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公開番号2025142686
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-01
出願番号2024042191
出願日2024-03-18
発明の名称エンジン装置
出願人ヤンマーホールディングス株式会社
代理人個人,個人
主分類F01N 3/18 20060101AFI20250924BHJP(機械または機関一般;機関設備一般;蒸気機関)
要約【課題】装置の小型化を図ると共に、良好な排気ガス性状を維持しつつ、還元剤の使用量を抑制して、排気ガスを浄化することができるエンジン装置を提供する。
【解決手段】
エンジン装置1は、少なくともアンモニアを含む燃料によって稼動するエンジン2を備えたエンジン装置1であって、エンジン2から排出される排気ガスを排気方向に流通する排気通路4と、排気通路4に設けられ、排気ガスに含まれる窒素酸化物を還元剤によって還元する選択還元触媒6と、排気方向において選択還元触媒6よりも上流側で排気通路4に設けられ、排気ガスに含まれるアンモニアを吸着するアンモニア吸着触媒7と、アンモニア吸着触媒7をバイパスするように排気通路4に接続される第1バイパス通路8と、排気方向においてアンモニア吸着触媒7よりも上流側に設けられ、排気ガスの流通がアンモニア吸着触媒7を経由するか否かを切り換える第1経路切換弁9とを備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
少なくともアンモニアを含む燃料によって稼動するエンジンを備えたエンジン装置であって、
前記エンジンから排出される排気ガスを排気方向に流通する排気通路と、
前記排気通路に、前記排気ガスに含まれる窒素酸化物を還元剤によって還元する選択還元触媒と、
前記排気方向において前記選択還元触媒よりも上流側で前記排気通路に、前記排気ガスに含まれるアンモニアを吸着するアンモニア吸着触媒と、
前記アンモニア吸着触媒をバイパスするように前記排気通路に接続される第１バイパス通路と、
前記排気ガスの流通が前記アンモニア吸着触媒を経由するか否かを切り換える第１経路切換弁と、
を備えることを特徴とするエンジン装置。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記第１経路切換弁は、前記排気方向において前記アンモニア吸着触媒よりも上流側に設けられることを特徴とする請求項１に記載のエンジン装置。
【請求項３】
前記アンモニア吸着触媒及び前記選択還元触媒をバイパスするように前記排気通路に接続される第２バイパス通路と、
前記排気ガスの流通が前記選択還元触媒を経由するか否かを切り換える第２経路切換弁と、
を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のエンジン装置。
【請求項４】
前記第２経路切換弁は、前記排気方向において前記選択還元触媒よりも上流側に設けられることを特徴とする請求項３に記載のエンジン装置。
【請求項５】
前記排気方向において前記アンモニア吸着触媒よりも上流側で前記排気通路に、前記排気ガスに含まれるアンモニアを検出する第１アンモニア検出部と、前記排気ガスに含まれる窒素酸化物を検出する第１窒素酸化物検出部を更に備え、
前記第１アンモニア検出部及び前記第１窒素酸化物検出部の検出結果に基づいて前記第１経路切換弁の動作を制御することを特徴とする請求項１に記載のエンジン装置。
【請求項６】
前記排気方向において前記アンモニア吸着触媒よりも下流側、且つ前記選択還元触媒よりも上流側で前記排気通路に、前記排気ガスに含まれるアンモニアを検出する第２アンモニア検出部と、前記排気ガスに含まれる窒素酸化物を検出する第２窒素酸化物検出部を更に備えることを特徴とする請求項５に記載のエンジン装置。
【請求項７】
前記第１経路切換弁の動作を制御する制御装置を更に備え、
前記制御装置は、前記エンジンの運転条件における前記排気ガスに含まれるアンモニア及び窒素酸化物の割合データ及び／又は排出量データに基づいて前記第１経路切換弁の動作を制御することを特徴とする請求項１に記載のエンジン装置。
【請求項８】
前記第１経路切換弁の動作を制御する制御装置と、
前記排気ガスの温度又は前記アンモニア吸着触媒の温度を検出する温度検出部と、を更に備え、
前記制御装置は、前記第１アンモニア検出部、前記第１窒素酸化物検出部及び前記温度検出部の検出結果に基づいて前記アンモニア吸着触媒のアンモニア吸着量を算出又は推定し、前記アンモニア吸着量に基づいて前記第１経路切換弁の動作を制御することを特徴とする請求項５に記載のエンジン装置。
【請求項９】
前記排気ガスの温度又は前記アンモニア吸着触媒の温度を検出する温度検出部と、を更に備え、
前記制御装置は、前記割合データ及び／又は前記排出量データと前記温度検出部の検出結果とに基づいて前記アンモニア吸着触媒のアンモニア吸着量を算出又は推定し、前記アンモニア吸着量に基づいて前記第１経路切換弁の動作を制御することを特徴とする請求項７に記載のエンジン装置。
【請求項１０】
前記排気ガスにおけるアンモニアの比率が窒素酸化物の比率よりも高い場合、又は前記排気ガスにおける窒素酸化物の比率がアンモニアの比率よりも高く、且つ前記アンモニア吸着触媒のアンモニア吸着量が所定の吸着量閾値よりも多い場合には、前記アンモニア吸着触媒及び前記選択還元触媒を経由させて前記排気ガスを排出し、
前記排気ガスにおける窒素酸化物の比率がアンモニアの比率よりも高く、且つ前記アンモニア吸着触媒のアンモニア吸着量が所定の吸着量閾値よりも少ない場合には、前記アンモニア吸着触媒を経由させることなく前記選択還元触媒を経由させて前記排気ガスを排出することを特徴とする請求項１に記載のエンジン装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくともアンモニアを含む燃料によって稼動するエンジンを備えたエンジン装置に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、エンジン装置には、アンモニアを単一の燃料として稼働するアンモニア専焼エンジンや、アンモニアと水素及び／又は軽油等の炭化水素系燃料とで稼働するアンモニア混焼エンジン等の、少なくともアンモニアを含む燃料によって稼動するエンジンを備えたものがある。このようなエンジンから排出される排気ガスには、未燃アンモニアや窒素酸化物（ＮＯｘ）が含まれることがあり、エンジン装置は、排気ガス中の未燃アンモニアや窒素酸化物を浄化して排出することが求められる。
【０００３】
例えば、特許文献１では、アンモニアを燃料とする内燃機関の排気ガスを浄化する排気浄化装置は、窒素酸化物を還元する機能及びアンモニアを酸化する機能を有する触媒と、触媒の下流側に配置され、排気ガス中のアンモニアを吸着する吸着材と、触媒の活性状態を検出する活性状態検出部と、吸着材の下流側における排気ガスの濃度を取得する濃度取得部と、内燃機関にアンモニアを供給する燃料供給部によるアンモニアの供給量を制御する制御部と、を備える。制御部は、触媒が活性状態である場合に、濃度取得部により取得された排気ガスの濃度を用いて、吸着材の下流側における排気ガスの濃度を一定に保つように、アンモニアの供給量を制御する。
【０００４】
また、特許文献２では、アンモニアエンジンシステムは、アンモニアを燃料とするアンモニアエンジンと、アンモニアを分解するアンモニアクラッカー触媒を含み、アンモニアを分解して水素を生じさせるアンモニアクラッカー装置とを備えたアンモニアエンジンシステムであって、アンモニアエンジンとアンモニアクラッカー装置との間に、アンモニア酸化装置が備えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０２０－９０８９４号公報
特開２０１０－１２１５０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１のような従来のエンジン装置では、触媒によって、排気ガス中の窒素酸化物を還元すると共に、アンモニアを酸化することで、排気ガスを浄化することができるが、排気ガス中の窒素酸化物及びアンモニアの量や比率を制御するものではない。そのため、排気ガスに想定される窒素酸化物及びアンモニアの最大値を基準として排気浄化装置を構成する必要があり、排気浄化装置が大容量化、大型化するおそれがある。
【０００７】
また、特許文献２のような従来のエンジン装置では、アンモニアの難燃性を改善するためにアンモニアを水素と混合して燃焼させるが、その燃焼で生じた排気ガス性状の悪化を改善することや排気ガスを浄化することについては考慮されていない。
【０００８】
本発明は、装置の小型化を図ると共に、良好な排気ガス性状を維持しつつ、還元剤の使用量を抑制して、排気ガスを浄化することができるエンジン装置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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明のエンジン装置は、少なくともアンモニアを含む燃料によって稼動するエンジンを備えたエンジン装置であって、前記エンジンから排出される排気ガスを排気方向に流通する排気通路と、前記排気通路に、前記排気ガスに含まれる窒素酸化物を還元剤によって還元する選択還元触媒と、前記排気方向において前記選択還元触媒よりも上流側で前記排気通路に、前記排気ガスに含まれるアンモニアを吸着するアンモニア吸着触媒と、前記アンモニア吸着触媒をバイパスするように前記排気通路に接続される第１バイパス通路と、前記排気ガスの流通が前記アンモニア吸着触媒を経由するか否かを切り換える第１経路切換弁と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、装置の小型化を図ると共に、良好な排気ガス性状を維持しつつ、還元剤の使用量を抑制して、排気ガスを浄化することができるエンジン装置を提供する。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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