JP2010275954A - Internal combustion engine with denitration part - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、特に、2サイクル低速ディーゼル機関に適用して好適な脱硝部付き内燃機関に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine with a denitration unit that is particularly suitable for application to a two-cycle low-speed diesel engine.
近年の環境保全に対する関心の高まりに伴い、船舶における主機、例えば、2サイクル低速ディーゼル機関から排出される排気ガスに含まれる窒素酸化物(以下、「NOx」と表記する。)を削減する必要性が生じている。NOx削減を図るためには、ディーゼル機関の排気ガスを脱硝触媒に通す方法が一般的に知られている(例えば、特許文献1および2参照。)。
ここで、脱硝触媒としては、アンモニア等を還元剤として窒素に還元する選択的還元法(SCR法)に基づく触媒が一般的に用いられている。
With the recent increase in interest in environmental conservation, it is necessary to reduce nitrogen oxides (hereinafter referred to as “NOx”) contained in exhaust gas discharged from main engines in ships, for example, two-cycle low-speed diesel engines. Has occurred. In order to reduce NOx, a method of passing exhaust gas of a diesel engine through a denitration catalyst is generally known (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
Here, as the denitration catalyst, a catalyst based on a selective reduction method (SCR method) in which ammonia or the like is reduced to nitrogen using a reducing agent is generally used.
しかしながら、上述のような2サイクル低速ディーゼル機関であって、過給機タービンを備えたものの場合には、過給機タービンから排出された排ガスの温度は300℃以下となる。
一般に、脱硝触媒におけるNOxの還元反応は、300℃から320℃よりも高い温度で行われることが好ましく、これよりも低温の排ガスを脱硝触媒に通すと、脱硝触媒が短時間で劣化したり、NOx低減効果が低くなったりするという問題があった。
However, in the case of the two-cycle low-speed diesel engine as described above and provided with a supercharger turbine, the temperature of the exhaust gas discharged from the supercharger turbine is 300 ° C. or less.
In general, the reduction reaction of NOx in the denitration catalyst is preferably performed at a temperature higher than 300 ° C. to 320 ° C. When exhaust gas having a temperature lower than this is passed through the denitration catalyst, the denitration catalyst deteriorates in a short time, There has been a problem that the NOx reduction effect becomes low.
上述の問題を解決するために、2サイクル低速ディーゼル機関と過給機タービンとの間に脱硝触媒を配置して、言い換えると、過給機タービンの入口上流側に脱硝触媒を配置して、脱硝触媒に温度が低下する前の高温の排気ガスを導入する方法が知られている。 In order to solve the above-mentioned problem, a denitration catalyst is arranged between the two-cycle low-speed diesel engine and the turbocharger turbine, in other words, a denitration catalyst is arranged on the upstream side of the inlet of the supercharger turbine. There is known a method of introducing high-temperature exhaust gas before the temperature is lowered to the catalyst.
しかしながら、過給機タービンの入口上流側に脱硝触媒を配置すると、脱硝触媒は熱容量を有し緩衝部として作用することから、ディーゼル機関における起動時や停止時などのように過渡的に負荷が変動した場合に、過給機タービンの回転数が負荷の変動に追従しない、または、遅れるという問題があった。 However, if a denitration catalyst is placed upstream of the inlet of the turbocharger turbine, the denitration catalyst has a heat capacity and acts as a buffer, so the load fluctuates transiently when the diesel engine is started or stopped. In this case, there has been a problem that the rotational speed of the turbocharger turbine does not follow the load fluctuation or is delayed.
その一方で、過給機タービンの下流側に脱硝触媒を配置するとともに、過給機タービンと脱硝触媒との間に燃料を燃焼させるバーナーを配置し、脱硝触媒に導入される排気ガスの温度を上げる方法も考えられる。
しかしながら、バーナーにおいて燃焼された燃料のエネルギは、排気ガスの温度上昇のみに用いられ、回収されることなく系外へ放出されるため、有効に利用されていないという問題があった。
On the other hand, a denitration catalyst is disposed on the downstream side of the turbocharger turbine, and a burner for combusting fuel is disposed between the turbocharger turbine and the denitration catalyst, and the temperature of the exhaust gas introduced into the denitration catalyst is adjusted. A way to raise is also conceivable.
However, since the energy of the fuel burned in the burner is used only for increasing the temperature of the exhaust gas and discharged outside the system without being recovered, there is a problem that it is not used effectively.
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、内燃機関から排出されるNOxの削減を図るとともに、消費される燃料のエネルギを有効に利用することができる脱硝部付き内燃機関を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and is intended to reduce NOx discharged from an internal combustion engine and to effectively use the energy of consumed fuel, and an internal combustion engine with a denitration unit. The purpose is to provide an institution.
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の脱硝部付き内燃機関は、空気と燃料の供給を受けて回転駆動力を発生するとともに、排気ガスを排出する燃焼室と、該燃焼室から排出された前記排気ガスに駆動され、前記燃焼室に供給する空気の過給を行う過給機と、該過給機から排出された排気ガスに含まれる窒素酸化物を還元する触媒を有する脱硝部と、前記燃焼室および前記過給機の間において、前記排気ガスに燃料を噴射して燃焼させるバーナー部と、が設けられていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
The internal combustion engine with a denitration part of the present invention receives a supply of air and fuel to generate a rotational driving force, and is driven by a combustion chamber that discharges exhaust gas and the exhaust gas discharged from the combustion chamber, A supercharger that supercharges air supplied to the combustion chamber, a denitration unit having a catalyst that reduces nitrogen oxides contained in exhaust gas discharged from the supercharger, the combustion chamber, and the supercharger And a burner section for injecting fuel into the exhaust gas and burning it.
本発明によれば、バーナー部において燃料を燃焼させることにより、過給機に流入する前の排気ガスにおける温度が高くなる。これにより、バーナー部が設けられていない場合と比較して、排気ガスが過給機を駆動した後に流出する排気ガスの温度は高くなる。そのため、排気ガスが流入する脱硝部における触媒の温度も高くなり、触媒の劣化が防止される。 According to the present invention, the temperature of the exhaust gas before flowing into the supercharger is increased by burning the fuel in the burner section. Thereby, compared with the case where the burner part is not provided, the temperature of the exhaust gas which flows out after exhaust gas drives a supercharger becomes high. Therefore, the temperature of the catalyst in the denitration part into which the exhaust gas flows is also increased, and the deterioration of the catalyst is prevented.
さらに、過給機と脱硝部との間にバーナー部を配置して、過給機から流出した排気ガスの温度を高めて当該加熱された排気ガスを脱硝部に流入させる方法と比較して、加熱された排気ガスが過給機に流入し、当該排気ガスが有するエネルギの一部を、過給機による燃焼室に供給される空気の過給に用いるため、消費される燃料のエネルギが有効に利用される。 Furthermore, compared with a method of arranging a burner part between the supercharger and the denitration part, increasing the temperature of the exhaust gas flowing out from the supercharger and flowing the heated exhaust gas into the denitration part, Heated exhaust gas flows into the turbocharger, and a part of the energy of the exhaust gas is used for supercharging the air supplied to the combustion chamber by the turbocharger, so the energy of the consumed fuel is effective Used for
上記発明においては、少なくとも前記脱硝部に流入する排気ガスの温度に基づいて前記バーナー部に供給される燃料の流量を制御する制御部が設けられていることが望ましい。 In the above invention, it is desirable that a control unit is provided that controls the flow rate of the fuel supplied to the burner unit based on at least the temperature of the exhaust gas flowing into the denitration unit.
本発明によれば、脱硝部に流入する排気ガスの温度に基づいてバーナー部に供給される燃料の流量を制御することにより、脱硝部における触媒の温度は所定の範囲内に調節される。 According to the present invention, the temperature of the catalyst in the denitration part is adjusted within a predetermined range by controlling the flow rate of the fuel supplied to the burner part based on the temperature of the exhaust gas flowing into the denitration part.
つまり、脱硝部に流入する排気ガスの温度が低い場合には、バーナー部に供給される燃料の流量を増やし、過給機に流入する前の排気ガスにおける温度をより高くする。そのため、過給機を駆動した後に流出して脱硝部に流入する排気ガスの温度が高くなり、触媒の温度が高くなる。 That is, when the temperature of the exhaust gas flowing into the denitration unit is low, the flow rate of the fuel supplied to the burner unit is increased, and the temperature of the exhaust gas before flowing into the supercharger is made higher. Therefore, the temperature of the exhaust gas that flows out after driving the supercharger and flows into the denitration unit increases, and the temperature of the catalyst increases.
その一方で、脱硝部に流入する排気ガスの温度が高い場合には、バーナー部に供給される燃料の流量を減らし、過給機に流入する前の排気ガスにおける温度を低くする。そのため、過給機を駆動した後に流出して脱硝部に流入する排気ガスの温度が低くなり、触媒の温度が低くなる。 On the other hand, when the temperature of the exhaust gas flowing into the denitration unit is high, the flow rate of the fuel supplied to the burner unit is reduced, and the temperature of the exhaust gas before flowing into the supercharger is lowered. Therefore, the temperature of the exhaust gas that flows out after driving the supercharger and flows into the denitration unit is lowered, and the temperature of the catalyst is lowered.
上記発明においては、前記過給機により駆動され、発電を行う発電部が設けられていることが望ましい。 In the said invention, it is desirable to provide the electric power generation part which drives with the said supercharger and produces electric power.
本発明によれば、過給機により発電部を駆動して発電を行うことにより、加熱された排気ガスが有するエネルギの一部は、過給機による燃焼室に供給される空気の過給に用いられるとともに、電気エネルギとして回収される。
言い換えると、排気ガスが流入した過給機において発生した回転駆動力の一部は発電に用いられ、残りは空気の過給に用いられる。
According to the present invention, by generating power by driving the power generation unit with the supercharger, a part of the energy of the heated exhaust gas is used for supercharging the air supplied to the combustion chamber by the supercharger. As it is used, it is recovered as electrical energy.
In other words, a part of the rotational driving force generated in the supercharger into which the exhaust gas has flowed is used for power generation, and the rest is used for air supercharging.
上記発明においては、前記過給機により駆動され、発電を行う発電部が設けられ、前記制御部は、さらに、前記燃焼室に供給する空気の流量および圧力に基づいて、前記発電部における発電量を制御することが望ましい。 In the above invention, a power generation unit that is driven by the supercharger and generates power is provided, and the control unit further generates a power generation amount in the power generation unit based on a flow rate and pressure of air supplied to the combustion chamber. It is desirable to control.
本発明によれば、燃焼室に供給される空気の流量および圧力に基づいて、発電部における発電量を制御することにより、過給機において発生した回転駆動力のうち、発電、および、空気の過給に用いられる割合が制御される。そのため、燃焼室に供給される空気の流量および圧力は、所定の流量範囲内および所定の圧力範囲内に制御される。 According to the present invention, by controlling the power generation amount in the power generation unit based on the flow rate and pressure of air supplied to the combustion chamber, power generation and air out of the rotational driving force generated in the supercharger. The rate used for supercharging is controlled. Therefore, the flow rate and pressure of the air supplied to the combustion chamber are controlled within a predetermined flow rate range and a predetermined pressure range.
つまり、燃焼室に供給される空気の流量および圧力が、所定の流量範囲および所定の圧力範囲を下回る場合には、発電部における発電量が減らされ、空気の過給に用いられる回転駆動力の割合が増やされる。そのため、燃焼室に供給される空気の流量および圧力が増加し、所定の流量範囲内および所定の圧力範囲内となる。 That is, when the flow rate and pressure of the air supplied to the combustion chamber are lower than the predetermined flow rate range and the predetermined pressure range, the power generation amount in the power generation unit is reduced, and the rotational driving force used for air supercharging is reduced. The rate is increased. For this reason, the flow rate and pressure of the air supplied to the combustion chamber increase, and become within a predetermined flow rate range and a predetermined pressure range.
その一方で、燃焼室に供給される空気の流量および圧力が、所定の流量範囲および所定の圧力範囲を上回る場合には、発電部における発電量が増やされ、空気の過給に用いられる回転駆動力の割合が減らされる。そのため、燃焼室に供給される空気の流量および圧力が減少し、燃焼室に供給される空気の流量および圧力は所定の流量範囲内および所定の圧力範囲内となる。 On the other hand, when the flow rate and pressure of the air supplied to the combustion chamber exceed the predetermined flow rate range and the predetermined pressure range, the power generation amount in the power generation unit is increased, and the rotational drive used for supercharging the air The proportion of power is reduced. Therefore, the flow rate and pressure of air supplied to the combustion chamber are reduced, and the flow rate and pressure of air supplied to the combustion chamber are within a predetermined flow rate range and a predetermined pressure range.
上記発明においては、前記燃焼室および前記過給機の間から分岐された前記排気ガスが導かれ、導かれた前記排気ガスに基づいて発電を行う発電タービン部と、前記発電タービン部に供給される前記排気ガスの流量を調節する調節部と、が設けられていることが望ましい。 In the above invention, the exhaust gas branched from between the combustion chamber and the supercharger is led, and a power generation turbine section that generates power based on the led exhaust gas is supplied to the power generation turbine section. It is preferable that an adjusting unit for adjusting the flow rate of the exhaust gas is provided.
本発明によれば、燃焼室から発電タービン部に排気ガスの一部を導き、発電を行うことにより、排気ガスが有するエネルギの一部は、過給機による燃焼室に供給される空気の過給に用いられるとともに、電気エネルギとして回収される。 According to the present invention, a part of the exhaust gas is led from the combustion chamber to the power generation turbine section and power is generated, so that a part of the energy of the exhaust gas is excess of the air supplied to the combustion chamber by the supercharger. In addition to being used for supply, it is recovered as electrical energy.
さらに調節部により、燃焼室から発電タービン部に導かれる排気ガスの流量を調節することにより、燃焼室から排出された排気ガスのうち、空気の過給に用いられる排気ガスと、発電に用いられる排気ガスとの割合が調節される。 Further, by adjusting the flow rate of the exhaust gas led from the combustion chamber to the power generation turbine unit by the adjusting unit, the exhaust gas used for supercharging of the air out of the exhaust gas discharged from the combustion chamber and used for power generation The ratio with the exhaust gas is adjusted.
なお、排気ガスの分岐は、バーナー部によって排気ガスが加熱される前に行われてもよいし、加熱された後に行われてもよく、特に限定するものではない。 The branching of the exhaust gas may be performed before the exhaust gas is heated by the burner part, or may be performed after the heating, and is not particularly limited.
上記発明においては、前記燃焼室および前記過給機の間から分岐された前記排気ガスが導かれ、導かれた前記排気ガスに基づいて発電を行う発電タービン部と、前記発電タービン部に供給される前記排気ガスの流量を調節する調節部と、が設けられ、前記制御部は、さらに、前記燃焼室に供給する空気の流量および圧力に基づいて、前記調節部における前記排気ガスの流量を制御することが望ましい。 In the above invention, the exhaust gas branched from between the combustion chamber and the supercharger is led, and a power generation turbine section that generates power based on the led exhaust gas is supplied to the power generation turbine section. And an adjustment unit for adjusting the flow rate of the exhaust gas. The control unit further controls the flow rate of the exhaust gas in the adjustment unit based on the flow rate and pressure of air supplied to the combustion chamber. It is desirable to do.
本発明によれば、燃焼室に供給される空気の流量および圧力に基づいて、燃焼室から発電タービン部に導かれる排気ガスの流量を調節することにより、燃焼室から排出された排気ガスのうち、空気の過給に用いられる排気ガスと、発電に用いられる排気ガスとの割合が調節され、過給機から燃焼室に供給される空気の流量および圧力が、所定の流量範囲内および所定の圧力範囲内に制御される。 According to the present invention, the exhaust gas discharged from the combustion chamber is adjusted by adjusting the flow rate of the exhaust gas guided from the combustion chamber to the power generation turbine section based on the flow rate and pressure of the air supplied to the combustion chamber. The ratio between the exhaust gas used for air supercharging and the exhaust gas used for power generation is adjusted, and the flow rate and pressure of air supplied from the supercharger to the combustion chamber are within a predetermined flow range and Control within the pressure range.
上記発明においては、前記燃焼室および前記バーナー部の間から前記排気ガスの一部を分岐させ、前記過給機および前記脱硝部の間に流入させるバイパス部と、該バイパス部を流れる前記排気ガスの流量を調節する調節部と、が設けられていることが望ましい。 In the above invention, a part of the exhaust gas is branched from between the combustion chamber and the burner part, and flows between the supercharger and the denitration part, and the exhaust gas flowing through the bypass part It is desirable that an adjusting unit for adjusting the flow rate of the
本発明によれば、燃焼室から排出された排気ガスの一部はバイパス流路に流入し、残りの排気ガスは、バーナー部における燃料の燃焼により加熱された後、過給機に流入する。バイパス流路に流入した一部の排気ガスは、過給機から流出した排気ガスとともに脱硝部に流入する。そのため、排気ガスの一部をバイパスさせない方法と比較して、排気ガスを所定の温度に加熱する際に、バーナー部で燃焼させる燃料の量が少なくなる。さらに、過給機に流入する排気ガスの流量を調節することにより、過給機の回転数が調節される。 According to the present invention, a part of the exhaust gas discharged from the combustion chamber flows into the bypass flow path, and the remaining exhaust gas is heated by the combustion of the fuel in the burner portion and then flows into the supercharger. Part of the exhaust gas that has flowed into the bypass channel flows into the denitration unit together with the exhaust gas that has flowed out of the supercharger. Therefore, compared with a method in which a part of the exhaust gas is not bypassed, when the exhaust gas is heated to a predetermined temperature, the amount of fuel burned in the burner portion is reduced. Furthermore, the rotation speed of the supercharger is adjusted by adjusting the flow rate of the exhaust gas flowing into the supercharger.
上記発明においては、前記燃焼室および前記バーナー部の間から前記排気ガスの一部を分岐させ、前記過給機および前記脱硝部の間に流入させるバイパス部と、該バイパス部を流れる前記排気ガスの流量を調節する調節部と、が設けられ、前記制御部は、さらに、前記燃焼室に供給する空気の流量および圧力に基づいて、前記発電部における発電量を制御することが望ましい。 In the above invention, a part of the exhaust gas is branched from between the combustion chamber and the burner part, and flows between the supercharger and the denitration part, and the exhaust gas flowing through the bypass part It is desirable that the control unit further controls the power generation amount in the power generation unit based on the flow rate and pressure of air supplied to the combustion chamber.
本発明によれば、燃焼室に供給される空気の流量および圧力に基づいて、調節部における排気ガスの流量を制御することにより、燃焼室から排出された排気ガスのうち、空気の過給に用いられる排気ガスと、バイパス流路に流入する排気ガスとの割合が調節され、過給機から燃焼室に供給される空気の流量および圧力が、所定の流量範囲内および所定の圧力範囲内に制御される。 According to the present invention, by controlling the flow rate of the exhaust gas in the adjustment unit based on the flow rate and pressure of the air supplied to the combustion chamber, supercharging of the air out of the exhaust gas discharged from the combustion chamber can be achieved. The ratio between the exhaust gas used and the exhaust gas flowing into the bypass flow path is adjusted so that the flow rate and pressure of the air supplied from the supercharger to the combustion chamber are within a predetermined flow rate range and a predetermined pressure range. Be controlled.
つまり、燃焼室に供給される空気の流量および圧力が、所定の流量範囲および所定の圧力範囲を下回る場合には、調節部における排気ガスの流量が減らされる。そのため、バーナー部により加熱され過給機に流入する排気ガスの流量が増え、過給機の回転数が上昇することから、過給機により過給される空気の流量が増えるとともに圧力が上昇する。その結果、燃焼室に供給される空気の流量および圧力が増加し、所定の流量範囲内および所定の圧力範囲内となる。 That is, when the flow rate and pressure of the air supplied to the combustion chamber are lower than the predetermined flow rate range and the predetermined pressure range, the exhaust gas flow rate in the adjustment unit is reduced. Therefore, the flow rate of the exhaust gas heated by the burner unit and flowing into the supercharger increases, and the rotation speed of the supercharger increases, so the flow rate of air supercharged by the supercharger increases and the pressure increases. . As a result, the flow rate and pressure of the air supplied to the combustion chamber increase and become within a predetermined flow rate range and a predetermined pressure range.
その一方で、燃焼室に供給される空気の流量および圧力が、所定の流量範囲および所定の圧力範囲を上回る場合には、調節部における排気ガスの流量が増やされる。そのため、バーナー部により加熱され過給機に流入する排気ガスの流量が減り、過給機の回転数が低下することから、過給機に過給される空気の流量が減るとともに圧力が低下する。その結果、燃焼室に供給される空気の流量および圧力が低下し、所定の流量範囲内および所定の圧力範囲内となる。 On the other hand, when the flow rate and pressure of the air supplied to the combustion chamber exceed the predetermined flow rate range and the predetermined pressure range, the exhaust gas flow rate in the adjustment unit is increased. Therefore, the flow rate of the exhaust gas heated by the burner unit and flowing into the supercharger is reduced, and the rotational speed of the supercharger is reduced, so that the flow rate of air supercharged to the supercharger is reduced and the pressure is reduced. . As a result, the flow rate and pressure of the air supplied to the combustion chamber are reduced to be within a predetermined flow rate range and a predetermined pressure range.
本発明の脱硝部付き内燃機関によれば、燃焼室および過給機の間において、排気ガスに燃料を噴射して燃焼させることにより、脱硝部に流入する排気ガスの温度を高くして、脱硝部の触媒の温度を高くすることができ、内燃機関から排出されるNOxの削減を図ることができるという効果を奏する。
さらに、過給機に流入する前の排気ガスにおける温度を高くすることにより、排気ガスが有するエネルギの一部が、過給機による燃焼室に供給される空気の過給に用いられるため、消費される燃料のエネルギを有効に利用することができるという効果を奏する。
According to the internal combustion engine with a denitration part of the present invention, the temperature of the exhaust gas flowing into the denitration part is increased by injecting fuel into the exhaust gas and burning it between the combustion chamber and the supercharger. As a result, the temperature of the catalyst in the part can be increased, and the NOx exhausted from the internal combustion engine can be reduced.
Further, by raising the temperature of the exhaust gas before flowing into the supercharger, a part of the energy of the exhaust gas is used for supercharging the air supplied to the combustion chamber by the supercharger. It is possible to effectively use the energy of the fuel to be used.
〔第1の実施形態〕
以下、本発明の第1の実施形態に係る内燃機関ついて図1および図2を参照して説明する。
図1は、本実施形態に係る脱硝部付き内燃機関の構成を説明する模式図である。図2は、図1の制御部の構成を説明するブロック図である。
本実施形態では、主に船舶の主機として用いられる2サイクル低速ディーゼル機関に本発明の内燃機関(脱硝部付き内燃機関)1を適用して説明する。
[First Embodiment]
Hereinafter, an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating the configuration of an internal combustion engine with a denitration unit according to the present embodiment. FIG. 2 is a block diagram illustrating the configuration of the control unit in FIG.
In the present embodiment, an explanation will be given by applying the internal combustion engine (internal combustion engine with a denitration unit) 1 of the present invention to a two-cycle low-speed diesel engine mainly used as a main engine of a ship.
内燃機関1には、図1および図2に示すように、シリンダ部2Cと、ピストン部2Pと、排気集合部3と、バーナー部4と、過給機5と、発電部6と、脱硝部7と、制御部8と、が主に設けられている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the internal combustion engine 1 includes a cylinder portion 2C, a
シリンダ部2Cおよびピストン部2Pは、燃焼室2を構成するものである。
燃焼室2は、図1に示すように、過給機5により過給された空気が供給する吸気管21および、燃料の燃焼により発生した排気ガスを排出する排気管22が接続されている。さらに、シリンダ部2Cには、燃焼室2の内部に燃料を噴出する燃料ノズル(図示せず)が設けられている。
排気管22における燃焼室2に対する開口部には、当該開口部を開閉する排気バルブ23が配置されている。
The
As shown in FIG. 1, the
An
なお、シリンダ部2Cおよびピストン部2Pの構成としては、公知の2サイクル低速ディーゼル機関の構成を用いることができ、特に限定するものではない。
In addition, as a structure of cylinder part 2C and
排気集合部3は、複数の燃焼室2から排気管22を介して排出された排気ガスが流入する流路であって、これらの排気ガスが合流する部分である。
排気集合部3には、図1に示すように、複数の排気管22と、一つの第1排気流路31とが接続されているとともに、バーナー部4が設けられている。
The
As shown in FIG. 1, a plurality of
第1排気流路31は、排気集合部3と過給機5とを繋ぐ流路であって、排気ガスを排気集合部3から過給機5に導くものである。
The
バーナー部4は、排気集合部3の内部に燃料を噴出して燃焼させ、排気ガスの温度を高めるものである。
バーナー部4には、図1に示すように、ノズル部41と、燃料調節弁42と、が設けられている。
The
As shown in FIG. 1, the
ノズル部41は、供給された燃料を排気集合部3の内部に向けて噴出されるものである。
燃料調節弁42は、ノズル部41に供給される燃料の流量を調節する流量調節弁であり、図1および図2に示すように、制御部8から入力される制御信号に基づいて、燃料の流量を調節するものである。
なお、ノズル部41および燃料調節弁42の構成としては、公知のものを用いることができ、特に限定するものではない。
The
The
In addition, as a structure of the
過給機5は、排気ガスが有する熱エネルギなどのエネルギを用いて回転駆動力を発生させ、当該回転駆動力の少なくとも一部を用いて燃焼室2に供給される空気の過給を行うものである。
過給機5には、図1に示すように、排気ガスが流れる第1排気流路31、および、第2排気流路51と、過給された空気が流れる吸気管21と、が接続され、さらに、過給機5により回転駆動される発電部6が設けられている。
なお、過給機5としては、公知の過給機を用いることができ特に限定するものではない。
The
As shown in FIG. 1, the
In addition, as a
第2排気流路51は、過給機5と脱硝部7とを接続する流路であり、排気ガスを過給機5から脱硝部7に導くものである。
The second
発電部6は、過給機5により回転駆動され発電を行うものであり、図2に示すように、制御部8から入力される制御信号に基づいて、発電量が制御されるものである。
なお、発電部6の構成としては、公知のものを用いることができ、特に限定するものではない。
The
In addition, as a structure of the electric
脱硝部7は、排気ガスに含まれるNOxを還元するものであり、内部にNOxを還元する触媒を有するものである。
なお、NOxを還元する触媒としては、公知の触媒を用いることができ、特に限定するものではない。
脱硝部7には、図1に示すように、排気ガスが流れる第2排気流路51と、第3排気流路71とが接続されている。第3排気流路71は、脱硝部7から流出した排気ガスを外部に導く流路である。
The
In addition, as a catalyst which reduces NOx, a well-known catalyst can be used and it does not specifically limit.
As shown in FIG. 1, a
制御部8は、図1および図2に示すように、燃料調節弁42および発電部6を制御するものである。
制御部8には、排気ガス温度センサ52により測定された排気ガス温度と、空気流量センサ24により測定された空気の流量と、空気圧力センサ25により測定された空気の圧力と、が入力されている。その一方で、制御部8からは、燃料調節弁42の開度を制御する制御信号と、発電部6における発電量を制御する制御信号が出力されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
The
排気ガス温度センサ52は、第2排気流路51に配置された温度センサであり、過給機5から流出し、脱硝部7に流入する排気ガスの温度を測定するセンサである。
空気流量センサ24は、吸気管21に配置された流量センサであり、過給機5により過給された空気であって、燃焼室2に供給される空気の流量を測定するセンサである。
空気圧力センサ25は、吸気管21に配置された圧力センサであり、過給機5により過給された空気であって、燃焼室2に供給される空気の圧力を測定するセンサである。
The exhaust
The air
The
次に、上記の構成からなる内燃機関1における運転の概略について説明する。
内燃機関1が運転されると、図1に示すように、燃焼室2において排気ガスが発生し、燃焼室2から排気管22を介して排気集合部3に排気ガスが排出される。
排気集合部3の内部には、バーナー部4のノズル部41から燃料が噴出され、燃料が燃焼される。排気集合部3の内部の排気ガスは、燃料が燃焼する際に発生した熱により、加熱され温度が上昇する。
Next, an outline of operation in the internal combustion engine 1 having the above-described configuration will be described.
When the internal combustion engine 1 is operated, as shown in FIG. 1, exhaust gas is generated in the
The fuel is ejected from the
加熱された排気ガスは第1排気流路31を介して過給機5に供給され、過給機5の排気タービン(図示せず)を回転駆動する。排気タービンと同軸に配置された圧縮機(図示せず)は、排気タービンとともに回転駆動されることにより、外部から空気を吸入し昇圧する。言い換えると空気を過給する。過給された空気は、吸気管21を介して燃焼室2に供給される。
The heated exhaust gas is supplied to the
その一方で、過給機5の排気タービンを回転駆動した排気ガスは、排気タービンを回転駆動することにより失ったエネルギに対応して温度が低下し、温度が低下した状態で過給機5から第2排気流路51に流出する。
On the other hand, the exhaust gas that has rotationally driven the exhaust turbine of the
第2排気流路51に流入した排気ガスは、脱硝部7に流入して触媒と接触することにより、排気ガスに含まれるNOxが還元される。その後、排気ガスは、脱硝部7から第3排気流路71を介して外部に排出される。
The exhaust gas flowing into the second
次に、制御部8による燃料調節弁42および発電部6の制御について説明する。
制御部8には、排気ガス温度センサ52によって測定された脱硝部7に流入する排気ガス温度の測定信号が入力される。制御部8は、入力された測定信号に基づいて、脱硝部7に流入する排気ガス温度が所定の温度範囲、例えば、少なくとも脱硝部7の触媒が有効の働く温度以上の温度であるか否かを判定する。
Next, control of the
A control signal for the exhaust gas temperature flowing into the
脱硝部7に流入する排気ガス温度が、所定の温度範囲よりも低い温度であると判定された場合には、制御部8は、当該排気ガス温度を上げるために燃料調節弁42に対して弁の開度を開く制御信号を出力する。
当該制御信号が入力された燃料調節弁42は弁開度を大きくし、ノズル部41に供給される燃料の流量を増やす。すると、ノズル部41から噴射される燃料の量が増加し、排気集合部3の内部で発生する熱量が増加する。これにより、排気集合部3の内部の排気ガスの温度が上昇し、そこから脱硝部7に流入する排気ガスの温度も上昇する。
When it is determined that the temperature of the exhaust gas flowing into the
The
その一方で、脱硝部7に流入する排気ガス温度が、所定の温度範囲よりも高い温度であると判定された場合には、制御部8は、当該排気ガス温度を下げるために燃料調節弁42に対して弁開度を閉じる制御信号を出力する。
当該制御信号が入力された燃料調節弁42は弁開度を小さくし、ノズル部41に供給される燃料の流量を減らす。すると、ノズル部41から噴射される燃料の量が減少し、排気集合部3の内部で発生する熱量が減少する。これにより、排気集合部3の内部の排気ガスの温度が低下し、そこから脱硝部7に流入する排気ガスの温度も低下する。
On the other hand, when it is determined that the temperature of the exhaust gas flowing into the
The
さらに、制御部8には、空気流量センサ24によって測定された燃焼室2に供給される過給された空気の流量の測定信号と、空気圧力センサ25によって測定された燃焼室2に供給される過給された空気の圧力の測定信号と、が入力される。制御部8は、入力されたこれらの測定信号に基づいて、燃焼室2に供給される過給された空気の流量および圧力が所定の範囲内にあるか否かを判定する。
ここで、過給された空気の流量および圧力における所定の範囲としては、内燃機関1における燃費がよくなる範囲などを例示することができる。
Further, the
Here, examples of the predetermined range in the flow rate and pressure of the supercharged air include a range in which fuel consumption in the internal combustion engine 1 is improved.
燃焼室2に供給される過給された空気の流量および圧力が、所定の範囲よりも下回ると判定された場合には、制御部8は、当該空気の流量および圧力を増加させるために、発電部6に対して発電量を減らす制御信号を出力する。
当該制御信号が入力された発電部6は発電量を減らし、過給機5の排気タービンにおいて発生した回転駆動力うち、発電部6において消費される回転駆動力の割合が減らされる。それに対して、過給機5の圧縮機において消費される回転駆動力の割合が増やされる。そのため、過給機5から燃焼室2に供給される過給された空気の流量および圧力が増加する。
When it is determined that the flow rate and pressure of the supercharged air supplied to the
The
その一方で、燃焼室2に供給される過給された空気の流量および圧力が、所定の範囲よりも上回ると判定された場合には、制御部8は、当該空気の流量および圧力を減少させるために、発電部6に対して発電量を増加させる制御信号を出力する。
On the other hand, when it is determined that the flow rate and pressure of the supercharged air supplied to the
当該制御信号が入力された発電部6は発電量を増やし、過給機5の排気タービンにおいて発生した回転駆動力うち、発電部6において消費される回転駆動力の割合が増やされる。それに対して、過給機5の圧縮機において消費される回転駆動力の割合が減らされる。そのため、過給機5から燃焼室2に供給される過給された空気の流量および圧力が減少する。
The
上記の構成によれば、バーナー部4において燃料を燃焼させることにより、過給機5に流入する前の排気ガスにおける温度が高くなる。これにより、バーナー部4が設けられていない場合と比較して、排気ガスが過給機5を駆動した後に流出する排気ガスの温度が高くなる。そのため、排気ガスが流入する脱硝部7における触媒の温度も高くなり、触媒の劣化を防止することができ、内燃機関1から排出されるNOxの削減を図ることができる。
According to said structure, the temperature in the exhaust gas before flowing into the
さらに、過給機5と脱硝部7との間にバーナー部4を配置して、過給機5から流出した排気ガスの温度を高めて当該加熱された排気ガスを脱硝部7に流入させる方法と比較して、加熱された排気ガスが過給機5に流入し、当該排気ガスが有するエネルギの一部を、過給機5による空気の過給に用いるため、消費される燃料のエネルギを有効に利用することができる。
Furthermore, the
脱硝部7に流入する排気ガスの温度に基づいてバーナー部4に供給される燃料の流量を制御することにより、脱硝部7における触媒の温度を所定の範囲内に調節することができる。そのため、内燃機関1から排出されるNOxの削減をより確実に図ることができる。
By controlling the flow rate of the fuel supplied to the
過給機5により発電部6を駆動して発電を行うことにより、加熱された排気ガスが有するエネルギの一部は、過給機5による空気の過給に用いられるとともに、電気エネルギとして回収される。言い換えると、排気ガスが流入した過給機5において発生した回転駆動力の一部は発電に用いられ、残りは空気の過給に用いられる。そのため、消費される燃料のエネルギを、さらに有効に利用することができる。
By generating power by driving the
さらに、燃焼室2に供給される空気の流量および圧力に基づいて、発電部6における発電量を制御することにより、過給機5において発生した回転駆動力のうち、発電、および、空気の過給に用いられる割合が制御される。そのため、燃焼室2に供給される空気の流量および圧力を、所定の流量範囲内および所定の圧力範囲内に制御することができる。
Further, by controlling the power generation amount in the
〔第2の実施形態〕
次に、本発明の第2の実施形態について図3および図4を参照して説明する。
本実施形態の内燃機関の基本構成は、第1の実施形態と同様であるが、第1の実施形態とは、発電部の周辺構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図3および図4を用いて発電部の周辺構成のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図3は、本実施形態に係る脱硝部付き内燃機関の構成を説明する模式図である。図4は、図3の制御部の構成を説明するブロック図である。
なお、第1の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 3 and FIG.
The basic configuration of the internal combustion engine of the present embodiment is the same as that of the first embodiment, but the peripheral configuration of the power generation unit is different from that of the first embodiment. Therefore, in the present embodiment, only the peripheral configuration of the power generation unit will be described with reference to FIGS. 3 and 4 and description of other components and the like will be omitted.
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating the configuration of the internal combustion engine with a denitration unit according to the present embodiment. FIG. 4 is a block diagram illustrating the configuration of the control unit in FIG.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component same as 1st Embodiment, and the description is abbreviate | omitted.
内燃機関(脱硝部付き内燃機関)101には、図3および図4に示すように、シリンダ部2Cと、ピストン部2Pと、排気集合部3と、バーナー部4と、過給機5と、発電タービン部160と、脱硝部7と、制御部180と、が主に設けられている。
As shown in FIGS. 3 and 4, the internal combustion engine (internal combustion engine with a denitration unit) 101 includes a
なお、本実施形態では、バーナー部4のノズル部41が、第1排気流路31に配置されている例に適用して説明するが、第1の実施形態と同様に、排気集合部3にノズル部41が設けられていてもよく、特に限定するものではない。
In the present embodiment, the description will be made by applying to an example in which the
発電タービン部160は、図3に示すように、排気集合部3から分岐された排気ガスの供給を受けて発電を行うものである。
発電タービン部160には、バイパス流路161と、流量調節弁(調節部)162と、排気タービン163と、発電部6と、が設けられている。
As shown in FIG. 3, the power
The power
バイパス流路161は、排気集合部3と排気タービン163とを繋ぐ流路であり、排気ガスを排気集合部3から排気タービン163に導くものである。バイパス流路161には、流量調節弁162が配置されている。
The
流量調節弁162は、バイパス流路161を流れる排気ガスの流量を調節するものである。流量調節弁162には、制御部180から弁の開度を制御する制御信号が入力されるように構成されている。
なお、流量調節弁162の構成としては、公知の構成を用いることができ、特に限定するものではない。
The flow
In addition, as a structure of the
排気タービン163は、バイパス流路161を介して供給された排気ガスにより回転駆動されるものであり、発電部6を回転駆動させるものである。
なお、排気タービン163としては、公知のものを用いることができ、特に限定するものではない。
The
In addition, as the
制御部180は、図3および図4に示すように、燃料調節弁42および流量調節弁162を制御するものである。
制御部180には、排気ガス温度センサ52により測定された排気ガス温度と、空気流量センサ24により測定された空気の流量と、空気圧力センサ25により測定された空気の圧力と、が入力されている。その一方で、制御部180からは、燃料調節弁42の開度を制御する制御信号と、流量調節弁162における排気ガスの流量を制御する制御信号が出力されている。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
The
次に、上記の構成からなる内燃機関101における運転の概略について説明する。
内燃機関101が運転されると、図3に示すように、燃焼室2において排気ガスが発生し、燃焼室2から排気管22を介して排気集合部3に排気ガスが排出される。
排気集合部3における排気ガスの一部はバイパス流路161に流入し、排気タービン163に導かれる。排気タービン163は供給された排気ガスにより回転駆動され、発電部6に回転駆動力を伝達する。発電部6は回転駆動されることにより発電を行う。
Next, an outline of operation in the
When the
A part of the exhaust gas in the
その一方で、第1排気流路31の内部には、バーナー部4のノズル部41から燃料が噴出され、燃料が燃焼される。排気集合部3から第1排気流路31に流入した排気ガスは、燃料が燃焼する際に発生した熱により、加熱され温度が上昇する。
On the other hand, fuel is ejected from the
加熱された排気ガスは第1排気流路31から過給機5に供給され、過給機5の排気タービン(図示せず)を回転駆動する。排気タービンと同軸に配置された圧縮機(図示せず)は、排気タービンとともに回転駆動されることにより空気を過給する。
The heated exhaust gas is supplied from the
過給機5の排気タービンを回転駆動した排気ガスは、排気タービンを回転駆動することにより失ったエネルギに対応して温度が低下し、温度が低下した状態で過給機5から第2排気流路51に流出する。
The exhaust gas that rotationally drives the exhaust turbine of the
第2排気流路51に流入した排気ガスは、脱硝部7に流入して触媒と接触することにより、排気ガスに含まれるNOxが還元される。その後、排気ガスは、脱硝部7から第3排気流路71を介して外部に排出される。
The exhaust gas flowing into the second
次に、制御部180による燃料調節弁42および流量調節弁162の制御について説明する。なお、制御部180による燃料調節弁42の制御に付いては、第1の実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
Next, control of the
制御部180には、空気流量センサ24によって測定された燃焼室2に供給される過給された空気の流量の測定信号と、空気圧力センサ25によって測定された燃焼室2に供給される過給された空気の圧力の測定信号と、が入力される。制御部180は、入力されたこれらの測定信号に基づいて、燃焼室2に供給される過給された空気の流量および圧力が所定の範囲内にあるか否かを判定する。
The
燃焼室2に供給される過給された空気の流量および圧力が、所定の範囲よりも下回ると判定された場合には、制御部180は、当該空気の流量および圧力を増加させるために、流量調節弁162に対して排気ガスの流量を減らす制御信号を出力する。
When it is determined that the flow rate and pressure of the supercharged air supplied to the
当該制御信号が入力された流量調節弁162は弁開度を閉じて、排気ガスの流量を減らし、燃焼室2から排出された排気ガスのうち、排気タービン163に供給される排気ガスの割合が減らされる。それに対して、過給機5に供給される排気ガスの割合が増やされる。
そのため、過給機5から燃焼室2に供給される過給された空気の流量および圧力が増加する。
The
Therefore, the flow rate and pressure of the supercharged air supplied from the
その一方で、燃焼室2に供給される過給された空気の流量および圧力が、所定の範囲よりも上回ると判定された場合には、制御部180は、当該空気の流量および圧力を減少させるために、流量調節弁162に対して排気ガスの流量を増加させる制御信号を出力する。
On the other hand, when it is determined that the flow rate and pressure of the supercharged air supplied to the
当該制御信号が入力された流量調節弁162は排気ガスの流量を増やし、燃焼室2から排出された排気ガスのうち、排気タービン163に供給される排気ガスの割合が増やされる。それに対して、過給機5に供給される排気ガスの割合が減らされる。
そのため、過給機5から燃焼室2に供給される過給された空気の流量および圧力が減らされる。
The flow
Therefore, the flow rate and pressure of the supercharged air supplied from the
上記の構成によれば、発電タービン部160に排気ガスの一部を導き、発電を行うことにより、排気ガスが有するエネルギの一部を、過給機5による空気の過給に用いるとともに、電気エネルギとして回収することができる。
According to the above configuration, a part of the exhaust gas is guided to the power
燃焼室2に供給される空気の流量および圧力に基づいて、発電タービン部160に導かれる排気ガスの流量を調節することにより、燃焼室2から排出された排気ガスのうち、空気の過給に用いられる排気ガスと、発電に用いられる排気ガスとの割合が調節され、過給機5から燃焼室2に供給される空気の流量および圧力が、所定の流量範囲内および所定の圧力範囲内に制御される。
Based on the flow rate and pressure of the air supplied to the
バーナー部4によって排気ガスが加熱される前に排気ガスの分岐を行うことにより、加熱後に分岐する場合と比較して、発電タービン部160に導かれる排気ガスの温度と、バイパス流路161の周囲の雰囲気温度との間の温度差を小さくすることができる。そのため、排気集合部3と発電タービン部160との間における排気ガスの熱損失を抑制することができる。
By branching the exhaust gas before the exhaust gas is heated by the
〔第3の実施形態〕
次に、本発明の第3の実施形態について図5および図6を参照して説明する。
本実施形態の内燃機関の基本構成は、第1の実施形態と同様であるが、第1の実施形態とは、過給機の周辺構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図5および図6を用いて過給機の周辺構成のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図5は、本実施形態に係る脱硝部付き内燃機関の構成を説明する模式図である。図6は、図5の制御部の構成を説明するブロック図である。
なお、第1の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The basic configuration of the internal combustion engine of the present embodiment is the same as that of the first embodiment, but the peripheral configuration of the supercharger is different from that of the first embodiment. Therefore, in the present embodiment, only the peripheral configuration of the supercharger will be described with reference to FIGS. 5 and 6, and description of other components and the like will be omitted.
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating the configuration of the internal combustion engine with a denitration unit according to the present embodiment. FIG. 6 is a block diagram illustrating the configuration of the control unit in FIG.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component same as 1st Embodiment, and the description is abbreviate | omitted.
内燃機関(脱硝部付き内燃機関)201には、図5および図6に示すように、シリンダ部2Cと、ピストン部2Pと、排気集合部3と、バーナー部4と、過給機5と、バイパス部260と、脱硝部7と、制御部280と、が主に設けられている。
As shown in FIGS. 5 and 6, the internal combustion engine (internal combustion engine with a denitration unit) 201 includes a
バイパス部260は、図5に示すように、排気ガスの一部を、過給機5を迂回して脱硝部7に供給するものである。
バイパス部260には、バイパス流路261と、流量調節弁(調節部)262と、が設けられている。
As shown in FIG. 5, the
The
バイパス流路261は、排気集合部3と第2排気流路51とを繋ぐ流路であり、排気ガスを排気集合部3から脱硝部7に導くものである。バイパス流路261には、流量調節弁262が配置されている。
The
流量調節弁262は、バイパス流路261を流れる排気ガスの流量を調節するものである。流量調節弁262には、制御部280から弁の開度を制御する制御信号が入力されるように構成されている。
なお、流量調節弁262の構成としては、公知の構成を用いることができ、特に限定するものではない。
The flow
In addition, as a structure of the
制御部280は、図5および図6に示すように、燃料調節弁42および流量調節弁262を制御するものである。
制御部280には、排気ガス温度センサ52により測定された排気ガス温度と、空気流量センサ24により測定された空気の流量と、空気圧力センサ25により測定された空気の圧力と、が入力されている。その一方で、制御部280からは、燃料調節弁42の開度を制御する制御信号と、流量調節弁262における排気ガスの流量を制御する制御信号が出力されている。
The
The
次に、上記の構成からなる内燃機関201における運転の概略について説明する。
内燃機関201が運転されると、図5に示すように、燃焼室2において排気ガスが発生し、燃焼室2から排気管22を介して排気集合部3に排気ガスが排出される。
排気集合部3における排気ガスの一部はバイパス流路261に流入し、第2排気流路51に導かれる。
Next, an outline of operation in the
When the
A part of the exhaust gas in the
その一方で、第1排気流路31の内部には、バーナー部4のノズル部41から燃料が噴出され、燃料が燃焼される。排気集合部3から第1排気流路31に流入した排気ガスは、燃料が燃焼する際に発生した熱により、加熱され温度が上昇する。
On the other hand, fuel is ejected from the
加熱された排気ガスは第1排気流路31から過給機5に供給され、過給機5の排気タービン(図示せず)を回転駆動する。排気タービンと同軸に配置された圧縮機(図示せず)は、排気タービンとともに回転駆動されることにより空気を過給する。
The heated exhaust gas is supplied from the
過給機5の排気タービンを回転駆動した排気ガスは、排気タービンを回転駆動することにより失ったエネルギに対応して温度が低下し、温度が低下した状態で過給機5から第2排気流路51に流出する。
The exhaust gas that rotationally drives the exhaust turbine of the
第2排気流路51に流入した排気ガスは、バイパス流路261を流れてきた排気ガスと合流した後、脱硝部7に流入して触媒と接触することにより、排気ガスに含まれるNOxが還元される。その後、排気ガスは、脱硝部7から第3排気流路71を介して外部に排出される。
The exhaust gas flowing into the second
次に、制御部280による燃料調節弁42および流量調節弁262の制御について説明する。なお、制御部280による燃料調節弁42の制御に付いては、第1の実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
Next, control of the
制御部280には、空気流量センサ24によって測定された燃焼室2に供給される過給された空気の流量の測定信号と、空気圧力センサ25によって測定された燃焼室2に供給される過給された空気の圧力の測定信号と、が入力される。制御部280は、入力されたこれらの測定信号に基づいて、燃焼室2に供給される過給された空気の流量および圧力が所定の範囲内にあるか否かを判定する。
The
燃焼室2に供給される過給された空気の流量および圧力が、所定の範囲よりも下回ると判定された場合には、制御部280は、当該空気の流量および圧力を増加させるために、流量調節弁262に対して排気ガスの流量を減らす制御信号を出力する。
When it is determined that the flow rate and pressure of the supercharged air supplied to the
当該制御信号が入力された流量調節弁262は弁開度を閉じて、排気ガスの流量を減らし、燃焼室2から排出された排気ガスのうち、バイパス流路261に流入する排気ガスの割合が減らされる。それに対して、過給機5に供給される排気ガスの割合が増やされる。
そのため、過給機5から燃焼室2に供給される過給された空気の流量および圧力が増加する。
The flow
Therefore, the flow rate and pressure of the supercharged air supplied from the
その一方で、燃焼室2に供給される過給された空気の流量および圧力が、所定の範囲よりも上回ると判定された場合には、制御部280は、当該空気の流量および圧力を減少させるために、流量調節弁262に対して排気ガスの流量を増加させる制御信号を出力する。
On the other hand, when it is determined that the flow rate and pressure of the supercharged air supplied to the
当該制御信号が入力された流量調節弁262は排気ガスの流量を増やし、燃焼室2から排出された排気ガスのうち、バイパス流路261に流入する排気ガスの割合が増やされる。それに対して、過給機5に供給される排気ガスの割合が減らされる。
そのため、過給機5から燃焼室2に供給される過給された空気の流量および圧力が減らされる。
The flow
Therefore, the flow rate and pressure of the supercharged air supplied from the
上記の構成によれば、燃焼室2から排出された排気ガスの一部はバイパス流路261に流入し、残りの排気ガスは、バーナー部4における燃料の燃焼により加熱された後、過給機5に流入する。バイパス流路261に流入した一部の排気ガスは、過給機5から流出した排気ガスとともに脱硝部7に流入する。そのため、排気ガスの一部をバイパスさせない方法と比較して、排気ガスを所定の温度に加熱する際に、バーナー部4で燃焼させる燃料の量が少なくなる。さらに、過給機5に流入する排気ガスの流量を調節することにより、過給機5の回転数が調節される。
According to the above configuration, a part of the exhaust gas discharged from the
さらに、燃焼室2に供給される空気の流量および圧力に基づいて、流量調節弁262における排気ガスの流量を制御することにより、燃焼室2から排出された排気ガスのうち、空気の過給に用いられる排気ガスと、バイパス流路261に流入する排気ガスとの割合が調節され、過給機5から燃焼室2に供給される空気の流量および圧力が、所定の流量範囲内および所定の圧力範囲内に制御される。
Further, by controlling the flow rate of the exhaust gas in the flow
1,101,201 内燃機関(脱硝部付き内燃機関)
2 燃焼室
4 バーナー部
5 過給機
6 発電部
7 脱硝部
8,180,280 制御部
160 発電タービン部
162 流量調節弁(調節部)
260 バイパス部
262 流量調節弁(調節部)
1,101,201 Internal combustion engine (internal combustion engine with denitration part)
2
Claims (8)
該燃焼室から排出された前記排気ガスに駆動され、前記燃焼室に供給する空気の過給を行う過給機と、
該過給機から排出された排気ガスに含まれる窒素酸化物を還元する触媒を有する脱硝部と、
前記燃焼室および前記過給機の間において、前記排気ガスに燃料を噴射して燃焼させるバーナー部と、
が設けられていることを特徴とする脱硝部付き内燃機関。 A combustion chamber for receiving a supply of air and fuel to generate a rotational driving force and exhausting exhaust gas;
A supercharger that is driven by the exhaust gas discharged from the combustion chamber and supercharges the air supplied to the combustion chamber;
A denitration unit having a catalyst for reducing nitrogen oxides contained in the exhaust gas discharged from the supercharger;
Between the combustion chamber and the supercharger, a burner unit that injects and burns fuel into the exhaust gas;
An internal combustion engine with a denitration unit is provided.
前記制御部は、さらに、前記燃焼室に供給する空気の流量および圧力に基づいて、前記発電部における発電量を制御することを特徴とする請求項2記載の脱硝部付き内燃機関。 A power generation unit that is driven by the supercharger and generates power is provided,
The internal combustion engine with a denitration unit according to claim 2, wherein the control unit further controls a power generation amount in the power generation unit based on a flow rate and pressure of air supplied to the combustion chamber.
前記発電タービン部に供給される前記排気ガスの流量を調節する調節部と、
が設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載の脱硝部付き内燃機関。 A power generation turbine section that guides the exhaust gas branched from between the combustion chamber and the supercharger, and generates power based on the guided exhaust gas;
An adjusting unit for adjusting the flow rate of the exhaust gas supplied to the power generation turbine unit;
The internal combustion engine with a denitration unit according to claim 1 or 2, wherein
前記発電タービン部に供給される前記排気ガスの流量を調節する調節部と、が設けられ、
前記制御部は、さらに、前記燃焼室に供給する空気の流量および圧力に基づいて、前記調節部における前記排気ガスの流量を制御することを特徴とする請求項2記載の脱硝部付き内燃機関。 A power generation turbine section that guides the exhaust gas branched from between the combustion chamber and the supercharger, and generates power based on the guided exhaust gas;
An adjustment unit for adjusting the flow rate of the exhaust gas supplied to the power generation turbine unit,
The internal combustion engine with a denitration unit according to claim 2, wherein the control unit further controls the flow rate of the exhaust gas in the adjustment unit based on a flow rate and pressure of air supplied to the combustion chamber.
該バイパス部を流れる前記排気ガスの流量を調節する調節部と、
が設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載の脱硝部付き内燃機関。 A bypass unit that branches a part of the exhaust gas from between the combustion chamber and the burner unit, and flows between the supercharger and the denitration unit;
An adjusting unit for adjusting the flow rate of the exhaust gas flowing through the bypass unit;
The internal combustion engine with a denitration unit according to claim 1 or 2, wherein
該バイパス部を流れる前記排気ガスの流量を調節する調節部と、が設けられ、
前記制御部は、さらに、前記燃焼室に供給する空気の流量および圧力に基づいて、前記発電部における発電量を制御することを特徴とする請求項2記載の脱硝部付き内燃機関。
A bypass unit that branches a part of the exhaust gas from between the combustion chamber and the burner unit, and flows between the supercharger and the denitration unit;
An adjusting unit for adjusting the flow rate of the exhaust gas flowing through the bypass unit,
The internal combustion engine with a denitration unit according to claim 2, wherein the control unit further controls a power generation amount in the power generation unit based on a flow rate and pressure of air supplied to the combustion chamber.
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- 2009-05-29 JP JP2009130518A patent/JP2010275954A/en active Pending
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WO2008135059A1 (en) * | 2007-05-03 | 2008-11-13 | Man Diesel Filial Af Man Diesel Se, Tyskland | Large supercharged diesel engine with scr reactor |
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