CN106574533B - 排气净化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种能抑制不必要的加压空气的消耗并提高煤尘的去除率的排气净化装置(1)。排气净化装置(1)通过空气喷射喷嘴(16)向配置有作为催化剂的NOx催化剂(14)的催化反应器(12)的壳体(13)内喷射加压空气来去除附着于NOx催化剂(14)的煤尘，其中，基于排气流速(Ve)对将加压空气供给至催化反应器(12)的壳体(13)内的吹灰器(15)的喷射阀(17)进行开闭操作来喷射加压空气。

Description

排气净化装置
技术领域
本发明涉及内燃机的排气净化装置。
背景技术
以往，为了降低来自内燃机的排气中所含的NOx(氮氧化物)，公知一种排气净化装置，其使用配置有选择还原型的NOx催化剂(SCR催化剂)的催化反应器和作为还原剂的氨，将NOx还原为氮和水。由喷射至高温排气中的尿素水生成氨，并使其与NOx催化剂接触，由此，将NOx还原成氮和水。
在这样的排气净化装置中，作为催化反应器的NOx催化剂，使用将在Ti等的氧化物的载体中含有V、Cr等活性成分的材料形成为具有许多贯通孔的蜂窝结构的催化剂。通过这样的构成来增大接触面积，促进还原反应。另一方面，在排气从该贯通孔通过时，有时排气中所含的煤尘会附着于NOx催化剂并阻塞孔，使还原反应效率降低。因此，存在通过向NOx催化剂喷射加压空气来去除附着于NOx催化剂的煤尘以及抑制煤尘的附着的技术。例如，如专利文献1所述。
专利文献1所述的排气净化装置(排烟脱硝装置)的催化反应器(反应器)，根据需要，从喷射喷嘴朝向NOx催化剂喷射加压空气，并使加压空气与附着于NOx催化剂的煤尘接触，由此去除煤尘。通常，排气净化装置构成为基于发动机的运转时间定期地喷射加压空气。就是说，排气净化装置喷射加压空气，但并不考虑NOx催化剂中煤尘的附着状态。因此，排气净化装置存在如下问题：因不必要的加压空气的喷射而白白消耗加压空气。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平8-126817号公报
发明内容
发明所要解决的问题
本发明是为了解决这样的问题而完成的，其目的在于提供一种能抑制不必要的加压空气的消耗并提高煤尘的去除率的排气净化装置。
用于解决问题的方案
本发明所要解决的问题如上所述，接下来对用于解决问题的方案进行说明。
即，本发明中，排气净化装置向配置有催化剂的催化反应器内喷射加压空气来去除附着于催化剂的煤尘，其中，基于排气流速将加压空气喷射至催化反应器内。
本发明中，在所述排气流速为基准速度以下的情况下，以规定条件将加压空气喷射至所述催化反应器内。
本发明中，在所述催化剂的上游侧与下游侧的排气的压差比相同排气流速下的初始状态的催化剂的上游侧与下游侧的排气的压差上升了基准压差上升量以上的情况下，与排气流速无关地，以与所述规定条件不同的条件向催化反应器内喷射加压空气。
发明效果
作为本发明的效果，实现如下所示的效果。
根据本发明，通过能基于内燃机的运转状态高效地去除煤尘的方式来喷射加压空气。由此，能抑制不必要的加压空气的消耗并提高煤尘的去除率。
根据本发明，仅在通过排气的力的作用实现的煤尘的去除无望的状态下喷射加压空气。由此，能抑制不必要的加压空气的消耗并提高煤尘的去除率。
根据本发明，根据煤尘的附着量来变更喷射加压空气的条件。由此，能抑制不必要的加压空气的消耗并提高煤尘的去除率。
附图说明
图1是表示本发明的排气净化装置的一实施方式的整体构成的图。
图2是表示本发明的排气净化装置的一实施方式的催化反应器的图。
图3是表示设于本发明的排气净化装置的一实施方式的催化反应器的空气喷射喷嘴的放大图。
图4是表示本发明的排气净化装置的一实施方式的通知单元的概略图。
图5是示出表示本发明的排气净化装置的按负荷率的压差的经时变化的曲线的图。
图6是示出表示本发明的排气净化装置的排气流速与压差的降低率的关系的曲线的图。
图7是表示本发明的排气净化装置的一实施方式的催化反应器内的吹灰方式的概念图。
图8(a)是示出表示本发明的排气净化装置的一实施方式的附着有煤尘的NOx催化剂的状态的照片的图；图8(b)是示出表示本发明的排气净化装置的一实施方式的吹灰后的NOx催化剂的状态的照片的图。
图9是示出表示以往的具备吹灰器的排气净化装置的吹灰后的NOx催化剂的状态的照片的图。
图10是示出表示本发明的排气净化装置的压差上升量与脱硝率的降低率的的关系的曲线的图。
图11是示出表示本发明的排气净化装置的各初始压差下的基准压差上升量的曲线的图。
图12是示出表示本发明的排气净化装置的一实施方式的吹灰的基本控制方式的流程的图。
图13是示出表示本发明的排气净化装置的一实施方式的吹灰控制的控制方式的流程的图。
图14是表示搭载有具备本发明的一实施方式的排气净化装置的发动机的船舶的构成的概略图。
具体实施方式
以下，使用图1至图4，对作为本发明的排气净化装置的第一实施方式的排气净化装置1进行说明。需要说明的是，本实施方式中的“上游侧”表示流体的流向的上游侧，“下游侧”表示流体的流向的下游侧。需要说明的是，排气净化装置1并不限定于本实施方式，也可以是不使用加压空气的无气(Airless)方式。
如图1所示，排气净化装置1对从作为驱动发电机28的内燃机的发动机22排出的排气进行净化。排气净化装置1设于发动机22的排气管23。排气净化装置1具备尿素水喷射喷嘴2、尿素供给流路3、第一空气供给流路4、加压空气供给泵5(压缩机)、空气罐6、尿素用空气阀8、尿素水供给泵9、切换阀11、催化反应器12、吹灰器15、压差传感器20、排气温度传感器21以及控制装置26、通知单元27等。需要说明的是，排气净化装置1也可以对从设于后述的船舶100的主机105、辅机106排出的排气进行净化(参照图14)。
尿素水喷射喷嘴2向排气管23的内部供给尿素水。尿素水喷射喷嘴2由管状构件构成，设为将其一侧(下游侧)从催化反应器12或排气管23的外部向内部插通。尿素水喷射喷嘴2配置在后述的催化反应器12的第一NOx催化剂14a的上游侧。在尿素水喷射喷嘴2连接有作为尿素水的流路的尿素供给流路3。此外，在尿素水喷射喷嘴2连接有作为加压空气的流路的第一空气供给流路4。
加压空气供给泵5供给加压空气。加压空气供给泵5将空气加压(压缩)并进行供给。在空气罐6(储备罐7)的压力低于规定的压力的情况下，加压空气供给泵5向空气罐6(储备罐7)供给空气，当空气罐6(储备罐7)的压力达到规定的压力时停止供给。需要说明的是，加压空气供给泵5在本实施方式中未作特别限定，只要能维持空气罐6(储备罐7)的压力即可。
尿素用空气阀8连通或断开加压空气的流路。尿素用空气阀8设于第一空气供给流路4。尿素用空气阀8由电磁阀构成，并构成为能通过使未图示的阀芯滑动来断开或连通第一空气供给流路4。就是说，尿素用空气阀8将第一空气供给流路4设为连通状态，由此，加压空气供给至尿素水喷射喷嘴2。需要说明的是，尿素用空气阀8并不限定于本实施方式，只要连通或断开加压空气的流路即可。
尿素水供给泵9供给尿素水。尿素水供给泵9设于尿素供给流路3。尿素水供给泵9将尿素水罐10内的尿素水以规定的流量介由尿素供给流路3供给至尿素水喷射喷嘴2。需要说明的是，尿素水供给泵9并不限定于本实施方式，只要供给尿素水即可。
切换阀11切换尿素水的流路。切换阀11设于尿素供给流路3的尿素水供给泵9的下游侧。切换阀11由电磁阀构成，并构成为能通过使未图示的阀芯滑动来断开或连通尿素供给流路3。就是说，切换阀11将尿素供给流路3设为连通状态，由此，尿素水供给至尿素水喷射喷嘴2。需要说明的是，切换阀11并不限定于本实施方式，只要切换尿素水的流路即可。
催化反应器12通过配置于内部的NOx催化剂对排气中的NOx进行选择还原。催化反应器12具备壳体13以及NOx催化剂14。
如图1和图2所示，在壳体13的一侧端部连接有与发动机22连接的排气管23。在壳体13的另一侧端部连接有向外部开放的排气管23。就是说，壳体13构成为供来自发动机22的排气从一侧朝向另一侧流动的排气流路。在壳体13的内部配置有NOx催化剂14。NOx催化剂14从壳体13的一侧(排气的上游侧)以规定的间隔依次配置有第一NOx催化剂14a、第二NOx催化剂14b以及第三NOx催化剂14c。壳体13构成为能将第一NOx催化剂14a、第二NOx催化剂14b以及第三NOx催化剂14c密封且拆装于其内部。需要说明的是，配置于壳体13的内部的NOx催化剂14的数量并不限定于本实施方式。
NOx催化剂14例如由氧化铝、氧化锆、氧化钒/氧化钛(Vanadia/Titania)或沸石等含有金属的材料形成。NOx催化剂14由具有形成有许多贯通孔的蜂窝结构的大致长方体构成。NOx催化剂14以贯通孔的轴向与排气的流向一致的方式配置于催化反应器12的壳体13的内部。因此，催化反应器12构成为：从壳体13的一侧供给的排气按照第一NOx催化剂14a、第二NOx催化剂14b以及第三NOx催化剂14c的顺序从各NOx催化剂14的贯通孔通过并从壳体13的另一侧排出。
如图1至图3所示，吹灰器15通过加压空气去除附着于NOx催化剂的煤尘。吹灰器15具备空气喷射喷嘴16、喷射阀17、压力控制阀18以及第二空气供给流路19。
空气喷射喷嘴16喷射加压空气。空气喷射喷嘴16由全向喷嘴构成。空气喷射喷嘴16以在催化反应器12的壳体13的任意位置将喷射口向壳体13内插通的方式装配于壳体13的壁面。此时，空气喷射喷嘴16以将喷射口朝向壳体13内的任意方向的方式配置于壳体13的壁面附近。就是说，只要空气喷射喷嘴16的喷射口配置于催化反应器12的壳体13内即可。因此，如图3所示，不需要为了将空气喷射喷嘴16从壳体13卸下而在与壳体13分离的方向(参照图3中的黑色箭头)上具有较大的空间。空气喷射喷嘴16介由作为加压空气的流路的第二空气供给流路19连接于储备罐7。储备罐7与配置在分离位置的空气罐6连接。
喷射阀17连通或断开加压空气的流路。喷射阀17由基于先导空气的电磁式开关阀构成。喷射阀17设于与空气喷射喷嘴16连接的第二空气供给流路19。喷射阀17构成为能对是否从储备罐7向空气喷射喷嘴16供给加压空气进行切换。具体而言，喷射阀17构成为能通过使未图示的阀芯滑动来断开或连通第二空气供给流路19。喷射阀17将第二空气供给流路19设为连通状态，由此，空气喷射喷嘴16被供给加压空气。需要说明的是，喷射阀17并不限定于本实施方式，只要连通或断开加压空气的流路即可。
压力控制阀18变更加压空气的压力。压力控制阀18设于喷射阀17的上游侧的第二空气供给流路19。压力控制阀18由电磁比例阀构成，并构成为能变更加压空气的压力。由此，吹灰器15通过压力控制阀18根据供给压力、NOx催化剂14的状态来变更加压空气的压力。需要说明的是，压力控制阀18并不限定于本实施方式，只要变更加压空气的压力即可。此外，也可以配合压力控制阀18，通过缺圆形状的分隔板等来变更第二空气供给流路19的流路截面积，由此调整流量。
第二空气供给流路19供给加压空气。第二空气供给流路19将储备罐7与空气喷射喷嘴16连接。如图2和图3所示，第二空气供给流路19形成为：连接有空气喷射喷嘴的端部弯曲并沿着催化反应器12的壳体13的壁面。即，第二空气供给流路19向壳体13中与配置有空气喷射喷嘴16的壳体13的侧面不同的侧面的方向进行配管。由此，排气净化装置1无需在催化反应器12的设有空气喷射喷嘴16的方向(参照图3中的黑色箭头)上确保具有用于维护空气喷射喷嘴16的空间。
如图1所示，压差传感器20检测催化反应器12的上游侧排气压力与下游侧排气压力的压差ΔP。压差传感器20由上游侧压力传感器和下游侧压力传感器构成。上游侧压力传感器配置于催化反应器12的上游侧，下游侧压力传感器配置于催化反应器12的下游侧。就是说，压差传感器20构成为检测第一NOx催化剂14a的上游侧的排气压力与第三NOx催化剂14c的下游侧的排气压力的压差ΔP。通过这样的构成，能根据压差ΔP的值来检测NOx催化剂14的贯通孔有无阻塞及其阻塞程度。
排气温度传感器21检测排气温度T。排气温度传感器21配置于排气管23的中途部的、排气歧管的附近。通过这样的构成，能检测发动机22中刚燃烧后的排气温度T。
排气管23将来自发动机22的排气排出至外部(大气)。在排气管23设有排气净化装置1的尿素水喷射喷嘴2以及催化反应器12。此外，在排气管23，尿素水喷射喷嘴2的上游侧设有分支管23a和切换排气的通过路径的第一开关阀23b、第二开关阀23c。就是说，在排气管23，从上游侧依次配置有第一开关阀23b、第二开关阀23c、尿素水喷射喷嘴2。分支管23a连接于排气管23。第一开关阀23b配置于分支管23a的内部。第二开关阀23c配置于尿素水喷射喷嘴2的上游侧且分支管23a的下游侧的排气管23的内部。
第一开关阀23b、第二开关阀23c构成为能相互连动地开闭。具体而言，第一开关阀23b、第二开关阀23c构成为：在第二开关阀23c为打开状态时，使第一开关阀23b成为关闭状态；在第二开关阀23c为关闭状态时，使第一开关阀23b成为打开状态。由此，在第二开关阀23c为打开状态且第一开关阀23b为关闭状态的情况下，排气管23构成排气供给至排气净化装置1的路径(图1的状态)。另一方面，在第二开关阀23c为关闭状态且第一开关阀23b为打开状态的情况下，排气管23构成排气不通过排气净化装置1被净化而是通过分支管23a释放至外部(大气)的路径。需要说明的是，在排气管23，也可以从上游侧依次配置有尿素水喷射喷嘴2、第一开关阀23b、第二开关阀23c。该情况下，在喷射尿素水时，第一开关阀23b被控制为关闭。
此外，作为其他实施方式，也可以采用如下构成：将在分支管23a的连接部分选择性地使排气管23和分支管23a的任一方处于关闭状态的排气切换阀11设于分支管23a的连接部分。在分支管23a为关闭状态的情况下，排气管23构成排气供给至排气净化装置1的路径。另一方面，在排气管23为关闭状态的情况下，排气管23构成排气不通过排气净化装置1被净化而是通过分支管23a释放至外部(大气)的路径。
ECU24控制发动机22。ECU24可以是通过总线连接CPU、ROM、RAM、HDD等的构成，或者也可以是由单片的LSI等形成的构成。ECU24能取得关于发动机转速N以及燃料喷射量F的信息。
控制装置26控制尿素用空气阀8、尿素水供给泵9、切换阀11、喷射阀17、压力控制阀18、第一开关阀23b以及第二开关阀23c等。在控制装置26储存有：各种程序和数据，用于控制尿素用空气阀8、尿素水供给泵9、切换阀11、喷射阀17、压力控制阀18、第一开关阀23b以及第二开关阀23c等；限制区域映射图M1，计算出排气的限制区域；排气流速映射图M2，基于发动机转速N、燃料喷射量F以及排气温度T计算出排气流速；初始压差映射图M3，计算出作为各排气流速的初始状态下的催化反应器12的压差的初始压差ΔPi；以及，基准压差上升量映射图M4，计算出在各初始压差ΔPi下因催化剂的经年劣化而需要进行更换等的第一基准压差上升量ΔPt1和需要进行与通常的规定条件下的吹灰的条件不同、清洗效果更好的吹灰的第二基准压差上升量ΔPt2，等。控制装置26可以是通过总线连接CPU、ROM、RAM、HDD等的构成，或者也可以是由单片的LSI等形成的构成。此外，控制装置26还能与控制发动机22的ECU24一体地构成。
如图4所示，通知单元27将排气净化装置1的状态通知给操作者。通知单元27设于容纳有控制装置26的控制面板26a。通知单元27由示出排气净化装置1的状态的显示屏幕27a、发出警报声的扬声器27b以及停止发出警报的开关27c等构成。
控制装置26连接于尿素用空气阀8的螺线管，能控制尿素用空气阀8的开闭。
控制装置26连接于尿素水供给泵9的驱动马达，能控制尿素水供给泵9的运转状态。即，控制装置26能通过控制尿素水供给泵9的运转状态来任意地变更添加至排气的尿素水的添加量。
控制装置26连接于切换阀11，能控制切换阀11的开闭。
控制装置26连接于喷射阀17，能控制喷射阀17的开闭。
控制装置26连接于压力控制阀18，能控制压力控制阀18的开闭。
控制装置26连接于压差传感器20，能取得关于压差传感器20所检测的催化反应器12的上游侧排气压力与下游侧排气压力的压差ΔP的信号。
控制装置26连接于第一开关阀23b、第二开关阀23c，能控制第一开关阀23b、第二开关阀23c的开闭。
控制装置26连接于ECU24，能分别取得ECU24所取得的发动机转速N以及燃料喷射量F、与发动机22有关的各种信息。此外，控制装置26有时也不介由ECU24而是直接取得与发动机22有关的各信息。
控制装置26连接于GPS(Global Positioning System：全球定位系统)装置25，能取得GPS装置25所检测出的位置。此外，控制装置26连接于未图示的输入装置，能取得关于从输入装置输入的目标净化率以及尿素水的浓度的信号。或者，能预先输入并定义目标净化率以及尿素水的浓度的信息。
控制装置26连接于通知单元27，能通知排气净化装置1的状态或发出表示NOx催化剂14的异常劣化的催化剂异常警报。
在这样构成的排气净化装置1中，例如在搭载于船舶的情况下，控制装置26取得GPS装置25所检测出的船舶的当前位置，并根据限制区域映射图M1判断当前位置是否是排气的限制区域(限制海域)。在判断为当前位置是排气的限制区域的情况下，控制装置26将第二开关阀23c控制为打开状态且将第一开关阀23b控制为关闭状态。即，排气通过排气净化装置1被净化后向外部排出。在判断为当前位置不是排气的限制区域的情况下，控制装置26将第二开关阀23c控制为关闭状态且将第一开关阀23b控制为打开状态。即，排气并不通过排气净化装置1被净化，而是通过分支管23a向外部排出。需要说明的是，控制装置26也可以取得通过手动实现的第一开关阀23b、第二开关阀23c的开闭信号，并按照开闭信号来控制第一开关阀23b、第二开关阀23c。
接着，使用图5和图6，对排气净化装置1的按发动机22的负荷率Wr(排气流速Ve)的压差ΔP的经时变化进行说明。图5表示规定的发动机转速N的各负荷率Wr下的催化反应器12的压差上升量(ΔP－ΔPi)的经时变化。
如图5所示，使发动机22在规定的发动机转速N下以负荷率100％以及负荷率75％进行运转的情况下，催化反应器12的压差上升量(ΔP－ΔPi)相对于运转时间的推移缓慢增加。另一方面，使发动机22在规定的发动机转速N下以负荷率25％进行运转的情况下，与以负荷率100％以及负荷率75％进行运转的情况相比，催化反应器12的压差上升量(ΔP－ΔPi)迅速地增加。在此，催化反应器12的压差ΔP因煤尘附着于NOx催化剂14，NOx催化剂14堵塞而上升。就是说，对NOx催化剂14而言，发动机22的负荷率Wr越低，煤尘越容易附着。这是因为，在发动机22的负荷率Wr低的情况下，排气流速Ve下降，因此通过排气的力的作用而从NOx催化剂14去除的煤尘的量减少。因此，如图6所示，对于排气净化装置1而言，排气流速Ve越慢(负荷率Wr越低)，由利用吹灰从NOx催化剂14去除煤尘而产生的催化反应器12的压差ΔP的降低率变得越大。由此，排气净化装置1在由吹灰而产生的催化反应器12的压差ΔP的降低率α成为规定值以上的基准排气流速Vt以下的排气速度Ve下实施吹灰，由此，能高效地去除煤尘。
接着，使用图7至图9，对作为排气净化装置1的吹灰方式的瞬时加压方式进行说明。
排气净化装置1通过吹灰器15向内压为压力P的催化反应器12的壳体13内以时间t供给加压空气。此时，加压空气以如下方式供给：如以下算式1所示，供给后的壳体13内的压力(P+ΔIP)为规定值β以上，并且，如以下算式2所示，每单位时间的压力增加率ΔIP/t成为规定值γ以上。由此，在壳体13内产生由急剧的压力上升所形成的冲击波IW。如图7所示，冲击波IW以壳体13内的排气为介质，从吹灰器15的空气喷射喷嘴16呈球状地向壳体13内传播。由于壳体13内充满排气，因此与空气喷射喷嘴16的朝向、在壳体13的位置无关，冲击波IW以空气喷射喷嘴16为中心向壳体13内的所有方向传播。就是说，冲击波IW到达与壳体13内的排气接触的NOx催化剂14的所有表面。
算式1
P+ΔIP≥β
算式2
ΔIP/t≥γ
在使加压空气与NOx催化剂14接触来去除煤尘的以往方式的排气净化装置中，加压空气的力仅作用于附着在加压空气所接触的NOx催化剂的部分的煤尘。因此，如图9所示的NOx催化剂那样，加压空气的力并不作用于附着在不包含于喷嘴的喷射范围中的NOx催化剂的部分的煤尘，煤尘并不被去除(图9中的堵塞部分)。另一方面，在本发明的瞬时加压方式的排气净化装置1中，由冲击波IW所产生的力均等地作用于附着在与壳体13内的排气接触的NOx催化剂14的表面的煤尘。因此，如图8(b)所示，通过由冲击波IW所产生的力的作用，如图8(a)所示地附着于NOx催化剂14的表面的煤尘的大部分被均匀地去除。
接着，使用图10和图11，对排气净化装置1的按发动机22的负荷率Wr(排气流速Ve)的催化反应器12的压差ΔP的上升量与脱硝率的降低量的关系进行说明。图10表示规定的发动机转速N的各负荷率Wr下的压差ΔP的上升量与脱硝率的降低量。图11是表示各初始压差ΔPi下的第一基准压差上升量ΔPt1和第二基准压差上升量ΔPt2的基准压差上升量映射图M4。
如图10所示，对于排气净化装置1而言，与发动机22的负荷率无关，NOx催化剂残留煤尘因长期运转而堆积，催化反应器12的初始压差ΔPi与当前状态下的压差ΔP之差增加，并且脱硝率降低。因此，排气净化装置1根据任意的排气流速Ve下的催化反应器12的初始压差ΔPi与当前状态下的压差ΔP之差，来推测脱硝率的降低量。由此，在各负荷率Wr下脱硝率的降低率成为规定值ε以上的催化反应器12的初始压差ΔPi与当前状态下的压差ΔP之差的基准值即第一基准压差上升量ΔPt1以上时，对于排气净化装置1，因经年劣化而进行催化剂的更换、手动清扫，由此能在长期运转时抑制NOx催化剂14的脱硝率的降低。同样，在各负荷率Wr下脱硝率的降低率成为规定值δ以上的催化反应器12的初始压差ΔPi与当前状态下的压差ΔP之差的基准值即第二基准压差上升量ΔPt2以上时，排气净化装置1进行清洗效果比通常的吹灰更好的吹灰，由此能在长期运转时抑制NOx催化剂14的脱硝率的降低。此外，在具备NOx浓度传感器等的情况下，排气净化装置1在各负荷率Wr下将根据压差上升量计算出的脱硝率的降低率和所取得的NOx浓度进行比较，由此能检测NOx催化剂的异常劣化(图10中的虚线部分)。
因此，如图11所示，基于基准压差上升量映射图M4，能根据初始压差ΔPi和压差上升量(ΔP－ΔPi)决定吹灰器15的控制方式，该基准压差上升量映射图M4确定各初始压差ΔPi下的因催化剂的经年劣化而需要进行更换等的第一基准压差上升量ΔPt1和需要进行清洗效果比通常的吹灰更好的吹灰的第二基准压差上升量ΔPt2。
以下，使用图12和图13，对作为本发明的排气净化装置1的一实施方式的排气净化装置1的吹灰器15的控制方式进行说明。需要说明的是，在本实施方式中，清洗装置1采用搭载于图14所示的船舶100的装置，但并不限定于此，也可以设于设置在陆地上的发电机用的发动机等。
在搭载有排气净化装置1的船舶100的当前位置是排气的限制区域内时，控制装置26在催化反应器12的压差ΔP与所计算出的催化反应器12的初始压差ΔPi之差小于第一基准压差上升量ΔPt1的情况下，开始吹灰控制。另一方面，控制装置26在催化反应器12的压差ΔP与所计算出的催化反应器12的初始压差ΔPi之差为第一基准压差上升量ΔPt1以上的情况下，视为压差异常并发出警报。
在吹灰控制中，控制装置26在催化反应器12的压差ΔP与所计算出的催化反应器12的初始压差ΔPi之差小于第二基准压差上升量ΔPt2、且所计算出的排气流速Ve小于基准排气流速Vt的情况下，进行标准模式下的吹灰。另一方面，控制装置26在催化反应器12的压差ΔP与所计算出的催化反应器12的初始压差ΔPi之差为第二基准压差上升量ΔPt2以上的情况下，进行清洗模式下的吹灰，在所计算出的排气流速Ve为基准排气流速Vt以上的情况下，不进行吹灰。
在此，清洗模式下的吹灰压力(例如0.8MPa)设定为高于标准模式下的吹灰压力(例如0.5MPa)，清洗模式下的吹灰间隔(例如15min)设定为短于标准模式下的吹灰间隔(例如30min)，清洗模式下的吹灰次数(例如5次)设定为多于标准模式下的吹灰次数(例如3次)。
接着，对作为本发明的排气净化装置1的一实施方式的排气净化装置1的吹灰器15的控制方式进行具体说明。需要说明的是，控制装置26采用与发动机22的启动/停止连动地进行吹灰器15的控制的装置。
如图12所示，在步骤S110中，控制装置26取得GPS装置25所检测出的船舶100的当前位置，使步骤移至步骤S120。
在步骤S120中，控制装置26基于限制区域映射图M1来判断所取得的船舶100的当前位置是否是限制区域内。
其结果是，在判定为所取得的船舶100的当前位置是限制区域内的情况下，控制装置26使步骤移至步骤S130。
另一方面，在判定为所取得的船舶100的当前位置不是限制区域内的情况下，控制装置26使步骤移至步骤S230。
在步骤S130中，控制装置26将第一开关阀23b切换为关闭状态，将第二开关阀23c切换为打开状态，使步骤移至步骤S140。
在步骤S140中，控制装置26从ECU24取得发动机转速N以及燃料喷射量F，从压差传感器20取得催化反应器12的压差ΔP，从排气温度传感器21取得排气温度T，使步骤移至步骤S150。
在步骤S150中，控制装置26根据所取得的发动机转速N、燃料喷射量F以及排气温度T，基于排气流速映射图M2计算出排气流速Ve，使步骤移至步骤S160。
在步骤S160中，控制装置26根据所计算出的排气流速Ve，基于初始压差映射图M3计算出排气流速Ve下的催化反应器12的初始压差ΔPi，使步骤移至步骤S170。
在步骤S170中，控制装置26根据所计算出的ΔPi，基于基准压差上升量映射图M4计算出因催化剂的经年劣化而判断为需要进行催化剂的更换等的第一基准压差上升量ΔPt1和判断为需要进行清洗效果比通常的吹灰更好的吹灰的第二基准压差上升量ΔPt2，使步骤移至步骤S180。
在步骤S180中，控制装置26判断所取得的催化反应器12的压差ΔP与所计算出的催化反应器12的初始压差ΔPi之差是否小于所计算出的第一基准压差上升量ΔPt1。
其结果是，在判定为所取得的催化反应器12的压差ΔP与所计算出的催化反应器12的初始压差ΔPi之差小于所计算出的第一基准压差上升量ΔPt1的情况下，控制装置26使步骤移至步骤S300。
另一方面，在判定为所取得的催化反应器12的压差ΔP与所计算出的催化反应器12的初始压差ΔPi之差不小于所计算出的第一基准压差上升量ΔPt1的情况下，使步骤移至步骤S290。
在步骤S300中，控制装置26开始吹灰控制A，使步骤移至步骤310(参照图13)。
在步骤S230中，控制装置26将第一开关阀23b切换为打开状态，将第二开关阀23c切换为关闭状态，使步骤移至步骤S110。
在步骤S290中，控制装置26通过通知单元27发出压差异常警报，使步骤移至步骤S110。
如图13所示，在步骤S310中，控制装置26判断所取得的催化反应器12的压差ΔP与所计算出的催化反应器12的初始压差ΔPi之差是否小于所计算出的第二基准压差上升量ΔPt2。
其结果是，在判定为所取得的催化反应器12的压差ΔP与所计算出的催化反应器12的初始压差ΔPi之差小于所计算出的第二基准压差上升量ΔPt2的情况下，控制装置26使步骤移至步骤S320。
另一方面，在判定为所取得的催化反应器12的压差ΔP与所计算出的催化反应器12的初始压差ΔPi之差不小于所计算出的第二基准压差上升量ΔPt2的情况下，使步骤移至步骤S340。
在步骤S320中，控制装置26判断所计算出的排气流速Ve是否小于基准排气流速Vt。
其结果是，在判定为所计算出的排气流速Ve小于基准排气流速Vt的情况下，控制装置26使步骤移至步骤S330。
另一方面，在判定为所计算出的排气流速Ve不小于基准排气流速Vt的情况下，控制装置26结束吹灰控制A，使步骤移至步骤S110(参照图12)。
在步骤S330中，控制装置26以作为通常的吹灰的标准模式进行吹灰，结束吹灰控制A，使步骤移至步骤S110(参照图12)。
在步骤S340中，控制装置26以作为与通常的规定条件下的吹灰不同的条件的、清洗力更强的吹灰的条件的清洗模式进行吹灰，结束吹灰控制A，使步骤移至步骤S110(参照图12)。
通过这样的构成，排气净化装置1以能基于发动机22的运转状态高效地去除煤尘的方式进行吹灰。由此，排气净化装置1能兼顾由吹灰实现的煤尘的去除率的提高和用于吹灰的加压空气量的抑制。
此外，排气净化装置1以排气为介质，使利用了加压空气的冲击波IW传播，由此使冲击波IW的力作用于与排气接触的NOx催化剂14的表面的整个区域。就是说，通过催化反应器12内的压力变动，从NOx催化剂14均匀地去除煤尘。由此，排气净化装置1能使NOx催化剂14的净化率(脱硝率)和压差ΔP恢复至初始状态。
此外，排气净化装置1通过催化反应器12的压差ΔP的增加来推测由经时变化所引起的、残留煤尘向NOx催化剂14的堆积。由此，排气净化装置1能通过进行与通常不同的吹灰来抑制由经时变化所引起的NOx催化剂14的净化率(脱硝率)的降低。
此外，排气净化装置1基于压差上升量(ΔP－ΔPi)判定NOx催化剂14的异常，并通知给操作者，由此进行适当的处理。而且，排气净化装置1可以构成为：在具备NOx浓度传感器的情况下，根据NOx催化剂14的压差上升量计算出净化率(脱硝率)的降低的量，通过变更发动机22的燃料喷射量F、燃料喷射时期来使NOx排出量减少，使NOx催化剂14的负担降低。由此，排气净化装置1能弥补由煤尘的堆积所引起的经年的NOx催化剂14的脱硝率的降低。
在此，使用图14，对作为本发明的搭载有具备增压器的发动机22的船舶的第一实施方式的船舶100进行说明。
如图14所示，船舶100具备：船体101、船桥102、机舱103、螺旋桨104以及舵108。船舶100在船体101的上部设有具有驾驶室等的船桥102。此外，船舶100在船体101的后方设有机舱103。在机舱103设有作为驱动螺旋桨104的内燃机的主机105、作为驱动发电机107的内燃机的辅机106。在船体101的船尾设有螺旋桨104和舵108。船舶100构成为主机105的动力能介由螺旋桨轴104a传递至螺旋桨104。
在此，主机105和辅机106由作为以轻油或重油为燃料的柴油发动机的发动机22构成。发动机22通过使外部空气与燃料混合并燃烧来使输出轴旋转驱动。需要说明的是，发动机22并不限定于柴油发动机。
产业上的可利用性
本发明能利用于内燃机的排气净化装置。
附图标记说明
1 排气净化装置
12 催化反应器
13 壳体
14 NOx催化剂
15 吹灰器
16 空气喷射喷嘴
17 喷射阀

Claims (1)

1.一种排气净化装置，向配置有催化剂的催化反应器内喷射加压空气来去除附着于催化剂的煤尘，其中，
具备基于发动机转速、燃料喷射量以及排气温度计算出排气流速的排气流速映射图，
控制装置取得发动机转速、燃料喷射量以及排气温度，并且根据取得的发动机转速、燃料喷射量以及排气温度并基于所述排气流速映射图而计算出排气流速，
基于所述排气流速向催化反应器内喷射加压空气，并且，
在所述排气流速为基准速度以下的情况下，以规定条件将加压空气喷射至所述催化反应器内。
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