本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置。

背景技術(shù)：

以往，為了降低來自內(nèi)燃機(jī)的排氣中所含的NO_x(氮氧化物)，公知一種排氣凈化裝置，其使用配置有選擇還原型的NO_x催化劑(SCR催化劑)的催化反應(yīng)器和作為還原劑的氨，將NO_x還原為氮和水。由噴射到高溫排氣中的尿素水生成氨，并使其與NO_x催化劑接觸，由此，將NO_x還原為氮和水。

在這樣的排氣凈化裝置中，作為催化反應(yīng)器的NO_x催化劑，使用將在Ti等的氧化物的載體中含有V、Cr等活性成分的材料形成為具有許多貫通孔的蜂窩結(jié)構(gòu)的催化劑。通過這樣的構(gòu)成來增大接觸面積，促進(jìn)還原反應(yīng)。另一方面，在排氣從該貫通孔通過時(shí)，有時(shí)排氣中所含的煤塵會附著于NO_x催化劑并阻塞孔，使還原反應(yīng)效率降低。因此，存在通過向NO_x催化劑噴射加壓空氣來去除附著于NO_x催化劑的煤塵以及抑制煤塵的附著的技術(shù)。例如，如專利文獻(xiàn)1所述。

專利文獻(xiàn)1所述的排氣凈化裝置(排煙脫硝裝置)的催化反應(yīng)器(反應(yīng)器)，根據(jù)需要，從噴射噴嘴朝向NO_x催化劑噴射加壓空氣，并使加壓空氣與附著于NO_x催化劑的煤塵接觸，由此去除煤塵。但是，在排氣凈化裝置，通過加壓空氣的噴射無法完全去除的殘留煤塵經(jīng)年堆積。由此，在排氣凈化裝置，即使噴射加壓空氣，NO_x催化劑的壓差也會經(jīng)年上升，并且，NO_x催化劑的脫硝率也經(jīng)年降低。就是說，排氣凈化裝置存在如下問題：通過通常的加壓空氣的噴射，無法抑制經(jīng)年的NO_x催化劑的脫硝率的降低。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開平8－126817號公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明所要解決的問題

本發(fā)明是為了解決這樣的問題而完成的，其目的在于提供一種排氣凈化裝置，該排氣凈化裝置能抑制由煤塵的堆積所引起的經(jīng)年的NO_x催化劑的脫硝率的降低。

用于解決問題的方案

本發(fā)明所要解決的問題如上所述，接下來對用于解決該問題的方案進(jìn)行說明。

即，本發(fā)明中，排氣凈化裝置向配置有催化劑的催化反應(yīng)器內(nèi)噴射加壓空氣來去除附著于催化劑的煤塵，其中，在所述催化劑的上游側(cè)與下游側(cè)的排氣的壓差比同一排氣流速下的初始狀態(tài)的催化劑的上游側(cè)與下游側(cè)的排氣的壓差上升了容許壓差上升量以上的情況下，判定為在催化劑產(chǎn)生異常劣化，并通知給外部。

本發(fā)明中，還具備NO_x濃度檢測單元，根據(jù)基于從同一排氣流速下的初始狀態(tài)的催化劑的上游側(cè)與下游側(cè)的排氣的壓差的上升量推定的脫硝率的降低率和NO_x濃度檢測單元所檢測的NO_x濃度，判定NO_x催化劑有無異常劣化。

本發(fā)明中，在判定為在所述NO_x催化劑產(chǎn)生異常的情況下，以NO_x排出量減少的方式變更所述發(fā)動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)條件。

發(fā)明效果

作為本發(fā)明的效果，實(shí)現(xiàn)如下所示的效果。

根據(jù)本發(fā)明，對被判定為異常劣化的NO_x催化劑進(jìn)行更換、手動清洗等適當(dāng)?shù)奶幚?。由此，能抑制由煤塵的堆積所引起的經(jīng)年的NO_x催化劑的脫硝率的降低。

根據(jù)本發(fā)明，基于發(fā)動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，更正確地判定有無殘留煤塵的堆積。由此，能抑制由煤塵的堆積所引起的經(jīng)年的NO_x催化劑的脫硝率的降低。

根據(jù)本發(fā)明，在直到對NO_x催化劑進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚頌橹沟钠陂g，減輕NO_x催化劑的負(fù)擔(dān)。由此，能抑制由煤塵的堆積所引起的經(jīng)年的NO_x催化劑的脫硝率的降低。

附圖說明

圖1是表示本發(fā)明的排氣凈化裝置的一實(shí)施方式的整體構(gòu)成的圖。

圖2是表示本發(fā)明的排氣凈化裝置的一實(shí)施方式的催化反應(yīng)器的圖。

圖3是表示設(shè)于本發(fā)明的排氣凈化裝置的一實(shí)施方式的催化反應(yīng)器的空氣噴射噴嘴的放大圖。

圖4是表示本發(fā)明的排氣凈化裝置的一實(shí)施方式的通知單元的概略圖。

圖5是示出表示本發(fā)明的排氣凈化裝置的按負(fù)荷率的壓差的經(jīng)時(shí)變化的曲線的圖。

圖6是示出表示本發(fā)明的排氣凈化裝置的排氣流速與壓差的降低率的關(guān)系的曲線的圖。

圖7是表示本發(fā)明的排氣凈化裝置的一實(shí)施方式的催化反應(yīng)器內(nèi)的吹灰方式的概念圖。

圖8(a)是示出表示本發(fā)明的排氣凈化裝置的一實(shí)施方式的附著有煤塵的NO_x催化劑的狀態(tài)的照片的圖，圖8(b)是示出表示本發(fā)明的排氣凈化裝置的一實(shí)施方式的吹灰后的NO_x催化劑的狀態(tài)的照片的圖。

圖9是示出表示以往的具備吹灰器的排氣凈化裝置的吹灰后的NO_x催化劑的狀態(tài)的照片的圖。

圖10是示出表示本發(fā)明的排氣凈化裝置的壓差上升量與脫硝率的降低率的關(guān)系的曲線的圖。

圖11是示出表示本發(fā)明的排氣凈化裝置的各初始壓差下的基準(zhǔn)壓差上升量的曲線的圖。

圖12是示出表示本發(fā)明的排氣凈化裝置的一實(shí)施方式的吹灰的基本控制方式的流程的圖。

圖13是示出表示本發(fā)明的排氣凈化裝置的一實(shí)施方式的吹灰控制的控制方式的流程的圖。

圖14是表示搭載有具備本發(fā)明的一實(shí)施方式的排氣凈化裝置的發(fā)動機(jī)的船舶的構(gòu)成的概略圖。

具體實(shí)施方式

以下，使用圖1至圖4，對作為本發(fā)明的排氣凈化裝置的第一實(shí)施方式的排氣凈化裝置1進(jìn)行說明。需要說明的是，本實(shí)施方式中的“上游側(cè)”表示流體的流向的上游側(cè)，“下游側(cè)”表示流體的流向的下游側(cè)。需要說明的是，排氣凈化裝置1并不限定于本實(shí)施方式，也可以是不使用加壓空氣的無氣(Airless)方式。

如圖1所示，排氣凈化裝置1對從作為驅(qū)動發(fā)電機(jī)28的內(nèi)燃機(jī)的發(fā)動機(jī)22排出的排氣進(jìn)行凈化。排氣凈化裝置1設(shè)于發(fā)動機(jī)22的排氣管23。排氣凈化裝置1具備尿素水噴射噴嘴2、尿素供給流路3、第一空氣供給流路4、加壓空氣供給泵5(壓縮機(jī))、空氣罐6、尿素用空氣閥8、尿素水供給泵9、切換閥11、催化反應(yīng)器12、吹灰器15、壓差傳感器20、排氣溫度傳感器21以及控制裝置26、通知單元27等。需要說明的是，排氣凈化裝置1也可以對從設(shè)于后述的船舶100的主機(jī)105、輔機(jī)106排出的排氣進(jìn)行凈化(參照圖14)。

尿素水噴射噴嘴2向排氣管23的內(nèi)部供給尿素水。尿素水噴射噴嘴2由管狀構(gòu)件構(gòu)成，設(shè)為將其一側(cè)(下游側(cè))從催化反應(yīng)器12或排氣管23的外部向內(nèi)部插通。尿素水噴射噴嘴2配置在后述的催化反應(yīng)器12的第一NO_x催化劑14a的上游側(cè)。在尿素水噴射噴嘴2連接有作為尿素水的流路的尿素供給流路3。此外，在尿素水噴射噴嘴2連接有作為加壓空氣的流路的第一空氣供給流路4。

加壓空氣供給泵5供給加壓空氣。加壓空氣供給泵5將空氣加壓(壓縮)并進(jìn)行供給。在空氣罐6(儲備罐7)的壓力低于規(guī)定的壓力的情況下，加壓空氣供給泵5向空氣罐6(儲備罐7)供給空氣，當(dāng)空氣罐6(儲備罐7)的壓力達(dá)到規(guī)定的壓力時(shí)停止供給。需要說明的是，加壓空氣供給泵5在本實(shí)施方式中未作特別限定，只要能維持空氣罐6(儲備罐7)的壓力即可。

尿素用空氣閥8連通或斷開加壓空氣的流路。尿素用空氣閥8設(shè)于第一空氣供給流路4。尿素用空氣閥8由電磁閥構(gòu)成，并構(gòu)成為能通過使未圖示的閥芯滑動來斷開或連通第一空氣供給流路4。就是說，尿素用空氣閥8將第一空氣供給流路4設(shè)為連通狀態(tài)，由此，加壓空氣供給至尿素水噴射噴嘴2。需要說明的是，尿素用空氣閥8并不限定于本實(shí)施方式，只要連通或斷開加壓空氣的流路即可。

尿素水供給泵9供給尿素水。尿素水供給泵9設(shè)于尿素供給流路3。尿素水供給泵9將尿素水罐10內(nèi)的尿素水以規(guī)定的流量介由尿素供給流路3供給至尿素水噴射噴嘴2。需要說明的是，尿素水供給泵9并不限定于本實(shí)施方式，只要供給尿素水即可。

切換閥11切換尿素水的流路。切換閥11設(shè)于尿素供給流路3的尿素水供給泵9的下游側(cè)。切換閥11由電磁閥構(gòu)成，并構(gòu)成為能通過使未圖示的閥芯滑動來斷開或連通尿素供給流路3。就是說，切換閥11將尿素供給流路3設(shè)為連通狀態(tài)，由此，尿素水供給至尿素水噴射噴嘴2。需要說明的是，切換閥11并不限定于本實(shí)施方式，只要切換尿素水的流路即可。

催化反應(yīng)器12通過配置于內(nèi)部的NO_x催化劑對排氣中的NO_x進(jìn)行選擇還原。催化反應(yīng)器12具備殼體13以及NO_x催化劑14。

如圖1和圖2所示，在殼體13的一側(cè)端部連接有與發(fā)動機(jī)22連接的排氣管23。在殼體13的另一側(cè)端部連接有向外部開放的排氣管23。就是說，殼體13構(gòu)成為供來自發(fā)動機(jī)22的排氣從一側(cè)朝向另一側(cè)流動的排氣流路。在殼體13的內(nèi)部配置有NO_x催化劑14。NO_x催化劑14從殼體13的一側(cè)(排氣的上游側(cè))以規(guī)定的間隔依次配置有第一NO_x催化劑14a、第二NO_x催化劑14b以及第三NO_x催化劑14c。殼體13構(gòu)成為能將第一NO_x催化劑14a、第二NO_x催化劑14b以及第三NO_x催化劑14c密封且拆裝于其內(nèi)部。需要說明的是，配置于殼體13的內(nèi)部的NO_x催化劑14的數(shù)量并不限定于本實(shí)施方式。

NO_x催化劑14例如由氧化鋁、氧化鋯、氧化釩/氧化鈦(Vanadia/Titania)或沸石等含有金屬的材料形成。NO_x催化劑14由具有形成有許多貫通孔的蜂窩結(jié)構(gòu)的大致長方體構(gòu)成。NO_x催化劑14以貫通孔的軸向與排氣的流向一致的方式配置于催化反應(yīng)器12的殼體13的內(nèi)部。因此，催化反應(yīng)器12構(gòu)成為：從殼體13的一側(cè)供給的排氣按照第一NO_x催化劑14a、第二NO_x催化劑14b以及第三NO_x催化劑14c的順序從各NO_x催化劑14的貫通孔通過并從殼體13的另一側(cè)排出。

如圖1至圖3所示，吹灰器15通過加壓空氣去除附著于NO_x催化劑的煤塵。吹灰器15具備空氣噴射噴嘴16、噴射閥17、壓力控制閥18以及第二空氣供給流路19。

空氣噴射噴嘴16噴射加壓空氣?？諝鈬娚鋰娮?6由全向噴嘴構(gòu)成?？諝鈬娚鋰娮?6以在催化反應(yīng)器12的殼體13的任意位置將噴射口向殼體13內(nèi)插通的方式裝配于殼體13的壁面。此時(shí)，空氣噴射噴嘴16以將噴射口朝向殼體13內(nèi)的任意方向的方式配置于殼體13的壁面附近。就是說，只要空氣噴射噴嘴16的噴射口配置于催化反應(yīng)器12的殼體13內(nèi)即可。因此，如圖3所示，不需要為了將空氣噴射噴嘴16從殼體13卸下而在與殼體13分離的方向(參照圖3中的黑色箭頭)上具有較大的空間。空氣噴射噴嘴16介由作為加壓空氣的流路的第二空氣供給流路19連接于儲備罐7。儲備罐7與配置在分離位置的空氣罐6連接。

噴射閥17連通或斷開加壓空氣的流路。噴射閥17由基于先導(dǎo)空氣的電磁式開關(guān)閥構(gòu)成。噴射閥17設(shè)于與空氣噴射噴嘴16連接的第二空氣供給流路19。噴射閥17構(gòu)成為能對是否從儲備罐7向空氣噴射噴嘴16供給加壓空氣進(jìn)行切換。具體而言，噴射閥17構(gòu)成為能通過使未圖示的閥芯滑動來斷開或連通第二空氣供給流路19。噴射閥17將第二空氣供給流路19設(shè)為連通狀態(tài)，由此，空氣噴射噴嘴16被供給加壓空氣。需要說明的是，噴射閥17并不限定于本實(shí)施方式，只要連通或斷開加壓空氣的流路即可。

壓力控制閥18變更加壓空氣的壓力。壓力控制閥18設(shè)于噴射閥17的上游側(cè)的第二空氣供給流路19。壓力控制閥18由電磁比例閥構(gòu)成，并構(gòu)成為能變更加壓空氣的壓力。由此，吹灰器15通過壓力控制閥18根據(jù)供給壓力、NO_x催化劑14的狀態(tài)來變更加壓空氣的壓力。需要說明的是，壓力控制閥18并不限定于本實(shí)施方式，只要變更加壓空氣的壓力即可。此外，也可以配合壓力控制閥18，通過缺圓形狀的分隔板等來變更第二空氣供給流路19的流路截面積，由此調(diào)整流量。

第二空氣供給流路19供給加壓空氣。第二空氣供給流路19將儲備罐7與空氣噴射噴嘴16連接。如圖2和圖3所示，第二空氣供給流路19形成為：連接有空氣噴射噴嘴的端部彎曲并沿著催化反應(yīng)器12的殼體13的壁面。即，第二空氣供給流路19向殼體13中與配置有空氣噴射噴嘴16的殼體13的側(cè)面不同的側(cè)面的方向進(jìn)行配管。由此，排氣凈化裝置1無需在催化反應(yīng)器12的設(shè)有空氣噴射噴嘴16的方向(參照圖3中的黑色箭頭)上確保具有用于維護(hù)空氣噴射噴嘴16的空間。

如圖1所示，壓差傳感器20檢測催化反應(yīng)器12的上游側(cè)排氣壓力與下游側(cè)排氣壓力的壓差ΔP。壓差傳感器20由上游側(cè)壓力傳感器和下游側(cè)壓力傳感器構(gòu)成。上游側(cè)壓力傳感器配置于催化反應(yīng)器12的上游側(cè)，下游側(cè)壓力傳感器配置于催化反應(yīng)器12的下游側(cè)。就是說，壓差傳感器20構(gòu)成為檢測第一NO_x催化劑14a的上游側(cè)的排氣壓力與第三NO_x催化劑14c的下游側(cè)的排氣壓力的壓差ΔP。通過這樣的構(gòu)成，能根據(jù)壓差ΔP的值來檢測NO_x催化劑14的貫通孔有無阻塞以及其阻塞程度。

排氣溫度傳感器21檢測排氣溫度T。排氣溫度傳感器21配置于排氣管23的中途部的、排氣歧管的附近。通過這樣的構(gòu)成，能檢測發(fā)動機(jī)22中剛?cè)紵蟮呐艢鉁囟萒。

排氣管23將來自發(fā)動機(jī)22的排氣排出至外部(大氣)。在排氣管23設(shè)有排氣凈化裝置1的尿素水噴射噴嘴2以及催化反應(yīng)器12。此外，在排氣管23，尿素水噴射噴嘴2的上游側(cè)設(shè)有分支管23a和切換排氣的通過路徑的第一開關(guān)閥23b、第二開關(guān)閥23c。就是說，在排氣管23，從上游側(cè)依次配置有第一開關(guān)閥23b、第二開關(guān)閥23c、尿素水噴射噴嘴2。分支管23a連接于排氣管23。第一開關(guān)閥23b配置于分支管23a的內(nèi)部。第二開關(guān)閥23c配置于尿素水噴射噴嘴2的上游側(cè)且分支管23a的下游側(cè)的排氣管23的內(nèi)部。

第一開關(guān)閥23b、第二開關(guān)閥23c構(gòu)成為能相互連動地開閉。具體而言，第一開關(guān)閥23b、第二開關(guān)閥23c構(gòu)成為：在第二開關(guān)閥23c為打開狀態(tài)時(shí)，使第一開關(guān)閥23b成為關(guān)閉狀態(tài)；在第二開關(guān)閥23c為關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，使第一開關(guān)閥23b成為打開狀態(tài)。由此，在第二開關(guān)閥23c為打開狀態(tài)且第一開關(guān)閥23b為關(guān)閉狀態(tài)的情況下，排氣管23構(gòu)成排氣供給至排氣凈化裝置1的路徑(圖1的狀態(tài))。另一方面，在第二開關(guān)閥23c為關(guān)閉狀態(tài)且第一開關(guān)閥23b為打開狀態(tài)的情況下，排氣管23構(gòu)成排氣不通過排氣凈化裝置1被凈化而是通過分支管23a釋放至外部(大氣)的路徑。需要說明的是，在排氣管23，也可以從上游側(cè)依次配置有尿素水噴射噴嘴2、第一開關(guān)閥23b、第二開關(guān)閥23c。該情況下，在噴射尿素水時(shí)，第一開關(guān)閥23b被控制為關(guān)閉。

此外，作為其他實(shí)施方式，也可以采用如下構(gòu)成：將在分支管23a的連接部分選擇性地使排氣管23和分支管23a的任一方處于關(guān)閉狀態(tài)的排氣切換閥11設(shè)于分支管23a的連接部分。在分支管23a為關(guān)閉狀態(tài)的情況下，排氣管23構(gòu)成排氣供給至排氣凈化裝置1的路徑。另一方面，在排氣管23為關(guān)閉狀態(tài)的情況下，排氣管23構(gòu)成排氣不通過排氣凈化裝置1被凈化而是通過分支管23a釋放至外部(大氣)的路徑。

ECU24控制發(fā)動機(jī)22。ECU24可以是通過總線連接CPU、ROM、RAM、HDD等的構(gòu)成，或者也可以是由單片的LSI等形成的構(gòu)成。ECU24能取得關(guān)于發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速N以及燃料噴射量F的信息。

控制裝置26控制尿素用空氣閥8、尿素水供給泵9、切換閥11、噴射閥17、壓力控制閥18、第一開關(guān)閥23b以及第二開關(guān)閥23c等。在控制裝置26儲存有：各種程序和數(shù)據(jù)，用于控制尿素用空氣閥8、尿素水供給泵9、切換閥11、噴射閥17、壓力控制閥18、第一開關(guān)閥23b以及第二開關(guān)閥23c等；限制區(qū)域映射圖M1，計(jì)算出排氣的限制區(qū)域；排氣流速映射圖M2，基于發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速N、燃料噴射量F以及排氣溫度T計(jì)算出排氣流速；初始壓差映射圖M3，計(jì)算出作為各排氣流速的初始狀態(tài)下的催化反應(yīng)器12的壓差的初始壓差ΔPi；以及，基準(zhǔn)壓差上升量映射圖M4，計(jì)算出在各初始壓差ΔPi下因催化劑的經(jīng)年劣化而需要進(jìn)行更換等的第一基準(zhǔn)壓差上升量ΔPt1和需要進(jìn)行與通常的規(guī)定條件下的吹灰的條件不同、清洗效果更好的吹灰的第二基準(zhǔn)壓差上升量ΔPt2，等。控制裝置26可以是通過總線連接CPU、ROM、RAM、HDD等的構(gòu)成，或者也可以是由單片的LSI等形成的構(gòu)成。此外，控制裝置26還能與控制發(fā)動機(jī)22的ECU24一體地構(gòu)成。

如圖4所示，通知單元27將排氣凈化裝置1的狀態(tài)通知給操作者。通知單元27設(shè)于容納有控制裝置26的控制面板26a。通知單元27由示出排氣凈化裝置1的狀態(tài)的顯示屏幕27a、發(fā)出警報(bào)聲的揚(yáng)聲器27b以及停止發(fā)出警報(bào)的開關(guān)27c等構(gòu)成。

控制裝置26連接于尿素用空氣閥8的螺線管，能控制尿素用空氣閥8的開閉。

控制裝置26連接于尿素水供給泵9的驅(qū)動馬達(dá)，能控制尿素水供給泵9的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。即，控制裝置26能通過控制尿素水供給泵9的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)來任意地變更添加至排氣的尿素水的添加量。

控制裝置26連接于切換閥11，能控制切換閥11的開閉。

控制裝置26連接于噴射閥17，能控制噴射閥17的開閉。

控制裝置26連接于壓力控制閥18，能控制壓力控制閥18的開閉。

控制裝置26連接于壓差傳感器20，能取得關(guān)于壓差傳感器20所檢測的催化反應(yīng)器12的上游側(cè)排氣壓力與下游側(cè)排氣壓力的壓差ΔP的信號。

控制裝置26連接于第一開關(guān)閥23b、第二開關(guān)閥23c，能控制第一開關(guān)閥23b、第二開關(guān)閥23c的開閉。

控制裝置26連接于ECU24，能分別取得ECU24所取得的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速N以及燃料噴射量F、與發(fā)動機(jī)22有關(guān)的各種信息。此外，控制裝置26有時(shí)也不介由ECU24而是直接取得與發(fā)動機(jī)22有關(guān)的各信息。

控制裝置26連接于GPS(Global Positioning System：全球定位系統(tǒng))裝置25，能取得GPS裝置25所檢測出的位置。此外，控制裝置26連接于未圖示的輸入裝置，能取得關(guān)于從輸入裝置輸入的目標(biāo)凈化率以及尿素水的濃度的信號?；蛘撸茴A(yù)先輸入并定義目標(biāo)凈化率以及尿素水的濃度的信息。

控制裝置26連接于通知單元27，能通知排氣凈化裝置1的狀態(tài)或發(fā)出表示NO_x催化劑14的異常劣化的催化劑異常警報(bào)。

在這樣構(gòu)成的排氣凈化裝置1中，例如在搭載于船舶的情況下，控制裝置26取得GPS裝置25所檢測出的船舶的當(dāng)前位置，并根據(jù)限制區(qū)域映射圖M1判斷當(dāng)前位置是否是排氣的限制區(qū)域(限制海域)。在判斷為當(dāng)前位置是排氣的限制區(qū)域的情況下，控制裝置26將第二開關(guān)閥23c控制為打開狀態(tài)且將第一開關(guān)閥23b控制為關(guān)閉狀態(tài)。即，排氣通過排氣凈化裝置1被凈化后向外部排出。在判斷為當(dāng)前位置不是排氣的限制區(qū)域的情況下，控制裝置26將第二開關(guān)閥23c控制為關(guān)閉狀態(tài)且將第一開關(guān)閥23b控制為打開狀態(tài)。即，排氣并不通過排氣凈化裝置1被凈化，而是通過分支管23a向外部排出。需要說明的是，控制裝置26也可以取得通過手動實(shí)現(xiàn)的第一開關(guān)閥23b、第二開關(guān)閥23c的開閉信號，并按照開閉信號來控制第一開關(guān)閥23b、第二開關(guān)閥23c。

接著，使用圖5和圖6，對排氣凈化裝置1的按發(fā)動機(jī)22的負(fù)荷率Wr(排氣流速Ve)的壓差ΔP的經(jīng)時(shí)變化進(jìn)行說明。圖5表示規(guī)定的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速N的各負(fù)荷率Wr下的催化反應(yīng)器12的壓差上升量(ΔP－ΔPi)的經(jīng)時(shí)變化。

如圖5所示，使發(fā)動機(jī)22在規(guī)定的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速N下以負(fù)荷率100％以及負(fù)荷率75％進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，催化反應(yīng)器12的壓差上升量(ΔP－ΔPi)相對于運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的推移緩慢增加。另一方面，使發(fā)動機(jī)22在規(guī)定的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速N下以負(fù)荷率25％進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，與以負(fù)荷率100％以及負(fù)荷率75％進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的情況相比，催化反應(yīng)器12的壓差上升量(ΔP－ΔPi)迅速地增加。在此，催化反應(yīng)器12的壓差ΔP因煤塵附著于NO_x催化劑14，NO_x催化劑14堵塞而上升。就是說，對NO_x催化劑14而言，發(fā)動機(jī)22的負(fù)荷率Wr越低，煤塵越容易附著。這是因?yàn)?，在發(fā)動機(jī)22的負(fù)荷率Wr低的情況下，排氣流速Ve下降，因此通過排氣的力的作用而從NO_x催化劑14去除的煤塵的量減少。因此，如圖6所示，對于排氣凈化裝置1而言，排氣流速Ve越慢(負(fù)荷率Wr越低)，由利用吹灰從NO_x催化劑14去除煤塵而產(chǎn)生的催化反應(yīng)器12的壓差ΔP的降低率變得越大。由此，排氣凈化裝置1在由吹灰而產(chǎn)生的催化反應(yīng)器12的壓差ΔP的降低率α成為規(guī)定值以上的基準(zhǔn)排氣流速Vt以下的排氣速度Ve下實(shí)施吹灰，由此，能高效地去除煤塵。

接著，使用圖7至圖9，對作為排氣凈化裝置1的吹灰方式的瞬時(shí)加壓方式進(jìn)行說明。

排氣凈化裝置1通過吹灰器15向內(nèi)壓為壓力P的催化反應(yīng)器12的殼體13內(nèi)以時(shí)間t供給加壓空氣。此時(shí)，加壓空氣以如下方式供給：如以下算式1所示，供給后的殼體13內(nèi)的壓力(P+ΔIP)為規(guī)定值β以上，并且，如以下算式2所示，每單位時(shí)間的壓力增加率ΔIP/t成為規(guī)定值γ以上。由此，在殼體13內(nèi)產(chǎn)生由急劇的壓力上升所形成的沖擊波IW。如圖7所示，沖擊波IW以殼體13內(nèi)的排氣為介質(zhì)，從吹灰器15的空氣噴射噴嘴16呈球狀地向殼體13內(nèi)傳播。由于殼體13內(nèi)充滿排氣，因此與空氣噴射噴嘴16的朝向、在殼體13的位置無關(guān)，沖擊波IW以空氣噴射噴嘴16為中心向殼體13內(nèi)的所有方向傳播。就是說，沖擊波IW到達(dá)與殼體13內(nèi)的排氣接觸的NO_x催化劑14的所有表面。

算式1

(P+ΔIP)≥β

算式2

ΔIP/t≥γ

在使加壓空氣與NO_x催化劑14接觸來去除煤塵的以往方式的排氣凈化裝置中，加壓空氣的力僅作用于附著在加壓空氣所接觸的NO_x催化劑的部分的煤塵。因此，如圖9所示的NO_x催化劑那樣，加壓空氣的力并不作用于附著在不包含于噴嘴的噴射范圍中的NO_x催化劑的部分的煤塵，煤塵并不被去除(圖9中的堵塞部分)。另一方面，在本發(fā)明的瞬時(shí)加壓方式的排氣凈化裝置1中，由沖擊波IW所產(chǎn)生的力均等地作用于附著在與殼體13內(nèi)的排氣接觸的NO_x催化劑14的表面的煤塵。因此，如圖8(b)所示，通過由沖擊波IW所產(chǎn)生的力的作用，如圖8(a)所示地附著于NO_x催化劑14的表面的煤塵的大部分被均勻地去除。

接著，使用圖10和圖11，對排氣凈化裝置1的按發(fā)動機(jī)22的負(fù)荷率Wr(排氣流速Ve)的催化反應(yīng)器12的壓差ΔP的上升量與脫硝率的降低量的關(guān)系進(jìn)行說明。圖10表示規(guī)定的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速N的各負(fù)荷率Wr下的壓差ΔP的上升量與脫硝率的降低量。圖11是表示各初始壓差ΔPi下的第一基準(zhǔn)壓差上升量ΔPt1和第二基準(zhǔn)壓差上升量ΔPt2的基準(zhǔn)壓差上升量映射圖M4。

如圖10所示，對于排氣凈化裝置1而言，與發(fā)動機(jī)22的負(fù)荷率無關(guān)，NO_x催化劑殘留煤塵因長期運(yùn)轉(zhuǎn)而堆積，催化反應(yīng)器12的初始壓差ΔPi與當(dāng)前狀態(tài)下的壓差ΔP之差增加，并且脫硝率降低。因此，排氣凈化裝置1根據(jù)任意的排氣流速Ve下的催化反應(yīng)器12的初始壓差ΔPi與當(dāng)前狀態(tài)下的壓差ΔP之差，來推測脫硝率的降低量。由此，在各負(fù)荷率Wr下脫硝率的降低率成為規(guī)定值ε以上的催化反應(yīng)器12的初始壓差ΔPi與當(dāng)前狀態(tài)下的壓差ΔP之差的基準(zhǔn)值即第一基準(zhǔn)壓差上升量ΔPt1以上時(shí)，對于排氣凈化裝置1，因經(jīng)年劣化而進(jìn)行催化劑更換、手動清掃，由此能在長期運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)抑制NO_x催化劑14的脫硝率的降低。同樣，在各負(fù)荷率Wr下脫硝率的降低率成為規(guī)定值δ以上的催化反應(yīng)器12的初始壓差ΔPi與當(dāng)前狀態(tài)下的壓差ΔP之差的基準(zhǔn)值即第二基準(zhǔn)壓差上升量ΔPt2以上時(shí)，排氣凈化裝置1進(jìn)行清洗效果比通常的吹灰更好的吹灰，由此能在長期運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)抑制NO_x催化劑14的脫硝率的降低。此外，在具備NO_x濃度傳感器等的情況下，排氣凈化裝置1在各負(fù)荷率Wr下將根據(jù)壓差上升量計(jì)算出的脫硝率的降低率和所取得的NO_x濃度進(jìn)行比較，由此能檢測NO_x催化劑的異常劣化(圖10中的虛線部分)。

因此，如圖11所示，基于基準(zhǔn)壓差上升量映射圖M4，能根據(jù)初始壓差ΔPi和壓差上升量(ΔP－ΔPi)決定吹灰器15的控制方式，該基于基準(zhǔn)壓差上升量映射圖M4確定各初始壓差ΔPi下的因催化劑的經(jīng)年劣化而需要進(jìn)行更換等的容許壓差上升量即第一基準(zhǔn)壓差上升量ΔPt1和需要進(jìn)行清洗效果比通常的吹灰更好的吹灰的第二基準(zhǔn)壓差上升量ΔPt2。

以下，使用圖12和圖13，對作為本發(fā)明的排氣凈化裝置1的一實(shí)施方式的排氣凈化裝置1的吹灰器15的控制方式進(jìn)行說明。需要說明的是，在本實(shí)施方式中，清洗裝置1采用搭載于圖14所示的船舶100的裝置，但并不限定于此，也可以設(shè)于設(shè)置在陸地上的發(fā)電機(jī)用的發(fā)動機(jī)等。

在搭載有排氣凈化裝置1的船舶100的當(dāng)前位置是排氣的限制區(qū)域內(nèi)時(shí)，控制裝置26在催化反應(yīng)器12的壓差ΔP與所計(jì)算出的催化反應(yīng)器12的初始壓差ΔPi之差小于第一基準(zhǔn)壓差上升量ΔPt1的情況下，開始吹灰控制。另一方面，控制裝置26在催化反應(yīng)器12的壓差ΔP與所計(jì)算出的催化反應(yīng)器12的初始壓差ΔPi之差為第一基準(zhǔn)壓差上升量ΔPt1以上的情況下，視為壓差異常并發(fā)出警報(bào)。

在吹灰控制中，控制裝置26在催化反應(yīng)器12的壓差ΔP與所計(jì)算出的催化反應(yīng)器12的初始壓差ΔPi之差小于第二基準(zhǔn)壓差上升量ΔPt2、且所計(jì)算出的排氣流速Ve小于基準(zhǔn)排氣流速Vt的情況下，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)模式下的吹灰。另一方面，控制裝置26在催化反應(yīng)器12的壓差ΔP與所計(jì)算出的催化反應(yīng)器12的初始壓差ΔPi之差為第二基準(zhǔn)壓差上升量ΔPt2以上的情況下，進(jìn)行清洗模式下的吹灰，在所計(jì)算出的排氣流速Ve為基準(zhǔn)排氣流速Vt以上的情況下，不進(jìn)行吹灰。

在此，清洗模式下的吹灰壓力(例如0.8MPa)設(shè)定為高于標(biāo)準(zhǔn)模式下的吹灰壓力(例如0.5MPa)，清洗模式下的吹灰間隔(例如15min)設(shè)定為短于標(biāo)準(zhǔn)模式下的吹灰間隔(例如30min)，清洗模式下的吹灰次數(shù)(例如5次)設(shè)定為多于標(biāo)準(zhǔn)模式下的吹灰次數(shù)(例如3次)。

接著，對作為本發(fā)明的排氣凈化裝置1的一實(shí)施方式的排氣凈化裝置1的吹灰器15的控制方式進(jìn)行具體說明。需要說明的是，控制裝置26采用與發(fā)動機(jī)22的啟動/停止連動地進(jìn)行吹灰器15的控制的裝置。

如圖12所示，在步驟S110中，控制裝置26取得GPS裝置25所檢測出的船舶100的當(dāng)前位置，使步驟移至步驟S120。

在步驟S120中，控制裝置26基于限制區(qū)域映射圖M1來判斷所取得的船舶100的當(dāng)前位置是否是限制區(qū)域內(nèi)。

其結(jié)果是，在判定為所取得的船舶100的當(dāng)前位置是限制區(qū)域內(nèi)的情況下，控制裝置26使步驟移至步驟S130。

另一方面，在判定為所取得的船舶100的當(dāng)前位置不是限制區(qū)域內(nèi)的情況下，控制裝置26使步驟移至步驟S230。

在步驟S130中，控制裝置26將第一開關(guān)閥23b切換為關(guān)閉狀態(tài)，將第二開關(guān)閥23c切換為打開狀態(tài)，使步驟移至步驟S140。

在步驟S140中，控制裝置26從ECU24取得發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速N以及燃料噴射量F，從壓差傳感器20取得催化反應(yīng)器12的壓差ΔP，從排氣溫度傳感器21取得排氣溫度T，使步驟移至步驟S150。

在步驟S150中，控制裝置26根據(jù)所取得的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速N、燃料噴射量F以及排氣溫度T，基于排氣流速映射圖M2計(jì)算出排氣流速Ve，使步驟移至步驟S160。

在步驟S160中，控制裝置26根據(jù)所計(jì)算出的排氣流速Ve，基于初始壓差映射圖M3計(jì)算出排氣流速Ve下的催化反應(yīng)器12的初始壓差ΔPi，使步驟移至步驟S170。

在步驟S170中，控制裝置26根據(jù)所計(jì)算出的ΔPi，基于基準(zhǔn)壓差上升量映射圖M4計(jì)算出因催化劑的經(jīng)年劣化而判斷為需要進(jìn)行催化劑的更換等的第一基準(zhǔn)壓差上升量ΔPt1和判斷為需要進(jìn)行清洗效果比通常的吹灰更好的吹灰的第二基準(zhǔn)壓差上升量ΔPt2，使步驟移至步驟S180。

在步驟S180中，控制裝置26判斷所取得的催化反應(yīng)器12的壓差ΔP與所計(jì)算出的催化反應(yīng)器12的初始壓差ΔPi之差是否小于所計(jì)算出的第一基準(zhǔn)壓差上升量ΔPt1。

其結(jié)果是，在判定為所取得的催化反應(yīng)器12的壓差ΔP與所計(jì)算出的催化反應(yīng)器12的初始壓差ΔPi之差小于所計(jì)算出的第一基準(zhǔn)壓差上升量ΔPt1的情況下，控制裝置26使步驟移至步驟S300。

另一方面，在判定為所取得的催化反應(yīng)器12的壓差ΔP與所計(jì)算出的催化反應(yīng)器12的初始壓差ΔPi之差不小于所計(jì)算出的第一基準(zhǔn)壓差上升量ΔPt1的情況下，使步驟移至步驟S290。

在步驟S300中，控制裝置26開始吹灰控制A，使步驟移至步驟310(參照圖13)。

在步驟S230中，控制裝置26將第一開關(guān)閥23b切換為打開狀態(tài)，將第二開關(guān)閥23c切換為關(guān)閉狀態(tài)，使步驟移至步驟S110。

在步驟S290中，控制裝置26通過通知單元27發(fā)出壓差異常警報(bào)，使步驟移至步驟S110。

如圖13所示，在步驟S310中，控制裝置26判斷所取得的催化反應(yīng)器12的壓差ΔP與所計(jì)算出的催化反應(yīng)器12的初始壓差ΔPi之差是否小于所計(jì)算出的第二基準(zhǔn)壓差上升量ΔPt2。

其結(jié)果是，在判定為所取得的催化反應(yīng)器12的壓差ΔP與所計(jì)算出的催化反應(yīng)器12的初始壓差ΔPi之差小于所計(jì)算出的第二基準(zhǔn)壓差上升量ΔPt2的情況下，控制裝置26使步驟移至步驟S320。

另一方面，在判定為所取得的催化反應(yīng)器12的壓差ΔP與所計(jì)算出的催化反應(yīng)器12的初始壓差ΔPi之差不小于所計(jì)算出的第二基準(zhǔn)壓差上升量ΔPt2的情況下，使步驟移至步驟S340。

在步驟S320中，控制裝置26判斷所計(jì)算出的排氣流速Ve是否小于基準(zhǔn)排氣流速Vt。

其結(jié)果是，在判定為所計(jì)算出的排氣流速Ve小于基準(zhǔn)排氣流速Vt的情況下，控制裝置26使步驟移至步驟S330。

另一方面，在判定為所計(jì)算出的排氣流速Ve不小于基準(zhǔn)排氣流速Vt的情況下，控制裝置26結(jié)束吹灰控制A，使步驟移至步驟S110(參照圖12)。

在步驟S330中，控制裝置26以作為通常的吹灰的標(biāo)準(zhǔn)模式進(jìn)行吹灰，結(jié)束吹灰控制A，使步驟移至步驟S110(參照圖12)。

在步驟S340中，控制裝置26以作為與通常的規(guī)定條件下的吹灰不同的條件的、清洗力更強(qiáng)的吹灰的條件的清洗模式進(jìn)行吹灰，結(jié)束吹灰控制A，使步驟移至步驟S110(參照圖12)。

通過這樣的構(gòu)成，排氣凈化裝置1以能基于發(fā)動機(jī)22的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)高效地去除煤塵的方式進(jìn)行吹灰。由此，排氣凈化裝置1能兼顧由吹灰實(shí)現(xiàn)的煤塵的去除率的提高和用于吹灰的加壓空氣量的抑制。

此外，排氣凈化裝置1以排氣為介質(zhì)，使利用了加壓空氣的沖擊波IW傳播，由此使沖擊波IW的力作用于與排氣接觸的NO_x催化劑14的表面的整個(gè)區(qū)域。就是說，通過催化反應(yīng)器12內(nèi)的壓力變動，從NO_x催化劑14均勻地去除煤塵。由此，排氣凈化裝置1能使NO_x催化劑14的凈化率(脫硝率)和壓差ΔP恢復(fù)到初始狀態(tài)。

此外，排氣凈化裝置1通過催化反應(yīng)器12的壓差ΔP的增加來推測由經(jīng)時(shí)變化所引起的、殘留煤塵向NO_x催化劑14的堆積。由此，排氣凈化裝置1能通過進(jìn)行與通常不同的吹灰來抑制由經(jīng)時(shí)變化所引起的NO_x催化劑14的凈化率(脫硝率)的降低。

此外，排氣凈化裝置1基于壓差上升量(ΔP－ΔPi)判定NO_x催化劑14的異常，并通知給操作者，由此進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?。而且，排氣凈化裝置1可以構(gòu)成為：在具備NO_x濃度傳感器的情況下，根據(jù)NO_x催化劑14的壓差上升量計(jì)算出凈化率(脫硝率)的降低的量，通過變更發(fā)動機(jī)22的燃料噴射量F、燃料噴射時(shí)期來使NO_x排出量減少，使NO_x催化劑14的負(fù)擔(dān)降低。由此，排氣凈化裝置1能彌補(bǔ)由煤塵的堆積所引起的經(jīng)年的NO_x催化劑14的脫硝率的降低。

在此，使用圖14，對作為本發(fā)明的搭載有具備增壓器的發(fā)動機(jī)22的船舶的第一實(shí)施方式的船舶100進(jìn)行說明。

如圖14所示，船舶100具備：船體101、船橋102、機(jī)艙103、螺旋槳104以及舵108。船舶100在船體101的上部設(shè)有具有駕駛室等的船橋102。此外，船舶100在船體101的后方設(shè)有機(jī)艙103。在機(jī)艙103設(shè)有作為驅(qū)動螺旋槳104的內(nèi)燃機(jī)的主機(jī)105、作為驅(qū)動發(fā)電機(jī)107的內(nèi)燃機(jī)的輔機(jī)106。在船體101的船尾設(shè)有螺旋槳104和舵108。船舶100構(gòu)成為主機(jī)105的動力能介由螺旋槳軸104a傳遞至螺旋槳104。

在此，主機(jī)105和輔機(jī)106由作為以輕油或重油為燃料的柴油發(fā)動機(jī)的發(fā)動機(jī)22構(gòu)成。發(fā)動機(jī)22通過使外部空氣與燃料混合并燃燒來使輸出軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。需要說明的是，發(fā)動機(jī)22并不限定于柴油發(fā)動機(jī)。

產(chǎn)業(yè)上的可利用性

本發(fā)明能利用于內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置。

附圖標(biāo)記說明：

1 排氣凈化裝置

12 催化反應(yīng)器

13 殼體

14 NO_x催化劑

ΔP 壓差

ΔPi 初始狀態(tài)的壓差

ΔPt 基準(zhǔn)壓差上升量