NO327898B1 - NOx-reduksjon pa marine dieselmotorer - Google Patents

NOx-reduksjon pa marine dieselmotorer Download PDF

Info

Publication number
NO327898B1
NO327898B1 NO20071519A NO20071519A NO327898B1 NO 327898 B1 NO327898 B1 NO 327898B1 NO 20071519 A NO20071519 A NO 20071519A NO 20071519 A NO20071519 A NO 20071519A NO 327898 B1 NO327898 B1 NO 327898B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
air
nitrogen
atmospheric
stream
oxygen
Prior art date
Application number
NO20071519A
Other languages
English (en)
Other versions
NO20071519L (no
Inventor
Oyvin Melhus
Original Assignee
Ecoxy As
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ecoxy As filed Critical Ecoxy As
Priority to NO20071519A priority Critical patent/NO327898B1/no
Priority to PCT/NO2008/000108 priority patent/WO2008115073A1/en
Publication of NO20071519L publication Critical patent/NO20071519L/no
Publication of NO327898B1 publication Critical patent/NO327898B1/no

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/10—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding acetylene, non-waterborne hydrogen, non-airborne oxygen, or ozone
    • F02M25/12—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding acetylene, non-waterborne hydrogen, non-airborne oxygen, or ozone the apparatus having means for generating such gases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B13/00—Oxygen; Ozone; Oxides or hydroxides in general
    • C01B13/02—Preparation of oxygen
    • C01B13/0229—Purification or separation processes
    • C01B13/0248—Physical processing only
    • C01B13/0251—Physical processing only by making use of membranes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/04—Engines with exhaust drive and other drive of pumps, e.g. with exhaust-driven pump and mechanically-driven second pump
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B43/00—Engines characterised by operating on gaseous fuels; Plants including such engines
    • F02B43/10—Engines or plants characterised by use of other specific gases, e.g. acetylene, oxyhydrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B47/00—Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines
    • F02B47/04—Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines the substances being other than water or steam only
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/40—Nitrogen compounds
    • B01D2257/404—Nitrogen oxides other than dinitrogen oxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2258/00—Sources of waste gases
    • B01D2258/01—Engine exhaust gases
    • B01D2258/012—Diesel engines and lean burn gasoline engines
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2210/00—Purification or separation of specific gases
    • C01B2210/0043—Impurity removed
    • C01B2210/0046—Nitrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2570/00—Exhaust treating apparatus eliminating, absorbing or adsorbing specific elements or compounds
    • F01N2570/14—Nitrogen oxides
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B29/00—Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
    • F02B29/04—Cooling of air intake supply
    • F02B29/0406—Layout of the intake air cooling or coolant circuit
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Supercharger (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

Et system og fremgangsmåte for reduksjon av NOx-utslipp fra en dieselmotor omfattende å danne en ladeluft til forsyning av motoren ved å blande en nitrogenrik luft med en atmosfærisk luftstrøm før blandingen benyttes som ladeluften i et brennkammer i motoren. Den nitrogenrike luften oppnås fra en atmosfærisk gass, hvor gassen separeres i en nitrogenanriket strøm og en oksygenanriket strøm i en luftseparasjonsanordning.

Description

Et system og en fremgangsmåte for reduksjon av NOx-utslipp.
Introduksjon
Protokollen for reduksjonen av forsuring, overgjødsling og bakkenært ozonnivå
(Gøteborgprotokollen) ble vedtatt i 1999.1 henhold til protokollen skal Norge redusere utslippene av NOx til 156.0000 tonn innen 2010. Lite fremskritt har per 2007 vært gjort. Bidraget fra dieselmotorer som benyttes i kysttrafikk og i fiskeindustrien var omtrent 40 % av det totale NOx-utslippet i Norge i 2004, og dermed bør en stor del av innsatsen i forbindelse med reduksjonen av NOx-utslippene gjøres på dette området. NOx-utslipp fra dieselmotorer skyldes hovedsakelig den termiske NOx-dannelsesmekanismen. Dermed vil en redusert forbrenningskammertemperatur resultere i en reduksjon av NO„-utslippene. Den foreliggende oppfinnelsen søker å redusere temperaturen i forbrenningskammeret ved å tilveiebringe et separat
kompressor/luftseparasjonssystem slik at nitrogenanriket luft blandes med ladeluften før ladeluften injiseres i forbrenningskammeret. Ved å redusere oksygeninnholdet i ladeluften oppnås en reduksjon i forbrenningstemperaturen.
Bakgrunnsteknikk
Mange innfallsvinkler for å redusere NCVutslippene fra dieselmotorer har vært foreslått.
I US5960777 foreslår Nemser å sparere ladeluften inn i en oksygenanriket strøm og en nitrogenanriket strøm ved anvendelse av et luftseparasjonssystem omfattende en membran. Den oksygenanrikede luften kan forsynes til motoren når denne startes og den nitrogenanrikede luften kan forsynes til motoren når motoren er i stabil driftstilstand. Imidlertid må all ladeluften i henhold til US5960777 passere igjennom luftseparasjonsenheten.
US6173567 og US5649517 viser et system for forsyning av nitrogenanrikede eller oksygenanrikede luftstrømmer til en dieselmotor. I henhold til de viste oppfinnelsene må imidlertid hele ladeluftstrømmen separeres i to strømmer etter å ha blitt komprimert av motorens turbolader. Dette kan på en negativ måte påvirke motorens ytelse.
US6453893 viser et tilsvarende system som US5649517 og US6173567 hvor all ladeluften føres over en luftseparasjonsenhet.
EP1176291 viser et system for reduksjon av nitrogenoksider i en dieselmotor som kan redusere nitrogenoksidet i en eksosgass til dieselmotoren, Det benyttes en nitrogengassgenererende anordning for å øke konsentrasjonen av nitrogen i luften som forsynes til motoren,
JP63124829 viser en anordning innrettet til å redusere utslippene av skadelige forbindelser fra en motor. Dette oppnås ved å montere en filmtype nitrogenanrikende anordning på et innløpssystem og å forsyne innmatingsluft generert ved å forsterke den atmosfæriske luften.
WO00/31386 viser en anordning og metode for reduksjon av eksosgass fra en motor. Den viste anordningen er en membran som separerer nitrogen og oksygen i inntaksluften.
En egen tilnærming til å løse problemstillingen har vært å resirkulere en andel av eksosgassen. Imidlertid er det store ulemper med denne fremgangsmåten ettersom eksosgassen vanligvis omfatter en gitt andel partikler samt at eksosgassen er varm. For at en dieselmotor skal fungere effektivt bør ladeluften være ved lav temperatur slik at man muliggjør en stor termisk ekspansjon.
Kort sammendrag av oppfinnelsen
Den foreliggende oppfinnelsen søker å løse i det minste enkelte av svakhetene ved bakgrunnsteknikken og omfatter et system for reduksjon av NOx-utslipp fra en dieselmotor, hvor dieselmotoren forsynes med en ladeluft og en dieselstrøm for forbrenning i et forbrenningskammer. Dieselmotoren omfatter en turbolader tilkoblet en første kompressor innrettet til å forsyne komprimert luft til forbrenningskammeret. En atmosfærisk luftstrøm er innrettet til å bli komprimert av en andre kompressor atskilt fra dieselmotoren. En luftseparasjonsenhet er innrettet til å separere den atmosfæriske luftstrømmen inn i nitrogenanriket strøm og en oksygenanriket strøm, hvor den nitrogeninneholdende strømmen er innrettet for å blandes med ladeluftstrømmen hvorved oksygenprosenten i ladeluften reduseres og dermed at NOx-utslippene fra dieselmotorene reduseres.
Metoden omfatter videre en fremgangsmåte for reduksjon av NOx-utslipp fra en dieselmotor hvori dieselmotoren forsynes med en strøm av ladeluft og en dieselstrøm, hvor dieselstrømmen er innrettet til å forbrennes i et forbrenningskammer, hvor en første kompressor komprimerer ladeluften før ladeluften injiseres i forbrenningskammeret, hvor en luftseparasjonsenhet separerer en atmosfærisk luftstrøm i en nitrogenanriket strøm og en oksygenanriket strøm hvor den nitrogenanrikede strømmen blandes med ladeluften slik at oksygenprosenten i ladeluften reduseres og dermed reduserer NOx-utslippene fra dieselmotoren.
Øvrige fordelaktige utførelser av oppfinnelsen er beskrevet i de vedføyde uavhengige krav.
Figuroverskrifter.
Fig. 1 beskriver effekten av reduksjonen av NOx-utslippene når oksygeninnholdet i ladeluften reduseres. Fig. 2 viser en sammenligning av forskjellige diluenter i ladeluften ved reduksjonen av NOx-utslipp. Fig. 3 er en illustrasjon av en utførelse av oppfinnelsen hvor en egen diluentlinje er innrettet for å separere atmosfærisk luft (13) i en oksygenanriket (14) og en nitrogenanriket (15) strøm, hvor den nitrogenanrikede strømmen er innrettet til å blandes med en ladeluftstrøm (12) før blandingen injiseres i forbrenningskammet (4) til dieselmotoren (1). I denne utførelsen av oppfinnelsen utføres blandingen etter at den atmosfæriske hovedluftstrømmen (12) er blitt komprimert. Fig. 4 er en illustrasjon av en utførelse av oppfinnelsen hvor en egen diluentlinje er innrettet til å separere atmosfærisk luft (13) i en oksygenanriket (14) og en nitrogenanriket strøm (15) hvor den nitrogenanrikede strømmen (15) er innrettet til å bli blandet med en ladeluftstrøm (12) før blandingen injiseres i forbrenningskammeret (4) til dieselmotoren (1). I denne utførelsen av oppfinnelsen blir den nitrogenanrikede strømmen (15) innført i den atmosfæriske inntaksluftstrømmen (12) før den første kompressoren (2).
Utførelser i henhold til oppfinnelsen
Oppfinnelsen skal i det videre beskrives med henvisning til de vedlagte figurene. Selv om eksempler gis i beskrivelsen som følger skal ikke disse eksemplene virke begrensende i forhold til oppfinnelsen, oppfinnelsen skal omfatte alle varianter av oppfinnelsen som er åpenbare for en fagmann på området.
Oppfinnelsen omfatter et system for reduksjon av NOx-utslipp fra en dieselmotor (1). Dieselmotorer (1) fungerer i henhold til et antenningssystem ved kompresjon hvor komprimert atmosfærisk innmatingsluft (12) og dieselbrensel (11) forsynes til et forbrenningskammer (4), hvor dieselen (11) og den atmosfæriske innmatingsluften (12) reagerer eksotermt og den resulterende eksosgassen (16) siden ekspanderes i sylindrene og dermed utfører arbeid på stemplene som omvandles til rotasjonsarbeid på veivakslingen. På motorer utstyrt med en såkalt turbolader (TC) fortsetter eksosgassen gjennom TC-turbinen (3) for å drive TC-kompressoren (2) for kompresjon av ladeluften (12) og dermed øke tettheten til ladeluften. Kompresjonen av den atmosfæriske innmatingsluften (12) er dermed vanligvis direkte knyttet til motoren (1) ved et turboladersystem.
Dieselolje reagerer med luft i henhold til reaksjonsmekanismen nedenfor. Produktene som er opplistet er hovedproduktene i reaksjonen: Ci6H30+ 23,5 (02 + 79/21 N2) -> 16 C02 + 15 H20 + 23,5 (79/21) N2
I tillegg til de ovenfornevnte "hovedproduktene" vil det alltid bli sluppet ut en gitt mengde sideprodukter slik som NOx, CO og ikke-reagert dieselolje (gjeme anført som UHC (eng: Unburnt Hydrocarbons) samt partikulater. De viktigste faktorene som styrer NOx-dannelsesraten er
1. Temperatutrilstanden i motoren (1)
2. Tidsrommet hvor N2 og 02 i forbrenningsluften utsettes for høy temperatur
2. Mengden overskytende oksygen som tilføres motoren.
Tidligere tilnærminger til NOx-reduksjon har vært konsentrert om tiltak for å redusere enten 02-nivåene i ladeluften eller ved reduksjon av temperaturen ved hvilken dieselen reagerer. En første tilnærming er å resirkulere eksosgassen (16) fra motoren til den atmosfæriske innmatingsluften (12) ettersom eksosgassen (15) er oksygenredusert. Dette vil gi en atmosfærisk innmatingsluft (12) som har et lavere oksygennivå og som dermed gir en lavere forbrenningstemperatur. Imidlertid nødvendiggjør dette kjøling av den atmosfæriske innmatingsluften (12) og det er tekniske problemer knyttet til partikulater i eksosen (16). Membranseparasjonssystemer hvor ladeluften blir separert i to strømmer og hvor en andel av ladeluften blir separert i en oksygenanriket strøm og en nitrogenanriket strøm har vært foreslått. Imidlertid har slike systemer vært basert på ett enkelt ladeluftinnløp hvor ladeluften komprimeres ved bruk av kompressoren (2) og siden løper over membranen for separasjon. Dermed er mengden ladeluft som behandles avhengig av motorytelsen og lite separasjon er mulig ved lav motorkraft.
Det finnes forskjellige dieselstandarder og krav i kraft i dag som avhenger av den gitte anvendelsen. Marine dieseloljer er vanligvis tyngre og mindre rene enn dieseloljer til bruk i bil og gir dermed en eksos (16) som har et høyere innhold av partikulater. Standardene og kravene for dieselolje for landbaserte operasjoner er strengere, vanligvis grunnet strengere utslippskrav.
Den foreliggende oppfinnelsen omfatter innføringen av en andre luftstrøm (13) som komprimeres ved bruk av en andre kompressor (5) hvor den andre luftstrømmen (5) ikke avhenger av motorytelsen. Den andre luftstrømmen (13) forsynes til et luftseparasjonssystem (6) hvor strømmen (13) separeres i en nitrogenanriket strøm (15) og en oksygenanriket strøm (14). Den nitrogenanrikede strømmen (15) blandes så med den atmosfæriske innmatingsluften (12), og den resulterende blandingen vil ha et lavere oksygeninnhold enn den atmosfæriske innmatingsluften (12) Denne blandingen (12,15) blir siden forsynt til forbrenningskammeret og vil gi både en lavere forbrenningstemperatur, og viktigere, et lavere overskuddsnivå av oksygen i ladeluften enn det som hadde vært mulig ved bruk av ublandet ladeluft, og vil dermed resultere i en reduksjon av NOx-utslipp fra motoren (1). Illustrasjoner av utførelser i henhold til oppfinnelsen er vist i figurene 3 og 4. Figur 3 viser at blandingen av den nitrogenanrikede strømmen (15) og den atmosfæriske innmatingsluften (12) blir gjort før den atmosfæriske innmatingsluften (12) komprimeres i kompressoren (2). Ved blanding før den atmosfæriske innmatingsluften (12) komprimeres vil motoren motta samme mengde ladeluft som om den nitrogenanrikede strømmen (15) ikke hadde vært blandet inn i den atmosfæriske innmatingsluften (12). Fig. 4 illustrerer at iblandingen av den nitrogenanrikede strømmen (15) med den atmosfæriske innmatingsluften (12) blir gjort etter at den atmosfæriske innmatingsluften (12) er komprimert i den første kompressoren (2). I denne utførelsen av oppfinnelsen nødvendiggjøres en wastegate (9) i motorsystemet slik at overskytende luft kan slippes ut av systemet.
I en utførelse av oppfinnelsen omfatter luftseparasjonssystemet (6) et membransystem (61) hvor membranen (62) i systemet er en såkalt oksygenselektiv membran. Slike membraner er velkjente på området og kan omfatte enhver kombinasjon av membransystemer inklusive membranhus og membrantyper slik som det vil være åpenbart for en fagmann på området. Andre luftseparasjonssystemer slik som pressure swing adsorbere kan anvendes slik som vil være klart for en fagmann på området.
Med henvisning til fig. 1 kan det sees at det relative utslippet av NOx faller når oksygenkonsentrasjonen til den atmosfæriske innmatingsluften (12) reduseres. Dermed vil en liten reduksjon i oksygeninnholdet i den atmosfæriske innmatingsluften (12) kunne resultere i en signifikant reduksjon i NOx-utslippene. Mengden nitrogenanriket gass (15) for forsyning for innblanding med den atmosfæriske innmatingsluften (12) er åpenbart en funksjon av i hvilken grad man reduserer oksygeninnholdet i den nitrogenanrikede luften. Tabellen nedenfor viser hvor mye nitrogen ved vekt som må tilsettes for å oppnå en ønsket oksygenkonsentrasjon i blandingen.
I en utførelse av oppfinnelsen er oksygeninnholdet i den nitrogenanrikede gassen (12) mellom omtrent 0 % og omtrent 18 % ved vekt.
I en utførelse av oppfinnelsen er et blandekammer (7) innrettet til å blande strømmene (12,15) før injeksjon av blandingen inn i forbrenningskammeret. Blandekammeret (7) kan være av enhver utforming eller tilstand som er egnet for blanding av strømmen og kan omfatte gitter, ventiler og tilsvarende som innlysende for en fagmann på området.
I mange situasjoner vil det være en fordel at luften som skal injiseres i forbrenningskammeret blir kjølt ned før injeksjon ettersom luften ofte har vært utsatt for kompresjon og dermed er varm. Et kjølesystem (8) kan dermed være innrettet for kjøling av luften før injeksjonen inn i forbrenningskammeret (4). For marine dieselmotorer er denne konfigurasjonen vanlig.
I en utførelse i henhold til oppfinnelsen er systemet tilpasset for bruk i marine anvendelser. Marine dieselbrensler er ofte både tyngre og mindre rene og de resulterende eksosutslippene er mer ladet i sot og partikulater. Dermed vil eksosresirkulasjon resultere i en større grad av forurensning av selve motoren. Et system i henhold til oppfinnelsen vil dermed fremvise fordeler overfor slik eksosresirkuleringssystemer.
For å styre strømmen av den nitrogenanrikede strømmen (15) kan en reguleringsenhet være innrettet til å måle oksygeninnholdet og strømningsraten til den atmosfæriske innmatingsluften (12), og avhengig av det ønskede oksygeninnholdet til luften som skal forsynes motoren (1) forsyne den nødvendige mengden avnitrogenanriket strøm (15) ved den ønskede konsentrasjon.

Claims (15)

1. Et system for reduksjon av NOx-utslipp fra en dieselmotor (1), hvor dieselmotoren (1) er innrettet til forbrenning av en oksygenomfattende strøm og en dieselstrøm (11) i et forbrenningskammer (4), hvor dieselmotoren omfatter en turbin (3) tilkoblet til en første kompressor (2) innrettet til forsyning av komprimert luft til forbrenningskammeret (4), hvor systemet videre omfatter en atmosfærisk luftstrøm (13) innrettet til å bli komprimert av en andre kompressor (5), den andre kompressoren (5) atskilt fra dieselmotoren (1), hvor et luftseparasjonssystem (6) er innrettet til å separere den atmosfæriske luftstrømmen (13) i en nitrogenanriket strøm (15) og en oksygenanriket strøm (14), hvor den nitrogenanrikede strømmen (15) er innrettet til å blandes med en andre atmosfærisk luftstrøm (12) etter at den andre atmosfæriske luftstrømmen (12) er komprimert i den første kompressoren (2) for dannelse av en blanding (17) slik at oksygeninnholdet av blandingen (17) blir redusert, hvor blandingen (17) er innrettet til å introduseres til forbrenningskammeret (4) og dermed gi en magrere forbrenning og slik redusere NOx-utslippene fra dieselmotoren (1).
2. Et system i henhold til krav 1, hvor luftseparasjonsenheten (6) omfatter et membransystem (61) hvor membransystemetomfatteren oksygenselektiv membran (62).
3. Et system i henhold til krav 1 eller 2 hvor den nitrogenanrikede strømmen (15) omfatter mellom 0 % og omtrent 18 % oksygen.
4. Et system i henhold til krav 1 eller 2 hvor et blandekammer (6) er innrettet for blanding av den nitrogenanrikede strømmen (15) og den atmosfæriske innmatingsluften (12).
5. Et system i henhold til krav 1 eller 4 ytterligere omfattende et kjølesystem (7) innrettet til nedkjøling av blandingen (17).
6. Et system i henhold til krav 1, 2 eller 4 hvor den nitrogenanrikede strømmen (15) er innrettet til å bli blandet med den atmosfæriske innmatingsluften (12) før ladeluften blir komprimert av den første kompressoren (2).
7. Et system i henhold til krav 1 hvor dieselmotoren er innrettet til marine applikasjoner.
8. Et system i henhold til krav 1, hvor dieselmotoren omfatter en wastegate (8) innrettet for utslipp av overskytende luft.
9. Et system i henhold til krav 1 hvor blandingen (17) forsynt til motoren (1) har et oksygeninnhold av omtrent 18% til omtrent 20%.
10. En fremgangsmåte for reduksjon av NOx-utslipp fra en dieselmotor (1) hvor dieselmotoren (1) blir forsynt med en strøm av atmosfærisk innmatingsluft (12) og en dieselstrøm (11), hvor dieselstrømmen (11) er innrettet til å forbrennes i et forbrenningskammer (4), hvor en første kompressor (20) komprimerer den atmosfæriske innmatingsluften (12) før den atmosfæriske innmatingsluften (12) blir injisert i forbrenningskammeret (4), hvor en luftseparasjonsenhet (5) separerer en atmosfærisk luftstrøm (13) i en nitrogenanriket strøm (15) og en oksygenanriket strøm (14), hvor den nitrogenanrikede strømmen (15) blir blandet med den atmosfæriske innmatingsluften (12), hvor den nitrogenanrikede strømmen (15) blir blandet med den atmosfæriske innmatingsluften (12) etter at den atmosfæriske luften (12) er komprimert i den første kompressoren (2) og danner en blanding (17) slik at oksygenprosentandelen i blandingen (17) reduseres, hvor blandingen (17) er innrettet til å føres inn i forbrenningskammeret (4) for slik å gi en magrere forbrenning og dermed redusere NOx-utslippene fra dieselmotoren (1).
11. En fremgangsmåte i henhold til krav 10 hvor luftseparasjonssystemet (6) separerer den atmosfæriske luftstrømmen (13) ved anvendelse av et membransystem (61).
12. En fremgangsmåte i henhold til kravene 10 eller 11 hvor den nitrogenanrikede strømmen (15) omfatter mellom 0 % og omtrent 18 % oksygen.
13. En fremgangsmåte i henhold til krav 10 eller 11, hvor den nitrogenanrikede strømmen (15) og den atmosfæriske innmatingsluften (12) blir blandet i et blandekammer (6).
14. En fremgangsmåte i henhold til krav 10 eller 11, hvor den nitrogenanrikede strømmen (15) og / eller den atmosfæriske innmatingsluften (12) kjøles i et kjølesystem (7).
15. En fremgangsmåte i henhold til krav 10 eller 11, hvor den nitrogenanrikede luften (15) blandes med den atmosfæriske innmatingsluften (12) før ladeluften blir komprimert av den første kompressoren (2).
NO20071519A 2007-03-22 2007-03-22 NOx-reduksjon pa marine dieselmotorer NO327898B1 (no)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20071519A NO327898B1 (no) 2007-03-22 2007-03-22 NOx-reduksjon pa marine dieselmotorer
PCT/NO2008/000108 WO2008115073A1 (en) 2007-03-22 2008-03-18 A system and method for reducing nox-emissions from diesel engines

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20071519A NO327898B1 (no) 2007-03-22 2007-03-22 NOx-reduksjon pa marine dieselmotorer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
NO20071519L NO20071519L (no) 2008-09-23
NO327898B1 true NO327898B1 (no) 2009-10-19

Family

ID=39766105

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20071519A NO327898B1 (no) 2007-03-22 2007-03-22 NOx-reduksjon pa marine dieselmotorer

Country Status (2)

Country Link
NO (1) NO327898B1 (no)
WO (1) WO2008115073A1 (no)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2952406A3 (fr) * 2009-11-10 2011-05-13 Renault Sa Groupe motopropulseur de vehicule automobile a emissions polluantes reduites.
WO2012124531A1 (ja) 2011-03-15 2012-09-20 日野自動車株式会社 排ガス浄化装置
CN110630391A (zh) * 2019-09-02 2019-12-31 山西省交通科技研发有限公司 一种柴油车尾气综合处理装置和处理方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5649517A (en) * 1993-02-18 1997-07-22 The University Of Chicago Variable oxygen/nitrogen enriched intake air system for internal combustion engine applications
KR100281630B1 (ko) * 1998-01-20 2001-02-15 김용호 자동차 배기관용 디커플러
WO2000031386A1 (en) * 1998-11-24 2000-06-02 The University Of Chicago Method and apparatus to reduce engine exhaust emissions
JP3504914B2 (ja) * 1999-07-26 2004-03-08 敏明 大江 ディーゼルエンジンの窒素酸化物削減装置および窒素ガス発生装置

Also Published As

Publication number Publication date
NO20071519L (no) 2008-09-23
WO2008115073A1 (en) 2008-09-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9964056B2 (en) System and method for controlling exhaust emissions and specific fuel consumption of an engine
US7302939B2 (en) Exhaust gas recirculation methods and apparatus for reducing NOx emissions from internal combustion engines
US7465337B2 (en) Internal combustion engine with an air separator and methods for realizing such an internal combustion engine
USRE42875E1 (en) Staged combustion with piston engine and turbine engine supercharger
JP4898912B2 (ja) 火花点火機関の運転方法
CN104213976B (zh) 天然气发动机燃烧方法及使用该方法的增压天然气发动机
JP2003505642A (ja) 低排出形ディーゼルサイクルエンジン
JP2009517584A (ja) ターボチャージャー付エンジンシステムおよび運転方法
JPS61200321A (ja) 内燃機関の燃焼方法
Unni et al. Development of Hydrogen Fuelled Low NOₓ Engine with Exhaust Gas Recirculation and Exhaust after Treatment
US20230127998A1 (en) Ammonia engine
KR101780693B1 (ko) 내부 연소 엔진의 작동 방법 및 그에 의해 작동되는 내부 연소 엔진
US9243548B2 (en) Turbocharged power unit and method of operating under high load conditions
JP2023018060A (ja) アンモニアで動作する圧縮着火内燃機関及び改造キット
KR101722348B1 (ko) 작동 가스 순환형 엔진 시스템
CN106368807A (zh) 天然气单一燃料汽车的两用燃料发动机及其控制方法
JP2996971B1 (ja) ミラ―サイクルエンジン
JP2002155770A (ja) 酸素富化空気を用いる内燃機関、およびその運転方法
CN109404120A (zh) 一种压燃式零氮排放纯氧转子发动机及其控制方法
KR20180019890A (ko) 선박의 배기가스 회수 시스템 및 방법
US10753251B2 (en) Method for operating a gas engine
NO327898B1 (no) NOx-reduksjon pa marine dieselmotorer
CZ2010457A3 (cs) Zpusob snižování emisí oxidu dusíku ze spalovacích motoru a/nebo zvyšování výkonu spalovacích motoru pri zachování emisí oxidu dusíku ze spalovacích motoru a/nebo zvyšování celkové úcinnosti motoru a zarízení pro provádení tohoto zpusobu
JP2004353562A (ja) ジメチルエーテル圧縮着火エンジン
JP7307293B1 (ja) 大型ターボ過給式２ストロークユニフロークロスヘッド圧縮着火内燃機関及びその動作方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Lapsed by not paying the annual fees