ガス出口
２０ｃ 改質器本体
２１ 水供給管（水供給ライン）
２２ 水ポンプ
２３ａ ＤＭＥ供給管
２３ｂ ＤＭＥガス供給管
２４ 改質ガス導管（改質ガス供給ライン）
２５ ＤＭＥ気化器
２６ａ ディーゼルエンジン用燃料噴射ポンプ
２６ｂ ディーゼルエンジン用燃料配管
２７ ディーゼルエンジン用燃料噴射ノズル
２８ 燃料供給量演算装置
２９ 流量調整装置
３０ 燃焼室（エンジン気筒）
３１ 液相ＤＭＥ供給ライン
３２ 改質器本体
３２ａ 気相ＤＭＥ供給ライン
３２ｂ 気相ＤＭＥ供給ライン
３３ａ 改質ＤＭＥ供給ライン
３３ｂ 混合ガス供給ライン
３６ 吸気管
４０ 原料ガス管
４１ 原料ガス入口
４２ 昇温管
４３ 反応管
４４ 改質ガス出口
５０ 余剰蒸気配管
１００ ＤＭＥディーゼルエンジン（実施の形態１）
２００ ＤＭＥディーゼルエンジン（実施の形態２）
３００ ＤＭＥディーゼルエンジン（実施の形態３）
【図１】
2008031966.tif 000003
【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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