KR101900622B1 - 배기 정화 장치 - Google Patents

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KR101900622B1
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요시노리 후쿠이
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얀마 가부시키가이샤
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Abstract

매진의 퇴적에 따른 경년적인 NOx 촉매의 탈초율의 저하를 억제할 수 있는 배기 정화 장치의 제공을 목적으로 한다.　촉매인 NOx 촉매(14)가 배치되는 촉매 반응기(12)의 섀시(13) 내에 가압 공기를 공기 분사 노즐(16)에 의해 분사하여 NOx 촉매(14)에 부착된 매진을 제거하는 배기 정화 장치(1)로서, NOx 촉매(14)의 상류측과 하류측에서의 배기의 차압(ΔP)이, 동일한 배기 유속(Ve)에서 초기 상태의 촉매의 상류측과 하류측에서의 배기의 차압(ΔPi)보다 허용 차압 상승량인 제1 기준 차압 상승(ΔPt1) 이상으로 상승하는 경우, NOx 촉매(14)에 이상 열화가 발생하였다고 판정하여 외부에 알린다.

Description

배기 정화 장치{EXHAUST PURIFICATION DEVICE}
본 발명은, 내연 기관의 배기 정화 장치에 관한 것이다.
종래, 내연 기관의 배기에 포함되는 NOx(질소산화물)를 저감시키기 위하여, 선택 환원형 NOx 촉매(SCR 촉매)를 배치한 촉매 반응기 및 환원제인 암모니아를 이용하여 NOx를 질소와 물로 환원하는 배기 정화 장치가 알려져 있다. 고온의 배기중에 분사한 요소수로부터 암모니아를 생성하여, NOx 촉매와 접촉시킴으로써 NOx를 질소와 물로 환원하는 것이다.
이러한 배기 정화 장치에서, 촉매 반응기의 NOx 촉매에는 Ti 등의 산화물의 담체에 V나 Cr 등의 활성 성분을 포함한 재료를 다수의 관통공을 가지는 허니콤(honeycomb) 구조로 형성한 것이 이용된다. 이와 같이 구성함으로써 접촉 면적을 증대시켜 환원 반응이 촉진된다. 한편, 배기가 이 관통공을 통과할 때 배기에 포함되는 매진(煤塵)이 NOx 촉매에 부착되어 구멍을 폐색해 환원 반응이 저하되는 경우가 있다. 이 때문에, NOx 촉매에 가압 공기를 분사함으로써 NOx 촉매에 부착된 매진의 제거 및 매진의 부착을 억제하는 것이 있다. 예를 들면, 특허문헌 1에 기재된 것과 같다.
특허문헌 1에 기재된 바와 같은 배기 정화 장치(배연 탈초 장치)의 촉매 반응기(반응기)는 필요에 따라, NOx 촉매를 향해 분사 노즐로부터 가압 공기를 분사하여 NOx 촉매에 부착된 매진을 맞힘으로써 매진을 제거한다. 그러나, 배기 정화 장치는 가압 공기의 분사에 의해 다 제거되지 못한 잔류 매진이 경년적으로 퇴적된다. 이에 따라, 배기 정화 장치는 가압 공기를 분사하여도 경년적으로 NOx 촉매의 차압이 상승함과 함께 NOx 촉매의 탈초율이 저하된다. 즉, 배기 정화 장치는 통상의 가압 공기의 분사에서는 경년적인 NOx 촉매의 탈초율의 저하를 억제할 수 없는 점이 문제였다.
일본 특허 공개 평8-126817호 공보
본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 매진의 퇴적에 의한 경년적인 NOx 촉매의 탈초율의 저하를 억제할 수 있는 배기 정화 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명이 해결하려고 하는 과제는 이상과 같으며, 다음으로 이 과제를 해결하기 위한 수단을 설명한다.
즉, 본 발명에서는, 촉매가 배치되는 촉매 반응기 내에 가압 공기를 분사하여 촉매에 부착된 매진을 제거하는 배기 정화 장치로서, 상기 촉매의 상류측과 하류측에서 배기의 차압이, 동일한 배기 유속에서 초기 상태의 촉매의 상류측과 하류측에서의 배기의 차압보다 허용 차압 상승량 이상으로 상승한 경우, 촉매에 이상 열화가 발생하였다고 판정하여 외부에 알리는 것이다.
본 발명에서, NOx 농도 검출 수단을 더 구비하고, 동일한 배기 유속에서 초기 상태의 NOx 촉매의 상류측과 하류측에서의 배기의 차압으로부터의 상승량에 기초하여 추정되는 탈초율의 저하율과 NOx 농도 검출 수단이 검출하는 NOx 농도로부터 NOx 촉매의 이상 열화 여부를 판정하는 것이다.
본 발명에서, 상기 촉매에 이상이 생겼다고 판정한 경우, NOx 배출량이 감소하도록 상기 엔진의 운전 조건을 변경하는 것이다.
본 발명은 이하에 나타내는 바와 같은 효과를 갖는다.
본 발명에 의하면, 이상 열화되었다고 판정된 NOx 촉매에 대하여 교환이나 수동 세정 등의 적절한 처치를 하게 된다. 이에 따라, 매진의 퇴적에 따른 경년적인 NOx 촉매의 탈초율의 저하를 억제할 수 있다.
본 발명에 의하면, 엔진의 운전 상태에 기초하여 보다 정확하게 잔류 매진의 퇴적 여부가 판정된다. 이에 따라, 매진의 퇴적에 따른 경년적인 NOx 촉매의 탈초율의 저하를 억제할 수 있다.
본 발명에 의하면, NOx 촉매에 대하여 적절한 처치가 될 때까지 NOx 촉매의 부담이 경감된다. 이에 따라, 매진의 퇴적에 따른 경년적인 NOx 촉매의 탈초율의 저하를 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 배기 정화 장치의 일 실시 형태에서의 전체 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 배기 정화 장치의 일 실시 형태에서의 촉매 반응기를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 배기 정화 장치의 일 실시 형태에서의 촉매 반응기에 마련되는 공기 분사 노즐을 나타내는 확대도이다.
도 4는 본 발명에 따른 배기 정화 장치의 일 실시 형태에서의 알림 수단을 나타내는 개략도이다.
도 5는 본 발명에 따른 배기 정화 장치의 부하율별 차압의 경시 변화를 나타내는 그래프이다.
도 6의 본 발명에 따른 배기 정화 장치의 배기 유속과 차압의 저하율과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명에 따른 배기 정화 장치의 일 실시 형태에서의 촉매 반응기 내에서의 수트 블로우(soot blow)의 형태를 나타내는 개념도이다.
도 8의 (a)는 본 발명에 따른 배기 정화 장치의 일 실시 형태에서의 매진이 부착된 NOx 촉매 상태를 나타내는 사진이며, (b)는 본 발명에 따른 배기 정화 장치의 일 실시 형태에서의 수트 블로우 후의 NOx 촉매 상태를 나타내는 사진이다.
도 9는 종래의 수트 블로워를 구비하는 배기 정화 장치에서 수트 블로우 후의 NOx 촉매 상태를 나타내는 사진이다.
도 10은 본 발명에 따른 배기 정화 장치의 차압 상승량과 탈초율의 저하율과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 11은 본 발명에 따른 배기 정화 장치의 각 초기 차압에서 기준 차압 상승량을 나타내는 그래프이다.
도 12는 본 발명에 따른 배기 정화 장치의 일 실시 형태에서 수트 블로우의 기본 제어 상태를 나타내는 플로우 차트이다.
도 13은 본 발명에 따른 배기 정화 장치의 일 실시 형태에서 수트 블로우 제어의 제어 상태를 나타내는 플로우 차트이다.
도 14는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 배기 정화 장치를 구비한 엔진이 탑재되는 선박의 구성을 나타내는 개략도이다.
이하, 도 1 내지 도 4를 이용하여 본 발명에 따른 배기 정화 장치의 제1 실시 형태인 배기 정화 장치(1)에 대해 설명한다. 한편, 본 실시 형태에서 「상류측」이란 유체의 흐름 방향에서 상류측을 나타내며, 「하류측」이란 유체의 흐름 방향에서 하류측을 나타낸다. 한편, 배기 정화 장치(1)는 본 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 가압 에어를 이용하지 않는 에어리스(airless) 방식일 수 있다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 배기 정화 장치(1)은 발전기(28)를 구동하는 내연기관인 엔진(22)으로부터 배출되는 배기를 정화하는 것이다. 배기 정화 장치(1)는 엔진(22)의 배기관(23)에 마련된다. 배기 정화 장치(1)는 요소수 분사 노즐(2), 요소 공급 유로(3), 제1 공기 공급 유로(4), 가압 공기 공급 펌프(5)(컴프레서), 에어 탱크(6), 요소용 공기 밸브(8), 요소수 공급 펌프(9), 절환 밸브(11), 촉매 반응기(12), 수트 블로워(15), 차압 센서(20), 배기 온도 센서(21) 및 제어 장치(26), 알림 수단(27) 등을 구비한다. 한편, 배기 정화 장치(1)는 후술하는 선박(100)에 마련된 메인 기기(105)나 서브 기기(106)로부터 배출되는 배기를 정화하는 것일 수 있다(도 14 참조).
요소수 분사 노즐(2)은 요소수를 배기관(23)의 내부에 공급하는 것이다. 요소수 분사 노즐(2)은 관(管) 형상 부재로 구성되며, 그 일측(하류측)이 촉매 반응기(12) 또는 배기관(23)의 외부에서 내부로 삽입 통과되도록 마련된다. 요소수 분사 노즐(2)은 후술의 촉매 반응기(12)의 제1 NOx 촉매(14a)보다 상류측에 배치된다. 요소수 분사 노즐(2)에는 요소수의 유로인 요소 공급 유로(3)가 접속된다. 또한, 요소수 분사 노즐(2)에는 가압 공기의 유로인 제1 공기 공급 유로(4)가 접속된다.
가압 공기 공급 펌프(5)는 가압 공기를 공급한다. 가압 공기 공급 펌프(5)는 공기를 가압(압축)하여 공급한다. 가압 공기 공급 펌프(5)는 에어 탱크(6)(리저버 탱크(7))의 압력이 소정의 압력을 밑돈 경우, 공기를 에어 탱크(6)(리저버 탱크(7))에 공급하고, 에어 탱크(6)(리저버 탱크(7))의 압력이 소정의 압력에 도달하면 정지한다. 한편, 가압 공기 공급 펌프(5)는 본 실시 형태에서 특별히 한정되는 것은 아니며, 에어 탱크(6)(리저버 탱크(7))의 압력을 유지할 수 있는 것이면 무방하다.
요소용 공기 밸브(8)는 가압 공기의 유로를 연통 또는 차단하는 것이다. 요소용 공기 밸브(8)는 제1 공기 공급 유로(4)에 마련된다. 요소용 공기 밸브(8)는 전자 밸브로 구성되며, 도시 생략한 스풀을 슬라이딩시킴으로써 제1 공기 공급 유로(4)를 차단 또는 연통 가능하게 구성되어 있다. 즉, 요소용 공기 밸브(8)가 제1 공기 공급 유로(4)를 연통 상태로 함으로써 요소수 분사 노즐(2)에 가압 공기가 공급된다. 한편, 요소용 공기 밸브(8)는 본 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 가압 공기의 유로를 연통 또는 차단하는 것이면 무방하다.
요소수 공급 펌프(9)는 요소수를 공급한다. 요소수 공급 펌프(9)는 요소 공급 유로(3)에 마련된다. 요소수 공급 펌프(9)는 요소수 탱크(10) 내의 요소수를 소정의 유량으로 요소 공급 유로(3)를 통하여 요소수 분사 노즐(2)에 공급한다. 한편, 요소수 공급 펌프(9)는 본 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 요소수를 공급하는 것이면 무방하다.
절환 밸브(11)는 요소수의 유로를 절환한다. 절환 밸브(11)는 요소 공급 유로(3)의 요소수 공급 펌프(9)의 하류측에 마련된다. 절환 밸브(11)는 전자 밸브로 구성되며, 도시 생략한 스풀을 슬라이딩시킴으로써 요소 공급 유로(3)를 차단 또는 연통 가능하게 구성되어 있다. 즉, 절환 밸브(11)가 요소 공급 유로(3)를 연통 상태로 함으로써 요소수 분사 노즐(2)에 요소수가 공급된다. 한편, 절환 밸브(11)는 본 실시 형태에 한정되는 것은 아니며 요소수의 유로를 절환하는 것이면 무방하다.
촉매 반응기(12)는 내부에 배치된 NOx 촉매에 의해 배기중의 NOx를 선택 환원한다. 촉매 반응기(12)는 섀시(13) 및 NOx 촉매(14)를 구비한다.
도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 섀시(13)의 일측 단부에는 엔진(22)과 접속되어 있는 배기관(23)이 접속된다. 섀시(13)의 타측 단부에는 외부로 개방되어 있는 배기관(23)이 접속된다. 즉, 섀시(13)는 일측으로부터 타측을 향해 엔진(22)으로부터의 배기가 흐르는 배기 유로로서 구성된다. 섀시(13)의 내부에는 NOx 촉매(14)가 배치된다. NOx 촉매(14)는 섀시(13)의 일측(배기의 상류측)으로부터 순서대로, 제1 NOx 촉매(14a), 제2 NOx 촉매(14b) 및 제3 NOx 촉매(14c)가 소정의 간격으로 배치되어 있다. 섀시(13)는 제1 NOx 촉매(14a), 제2 NOx 촉매(14b) 및 제3 NOx 촉매(14c)를 그 내부에 밀폐 및 착탈 가능하게 구성된다. 한편, 섀시(13)의 내부에 배치된 NOx 촉매(14)의 수는 본 실시 형태에 한정되는 것은 아니다.
NOx 촉매(14)는 예를 들면, 알루미나, 지르코니아, 바나디아/이산화티타늄 또는 제올라이트 등의 금속을 함유하는 재료로 형성된다. NOx 촉매(14)는 다수의 관통공이 형성된 허니콤 구조를 가지는 대략 직육면체로 구성되어 있다. NOx 촉매(14)는 관통공의 축방향이 배기의 흐름 방향과 일치하도록 촉매 반응기(12)의 섀시(13)의 내부에 배치된다. 따라서, 촉매 반응기(12)는 섀시(13)의 일측으로부터 공급되는 배기가 제1 NOx 촉매(14a), 제2 NOx 촉매(14b) 및 제3 NOx 촉매(14c) 순으로 각 NOx 촉매(14)의 관통공을 통과하여 섀시(13)의 타측으로부터 배출되도록 구성되어 있다.
도 1 내지 도 3에 나타낸 바와 같이, 수트 블로워(15)는 가압 공기에 의해 NOx 촉매에 부착된 매진을 제거한다. 수트 블로워(15)는 공기 분사 노즐(16), 분사 밸브(17), 압력 제어 밸브(18) 및 제2 공기 공급 유로(19)를 구비한다.
공기 분사 노즐(16)은 가압 공기를 분사한다. 공기 분사 노즐(16)은 무지향성 노즐로 구성되어 있다. 공기 분사 노즐(16)은 촉매 반응기(12)의 섀시(13)에서 임의의 위치에 분사구가 섀시(13) 내로 삽입 통과되도록 섀시(13)의 벽면에 장착된다. 이때, 공기 분사 노즐(16)은 분사구를 섀시(13) 내의 임의의 방향을 향해 섀시(13)의 벽면 근방에 배치된다. 즉, 공기 분사 노즐(16)은 분사구가 촉매 반응기(12)의 섀시(13) 내에 배치되면 된다. 따라서, 도 3에 나타낸 바와 같이, 공기 분사 노즐(16)은 섀시(13)로부터 분리하기 위해 섀시(13)로부터 이간되는 방향(도 3에서 검은 화살표 참조)으로 큰 공간을 필요로 하지 않는다. 공기 분사 노즐(16)은 가압 공기의 유로인 제2 공기 공급 유로(19)를 통하여 리저버 탱크(7)에 접속된다. 리저버 탱크(7)는 이간된 위치에 배치되어 있는 에어 탱크(6)에 접속된다.
분사 밸브(17)는 가압 공기의 유로를 연통 또는 차단한다. 분사 밸브(17)는 파일럿 에어에 의한 전자식 개폐 밸브로 구성된다. 분사 밸브(17)는 공기 분사 노즐(16)에 접속되어 있는 제2 공기 공급 유로(19)에 마련된다. 분사 밸브(17)는 리저버 탱크(7)로부터 공기 분사 노즐(16)에 가압 공기를 공급하는지 아닌지를 절환할 수 있도록 구성되어 있다. 구체적으로, 분사 밸브(17)는 도시 생략한 스풀을 슬라이딩시킴으로써 제2 공기 공급 유로(19)를 차단 또는 연통 가능하게 구성되어 있다. 공기 분사 노즐(16)은 분사 밸브(17)가 제2 공기 공급 유로(19)를 연통 상태로 함으로써 가압 공기가 공급된다. 한편, 분사 밸브(17)는 본 실시 형태에 한정되는 것은 아니며 가압 공기의 유로를 연통 또는 차단하는 것이면 무방하다.
압력 제어 밸브(18)는 가압 공기의 압력을 변경한다. 압력 제어 밸브(18)는 분사 밸브(17)보다 상류측의 제2 공기 공급 유로(19)에 마련된다. 압력 제어 밸브(18)는 전자 비례 밸브로 구성되며, 가압 공기의 압력을 변경할 수 있도록 구성된다. 이에 따라, 수트 블로워(15)는 압력 제어 밸브(18)에 의해 공급 압력이나 NOx 촉매(14) 상태에 따라 가압 공기의 압력이 변경된다. 한편, 압력 제어 밸브(18)는 본 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 가압 공기의 압력을 변경하는 것이면 무방하다. 또한, 압력 제어 밸브(18)와 함께, 이지러진 원 형상의 칸막이 등으로 제2 공기 공급 유로(19)의 유로 단면적을 변경함으로써 유량을 조정할 수 있다.
제2 공기 공급 유로(19)는 가압 공기를 공급한다. 제2 공기 공급 유로(19)는 리저버 탱크(7)와 공기 분사 노즐(16)을 연결하고 있다. 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 제2 공기 공급 유로(19)는 공기 분사 노즐이 접속되어 있는 단부가 굴곡 되어 촉매 반응기(12)의 섀시(13)의 벽면을 따르도록 형성되어 있다. 즉, 제2 공기 공급 유로(19)는 섀시(13) 중, 공기 분사 노즐(16)이 배치되어 있는 섀시(13)의 측면과 다른 측면의 방향으로 배관되어 있다. 이에 따라, 배기 정화 장치(1)는 촉매 반응기(12)의 공기 분사 노즐(16)이 마련되어 있는 방향(도 3에서 검은 화살표 참조)으로 공기 분사 노즐(16)의 메인테넌스를 위한 공간을 확보할 필요가 없다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 차압 센서(20)는 촉매 반응기(12)의 상류측 배기압과 하류측 배기압의 차압(ΔP)을 검출한다. 차압 센서(20)는 상류측 압력 센서와 하류측 압력 센서로 구성된다. 상류측 압력 센서는 촉매 반응기(12)의 상류측에 배치되며, 하류측 압력 센서는 촉매 반응기(12)의 하류측에 배치된다. 즉, 차압 센서(20)는 제1 NOx 촉매(14a)의 상류측의 배기 압력과 제3 NOx 촉매(14c)의 하류측의 배기 압력의 차압(ΔP)을 검출하도록 구성된다. 이와 같이 구성함으로써, 차압(ΔP)의 값으로부터 NOx 촉매(14)의 관통공의 폐색 여부나 그 정도를 검출할 수 있다.
배기 온도 센서(21)는 배기 온도(T)를 검출한다. 배기 온도 센서(21)는 배기관(23)의 중간부로서 배기 매니폴드의 근방에 배치된다. 이와 같이 구성함으로써, 엔진(22)에서 연소한 직후의 배기 온도(T)를 검출할 수 있다.
배기관(23)은 엔진(22)으로부터의 배기를 외부(대기)로 배출한다. 배기관(23)에는 배기 정화 장치(1)의 요소수 분사 노즐(2) 및 촉매 반응기(12)가 마련된다. 또한, 배기관(23)에는 요소수 분사 노즐(2)의 상류측에 분기관(23a)과 배기의 통과 경로를 절환하는 제1 개폐 밸브(23b), 제2 개폐 밸브(23c)가 마련된다. 즉, 배기관(23)에는 상류측으로부터, 제1 개폐 밸브(23b), 제2 개폐 밸브(23c), 요소수 분사 노즐(2)의 순서로 배치된다. 분기관(23a)은 배기관(23)에 접속된다. 제1 개폐 밸브(23b)는, 분기관(23a)의 내부에 배치된다. 제2 개폐 밸브(23c)는 요소수 분사 노즐(2)의 상류측으로서 분기관(23a)의 하류측의 배기관(23)의 내부에 배치된다.
제1 개폐 밸브(23b) 및 제2 개폐 밸브(23c)는 서로 연동하여 개폐 가능하게 구성된다. 구체적으로는, 제1 개폐 밸브(23b) 및 제2 개폐 밸브(23c)는 제2 개폐 밸브(23c)가 개방 상태일 때 제1 개폐 밸브(23b)가 폐색 상태가 되고, 제2 개폐 밸브(23c)가 폐색 상태일 때 제1 개폐 밸브(23b)가 개방 상태가 되도록 구성된다. 이에 따라, 제2 개폐 밸브(23c)가 개방 상태이고 제1 개폐 밸브(23b)가 폐색 상태인 경우, 배기관(23)에는 배기가 배기 정화 장치(1)에 공급되는 경로가 구성되어 있다(도 1 상태). 한편, 제2 개폐 밸브(23c)가 폐색 상태이고 제1 개폐 밸브(23b)가 개방 상태인 경우, 배기관(23)에는 배기가 배기 정화 장치(1)에서 정화되지 않고 분기관(23a)를 통하여 외부(대기)로 방출되는 경로가 구성되어 있다. 한편, 배기관(23)에는 상류측으로부터, 요소수 분사 노즐(2), 제1 개폐 밸브(23b), 제2 개폐 밸브(23c)의 순서로 배치할 수 있다. 이 경우에 요소수를 분사하는 경우, 제1 개폐 밸브(23b)는 폐색되도록 제어된다.
또한, 다른 실시 형태로서 분기관(23a)의 접속 부분에 배기관(23)과 분기관(23a)의 어느 하나를 선택적으로 폐색 상태로 하는 배기 절환 밸브(11)를 분기관(23a)의 접속 부분에 마련하는 구성으로 할 수 있다. 분기관(23a)이 폐색 상태인 경우, 배기관(23)은 배기가 배기 정화 장치(1)에 공급되는 경로를 구성한다. 한편, 배기관(23)이 폐색 상태인 경우, 배기관(23)은 배기가 배기 정화 장치(1)에서 정화되지 않고 분기관(23a)을 통하여 외부(대기)로 방출되는 경로를 구성한다.
ECU(24)는 엔진(22)을 제어한다. ECU(24)는 CPU, ROM, RAM, HDD 등이 버스로 접속되는 구성일 수 있으며, 또는 LSI 등의 하나의 칩으로 이루어지는 구성일 수 있다. ECU(24)는 엔진 회전 속도(N) 및 연료 분사량(F)에 대한 정보를 취득할 수 있다.
제어 장치(26)는 요소용 공기 밸브(8), 요소수 공급 펌프(9), 절환 밸브(11), 분사 밸브(17), 압력 제어 밸브(18), 제1 개폐 밸브(23b) 및 제2 개폐 밸브(23c) 등을 제어한다. 제어 장치(26)에는 요소용 공기 밸브(8), 요소수 공급 펌프(9), 절환 밸브(11), 분사 밸브(17), 압력 제어 밸브(18), 제1 개폐 밸브(23b) 및 제2 개폐 밸브(23c) 등을 제어하기 위한 여러 가지 프로그램이나 데이터, 배기 규제 구역을 산출하는 규제 구역맵(M1), 엔진 회전 속도(N), 연료 분사량(F) 및 배기 온도(T)에 기초하여 배기 유속을 산출하는 배기 유속맵(M2), 각 배기 유속에서 초기 상태의 촉매 반응기(12)의 차압인 초기 차압(ΔPi)을 산출하는 초기 차압맵(M3) 및 각 초기 차압(ΔPi)에서 촉매의 경년 열화에 따른 교환 등이 필요한 제1 기준 차압 상승량(ΔPt1)과 통상의 소정 조건에서의 수트 블로우와는 다른 조건이며, 더욱 세정 효과가 높은 수트 블로우가 필요한 제2 기준 차압 상승량(ΔPt2)을 산출하는 기준 차압 상승량맵(M4) 등이 저장되어 있다. 제어 장치(26)는 CPU, ROM, RAM, HDD 등이 버스로 접속되는 구성일 수 있으며, 또는 LSI 등의 하나의 칩으로 이루어지는 구성일 수 있다. 또한, 제어 장치(26)는 엔진(22)을 제어하는 ECU(24)와 일체적으로 구성할 수도 있다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 알림 수단(27)은 배기 정화 장치(1)의 상태를 조작자에게 알리는 것이다. 알림 수단(27)은 제어 장치(26)가 격납되어 있는 제어반(26a)에 마련된다. 알림 수단(27)은 배기 정화 장치(1)의 상태를 나타내는 표시 화면(27a)이나, 경보음을 발하는 스피커(27b) 및 경보의 작동을 정지시키는 스위치(27c) 등으로 구성된다.
제어 장치(26)는 요소용 공기 밸브(8)의 솔레노이드에 접속되며 요소용 공기 밸브(8)의 개폐를 제어할 수 있다.
제어 장치(26)는 요소수 공급 펌프(9)의 구동 모터에 접속되며 요소수 공급 펌프(9)의 운전 상태를 제어할 수 있다. 즉, 제어 장치(26)는 요소수 공급 펌프(9)의 운전 상태를 제어함으로써 배기에 첨가되는 요소수의 첨가량을 임의로 변경할 수 있다.
제어 장치(26)는 절환 밸브(11)에 접속되며 절환 밸브(11)의 개폐를 제어할 수 있다.
제어 장치(26)는 분사 밸브(17)에 접속되며 분사 밸브(17)의 개폐를 제어할 수 있다.
제어 장치(26)는 압력 제어 밸브(18)에 접속되며 압력 제어 밸브(18)의 개폐를 제어할 수 있다.
제어 장치(26)는 차압 센서(20)에 접속되며 차압 센서(20)가 검출하는 촉매 반응기(12)의 상류측 배기압과 하류측 배기압의 차압(ΔP)에 대한 신호를 취득할 수 있다.
제어 장치(26)는 제1 개폐 밸브(23b) 및 제2 개폐 밸브(23c)에 접속되며 제1 개폐 밸브(23b), 제2 개폐 밸브(23c)의 개폐를 제어할 수 있다.
제어 장치(26)는 ECU(24)에 접속되며 ECU(24)가 취득하는 엔진 회전 속도(N) 및 연료 분사량(F)이나 엔진(22)에 관한 각종 정보를 각각 취득할 수 있다. 또한, 제어 장치(26)는 엔진(22)에 관한 각 정보에 대해 ECU(24)를 통하지 않고 직접 취득하는 경우도 있다.
제어 장치(26)는 GPS(전지구 측위 시스템) 장치(25)에 접속되며 GPS 장치(25)가 검출한 위치를 취득할 수 있다. 또한, 도시 생략한 입력 장치에 접속되며, 입력 장치로부터 입력되는 목표 정화율 및 요소수 농도에 대한 신호를 취득할 수 있다. 또는, 목표 정화율 및 요소수 농도의 상방을 미리 입력하여 정의해 둘 수 있다.
제어 장치(26)는 알림 수단(27)에 접속되며, 배기 정화 장치(1) 상태를 통지하거나 NOx 촉매(14)의 이상 열화를 나타내는 촉매 이상 경보를 발할 수 있다.
이와 같이 구성된 배기 정화 장치(1)에서, 예를 들면 선박에 탑재되어 있는 경우, 제어 장치(26)는 GPS 장치(25)가 검출한 선박의 현재 위치를 취득하고, 규제 구역맵(M1)으로부터 현재 위치가 배기의 규제 구역(규제 해역)인지 아닌지를 판단한다. 제어 장치(26)는 현재 위치가 배기 규제 구역이라고 판단한 경우, 제2 개폐 밸브(23c)를 개방 상태, 제1 개폐 밸브(23b)를 폐색 상태로 제어한다. 즉, 배기는 배기 정화 장치(1)에 의해 정화된 후에 외부로 배출된다. 제어 장치(26)는 현재 위치가 배기 규제 구역이 아니라고 판단한 경우, 제2 개폐 밸브(23c)를 폐색 상태, 제1 개폐 밸브(23b)를 개방 상태로 제어한다. 즉, 배기는 배기 정화 장치(1)에서 정화되지 않고 분기관(23a)을 통하여 외부로 배출된다. 한편, 제어 장치(26)는 수동에 의한 제1 개폐 밸브(23b) 및 제2 개폐 밸브(23c)의 개폐 신호를 취득하고, 개폐 신호에 따라 제1 개폐 밸브(23b) 및 제2 개폐 밸브(23c)를 제어할 수도 있다.
다음으로, 도 5 및 도 6을 이용하여, 배기 정화 장치(1)에서의 엔진(22)의 부하율(Wr)(배기 유속(Ve))별 차압(ΔP)의 경시 변화에 대해 설명한다. 도 5는, 소정의 엔진 회전 속도(N)에서 각 부하율(Wr)에서의 촉매 반응기(12)의 차압 상승량(ΔP-ΔPi)의 경시 변화를 나타낸 것이다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 엔진(22)을 소정의 엔진 회전 속도(N)에서 부하율 100% 및 부하율 75%로 운전한 경우, 촉매 반응기(12)의 차압 상승량(ΔP-ΔPi)은 운전 시간의 경과에 대해 완만하게 증가한다. 한편, 엔진(22)을 소정의 엔진 회전 속도(N)에서 부하율(25%)로 운전한 경우, 촉매 반응기(12)의 차압 상승량(ΔP-ΔPi)은 부하율 100% 및 부하율 75%로 운전한 경우에 비해 급속히 증가한다. 여기서, 촉매 반응기(12)의 차압(ΔP)은 NOx 촉매(14)에 매진이 부착되어 NOx 촉매(14)가 막힘으로써 상승한다. 즉, NOx 촉매(14)는 엔진(22)의 부하율(Wr)이 낮을수록 매진이 부착되기 쉽다. 이는, 엔진(22)의 부하율(Wr)이 낮은 경우, 배기 유속(Ve)이 낮아지기 때문에, 배기의 힘이 작용함으로써 NOx 촉매(14)로부터 제거되는 매진의 양이 감소하기 때문이다. 따라서, 도 6에 나타낸 바와 같이, 배기 정화 장치(1)는 배기 유속(Ve)이 느릴수록(부하율(Wr)이 낮을수록) 수트 블로우에 의해 NOx 촉매(14)로부터 매진이 제거됨에 따른 촉매 반응기(12)의 차압(ΔP)의 저하율이 커진다. 이에 따라, 배기 정화 장치(1)는 수트 블로우에 의한 촉매 반응기(12)의 차압(ΔP)의 저하율(α)이 소정값 이상이 되는 기준 배기 유속(Vt) 이하의 배기 속도(Ve)로 수트 블로우를 실시함으로써 효율적인 매진의 제거를 실시할 수 있다.
다음으로, 도 7 내지 도 9를 이용하여, 배기 정화 장치(1)에서의 수트 블로우의 방식인 순간 가압 방식에 대해 설명한다.
배기 정화 장치(1)는 수트 블로워(15)에 의해 내압이 압력 P인 촉매 반응기(12)의 섀시(13) 내에 시간 t로 가압 공기가 공급된다. 이때, 가압 공기는 이하의 수학식 1에 나타낸 바와 같이, 공급 후의 섀시(13) 내의 압력(P+ΔIP)이 소정값(β) 이상임과 함께, 이하의 수학식 2에 나타낸 바와 같이, 단위 시간당 압력 증가율(ΔIP/t)이 소정값(γ) 이상이 되도록 공급된다. 이에 따라, 섀시(13) 내에는 급격한 압력 상승에 의한 충격파(IW)가 발생한다. 충격파(IW)는 도 7에 나타낸 바와 같이, 수트 블로워(15)의 공기 분사 노즐(16)로부터 섀시(13) 내의 배기를 매체로 하여 섀시(13) 내에 구 형상으로 전파된다. 섀시(13) 내에는 배기가 충만해 있기 때문에, 충격파(IW)는 공기 분사 노즐(16)의 방향이나 섀시(13)에서의 위치에 상관없이 공기 분사 노즐(16)을 중심으로 하여 섀시(13) 내의 모든 방향으로 전파된다. 즉, 충격파(IW)는 섀시(13) 내의 배기에 접촉하고 있는 NOx 촉매(14)의 전표면에 도달한다.
[수학식 1]
Figure 112017006636418-pct00001
[수학식 2]
Figure 112017006636418-pct00002
가압 공기로 NOx 촉매(14)를 맞추어 매진을 제거하는 종래의 방식에 따른 배기 정화 장치에서는, 가압 공기를 맞은 NOx 촉매의 부분에 부착되어 있는 매진에만 가압 공기의 힘이 작용한다. 이 때문에, 도 9에 나타내는 NOx 촉매와 같이, 노즐의 분사 범위에 포함되지 않는 NOx 촉매의 부분에 부착되어 있는 매진에는 가압 공기의 힘이 작용하지 않아 매진이 제거되지 않는다(도 9에서의 막힘 부분). 한편, 본 발명에 따른 순간 가압 방식에 의한 배기 정화 장치(1)에서는, 섀시(13) 내의 배기와 접촉하고 있는 NOx 촉매(14)의 표면에 부착되어 있는 매진에 충격파(IW)에 의한 힘이 동일하게 작용한다. 이 때문에, 도 8의 (a)에 나타낸 바와 같이, NOx 촉매(14)의 표면에 부착되어 있는 매진은 도 8의 (b)에 나타낸 바와 같이, 충격파(IW)에 의한 힘의 작용에 의해 그 대부분이 고르게 제거된다.
다음으로, 도 10 및 도 11을 이용하여, 배기 정화 장치(1)에서의 엔진(22)의 부하율(Wr)(배기 유속(Ve))별 촉매 반응기(12)의 차압(ΔP)의 상승량과 탈초율의 저하량과의 관계에 대해 설명한다. 도 10은, 소정의 엔진 회전 속도(N)에서 각 부하율(Wr)에서의 차압(ΔP)의 상승량과 탈초율의 저하량을 나타낸 것이다. 도 11은, 각 초기 차압(ΔPi)에서 제1 기준 차압 상승량(ΔPt1)과 제2 기준 차압 상승량(ΔPt2)을 나타낸 기준 차압 상승량맵(M4)이다.
도 10에 나타낸 바와 같이, 배기 정화 장치(1)는 엔진(22)의 부하율에 상관없이 장기적인 운전에 의해 NOx 촉매 잔류 매진이 퇴적되어, 촉매 반응기(12)의 초기 차압(ΔPi)과 현 상태의 차압(ΔP)과의 차이가 증가함과 함께 탈초율이 저하된다. 따라서, 배기 정화 장치(1)는 임의의 배기 유속(Ve)에서 촉매 반응기(12)의 초기 차압(ΔPi)과 현 상태의 차압(ΔP)과의 차이로부터 탈초율의 저하량을 추측할 수 있다. 이에 따라, 배기 정화 장치(1)는 각 부하율(Wr)에서 탈초율의 저하율이 소정값(ε) 이상이 되는 촉매 반응기(12)의 초기 차압(ΔPi)과 현 상태의 차압(ΔP)과의 차이의 기준값인 제1 기준 차압 상승량(ΔPt1) 이상에 있어서, 경년 열화에 의해 촉매 교환이나 수동에 의한 청소를 함으로써 장기적인 운전에 NOx 촉매(14)의 탈초율의 저하를 억제할 수 있다. 마찬가지로, 배기 정화 장치(1)는 각 부하율(Wr)에서 탈초율의 저하율이 소정값(ζ) 이상이 되는 촉매 반응기(12)의 초기 차압(ΔPi)과 현 상태의 차압(ΔP)과의 차이의 기준값인 제2 기준 차압 상승량(ΔPt2) 이상에 있어서, 통상의 수트 블로우보다 세정 효과가 높은 수트 블로우를 함으로써 장기적인 운전에 NOx 촉매(14)의 탈초율의 저하를 억제할 수 있다. 또한, 배기 정화 장치(1)는 NOx 농도 센서 등을 구비한 경우, 각 부하율(Wr)에서 차압 상승량으로부터 산출한 탈초율의 저하율과 취득한 NOx 농도를 비교함으로써 NOx 촉매의 이상 열화(도 10에서 일점 쇄선 부분)를 검출할 수 있다.
따라서, 도 11에 나타낸 바와 같이, 각 초기 차압(ΔPi)에서 촉매의 경년 열화에 의한 교환 등이 필요한 허용 차압 상승량인 제1 기준 차압 상승량(ΔPt1)과, 통상의 수트 블로우보다 세정 효과가 높은 수트 블로우가 필요한 제2 기준 차압 상승량(ΔPt2)을 정한 기준 차압 상승량맵(M4)에 기초하여, 초기 차압(ΔPi)과 차압상승량(ΔP-ΔPi)으로부터 수트 블로워(15)의 제어 상태를 결정할 수 있다.
이하에서는, 도 12 및 도 13을 이용하여, 본 발명에 따른 배기 정화 장치(1)의 일 실시 형태인 배기 정화 장치(1)에서의 수트 블로워(15)의 제어 상태에 대해 설명한다. 한편, 본 실시 형태에서, 세정 장치(1)는 도 14에 나타내는 선박(100)에 탑재되어 있는 것으로 하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 육상에 설치된 발전기용 엔진 등에 마련할 수도 있다.
제어 장치(26)는 배기 정화 장치(1)가 탑재되어 있는 선박(100)의 현재 위치가 배기 규제 구역내일 때, 촉매 반응기(12)의 차압(ΔP)과 산출한 촉매 반응기(12)의 초기 차압(ΔPi)과의 차이가 제1 기준 차압 상승량(ΔPt1) 미만인 경우, 수트 블로우 제어를 개시한다. 한편, 제어 장치(26)는 촉매 반응기(12)의 차압(ΔP)과 산출한 촉매 반응기(12)의 초기 차압(ΔPi)과의 차이가 제1 기준 차압 상승량(ΔPt1) 이상인 경우, 차압 이상으로서 경보를 발한다.
수트 블로우 제어에 있어서, 제어 장치(26)는 촉매 반응기(12)의 차압(ΔP)과 산출한 촉매 반응기(12)의 초기 차압(ΔPi)과의 차이가 제2 기준 차압 상승량(ΔPt2) 미만이고 산출한 배기 유속(Ve)이 기준 배기 유속(Vt) 미만인 경우, 표준 모드에 의한 수트 블로우를 한다. 한편, 제어 장치(26)는 촉매 반응기(12)의 차압(ΔP)과 산출한 촉매 반응기(12)의 초기 차압(ΔPi)과의 차이가 제2 기준 차압 상승량(ΔPt2) 이상인 경우, 세정 모드에 의한 수트 블로우를 하고, 산출한 배기 유속(Ve)이 기준 배기 유속(Vt) 이상인 경우, 수트 블로우를 하지 않는다.
여기서, 세정 모드에서의 블로우압은 표준 모드에서의 블로우압(예를 들면, 0.5MPa)보다 높게 설정되고(예를 들면, 0.8MPa), 세정 모드에서의 블로우 간격은 표준 모드에서의 블로우 간격(예를 들면, 30min)보다 짧게 설정되며(예를 들면, 15min), 세정 모드에서의 블로우 횟수는 표준 모드에서의 블로우 횟수(예를 들면, 3회)보다 많게 설정되어 있다(예를 들면, 5회).
다음으로, 본 발명에 따른 배기 정화 장치(1)의 일 실시 형태인 배기 정화 장치(1)에서의 수트 블로워(15)의 제어 상태에 대해 구체적으로 설명한다. 한편, 제어 장치(26)는 엔진(22)의 조작에 연동하여 수트 블로우(15)의 제어를 하는 것으로 한다.
도 12에 나타낸 바와 같이, 스텝 S110에서, 제어 장치(26)는 GPS 장치(25)가 검출한 선박(100)의 현재 위치를 취득하고 스텝을 S120으로 이행시킨다.
스텝 S120에서, 제어 장치(26)는 규제 구역맵(M1)에 기초하여 취득한 선박(100)의 현재 위치가 규제 구역내인지 아닌지를 판단한다.
그 결과, 취득한 선박(100)의 현재 위치가 규제 구역내라고 판정한 경우, 제어 장치(26)는 스텝을 S130으로 이행시킨다.
한편, 취득한 선박(100)의 현재 위치가 규제 구역내가 아니라고 판정한 경우, 제어 장치(26)는 스텝을 S230으로 이행시킨다.
스텝 S130에서, 제어 장치(26)는 제1 개폐 밸브(23b)를 폐색 상태로 절환하고 제2 개폐 밸브(23c)를 열린 상태로 절환하고, 스텝을 S140으로 이행시킨다.
스텝 S140에서, 제어 장치(26)는 ECU(24)로부터 엔진 회전 속도(N) 및 연료 분사량(F)을 취득하고, 차압 센서(20)로부터 촉매 반응기(12)의 차압(ΔP)을 취득하고, 배기 온도 센서(21)로부터 배기 온도(T)를 취득하고, 스텝을 S150으로 이행 시킨다.
스텝 S150에서, 제어 장치(26)는 취득한 엔진 회전 속도(N), 연료 분사량(F) 및 배기 온도(T)로부터 배기 유속맵(M2)에 기초하여 배기 유속(Ve)을 산출하고, 스텝을 S160으로 이행시킨다.
스텝 S160에서, 제어 장치(26)는 산출한 배기 유속(Ve)으로부터 초기 차압맵(M3)에 기초하여 배기 유속(Ve)에서의 촉매 반응기(12)의 초기 차압(ΔPi)을 산출하고, 스텝을 S170으로 이행시킨다.
스텝 S170에서, 제어 장치(26)는 산출한 ΔPi로부터 기준 차압 상승량맵(M4)에 기초하여 촉매의 경년 열화에 의해 촉매의 교환 등이 필요하다고 판단되는 제1 기준 차압 상승량(ΔPt1)과, 통상의 수트 블로우보다 세정 효과가 높은 수트 블로우가 필요하다고 판단되는 제2 기준 차압 상승량(ΔPt2)을 산출하고, 스텝을 S180으로 이행시킨다.
스텝 S180에서, 제어 장치(26)는 취득한 촉매 반응기(12)의 차압(ΔP)과 산출한 촉매 반응기(12)의 초기 차압(ΔPi)과의 차이가 산출한 제1 기준 차압 상승량(ΔPt1) 미만인지 아닌지를 판단한다.
그 결과, 취득한 촉매 반응기(12)의 차압(ΔP)과 산출한 촉매 반응기(12)의 초기 차압(ΔPi)과의 차이가 산출한 제1 기준 차압 상승량(ΔPt1) 미만이라고 판정한 경우, 제어 장치(26)는 스텝을 S300으로 이행시킨다.
한편, 취득한 촉매 반응기(12)의 차압(ΔP)과 산출한 촉매 반응기(12)의 초기 차압(ΔPi)과의 차이가 산출한 제1 기준 차압 상승량(ΔPt1) 미만이 아니라고 판정한 경우, 스텝을 S290으로 이행시킨다.
스텝 S300에서, 제어 장치(26)는 수트 블로우 제어(A)를 개시하고, 스텝을 S310으로 이행시킨다(도 13 참조).
스텝 S230에서, 제어 장치(26)는 제1 개폐 밸브(23b)를 개방 상태로 절환하고 제2 개폐 밸브(23c)를 폐색 상태로 절환하고, 스텝을 S110으로 이행시킨다.
스텝 S290에서, 제어 장치(26)는 알림 수단(27)에 의해 차압 이상 경보를 발하고, 스텝을 S110으로 이행시킨다.
도 13에 나타낸 바와 같이, 스텝 S310에서 제어 장치(26)는 취득한 촉매 반응기(12)의 차압(ΔP)과 산출한 촉매 반응기(12)의 초기 차압(ΔPi)과의 차이가 산출한 제2 기준 차압 상승량(ΔPt2) 미만인지 아닌지를 판단한다.
그 결과, 취득한 촉매 반응기(12)의 차압(ΔP)과 산출한 촉매 반응기(12)의 초기 차압(ΔPi)과의 차이가 산출한 제2 기준 차압 상승량(ΔPt2) 미만이라고 판정한 경우, 제어 장치(26)는 스텝을 S320으로 이행시킨다.
한편, 취득한 촉매 반응기(12)의 차압(ΔP)과 산출한 촉매 반응기(12)의 초기 차압(ΔPi)과의 차이가 산출한 제2 기준 차압 상승량(ΔPt2) 미만이 아니라고 판정한 경우, 스텝을 S340으로 이행시킨다.
스텝 S320에서, 제어 장치(26)는 산출한 배기 유속(Ve)이 기준 배기 유속(Vt) 미만인지 아닌지를 판단한다.
그 결과, 산출한 배기 유속(Ve)이 기준 배기 유속(Vt) 미만이라고 판정한 경우, 제어 장치(26)는 스텝을 S330으로 이행시킨다.
한편, 산출한 배기 유속(Ve)이 기준 배기 유속(Vt) 미만이 아니라고 판정한 경우, 제어 장치(26)는 수트 블로우 제어(A)를 종료하고, 스텝을 S110으로 이행시킨다(도 12 참조).
스텝 S330에서, 제어 장치(26)는 통상의 수트 블로우인 표준 모드로 수트 블로우를 하고 수트 블로우 제어(A)를 종료하고, 스텝을 S110으로 이행시킨다(도 12 참조).
스텝 S340에서, 제어 장치(26)는 통상의 소정 조건에서의 수트 블로우와는 다른 조건이며, 더욱 세정력이 강한 수트 블로우 조건인 세정 모드로 수트 블로우를 하고 수트 블로우 제어(A)를 종료하고, 스텝을 S110으로 이행시킨다(도 12 참조).
이와 같이 구성함으로써, 배기 정화 장치(1)는 엔진(22)의 운전 상태에 기초하여 효율적으로 매진을 제거할 수 있는 형태로 수트 블로우가 이루어진다. 이에 따라, 배기 정화 장치(1)는 수트 블로우에 의한 매진 제거율의 향상과 수트 블로우에 사용되는 가압 공기량의 억제를 양립시킬 수 있다.
또한, 배기 정화 장치(1)는, 배기를 매체로 하여 가압 공기를 이용한 충격파(IW)를 전파시킴으로써 배기와 접촉하고 있는 NOx 촉매(14)의 표면 전역에 충격파(IW)의 힘을 작용시킨다. 즉, 촉매 반응기(12) 내의 압력 변동에 의해 NOx 촉매(14)로부터 균일하게 매진이 제거된다. 이에 따라, 배기 정화 장치(1)는 NOx 촉매(14)의 정화율(탈초율)과 차압(ΔP)을 초기 상태까지 회복시킬 수 있다.
또한, 배기 정화 장치(1)는 경시적인 변화에 의한 NOx 촉매(14)로의 잔류 매진의 퇴적을 촉매 반응기(12)의 차압(ΔP)의 증가에 의해 추측할 수 있다. 이에 따라, 배기 정화 장치(1)는 경시적인 변화에 따른 NOx 촉매(14)의 정화율(탈초율)의 저하를 통상과는 다른 수트 블로우를 함으로써 억제할 수 있다.
또한, 배기 정화 장치(1)는 차압 상승량(ΔP-ΔPi)에 기초하여 NOx 촉매(14) 이상을 판정하고, 조작자에게 알림으로써 적절한 대응을 할 수 있다. 또한, 배기 정화 장치(1)는 NOx 농도 센서를 구비한 경우, NOx 촉매(14)의 차압 상승량으로부터 정화율(탈초율)의 저하분을 산출하고, 엔진(22)의 연료 분사량(F)이나 연료 분사 시기를 변경함으로써 NOx 배출량을 감소시켜, NOx 촉매(14)의 부담을 저감시키도록 구성할 수 있다. 이에 따라, 배기 정화 장치(1)는 매진의 퇴적에 따른 경년적인 NOx 촉매(14)의 탈초율의 저하를 보완할 수 있다.
여기서, 도 14를 이용하여 본 발명에 따른 과급기를 구비한 엔진(22)이 탑재되는 선박의 제1 실시 형태인 선박(100)에 대해 설명한다.
도 14에 나타낸 바와 같이, 선박(100)은 선체(101), 선교(船橋)(102), 기관실(103), 프로펠러(104) 및 키(108)를 구비하고 있다. 선박(100)은 선체(101)의 상부에 조종실 등을 가지는 선교(102)가 마련된다. 또한, 선박(100)은 선체(101)의 후방에 기관실(103)이 마련된다. 기관실(103)에는 프로펠러(104)를 구동하는 내연기관인 메인 기기(105)와 발전기(107)를 구동하는 내연 기관인 서브 기기(106)가 마련된다. 선체(101)의 선미에는 프로펠러(104)와 키(108)가 마련된다. 선박(100)은 프로펠러축(104a)을 통하여 메인 기기(105)의 동력이 프로펠러(104)에 전달 가능하게 구성된다.
여기서, 메인 기기(105)와 서브 기기(106)는 경유 또는 중유를 연료로 하는 디젤 엔진인 엔진(22)으로 구성되어 있다. 엔진(22)은 외기와 연료를 혼합하여 연소시킴으로써 출력축을 회전 구동시킨다. 한편, 엔진(22)은 디젤 엔진에 한정되는 것은 아니다.
내연 기관의 배기 정화 장치로 이용 가능하다.
1: 배기 정화 장치 12: 촉매 반응기
13: 섀시 14: NOx 촉매
ΔP: 차압 ΔPi: 초기 상태의 차압
ΔPt: 기준 차압 상승량

Claims (4)

  1. 촉매가 배치되는 촉매 반응기 내에 가압 공기를 분사하여 촉매에 부착된 매진을 제거하는 배기 정화 장치로서,
    취득한 엔진 회전 속도 (N), 연료 분사량 (F) 및 배기 온도 (T) 에 기초하여 배기 유속 (Ve) 을 산출하고, 상기 산출한 배기 유속 (Ve) 으로부터 촉매 반응기의 초기 차압 (△Pi) 을 산출하고, 상기 초기 차압 (△Pi) 으로부터 기준 차압 상승량에 기초하여 촉매의 경년 열화에 의해 촉매의 교환이나 청소가 필요하다고 판단되는 제 1 기준 차압 상승량 (△Pt1) 을 산출하고,
    상기 촉매 반응기의 차압 (△P) 과 상기 산출한 촉매 반응기의 초기 차압 (△Pi) 과의 차이가, 상기 제 1 기준 차압 상승량 (△Pt1) 이상으로 상승하고 있는 경우, 촉매에 이상 열화가 발생하고 있다고 판정하여 알리는 배기 정화 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 초기 차압 (△Pi) 으로부터 기준 차압 상승량에 기초하여 통상의 수트 블로우보다 세정 효과가 높은 수트 블로우가 필요하다고 판단되는 제 2 기준 차압 상승량 (△Pt2) 을 산출하고,
    상기 촉매 반응기의 차압 (△P) 과 상기 산출한 촉매 반응기의 초기 차압 (△Pi) 의 차이가, 상기 제 2 기준 차압 상승량 (△Pt2) 이상으로 상승하고 있는 경우, 표준 모드에서의 블로우압보다 높게 설정되어 있는 세정 모드에 의한 수트 블로우 제어를 실행하는 배기 정화 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 촉매 반응기의 차압 (△P) 과 상기 산출한 촉매 반응기의 초기 차압 (△Pi) 과의 차이가, 상기 제 2 기준 차압 상승량 (△Pt2) 미만인 경우, 상기 표준 모드에 의한 수트 블로우 제어를 실행하는 배기 정화 장치.
  4. 삭제
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