专利名称：发动机废气净化装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及例如在船舶用主机(主发动机)的柴油发动机等中适用的发动机废气净化装置。
背景技术：
成为船舶用主机的柴油发动机处于与适用于船舶的硫氧化物(SOx)或氮氧化物(NOx)等相关的废气限制被强化的状况。因此，将来，燃料中的硫(S)成分会受到限制。然而，在目前的情况下，燃料制造商的脱硫装置并不充分，因此，可预想到符合基准的燃料的生产能力不足。因此，符合基准的低硫燃料不足，随着燃料价格的上升而船舶运行成本可能会上升。需要说明的是，关于硫氧化物的限制，原则上可以取代在燃料侧减少硫成分的情况，而使用发动机废气净化装置等在船舶侧进行应对。另一方面，在船舶主机的柴油发动机中，作为减少废气中的氮氧化物的技术，已知有从燃烧后的废气取出一部分而向供给气体侧引导并使该废气再次供给的废气再循环(EGR Exhaust Gas Recirculation)。作为与废气再循环(以下，称为“EGR”)相关的现有技术，例如下述的专利文献I及2那样，有具备被称为洗涤器的废气清洗装置的结构。在所述现有技术中，均是使用于EGR的废气的一部分通过洗涤器而被清洗。在先技术文献专利文献专利文献1:日本专 利第3304090号公报专利文献2 :日本特开2002-332919号公报
发明内容
发明要解决的课题上述的专利文献记载的现有技术均具备洗涤器，但不是对从柴油发动机排出的废气的全部量进行处理，而是对作为EGR用所导入的废气的一部分进行处理。因此，在现有技术的结构中，能够减少通过EGR从柴油发动机排出的废气的氮氧化物，但无法减少废气中的硫氧化物。S卩，对EGR用的废气进行清洗处理的现有的洗涤器对于氮氧化物的排出量减少有效，但无法应对硫氧化物的排出量减少，因此，无法使用作为取代在燃料侧减少硫成分而在船舶侧进行应对的发动机废气净化装置。从这样的背景出发，希望开发出一种发动机废气净化装置，减少从作为舶用主机的柴油发动机排出的废气中的硫氧化物及氮氧化物这两者，关于适用于船舶的废气限制，不是进行燃料侧的应对，而仅通过船舶侧的处理就能够实现。本发明鉴于上述的情况而作出，其目的在于提供一种即使在未使用低硫燃料而使用现有燃料的情况下，也能够通过船舶侧的应对实现废气限制的发动机废气净化装置。
用于解决课题的手段本发明为 了解决上述的课题而采用下述的手段。本发明的发动机废气浄化装置将从船舶用主机排出的废气中的有害物质减少及除去，其具备配设于所述船舶用主机的排气系统而对所述废气的全部量进行清洗处理的废气清洗装置；将从该废气清洗装置的下游作为再循环用废气导入的所述废气的一部分向所述船舶用主机再次供给的废气再循环装置。根据这样的发动机废气浄化装置，由于具备配设于船舶用主机的排气系统而对废气的全部量进行清洗处理的废气清洗装置；将从废气清洗装置的下游作为再循环用废气导入的废气的一部分向船舶用主机再次供给的废气再循环装置，因此废气中的硫氧化物通过废气清洗装置而溶解于清洗液中被除去/減少，由于废气再循环装置使供给气体中的氧浓度下降，从而废气中的氮氧化物在发动机内的生成受到抑制而減少。另外，由于废气的全部量通过废气清洗装置而进行清洗处理，因此废气中的烟尘也与硫氧化物一起被除去。在上述的发明中，优选的是，所述船舶用主机具备排气涡轮增压器，并且，所述废气再循环装置具备对所述再循环用废气的导入量进行调整的流量控制阀和对所述再循环用废气进行冷却的再循环用热交換器，所述再循环用废气被供给到所述排气涡轮增压器的压缩机部而与新气一起被压缩。从而，由于被流量控制阀调整的再循环用废气通过废气清洗装置而温度下降，因此可以使用低温规格的流量控制阀。这种情况下，所述废气再循环装置根据需要而优选具备使所述再循环废气升压的鼓风部。即，即使为将再循环用废气向排气涡轮增压器的压缩机部供给时的压カ损失増大的配置的发动机废气浄化装置中，也能够基于鼓风部而进行适当的升压。由此，再循环用废气通过再循环用热交換器而可靠地供给至压缩机部。在上述的发明中，优选的是，所述船舶用主机具备排气涡轮增压器，并且，所述废气再循环装置具备对所述再循环用废气的导入量进行调整的流量控制阀和使所述再循环用废气升压的鼓风部，所述再循环用废气向所述排气涡轮增压器的压缩机部和对供给气体进行冷却的空气冷却器之间供给。由此，由流量控制阀调整的再循环用废气通过废气清洗装置而温度下降，因此可以使用低温规格的流量控制阀。而且，由于再循环用废气向排气涡轮增压器的压缩机部与对供给气体进行冷却的空气冷却器之间供给，因此不需要对再循环用废气进行冷却的再循环用热交換器。发明效果根据上述的本发明的发动机废气浄化装置，由于能够除去/减少从船舶用主机排出的废气中的硫氧化物及氮氧化物，因此即便使用硫成分多的现有燃料，也能够应对适用于船舶的废气限制的強化。因此，可以使用廉价的现有燃料而减少运行成本，并且在限制海域及其以外的海域中，不需要燃料、装置的更换。
图1是表示作为本发明的发动机废气浄化装置的ー实施方式中主要向作为船舶主机的主发动机的吸排气系统装入的简要结构的图。图2是表示图1所示的发动机废气浄化装置的第一变形例的简要结构图。
图3是表示作为本发明的发动机废气浄化装置的另ー实施方式中主要向作为船舶主机的主发动机的吸排气系统装入的简要结构的图。
具体实施例方式以下，參照图1对本发明的发动机废气浄化装置的ー实施方式进行说明。需要说明的是，图1所示的发动机废气浄化装置的简要结构图是主要向作为船舶主机的主发动机吸排气系统装入的结构例。图1所示的发动机废气浄化装置(以下，称为“净化装置”)I是将成为船舶推进用的主机的主发动机(例如，柴油发动机)10的废气中含有的硫氧化物或氮氧化物等有害物质(大气污染物质)減少及除去的装置。在船舶内搭载有船舶推进用的主发动机10，从该主发动机10排出的废气从烟囱向大气排出。主发动机10具备多个工作缸11、供气岐管12、排气岐管13。从未图示的燃料供给系统供给的燃料喷射到各工作缸11的内部。该燃料借助从供气岐管12供给的供给气体中的氧而在工作缸11内燃烧，因此在主发动机10中，燃料保有的热能被转换成发动机输出，并生成由燃烧产生的废气。由各工作缸11生成的废气向排气岐管13会集，通过排气系统LI而被引导至烟囱。在该排气系统LI中设有排气涡轮增压器20的涡轮部21和废气预热器30、废气清洗装
置40。排气涡轮增压器20是利用废气保有的能量(动能及热能)而使涡轮部21高速旋转，利用其旋转カ来驱动压缩机部22而对供给气体进行压缩的装置。需要说明的是，图中的符号23是将涡轮部21与压缩机部22之间连结的旋转轴。废气预热器30是使从主发动机10排出的废气与由供水管31供给的水进行热交换而产生蒸气的热交換器。即，废气预热器30是由于有效利用废气保有的热能，而回收废气的热能得到蒸气的装置。废气清洗装置40是将废气中含有的有害物质除去的装置，将水等液体作为清洗液，将废气中的硫氧化物、粒子等捕获到清洗液的液滴或液膜中而使之分离。这种情况下，由废气清洗装置40处理的废气通过排气涡轮增压器20及废气预热器30，因此压カ下降且温度稍下降，因此，废气清洗装置40的可靠性、耐久性升高。在供气岐管12上连接有供气系统L2，该供气系统L2具备排气涡轮增压器20的压缩机部22和空气冷却器(中间冷却器)50。因此,从供气系统L2导入的供给气体从供气岐管12向各工作缸11供给。空气冷却器50是用于对因增压器的压缩而温度上升的供给气体进行冷却的热交换器，在主发动机10的燃料利用率效率及输出的提高方面有效。需要说明的是，图中的符号51是供给冷却介质的冷却水的供水管。构成废气循环装置60的废气再循环系统(以下，称为“EGR系统”)L3从排气系统LI分支而设置在废气清洗装置40的下游。 在该EGR系统L3设有对再循环用废气(以下，称为“EGR气体”)的导入量进行调整的流量控制阀70 J^EGR气体进行冷却的再循环用热交換器(以下，称为“EGR热交换器”)80。本实施方式的EGR系统L3与排气涡轮增压器20的压缩机部22连接，因此，在压缩机部22对EGR气体与新气一起进行压缩。流量控制阀70根据主发动机10的输出控制等来控制开度，调整从排气系统LI向EGR系统L3导入的EGR气体量。这种情况下，由流量控制阀70调整的EGR气体通过废气清洗装置40，因此由清洗液冷却而成为比较低的温度。因此，流量控制阀70可以使用低温规格的结构，除了可靠性和耐久性之外，在成本方面也有利。而且，由流量控制阀70调整的EGR气体由废气清洗装置40将灰尘等粒子除去，因此啮入粒子的可能性降低，从而能够维持良好的密封性、滑动性。EGR热交換器80是通过与从供水管81供给的冷却水进行热交換，而对EGR气体进行冷却的热交換器。通过使用由该EGR热交換器80冷却后的EGR气体，而由压缩机部22压缩的新气及EGR空气成为低温/高密度，因此，压缩机部22的压缩效率提高。如此，本实施方式的浄化装置I是将从船舶用主机排出的废气中的有害物质减少及除去的装置，具备配设于主发动机10的排气系统LI而对废气的全部量进行清洗处理的废气清洗装置40 ;使从废气清洗装置40的下游作为EGR气体而导入的废气的一部分向主发动机10再次供给的废气再循环装置60。即，本实施方式的比上述的废气预热器30靠下游侧的排气系统LI和从排气系统LI分支的EGR系统L3与引用文献公开的现有技术的结构不同。这种浄化装置I中，配设在主发动机10的排气系统LI上的废气清洗装置40对废气的全部量进行清洗处理，因此通过该清洗处理而将废气中的硫氧化物、灰尘等粒子除去。因此，在废气清洗装置40的下游侧，废气中含有的硫氧化物減少，能够在将适用于船舶的废气限制的基准值清除的状态下从烟囱向大气排出。S卩，作为主发动机10的`燃料，即便不使用满足了燃料侧的基准的低硫燃料，也能够排出不超过与硫氧化物相关的废气限制的基准值的清洁的废气。換言之，关于硫氧化物的限制，取代在燃料侧减少硫成分的情況，而能够使用本实施方式的浄化装置I在船舶侧进行应对，因此可以使用硫成分多的现有燃料进行低成本下的航行。另外，由于具备将从废气清洗装置40的下游作为EGR气体而导入的废气的一部分向主发动机10再次供给的废气再循环装置60，因此废气中的氮氧化物由于废气再循环装置60使供给气体中的氧浓度下降而如以往那样減少。因此，从烟囱向大气排出的废气能够满足与硫氧化物、氮氧化物及粒子等相关的船舶的废气限制。并且，在本实施方式的浄化装置I中，主发动机10具备排气涡轮增压器20，且废气再循环装置60具备调整EGR气体的导入量的流量控制阀70及对EGR气体进行冷却的EGR热交換器80。此外，冷却后的EGR气体向排气涡轮增压器20的压缩机部22供给而与新气
一起被压缩。其结果是，由流量控制阀70调整的EGR气体通过废气清洗装置40而温度降低，且硫氧化物、粒子被除去。因此，能够使用低温规格的流量控制阀70，而且，不易产生硫氧化物、粒子引起的不良情況。然而，上述的废气预热器30由于通常设置在烟囱的附近，因此由于船舶内的布局的制約，而从废气清洗装置40到设置在主发动机10附近的排气涡轮增压器20为止的距离变长。其结果是，EGR系统L3的配管长度变长，EGR气体的压カ损失増加。这种情况下，图2所示的变形例的浄化装置IA在废气再循环装置60A设有根据需要而使EGR气体升压的鼓风部90。需要说明的是，图示的鼓风部90是由电动机91驱动的鼓风机。通过追加设置这种鼓风部90，而在将EGR气体向排气涡轮增压器20的压缩机部22供给时的压カ损失増大的配置的浄化装置IA中，能够进行基于鼓风部90的适当的升压，因此，EGR气体通过EGR热交換器80而可靠地供给至压缩机部22。需要说明的是，在图2所示的变形例中，对于与上述的图1的实施方式同样的部分标注相同符号，省略其详细的说明。接下来，基于图3说明本发明的另ー实施方式。需要说明的是，对于与上述的实施方式及变形例同样的部分，标注相同符号，省略其详细的说明。
在该实施方式中，主发动机10具备排气涡轮增压器20，且废气再循环装置60B具备调整EGR气体的导入量的流量控制阀70及使EGR气体升压的鼓风部90。并且，由鼓风部90升压后的EGR气体通过EGR系统L3'而向供气系统L2供给。这种情况下的EGR气体被向供气系统L2中的、排气涡轮增压器20的压缩机部22与对供给气体进行冷却的空气冷却器50之间供给。若采用这种结构，则与上述的实施方式同样地对硫氧化物进行处理。此外，由流量控制阀70调整的EGR气体通过废气清洗装置40而温度下降，因此与上述的实施方式同样地能够使用低温规格的流量控制阀70。并且，在本实施方式中，EGR气体供给到排气涡轮增压器20的压缩机部22与对供给气体进行冷却的空气冷却器50之间，因此不需要对EGR气体进行冷却的EGR热交換器80。即，本实施方式的压缩机部22仅对新气进行压缩，压缩后的新气与借助鼓风部90而升压后的EGR气体在供气系统L2处合流之后，由空气冷却器50冷却而向供气岐管12供给。需要说明的是，在这样的结构中，由于使EGR气体与升压后的新气合流，因此基于鼓风部90的EGR气体的升压不可或缺。根据上述的各实施方式及变形例的浄化装置1、1A、1B，废气的全部量通过废气清洗装置40，并且由于并列设置有废气再循环装置60、60A、60B，因此能够除去/減少从主发动机10排出的废气中的硫氧化物及氮氧化物。因此，即便使用比新基准的燃料的硫成分多的现有燃料，也能够与适用于船舶的废气限制的強化对应，因此，可以使用廉价的现有燃料而减少运行成本，并且在限制海域及其以外的海域中，不需要燃料、装置的更换。需要说明的是，本发明并未限定为上述的实施方式，在不脱离其要点的范围内可以适当变更。符号说明1、1A、IB发动机废气浄化装置(浄化装置)10主发动机(船舶推进用的主机)11工作缸12供气岐管13排气岐管20排气涡轮增压器
21涡轮部22压缩机部30废气预热器40废气清洗装置50空气冷却器60、60A、60B 废气再循环装置70流量控制阀80再循环用热交換器(EGR热交換器)90鼓风部LI排气系统L2供气系统
L3、L3'废气再循环系统(EGR系统)
权利要求
1.一种发动机废气净化装置，其将从船舶用主机排出的废气中的大气污染物质减少及除去，其具备 配设于所述船舶用主机的排气系统而对所述废气的全部量进行清洗处理的废气清洗装置； 将从该废气清洗装置的下游作为再循环用废气导入的所述废气的一部分向所述船舶用主机再次供给的废气再循环装置。
2.根据权利要求1所述的发动机废气净化装置，其中， 所述船舶用主机具备排气涡轮增压器，并且，所述废气再循环装置具备对所述再循环用废气的导入量进行调整的流量控制阀和对所述再循环用废气进行冷却的再循环用热交换器， 所述再循环用废气被供给到所述排气涡轮增压器的压缩机部而与新气一起被压缩。
3.根据权利要求1或2所述的发动机废气净化装置，其中， 所述废气再循环装置具备使所述再循环废气升压的鼓风部。
4.根据权利要求1所述的发动机废气净化装置，其中， 所述船舶用主机具备排气涡轮增压器，并且，所述废气再循环装置具备对所述再循环用废气的导入量进行调整的流量控制阀和使所述再循环用废气升压的鼓风部， 所述再循环用废气向所述排气涡轮增压器的压缩机部和对供给气体进行冷却的空气冷却器之间供给。
全文摘要
提供一种即使在未使用低硫燃料而使用现有燃料的情况下，通过船舶侧的应对也能够实现废气限制的发动机废气净化装置。将从主发动机(10)排出的废气中的大气污染物质减少及除去的发动机废气净化装置(1)具备配设于主发动机(10)的排气系统(L1)而对废气的全部量进行清洗处理的废气清洗装置(40)；将从该废气清洗装置(40)的下游作为再循环用废气而导入的废气的一部分向主发动机(10)再次供给的废气再循环装置(60)。
文档编号F01N3/04GK103052790SQ201180036380
公开日2013年4月17日 申请日期2011年8月5日 优先权日2010年8月24日
发明者村田聪, 云石隆司 申请人:三菱重工业株式会社