KR20120135912A

KR20120135912A - 탈초부가 형성된 내연 기관 및 이것을 구비하는 선박

Info

Publication number: KR20120135912A
Application number: KR1020127027043A
Authority: KR
Inventors: 게이이치 시라이시
Original assignee: 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Priority date: 2010-06-02
Filing date: 2011-06-01
Publication date: 2012-12-17
Also published as: CN102959192A; EP2578835A1; WO2011152473A1; JP2011252447A

Abstract

공기를 송풍하는 블로어 (3) 와, 블로어 (3) 가 송풍한 공기와 연료를 연소시켜 구동력을 발생시킴과 함께, 배기 가스를 배출하는 연소실 (4) 과, 연소실 (4) 로부터 배출된 배기 가스에 의해 구동되는 과급기 (2) 와, 과급기 (2) 로부터 배출된 배기 가스 중의 질소 산화물을 환원하는 촉매를 갖는 탈초 장치 (10) 와, 연소실 (4) 과 과급기 (2) 사이에 형성되어, 과급기 (2) 로 유도되는 배기 가스에 연료를 분사하여 연소시키는 버너부 (8) 를 구비하는 내연 기관 (1) 에 있어서, 내연 기관 (1) 의 기동 전에, 블로어 (3) 에 의해 송풍된 공기가 연소실 (4) 로부터 연소 공기로서 도출된다.

Description

탈초부가 형성된 내연 기관 및 이것을 구비하는 선박 {INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH DENITRIFICATION UNIT, AND OCEAN VESSEL PROVIDED WITH SAME}

본 발명은, 탈초 (脫硝) 부를 구비하는 내연 기관 및 이것을 구비하는 선박에 관한 것이다.

최근의 환경 보전에 대한 관심이 높아짐에 따라, 선박으로부터 배출되는 배기 가스에 함유되어 있는 질소 산화물 (이하, 「NOx」라고 한다) 을 삭감할 필요성이 발생하였다. NOx 삭감을 도모하기 위해서는, 선박에 탑재되어 있는, 예를 들어 주기에 이용되고 있는 내연 기관으로부터 배출되는 배기 가스를 탈초 촉매에 통과시키는 방법이 일반적으로 알려져 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 및 2 참조).

탈초 촉매를 사용한 NOx 의 환원 반응은, 300 ℃ 내지 320 ℃ 보다 높은 온도에서 행해지는 것이 바람직하다. 그 때문에, 내연 기관에 형성되어 있는 과급기의 하류측에 탈초 촉매를 배치함과 함께, 과급기와 탈초 촉매 사이, 또는 내연 기관과 과급기 사이에 연료를 연소시키는 버너를 배치하여, 탈초 촉매에 도입하는 배기 가스의 온도를 높이는 방법이 이용되고 있다.

일본 특허공보 평07-006380호 일본 공개특허공보 평05-288040호

그러나, 내연 기관의 기동 직후에 버너를 이용하여 온도를 상승시킨 배기 가스를 탈초 촉매에 도입한 경우에는, 탈초 촉매가 저온 상태이기 때문에, 탈초 효과를 충분히 얻을 수 없다는 문제가 있었다.

본 발명은, 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 내연 기관의 기동 개시시부터 배기 가스 중의 질소 산화물의 삭감이 가능한 내연 기관 및 이것을 구비하는 선박을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 내연 기관 및 이것을 구비하는 선박은, 이하의 수단을 채용한다.

즉, 본 발명에 관련된 내연 기관에 의하면, 공기를 송풍하는 블로어와, 그 블로어가 송풍한 공기와 연료를 연소시켜 구동력을 발생시킴과 함께, 배기 가스를 배출하는 연소실과, 그 연소실로부터 배출된 배기 가스에 의해 구동되는 과급기와, 그 과급기로부터 배출된 배기 가스 중의 질소 산화물을 환원하는 촉매를 갖는 탈초부와, 상기 연소실과 상기 과급기 사이에 형성되고, 그 과급기에 유도되는 배기 가스에 연료를 분사하여 연소시키는 버너부를 구비하는 내연 기관에 있어서, 그 내연 기관의 기동 전에, 상기 블로어에 의해 송풍된 공기가 상기 연소실로부터 연소 공기로서 도출된다.

내연 기관의 기동 전에, 버너부에는, 블로어에 의해 송풍된 공기가 연소 공기로서 유도된다. 이로써, 과급기의 상류에는, 버너부로부터 분사되는 연료를 연소시키기 위해서 필요한 산소를 공급할 수 있다. 그 때문에, 연료와 공기가 연소됨으로 인한 온도가 높은 배기 가스를 과급기로부터 탈초부로 유도할 수 있다. 따라서, 내연 기관의 기동 전에 탈초부의 예열을 할 수 있어, 내연 기관의 기동 직후부터 탈초부의 탈초 효과를 발휘시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 제 1 양태에 관련된 내연 기관은, 상기 버너부는, 상기 내연 기관의 운전시에 연료를 분사하는 주버너와, 상기 내연 기관의 기동 전에 연료를 분사하는 보조 버너를 구비한다.

내연 기관의 운전시에 연료를 분사하는 주버너와, 내연 기관의 기동 전에 연료를 분사하는 보조 버너를 구비하는 버너부를 형성하는 것으로 했다. 이로써, 내연 기관의 운전 상태에 따라 주버너와 보조 버너를 구분하여 사용할 수 있다. 그 때문에, 내연 기관의 기동 전에는, 유도된 연소 공기량에 적합한 보조 버너를 이용하여 안정적인 연소 상태를 형성할 수 있다. 따라서, 적절히 탈초부를 예열할 수 있다.

또한, 본 발명의 제 2 양태에 관련된 내연 기관은, 상기 버너부에는, 상기 탈초 장치의 하류측의 배기 가스의 온도에 기초한 유량의 연료가 공급된다.

탈초 장치로부터 유출되는 배기 가스의 온도에 기초하여 버너부에 공급되는 연료의 유량을 제어하는 것으로 했다. 그 때문에, 내연 기관의 기동 전에 탈초부로부터 유출되는 배기 가스의 온도가 낮은 경우에는, 버너부에 공급하는 연료의 유량을 늘려 온도가 상승된 배기 가스를 탈초부로 유도할 수 있다. 따라서, 탈초부를 원하는 온도로 예열할 수 있다. 탈초부의 원하는 온도란, 탈초부로 유도된 배기 가스를 탈초하는 데에 적합한 온도를 말한다.

또한, 본 발명에 관련된 선박은, 상기 중 어느 것에 기재된 내연 기관을 구비한다.

내연 기관의 기동 직후부터 탈초 효과를 발휘시키는 것이 가능한 탈초부가 형성된 내연 기관을 사용하는 것으로 했다. 따라서, 내연 기관의 기동 직후에도, 선박으로부터 배출되는 질소 산화물의 배출량을 저감시킬 수 있다.

또한, 본 발명 이외의 양태에 관련된 선박에 의하면, 상기 보조 버너에는, 연료를 분무하기 위한 공기로서 선내의 잡용 공기가 공급되는 것을 특징으로 한다.

선내의 잡용 공기를 보조 버너의 연료 분무용의 공기로서 사용하는 것으로 했다. 그 때문에, 연료를 분무화 (아토마이즈) 하기 위한 공기를 공급하는 기기를 별도 형성하지 않고, 보조 버너로부터 분무되는 연료의 연소성을 높일 수 있다.

내연 기관의 기동 전에, 버너부에는, 블로어에 의해 송풍된 공기가 연소실로부터 도출되는 연소 공기로서 유도되는 것으로 했다. 이로써, 과급기의 상류에는, 버너부로부터 분사되는 연료를 연소시키기 위해서 필요한 산소를 공급할 수 있다. 이 때문에, 연료와 공기가 연소되는 것에 의한 온도가 높은 배기 가스를 과급기로부터 탈초부로 유도할 수 있다. 따라서, 내연 기관의 기동 전에 탈초부의 예열을 할 수 있어, 내연 기관의 기동 직후부터 탈초부의 탈초 효과를 발휘시킬 수 있다.

도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 선박에 형성되어 있는 탈초 장치가 형성된 내연 기관의 개략 구성도이다.
도 2 는 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 선박에 형성되어 있는 탈초 장치가 형성된 내연 기관의 개략 구성도이다.

[제 1 실시형태]

도 1 은, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 선박에 형성되어 있는 탈초 장치가 형성된 내연 기관의 개략 구성도를 나타내고 있다.

본 실시형태의 내연 기관 (1) 에는, 주로, 선박의 주기로서 사용되는 2 사이클 저속 디젤 기관 (이하 「내연 기관」이라고 한다) 을 적용하여 설명한다.

내연 기관 (1) 은, 하이브리드 과급기 (과급기) (2) 및 보조 블로어 (블로어) (3) 가 탑재되어 있다.

하이브리드 과급기 (2) 는, 압축기 (도시 생략) 와, 터빈 (도시 생략) 과, 회전축 (도시 생략) 과, 발전기 (2a) 를 구비하고 있다. 압축기는, 대기를 흡인하여 공기를 압축한다. 터빈은, 배기 가스가 유도되어 배기 가스가 갖는 열에너지 등의 에너지를 이용하여 회전 구동력을 발생시킨다. 터빈과 과급기 사이에는 회전축이 접속되어 있다. 회전축은, 터빈이 회전 구동됨으로써 회전한다. 회전축이 회전함으로써 압축기는 회전 구동하여 공기를 압축한다. 회전축의 가장자리에는, 발전기 (2a) 가 접속되어 있다. 회전축이 회전함으로써, 발전기 (2a) 가 발전한다.

하이브리드 과급기 (2) 에는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 하이브리드 과급기 (2) 의 터빈에 배기 가스를 유도하는 제 1 배기관 (31) 과, 터빈을 구동시킨 배기 가스가 하이브리드 과급기 (2) 로부터 도출되는 제 2 배기관 (32) 과, 하이브리드 과급기 (2) 의 압축기에 의해 압축된 공기가 도출되는 흡입 기관 (33) 이 접속되어 있다.

하이브리드 과급기 (2) 로는, 공지된 하이브리드 과급기를 사용할 수 있고, 특별히 한정하는 것은 아니다. 하이브리드 과급기 (2) 가 아니라, 공지된 과급기를 이용해도 된다.

보조 블로어 (3) 는, 공기를 내연 기관 (1) 으로 송풍하는 것이다. 보조 블로어 (3) 는, 내연 기관 (1) 의 기동 전이나 내연 기관 (1) 이 저부하 운전시 등으로서, 하이브리드 과급기 (2) 가 공기를 내연 기관 (1) 으로 유도할 수 없는 경우에 사용된다. 보조 블로어 (3) 는, 하이브리드 과급기 (2) 의 압축기와 내연 기관 (1) 사이를 접속하고 있는 흡입 기관 (33) 의 도중 위치에 형성되어 있다.

내연 기관 (1) 은, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 복수의 실린더 (4C) 와, 복수의 피스톤 (4P) 과, 1 의 배기 집합관 (5) 과, 1 의 소기실 (6) 을 주로 구비하고 있다.

실린더 (4C) 및 피스톤 (4P) 은, 도시되지 않은 실린더 커버와 함께 연소실 (4) 을 구성하고 있다. 이로써, 연소실 (4) 은, 실린더 (4C) 및 피스톤 (4P) 의 수만큼 복수 형성되게 된다 (도 1 에는, 1 의 연소실 (4) 만을 나타낸다). 연소실 (4) 에는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 하이브리드 과급기 (2) 또는 보조 블로어 (3) 로부터 공기를 유도하는 흡입 기관 (33) 과, 연소실 (4) 내에서 연료가 연소됨으로써 발생하는 배기 가스를 배출하는 배기관 (34) 이 접속되어 있다.

연소실 (4) 을 구성하고 있는 실린더 커버에는, 연소실 (4) 의 내부에 연료를 분사하는 연료 분사 밸브 (도시 생략) 와, 연소실 (4) 내에 발생한 배기 가스를 배출하는 배기 밸브 (7) 가 각각 형성되어 있다. 연소실 (4) 내에서 연료가 연소됨으로써 발생한 배기 가스는, 배기 밸브 (7) 가 열린 상태가 되는 것에 의해 배기관 (34) 으로 배출된다.

실린더 (4C), 피스톤 (4P), 실린더 커버, 연료 밸브, 배기 밸브 (7) 의 구성으로는, 공지된 2 사이클 저속 디젤 기관의 구성을 사용할 수 있고, 특별히 한정하는 것은 아니다.

배기 집합관 (5) 은, 복수의 연소실 (4) 로부터 각 배기관 (34) 을 통하여 배출된 배기 가스가 유입되어 합류시키는 것이다. 배기 집합관 (5) 에는, 복수의 연소실 (4) 사이를 접속하고 있는 복수의 배기관 (34) 과, 하이브리드 과급기 (2) 의 터빈 사이를 접속하고 있는 제 1 배기관 (31) 이 접속되어 있다.

제 1 배기관 (31) 은, 배기 집합관 (5) 과 하이브리드 과급기 (2) 사이를 접속하고 있는 유로로서, 배기 가스를 배기 집합관 (5) 으로부터 하이브리드 과급기 (2) 로 유도하는 것이다. 제 1 배기관 (31) 에는, 버너부 (8) 가 형성되어 있다. 버너부 (8) 는, 제 1 배기관 (31) 의 내부에 연료를 분사하여 연소시켜, 온도가 높은 배기 가스를 발생시킨다.

버너부 (8) 에는, 버너 (11) 와, 연료 조절 밸브 (12) 가 형성되어 있다. 버너 (11) 는, 도시되지 않은 연료 계통으로부터 공급된 연료를 배기 집합관 (5) 의 내부를 향하여 분사하는 것이다. 연료 조절 밸브 (12) 는, 버너 (11) 에 공급되는 연료의 유량을 조절하는 유량 조절 밸브이며, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 제어 장치 (9) 로부터 입력되는 제어 신호에 기초하여 연료의 유량을 조절하는 것이다.

버너 (11) 및 연료 조절 밸브 (12) 의 구성으로는, 공지된 것을 사용할 수 있고, 특별히 한정하는 것은 아니다.

하이브리드 과급기 (2) 의 하류측에 접속되어 있는 제 2 배기관 (32) 의 도중 위치에는, 탈초 장치 (10) 가 형성되어 있다.

탈초 장치 (탈초부) (10) 는, 배기 가스에 함유되어 있는 질소 산화물 (이하, 「NOx」라고 한다) 을 환원하는 것으로, 그 내부에 NOx 를 환원하는 촉매 (도시 생략) 를 가지고 있다. 탈초 장치 (10) 로부터 유출된 배기 가스는, 도시되지 않은 집합 배기 계통으로부터 외부로 유도된다.

NOx 를 환원하는 촉매로는, 공지된 촉매를 사용할 수 있고, 특별히 한정하는 것은 아니다.

제어 장치 (9) 는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 버너부 (8) 에 형성되어 있는 연료 조절 밸브 (12) 를 제어하는 것이다. 제어 장치 (9) 에는, 후술하는 배기 가스 온도 센서 (도시 생략) 에 의해 측정된 탈초 장치 (10) 의 출구에 있어서의 배기 가스의 온도가 입력된다. 제어 장치 (9) 로부터는, 연료 조절 밸브 (12) 의 개도를 제어하는 제어 신호가 출력된다.

배기 가스 온도 센서는, 탈초 장치 (10) 의 하류측에 접속되어 있는 제 2 배기관 (32) 상으로서 탈초 장치 (10) 의 출구 근방에 배치되어 있다. 배기 가스 온도 센서는, 온도 센서이며, 탈초 장치 (10) 로부터 도출되는 배기 가스의 온도를 측정하는 것이다.

다음으로, 본 실시형태에 관련된 탈초 장치가 형성된 내연 기관의 기동 전에 있어서의 공기의 흐름에 대해 설명한다.

내연 기관 (1) 이 기동 전에는, 먼저, 보조 블로어 (3) 의 운전이 개시된다. 운전을 개시한 보조 블로어 (3) 로부터는, 흡입 기관 (33) 을 거쳐 공기가 내연 기관 (1) 으로 송풍된다. 내연 기관 (1) 으로 송풍된 공기는, 실린더 (4C) 에 형성되어 있는 소기공 (4S) 으로부터 연소실 (4) 내로 유도된다. 이 공기가 유도되는 연소실 (4) 은, 내연 기관 (1) 에 복수 형성되어 있는 피스톤 (4P) 이 접속되어 있는 크랭크축 (도시 생략) 이 하사점에 있는 실린더 (4C) 에 대응하고 있는 연소실 (4) 이다.

크랭크축이 하사점에 있는 피스톤 (4P) 에 대응하는 연소실 (4) 에서는, 실린더 커버에 형성되어 있는 배기 밸브 (7) 가 열린 상태로 되어 있다. 그 때문에, 연소실 (4) 내로 유도된 공기는, 연소실 (4) 로부터 배기 밸브 (7) 및 배기관 (34) 을 통하여 배기 집합관 (5) 으로 유도된다.

내연 기관 (1) 이 기동되어 있지 않기 때문에, 연소실 (4) 에는, 연료 분사 밸브로부터 연료가 분사되지 않는다. 그 때문에, 내연 기관 (1) 자체로부터는, 배기 가스가 배출되지 않는다.

배기 집합관 (5) 내의 공기는, 제 1 배기관 (31) 으로 유도된다. 제 1 배기관 (31) 으로 유도된 공기에는, 제 1 배기관 (31) 에 형성되어 있는 버너 (11) 로부터 연료가 분사된다. 제 1 배기관 (31) 으로 유도된 공기 중에는, 산소가 함유되어 있다. 그 때문에, 제 1 배기관 (31) 으로 유도된 공기는, 버너 (11) 의 연소 공기로서 사용된다.

제 1 배기관 (31) 에 있어서, 유도된 공기에 버너 (11) 로부터 연료가 분사됨으로써 연료가 연소된다. 연료가 연소됨으로써, 제 1 배기관 (31) 의 내부에는 배기 가스가 발생한다. 발생된 배기 가스는, 연료가 연소될 때에 발생한 열에 의해 온도가 상승된 것으로 되어 있다.

온도가 상승된 배기 가스는, 제 1 배기관 (31) 을 통하여 하이브리드 과급기 (2) 로 유도된다. 하이브리드 과급기 (2) 로 유도된 배기 가스의 유량은, 하이브리드 과급기 (2) 를 구동시키기 위해서 필요한 유량에 비해 작다. 그 때문에, 하이브리드 과급기 (2) 는, 극저 회전으로 회전 구동될 뿐이다. 하이브리드 과급기 (2) 가 극저 회전함으로써, 압축기가 공기를 흡입 기관 (33) 으로 송풍한다.

하이브리드 과급기 (2) 를 극저 회전으로 회전 구동시킨 배기 가스는, 거의 동일한 온도인 상태에서 제 2 배기관 (32) 으로 도출된다. 제 2 배기관 (32) 으로 도출된 고온의 배기 가스는, 탈초 장치 (10) 로 유입된다. 탈초 장치 (10) 로 유입된 고온의 배기 가스는, 탈초 장치 (10) 의 촉매로 유도된다. 촉매는, 유도된 고온의 배기 가스에 의해 예열된다. 촉매를 예열한 배기 가스는, 탈초 장치 (10) 로부터 제 2 배기관 (32) 으로 도출되어 집합 배기 계통으로 배출된다.

다음으로, 내연 기관 (1) 의 기동 전에 있어서의 제어 장치 (9) 의 제어에 대해 설명한다.

제어 장치 (9) 에는, 제 2 배기관 (32) 에 형성되어 있는 배기 가스 온도 센서에 의해 측정된 탈초 장치 (10) 로부터 도출된 배기 가스의 온도의 측정 신호가 입력된다. 제어 장치 (9) 는, 입력된 측정 신호에 기초하여, 배기 가스의 온도가 소정 온도보다 낮은 경우에는, 버너부 (8) 에 공급되는 연료의 유량을 증가시키도록 연료 조절 밸브 (12) 의 제어를 실시한다.

탈초 장치 (10) 의 출구의 배기 가스의 소정 온도란, 탈초 장치 (10) 로 유도되는 배기 가스를 탈초하는 데에 적합한 온도를 말한다.

탈초 장치 (10) 로부터 도출된 배기 가스의 온도가 소정 온도에 이르렀다고 판단된 경우에는, 탈초 장치 (10) 의 촉매가 탈초 효과를 발휘하는 데에 적합한 온도라고 하여, 제어 장치 (9) 는, 버너부 (8) 로 유도하는 연료의 공급을 정지시킨다. 이로써, 탈초 장치 (10) 의 촉매의 예열이 완료되게 된다.

다음으로, 내연 기관 (1) 에 있어서의 운전의 개략에 대해 설명한다.

내연 기관 (1) 의 기동시에는, 보조 블로어 (3) 에 의해 공기가 송풍된다. 송풍된 공기는, 소기실 (6) 로부터 소기공 (4S) 을 거쳐 연소실 (4) 내로 유도된다. 연소실 (4) 로 유도된 공기에는, 연소실 (4) 을 구성하고 있는 실린더 커버에 형성되어 있는 연료 밸브로부터 연료가 분사된다. 연소실 (4) 에 분사된 연료는, 보조 블로어 (3) 에 의해 송풍된 공기와 함께 연소되어 배기 가스가 된다. 연소실 (4) 내에 발생한 배기 가스는, 열린 상태로 되어 있는 배기 밸브 (7) 를 거쳐 배기 집합관 (5) 으로 배출된다.

각 연소실 (4) 로부터 배기 집합관 (5) 으로 유도된 배기 가스는, 제 1 배기관 (31) 으로 도출된다. 제 1 배기관 (31) 으로 도출된 배기 가스에는, 버너부 (8) 의 버너 (11) 로부터 연료가 분사된다. 이로써, 제 1 배기관 (31) 에 분사된 연료는 연소된다. 제 1 배기관 (31) 에 분사된 연료가 연소된 열에 의해, 내연 기관 (1) 으로부터 제 1 배기관 (31) 으로 유도된 배기 가스가 가열된다.

여기서 버너 (11) 가 분사하는 연료는, 제어 장치 (9) 에 입력된 내연 기관 (1) 의 주기관 부하 신호에 따라 유량이 결정된다.

가열된 배기 가스는, 제 1 배기관 (31) 으로부터 하이브리드 과급기 (2) 로 유도된다. 하이브리드 과급기 (2) 로 유도된 배기 가스는, 하이브리드 과급기 (2) 의 터빈을 회전 구동시킨다. 터빈이 회전 구동됨으로써, 터빈에 접속되어 있는 회전축이 회전한다. 그 때문에, 회전축에 접속되어 있는 압축기가 공기를 흡인하여 압축한다. 압축기에 의해 압축된 공기는 흡입 기관 (33) 으로부터 내연 기관 (1) 으로 공급된다.

터빈이 회전 구동됨으로써 회전축의 가장자리에 접속되어 있는 발전기 (2a) 가 발전한다. 발전기 (2a) 에 의해 발전된 전기는, 주파수 변환 장치 (13) 에 의해 소정 주파수로 변환되어 선내 전력 등에 사용된다.

터빈을 회전 구동시킨 배기 가스는, 터빈을 회전 구동시킴으로써 잃은 에너지에 대응하여 온도가 저하된다. 온도가 저하된 배기 가스는, 하이브리드 과급기 (2) 로부터 제 2 배기관 (32) 으로 도출된다. 제 2 배기관 (32) 으로 도출된 배기 가스는, 탈초 장치 (10) 로 유도되어 촉매와 접촉한다. 탈초 장치 (10) 에 형성되어 있는 촉매는, 이미 탈초 효과를 발휘하는 데에 적합한 온도로 예열되어 있다. 그 때문에, 탈초 장치 (10) 로 유도된 배기 가스에 함유되어 있는 NOx 는, 탈초 장치 (10) 를 통과함으로써 환원된다. 그 후, 배기 가스는, 탈초 장치 (10) 로부터 제 2 배기관 (32) 을 거쳐 집합 배기 계통으로 유도된다.

이상과 같이, 본 실시형태에 관련된 탈초 장치가 형성된 내연 기관 및 이것을 구비하는 선박에 의하면, 이하의 작용 효과를 나타낸다.

탈초 장치 (탈초부) (10) 가 형성된 내연 기관 (1) 의 기동 전에, 버너부 (8) 에는, 보조 블로어 (블로어) (3) 에 의해 송풍된 공기가 연소실 (4) 로부터 도출된 연소 공기로서 유도되는 것으로로 했다. 이로써, 하이브리드 과급기 (과급기) (2) 의 상류측에는, 버너부 (8) 로부터 분사되는 연료를 연소시키기 위해서 필요한 산소를 공급할 수 있다. 그 때문에, 연료와 공기가 연소됨으로 인한 온도가 높은 배기 가스를 하이브리드 과급기 (2) 로부터 탈초 장치 (10) 로 유도할 수 있다. 따라서, 내연 기관 (1) 의 기동 전에 탈초 장치 (10) 의 예열을 할 수 있어, 내연 기관 (1) 의 기동 직후부터 탈초 장치 (10) 의 탈초 효과를 발휘시킬 수 있다.

탈초 장치 (10) 로부터 유출되는 배기 가스의 온도에 기초하여 버너부 (8) 의 버너 (11) 에 공급되는 연료의 유량을 제어하는 것으로 했다. 그 때문에, 내연 기관 (1) 의 기동 전에 탈초 장치 (10) 로부터 유출되는 배기 가스의 온도가 낮은 경우에는, 버너 (11) 에 공급하는 연료의 유량을 늘려 온도가 상승된 배기 가스를 탈초 장치 (10) 로 유도할 수 있다. 따라서, 탈초 장치 (10) 를 원하는 온도로 예열할 수 있다.

내연 기관 (1) 의 기동 직후부터 탈초 효과를 발휘시키는 것이 가능한 탈초 장치 (10) 가 형성된 내연 기관 (1) 을 사용하는 것으로 했다. 따라서, 내연 기관 (1) 의 기동 직후에도, 선박으로부터 배출되는 질소 산화물의 배출량을 저감시킬 수 있다.

본 실시형태에서는, 버너부 (8) 의 버너 (11) 가, 제 1 배기관 (31) 에 배치되어 있는 것으로 설명했는데, 배기 집합관 (5) 에 버너 (11) 가 형성되어 있어도 되고, 특별히 한정하는 것은 아니다.

[제 2 실시형태]

이하, 본 발명의 제 2 실시형태에 대해 설명한다. 본 실시형태의 탈초 장치가 형성된 내연 기관 및 이것을 구비하는 선박은, 버너부가 주버너와 보조 버너로 이루어지는 점에서 제 1 실시형태와 상이하고, 그 밖에는 동일하다. 따라서, 동일한 구성, 동일한 흐름 및 제어 방법에 대해서는, 동일한 부호를 부여하여 그 설명을 생략한다.

도 2 는, 본 발명의 제 2 실시형태의 선박에 형성되어 있는 탈초 장치가 형성된 내연 기관의 개략 구성도를 나타내고 있다.

버너부 (도시 생략) 는, 주버너 (13) 와, 보조 버너 (14) 2 개를 구비하고 있다.

주버너 (13) 에는, 도시되지 않은 연료 공급 계통으로부터 공급된 연료가 연료 조절 밸브 (12) 에 의해 유량이 조정되어 유도된다. 주버너 (13) 는, 내연 기관 (1) 이 기동 후에 배기 집합관 (5) 으로부터 유도된 배기 가스를 가열하기 위해서 연료를 분사하는 것이다.

보조 버너 (14) 는, 내연 기관 (1) 의 기동 전에 탈초 장치 (탈초부) (10) 를 예열하기 위해서, 보조 블로어 (블로어) (3) 로부터 유도된 공기에 대해 연료를 분사하는 것이다.

보조 버너 (14) 에는, 연료 공급 계통으로부터 소정 유량의 연료와 선내의 잡용 공기 계통 (도시 생략) 으로부터 유도된 공기가 공급된다. 잡용 공기 계통 (잡용 공기) 으로부터 보조 버너 (14) 로 유도된 공기는, 보조 버너 (14) 로부터 분사되는 연료를 분무화 (아토마이즈) 하는 아토마이즈 공기로서 사용된다. 이로써, 보조 버너 (14) 에 의해 분무되는 연료는, 입자경이 작은 안개 상태가 된다. 보조 버너 (14) 로 유도되는 연료의 유량은, 보조 블로어 (3) 를 구동시켰을 때에 제 1 배기관 (31) 으로 유도되는 공기량에 대응한 것으로 되어 있다.

제어 장치 (9) 는, 내연 기관 (1) 의 기동 전에 보조 버너 (14) 로부터 연료를 분무하도록 보조 버너 (14) 를 제어한다. 그 후, 제 2 배기관 (32) 에 형성되어 있는 배기 가스 온도 센서 (도시 생략) 에 의해 측정된 탈초 장치 (10) 의 배기 가스의 온도가 소정 온도에 도달한 경우에는, 제어 장치 (9) 는, 보조 버너 (14) 로부터 연료의 분무를 정지시켜, 주버너 (13) 로부터 연료를 분사하도록 전환된다.

내연 기관 (1) 의 운전시에 연료를 분사하는 주버너 (13) 와, 내연 기관 (1) 의 기동 전에 연료를 분무 (분사) 하는 보조 버너 (14) 를 구비하는 버너부 (도시 생략) 를 형성하는 것으로 했다. 이로써, 내연 기관 (1) 의 운전 상태에 따라 주버너 (13) 와 보조 버너 (14) 를 구분하여 사용할 수 있다. 그 때문에, 내연 기관 (1) 의 기동 전에는, 보조 블로어 (블로어) (3) 로부터 내연 기관 (1) 의 연소실 (4) 을 거쳐 유도된 연소 공기의 유량에 적합한 보조 버너 (14) 를 이용하여, 안정적인 연소 상태를 형성할 수 있다. 따라서, 적절히 탈초 장치 (탈초부) (10) 를 예열할 수 있다.

선내의 잡용 공기 계통 (잡용 공기) 을 보조 버너 (14) 의 연료의 분무용의 공기로서 사용하는 것으로 했다. 그 때문에, 연료를 분무화 (아토마이즈) 하기 위한 공기를 공급하는 기기를 별도 형성하지 않고, 보조 버너 (14) 로부터 분무되는 연료의 연소성을 높일 수 있다.

1 내연 기관
2 하이브리드 과급기 (과급기)
3 보조 블로어 (블로어)
4 연소실
8 버너부
10 탈초 장치 (탈초부)

Claims

공기를 송풍하는 블로어와,
그 블로어가 송풍한 공기와 연료를 연소시켜 구동력을 발생시킴과 함께, 배기 가스를 배출하는 연소실과,
그 연소실로부터 배출된 배기 가스에 의해 구동되는 과급기와,
그 과급기로부터 배출된 배기 가스 중의 질소 산화물을 환원하는 촉매를 갖는 탈초부와,
상기 연소실과 상기 과급기 사이에 형성되고, 그 과급기에 유도되는 배기 가스에 연료를 분사하여 연소시키는 버너부를 구비하는 내연 기관에 있어서,
그 내연 기관의 기동 전에, 상기 블로어에 의해 송풍된 공기가 상기 연소실로부터 연소 공기로서 도출되는 내연 기관.
제 1 항에 있어서,
상기 버너부는, 상기 내연 기관의 운전시에 연료를 분사하는 주버너와, 상기 내연 기관의 기동 전에 연료를 분사하는 보조 버너를 구비하는 내연 기관.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 버너부에는, 상기 탈초 장치의 하류측의 배기 가스의 온도에 기초한 유량의 연료가 공급되는 내연 기관.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 내연 기관을 구비하는 선박.
제 4 항에 있어서,
상기 보조 버너에는, 연료를 분무하기 위한 공기로서 선내의 잡용 공기가 공급되는 선박.