CN109844295B - 船舶用egr装置 - Google Patents

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Abstract

船舶用EGR装置具备：具有隔开间隙配置的多个翅片，使从发动机排出的排气的一部分即EGR气体流通于间隙，且使EGR气体经由多个翅片与制冷剂热交换并冷却EGR气体的气体冷却器；以及在发动机运行中向多个翅片供给流体，由此利用流体将附着在多个翅片上的包含于EGR气体中的微粒除去的除去装置。

Description

船舶用EGR装置
技术领域
本发明涉及船舶用EGR装置。
背景技术
船舶用发动机系统例如具备使从发动机排出的排气的一部分在发动机中再循环，使发动机的燃烧温度下降，从而使排气中包含的氮氧化物（NOx）量降低的EGR（Exhaust GasRecirculation）装置。
EGR装置具有通过热交换冷却EGR气体的气体冷却器。在气体冷却器上例如隔开间隙地设置有多个热交换用的翅片（fin）。EGR气体在邻接的翅片的间隙流通。EGR气体经由翅片与在气体冷却器的内部循环的制冷剂热交换从而被冷却。
有时在气体冷却器的翅片上附着有EGR气体中包含的煤烟等微粒（以下仅称为微粒）。例如专利文献1中公开了通过调节多个翅片的间距尺寸来防止微粒在翅片上堆积的技术。
现有技术文献：
专利文献：
专利文献1 ：日本特开2001-263967号公报。
发明内容
发明要解决的问题：
船舶用发动机系统相对较长时间运行，所以微粒易在气体冷却器的翅片上堆积，以专利文献1中公开的技术无法充分防止微粒的堆积。又，为了除去附着在翅片上的微粒，例如可考虑将发动机暂时停止并清扫翅片的对策，但有时发动机的停止较为困难。由此，恐怕会使EGR气体难以通过气体冷却器，从而令EGR装置的压力损失增加。
因此本发明目的在于，在具备EGR装置的船舶用发动机系统中，设置有多个热交换用的翅片的气体冷却器具备于EGR装置，即便是在船舶用发动机系统相对较长时间运行的情况下，也能不停止发动机即防止EGR气体中包含的微粒在气体冷却器的翅片上堆积，由此防止EGR装置的压力损失增加。
解决问题的手段：
为了解决上述问题，根据本发明一形态的船舶用EGR装置具备：具有隔开间隙配置的多个翅片，使从发动机排出的排气的一部分即EGR气体流通于所述间隙，且使所述EGR气体经由所述多个翅片与制冷剂热交换并冷却所述EGR气体的气体冷却器；以及在所述发动机运行中向所述多个翅片供给流体，由此利用所述流体将附着在所述多个翅片上的包含于所述EGR气体中的微粒除去的除去装置。
根据上述结构，在发动机运行中，利用除去装置向多个翅片供给流体，除去附着在多个翅片上的微粒。因此，即便是在发动机相对较长时间运行的情况下，也能不停止发动机即防止微粒在气体冷却器的多个翅片上堆积，能防止EGR装置的压力损失增加。
也可以是，所述除去装置具有向所述多个翅片中的至少一个翅片喷射所述流体的至少一个喷射喷嘴。由此，例如能利用从喷射喷嘴喷射的流体的流势来高效除去附着在至少一个翅片上的微粒。
也可以是，所述至少一个喷射喷嘴包括多个喷射喷嘴；由所述多个喷射喷嘴向所述至少一个翅片上的不同区域喷射所述流体。由此，能利用多个喷射喷嘴所喷射的流体来更高效地除去附着在至少一个翅片上的微粒。
也可以是，所述流体为液体。如此将液体作为流体进行利用，以此例如能利用发动机运行中在EGR装置的内部流动的EGR气体的气压来使流体在邻接的翅片的间隙流通，从而利用流体将附着在多个翅片上的微粒从所述间隙推出并除去。
也可以是，还具备存积从所述多个翅片落下的所述流体的存积槽。由此，能将从多个翅片落下的流体与微粒一同从存积槽良好回收。
也可以是，从所述存积槽循环的所述流体通过所述除去装置向所述多个翅片供给。由此能循环地使用流体，所以在使用有限的量的流体的情况下也能良好地除去附着在多个翅片上的微粒，能提高EGR装置的节能效果。
也可以是，还具备将通过所述气体冷却器的所述EGR气体中包含的液滴除去的捕雾器。由此，在液体作为流体向多个翅片供给的情况下等，即便EGR气体中包含某种程度的液滴，也能利用捕雾器良好地除去EGR气体中包含的液滴。
也可以是，还具备控制所述除去装置的控制装置。由此，能控制除去装置向多个翅片供给流体的时机、除去装置供给的流体的供给量等，所以能提高针对多个翅片的微粒除去效率。
也可以是，所述控制装置以在每个预先设定的时间间隔或压力损失达到预先设定的值时，向所述多个翅片一定时间供给所述流体的形式控制除去装置。由此，能在抑制流体的使用量的同时有效除去附着在多个翅片上的微粒。
发明效果：
根据本发明的各形态，在具备EGR装置的船舶用发动机系统中，设置有多个热交换用的翅片的气体冷却器具备于EGR装置，即便是在船舶用发动机系统相对较长时间运行的情况下，也能不停止发动机即防止EGR气体中包含的微粒在气体冷却器的翅片上堆积，由此防止EGR装置的压力损失增加。
附图说明
图1是根据第一实施形态的船舶用发动机系统的示意结构图；
图2是图1的EGR装置的结构图；
图3是图1的气体冷却器的多个翅片的厚度方向剖视图；
图4是示出以往的EGR装置和根据第一实施形态的EGR装置的压力损失的变化的图表；
图5是根据第二实施形态的EGR装置的结构图。
具体实施方式
以下，参照各图对各实施形态进行说明。
（第一实施形态）
图1是根据第一实施形态的船舶用发动机系统1（以下仅称为发动机系统1）的示意结构图。发动机系统1具备发动机2、EGR装置3、增压器4、供给气体流路R1、排气流路R2及EGR气体流路R3。
发动机2是船舶的推进用主机，为二冲程柴油发动机。发动机2也可以为四冲程发动机，还可以为气体发动机或二元燃料发动机等。供给气体在发动机2为二冲程发动机的情况下为扫气气体，在发动机2为四冲程发动机的情况下为进气气体。
EGR装置3使从发动机2排出的排气的一部分作为EGR气体在发动机2中再循环。具体而言，EGR装置3洗净及冷却EGR气体，使之作为供给气体的一部分在发动机2中再循环。EGR装置3具有洗涤器6、气体冷却器7、捕雾器8、鼓风机9、除去装置15及控制装置10。又，EGR装置3具备用于测定其内压值的压力计（未图示）。
洗涤器6洗净EGR气体。具体而言，洗涤器6使从发动机2排出的高压的EGR气体与液体接触并脱硫脱尘。气体冷却器7冷却脱硫脱尘后的EGR气体。在气体冷却器7的内部设置有配管20。在配管20的内部循环有用于与EGR气体热交换从而冷却EGR气体的制冷剂。
捕雾器8除去冷却后的EGR气体中包含的液滴。鼓风机9使从EGR装置3排出的EGR气体升压并在EGR气体流路R3中流通。EGR气体在供给气体流路R1中与新气混合。
除去装置15在发动机2运行中将附着在气体冷却器7的后述的多个翅片14上的包含于EGR气体的微粒30除去。控制装置10控制除去装置15。又，控制装置10监控所述压力计的测定值。又，控制装置10以在每个预先设定的时间间隔或是EGR装置3的压力损失到达预先设定的值时，向多个翅片14一定时间供给流体的形式控制除去装置15。
作为一例，控制装置10是具备CPU、ROM及RAM的计算机。ROM中储存有控制程序。控制装置10基于控制程序控制除去装置15。
增压器4具有涡轮部11和压缩机部12。增压器4利用从发动机2排出并在排气流路R2流通的排气来驱动涡轮部11。压缩机部12与涡轮部11连结，并由涡轮部11的驱动力驱动。增压器4利用压缩机部12压缩新气，使之在供给气体流路R1流通。
供给气体流路R1从增压器4向发动机2延伸。供给气体流路R1使增压器4从外部引入的新气（大气）和在EGR气体流路R3流通的EGR气体作为供给气体流通并向发动机2供给。
排气流路R2从发动机2向增压器4延伸。排气流路R2使从发动机2排出的排气流通并向增压器4供给。EGR气体流路R3从排气流路R2的中途分岔，并向EGR装置3延伸。在EGR气体流路R3流通有EGR气体。
图2是图1的EGR装置3的结构图。图3是图1的气体冷却器7的多个翅片14的厚度方向剖视图。图3中示出设置于气体冷却器7的多个翅片14的一部分。图3中的箭头示出EGR气体和流体的流动方向。
如图2所示，在EGR装置3的壳体16的内部，作为一例，EGR气体藉由从上方向下方通过洗涤器6而被洗净后，藉由从上方向下方通过气体冷却器7而被冷却。冷却后的EGR气体藉由通过捕雾器8而被除去液滴，从而向壳体16的外部排出。
气体冷却器7为翅片管（fin tube）式的热交换器。如图3所示，气体冷却器7具有多个翅片14。多个翅片14隔开间隙G地进行配置。多个翅片14在气体冷却器7的表面立起设置。多个翅片14与设置于气体冷却器7的内部的配管20导热性连接。
另，图3中示出在上下方向延伸的多个翅片14，但翅片14延伸的方向不限。翅片14延伸的方向也可以为水平方向，还可以为相对于水平方向倾斜的方向。又，设置于气体冷却器7的多个翅片14也可以向不同方向延伸。
邻接的翅片14的间隙G中有EGR气体流通。EGR气体经由翅片14与在配管20内流通的制冷剂热交换从而被冷却。在此，EGR气体中包含微粒30。EGR气体通过间隙G时，EGR气体与翅片14接触，微粒30附着在翅片14上。伴随着发动机2的运行时间的经过，若微粒30连续在翅片14上附着，则微粒30在翅片14上堆积，间隙G中的EGR气体的流路截面减少。由此，EGR装置3的压力损失增加。又，恐怕还会发生翅片14上堆积的微粒30成为热阻，使气体冷却器7的冷却性能下降。
除去装置15在发动机2运行中向多个翅片14供给流体，由此利用流体除去附着在多个翅片14上的EGR气体中包含的微粒30。
具体而言，除去装置15具有喷射喷嘴18，流体流路R4，流体分岔路R5、R6及阀V1、V2。除去装置15具有至少一个喷射喷嘴18。第一实施形态中，该至少一个喷射喷嘴18包括多个喷射喷嘴18。作为一例，除去装置15具有一对喷射喷嘴18。一对喷射喷嘴18相互隔开配置。喷射喷嘴18向多个翅片14中的至少一个翅片14喷射流体。由一对喷射喷嘴18向至少一个翅片14上的不同区域喷射流体。作为一例，喷射喷嘴18从上方向下方喷射流体。流体为液体（作为一例为清水），但不限于此。
流体为液体的情况下，作为一例，附着在翅片14上的微粒30被由EGR气体的气压推入间隙G中的流体推出至间隙G的外侧从而被除去。
在流体流路R4流通有从EGR装置3的外部供给的流体。流体分岔路R5、R6从流体流路R4的下游侧分岔并延伸。在流体分岔路R5、R6的下游端部安装有喷射喷嘴18。阀V1、V2设置于流体分岔路R5、R6的中途。阀V1、V2调节在流体分岔路R5、R6流通的流体的流量。作为一例，阀V1、V2为电磁阀。阀V1、V2的开闭动作由控制装置10个別控制。
若控制装置10将阀V1、V2控制为节流，则在流体分岔路R5、R6流通的流体的流量降低，从喷射喷嘴18喷射的流体的喷射量降低。又，若控制装置10将阀V1、V2控制为开放，则在流体分岔路R5、R6流通的流体的流量增加，从喷射喷嘴18喷射的流体的喷射量增加。
作为一例，控制装置10在发动机2运行中通常将阀V1、V2控制为闭塞状态。又，作为一例，控制装置10于发动机2运行中在每个预先设定的时间间隔或是通过所述压力计的测定值得知EGR装置3的压力损失达到预先设定的值时，以规定时间（作为一例为数秒间到数十秒间），将阀V1、V2以其开放量为规定值的形式控制为开放状态。由此，流体从喷射喷嘴18间歇性向翅片14供给。
像这样在发动机系统1中，于发动机2运行中利用除去装置15除去附着在翅片14上的微粒30，所以无需为了除去附着在翅片14上的微粒30而停止发动机2。
另，也可以是在流体分岔路R5、R6上另行设置可通过手动或自动来调节在流体分岔路R5、R6流通的流体的流量的阀。又，流体分岔路的数量不限于两个，也可以为一个，还可以为三个以上。又，对一个流体分岔路设置的喷射喷嘴18的个数也可以为多个。这种情况下，也可以是多个喷射喷嘴18在一个流体分岔路的延伸方向上隔开设置。
又，喷射喷嘴18不限于从上方向下方喷射流体的情况，也可以是从下方向上方朝翅片14喷射流体，还可以是从气体冷却器7的侧方向翅片14喷射流体。
又，也可以是以与气体冷却器7的一侧面、和所述一侧面相反侧的侧面相向的形式配置一对喷射喷嘴18，从而向翅片14喷射流体。这种情况下，可以由一对喷射喷嘴18向气体冷却器7的各侧面的翅片14同时喷射流体，也可以交替喷射流体。因向气体冷却器7的一侧面、和所述一侧面相反侧的侧面交替喷射流体而使单位时间内EGR气体推入间隙G中的流体量降低，所以能进一步抑制流体喷射时EGR装置3的压力损失的增加。
又，除去装置15具有多个喷射喷嘴18时，也可以是多个喷射喷嘴18的从喷射喷嘴18喷射流体的喷射时间不同。又，除去装置15具有多个喷射喷嘴18时，也可以是在发动机2运行中从一部分喷射喷嘴18连续喷射流体，并从剩余的喷射喷嘴18间歇性喷射流体。
又，也可以是在发动机2运行中使来自一部分喷射喷嘴18的流体的每单位时间的喷射量不同于来自剩余的喷射喷嘴18的流体的每单位时间的喷射量。EGR装置3还具备存积槽17。存积槽17设置于壳体16的下部。存积槽17存积从多个翅片14落下的流体。
图4是示出以往的EGR装置（比较例）和根据第一实施形态的EGR装置3（实施例）的压力损失的变化的图表。实施例中，以每经过一定时间就在规定时间内从喷射喷嘴18向翅片14间歇性供给流体的形式，阀V1、V2由控制装置10控制。
如图4所示，比较例中，随着发动机2的运行时间的经过，EGR装置的压力损失急速增大。这被认为是因为EGR气体中包含的微粒在气体冷却器的多个翅片上堆积，使得EGR气体在邻接的翅片的间隙流通的流路截面积减少，压力损失变大。
与此相对，在实施例中可以看出与比较例相比压力损失的增大非常小，又，EGR装置的压力损失值也稳定在较小值。这被认为是因为利用除去装置15防止EGR气体中包含的微粒30在气体冷却器7的翅片14上堆积，由此EGR气体能在邻接的翅片14的间隙中稳定流通，压力损失被抑制且稳定化。
如以上说明，根据EGR装置3，在发动机2运行中通过除去装置15向多个翅片14供给流体，除去附着在多个翅片14上的微粒30。因此，即便是在发动机2相对较长时间运行的情况下，也能不停止发动机2即防止微粒40在气体冷却器7的多个翅片14上堆积，能防止EGR装置3的压力损失增加。
又，除去装置15具有向多个翅片14中的至少一个翅片14喷射流体的至少一个喷射喷嘴18，所以例如能利用从喷射喷嘴18喷射的流体的流势来高效除去附着在至少一个翅片14上的微粒30。
又，由多个喷射喷嘴18向至少一个翅片14上的不同区域喷射流体，所以能利用多个喷射喷嘴18所喷射的流体更高效地除去附着在至少一个翅片14上的微粒30。
又，将液体作为流体进行利用，以此例如能利用发动机2运行中在EGR装置3的内部流动的EGR气体的气压使流体在邻接的翅片14的间隙G流通，从而利用流体将附着在多个翅片14上的微粒30从间隙G推出并除去。
又，EGR装置3还具备存积从多个翅片14落下的流体的存积槽17，所以能将从多个翅片14落下的流体与微粒30一同从存积槽17良好回收。
又，EGR装置3具备将通过气体冷却器7后的EGR气体中包含的液滴除去的捕雾器8，所以在液体作为流体向多个翅片14供给的情况下等，即便EGR气体中包含某种程度的液滴，也能利用捕雾器8良好地除去EGR气体中包含的液滴。
又，EGR装置3具备控制除去装置15的控制装置10，所以能控制除去装置15向多个翅片14供给流体的时机、除去装置15所供给的流体的供给量等，从而能提高针对多个翅片14的微粒30的除去效率。
又，控制装置10以在每个预先设定的时间间隔或是压力损失到达预先设定的值时，向多个翅片14一定时间供给流体的形式控制除去装置15，所以能在抑制流体的使用量的同时有效除去附着在多个翅片14上的微粒30。
另，控制装置10并非必需，例如也可以是操作者通过手动操作阀V1、V2来使除去装置15工作。以下，对于第二实施形态，以与第一实施形态的差异为中心进行说明。
（第二实施形态）
图5是根据第二实施形态的EGR装置103的结构图。EGR装置103具备泵21和流体流路R7、R8。流体流路R7的一端与存积槽17连接，流体流路R7的另一端与泵21连接。流体流路R8的一端与泵21连接，流体流路R8的另一端与流体分岔路R5、R6连接。
泵21经由流体流路R7、R8将存积于存积槽17的流体供给至流体分岔路R5、R6。由此，EGR装置103中，从存积槽17循环的流体通过除去装置15向多个翅片14供给。
如此，从存积槽17循环的流体通过除去装置15向多个翅片14供给，以此能循环地使用流体，所以，在使用有限的量的流体的情况下也能良好地除去附着在多个翅片14上的微粒30，能提高EGR装置103的节能效果。
另，第二实施形态中，流体的使用量过度增大的风险较小，所以例如也可以是在发动机2运行中，控制装置10以向翅片14连续供给流体的形式控制阀V1、V2。
本发明不限于上述实施形态，在不脱离本发明的主旨的范围内可对其结构进行变更、追加或删除。除去装置15向多个翅片14供给的流体不限于液体。流体例如也可以是蒸气，还可以是蒸气以外的气体。这种情况下，喷射喷嘴18向多个翅片14喷射高压的气体，由此能例如吹走并除去附着在多个翅片14上的微粒30。
符号说明：
G　　 间隙；
2　　 发动机；
3、103 　　EGR装置（船舶用EGR装置）；
7　　 气体冷却器；
8　　 捕雾器；
10　　 控制装置；
14　　 翅片；
15　　 除去装置；
17　　 存积槽；
18　　 喷射喷嘴；
30　　 微粒。

Claims (9)

1.一种船舶用EGR装置，其特征在于，具备：
对从发动机排出的排气的一部分即EGR气体进行洗净的洗涤器；
具有隔开间隙配置的多个翅片，使通过所述洗涤器的EGR气体流通于所述间隙，且使所述EGR气体经由所述多个翅片与制冷剂热交换并冷却所述EGR气体的气体冷却器；
在所述发动机运行中向所述多个翅片供给流体，由此利用所述流体将附着在所述多个翅片上的包含于所述EGR气体中的微粒除去的除去装置；
配置于所述洗涤器和所述气体冷却器的整个下方且存积从所述多个翅片落下的所述流体的存积槽；以及
将通过所述气体冷却器的所述EGR气体中包含的液滴除去的捕雾器；
所述微粒与所述流体落下而存积于所述存积槽，并且通过所述气体冷却器将除去了微粒的所述EGR气体从侧方排出；
所述捕雾器配置于分别与所述洗涤器及所述气体冷却器在水平方向上离开的位置。
2.根据权利要求1所述的船舶用EGR装置，其特征在于，
所述除去装置具有向所述多个翅片中的至少一个翅片喷射所述流体的至少一个喷射喷嘴。
3.根据权利要求2所述的船舶用EGR装置，其特征在于，
所述至少一个喷射喷嘴包括多个喷射喷嘴；
由所述多个喷射喷嘴向所述至少一个翅片上的不同区域喷射所述流体。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的船舶用EGR装置，其特征在于，
所述流体为液体。
5.根据权利要求1至3中的任一项所述的船舶用EGR装置，其特征在于，
所述存积槽中与所述流体接触的底面朝着所述洗涤器和所述气体冷却器之间，向下倾斜。
6.根据权利要求1至3中的任一项所述的船舶用EGR装置，其特征在于，
从所述存积槽循环的所述流体通过所述除去装置向所述多个翅片供给。
7.根据权利要求1至3中的任一项所述的船舶用EGR装置，其特征在于，
还具备内部配置有所述洗涤器、所述气体冷却器及所述存积槽的壳体；
所述捕雾器配置于所述壳体的外部。
8.根据权利要求1至3中的任一项所述的船舶用EGR装置，其特征在于，
还具备控制所述除去装置的控制装置。
9.根据权利要求8所述的船舶用EGR装置，其特征在于，
所述控制装置以在每个预先设定的时间间隔或压力损失达到预先设定的值时，向所述多个翅片一定时间供给所述流体的形式控制除去装置。
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