JP2017002867A - Exhaust gas recirculation device for lng engine - Google Patents
Exhaust gas recirculation device for lng engine Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017002867A JP2017002867A JP2015119476A JP2015119476A JP2017002867A JP 2017002867 A JP2017002867 A JP 2017002867A JP 2015119476 A JP2015119476 A JP 2015119476A JP 2015119476 A JP2015119476 A JP 2015119476A JP 2017002867 A JP2017002867 A JP 2017002867A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- egr
- lng
- exhaust gas
- egr cooler
- circuit
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- 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
- Supercharger (AREA)
- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
Abstract
Description
本発明は、LNGを燃料とするLNGエンジンに係り、特に、EGRによって排気を冷却して吸気側に還流したときに機器の腐食を防止するためのLNGエンジンの排気再循環装置に関するものである。 The present invention relates to an LNG engine using LNG as fuel, and more particularly to an exhaust gas recirculation device for an LNG engine for preventing corrosion of equipment when exhaust gas is cooled by EGR and returned to the intake side.
LNG(液化天然ガス)を燃料とする大型車については、シェールガス供給拡大に伴う燃料の低価格化により今後のニーズが高まるとともに、海外におけるLNG車の普及が進んでいる。 With regard to large vehicles that use LNG (liquefied natural gas) as fuel, future needs are increasing due to lower fuel prices associated with the expansion of shale gas supply, and LNG vehicles are spreading overseas.
LNG車は、LNGを燃料として用いるため、圧縮天然ガス(以下、CNG)を用いるCNG車に対して、エネルギー密度が単位体積当たり約3倍と高く、燃料の一充填当たりの航続距離が長く、長距離大型トラックなどに適している。 Since LNG vehicles use LNG as fuel, energy density is about three times higher per unit volume than CNG vehicles using compressed natural gas (hereinafter, CNG), and the cruising distance per fuel filling is long. Suitable for long haul trucks.
このLNG車に用いられるLNGエンジンでは、排ガス温度の低減のために、排ガスを吸気側に戻すEGR(排ガス再循環)回路が設けられる。 In the LNG engine used for this LNG vehicle, an EGR (exhaust gas recirculation) circuit for returning the exhaust gas to the intake side is provided in order to reduce the exhaust gas temperature.
しかしながら、天然ガスは燃焼により排ガス中に多量の水蒸気が発生するため、EGRクーラでEGRガスを冷却すると、EGRガス中の水分が凝縮し、その水分中に排ガス中のNOxが溶け込んで亜硝酸や硝酸となり、EGRバルブや過給機のコンプレッサなどの機器を腐食させる問題がある。 However, since natural gas generates a large amount of water vapor in the exhaust gas due to combustion, when the EGR gas is cooled by the EGR cooler, moisture in the EGR gas is condensed, and NOx in the exhaust gas is dissolved in the moisture, and nitrous acid and There is a problem that it becomes nitric acid and corrodes equipment such as an EGR valve and a turbocharger compressor.
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、EGRガスによる腐食を防止できるLNGエンジンの排気再循環装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide an exhaust gas recirculation device for an LNG engine that can solve the above-described problems and prevent corrosion due to EGR gas.
上記目的を達成するために本発明は、LNGを気化器で気化させた燃料を吸入空気と共に燃焼するLNGエンジンと、LNGエンジンの気筒から排気された排ガスを吸気側に戻すEGR回路とを備えたLNGエンジンの排気再循環装置において、前記EGR回路に、前記LNGの冷熱で排ガス中の水分を凝縮除去する除湿器を備えたことを特徴とするLNGエンジンの排気再循環装置である。 To achieve the above object, the present invention includes an LNG engine that burns fuel obtained by vaporizing LNG with a carburetor together with intake air, and an EGR circuit that returns exhaust gas exhausted from a cylinder of the LNG engine to the intake side. In the exhaust gas recirculation apparatus for an LNG engine, the exhaust gas recirculation apparatus for an LNG engine is provided with a dehumidifier that condenses and removes moisture in exhaust gas with the cold heat of the LNG in the EGR circuit.
LNGエンジンの吸気管と排気管とに過給機が接続され、前記EGR回路が、前記過給機のタービンの上流側の排気管と過給機のコンプレッサの吸込側の吸気管とを接続するように設けられ、前記EGR回路にEGRクーラが接続されると共にEGRクーラが前記除湿器を備えるのが好ましい。 A turbocharger is connected to an intake pipe and an exhaust pipe of the LNG engine, and the EGR circuit connects an exhaust pipe on the upstream side of the turbine of the turbocharger and an intake pipe on the suction side of the compressor of the turbocharger. Preferably, an EGR cooler is connected to the EGR circuit, and the EGR cooler includes the dehumidifier.
前記EGRクーラの上流側のEGR回路には、排ガス中の未燃のメタン、COを酸化し不活性ガス化する酸化触媒が接続され、前記EGRクーラの下流側のEGR回路には、低圧EGRバルブが接続されるのが好ましい。 The EGR circuit on the upstream side of the EGR cooler is connected to an oxidation catalyst that oxidizes unburned methane and CO in the exhaust gas to generate an inert gas, and the EGR circuit on the downstream side of the EGR cooler has a low-pressure EGR valve. Are preferably connected.
前記気化器にはLNGからの冷熱を冷媒で回収するLNG熱交換器が設けられ、前記除湿器と前記LNG熱交換器が冷媒循環回路で接続されるのが好ましい。 Preferably, the vaporizer is provided with an LNG heat exchanger that recovers cold heat from LNG with a refrigerant, and the dehumidifier and the LNG heat exchanger are connected by a refrigerant circulation circuit.
前記EGRクーラは、エンジン冷却水で、気筒からのEGRガスを冷却する冷却用EGRクーラと、その冷却用EGRクーラの下流に接続されると共に前記冷媒循環回路に接続されてEGRガス中の水分を凝縮させる結露用EGRクーラと凝縮した凝縮水を回収する凝縮水分離器とからなる除湿器と、除湿器の下流に接続され、冷却用EGRクーラからの冷却水で、EGRガスを再熱する解凍用EGRクーラとからなるのが好ましい。 The EGR cooler is connected to the cooling EGR cooler that cools the EGR gas from the cylinder with engine cooling water, and downstream of the cooling EGR cooler and is connected to the refrigerant circulation circuit to remove moisture in the EGR gas. A dehumidifier comprising an EGR cooler for condensation and a condensed water separator for collecting condensed condensed water, and a defroster connected downstream of the dehumidifier to reheat the EGR gas with cooling water from the cooling EGR cooler. The EGR cooler is preferably used.
本発明は、排ガスを再循環する際に、機器の腐食を防止できるという優れた効果を発揮する。 The present invention exhibits an excellent effect of preventing corrosion of equipment when the exhaust gas is recirculated.
以下、本発明の好適な一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。 A preferred embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明のLNGエンジンの排気再循環装置を示したものである。 FIG. 1 shows an exhaust gas recirculation device for an LNG engine according to the present invention.
エンジン10のシリンダブロック11には、気筒11c毎に、クランク軸12からコンロッド13を介して上下動するピストン14が設けられる。シリンダブロック11上のシリンダヘッド15には、各気筒11c毎に点火プラグ16が設けられると共に吸気弁17と排気弁18とが設けられる。
The cylinder block 11 of the
エンジン10への吸気は、エアクリーナ19から吸気管20を通り、吸気管20に接続した過給機21のコンプレッサ22で昇圧され、インタークーラ24で吸気が冷却され、吸気スロットルバルブ25を介してインテークマニホールド26に流入し、エンジン10の気筒11c毎に設けられたフューエルインジェクタ27からの天然ガスと混合されて気筒11c内に導入され、点火プラグ16により発火燃焼される。
The intake air to the
各気筒11cからの排気は、排気弁18を介してエギゾーストマニホールド28に排気された後、排気管29から過給機21のタービン23に導入されてタービン23を駆動した後、図には示していないが、三元触媒に供給され、三元触媒でNOx、CO、NMHC(非メタン炭化水素)が除去され、消音器を通して大気に排気される。
The exhaust from each cylinder 11c is exhausted to the
過給機21には、排気管29からの排ガスの一部をタービン23の排気側に流して過給圧を制御するウエストゲート弁33が設けられ、そのウエストゲート弁33の開度がウエストゲートコントロール装置39で制御される。
The
天然ガスは、LNG容器(図示せず)から気化器30に供給され、その気化器30で気化されると共にレギュレータ31にて一定の圧力にされた後、燃料供給管32からフューエルインジェクタ27にてインテークマニホールド26に供給されて吸気と混合されて各気筒11cに供給される。
Natural gas is supplied from an LNG container (not shown) to the
さて、排気管29と過給機21のコンプレッサ22の吸気側の吸気管20とを結んで気筒11cから排気された排ガスの一部をEGRガスとして吸気側に再循環するEGR回路34が設けられる。
Now, an EGR
このEGR回路34は、排気管29とコンプレッサ22の吸気側の吸気管20を接続するEGR管35に、排ガス中の未燃のメタン、COを酸化する酸化触媒36が接続され、その下流にEGRクーラ37が接続され、さらにEGRクーラ37の下流には、吸気管20に再循環するEGRガス量を制御する低圧EGRバルブ38が接続される。
In this
EGRクーラ37は、エンジン冷却水で、気筒11cからのEGRガスを冷却する冷却用EGRクーラ40と、その冷却用EGRクーラ40の下流に接続され、EGRガス中の水分を凝縮させる結露用EGRクーラ41aと凝縮水を回収する凝縮水分離器41bからなる除湿器42と、除湿器42の下流に接続され、冷却用EGRクーラ40からの冷却水で、EGRガスを再熱する解凍用EGRクーラ43とからなる。
The EGR
図2に示すように、気化器30は、LNG容器(図示せず)からのLNGを大気と熱交換する空気式熱交換器45と、空気式熱交換器45からのLNGと冷媒とを熱交換してLNGを気化させるLNG熱交換器46とからなる。
As shown in FIG. 2, the
結露用EGRクーラ41aと、気化器30のLNG熱交換器46とは冷媒循環回路47で接続され、その冷媒循環回路47に接続された冷媒循環ポンプ48にて冷媒が循環されるようになっている。
The
除湿器42は、結露用EGRクーラ41aで冷却され、EGRガス中から凝縮した凝縮水や酸露点以下となり凝縮水に溶け込んだ亜硝酸や硝酸を、凝縮水分離器41bで、EGRガスから分離除去するもので、分離された凝縮水をEGRガスから隔離すると共に適宜ドレンパイプ50と凝縮水抜きバルブ51を介して排水するようになっている。
The
エンジン冷却水は、冷却水ライン52にて冷却用EGRクーラ40に供給され、そこでEGRガスと熱交換され、昇温した冷却水が、解凍用EGRクーラ43に供給され、解凍用EGRクーラ43で冷却されたEGRガスを再熱するようになっている。
The engine cooling water is supplied to the
次に、本実施の形態の作用を説明する。 Next, the operation of the present embodiment will be described.
吸気はエアクリーナ19からコンプレッサ22で昇圧されて吸気管20から吸気スロットルバルブ25を介してインテークマニホールド26に供給され、また気化器30からレギュレータ31を介して気化した天然ガスが燃料としてフューエルインジェクタ27からインテークマニホールド26に噴射され、吸気行程の気筒11c内に吸入され、圧縮行程で点火プラグ16の火花点火で燃焼された後、その燃焼後の排ガスがエギゾーストマニホールド28から排気管29に排気される。
The intake air is boosted by the
この排ガス中には、天然ガス燃焼に由来する多量の水蒸気と3000〜4000ppm程度のNOxが含まれており、排気管29からタービン23に供給されてもその温度低下がないためタービン23の下流の三元触媒(図示せず)で処理されるため支障がない。
This exhaust gas contains a large amount of water vapor derived from natural gas combustion and about 3000 to 4000 ppm of NOx, and even if it is supplied from the
しかし、排ガスの一部をEGR回路34を介して吸気側に再循環する際には、EGRクーラ37にてEGRガスが冷却されるため、水蒸気の凝縮と合わせてNOxが酸露点以下となって亜硝酸や硝酸となって、低圧EGRバルブ38や、コンプレッサ22に付着し、これらを腐食させる問題が発生する。
However, when a part of the exhaust gas is recirculated to the intake side via the
本発明においては、先ずEGR回路34でEGRガスを吸気側に再循環させる際に、酸化触媒36で、排ガス中の未燃のメタン、COを酸化し不活性ガス化させ、次に冷却用EGRクーラ40にて、EGRガスをエンジン冷却水等で冷却し、この冷却したEGRガスを結露用EGRクーラ41aに流し、そこでLNGの冷熱で冷却した冷媒で、EGRガス中の未還元で残ったNOxを水蒸気と共に凝縮させ、これを凝縮水分離器41bで除去する。この結露用EGRクーラ41aと凝縮水分離器41bからなる除湿器42で水分が除去された、EGRガスを解凍用EGRクーラ43で再熱することで、EGRガスは硝酸の酸露点以上に昇温され、EGRバルブ38からコンプレッサ22に再循環されても、NOxが酸露点以下になることがないため、これら機器の腐食を防止できる。
In the present invention, first, when the
以上説明したように、本発明においては、EGR回路34にLNGの冷熱で排ガス中の水分を凝縮除去する除湿器42を設けることで、EGRバルブ38やコンプレッサ22の腐食を防止できる。
As described above, in the present invention, the
また上述の実施の形態では、エギゾーストマニホールド28からの排ガスをEGRガスとして、コンプレッサ22の吸気側に戻す例で説明したが、タービン23の下流側の排ガスをEGRガスとしてコンプレッサ22の吸気側に戻すように構成してもよい。
In the above-described embodiment, the exhaust gas from the
10 LNGエンジン
11c 気筒
20 吸気管
29 排気管
34 EGR回路
37 EGRクーラ
42 除湿器
10 LNG
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015119476A JP2017002867A (en) | 2015-06-12 | 2015-06-12 | Exhaust gas recirculation device for lng engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015119476A JP2017002867A (en) | 2015-06-12 | 2015-06-12 | Exhaust gas recirculation device for lng engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017002867A true JP2017002867A (en) | 2017-01-05 |
Family
ID=57753739
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015119476A Pending JP2017002867A (en) | 2015-06-12 | 2015-06-12 | Exhaust gas recirculation device for lng engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2017002867A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109915266A (en) * | 2019-04-26 | 2019-06-21 | 上海海事大学 | A kind of dual-fuel engine combustion system peculiar to vessel and method |
US10920719B2 (en) | 2018-04-27 | 2021-02-16 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Internal combustion engine |
JP2021124063A (en) * | 2020-02-05 | 2021-08-30 | 株式会社アルテミス | Internal combustion engine |
CN114109626A (en) * | 2021-11-01 | 2022-03-01 | 东风商用车有限公司 | Natural gas engine EGR (exhaust gas Recirculation) closed-loop control method and system based on humidity compensation and vehicle |
-
2015
- 2015-06-12 JP JP2015119476A patent/JP2017002867A/en active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10920719B2 (en) | 2018-04-27 | 2021-02-16 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Internal combustion engine |
CN109915266A (en) * | 2019-04-26 | 2019-06-21 | 上海海事大学 | A kind of dual-fuel engine combustion system peculiar to vessel and method |
JP2021124063A (en) * | 2020-02-05 | 2021-08-30 | 株式会社アルテミス | Internal combustion engine |
CN114109626A (en) * | 2021-11-01 | 2022-03-01 | 东风商用车有限公司 | Natural gas engine EGR (exhaust gas Recirculation) closed-loop control method and system based on humidity compensation and vehicle |
CN114109626B (en) * | 2021-11-01 | 2024-01-19 | 东风商用车有限公司 | EGR closed-loop control method and system for natural gas engine and vehicle |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7530336B2 (en) | Intake condensation removal for internal combustion engine | |
CN105492752B (en) | Direct gas recirculation system | |
KR101846886B1 (en) | Engine system and method thereof | |
US8151553B1 (en) | Operating internal-combustion engine without discharging gas into environment | |
CN106855015B (en) | Engine air path cooling system | |
WO2015064301A1 (en) | Engine cooling system | |
US20090031999A1 (en) | Charge air chiller | |
US20140034014A1 (en) | Systems and methods for controlling exhaust gas recirculation | |
US20040182330A1 (en) | Method for operating an internal combustion engine | |
JP7147229B2 (en) | Waste heat utilization system | |
JP2017002867A (en) | Exhaust gas recirculation device for lng engine | |
JP4429359B2 (en) | Device for controlling exhaust pressure pulsation in an internal combustion engine | |
RU2569397C2 (en) | Operation of supercharged gas engine (versions) and gas engine | |
CN101749148A (en) | Internal combustion engine with two exhaust gas turbochargers connected in series | |
KR101722348B1 (en) | Working gas circulation engine system | |
US20160090873A1 (en) | System for evaporating liquefied natural gas (lng) | |
KR20190012615A (en) | Intercooler and engine including the same | |
JP2007255256A (en) | Exhaust emission control device in internal combustion engine | |
WO1998019059A1 (en) | Carbon black tailgas fueled reciprocating engines | |
WO2015163227A1 (en) | Hybrid system, hybrid system vehicle, and egr method for hybrid system | |
DK181606B1 (en) | Method and large two-stroke uniflow scavenged internal combustion engine configured for carbon dioxide capture | |
CN114207258B (en) | Method for operating an internal combustion engine | |
US12031508B1 (en) | Systems and methods for compressing engine exhaust to natural gas pipeline | |
JP6830455B2 (en) | Internal combustion engine | |
JP2019060269A (en) | Exhaust gas recirculation control device for engine |