JP2016089807A - Exhaust emission control device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、ディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれるNOx(窒素酸化物)を除去する排気ガス浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification device that removes NOx (nitrogen oxide) contained in exhaust gas of a diesel engine.
近年、船舶用ディーゼルエンジンにおいて、NOx排出量規制の強化によりSCR(選択触媒還元脱硝装置:Selective Catalytic Reduction)の適用が有力視されている。 2. Description of the Related Art In recent years, SCR (Selective Catalytic Reduction) has been considered promising for marine diesel engines due to stricter regulations on NOx emissions.
上記SCRを使用する場合、バナジウム‐チタニア系等で成る触媒特有の温度範囲内でないと、NOxを除去することができない。温度不足の場合には酸性硫安(固体)が上記触媒表面上に発生して、上記触媒表面を覆ってしまうためにNOxの分解効率が低下する。そして、悪い場合には、ハニカム構造の上記触媒が目詰まりを起こし、エンジンの運転ができなくなってしまう。また、温度が高すぎる場合には紫煙が発生する等の問題が発生する。 When the SCR is used, NOx cannot be removed unless it is within a temperature range specific to a catalyst made of vanadium-titania or the like. When the temperature is insufficient, acidic ammonium sulfate (solid) is generated on the surface of the catalyst and covers the surface of the catalyst, so that the decomposition efficiency of NOx decreases. If it is bad, the catalyst having the honeycomb structure is clogged, and the engine cannot be operated. Further, when the temperature is too high, problems such as generation of purple smoke occur.
また、近年のディーゼルエンジンでは、様々な技術の進歩によって、燃料の燃焼により発生する熱を高効率で動力に変換しているために、排気ガスの温度はSCR触媒が有効に働く温度の範囲まで上がらない場合も生ずる。 Moreover, in recent diesel engines, the heat generated by the combustion of fuel is converted into power with high efficiency by the advancement of various technologies, so the exhaust gas temperature is within the temperature range where the SCR catalyst works effectively. There may be cases where it does not rise.
従来、排気ガス浄化装置として、特開2001‐336440号公報(特許文献1)に開示されたディーゼルエンジンの低負荷時高排気温度維持装置がある。このディーゼルエンジンの低負荷時高排気温度維持装置では、多気筒ディーゼル機関の吸気通路入口に第1絞り弁を設け、上記第1絞り弁の下流通路のうちの一部の気筒群に分岐した通路に第2絞り弁を設け、排気管におけるCRT(商品名:Continuous Regenerative Trap)およびDe NOxコンバータの下流に第3絞り弁を設ける。そして、排気温度センサからのディーゼルエンジンの運転状態に応じた排気温度の情報に基づいて、電子制御器によって、下記構成のうち2以上を組合せて行って、高排気温度を確保、維持するようにしている。 2. Description of the Related Art Conventionally, as an exhaust gas purification device, there is a high exhaust temperature maintaining device at low load of a diesel engine disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-336440 (Patent Document 1). In this diesel engine low load high exhaust temperature maintenance device, a first throttle valve is provided at the intake passage inlet of a multi-cylinder diesel engine, and a passage branched into a part of the cylinder group in the downstream passage of the first throttle valve A second throttle valve is provided in the exhaust pipe, and a third throttle valve is provided downstream of the CRT (trade name: Continuous Regenerative Trap) and De NOx converter in the exhaust pipe. Then, based on the exhaust temperature information corresponding to the operating state of the diesel engine from the exhaust temperature sensor, the electronic controller performs two or more of the following configurations in combination to ensure and maintain a high exhaust temperature. ing.
(1)上記第1絞り弁の調節によって、吸気を減圧しつつ、吸気行程の下死点付近において排気を所定開度開いて、排気によって圧縮行程前の吸気温度を高めて結果的に排気温度を上昇せしめる構成。 (1) By adjusting the first throttle valve, while reducing the intake air, the exhaust is opened by a predetermined opening near the bottom dead center of the intake stroke, and the intake air temperature before the compression stroke is increased by the exhaust, resulting in the exhaust temperature Configuration that raises.
(2)上記第2絞り弁を閉塞して上記一部のシリンダ群への燃料噴射を停止し、他のシリンダ群へのみ多量の燃料を噴射して、上記他のシリンダ群の排気温度を高める構成。 (2) The second throttle valve is closed to stop the fuel injection to some of the cylinder groups, and a large amount of fuel is injected only to the other cylinder groups to increase the exhaust temperature of the other cylinder groups. Constitution.
(3)上記第3絞り弁の部分的閉塞によって、背圧を高めて排気温度を高める構成。 (3) A configuration in which the back pressure is increased and the exhaust temperature is increased by partially blocking the third throttle valve.
(4)上記ディーゼルエンジンに、バイパス管路およびバイパス弁を有する容積型過給機を付設し、上記容積型過給機の駆動によって吸気温度上昇を伴う駆動力損失を発生させて、これに伴う燃料噴射量の増加によって排気温度を上昇させる構成。 (4) A displacement type turbocharger having a bypass line and a bypass valve is attached to the diesel engine, and a driving force loss accompanying an increase in intake air temperature is generated by driving the displacement type turbocharger. A configuration that raises the exhaust gas temperature by increasing the fuel injection amount.
しかしながら、上記従来のディーゼルエンジンの低負荷時高排気温度維持装置においては、以下のような問題がある。 However, the above-described conventional diesel engine low exhaust time high exhaust temperature maintenance device has the following problems.
すなわち、多気筒ディーゼル機関の吸気通路およびその下流通路と、排気管における連続再生トラップの下流とに絞り弁を設け、排気温度センサからの排気温度の情報に基づいて、電子制御器によって、上記各絞り弁の開度を制御するようにしている。したがって、ディーゼルエンジンの吸気通路や下流通路や排気管に絞り弁を設ける必要があり、ディーゼルエンジンの改造が必要となる。 That is, a throttle valve is provided in the intake passage of the multi-cylinder diesel engine and its downstream passage and downstream of the continuous regeneration trap in the exhaust pipe, and the electronic controller controls each of the above based on the exhaust temperature information from the exhaust temperature sensor. The opening of the throttle valve is controlled. Therefore, it is necessary to provide a throttle valve in the intake passage, the downstream passage, and the exhaust pipe of the diesel engine, which requires modification of the diesel engine.
また、上記電子制御器を含む上記各絞り弁の開度制御系の構築が簡単では無く、時間と労力を必要とする。 In addition, it is not easy to construct an opening control system for each throttle valve including the electronic controller, which requires time and labor.
したがって、装置の取り付けに当たってはエンジンそのものを見直す必要が生じ、コストと時間とを要し、上記装置をSCRを用いるディーゼルエンジンに容易に適用することができないという問題がある。 Therefore, when installing the device, it is necessary to review the engine itself, which requires cost and time, and there is a problem that the device cannot be easily applied to a diesel engine using SCR.
そこで、この発明の課題は、排気温度が低い場合であっても、簡単な構成で且つ取り付けも容易であってSCRを有効に機能させることができる排気ガス浄化装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an exhaust gas purifying apparatus that can easily function and have an SCR function effectively even when the exhaust gas temperature is low.
上記課題を解決するため、この発明の排気ガス浄化装置は、
ディーゼルエンジンの排気ポートに連通して設けられ、上記ディーゼルエンジンからの排気ガス中に含まれるNOxを除去するSCRと、
上記ディーゼルエンジンの吸気通路に一端が取り付けられると共に他端が開放されていて、上記ディーゼルエンジンに供給される吸気の一部を逃がすための逃がし弁と、
上記逃がし弁の開閉動作を制御する弁制御部
を備えたことを特徴としている。
In order to solve the above problems, an exhaust gas purifying apparatus of the present invention
An SCR provided in communication with an exhaust port of the diesel engine and removing NOx contained in the exhaust gas from the diesel engine;
One end is attached to the intake passage of the diesel engine and the other end is opened, and a relief valve for releasing a part of the intake air supplied to the diesel engine,
The valve control part which controls the opening / closing operation | movement of the said relief valve is provided.
上記構成によれば、上記弁制御部の制御によって上記逃がし弁を開くと、上記ディーゼルエンジンに供給される吸気の一部が放出される。そうすると、それに伴って排気ガスの温度が上昇し、上記SCRによる上記NOxの除去能力が向上される。したがって、上記SCRの能力が低下した場合や、排気ガス温度が低下した場合や、上記SCRを稼働させる場合や、硫黄含有量の多い燃料を用いる場合や、上記ディーゼルエンジンを冷態から始動する場合等に、上記弁制御部の制御によって上記逃がし弁を開くことにより、上記SCRの能力を向上させ、上記SCRを有効に機能させ、燃料コストを削減し、上記SCRの動作開始までの時間短縮等の効果を奏することができる。 According to the above configuration, when the relief valve is opened by the control of the valve control unit, a part of the intake air supplied to the diesel engine is released. If it does so, the temperature of exhaust gas will rise in connection with it and the removal capability of said NOx by said SCR will be improved. Therefore, when the capacity of the SCR decreases, when the exhaust gas temperature decreases, when the SCR is operated, when fuel with a high sulfur content is used, or when the diesel engine is started from a cold state In addition, by opening the relief valve under the control of the valve control unit, the SCR capability is improved, the SCR is effectively functioned, the fuel cost is reduced, and the time until the SCR operation starts is shortened. The effect of can be produced.
その際に、上記弁制御部は、上記逃がし弁をオン・オフ制御するだけでよい。したがって、簡単な制御によって上記ディーゼルエンジンの排気ガス温度を上昇させることができる。さらに、上記弁制御部による制御系の構築が簡単であり、制御系構築に必要な時間の短縮とコストの削減とを図ることができる。 At that time, the valve control unit only needs to perform on / off control of the relief valve. Therefore, the exhaust gas temperature of the diesel engine can be raised by simple control. Furthermore, it is easy to construct a control system by the valve control unit, and it is possible to shorten the time and cost required for constructing the control system.
また、一実施の形態の排気ガス浄化装置では、
人工衛星からの電波を受信して現在位置を測定する全地球測位システム受信機を備え、
上記弁制御部は、
上記全地球測位システム受信機によって得られた位置情報に基づいて、予め設定された設定地域を通過する期間中は上記逃がし弁を開状態に維持させるようになっており、
上記逃がし弁を開く場合には、上記設定地域に到達する時間よりも前側にオフセットを持たせた時間に上記逃がし弁を開く一方、上記逃がし弁を閉じる場合には、上記設定地域から離脱した時間に上記逃がし弁を閉じるようになっている。
Moreover, in the exhaust gas purification apparatus of one embodiment,
It has a global positioning system receiver that receives radio waves from satellites and measures the current position.
The valve control unit
Based on the position information obtained by the global positioning system receiver, the relief valve is maintained in an open state during a period of passing through a preset set area.
When opening the relief valve, the time when the relief valve is opened at a time having an offset in front of the time to reach the set area, while when the relief valve is closed, the time away from the set area. The above relief valve is closed.
この実施の形態によれば、上記全地球測位システム受信機からの位置情報に基づいて上記逃がし弁の開閉を制御するので、自動的に上記設定地域を通過する期間中は上記逃がし弁を開状態に維持させることができる。 According to this embodiment, since the opening and closing of the relief valve is controlled based on the position information from the global positioning system receiver, the relief valve is automatically opened during the period of passing through the set area. Can be maintained.
さらに、上記設定地域に到達する時間よりも前側にオフセットを持たせた時間に上記逃がし弁を開くので、上記設定地域に到達するまでに、上記ディーゼルエンジンの排気ガス温度を上記SCRが安定動作できる温度まで上昇させることが可能になる。 Further, since the relief valve is opened at a time when an offset is provided in front of the time to reach the set area, the SCR can stably operate the exhaust gas temperature of the diesel engine until the set area is reached. It becomes possible to raise the temperature.
以上より明らかなように、この発明の排気ガス浄化装置では、上記逃がし弁を開いて上記ディーゼルエンジンへの吸気の一部を放出すると、それに伴って排気ガスの温度が上昇して、上記SCRによる上記NOxの除去能力が向上される。その場合、吸気ダクトに上記逃がし弁を設置すれば上記逃がし弁を上記ディーゼルエンジンに対して外付けすることができる。したがって、簡単な構成で且つ取り付けも容易であって、SCRを有効に機能させることができる。 As is clear from the above, in the exhaust gas purifying device of the present invention, when the relief valve is opened and a part of the intake air to the diesel engine is released, the temperature of the exhaust gas rises accordingly, and the SCR The NOx removal capability is improved. In that case, if the relief valve is installed in the intake duct, the relief valve can be externally attached to the diesel engine. Therefore, the SCR can function effectively with a simple configuration and easy attachment.
その際に、上記弁制御部は、上記逃がし弁をオン・オフ制御するだけでよい。したがって、上記弁制御部による制御系の構築が簡単であり、制御系構築に必要な時間の短縮とコストの削減とを図ることができる。 At that time, the valve control unit only needs to perform on / off control of the relief valve. Therefore, it is easy to construct a control system by the valve control unit, and it is possible to shorten the time and cost required for constructing the control system.
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。図1は、本実施の形態の排気ガス浄化装置における概略構成を示す模式図である。但し、この排気ガス浄化装置は、ディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれるNOxを除去する排気ガス浄化装置である。また、図1においては、複数のシリンダのうちの1つのシリンダで代表して描いている。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments. FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the exhaust gas purification apparatus of the present embodiment. However, this exhaust gas purification device is an exhaust gas purification device that removes NOx contained in the exhaust gas of a diesel engine. In FIG. 1, one cylinder among a plurality of cylinders is representatively drawn.
図1において、ディーゼルエンジン1は、シリンダブロック2と、シリンダブロック2内に形成されたシリンダ3と、このシリンダ3内を上下に往復動するピストン4とを含んで概略構成されている。シリンダヘッド(図示せず)に設けられた吸気ポート5と排気ポート6とには、過給機7が接続されている。
In FIG. 1, a diesel engine 1 is schematically configured to include a
上記過給機7は、コンプレッサ8とタービン9とを内蔵しており、導入された空気をコンプレッサ8によって圧縮して、複数のシリンダ3に共通に連通している吸気ダクト10に供給する。また、タービン9を複数のシリンダ3に共通に連通している排気ダクト11からの排気ガスによって回転させて、コンプレッサ8を駆動する。
The supercharger 7 includes a
上記過給機7におけるタービン9側の排出口には、SCR12が接続されている。このSCR12は、タービン9からの排出ガス、つまりディーゼルエンジン1の排気ガス中に含まれるNOxを除去する。すなわち、排出ガスに尿素水を噴射し、尿素から変化したアンモニア(NH3)がNOxと化学反応することで、窒素(N2)と水(H2O)とに還元する。
An
ところで、上記ディーゼルエンジン1の燃料における硫黄分とSCR12の安定動作に必要な排気温度には、一般的に(通常)図2に示すような関係があることが知られている。図2から分かるように、燃料として硫黄分が0.5%の重油を用いる場合には、SCR12の入口における排気ガス温度は290℃以上が必要である。また、硫黄分が3.5%のC重油を用いる場合には、335℃以上の排気ガス温度が必要である。
By the way, it is known that the sulfur content in the fuel of the diesel engine 1 and the exhaust temperature necessary for stable operation of the
上記SCR12への排気ガスの温度を上げるためには、過給機7のエンジン性能とのマッチングを調整すること、バーナーで加熱すること、過給機7への排気ガスの一部を過給機7の後段にバイパスすること等が考えられる。
In order to raise the temperature of the exhaust gas to the
しかしながら、上記過給機7のマッチング調整については、エンジン性能を確保しつつ排気温度のみを調整することは難しい。また、バーナーによる加熱については、加熱用の燃料を直接排気管に噴射するので安全面で十分な対策が必要となる。また、排気ガスの一部のバイパスについては、高温の排気管内にバイパス弁を設置する必要があるので信頼性および耐久性が必要となる。等の懸念が生ずる。 However, with regard to the matching adjustment of the supercharger 7, it is difficult to adjust only the exhaust temperature while ensuring the engine performance. In addition, with respect to the heating by the burner, since the fuel for heating is directly injected into the exhaust pipe, a sufficient measure for safety is required. In addition, regarding a part of the exhaust gas bypass, it is necessary to install a bypass valve in the high-temperature exhaust pipe, so that reliability and durability are required. Such concerns arise.
そこで、本実施の形態においては、以下のような簡便な方法によって、SCR12への排気ガスの温度を上げるようにしている。
Therefore, in the present embodiment, the temperature of the exhaust gas to the
すなわち、全シリンダ3の吸気ポート5に共通に連通している吸気ダクト10に、上記逃がし弁の一例としての電磁弁14が介設された分岐管13を設けている。または、吸気ダクトに穴を開けて逃がし弁を直接取り付けても良い。そして、排気ガス温度を上昇させる場合には、電磁弁14を開放させて吸気ガスの一部を外部に逃がして、各ディーゼルエンジン1の吸気ポート5への吸気量を減少させる。その結果、各ディーゼルエンジン1の排気ポート6からの排気ガスの温度が上昇し、延いてはSCR12の入口における排気ガス温度が上昇されるのである。
That is, a
その場合、上記電磁弁14による吸気の逃がし量を、SCR12の入口における排気ガス温度が安定動作に必要な温度の範囲内に入るように設定しておく。そうすることによって、電磁弁14をオン・オフするだけの簡単な制御で、SCR12を安定動作させる排気ガス温度に設定することが可能になる。
In this case, the amount of intake air escape by the electromagnetic valve 14 is set so that the exhaust gas temperature at the inlet of the
ここで、上記電磁弁14を開放するのはSCR12を使用する場合である。そこで、電磁弁14の開閉動作を制御する弁制御部15を設けている。弁制御部15は、オンスイッチ16およびオフスイッチ17の操作情報、GPS(Global Positioning System:全地球測位システム)受信機18からの位置情報、および、過給機7におけるタービン9の排出口とSCR12とを接続する配管に設置された排気温度センサ19からの温度情報に基づいて、電磁弁14をオン・オフ制御する。
Here, the electromagnetic valve 14 is opened when the
上記GPS受信機18からの位置情報は、予め設定された設定海域の境界を表す第1設定位置情報の範囲内であるか否かが判別される。
It is determined whether or not the position information from the
ここで、上記設定海域は、NOx排出量の規制海域を予め設定された設定距離だけ外側に広げた海域である。そして、上記設定距離は、電磁弁14をオンしてからSCR12の入口における排気ガス温度が上昇して安定動作に必要な温度に至るまでの時間をオフセット時間とした場合に、上記規制海域を航行する際の巡航速度で上記オフセット時間だけ進む距離である。
Here, the set sea area is a sea area where the regulated sea area of NOx emission amount is expanded outward by a preset set distance. The set distance travels in the restricted sea area when the time from when the solenoid valve 14 is turned on until the exhaust gas temperature at the inlet of the
上記排気温度センサ19からの検出信号に基づいて、排気温度はSCR12の安定動作温度を下回っているか否かが判別される。その結果、下回っている場合には電磁弁14がオンされる。このように、NOx排出量の規制海域外側に設定された上記設定海域の境界で電磁弁14をオンすることによって、上記巡航速度で上記規制海域に到達した際に、SCR12の入口における排気ガス温度が安定動作に必要な温度になるのである。
Based on the detection signal from the
ここで、常に上記巡航速度で上記規制海域を航行できるとは限らない。そこで、予め上記巡航速度で上記規制海域を航行できないことが予測できる場合には、弁制御部15に設けられているキーボード等から上記規制海域の航行速度を入力することによって、弁制御部15によって、入力された航行速度での上記設定距離を演算し、この演算された設定距離に基づいて上記設定海域を変更可能に構成してもよい。 Here, it is not always possible to navigate the restricted sea area at the cruise speed. Therefore, when it can be predicted that the restricted sea area cannot be navigated at the cruise speed in advance, the valve controller 15 inputs the navigation speed of the restricted sea area from a keyboard or the like provided in the valve controller 15. Alternatively, the set distance at the inputted navigation speed may be calculated, and the set sea area may be changed based on the calculated set distance.
上記GPS受信機18からの位置情報は、上記規制海域の境界を表す第2設定位置情報の範囲内であるか否かが判別される。その結果、第2設定位置情報の範囲外であれば(つまりNOx排出量の規制海域を出れば)電磁弁14がオフされる。
It is determined whether or not the position information from the
ここで、上記電磁弁14をオンして吸気ガスの一部を外部に逃がした場合には、燃焼状態が悪くなるため燃費が低下する。しかしながら、燃費が低下する海域は、上記設定海域に入ってから上記規制海域を出るまでの特定領域を航行する期間のみである。 Here, when the solenoid valve 14 is turned on and a part of the intake gas is released to the outside, the combustion state is deteriorated, so that the fuel consumption is lowered. However, the sea area where the fuel consumption is reduced is only the period of navigating the specific area from entering the set sea area until leaving the regulated sea area.
したがって、上述したように過給機7のエンジン性能とのマッチングを調整すること、バーナーで加熱すること、過給機7への排気ガスの一部を過給機7の後段にバイパスすること等によってSCR12への排気ガスの温度を上げる場合のごとく、常時燃費が低下する場合に比して、燃費の低下期間を短縮することができる。
Therefore, adjusting the matching with the engine performance of the supercharger 7 as described above, heating with a burner, bypassing part of the exhaust gas to the supercharger 7 to the subsequent stage of the supercharger 7, etc. Thus, as in the case where the temperature of the exhaust gas to the
また、上記オンスイッチ16およびオフスイッチ17のマニュアル操作によって、電磁弁14をオン・オフ制御可能にしている。したがって、何らかの理由でSCR12が停止した場合には、オフスイッチ17を押下することによって電磁弁14をオフすることが可能になる。
Further, the solenoid valve 14 can be controlled to be turned on / off by manual operation of the on
以上のごとく、本実施の形態においては、全シリンダ3の吸気ポート5に共通に連通している吸気ダクト10に、電磁弁14が介設された分岐管13を設ける。そして、電磁弁14を開放して吸気ガスの一部を外部に放出することによって、SCR12に供給される排気ガスの温度を上昇させるようにしている。したがって、簡単な構成で且つ取り付けも容易であって、SCRを有効に機能させることができる。
As described above, in the present embodiment, the
また、上記弁制御部15による電磁弁14の制御は、オン・オフ制御である。したがって、制御系の構築が簡単であり、制御系の構築に必要な時間の短縮とコストの削減とを図ることができる。 The control of the electromagnetic valve 14 by the valve control unit 15 is on / off control. Therefore, the construction of the control system is simple, and the time required for construction of the control system and the cost can be reduced.
船舶用大型ディーゼルエンジンにおいては、周囲の状況に応じてエンジンの運転特性を自動調整するコモンレールや可変バルブタイミング機構等の技術がその大きさゆえ困難な点が多く、一般的ではない。このような状況から、排気ガス温度を上昇させるためにエンジンの特性自体を変更する場合には過給器および燃焼室形状等の基本設計から見直す必要がある。したがって、燃費等の必要性能と排気ガス温度の確保とを両立させるのは非常に困難である。一方において、排ガススクラバーの導入等の新技術導入によって更なる排ガス温度の上昇が必要となっている。 In a large-sized marine diesel engine, technologies such as a common rail and a variable valve timing mechanism that automatically adjust the operation characteristics of the engine according to the surrounding conditions are difficult because of their size, and are not general. In this situation, when changing the engine characteristics to increase the exhaust gas temperature, it is necessary to review the basic design of the turbocharger and the combustion chamber shape. Therefore, it is very difficult to achieve both required performance such as fuel efficiency and ensuring the exhaust gas temperature. On the other hand, it is necessary to further increase the exhaust gas temperature by introducing new technologies such as the introduction of exhaust gas scrubbers.
本実施の形態によれば、上記吸気ダクト10に分岐管13を設け、この分岐管13の先端部をシリンダブロック2外に露出させ、この分岐管13の露出部に電磁弁14を外付けすることが可能になる。したがって、排気ガス温度が上記SCRを安定動作させることができる温度よりも低いディーゼルエンジンを搭載している船舶において、簡単な改良で、排気ガス温度を上げることができる。
According to the present embodiment, the intake duct 10 is provided with the
その場合における上記電磁弁14の弁制御部15による開閉制御は、上述したようにオン・オフ制御である。また、次世代のNOx排出量規制は特定海域のみに限定されるものであり、上記特定海域内外および上記SCRの稼働状態で電磁弁14のオン・オフを切り換える動作で十分である。したがって、電磁弁14のオンによる燃費低下は上記特定海域のみに限定でき、燃費等の必要性能と排気ガス温度の確保とを両立させることができる。 In this case, the opening / closing control by the valve control unit 15 of the electromagnetic valve 14 is on / off control as described above. In addition, the next-generation NOx emission restriction is limited to a specific sea area, and an operation of switching on and off the electromagnetic valve 14 in and out of the specific sea area and in the operating state of the SCR is sufficient. Therefore, the fuel consumption reduction due to the solenoid valve 14 being turned on can be limited only to the specific sea area, and the required performance such as fuel efficiency and the securing of the exhaust gas temperature can be achieved at the same time.
さらに、排気ガス温度が上記SCRを安定動作させることができる温度よりも十分に高いディーゼルエンジンを搭載している船舶の場合であっても、エンジンを冷態から始動する場合には、上記SCRの触媒温度が規定値に達して尿素水を噴射できるまでにある程度の時間が掛かる。そこで、本実施の形態の電磁弁14を用いて上記SCRへの排気ガス温度を高めることによって、尿素水噴射開始可能状態に至るまでの時間を短縮することができる。 Further, even in the case of a ship equipped with a diesel engine whose exhaust gas temperature is sufficiently higher than the temperature at which the SCR can be stably operated, when the engine is started from a cold state, It takes some time before the catalyst temperature reaches the specified value and the urea water can be injected. Therefore, by increasing the exhaust gas temperature to the SCR using the electromagnetic valve 14 of the present embodiment, it is possible to shorten the time until the urea water injection can be started.
また、図2に示すように、燃料として硫黄分が高い重油を用いる場合、NOx除去に必要な排気ガス温度が高くなる。本実施の形態によれば、簡単な構成でSCR12に供給される排気ガス温度を上昇させることができる。したがって、NOx排出量の規制海域内においても硫黄分が3.5%の安価なC重油を用いることが可能になり、燃料コストの削減を図ることが可能になる。
Further, as shown in FIG. 2, when heavy oil having a high sulfur content is used as the fuel, the exhaust gas temperature required for NOx removal becomes high. According to this embodiment, the exhaust gas temperature supplied to the
尚、上記実施の形態においては、以下のような変形も可能である。 In the above embodiment, the following modifications are possible.
すなわち、上記ディーゼルエンジン1に負荷検出手段(図示せず)を設け、弁制御部15は、上記負荷検出手段からの負荷信号を受けて、予め設定された負荷領域内で、電磁弁14のオン・オフを制御するようにしてもよい。 That is, the diesel engine 1 is provided with load detection means (not shown), and the valve control unit 15 receives the load signal from the load detection means and turns on the electromagnetic valve 14 within a preset load region. -You may make it control OFF.
また、上記電磁弁14に、サイレンサ(図示せず)を設ければ、分岐管13から吸気ガス(空気)を外部に逃がす際の騒音を低く抑えることが可能になる。
Further, if a silencer (not shown) is provided in the electromagnetic valve 14, it is possible to reduce noise when the intake gas (air) is released from the
また、上記SCR12の下流にNOx検出手段(図示せず)を設け、弁制御部15は、上記NOx検出手段からのNOx量信号を受けて、SCR12からの排出NOx量が所定値を越えると酸性硫安が上記触媒の表面に付着して上記触媒のNOx分解効率が低下したと判断して、電磁弁14をオン制御するようにしてもよい。こうすることによって、短時間でSCR12への排気ガス温度を高めて上記触媒に付着している酸性硫安を溶かして飛ばすことができ、上記触媒の機能を復活させることができる。
Further, a NOx detecting means (not shown) is provided downstream of the
また、触媒のNOx分解効率低下は、触媒前後の差圧検出手段(図示せず)を設け、差圧信号が所定値を超えた場合にNOx分解効率が低下したと判断することもできる。 Further, the NOx decomposition efficiency of the catalyst can be reduced by providing a differential pressure detection means (not shown) before and after the catalyst, and it can be determined that the NOx decomposition efficiency has decreased when the differential pressure signal exceeds a predetermined value.
また、上記実施の形態においては、上記逃がし弁を電磁弁14で構成しているが、電動弁で構成してもよい。 Moreover, in the said embodiment, although the said relief valve is comprised with the solenoid valve 14, you may comprise with a motor operated valve.
1…ディーゼルエンジン
2…シリンダブロック
3…シリンダ
4…ピストン
5…吸気ポート
6…排気ポート
7…過給機
8…コンプレッサ
9…タービン
10…吸気ダクト
11…排気ダクト
12…SCR
13…分岐管
14…電磁弁
15…弁制御部
16…オンスイッチ
17…オフスイッチ
18…GPS受信機
19…排気温度センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
13 ... Branch pipe 14 ... Solenoid valve 15 ...
この発明は、ディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれるNOx(窒素酸化物)を除去する排気ガス浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification device that removes NOx (nitrogen oxide) contained in exhaust gas of a diesel engine.
近年、船舶用ディーゼルエンジンにおいて、NOx排出量規制の強化によりSCR(選択触媒還元脱硝装置:Selective Catalytic Reduction)の適用が有力視されている。 2. Description of the Related Art In recent years, SCR (Selective Catalytic Reduction) has been considered promising for marine diesel engines due to stricter regulations on NOx emissions.
上記SCRを使用する場合、バナジウム‐チタニア系等で成る触媒特有の温度範囲内でないと、NOxを除去することができない。温度不足の場合には酸性硫安(固体)が上記触媒表面上に発生して、上記触媒表面を覆ってしまうためにNOxの分解効率が低下する。そして、悪い場合には、ハニカム構造の上記触媒が目詰まりを起こし、エンジンの運転ができなくなってしまう。また、温度が高すぎる場合には紫煙が発生する等の問題が発生する。 When the SCR is used, NOx cannot be removed unless it is within a temperature range specific to a catalyst made of vanadium-titania or the like. When the temperature is insufficient, acidic ammonium sulfate (solid) is generated on the surface of the catalyst and covers the surface of the catalyst, so that the decomposition efficiency of NOx decreases. If it is bad, the catalyst having the honeycomb structure is clogged, and the engine cannot be operated. Further, when the temperature is too high, problems such as generation of purple smoke occur.
また、近年のディーゼルエンジンでは、様々な技術の進歩によって、燃料の燃焼により発生する熱を高効率で動力に変換しているために、排気ガスの温度はSCR触媒が有効に働く温度の範囲まで上がらない場合も生ずる。 Moreover, in recent diesel engines, the heat generated by the combustion of fuel is converted into power with high efficiency by the advancement of various technologies, so the exhaust gas temperature is within the temperature range where the SCR catalyst works effectively. There may be cases where it does not rise.
従来、排気ガス浄化装置として、特開2001‐336440号公報(特許文献1)に開示されたディーゼルエンジンの低負荷時高排気温度維持装置がある。このディーゼルエンジンの低負荷時高排気温度維持装置では、多気筒ディーゼル機関の吸気通路入口に第1絞り弁を設け、上記第1絞り弁の下流通路のうちの一部の気筒群に分岐した通路に第2絞り弁を設け、排気管におけるCRT(商品名:Continuous Regenerative Trap)およびDe NOxコンバータの下流に第3絞り弁を設ける。そして、排気温度センサからのディーゼルエンジンの運転状態に応じた排気温度の情報に基づいて、電子制御器によって、下記構成のうち2以上を組合せて行って、高排気温度を確保、維持するようにしている。 2. Description of the Related Art Conventionally, as an exhaust gas purification device, there is a high exhaust temperature maintaining device at low load of a diesel engine disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-336440 (Patent Document 1). In this diesel engine low load high exhaust temperature maintenance device, a first throttle valve is provided at the intake passage inlet of a multi-cylinder diesel engine, and a passage branched into a part of the cylinder group in the downstream passage of the first throttle valve A second throttle valve is provided in the exhaust pipe, and a third throttle valve is provided downstream of the CRT (trade name: Continuous Regenerative Trap) and De NOx converter in the exhaust pipe. Then, based on the exhaust temperature information corresponding to the operating state of the diesel engine from the exhaust temperature sensor, the electronic controller performs two or more of the following configurations in combination to ensure and maintain a high exhaust temperature. ing.
(1)上記第1絞り弁の調節によって、吸気を減圧しつつ、吸気行程の下死点付近において排気を所定開度開いて、排気によって圧縮行程前の吸気温度を高めて結果的に排気温度を上昇せしめる構成。 (1) By adjusting the first throttle valve, while reducing the intake air, the exhaust is opened by a predetermined opening near the bottom dead center of the intake stroke, and the intake air temperature before the compression stroke is increased by the exhaust, resulting in the exhaust temperature Configuration that raises.
(2)上記第2絞り弁を閉塞して上記一部のシリンダ群への燃料噴射を停止し、他のシリンダ群へのみ多量の燃料を噴射して、上記他のシリンダ群の排気温度を高める構成。 (2) The second throttle valve is closed to stop the fuel injection to some of the cylinder groups, and a large amount of fuel is injected only to the other cylinder groups to increase the exhaust temperature of the other cylinder groups. Constitution.
(3)上記第3絞り弁の部分的閉塞によって、背圧を高めて排気温度を高める構成。 (3) A configuration in which the back pressure is increased and the exhaust temperature is increased by partially blocking the third throttle valve.
(4)上記ディーゼルエンジンに、バイパス管路およびバイパス弁を有する容積型過給機を付設し、上記容積型過給機の駆動によって吸気温度上昇を伴う駆動力損失を発生させて、これに伴う燃料噴射量の増加によって排気温度を上昇させる構成。 (4) A displacement type turbocharger having a bypass line and a bypass valve is attached to the diesel engine, and a driving force loss accompanying an increase in intake air temperature is generated by driving the displacement type turbocharger. A configuration that raises the exhaust gas temperature by increasing the fuel injection amount.
しかしながら、上記従来のディーゼルエンジンの低負荷時高排気温度維持装置においては、以下のような問題がある。 However, the above-described conventional diesel engine low exhaust time high exhaust temperature maintenance device has the following problems.
すなわち、多気筒ディーゼル機関の吸気通路およびその下流通路と、排気管における連続再生トラップの下流とに絞り弁を設け、排気温度センサからの排気温度の情報に基づいて、電子制御器によって、上記各絞り弁の開度を制御するようにしている。したがって、ディーゼルエンジンの吸気通路や下流通路や排気管に絞り弁を設ける必要があり、ディーゼルエンジンの改造が必要となる。 That is, a throttle valve is provided in the intake passage of the multi-cylinder diesel engine and its downstream passage and downstream of the continuous regeneration trap in the exhaust pipe, and the electronic controller controls each of the above based on the exhaust temperature information from the exhaust temperature sensor. The opening of the throttle valve is controlled. Therefore, it is necessary to provide a throttle valve in the intake passage, the downstream passage, and the exhaust pipe of the diesel engine, which requires modification of the diesel engine.
また、上記電子制御器を含む上記各絞り弁の開度制御系の構築が簡単では無く、時間と労力を必要とする。 In addition, it is not easy to construct an opening control system for each throttle valve including the electronic controller, which requires time and labor.
したがって、装置の取り付けに当たってはエンジンそのものを見直す必要が生じ、コストと時間とを要し、上記装置をSCRを用いるディーゼルエンジンに容易に適用することができないという問題がある。 Therefore, when installing the device, it is necessary to review the engine itself, which requires cost and time, and there is a problem that the device cannot be easily applied to a diesel engine using SCR.
そこで、この発明の課題は、排気温度が低い場合であっても、簡単な構成で且つ取り付けも容易であってSCRを有効に機能させることができる排気ガス浄化装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an exhaust gas purifying apparatus that can easily function and have an SCR function effectively even when the exhaust gas temperature is low.
上記課題を解決するため、この発明の排気ガス浄化装置は、
ディーゼルエンジンの排気ポートに連通して設けられ、上記ディーゼルエンジンからの排気ガス中に含まれるNOxを除去するSCRと、
上記ディーゼルエンジンの吸気通路に一端が取り付けられると共に他端が開放されていて、上記ディーゼルエンジンに供給される吸気の一部を逃がすための逃がし弁と、
上記ディーゼルエンジンから上記選択触媒還元脱硝装置へ向かう排気ガスの温度を検出する排気ガス温度センサと、
上記排気ガス温度センサによって検出された上記温度が、上記選択触媒還元脱硝装置の安定動作に必要な温度の範囲内に自動的に入るように、上記逃がし弁の開閉動作を制御する弁制御部と
を備え、
上記選択触媒還元脱硝装置の安定動作に必要な温度の範囲は、上記ディーゼルエンジンの燃料における硫黄分から算出される
ことを特徴としている。
In order to solve the above problems, an exhaust gas purifying apparatus of the present invention
An SCR provided in communication with an exhaust port of the diesel engine and removing NOx contained in the exhaust gas from the diesel engine;
One end is attached to the intake passage of the diesel engine and the other end is opened, and a relief valve for releasing a part of the intake air supplied to the diesel engine,
An exhaust gas temperature sensor for detecting the temperature of exhaust gas from the diesel engine toward the selective catalytic reduction denitration device;
A valve controller for controlling the opening / closing operation of the relief valve so that the temperature detected by the exhaust gas temperature sensor automatically falls within a temperature range necessary for stable operation of the selective catalytic reduction denitration device ; <br/>
The temperature range required for the stable operation of the selective catalytic reduction denitration apparatus is calculated from the sulfur content in the fuel of the diesel engine .
上記構成によれば、上記弁制御部の制御によって上記逃がし弁を開くと、上記ディーゼルエンジンに供給される吸気の一部が放出される。そうすると、それに伴って排気ガスの温度が上昇し、上記SCRによる上記NOxの除去能力が向上される。したがって、上記SCRの能力が低下した場合や、排気ガス温度が低下した場合や、上記SCRを稼働させる場合や、硫黄含有量の多い燃料を用いる場合や、上記ディーゼルエンジンを冷態から始動する場合等に、上記弁制御部の制御によって上記逃がし弁を開くことにより、上記SCRの能力を向上させ、上記SCRを有効に機能させ、燃料コストを削減し、上記SCRの動作開始までの時間短縮等の効果を奏することができる。 According to the above configuration, when the relief valve is opened by the control of the valve control unit, a part of the intake air supplied to the diesel engine is released. If it does so, the temperature of exhaust gas will rise in connection with it and the removal capability of said NOx by said SCR will be improved. Therefore, when the capacity of the SCR decreases, when the exhaust gas temperature decreases, when the SCR is operated, when fuel with a high sulfur content is used, or when the diesel engine is started from a cold state In addition, by opening the relief valve under the control of the valve control unit, the SCR capability is improved, the SCR is effectively functioned, the fuel cost is reduced, and the time until the SCR operation starts is shortened. The effect of can be produced.
その際に、上記弁制御部は、上記逃がし弁をオン・オフ制御するだけでよい。したがって、簡単な制御によって上記ディーゼルエンジンの排気ガス温度を上昇させることができる。さらに、上記弁制御部による制御系の構築が簡単であり、制御系構築に必要な時間の短縮とコストの削減とを図ることができる。 At that time, the valve control unit only needs to perform on / off control of the relief valve. Therefore, the exhaust gas temperature of the diesel engine can be raised by simple control. Furthermore, it is easy to construct a control system by the valve control unit, and it is possible to shorten the time and cost required for constructing the control system.
また、一実施の形態の排気ガス浄化装置では、
人工衛星からの電波を受信して現在位置を測定する全地球測位システム受信機を備え、
上記弁制御部は、
上記全地球測位システム受信機によって得られた位置情報に基づいて、予め設定された設定地域を通過する期間中は上記逃がし弁を開状態に維持させるようになっており、
上記逃がし弁を開く場合には、上記設定地域に到達する時間よりも前側にオフセットを持たせた時間に上記逃がし弁を開く一方、上記逃がし弁を閉じる場合には、上記設定地域から離脱した時間に上記逃がし弁を閉じるようになっている。
Moreover, in the exhaust gas purification apparatus of one embodiment,
It has a global positioning system receiver that receives radio waves from satellites and measures the current position.
The valve control unit
Based on the position information obtained by the global positioning system receiver, the relief valve is maintained in an open state during a period of passing through a preset set area.
When opening the relief valve, the time when the relief valve is opened at a time having an offset in front of the time to reach the set area, while when the relief valve is closed, the time away from the set area. The above relief valve is closed.
この実施の形態によれば、上記全地球測位システム受信機からの位置情報に基づいて上記逃がし弁の開閉を制御するので、自動的に上記設定地域を通過する期間中は上記逃がし弁を開状態に維持させることができる。 According to this embodiment, since the opening and closing of the relief valve is controlled based on the position information from the global positioning system receiver, the relief valve is automatically opened during the period of passing through the set area. Can be maintained.
さらに、上記設定地域に到達する時間よりも前側にオフセットを持たせた時間に上記逃がし弁を開くので、上記設定地域に到達するまでに、上記ディーゼルエンジンの排気ガス温度を上記SCRが安定動作できる温度まで上昇させることが可能になる。
また、一実施の形態の排気ガス浄化装置では、
上記逃がし弁は、上記ディーゼルエンジンに供給される吸気の一部を、上記ディーゼルエンジンの吸気通路の上流側に戻すのではなく、外部へ逃がす。
Further, since the relief valve is opened at a time when an offset is provided in front of the time to reach the set area, the SCR can stably operate the exhaust gas temperature of the diesel engine until the set area is reached. It becomes possible to raise the temperature.
Moreover, in the exhaust gas purification apparatus of one embodiment,
The relief valve escapes a part of the intake air supplied to the diesel engine to the outside instead of returning a part of the intake air to the upstream side of the intake passage of the diesel engine.
以上より明らかなように、この発明の排気ガス浄化装置では、上記逃がし弁を開いて上記ディーゼルエンジンへの吸気の一部を放出すると、それに伴って排気ガスの温度が上昇して、上記SCRによる上記NOxの除去能力が向上される。その場合、吸気ダクトに上記逃がし弁を設置すれば上記逃がし弁を上記ディーゼルエンジンに対して外付けすることができる。したがって、簡単な構成で且つ取り付けも容易であって、SCRを有効に機能させることができる。 As is clear from the above, in the exhaust gas purifying device of the present invention, when the relief valve is opened and a part of the intake air to the diesel engine is released, the temperature of the exhaust gas rises accordingly, and the SCR The NOx removal capability is improved. In that case, if the relief valve is installed in the intake duct, the relief valve can be externally attached to the diesel engine. Therefore, the SCR can function effectively with a simple configuration and easy attachment.
その際に、上記弁制御部は、上記逃がし弁をオン・オフ制御するだけでよい。したがって、上記弁制御部による制御系の構築が簡単であり、制御系構築に必要な時間の短縮とコストの削減とを図ることができる。 At that time, the valve control unit only needs to perform on / off control of the relief valve. Therefore, it is easy to construct a control system by the valve control unit, and it is possible to shorten the time and cost required for constructing the control system.
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。図1は、本実施の形態の排気ガス浄化装置における概略構成を示す模式図である。但し、この排気ガス浄化装置は、ディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれるNOxを除去する排気ガス浄化装置である。また、図1においては、複数のシリンダのうちの1つのシリンダで代表して描いている。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments. FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the exhaust gas purification apparatus of the present embodiment. However, this exhaust gas purification device is an exhaust gas purification device that removes NOx contained in the exhaust gas of a diesel engine. In FIG. 1, one cylinder among a plurality of cylinders is representatively drawn.
図1において、ディーゼルエンジン1は、シリンダブロック2と、シリンダブロック2内に形成されたシリンダ3と、このシリンダ3内を上下に往復動するピストン4とを含んで概略構成されている。シリンダヘッド(図示せず)に設けられた吸気ポート5と排気ポート6とには、過給機7が接続されている。
In FIG. 1, a diesel engine 1 is schematically configured to include a
上記過給機7は、コンプレッサ8とタービン9とを内蔵しており、導入された空気をコンプレッサ8によって圧縮して、複数のシリンダ3に共通に連通している吸気ダクト10に供給する。また、タービン9を複数のシリンダ3に共通に連通している排気ダクト11からの排気ガスによって回転させて、コンプレッサ8を駆動する。
The supercharger 7 includes a
上記過給機7におけるタービン9側の排出口には、SCR12が接続されている。このSCR12は、タービン9からの排出ガス、つまりディーゼルエンジン1の排気ガス中に含まれるNOxを除去する。すなわち、排出ガスに尿素水を噴射し、尿素から変化したアンモニア(NH3)がNOxと化学反応することで、窒素(N2)と水(H2O)とに還元する。
An
ところで、上記ディーゼルエンジン1の燃料における硫黄分とSCR12の安定動作に必要な排気温度には、一般的に(通常)図2に示すような関係があることが知られている。図2から分かるように、燃料として硫黄分が0.5%の重油を用いる場合には、SCR12の入口における排気ガス温度は290℃以上が必要である。また、硫黄分が3.5%のC重油を用いる場合には、335℃以上の排気ガス温度が必要である。
By the way, it is known that the sulfur content in the fuel of the diesel engine 1 and the exhaust temperature necessary for stable operation of the
上記SCR12への排気ガスの温度を上げるためには、過給機7のエンジン性能とのマッチングを調整すること、バーナーで加熱すること、過給機7への排気ガスの一部を過給機7の後段にバイパスすること等が考えられる。
In order to raise the temperature of the exhaust gas to the
しかしながら、上記過給機7のマッチング調整については、エンジン性能を確保しつつ排気温度のみを調整することは難しい。また、バーナーによる加熱については、加熱用の燃料を直接排気管に噴射するので安全面で十分な対策が必要となる。また、排気ガスの一部のバイパスについては、高温の排気管内にバイパス弁を設置する必要があるので信頼性および耐久性が必要となる。等の懸念が生ずる。 However, with regard to the matching adjustment of the supercharger 7, it is difficult to adjust only the exhaust temperature while ensuring the engine performance. In addition, with respect to the heating by the burner, since the fuel for heating is directly injected into the exhaust pipe, a sufficient measure for safety is required. In addition, regarding a part of the exhaust gas bypass, it is necessary to install a bypass valve in the high-temperature exhaust pipe, so that reliability and durability are required. Such concerns arise.
そこで、本実施の形態においては、以下のような簡便な方法によって、SCR12への排気ガスの温度を上げるようにしている。
Therefore, in the present embodiment, the temperature of the exhaust gas to the
すなわち、全シリンダ3の吸気ポート5に共通に連通している吸気ダクト10に、上記逃がし弁の一例としての電磁弁14が介設された分岐管13を設けている。または、吸気ダクトに穴を開けて逃がし弁を直接取り付けても良い。そして、排気ガス温度を上昇させる場合には、電磁弁14を開放させて吸気ガスの一部を外部に逃がして、各ディーゼルエンジン1の吸気ポート5への吸気量を減少させる。その結果、各ディーゼルエンジン1の排気ポート6からの排気ガスの温度が上昇し、延いてはSCR12の入口における排気ガス温度が上昇されるのである。
That is, a
その場合、上記電磁弁14による吸気の逃がし量を、SCR12の入口における排気ガス温度が安定動作に必要な温度の範囲内に入るように設定しておく。そうすることによって、電磁弁14をオン・オフするだけの簡単な制御で、SCR12を安定動作させる排気ガス温度に設定することが可能になる。
In this case, the amount of intake air escape by the electromagnetic valve 14 is set so that the exhaust gas temperature at the inlet of the
ここで、上記電磁弁14を開放するのはSCR12を使用する場合である。そこで、電磁弁14の開閉動作を制御する弁制御部15を設けている。弁制御部15は、オンスイッチ16およびオフスイッチ17の操作情報、GPS(Global Positioning System:全地球測位システム)受信機18からの位置情報、および、過給機7におけるタービン9の排出口とSCR12とを接続する配管に設置された排気温度センサ19からの温度情報に基づいて、電磁弁14をオン・オフ制御する。
Here, the electromagnetic valve 14 is opened when the
上記GPS受信機18からの位置情報は、予め設定された設定海域の境界を表す第1設定位置情報の範囲内であるか否かが判別される。
It is determined whether or not the position information from the
ここで、上記設定海域は、NOx排出量の規制海域を予め設定された設定距離だけ外側に広げた海域である。そして、上記設定距離は、電磁弁14をオンしてからSCR12の入口における排気ガス温度が上昇して安定動作に必要な温度に至るまでの時間をオフセット時間とした場合に、上記規制海域を航行する際の巡航速度で上記オフセット時間だけ進む距離である。
Here, the set sea area is a sea area where the regulated sea area of NOx emission amount is expanded outward by a preset set distance. The set distance travels in the restricted sea area when the time from when the solenoid valve 14 is turned on until the exhaust gas temperature at the inlet of the
上記排気温度センサ19からの検出信号に基づいて、排気温度はSCR12の安定動作温度を下回っているか否かが判別される。その結果、下回っている場合には電磁弁14がオンされる。このように、NOx排出量の規制海域外側に設定された上記設定海域の境界で電磁弁14をオンすることによって、上記巡航速度で上記規制海域に到達した際に、SCR12の入口における排気ガス温度が安定動作に必要な温度になるのである。
Based on the detection signal from the
ここで、常に上記巡航速度で上記規制海域を航行できるとは限らない。そこで、予め上記巡航速度で上記規制海域を航行できないことが予測できる場合には、弁制御部15に設けられているキーボード等から上記規制海域の航行速度を入力することによって、弁制御部15によって、入力された航行速度での上記設定距離を演算し、この演算された設定距離に基づいて上記設定海域を変更可能に構成してもよい。 Here, it is not always possible to navigate the restricted sea area at the cruise speed. Therefore, when it can be predicted that the restricted sea area cannot be navigated at the cruise speed in advance, the valve controller 15 inputs the navigation speed of the restricted sea area from a keyboard or the like provided in the valve controller 15. Alternatively, the set distance at the inputted navigation speed may be calculated, and the set sea area may be changed based on the calculated set distance.
上記GPS受信機18からの位置情報は、上記規制海域の境界を表す第2設定位置情報の範囲内であるか否かが判別される。その結果、第2設定位置情報の範囲外であれば(つまりNOx排出量の規制海域を出れば)電磁弁14がオフされる。
It is determined whether or not the position information from the
ここで、上記電磁弁14をオンして吸気ガスの一部を外部に逃がした場合には、燃焼状態が悪くなるため燃費が低下する。しかしながら、燃費が低下する海域は、上記設定海域に入ってから上記規制海域を出るまでの特定領域を航行する期間のみである。 Here, when the solenoid valve 14 is turned on and a part of the intake gas is released to the outside, the combustion state is deteriorated, so that the fuel consumption is lowered. However, the sea area where the fuel consumption is reduced is only the period of navigating the specific area from entering the set sea area until leaving the regulated sea area.
したがって、上述したように過給機7のエンジン性能とのマッチングを調整すること、バーナーで加熱すること、過給機7への排気ガスの一部を過給機7の後段にバイパスすること等によってSCR12への排気ガスの温度を上げる場合のごとく、常時燃費が低下する場合に比して、燃費の低下期間を短縮することができる。
Therefore, adjusting the matching with the engine performance of the supercharger 7 as described above, heating with a burner, bypassing part of the exhaust gas to the supercharger 7 to the subsequent stage of the supercharger 7, etc. Thus, as in the case where the temperature of the exhaust gas to the
また、上記オンスイッチ16およびオフスイッチ17のマニュアル操作によって、電磁弁14をオン・オフ制御可能にしている。したがって、何らかの理由でSCR12が停止した場合には、オフスイッチ17を押下することによって電磁弁14をオフすることが可能になる。
Further, the solenoid valve 14 can be controlled to be turned on / off by manual operation of the on
以上のごとく、本実施の形態においては、全シリンダ3の吸気ポート5に共通に連通している吸気ダクト10に、電磁弁14が介設された分岐管13を設ける。そして、電磁弁14を開放して吸気ガスの一部を外部に放出することによって、SCR12に供給される排気ガスの温度を上昇させるようにしている。したがって、簡単な構成で且つ取り付けも容易であって、SCRを有効に機能させることができる。
As described above, in the present embodiment, the
また、上記弁制御部15による電磁弁14の制御は、オン・オフ制御である。したがって、制御系の構築が簡単であり、制御系の構築に必要な時間の短縮とコストの削減とを図ることができる。 The control of the electromagnetic valve 14 by the valve control unit 15 is on / off control. Therefore, the construction of the control system is simple, and the time required for construction of the control system and the cost can be reduced.
船舶用大型ディーゼルエンジンにおいては、周囲の状況に応じてエンジンの運転特性を自動調整するコモンレールや可変バルブタイミング機構等の技術がその大きさゆえ困難な点が多く、一般的ではない。このような状況から、排気ガス温度を上昇させるためにエンジンの特性自体を変更する場合には過給器および燃焼室形状等の基本設計から見直す必要がある。したがって、燃費等の必要性能と排気ガス温度の確保とを両立させるのは非常に困難である。一方において、排ガススクラバーの導入等の新技術導入によって更なる排ガス温度の上昇が必要となっている。 In a large-sized marine diesel engine, technologies such as a common rail and a variable valve timing mechanism that automatically adjust the operation characteristics of the engine according to the surrounding conditions are difficult because of their size, and are not general. In this situation, when changing the engine characteristics to increase the exhaust gas temperature, it is necessary to review the basic design of the turbocharger and the combustion chamber shape. Therefore, it is very difficult to achieve both required performance such as fuel efficiency and ensuring the exhaust gas temperature. On the other hand, it is necessary to further increase the exhaust gas temperature by introducing new technologies such as the introduction of exhaust gas scrubbers.
本実施の形態によれば、上記吸気ダクト10に分岐管13を設け、この分岐管13の先端部をシリンダブロック2外に露出させ、この分岐管13の露出部に電磁弁14を外付けすることが可能になる。したがって、排気ガス温度が上記SCRを安定動作させることができる温度よりも低いディーゼルエンジンを搭載している船舶において、簡単な改良で、排気ガス温度を上げることができる。
According to the present embodiment, the intake duct 10 is provided with the
その場合における上記電磁弁14の弁制御部15による開閉制御は、上述したようにオン・オフ制御である。また、次世代のNOx排出量規制は特定海域のみに限定されるものであり、上記特定海域内外および上記SCRの稼働状態で電磁弁14のオン・オフを切り換える動作で十分である。したがって、電磁弁14のオンによる燃費低下は上記特定海域のみに限定でき、燃費等の必要性能と排気ガス温度の確保とを両立させることができる。 In this case, the opening / closing control by the valve control unit 15 of the electromagnetic valve 14 is on / off control as described above. In addition, the next-generation NOx emission restriction is limited to a specific sea area, and an operation of switching on and off the electromagnetic valve 14 in and out of the specific sea area and in the operating state of the SCR is sufficient. Therefore, the fuel consumption reduction due to the solenoid valve 14 being turned on can be limited only to the specific sea area, and the required performance such as fuel efficiency and the securing of the exhaust gas temperature can be achieved at the same time.
さらに、排気ガス温度が上記SCRを安定動作させることができる温度よりも十分に高いディーゼルエンジンを搭載している船舶の場合であっても、エンジンを冷態から始動する場合には、上記SCRの触媒温度が規定値に達して尿素水を噴射できるまでにある程度の時間が掛かる。そこで、本実施の形態の電磁弁14を用いて上記SCRへの排気ガス温度を高めることによって、尿素水噴射開始可能状態に至るまでの時間を短縮することができる。 Further, even in the case of a ship equipped with a diesel engine whose exhaust gas temperature is sufficiently higher than the temperature at which the SCR can be stably operated, when the engine is started from a cold state, It takes some time before the catalyst temperature reaches the specified value and the urea water can be injected. Therefore, by increasing the exhaust gas temperature to the SCR using the electromagnetic valve 14 of the present embodiment, it is possible to shorten the time until the urea water injection can be started.
また、図2に示すように、燃料として硫黄分が高い重油を用いる場合、NOx除去に必要な排気ガス温度が高くなる。本実施の形態によれば、簡単な構成でSCR12に供給される排気ガス温度を上昇させることができる。したがって、NOx排出量の規制海域内においても硫黄分が3.5%の安価なC重油を用いることが可能になり、燃料コストの削減を図ることが可能になる。
Further, as shown in FIG. 2, when heavy oil having a high sulfur content is used as the fuel, the exhaust gas temperature required for NOx removal becomes high. According to this embodiment, the exhaust gas temperature supplied to the
尚、上記実施の形態においては、以下のような変形も可能である。 In the above embodiment, the following modifications are possible.
すなわち、上記ディーゼルエンジン1に負荷検出手段(図示せず)を設け、弁制御部15は、上記負荷検出手段からの負荷信号を受けて、予め設定された負荷領域内で、電磁弁14のオン・オフを制御するようにしてもよい。 That is, the diesel engine 1 is provided with load detection means (not shown), and the valve control unit 15 receives the load signal from the load detection means and turns on the electromagnetic valve 14 within a preset load region. -You may make it control OFF.
また、上記電磁弁14に、サイレンサ(図示せず)を設ければ、分岐管13から吸気ガス(空気)を外部に逃がす際の騒音を低く抑えることが可能になる。
Further, if a silencer (not shown) is provided in the electromagnetic valve 14, it is possible to reduce noise when the intake gas (air) is released from the
また、上記SCR12の下流にNOx検出手段(図示せず)を設け、弁制御部15は、上記NOx検出手段からのNOx量信号を受けて、SCR12からの排出NOx量が所定値を越えると酸性硫安が上記触媒の表面に付着して上記触媒のNOx分解効率が低下したと判断して、電磁弁14をオン制御するようにしてもよい。こうすることによって、短時間でSCR12への排気ガス温度を高めて上記触媒に付着している酸性硫安を溶かして飛ばすことができ、上記触媒の機能を復活させることができる。
Further, a NOx detecting means (not shown) is provided downstream of the
また、触媒のNOx分解効率低下は、触媒前後の差圧検出手段(図示せず)を設け、差圧信号が所定値を超えた場合にNOx分解効率が低下したと判断することもできる。 Further, the NOx decomposition efficiency of the catalyst can be reduced by providing a differential pressure detection means (not shown) before and after the catalyst, and it can be determined that the NOx decomposition efficiency has decreased when the differential pressure signal exceeds a predetermined value.
また、上記実施の形態においては、上記逃がし弁を電磁弁14で構成しているが、電動弁で構成してもよい。 Moreover, in the said embodiment, although the said relief valve is comprised with the solenoid valve 14, you may comprise with a motor operated valve.
1…ディーゼルエンジン
2…シリンダブロック
3…シリンダ
4…ピストン
5…吸気ポート
6…排気ポート
7…過給機
8…コンプレッサ
9…タービン
10…吸気ダクト
11…排気ダクト
12…SCR
13…分岐管
14…電磁弁
15…弁制御部
16…オンスイッチ
17…オフスイッチ
18…GPS受信機
19…排気温度センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
13 ... Branch pipe 14 ... Solenoid valve 15 ...
Claims (2)
上記ディーゼルエンジンの吸気通路に一端が取り付けられると共に他端が開放されていて、上記ディーゼルエンジンに供給される吸気の一部を逃がすための逃がし弁と、
上記逃がし弁の開閉動作を制御する弁制御部
を備えたことを特徴とする排気ガス浄化装置。 A selective catalytic reduction denitration device that is provided in communication with the exhaust port of the diesel engine and removes nitrogen oxides contained in the exhaust gas from the diesel engine;
One end is attached to the intake passage of the diesel engine and the other end is opened, and a relief valve for releasing a part of the intake air supplied to the diesel engine,
An exhaust gas purification apparatus comprising a valve control unit for controlling the opening / closing operation of the relief valve.
人工衛星からの電波を受信して現在位置を測定する全地球測位システム受信機を備え、
上記弁制御部は、
上記全地球測位システム受信機によって得られた位置情報に基づいて、予め設定された設定地域を通過する期間中は上記逃がし弁を開状態に維持させるようになっており、
上記逃がし弁を開く場合には、上記設定地域に到達する時間よりも前側にオフセットを持たせた時間に上記逃がし弁を開く一方、上記逃がし弁を閉じる場合には、上記設定地域から離脱した時間に上記逃がし弁を閉じるようになっている
ことを特徴とする排気ガス浄化装置。 The exhaust gas purification device according to claim 1,
It has a global positioning system receiver that receives radio waves from satellites and measures the current position.
The valve control unit
Based on the position information obtained by the global positioning system receiver, the relief valve is maintained in an open state during a period of passing through a preset set area.
When opening the relief valve, the time when the relief valve is opened at a time having an offset in front of the time to reach the set area, while when the relief valve is closed, the time away from the set area. An exhaust gas purification device characterized in that the relief valve is closed.
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