JP6096056B2 - 脱硝装置の制御装置、脱硝装置、及び脱硝装置の制御方法 - Google Patents
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Description
このため、大型機関用の過給機では、排ガスの圧力が高いと、混合手段に接続されている空気の吸込み口から系外へ排ガスが排出される可能性がある。
そこで、脱硝装置の制御装置は、圧縮機に導かれる気体の圧力を圧力測定手段によって測定する。なお、圧力測定手段によって測定される気体は、排ガス、空気、又は排ガスと空気の混合気である。
そして、圧力測定手段による圧力測定値が大気圧未満となるように、回転数制御手段によってブロアの回転数が制御される。圧力測定手段による圧力測定値を大気圧未満とすることによって、圧縮機へ送出される排ガスの圧力が大気圧に対して負圧となる。圧縮機へ送出される排ガスの圧力が、大気圧に対して負圧となると空気導入手段から排ガスが系外へ漏れだすことはない。
また、本発明の第二態様に係る脱硝装置の制御装置は内燃機関が排出する排ガスにより回転駆動される排気タービンと、前記排気タービンが回転駆動することにより吸込み口から吸引した空気及び前記排ガスの一部を圧縮し、前記内燃機関に送出する圧縮機と、前記空気を前記圧縮機へ導く空気導入手段と、前記排ガスを前記圧縮機へ送出するブロアと、
を備える脱硝装置の制御装置であって、前記空気導入手段の空気入口の端面近傍に備えられ、前記圧縮機に導かれる気体の圧力を測定する圧力測定手段と、前記圧力測定手段による圧力測定値が大気圧未満となるように、前記ブロアの回転数を制御する回転数制御手段と、を備える。
上記第一態様では、前記回転数制御手段が、前記圧力測定値を掃気圧力、前記圧縮機の回転数、前記内燃機関の負荷、前記内燃機関の回転数の何れか一つに応じた上限値以下とするように、前記ブロアの回転数を制御する。
本発明の第四態様に係る脱硝装置は、内燃機関が排出する排ガスにより回転駆動される排気タービンと、前記排気タービンが回転駆動することにより吸込み口から吸引した空気及び前記排ガスの一部を圧縮し、前記内燃機関に送出する圧縮機と、前記空気を前記圧縮機へ導く空気導入手段と、前記排ガスを前記圧縮機へ送出するブロアと、前記空気導入手段の空気入口の端面近傍に備えられ、前記圧縮機に導かれる気体の圧力を測定する圧力測定手段、及び前記圧力測定手段による圧力測定値が大気圧未満となるように、前記ブロアの回転数を制御する回転数制御手段を有する制御装置と、を備える。
本発明の第六態様に係る脱硝装置の制御方法は、内燃機関が排出する排ガスにより回転駆動される排気タービン、前記排気タービンが回転駆動することにより吸込み口から吸引した空気及び前記排ガスを圧縮し、前記内燃機関に送出する圧縮機、前記空気を前記圧縮機へ導く空気導入手段、及び前記排ガスを前記圧縮機へ送出するブロアを備える脱硝装置の制御方法であって、前記圧縮機に導かれる気体の圧力を、前記空気導入手段の空気入口の端面近傍に備えられた圧力測定手段によって測定する第1工程と、前記圧力測定手段による圧力測定値が大気圧未満となるように、前記ブロアの回転数を制御する第2工程と、を含む。
本実施形態に係る脱硝装置10は、一例として、舶用の脱硝装置であり、内燃機関(本実施形態ではディーゼル機関12)に備えられる。
なお、圧縮機20から送出される空気とEGRガスの混合気は、空気冷却器28によって冷却されてディーゼル機関12に供給される。
タービンケーシング50は、タービンディスク52とタービン翼54とを覆うように設けられている。タービンケーシング50は、ディーゼル機関12の排ガス集合管(図示せず)から排ガスが導かれるタービンケーシング入口50aと、ディーゼル機関12の排ガスをタービン翼54へ導く排ガス通路50bと、タービン翼54を通過した排ガスを排気タービン18外へ導くタービンケーシング出口50cとを有している。
圧縮機ケーシング56は、インペラ58を覆うように設けられている。圧縮機ケーシング56は、サイレンサ26及び戻りガス用ケーシング24を介して外部からの空気及びEGRガスを取り入れる吸込み口である圧縮機ケーシング入口56aと、インペラ58が圧縮した空気が導かれる渦巻き室56bと、インペラ58が圧縮した空気を排出する圧縮機ケーシング出口56cとを有している。
ディーゼル機関12の排ガス集合管からタービンケーシング50のタービンケーシング入口50aへ排ガスが導かれる。タービンケーシング入口50aに導かれた排ガスは、排ガス通路50bを経てタービン翼54へ導かれる。タービン翼54に導かれた排ガスによってタービンディスク52及び回転軸22が回転駆動される。タービンディスク52及び回転軸22を回転駆動した排ガスは、タービン翼54からタービンケーシング出口50cに流出する。
ブロア回転数制御部42は、圧力センサ38による圧力測定値(以下「コンプレッサ吸込圧力Psuc」という。)が大気圧未満となるように、EGRブロア16の回転数を制御する。ブロア回転数制御部42は、コンプレッサ吸込圧力Psucを大気圧未満とすることによって、圧縮機20へ送出される排ガスの圧力が大気圧に対して負圧となる。圧縮機20へ送出される排ガスの圧力が、大気圧に対して負圧となるとサイレンサ26から排ガスが系外へ漏れだすことはない。
これにより、ブロア回転数制御部42は、ディーゼル機関12へ供給される酸素濃度を基準にEGRブロア16の回転数が制御するので、ディーゼル機関12の性能の低下を抑制しつつ、ディーゼル機関12に送出されるべきEGRガスが系外へ漏れ出すことを防ぐことができる。
これにより、ブロア回転数制御部42は、ディーゼル機関12に送出されるべきEGRガスが系外へ漏れ出すことを防ぐと共に、EGRガスをディーゼル機関12の動作に応じた適正な量とすることができる。
減算部72Aは、現状のO2濃度と目標O2濃度の差分値(現状O2濃度−目標O2濃度)を算出し、差分値を周波数補正量算出部74Aへ出力する。
周波数補正量算出部74Aは、(1)式に示されるように上記差分値に換算係数αを乗算することで、EGRブロア16の回転数を示す周波数の補正量である周波数補正量Aを算出し、周波数補正量Aを比較部76へ出力する。換算係数αは正の値である。
周波数補正量A=α×(現状O2濃度−目標O2濃度) ・・・(1)
上限値算出部78Bは、過給機回転数Ntに基づいたコンプレッサ吸込圧力Psucの上限値(以下「吸込圧力上限値PB」という。)を算出し、吸込圧力上限値PBを減算部72B2へ出力する。上限値算出部78Bは、一例として、過給機回転数Ntとコンプレッサ吸込圧力Psucとの関係を示したマップを備え、該マップに基づいて吸込圧力上限値PBを算出する。
吸込圧力上限値PA及び吸込圧力上限値PBは、コンプレッサ吸込圧力Psucを大気圧未満とするための上限値である。
船舶に備えられるディーゼル機関12の負荷は、気象条件等に応じて急激に変動する場合がある。吸込圧力上限値PA及び吸込圧力上限値PBに裕度を持たせることによって、ブロア回転数制御部42は、ディーゼル機関12の負荷が急激に増加し、これに伴い排気圧力が上昇した場合でも、ディーゼル機関12に送出されるべき排ガスが系外へ漏れ出すことをより確実に防ぐことができる。
周波数補正量B1=β1×(吸込圧力上限値PA−コンプレッサ吸込圧力Psuc)
・・・(2)
周波数補正量B2=β2×(吸込圧力上限値PB−コンプレッサ吸込圧力Psuc)
・・・(3)
このため、ブロア回転数制御部42は、EGRブロア16の現状の周波数に対して、負の値である周波数補正量Bを加算した周波数指令値をEGRブロア16へ出力することで、EGRブロア16の周波数を現状より下げる。これにより、戻りガス用ケーシング24へ導かれるEGRガスが負圧となり、EGRガスが系外へ漏れ出ることが防止される。
このため、ブロア回転数制御部42は、周波数補正量Aと共に周波数補正量Bが正の値の場合、EGRブロア16の現状の周波数に対して、正の値である周波数補正量Aを加算した周波数指令値をEGRブロア16へ出力することで、EGRブロア16の周波数を現状より上げる。これにより、戻りガス用ケーシング24へ導かれるEGRガスの量が多くなり、排ガス混合量が増加する。
従って、本実施形態に係る脱硝装置制御装置40は、ディーゼル機関12に送出されるべきEGRガスが系外へ漏れ出すことを防ぐことができる。
12 ディーゼル機関
16 EGRブロア
18 排気タービン
20 圧縮機
24 戻りガス用ケーシング
26 サイレンサ
38 圧力センサ
40 脱硝装置制御装置
42 ブロア回転数制御部
Claims (9)
- 内燃機関が排出する排ガスにより回転駆動される排気タービンと、
前記排気タービンが回転駆動することにより吸込み口から吸引した空気及び前記排ガスの一部を圧縮し、前記内燃機関に送出する圧縮機と、
前記空気と前記排ガスを混合して前記吸込み口へ導く混合手段と、
前記混合手段に接続され、前記空気を前記混合手段へ導く空気導入手段と、
前記排ガスを前記混合手段へ送出するブロアと、
を備える脱硝装置の制御装置であって、
前記空気導入手段の空気入口の端面近傍に備えられ、前記圧縮機に導かれる気体の圧力を測定する圧力測定手段と、
前記圧力測定手段による圧力測定値が大気圧未満となるように、前記ブロアの回転数を制御する回転数制御手段と、
を備える脱硝装置の制御装置。 - 内燃機関が排出する排ガスにより回転駆動される排気タービンと、
前記排気タービンが回転駆動することにより吸込み口から吸引した空気及び前記排ガスの一部を圧縮し、前記内燃機関に送出する圧縮機と、
前記空気を前記圧縮機へ導く空気導入手段と、
前記排ガスを前記圧縮機へ送出するブロアと、
を備える脱硝装置の制御装置であって、
前記空気導入手段の空気入口の端面近傍に備えられ、前記圧縮機に導かれる気体の圧力を測定する圧力測定手段と、
前記圧力測定手段による圧力測定値が大気圧未満となるように、前記ブロアの回転数を制御する回転数制御手段と、
を備える脱硝装置の制御装置。 - 前記回転数制御手段は、前記圧力測定値が掃気圧力、前記圧縮機の回転数、前記内燃機関の負荷、前記内燃機関の回転数の何れか一つに応じた上限値以下となるように、前記ブロアの回転数を制御する請求項1または請求項2に記載の脱硝装置の制御装置。
- 前記脱硝装置は、船舶に備えられ、
前記上限値は、前記船舶の運航で想定される前記内燃機関の負荷変動に応じた裕度を有する請求項3に記載の脱硝装置の制御装置。 - 前記回転数制御手段は、前記内燃機関へ供給される酸素濃度に応じて算出された前記ブロアの回転数を、前記圧力測定値が大気圧未満となるように補正する請求項1から請求項4の何れか1項に記載の脱硝装置の制御装置。
- 内燃機関が排出する排ガスにより回転駆動される排気タービンと、
前記排気タービンが回転駆動することにより吸込み口から吸引した空気及び前記排ガスの一部を圧縮し、前記内燃機関に送出する圧縮機と、
前記空気と前記排ガスを混合して前記吸込み口へ導く混合手段と、
前記混合手段に接続され、前記空気を前記混合手段へ導く空気導入手段と、
前記排ガスを前記混合手段へ送出するブロアと、
前記空気導入手段の空気入口の端面近傍に備えられ、前記圧縮機に導かれる気体の圧力を測定する圧力測定手段、及び前記圧力測定手段による圧力測定値が大気圧未満となるように、前記ブロアの回転数を制御する回転数制御手段を有する制御装置と、
を備える脱硝装置。 - 内燃機関が排出する排ガスにより回転駆動される排気タービンと、
前記排気タービンが回転駆動することにより吸込み口から吸引した空気及び前記排ガスの一部を圧縮し、前記内燃機関に送出する圧縮機と、
前記空気を前記圧縮機へ導く空気導入手段と、
前記排ガスを前記圧縮機へ送出するブロアと、
前記空気導入手段の空気入口の端面近傍に備えられ、前記圧縮機に導かれる気体の圧力を測定する圧力測定手段、及び前記圧力測定手段による圧力測定値が大気圧未満となるように、前記ブロアの回転数を制御する回転数制御手段を有する制御装置と、
を備える脱硝装置。 - 内燃機関が排出する排ガスにより回転駆動される排気タービン、前記排気タービンが回転駆動することにより吸込み口から吸引した空気及び前記排ガスを圧縮し、前記内燃機関に送出する圧縮機、前記空気と前記排ガスとを混合して前記吸込み口へ導く混合手段、前記混合手段に接続され、前記空気を前記混合手段へ導く空気導入手段、及び前記排ガスを前記混合手段へ送出するブロアを備える脱硝装置の制御方法であって、
前記圧縮機に導かれる気体の圧力を、前記空気導入手段の空気入口の端面近傍に備えられた圧力測定手段によって測定する第1工程と、
前記圧力測定手段による圧力測定値が大気圧未満となるように、前記ブロアの回転数を制御する第2工程と、
を含む脱硝装置の制御方法。 - 内燃機関が排出する排ガスにより回転駆動される排気タービン、前記排気タービンが回転駆動することにより吸込み口から吸引した空気及び前記排ガスを圧縮し、前記内燃機関に送出する圧縮機、前記空気を前記圧縮機へ導く空気導入手段、及び前記排ガスを前記圧縮機へ送出するブロアを備える脱硝装置の制御方法であって、
前記圧縮機に導かれる気体の圧力を、前記空気導入手段の空気入口の端面近傍に備えられた圧力測定手段によって測定する第1工程と、
前記圧力測定手段による圧力測定値が大気圧未満となるように、前記ブロアの回転数を制御する第2工程と、
を含む脱硝装置の制御方法。
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