JP7808482B2 - Marine internal combustion engine with SCR device - Google Patents
Marine internal combustion engine with SCR deviceInfo
- Publication number
- JP7808482B2 JP7808482B2 JP2022019860A JP2022019860A JP7808482B2 JP 7808482 B2 JP7808482 B2 JP 7808482B2 JP 2022019860 A JP2022019860 A JP 2022019860A JP 2022019860 A JP2022019860 A JP 2022019860A JP 7808482 B2 JP7808482 B2 JP 7808482B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mixer
- scr device
- internal combustion
- combustion engine
- reactor
- 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.)
- Active
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
- F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
- F01N3/28—Construction of catalytic reactors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
- F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
- F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion
- F01N3/206—Adding periodically or continuously substances to exhaust gases for promoting purification, e.g. catalytic material in liquid form, NOx reducing agents
- F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
- B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
- B63H21/32—Arrangements of propulsion power-unit exhaust uptakes; Funnels peculiar to vessels
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
- F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
- F01N3/28—Construction of catalytic reactors
- F01N3/2892—Exhaust flow directors or the like, e.g. upstream of catalytic device
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/10—Engines with means for rendering exhaust gases innocuous
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01N2240/00—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
- F01N2240/20—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being a flow director or deflector
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01N2340/00—Dimensional characteristics of the exhaust system, e.g. length, diameter or volume of the exhaust apparatus; Spatial arrangements of exhaust apparatuses
- F01N2340/06—Arrangement of the exhaust apparatus relative to the turbine of a turbocharger
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01N2590/00—Exhaust or silencing apparatus adapted to particular use, e.g. for military applications, airplanes, submarines
- F01N2590/02—Exhaust or silencing apparatus adapted to particular use, e.g. for military applications, airplanes, submarines for marine vessels or naval applications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
- F01N2610/02—Adding substances to exhaust gases the substance being ammonia or urea
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
- F01N2610/14—Arrangements for the supply of substances, e.g. conduits
- F01N2610/1453—Sprayers or atomisers; Arrangement thereof in the exhaust apparatus
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Ocean & Marine Engineering (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Description
本開示は、SCR装置付き舶用内燃機関に関する。 This disclosure relates to a marine internal combustion engine equipped with an SCR device.
例えば特許文献1には、排ガス後処理システムを有する内燃機関が開示されている。この排ガス後処理システムは、いわゆる選択触媒還元(Selective Catalytic Reduction:SCR)排ガス後処理システムであって、上流側から順に、排ガスに還元剤を導入する導入装置と、この導入装置から導入された還元剤を排ガスと混合するための導入区間と、SCR触媒コンバータが配置された反応チャンバと、を備えている。 For example, Patent Document 1 discloses an internal combustion engine with an exhaust gas aftertreatment system. This exhaust gas aftertreatment system is a so-called selective catalytic reduction (SCR) exhaust gas aftertreatment system, and includes, from upstream to downstream, an introduction device that introduces a reducing agent into the exhaust gas, an introduction section for mixing the reducing agent introduced from this introduction device with the exhaust gas, and a reaction chamber in which an SCR catalytic converter is located.
ここで、前記特許文献1に係る導入区間は、内燃機関の上方に配置されており、その内燃機関の排ガスマニホールドと同軸になるよう、前後方向に沿って延びるように形成されている。そして、同文献に係る導入装置は、前後方向の後方に向かって還元剤を噴射するように構成されている。 The introduction section described in Patent Document 1 is located above the internal combustion engine and is formed to extend in the longitudinal direction so as to be coaxial with the exhaust gas manifold of the internal combustion engine. The introduction device described in this document is configured to inject reducing agent rearward in the longitudinal direction.
また特許文献2には、内燃機関の別例として、SCR装置(SCR触媒システム)を備えた内燃機関が開示されている。このSCR装置は、上流側から順に、排ガス内に尿素を混入させて気化させる混合管路と、その尿素が混入した排ガスを還元させるSCRリアクタと、を備えている。 Patent Document 2 also discloses, as another example of an internal combustion engine, an internal combustion engine equipped with an SCR device (SCR catalyst system). This SCR device includes, from the upstream side, a mixing pipe that mixes urea into the exhaust gas and vaporizes it, and an SCR reactor that reduces the exhaust gas mixed with the urea.
ここで、前記特許文献2に係る混合管路は、内燃機関の上方に配置されており、前記特許文献1に係る導入区間と同様に、内燃機関の前後方向に沿って延びるように形成されている。 Here, the mixing pipe according to Patent Document 2 is located above the internal combustion engine and, like the introduction section according to Patent Document 1, is formed to extend along the longitudinal direction of the internal combustion engine.
ところで、前記特許文献1および2のように、尿素等の還元剤を混合するための管路(混合区間、混合管路)を前後方向に沿って延ばした場合、その管路内に供給された還元剤は、重力にしたがって落下することになる。 However, if the conduit (mixing section, mixing conduit) for mixing a reducing agent such as urea is extended in the front-to-rear direction, as in Patent Documents 1 and 2, the reducing agent supplied into the conduit will fall due to gravity.
そのため、管路内に供給された還元剤が、重力方向の上側よりも下側に片寄って分布してしまい、排ガスと還元剤との混合にムラを招く可能性がある。SCR装置を良好に機能させるためには、排ガスと還元剤とをムラなく混合させなくては不都合である。 As a result, the reducing agent supplied to the piping may be distributed more to the lower side than the upper side in the direction of gravity, which may lead to uneven mixing of the exhaust gas and reducing agent. For the SCR device to function properly, it is necessary to mix the exhaust gas and reducing agent evenly.
ここに開示する技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、SCR装置付き舶用内燃機関において、排ガスと還元剤を均一に混合させることにある。 The technology disclosed here was developed in light of these issues, and its purpose is to uniformly mix exhaust gas and reducing agent in a marine internal combustion engine equipped with an SCR device.
本開示の第1の態様は、SCR装置付き舶用内燃機関に係る。このSCR装置付き舶用内燃機関は、所定の推進方向へ船舶を前進させる主機関と、前記主機関からの排ガスを脱硝するSCR装置と、を備え、前記SCR装置は、前記排ガスに還元剤を噴射する噴射ノズルが収容された混合器と、前記混合器の下流側に配置され、前記排ガスおよび還元剤を触媒に接触させる反応器と、を有する。 A first aspect of the present disclosure relates to a marine internal combustion engine with an SCR device. This marine internal combustion engine with an SCR device includes a main engine that propels the ship forward in a predetermined propulsion direction, and an SCR device that denitrifies exhaust gas from the main engine. The SCR device has a mixer that houses an injection nozzle that injects a reducing agent into the exhaust gas, and a reactor that is positioned downstream of the mixer and brings the exhaust gas and reducing agent into contact with a catalyst.
そして、前記第1の態様によれば、前記混合器は、前記推進方向に面する前記主機関の外面に沿って配置されるとともに、該主機関における高さ方向の上側から下側に向かって延びるように構成される。 According to the first aspect, the mixer is arranged along the outer surface of the main engine facing the propulsion direction and is configured to extend vertically from the top to the bottom of the main engine.
前記第1の態様によると、噴射ノズルから噴射された還元剤に作用する重力の方向と、混合器の延び方向と、が一致することになる。言い換えると、還元剤に作用する重力は、混合器の横断面に直交する方向となる。これにより、重力に起因したムラを招くことなく、排ガスと還元剤を均一に混合させることができる。 In the first aspect, the direction of gravity acting on the reducing agent injected from the injection nozzle coincides with the extension direction of the mixer. In other words, gravity acting on the reducing agent is perpendicular to the cross section of the mixer. This allows the exhaust gas and reducing agent to be mixed uniformly without causing unevenness due to gravity.
さらに、前記第1の態様のように混合器を下側に延ばしたことは、これを上側に延ばすような構成と比較して、主機関およびSCR装置全体のコンパクト化に資する。これにより、SCR装置を種々の船型へと搭載できるようになり、ひいては、各船型に対するSCR装置の最適化を図る上で有利になる。 Furthermore, extending the mixer downward as in the first embodiment contributes to making the main engine and the entire SCR system more compact than a configuration in which it is extended upward. This makes it possible to install the SCR system on a variety of ship types, which is advantageous in optimizing the SCR system for each ship type.
また、本開示の第2の態様によれば、前記噴射ノズルは、前記高さ方向に垂直な横断面で見た前記混合器の中央位置から、該高さ方向の下方に向かって還元剤を噴射してもよい。 Furthermore, according to a second aspect of the present disclosure, the injection nozzle may inject the reducing agent downward in the height direction from a central position of the mixer as viewed in a cross section perpendicular to the height direction.
還元剤に作用する重力は、前記横断面に直交する方向となる。このことと、前記第2の態様のように前記中央位置から還元剤を噴射させたこととが相まって、重力に起因したムラを招くことなく、排ガスと還元剤を均一に混合させることができる。 Gravity acts on the reducing agent in a direction perpendicular to the cross-section. This, combined with the fact that the reducing agent is injected from the central position as in the second embodiment, allows the exhaust gas and reducing agent to mix uniformly without causing unevenness due to gravity.
また、本開示の第3の態様によれば、前記混合器は、前記噴射ノズルを収容する混合管を有し、前記混合管は、前記高さ方向に沿って延びる中心軸を有する円筒状に形成され、前記噴射ノズルの噴口は、前記横断面上で前記中心軸と重なり合うように配置されていてもよい。 Furthermore, according to a third aspect of the present disclosure, the mixer may have a mixing tube that houses the injection nozzle, the mixing tube being formed in a cylindrical shape having a central axis extending along the height direction, and the nozzle of the injection nozzle may be positioned so as to overlap the central axis on the cross section.
前記第3の態様によると、噴射ノズルの噴射口と、混合管の中心軸とを重ね合わせるように配置することで、還元剤をより等方的に噴射することができるようになる。このことは、排ガスと還元剤を均一に混合させる上で有効である。 According to the third aspect, by aligning the injection nozzle's injection port with the central axis of the mixing tube, the reducing agent can be injected more isotropically. This is effective in uniformly mixing the exhaust gas and reducing agent.
また、本開示の第4の態様によれば、前記主機関は、前記推進方向に並んだ複数のシリンダと、前記複数のシリンダに接続されかつ前記推進方向に延びる排気マニホールドと、を有し、前記混合器は、前記推進方向に向かって前記排気マニホールドと並ぶように配置されてもよい。 Furthermore, according to a fourth aspect of the present disclosure, the main engine may have a plurality of cylinders aligned in the propulsion direction and an exhaust manifold connected to the plurality of cylinders and extending in the propulsion direction, and the mixer may be arranged to be aligned with the exhaust manifold in the propulsion direction.
前記第4の態様によると、混合器と排気マニホールドを推進方向に並べて配置することで、それらを船幅方向等にずらしたような配置と比較して、混合器と排気マニホールドを接続する配管を、よりシンプルな形状とすることができる。これにより、SCR装置のコンパクト化を図る上で有利になる。 According to the fourth aspect, by arranging the mixer and exhaust manifold side by side in the propulsion direction, the piping connecting the mixer and exhaust manifold can be made simpler in shape than if they were arranged offset in the ship's width direction, etc. This is advantageous in making the SCR device more compact.
また、本開示の第5の態様によれば、前記混合器の上端部は、前記高さ方向において、前記排気マニホールドよりも下方に配置されてもよい。 Furthermore, according to a fifth aspect of the present disclosure, the upper end of the mixer may be positioned lower than the exhaust manifold in the height direction.
前記第5の態様によると、混合器と排気マニホールドを接続する配管は、高さ方向の上側に折り曲げることなく構成可能となる。上側に折り曲げる必要が無くなるため、前記配管の形状を、混合器の延び方向(下方)に沿ってより短く構成することができるようになる。これにより、SCR装置のコンパクト化を図る上で有利になる。 According to the fifth aspect, the piping connecting the mixer and exhaust manifold can be configured without bending it upward in the height direction. Because there is no need to bend it upward, the shape of the piping can be configured to be shorter along the extension direction (downward) of the mixer. This is advantageous for making the SCR device more compact.
また、本開示の第6の態様によれば、前記反応器は、前記外面に沿って前記混合器と隣接するように配置されるとともに、前記高さ方向の下側から上側に向かって延びるように構成されてもよい。 Furthermore, according to a sixth aspect of the present disclosure, the reactor may be arranged adjacent to the mixer along the outer surface and configured to extend from the lower side to the upper side in the height direction.
前記第6の態様によると、反応器と混合器とが、前記外面に沿って隣接するよう配置される。これにより、主機関の外面付近のスペースを有効活用することができ、ひいては、SCR装置のコンパクト化に資する。 According to the sixth aspect, the reactor and mixer are arranged adjacent to each other along the outer surface. This allows for effective use of the space near the outer surface of the main engine, which in turn contributes to making the SCR device more compact.
また、本開示の第7の態様によれば、SCR装置付き舶用内燃機関は、前記主機関の上面に配置され、前記反応器で浄化されたガスが流入する過給機を備え、前記反応器の上端部は、前記高さ方向において、前記過給機よりも下方に配置されてもよい。 Furthermore, according to a seventh aspect of the present disclosure, the marine internal combustion engine with an SCR device may include a turbocharger disposed on the upper surface of the main engine and into which gas purified by the reactor flows, and the upper end of the reactor may be disposed below the turbocharger in the height direction.
前記第7の態様によると、反応器と過給機を接続する配管は、高さ方向の下側に折り曲げることなく実現可能となる。下側に折り曲げる必要が無くなるため、前記配管の形状を、反応器の延び方向(上方)に沿ってより短く構成することができるようになる。これにより、SCR装置のコンパクト化を図る上で有利になる。 According to the seventh aspect, the piping connecting the reactor and turbocharger can be realized without bending it downward in the height direction. Because there is no need to bend it downward, the shape of the piping can be configured to be shorter along the extension direction (upward) of the reactor. This is advantageous for making the SCR device more compact.
さらに、前記第7の態様のように、過給機よりも下方に反応器を配置することで、反応器内の触媒に堆積したスートが、重力の作用によって過給機に到達し難くなる。このことは、反応器、ひいてはSCR装置の性能を維持する上で有効である。 Furthermore, by placing the reactor below the turbocharger, as in the seventh aspect, soot that has accumulated on the catalyst in the reactor is less likely to reach the turbocharger due to the action of gravity. This is effective in maintaining the performance of the reactor and, ultimately, the SCR device.
以上説明したように、本開示によれば、SCR装置付き舶用内燃機関において、排ガスと還元剤とをムラなく混合させることができる。 As described above, according to the present disclosure, exhaust gas and reducing agent can be mixed evenly in a marine internal combustion engine equipped with an SCR device.
以下、本開示の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明は例示である。図1は、舶用内燃機関(以下、単に「エンジン」という)1の概略構成を例示するシステム図である。また、図2、図3および図4は、それぞれ、エンジン1の具体例を示す正面図、左側面図および平面図である。 Embodiments of the present disclosure will now be described with reference to the drawings. Note that the following description is for illustrative purposes only. Figure 1 is a system diagram illustrating the general configuration of a marine internal combustion engine (hereinafter simply referred to as "engine") 1. Figures 2, 3, and 4 are a front view, a left side view, and a plan view, respectively, showing a specific example of engine 1.
なお、以下の説明では、船舶を基準とした前、後、左、右、上及び下を、それぞれ単に前、後、左、右、上および下という。ここで、前後方向は、船舶の推進方向を前といい、その反対方向を後という。前後方向は、エンジン1の出力軸(後述のクランクシャフト16)の長さ方向でもある。左右方向は、船舶を正面から見たときの左側を左といい、右側を右という。左右方向は、船幅方向でもある。上下方向は、船舶、エンジン1、および後述の主機関10の上下方向でもあり、これを「高さ方向」ともいう。 In the following explanation, the front, rear, left, right, top, and bottom of the vessel will be referred to simply as front, rear, left, right, top, and bottom, respectively. Here, the forward/backward direction refers to the propulsion direction of the vessel, and the opposite direction refers to the rear. The front/back direction is also the length direction of the engine 1 output shaft (crankshaft 16, described below). The left side when viewing the vessel from the front is referred to as the left, and the right side is referred to as the right. The left/right direction is also the width direction of the vessel. The up/down direction is also the up/down direction of the vessel, engine 1, and main engine 10, described below, and is also referred to as the "height direction."
エンジン1は、複数のシリンダ15を備えた直列多気筒式の舶用ディーゼル機関である。このエンジン1は、ユニフロー掃気式の2ストローク1サイクル機関として構成されており、タンカー、コンテナ船、自動車運搬船等、大型の船舶に搭載される。エンジン1の出力軸であるクランクシャフト16は、プロペラ軸(不図示)等を介して船舶のプロペラ(不図示)に連結されている。エンジン1が運転することより、その出力がプロペラに伝達されて船舶が推進するようになっている。 Engine 1 is an in-line multi-cylinder marine diesel engine equipped with multiple cylinders 15. Engine 1 is configured as a uniflow scavenging two-stroke one-cycle engine and is installed on large ships such as tankers, container ships, and car carriers. The crankshaft 16, which is the output shaft of engine 1, is connected to the ship's propeller (not shown) via a propeller shaft (not shown) or the like. When engine 1 is operating, its output is transmitted to the propeller, propelling the ship.
特に、本開示に係るエンジン1は、そのロングストローク化を実現するべく、いわゆるクロスヘッド式の内燃機関として構成されている。詳細な図示は省略するが、このエンジン1は、下方からピストンを支持するピストン棒と、クランクシャフトに連接される連接棒と、を備えており、ピストン棒と連接棒とがクロスヘッドにより連結されている。 In particular, the engine 1 disclosed herein is configured as a so-called crosshead-type internal combustion engine to achieve a long stroke. While detailed illustrations are omitted, the engine 1 is equipped with a piston rod that supports the piston from below and a connecting rod that is connected to the crankshaft, and the piston rod and connecting rod are connected by a crosshead.
エンジン1はまた、いわゆる過給機付きエンジンとして構成されている。すなわち、図1に示すように、エンジン1は、排気通路40を流れる排ガスによって作動する排気タービン過給機(以下、単に「過給機」という)を備えた構成とされている。 Engine 1 is also configured as a so-called supercharged engine. That is, as shown in FIG. 1, engine 1 is configured with an exhaust turbocharger (hereinafter simply referred to as "supercharger") that is powered by exhaust gas flowing through exhaust passage 40.
エンジン1はまた、いわゆるSCR装置付き舶用内燃機関として構成されている。すなわち、本実施形態に係るエンジン1は、図1に示すように、所定の推進方向(前方)へ船舶を前進させる主機関10に加えて、その主機関10からの排ガスを脱硝するSCR装置90を備えた構成とされている。 The engine 1 is also configured as a marine internal combustion engine with an SCR device. That is, as shown in Figure 1, the engine 1 according to this embodiment is configured to include a main engine 10 that propels the ship forward in a predetermined propulsion direction, as well as an SCR device 90 that denitrifies exhaust gas from the main engine 10.
(1)全体構成
以下、エンジン1の要部について説明する。以下の記載では、エンジン1の概略を説明する際には図1を参照し、エンジン1の具体的なレイアウトを説明する際には図2~図4を参照することにする。
(1) Overall Configuration The following describes the main parts of the engine 1. In the following description, reference will be made to FIG. 1 when describing the outline of the engine 1, and to FIGS. 2 to 4 when describing the specific layout of the engine 1.
主機関10は、複数(図1に示す例では6つ)のシリンダ15を有している。各シリンダ15内には、不図示のピストンが往復動可能に挿入されている。これらのシリンダ15は、船舶の推進方向に並んでいる。すなわち、この主機関10におけるシリンダ列方向は、前述の前後方向に一致するようになっている。 The main engine 10 has multiple cylinders 15 (six in the example shown in Figure 1). A piston (not shown) is inserted into each cylinder 15 so that it can reciprocate. These cylinders 15 are aligned in the propulsion direction of the ship. In other words, the direction in which the cylinders are lined up in this main engine 10 coincides with the fore-and-aft direction mentioned above.
具体的に、本実施形態に係る主機関10は、図2~図4に示すように、船室の床面等に設置される台板11と、その台板11上に配置される架構12と、架構12上に配置されるシリンダジャケット13と、シリンダジャケット13の上部に固定されたシリンダカバー14と、を備えている。台板11、架構12およびシリンダジャケット13は、高さ方向に伸びる複数のタイボルトおよびナットにより締結されている。 Specifically, as shown in Figures 2 to 4, the main engine 10 according to this embodiment comprises a bedplate 11 installed on the cabin floor or the like, a frame 12 arranged on the bedplate 11, a cylinder jacket 13 arranged on the frame 12, and a cylinder cover 14 fixed to the top of the cylinder jacket 13. The bedplate 11, frame 12, and cylinder jacket 13 are fastened together by a plurality of tie bolts and nuts extending in the vertical direction.
ここで、台板11は、エンジン1のクランクケースを構成するものであり、クランクシャフト16を回転自在に支持している。架構12は、前記連接棒およびクロスヘッドを収容している。シリンダジャケット13は、内筒としてのシリンダライナを支持している。シリンダカバー14は、シリンダジャケット13に挿入されたシリンダライナとともに、シリンダ15を構成している。 Here, the base plate 11 constitutes the crankcase of the engine 1 and rotatably supports the crankshaft 16. The frame 12 houses the connecting rod and crosshead. The cylinder jacket 13 supports the cylinder liner as the inner cylinder. The cylinder cover 14, together with the cylinder liner inserted into the cylinder jacket 13, constitutes the cylinder 15.
図1に示すように、主機関10には、各シリンダ15に空気を送り込むための吸気通路30と、各シリンダ15からの排ガスを流通させるための排気通路40と、が接続されている。 As shown in Figure 1, the main engine 10 is connected to an intake passage 30 for supplying air to each cylinder 15 and an exhaust passage 40 for circulating exhaust gas from each cylinder 15.
詳しくは、吸気通路30には、空気の流れ方向上流側から順に、コンプレッサ5aと、空気冷却器(不図示)および掃気トランク31と、掃気トランク31およびシリンダ15を接続する吸気管32と、が設けられている。コンプレッサ5aは、タービン5bと一体的に駆動することによって空気を過給し、過給された空気を掃気トランク31および吸気管32を介してシリンダ15へ送り込む。 More specifically, the intake passage 30 is provided with, in order from upstream in the air flow direction, a compressor 5a, an air cooler (not shown), a scavenging trunk 31, and an intake pipe 32 connecting the scavenging trunk 31 and the cylinder 15. The compressor 5a supercharges the air by driving it together with the turbine 5b, and sends the supercharged air to the cylinder 15 via the scavenging trunk 31 and the intake pipe 32.
一方、排気通路40には、上流側から順に、第1排気管41と、排気マニホールド42と、SCR装置90と、コンプレッサ5aに対して駆動連結されたタービン5bと、第2排気管43と、排ガスを焼却するボイラー44と、が設けられている(第1排気管41については、図2および図4を参照)。 On the other hand, the exhaust passage 40 is provided with, in order from the upstream side, a first exhaust pipe 41, an exhaust manifold 42, an SCR device 90, a turbine 5b drivingly connected to the compressor 5a, a second exhaust pipe 43, and a boiler 44 that incinerates exhaust gas (see Figures 2 and 4 for the first exhaust pipe 41).
第1排気管41は、図4に示すように、シリンダ15毎に設けられており、それぞれ排気マニホールド42に接続されている。排気マニホールド42は、各シリンダ15からの排ガスを集合させるように構成されており、図1および図4に示すように前後方向に沿って延びている。また、排気マニホールド42の一側面(図例では、左側面)には、第1バイパス管45が接続されている。 As shown in Figure 4, a first exhaust pipe 41 is provided for each cylinder 15 and is connected to an exhaust manifold 42. The exhaust manifold 42 is configured to collect exhaust gas from each cylinder 15 and extends in the front-to-rear direction as shown in Figures 1 and 4. A first bypass pipe 45 is connected to one side of the exhaust manifold 42 (the left side in the illustrated example).
SCR装置90は、図1に示すように、上流側から順に、排気マニホールド42に接続された第3排気管91と、排ガスに還元剤を噴射する噴射ノズル92bが収容された混合器92と、混合器92に接続された第4排気管93と、混合器92の下流側に配置されかつ排ガスおよび還元剤を触媒94bに接触させる反応器94と、反応器94に接続された第5排気管95と、を有している。SCR装置90はさらに、混合器92に還元剤および圧縮空気を供給するドージングユニット96と、ドージングユニット96に還元剤を供給するポンプユニット97と、を有している。また、第3排気管91には、該第3排気管91を開閉する第1シール弁64が設けられている。同様に、第5排気管95には、該第5排気管95を開閉する第2シール弁65が設けられている。 As shown in FIG. 1 , the SCR device 90 includes, from upstream to downstream, a third exhaust pipe 91 connected to the exhaust manifold 42; a mixer 92 housing an injection nozzle 92b that injects a reducing agent into the exhaust gas; a fourth exhaust pipe 93 connected to the mixer 92; a reactor 94 located downstream of the mixer 92 and bringing the exhaust gas and reducing agent into contact with a catalyst 94b; and a fifth exhaust pipe 95 connected to the reactor 94. The SCR device 90 also includes a dosing unit 96 that supplies reducing agent and compressed air to the mixer 92, and a pump unit 97 that supplies reducing agent to the dosing unit 96. The third exhaust pipe 91 is provided with a first seal valve 64 that opens and closes the third exhaust pipe 91. Similarly, the fifth exhaust pipe 95 is provided with a second seal valve 65 that opens and closes the fifth exhaust pipe 95.
なお、以下の記載では、還元剤として尿素(より詳細には、尿素水)を用いた構成について説明するが、尿素以外のアンモニア前駆物質を用いてもよい。SCR装置90の詳細は後述する。 Note that the following description will focus on a configuration using urea (more specifically, urea water) as the reducing agent, but ammonia precursors other than urea may also be used. Details of the SCR device 90 will be described later.
タービン5bは、吸気通路30に設けられたコンプレッサ5aとともに、本実施形態における過給機5を構成する。この過給機5において、コンプレッサ5aとタービン5bは連結されており、互いに同期して回転する。タービン5bを通過する排ガスによってコンプレッサ5aが回転駆動されると、このコンプレッサ5aによって空気を過給することができる。 The turbine 5b, together with the compressor 5a provided in the intake passage 30, constitutes the turbocharger 5 in this embodiment. In this turbocharger 5, the compressor 5a and turbine 5b are connected and rotate synchronously with each other. When the compressor 5a is driven to rotate by exhaust gas passing through the turbine 5b, the compressor 5a can supercharge the air.
タービン5bの下流端(排ガスの流出口)には、第2排気管43が接続されている。この第2排気管43は、タービン5bとボイラー44を接続し、タービン5bから流出した排ガスをボイラー44まで導くことができる。なお、図1に示すようにタービン5bとボイラー44を直に接続する代わりに、排ガスエコノマイザ等、ボイラー44以外の部材にタービン44を接続してもよい。 A second exhaust pipe 43 is connected to the downstream end (exhaust gas outlet) of the turbine 5b. This second exhaust pipe 43 connects the turbine 5b to the boiler 44, and can guide the exhaust gas flowing out of the turbine 5b to the boiler 44. Note that instead of directly connecting the turbine 5b to the boiler 44 as shown in Figure 1, the turbine 44 may be connected to a component other than the boiler 44, such as an exhaust gas economizer.
この他、排気通路40には、SCR装置90を迂回して排気マニホールド42およびタービン5bを直に接続する第1バイパス管45、排ガスにタービン5bを迂回させる第2バイパス管46、リリーフ管47等が設けられている。第1バイパス管45には、該第1バイパス管45を開閉するSCRバイパス弁61が設けられている。第2バイパス管46には、該第2バイパス管46を開閉するタービンバイパス弁62が設けられている。リリーフ管47には、該リリーフ管47を開閉するリリーフ制御弁63が設けられている。 In addition, the exhaust passage 40 is provided with a first bypass pipe 45 that directly connects the exhaust manifold 42 and turbine 5b, bypassing the SCR device 90; a second bypass pipe 46 that causes exhaust gas to bypass the turbine 5b; and a relief pipe 47. The first bypass pipe 45 is provided with an SCR bypass valve 61 that opens and closes the first bypass pipe 45. The second bypass pipe 46 is provided with a turbine bypass valve 62 that opens and closes the second bypass pipe 46. The relief pipe 47 is provided with a relief control valve 63 that opens and closes the relief pipe 47.
図1に示すように、第1バイパス管45は、その中途の部位で第5排気管95と合流している。第2バイパス管46は、第1バイパス管45および第5排気管95の合流部の下流側から分岐して、タービン5bを迂回して第2排気管43に接続されている。リリーフ管47は、第2シール弁65よりも上流側の第5排気管95に接続されていて、タービン5bを迂回して第2排気管43に接続されている。 As shown in FIG. 1, the first bypass pipe 45 merges with the fifth exhaust pipe 95 midway. The second bypass pipe 46 branches off downstream of the junction of the first bypass pipe 45 and the fifth exhaust pipe 95, bypassing the turbine 5b and connecting to the second exhaust pipe 43. The relief pipe 47 is connected to the fifth exhaust pipe 95 upstream of the second seal valve 65, and bypasses the turbine 5b and connecting to the second exhaust pipe 43.
(2)SCR装置の詳細
図5は、SCR装置90のレイアウトを例示する斜視図である。また、図6および図7は、それぞれ、混合器92の構成を例示する縦断面図および横断面図である。なお、図7は、図6のA-A断面に相当する。また、図8は、ミキシング機構92cの具体例を示す斜視図であり、図9は、反応器94の構成を例示する縦断面図である。以下、SCR装置90の具体的なレイアウト・構成を、図1~図9を参照して詳細に説明する。
(2) Details of the SCR Device FIG. 5 is a perspective view illustrating the layout of the SCR device 90. Also, FIGS. 6 and 7 are a longitudinal cross-sectional view and a transverse cross-sectional view, respectively, illustrating the configuration of the mixer 92. Note that FIG. 7 corresponds to the A-A cross-section in FIG. 6. Also, FIG. 8 is a perspective view showing a specific example of the mixing mechanism 92c, and FIG. 9 is a longitudinal cross-sectional view illustrating the configuration of the reactor 94. The specific layout and configuration of the SCR device 90 will be described in detail below with reference to FIGS. 1 to 9.
-第3排気管91-
第3排気管91は、排気マニホールド42と混合器92を接続する配管として構成されている。具体的に、本実施形態に係る第3排気管91は、図2に示すように、排気マニホールド42の前面から前方に延びる上流側部分91aと、該上流側部分91aと連続しかつ下方に向かって延びる下流側部分91bと、を有している。
-Third exhaust pipe 91-
The third exhaust pipe 91 is configured as a pipe that connects the exhaust manifold 42 and the mixer 92. Specifically, as shown in Fig. 2, the third exhaust pipe 91 according to this embodiment has an upstream portion 91a that extends forward from the front surface of the exhaust manifold 42, and a downstream portion 91b that is continuous with the upstream portion 91a and extends downward.
このうち、第3排気管91の上流側部分91aは、前後方向に沿って排気マニホールド42と同軸に延びた後、側面視で中心角90°の円弧を描くように下方に折れ曲がっている。SCRバイパス弁61は、この上流側部分91aに設けられている。 Of these, the upstream section 91a of the third exhaust pipe 91 extends coaxially with the exhaust manifold 42 in the longitudinal direction, and then bends downward in a circular arc with a central angle of 90° in side view. The SCR bypass valve 61 is located in this upstream section 91a.
一方、第3排気管91の下流側部分91bは、前記上流側部分91aの下端部から下方に向かって延びている。この下流側部分91bは、混合器92の上端部に接続されるようになっている。 On the other hand, the downstream section 91b of the third exhaust pipe 91 extends downward from the lower end of the upstream section 91a. This downstream section 91b is connected to the upper end of the mixer 92.
排気マニホールド42から第3排気管91に送り出された排ガスは、前後方向に沿って前方(船舶の推進方向)に向かって流れた後、下方に向かって方向転換し、混合器92に至る。 Exhaust gas sent from the exhaust manifold 42 to the third exhaust pipe 91 flows forward (in the direction of propulsion of the vessel) along the longitudinal direction, then changes direction downward and reaches the mixer 92.
-混合器92-
混合器92は、排ガス中に尿素を噴射してそれらを混合させるとともに、排ガス中の還元剤を気化させる排気管として構成されている。特に、本実施形態に係る混合器92は、図2および図5に示すように、船舶の推進方向(前方)に面する主機関10の外面10aに沿って配置されている。この混合器92はまた、該主機関10における高さ方向の上側から下側に向かって延びるように構成されている。以下、この外面10aを「前面」ともいう。
-Mixer 92-
The mixer 92 is configured as an exhaust pipe that injects urea into the exhaust gas to mix them and vaporizes the reducing agent in the exhaust gas. In particular, the mixer 92 according to this embodiment is arranged along the outer surface 10a of the main engine 10 that faces in the propulsion direction (forward) of the ship, as shown in Figures 2 and 5. This mixer 92 is also configured to extend from the upper side to the lower side in the height direction of the main engine 10. Hereinafter, this outer surface 10a will also be referred to as the "front surface."
図4に示すように、混合器92は、前面10aの前側に位置しており、該前面10aに対して前後方向に間隔を空けて配置されている。混合器92は、この前面10aに連結してもよい。 As shown in FIG. 4, the mixer 92 is located in front of the front surface 10a and is spaced apart from the front surface 10a in the front-to-rear direction. The mixer 92 may be connected to the front surface 10a.
図2に示すように、混合器92の上端部は、高さ方向において排気マニホールド42および過給機5よりも下方に配置されている。具体的に、本実施形態に係る混合器92の上端部は、高さ方向において、シリンダジャケット13の上端部(具体的には、シリンダジャケット13とシリンダカバー14の境界部)と略同じ高さに位置している。一方、混合器92の下端部は、架構12の下半部と略同じ高さに位置している。 As shown in FIG. 2, the upper end of the mixer 92 is positioned lower in the height direction than the exhaust manifold 42 and the turbocharger 5. Specifically, in this embodiment, the upper end of the mixer 92 is located at approximately the same height in the height direction as the upper end of the cylinder jacket 13 (specifically, the boundary between the cylinder jacket 13 and the cylinder cover 14). On the other hand, the lower end of the mixer 92 is located at approximately the same height as the lower half of the frame 12.
また、左右方向において、混合器92は、主機関10の左右中央部に対して若干片寄って配置されている。例えば本実施形態では、混合器92は、左右方向においてクランクシャフト16と反応器94との間に位置している(図2参照)。 Furthermore, in the left-right direction, the mixer 92 is positioned slightly offset from the left-right center of the main engine 10. For example, in this embodiment, the mixer 92 is located between the crankshaft 16 and the reactor 94 in the left-right direction (see Figure 2).
その左右方向において、混合器92は、排気マニホールド42および第3排気管91と同じ位置に配置されている。すなわち、図4に示すように、排気マニホールド42、第3排気管91および混合器92は、前後方向に沿って整列するように配置されており、推進方向としての前方向に向かって順番に並んでいる。この並び方向は、排気マニホールド42の軸方向、すなわち主機関10のシリンダ列方向と一致することになる。 In the left-right direction, the mixer 92 is positioned at the same position as the exhaust manifold 42 and the third exhaust pipe 91. That is, as shown in FIG. 4, the exhaust manifold 42, the third exhaust pipe 91, and the mixer 92 are aligned along the fore-and-aft direction, and are lined up in order toward the forward direction, which is the propulsion direction. This alignment direction coincides with the axial direction of the exhaust manifold 42, i.e., the direction in which the cylinders of the main engine 10 are lined up.
さらに詳細には、本実施形態に係る混合器92は、図6に示すように、排ガスを流通させる混合管92aと、混合器92の内部に配置されかつ排ガス中に還元剤としての尿素水を噴射する噴射ノズル92bと、排ガスに還元剤を混合するためのミキシング機構92cと、を有している(混合管92aについては、図2も参照)。 More specifically, as shown in Figure 6, the mixer 92 according to this embodiment has a mixing tube 92a through which exhaust gas flows, an injection nozzle 92b disposed inside the mixer 92 for injecting urea water as a reducing agent into the exhaust gas, and a mixing mechanism 92c for mixing the reducing agent with the exhaust gas (see also Figure 2 for the mixing tube 92a).
このうち、混合管92aは、円筒状の配管である。詳しくは、この混合管92aは、高さ方向に沿って延びる中心軸Pcを有する円筒状に形成されており、噴射ノズル92bを収容している。混合管92aは、円筒の上端部から流入した排ガス(図6の矢印f1を参照)を、噴射ノズル92bから噴射された還元剤と混合させた状態で下端部から流出させる。混合管92aの寸法は、尿素が十分に気化した状態で該混合管92aから排出されるように設定されている。 Of these, the mixing tube 92a is a cylindrical pipe. More specifically, this mixing tube 92a is formed in a cylindrical shape with a central axis Pc extending along the height direction, and houses an injection nozzle 92b. The mixing tube 92a receives exhaust gas (see arrow f1 in Figure 6) that flows in from the upper end of the cylinder, mixes it with the reducing agent injected from the injection nozzle 92b, and discharges it from the lower end. The dimensions of the mixing tube 92a are set so that the urea is discharged from the mixing tube 92a in a fully vaporized state.
噴射ノズル92bは、その噴射口を下側に向けた姿勢で配置されており、ドージングユニット96から供給された還元剤を、同ユニット96から供給された圧縮空気とともに、下方に向けて噴射するように構成されている。 The injection nozzle 92b is positioned with its injection port facing downward, and is configured to inject the reducing agent supplied from the dosing unit 96 downward together with the compressed air supplied from the same unit 96.
図7に示すように、本実施形態に係る噴射ノズル92bは、高さ方向に垂直な横断面で見た混合器92の中央位置から、高さ方向の下方に向かって還元剤を噴射するように配置されている。具体的に、この噴射ノズル92bの噴口921は、高さ方向に垂直な横断面上で、混合管92aの中心軸Pcと重なり合うように配置されている。このように配置することで、噴射ノズル92bから噴射される還元剤は、径方向に均一に分布することになる(矢印f2を参照)。 As shown in FIG. 7, the injection nozzle 92b according to this embodiment is positioned so as to inject reducing agent downward in the height direction from the center position of the mixer 92 as viewed in a cross section perpendicular to the height direction. Specifically, the nozzle 921 of this injection nozzle 92b is positioned so as to overlap the central axis Pc of the mixing tube 92a in a cross section perpendicular to the height direction. By positioning it in this way, the reducing agent injected from the injection nozzle 92b is distributed uniformly in the radial direction (see arrow f2).
また、図6に示すように、噴射ノズル92bは、混合管92aの高さ方向中央部と比べて上側に配置されている。このように配置することで、噴射ノズル92bから混合管92aの下端部までの区間長を、より長く確保することができる。 Furthermore, as shown in Figure 6, the injection nozzle 92b is positioned above the center of the mixing tube 92a in the height direction. By positioning it in this way, it is possible to ensure a longer section length from the injection nozzle 92b to the lower end of the mixing tube 92a.
ミキシング機構92cは、高さ方向において、噴射ノズル92bの上流側(言い換えると、高さ方向において、混合管92aの上流端部と、噴射ノズル92bとの間)に配置されている。ミキシング機構92cは、高さ方向に直交する方向に並んだ複数の板状部材100からなり、還元剤と均一に混合するように排ガスの流れを整えることができる。 The mixing mechanism 92c is positioned vertically upstream of the injection nozzle 92b (in other words, vertically between the upstream end of the mixing tube 92a and the injection nozzle 92b). The mixing mechanism 92c is composed of multiple plate-shaped members 100 arranged in a direction perpendicular to the vertical direction, and can adjust the flow of exhaust gas so that it is mixed uniformly with the reducing agent.
詳しくは、本実施形態に係る複数の板状部材100は、図8に示すように、それぞれ、高さ方向を短手方向とし、該高さ方向に直交する一の方向(図例では左右方向)を長手方向とし、該高さ方向に直交する別の方向(図例では前後方向)を厚み方向とした矩形板状に形成されている。 More specifically, as shown in FIG. 8, the multiple plate-like members 100 according to this embodiment are each formed into a rectangular plate shape with the height direction as the short side, one direction perpendicular to the height direction (the left-right direction in the illustrated example) as the long side, and another direction perpendicular to the height direction (the front-to-back direction in the illustrated example) as the thickness direction.
そして、各板状部材100は、第1の傾斜板部101と、第2の傾斜板部102とを有している。ここで、第1および第2の傾斜板部101,102は、それぞれ、高さ方向(つまり、排ガスの流れ方向)に対して傾斜する方向に延びている。 Each plate-like member 100 has a first inclined plate portion 101 and a second inclined plate portion 102. Here, the first and second inclined plate portions 101, 102 each extend in a direction inclined with respect to the height direction (i.e., the flow direction of the exhaust gas).
具体的に、第1の傾斜板部101は、各板状部材100における長手側の周縁部から略下側に延びており、高さ方向に沿って上側から下側に向かうにしたがって、前後方向において板状部材100から離れる方向(図例では前側)に斜めに延びている。 Specifically, the first inclined plate portion 101 extends substantially downward from the longitudinal peripheral edge of each plate-shaped member 100, and extends obliquely in a direction away from the plate-shaped member 100 in the front-to-rear direction (toward the front in the illustrated example) as it moves from top to bottom along the height direction.
一方、第2の傾斜板部102は、各板状部材100の一部を舌片状に切り欠いて、その切り欠いた部分を折り曲げてなる舌辺部によって構成されている。この舌辺部は、図8に例示するように、各板状部材100の長手方向に沿って複数(図例では3つ)にわたって設けてもよい。各舌辺部は、対応する板状部材100から略上側に向かって延びており、高さ方向に沿って下側から上側に向かうにしたがって、前後方向において板状部材100から離れる方向(図例では前側)に斜めに延びている。 On the other hand, the second inclined plate portion 102 is formed by cutting out a portion of each plate-shaped member 100 in the shape of a tongue and bending the cut-out portion. As illustrated in Figure 8, multiple tongue portions (three in the illustrated example) may be provided along the longitudinal direction of each plate-shaped member 100. Each tongue portion extends generally upward from the corresponding plate-shaped member 100, and extends obliquely in the front-to-rear direction away from the plate-shaped member 100 (toward the front in the illustrated example) as it moves from the bottom to the top along the height direction.
このように、ミキシング機構92cは、高さ方向に対して傾斜させた一または複数の部材によって構成することができるが、各部材の傾斜方向は、図8に例示した第1および第2の傾斜板部101,102のように、特定の一方向とすることなく、多方向としてもよい。 In this way, the mixing mechanism 92c can be composed of one or more components inclined in the height direction, but the inclination direction of each component may be multidirectional rather than being limited to a specific direction, as in the case of the first and second inclined plate sections 101, 102 illustrated in Figure 8.
第3排気管91から混合器92に送り込まれた排ガスは、尿素と混合されかつ該尿素が気化した状態で混合管92aから排出され、第4排気管93に至る。 Exhaust gas sent from the third exhaust pipe 91 to the mixer 92 is mixed with urea, and the urea is vaporized and discharged from the mixer pipe 92a, reaching the fourth exhaust pipe 93.
-第4排気管93-
第4排気管93は、混合器92と反応器94を接続する配管として構成されている。具体的に、本実施形態に係る第4排気管93は、図2に示すように正面視で略J字状に形成されており、混合器92の下端部から下方に流出した排ガスを、上方に向かって流れるように方向転換させることができる。
-Fourth exhaust pipe 93-
The fourth exhaust pipe 93 is configured as a pipe that connects the mixer 92 and the reactor 94. Specifically, the fourth exhaust pipe 93 according to this embodiment is formed in a substantially J-shape when viewed from the front, as shown in Fig. 2, and can change the direction of the exhaust gas that flows downward from the lower end of the mixer 92 so that it flows upward.
混合器92から第4排気管93に送り出された排ガスは、該第4排気管93において方向転換し、反応器94に至る。 The exhaust gas sent from the mixer 92 to the fourth exhaust pipe 93 changes direction in the fourth exhaust pipe 93 and reaches the reactor 94.
-反応器94-
反応器94は、排ガスと還元剤とを触媒94bに接触させることで、排ガスを浄化可能な排気管として構成されている。特に、本実施形態に係る反応器94は、図2~図5に示すように、主機関10の前面10aに沿って混合器92と隣接するように配置されるとともに、高さ方向の下側から上側に向かって延びるように構成されている。
-Reactor 94-
The reactor 94 is configured as an exhaust pipe capable of purifying the exhaust gas by bringing the exhaust gas and a reducing agent into contact with a catalyst 94b. In particular, the reactor 94 according to this embodiment is arranged adjacent to the mixer 92 along the front surface 10a of the main engine 10, and is configured to extend from the lower side to the upper side in the height direction, as shown in Figures 2 to 5 .
図4に示すように、反応器94は、前面10aの前側に位置しており、該前面10aに対して前後方向に間隔を空けて配置されている。反応器94は、この前面10aに連結してもよい。 As shown in FIG. 4, the reactor 94 is located in front of the front surface 10a and is spaced apart from the front surface 10a in the longitudinal direction. The reactor 94 may be coupled to the front surface 10a.
反応器94の上端部は、高さ方向において排気マニホールド42および過給機5よりも下方に配置されている。具体的に、本実施形態に係る反応器94の上端部は、高さ方向において、シリンダジャケット13の上端部(具体的には、シリンダジャケット13とシリンダカバー14の境界部)と略同じ高さに位置している。一方、反応器94の下端部は、台板11の高さ方向中央部と略同じ高さに位置している。 The upper end of the reactor 94 is positioned lower in the height direction than the exhaust manifold 42 and the turbocharger 5. Specifically, in this embodiment, the upper end of the reactor 94 is located at approximately the same height in the height direction as the upper end of the cylinder jacket 13 (specifically, the boundary between the cylinder jacket 13 and the cylinder cover 14). On the other hand, the lower end of the reactor 94 is located at approximately the same height as the center of the base plate 11 in the height direction.
また、左右方向において、反応器94は、主機関10の左右中央部に対して片寄って配置されている。例えば本実施形態では、混合器92は、左右方向において反応器94の左側に位置している(図2参照)。混合器92と反応器94は、左右方向に隣接するように配置されている。 Furthermore, in the left-right direction, the reactor 94 is positioned offset from the left-right center of the main engine 10. For example, in this embodiment, the mixer 92 is located to the left of the reactor 94 in the left-right direction (see Figure 2). The mixer 92 and reactor 94 are positioned adjacent to each other in the left-right direction.
その左右方向において、反応器94は、過給機5および第5排気管95と同じ位置に配置されている。すなわち、図4に示すように、過給機5、第5排気管95および反応器94は、前後方向に沿って整列するように配置されており、推進方向としての前方向に向かって順番に並んでいる。この並び方向は、第5排気管95の延び方向、すなわち主機関10のシリンダ列方向と一致するようになっている。 In the left-right direction, the reactor 94 is positioned at the same position as the turbocharger 5 and the fifth exhaust pipe 95. That is, as shown in FIG. 4, the turbocharger 5, the fifth exhaust pipe 95, and the reactor 94 are aligned along the fore-and-aft direction, and are lined up in order toward the forward direction, which is the propulsion direction. This alignment direction coincides with the extension direction of the fifth exhaust pipe 95, i.e., the direction of the cylinder row of the main engine 10.
さらに詳細には、本実施形態に係る反応器94は、図9に示すように、排ガスを流通させる反応管94aと、排ガスの反応を促進する複数(図例では3つ)の触媒94bと、各触媒94bに圧縮空気を吹き付けるスートブロア94cと、点検用のマンホール94dと、反応器94全体を覆う断熱材94eと、を有している(反応管94aについては、図2も参照)。 More specifically, as shown in Figure 9, the reactor 94 according to this embodiment has a reaction tube 94a through which exhaust gas flows, multiple catalysts 94b (three in the illustrated example) that promote the reaction of the exhaust gas, a soot blower 94c that blows compressed air onto each catalyst 94b, an inspection manhole 94d, and insulation 94e that covers the entire reactor 94 (see also Figure 2 for the reaction tube 94a).
このうち、反応管94aは、略円筒状の配管であり、その中心軸を高さ方向に沿わせた姿勢で配置されている。この反応管94aは、その下端部から流入した排ガス(図9の矢印f3を参照)を、触媒94bによって浄化した状態で上端部から流出させる。反応管94aの寸法は、触媒94bの収容スペース等に応じて設定されている。 Of these, the reaction tube 94a is a substantially cylindrical pipe arranged with its central axis aligned along the height direction. The exhaust gas (see arrow f3 in Figure 9) that flows into the reaction tube 94a from its lower end is purified by the catalyst 94b and flows out from its upper end. The dimensions of the reaction tube 94a are set according to the accommodation space for the catalyst 94b, etc.
複数の触媒94bは、例えば、SCR触媒、スリップ触媒等からなる。SCR触媒は、その活性時には、アンモニアを排ガス中のNOxと反応(還元)させて浄化することができる。スリップ触媒は、SCR触媒から排出された未反応のアンモニアを酸化させて浄化することができる。 The multiple catalysts 94b consist of, for example, an SCR catalyst, a slip catalyst, etc. When activated, the SCR catalyst can purify the exhaust gas by reacting (reducing) ammonia with NOx in the exhaust gas. The slip catalyst can oxidize and purify the unreacted ammonia emitted from the SCR catalyst.
スートブロア94cは、触媒94b毎に分岐しており、外部から供給された圧縮空気(図9の矢印f4)を各触媒94bに吹き付けることで、それらに堆積したスートを吹き飛ばすことができる。 The soot blower 94c branches off for each catalyst 94b, and by blowing compressed air supplied from outside (arrow f4 in Figure 9) onto each catalyst 94b, it is possible to blow away the soot that has accumulated on them.
マンホール94dは、触媒94b毎に設けられおり、各触媒94bの状態をチェックしたり、各触媒94bをメンテナンスしたりする際に、必要に応じて開閉されるようになっている。 A manhole 94d is provided for each catalyst 94b, and can be opened and closed as needed to check the condition of each catalyst 94b or perform maintenance on each catalyst 94b.
第4排気管93から反応器94に送り込まれた排ガスは、触媒94bによって浄化された状態で反応管94aから排出され、第5排気管95に至る。その際、図5に示すように、反応器94における排ガスの流れ方向A2と、混合器92における排ガスの流れ方向A1と、は互いに対向することになる。 Exhaust gas sent from the fourth exhaust pipe 93 to the reactor 94 is purified by the catalyst 94b and discharged from the reaction pipe 94a to reach the fifth exhaust pipe 95. As shown in Figure 5, the flow direction A2 of the exhaust gas in the reactor 94 and the flow direction A1 of the exhaust gas in the mixer 92 are opposite to each other.
-第5排気管95-
第5排気管95は、反応器94と過給機5を接続する配管として構成されている。具体的に、本実施形態に係る第5排気管95は、図2に示すように、反応器94の上面から上方に延びる上流側部分95aと、該上流側部分95aと連続しかつ後方に向かって延びる下流側部分95bと、を有している。
- 5th exhaust pipe 95 -
The fifth exhaust pipe 95 is configured as a pipe that connects the reactor 94 and the turbocharger 5. Specifically, as shown in Fig. 2 , the fifth exhaust pipe 95 according to this embodiment has an upstream portion 95a that extends upward from the upper surface of the reactor 94, and a downstream portion 95b that is continuous with the upstream portion 95a and extends rearward.
このうち、第5排気管95の上流側部分95aは、高さ方向に沿って反応管94aと同軸に延びた後、側面視で中心角90°の円弧を描くように後方に折れ曲がっている。 Of these, the upstream portion 95a of the fifth exhaust pipe 95 extends coaxially with the reaction tube 94a along the height direction, and then bends rearward to form an arc with a central angle of 90° in side view.
一方、第5排気管95の下流側部分95bは、前記上流側部分95aの後端部から後方に向かって略ストレートに延びている。この下流側部分95bは、過給機5のタービン5bに接続されるようになっている。また、下流側部分95bの中途部位には、図3および図4に示すように第1バイパス管45が接続されている。 On the other hand, the downstream section 95b of the fifth exhaust pipe 95 extends rearward in a generally straight line from the rear end of the upstream section 95a. This downstream section 95b is connected to the turbine 5b of the turbocharger 5. Furthermore, as shown in Figures 3 and 4, the first bypass pipe 45 is connected to a midpoint of the downstream section 95b.
反応器94から第5排気管95に送り込まれた排ガスは、高さ方向に沿って上方に向かって流れた後、後方へ向かって方向転換し、過給機5に至る。 The exhaust gas sent from the reactor 94 into the fifth exhaust pipe 95 flows upward in the vertical direction, then changes direction and heads rearward, reaching the turbocharger 5.
(3)制御系
エンジン1はまた、該エンジン1の運転を制御するコントロールユニット100を備えている。このコントロールユニット100は、中央演算ユニット(Central Processing Unit:CPU)、メモリおよび入出力バスを備えており、エンジン1の各部と電気的に接続されている。
(3) Control System The engine 1 also includes a control unit 100 that controls the operation of the engine 1. The control unit 100 includes a central processing unit (CPU), a memory, and an input/output bus, and is electrically connected to each part of the engine 1.
例えば、コントロールユニット100は、SCR装置90の非作動時には、SCRバイパス弁61を開きかつ第1シール弁64および第2シール弁65を閉じるように、各弁に制御信号を出力する。この場合、各シリンダ15から排気通路40に流入した排ガスは、SCR装置90を迂回することになる。SCR装置90を迂回した排ガスは、タービンバイパス弁62の開度に応じて過給機5を通過または迂回した後、第2排気管43およびボイラー44を順番に通過してボイラー44で焼却されることになる。 For example, when the SCR device 90 is not operating, the control unit 100 outputs control signals to each valve to open the SCR bypass valve 61 and close the first seal valve 64 and second seal valve 65. In this case, exhaust gas that flows into the exhaust passage 40 from each cylinder 15 bypasses the SCR device 90. The exhaust gas that bypasses the SCR device 90 passes through or bypasses the turbocharger 5 depending on the opening of the turbine bypass valve 62, and then passes through the second exhaust pipe 43 and boiler 44 in that order, before being incinerated in the boiler 44.
対して、コントロールユニット100は、SCR装置90の作動時には、SCRバイパス弁61を閉じてかつ第1シール弁64および第2シール弁65を開くように、各弁に制御信号を出力する。この場合、各シリンダ15から排気通路40に流入した排ガスは、SCR装置90を通過することになる。SCR装置90を通過する排ガスは、混合器92で還元剤と混合されかつその還元剤を気化させた状態で、反応器94で触媒94bと接触して浄化される。SCR装置90で浄化された排ガスは、タービンバイパス弁62の開度に応じて過給機5を通過または迂回した後、第2排気管43およびボイラー44を順番に通過する。 In contrast, when the SCR device 90 is operating, the control unit 100 outputs control signals to each valve to close the SCR bypass valve 61 and open the first seal valve 64 and second seal valve 65. In this case, exhaust gas flowing into the exhaust passage 40 from each cylinder 15 passes through the SCR device 90. The exhaust gas passing through the SCR device 90 is mixed with a reducing agent in the mixer 92, and the reducing agent is vaporized before coming into contact with the catalyst 94b in the reactor 94 and being purified. The exhaust gas purified by the SCR device 90 passes through or bypasses the turbocharger 5 depending on the opening of the turbine bypass valve 62, and then passes through the second exhaust pipe 43 and boiler 44 in that order.
(4)SCR装置の性能について
以上説明したように、前記実施形態によれば、噴射ノズル92bから噴射された尿素に作用する重力の方向は、図6に示したように混合器92の延び方向と一致することになる。言い換えると、還元剤に作用する重力は、図7に示した横断面に直交する方向となる。このことと、混合管92a内の中央位置から還元剤を噴射させたこととが相まって、重力に起因したムラを招くことなく、排ガスと還元剤を均一に混合させることができる。
(4) Performance of the SCR Device As described above, according to the embodiment, the direction of gravity acting on the urea injected from the injection nozzle 92b coincides with the extension direction of the mixer 92 as shown in Fig. 6. In other words, gravity acting on the reducing agent is in a direction perpendicular to the cross section shown in Fig. 7. This, combined with the fact that the reducing agent is injected from the center position within the mixing tube 92a, makes it possible to uniformly mix the exhaust gas and the reducing agent without causing unevenness due to gravity.
さらに、図5に示したように混合器92を下側に延ばしたことは、これを上側に延ばすような構成と比較して、主機関10およびSCR装置90全体のコンパクト化(特に、高さ方向のコンパクト化)に資する。これにより、SCR装置90を種々の船型へと搭載できるようになり、ひいては、各船型に対するSCR装置90の最適化を図る上で有利になる。 Furthermore, extending the mixer 92 downward as shown in Figure 5 contributes to making the main engine 10 and the SCR device 90 as a whole more compact (particularly in terms of height) compared to a configuration in which the mixer is extended upward. This makes it possible to mount the SCR device 90 on a variety of ship types, which is advantageous in optimizing the SCR device 90 for each ship type.
また、図7に示したように、噴射ノズル92bの噴射口921と、混合管92aの中心軸Pcとを重ね合わせるように配置することで、より等方的に還元剤を噴射することができるようになる。このことは、排ガスと還元剤を均一に混合させる上で有効である。 Furthermore, as shown in Figure 7, by arranging the injection port 921 of the injection nozzle 92b so that it overlaps with the central axis Pc of the mixing tube 92a, it becomes possible to inject the reducing agent more isotropically. This is effective in uniformly mixing the exhaust gas and reducing agent.
また、図4に示したように、混合器92と排気マニホールド42を推進方向(前方)に向かって並べて配置することで、それらを船幅方向(左右方向)にずらしたような配置と比較して、第3排気管91をよりシンプルな形状とすることができる。これにより、SCR装置90のコンパクト化を図る上で有利になる。 Furthermore, as shown in Figure 4, by arranging the mixer 92 and exhaust manifold 42 side by side facing in the propulsion direction (forward), the third exhaust pipe 91 can have a simpler shape than if they were arranged offset in the ship's width direction (left and right direction). This is advantageous in making the SCR device 90 more compact.
また、図1および図4等に示したように、排気マニホールド42と混合器92を接続する第3排気管91は、流れ方向から見て、高さ方向の上側に折り曲げることなく構成可能となる。上側に折り曲げる必要が無くなるため、第3排気管91の形状を、混合器92の延び方向(下方)に沿ってより短く構成することができるようになる。これにより、SCR装置90のコンパクト化を図る上で有利になる。 Furthermore, as shown in Figures 1 and 4, the third exhaust pipe 91 connecting the exhaust manifold 42 and the mixer 92 can be configured without bending it upward in the height direction when viewed from the flow direction. Since there is no need to bend it upward, the shape of the third exhaust pipe 91 can be configured to be shorter along the extension direction (downward) of the mixer 92. This is advantageous for making the SCR device 90 more compact.
また、図5に示したように、本実施形態に係る反応器94と混合器92は、主機関10の前面10aに沿って隣接するよう配置される。これにより、主機関10の前面10a付近のスペースを有効活用することができ、ひいては、SCR装置90のコンパクト化に資する。 Furthermore, as shown in FIG. 5, the reactor 94 and mixer 92 according to this embodiment are arranged adjacent to each other along the front surface 10a of the main engine 10. This allows for effective use of the space near the front surface 10a of the main engine 10, which in turn contributes to making the SCR device 90 more compact.
また、図3および図4等に示したように、反応器94と過給機5を接続する第5排気管95は、流れ方向から見て、高さ方向の下側に折り曲げることなく実現可能となる。下側に折り曲げる必要が無くなるため、第5排気管95の形状を、反応器94の延び方向(上方)に沿ってより短く構成することができるようになる。これにより、SCR装置90のコンパクト化を図る上で有利になる。 Furthermore, as shown in Figures 3 and 4, the fifth exhaust pipe 95 connecting the reactor 94 and the turbocharger 5 can be realized without bending it downward in the height direction when viewed from the flow direction. Since there is no need to bend it downward, the shape of the fifth exhaust pipe 95 can be configured to be shorter along the extension direction (upward) of the reactor 94. This is advantageous for making the SCR device 90 more compact.
さらに、過給機5よりも下方に反応器94を配置することで、反応器94内の触媒94bに堆積したスートが、重力の作用によって過給機5に到達し難くなる。このことは、反応器94、ひいてはSCR装置90の性能を維持する上で有効である。 Furthermore, by placing the reactor 94 below the turbocharger 5, soot that has accumulated on the catalyst 94b inside the reactor 94 is less likely to reach the turbocharger 5 due to the action of gravity. This is effective in maintaining the performance of the reactor 94 and, ultimately, the SCR device 90.
また、主機関10の後面からは、前述のプロペラ軸が後方に向かって延びるようになっている。そのため、主機関10の前面10aに沿って混合器92と反応器94を配置したことは、プロペラ軸とSCR装置90との干渉を避ける上でも有効である。 In addition, the aforementioned propeller shaft extends rearward from the rear face of the main engine 10. Therefore, arranging the mixer 92 and reactor 94 along the front face 10a of the main engine 10 is also effective in avoiding interference between the propeller shaft and the SCR device 90.
また従来のSCR装置90の場合、混合器92および反応器94は、船型に応じて様々な配置とされてきた。この場合、排気管内で生じる排ガスの圧力損失が許容範囲内となるように、船型に応じて第3排気管91、第4排気管93、第5排気管95等の設計を都度変更する必要があった。各排気管の支持構造の設計に要する手間も相まって、従来の構成は、多大な労力を伴うものであった。 Furthermore, in the case of conventional SCR devices 90, the mixer 92 and reactor 94 have been positioned in various ways depending on the ship's type. In this case, it was necessary to change the design of the third exhaust pipe 91, fourth exhaust pipe 93, fifth exhaust pipe 95, etc. each time depending on the ship's type so that the exhaust gas pressure loss occurring in the exhaust pipe would be within an acceptable range. Combined with the time required to design the support structure for each exhaust pipe, conventional configurations required a great deal of effort.
これに対し、前記実施形態のように、主機関10とSCR装置90をワンセットで構成することで、第3排気管91、第4排気管93、第5排気管95等の形状および寸法を固定することができる。これにより、各排気管で生じ得る圧力損失を船型によらず固定化することができ、設計に要する労力を低減し、エンジン1全体の最適化およびコンパクト化を図る上で有利になる。 In contrast, by configuring the main engine 10 and SCR device 90 as a single set, as in the above embodiment, the shapes and dimensions of the third exhaust pipe 91, fourth exhaust pipe 93, fifth exhaust pipe 95, etc. can be fixed. This makes it possible to fix the pressure loss that can occur in each exhaust pipe regardless of the hull form, reducing the effort required for design and being advantageous for optimizing and compacting the entire engine 1.
(5)他の実施形態
図10は、SCR装置の変形例を示す図5対応図である。また、図11Aは混合器92の第1変形例を示す図7対応図であり、図11Bは混合器92の第2変形例を示す図7対応図であり、図11Cは混合器92の第3変形例を示す図7対応図である。
(5) Other Embodiments Fig. 10 is a diagram corresponding to Fig. 5 and shows a modified SCR device. Also, Fig. 11A is a diagram corresponding to Fig. 7 and shows a first modified example of the mixer 92, Fig. 11B is a diagram corresponding to Fig. 7 and shows a second modified example of the mixer 92, and Fig. 11C is a diagram corresponding to Fig. 7 and shows a third modified example of the mixer 92.
前記実施形態では、混合器92と反応器94とが別体に構成されていたが、本開示は、そうした構成には限定されない。図10に例示するSCR装置90’のように、混合器92’と反応器94’を一体に構成してもよい。 In the above embodiment, the mixer 92 and reactor 94 are configured as separate units, but the present disclosure is not limited to such a configuration. The mixer 92' and reactor 94' may also be configured as an integrated unit, as in the SCR device 90' illustrated in Figure 10.
このSCR装置90’の場合、そのハウジングの内部には仕切りが設けられていて、その仕切りよりも右側が混合器92’に相当し、左側が反応器94’に相当する。この変形例を採用した場合であっても、混合器92’中の排ガスの流れ方向と、反応器94’中の流れ方向とは、前記実施形態と同様に互いに対向することになる。 In the case of this SCR device 90', a partition is provided inside the housing, with the area to the right of the partition corresponding to the mixer 92' and the area to the left corresponding to the reactor 94'. Even when this modified example is adopted, the flow direction of the exhaust gas in the mixer 92' and the flow direction in the reactor 94' will be opposite to each other, as in the previous embodiment.
また、前記実施形態に係る混合器92は、図6に例示されたミキシング機構92cを備えたものとされていたが、ミキシング機構92cの構成は、図6に例示したものには限定されない。 Furthermore, the mixer 92 according to the above embodiment is equipped with the mixing mechanism 92c illustrated in FIG. 6, but the configuration of the mixing mechanism 92c is not limited to that illustrated in FIG. 6.
例えば、第1変形例に係る蒸発器92’のように、高さ方向に対して垂直に延びる一枚の板によってミキシング機構92c’を構成してもよいし、第2変形例に係る蒸発器92”のように、噴射ノズル92bの下方に配置されたベンチュリ管によってミキシング機構92c”を構成してもよい(図11Aおよび図11Bを参照)。あるいは、図11Cに示す第3変形例に係る蒸発器923のように、下方に向かってテーパ状に拡径した円錐型の部材によってミキシング機構92c3を構成してもよい。 For example, as in the evaporator 92' according to the first modified example, the mixing mechanism 92c' may be formed by a single plate extending perpendicular to the height direction, or as in the evaporator 92'' according to the second modified example, the mixing mechanism 92c'' may be formed by a Venturi tube disposed below the injection nozzle 92b (see FIGS. 11A and 11B). Alternatively, as in the evaporator 923 according to the third modified example shown in FIG. 11C , the mixing mechanism 92c3 may be formed by a conical member whose diameter tapers downward.
また、前記実施形態に係る噴射ノズル92bは、高さ方向に垂直な横断面上で、噴口921と中心軸Pcとが重なり合うように構成されていたが、本開示は、そうした構成には限定されない。 Furthermore, the injection nozzle 92b in the above embodiment is configured so that the injection port 921 and the central axis Pc overlap on a cross section perpendicular to the height direction, but the present disclosure is not limited to such a configuration.
例えば、噴口921を混合器92の中央位置に配置させながらも、その中央位置と中心軸Pcとを厳密に一致させることなく、噴口921と中心軸Pcとが重なり合わないように配置してもよい。その場合、中心軸Pc付近に噴口921を配置することが好ましい。つまり、本開示における「混合器92の中央位置」には、中心軸Pcと前記横断面とが交わる交点に加えて、該中心軸Pc付近の領域内に収まる任意の位置が含まれる。またそもそも、噴口921を混合器92の中央位置に配置する構成は必須ではない。 For example, the nozzle 921 may be positioned at the center of the mixer 92, but the center position may not be precisely aligned with the central axis Pc, and the nozzle 921 and the central axis Pc may not overlap. In this case, it is preferable to position the nozzle 921 near the central axis Pc. In other words, the "center position of the mixer 92" in this disclosure includes not only the intersection of the central axis Pc and the cross section, but also any position that falls within the area near the central axis Pc. Furthermore, it is not necessary to position the nozzle 921 at the center of the mixer 92.
なお、ここでいう「中心軸Pc付近の領域」とは、該中心軸Pcから放射状に延びる径方向において前記横断面を2つの領域に分割したときに、混合器92の内壁部(より詳細には、混合管92aの内壁部)と比べて中心軸Pcに近接した一方の領域を指す。 Note that the "region near the central axis Pc" referred to here refers to one of the regions closer to the central axis Pc than the inner wall portion of the mixer 92 (more specifically, the inner wall portion of the mixing tube 92a) when the cross section is divided into two regions in the radial direction extending radially from the central axis Pc.
また、「混合器92の中心軸Pc」なる語の意味するところについても、広義の定義を用いることができる。つまり、ここでいう「中心」とは、円形状の断面で見た中心点に限定されるものではなく、半円形状の断面における対称の中心(いわゆる、「回転対称の中心」)、同断面における幾何中心(いわゆる「重心」)、矩形状をはじめとする種々の断面形状における幾何中心等が含まれる。言い換えると、本開示に係る混合管92aは、円筒状の配管に限定されるものではなく、半円筒状の配管としてもよいし、矩形状の配管としてもよい。混合管92aの断面形状には、任意の形状が含まれる。 The term "central axis Pc of the mixer 92" can also be defined in a broad sense. In other words, the "center" here is not limited to the central point as viewed in a circular cross section, but includes the center of symmetry in a semicircular cross section (so-called "center of rotational symmetry"), the geometric center in the same cross section (so-called "center of gravity"), and the geometric center of various cross-sectional shapes, including rectangular. In other words, the mixing tube 92a according to the present disclosure is not limited to cylindrical piping, but may also be semi-cylindrical piping or rectangular piping. The cross-sectional shape of the mixing tube 92a includes any shape.
1 エンジン(舶用内燃機関)
5 過給機
10 主機関
10a 前面(外面)
15 シリンダ
30 吸気通路
40 排気通路
42 排気マニホールド
90 SCR装置
92 混合器
92a 混合管
92b 噴射ノズル
921 噴口
94 反応器
94b 触媒
Pc 中心軸
1. Engine (marine internal combustion engine)
5 Turbocharger 10 Main engine 10a Front (outer surface)
15 Cylinder 30 Intake passage 40 Exhaust passage 42 Exhaust manifold 90 SCR device 92 Mixer 92a Mixing tube 92b Injection nozzle 921 Injection port 94 Reactor 94b Catalyst Pc Central axis
Claims (7)
前記主機関からの排ガスを脱硝するSCR装置と、を備え、
前記SCR装置は、
前記排ガスに還元剤を噴射する噴射ノズルが収容された混合器と、
前記混合器の下流側に配置され、前記排ガスおよび還元剤を触媒に接触させる反応器と、を有し、
前記混合器は、前記推進方向に面する前記主機関の外面に沿って配置されるとともに、該主機関における高さ方向の上側から下側に向かって延びるように構成され、
前記混合器は、前記反応器に対して別体であって、かつ、
前記高さ方向に沿って延び、かつ前記噴射ノズルを収容する混合管と、
前記排ガスに前記還元剤を混合するためのミキシング機構と、を有し、
前記噴射ノズルは、前記混合管の前記高さ方向中央部と比べて上側に配置され、かつ前記ミキシング機構の下流側に配置される
ことを特徴とするSCR装置付き舶用内燃機関。 a main engine for propelling the vessel in a predetermined propulsion direction;
an SCR device that denitrifies exhaust gas from the main engine,
The SCR device is
a mixer accommodating an injection nozzle for injecting a reducing agent into the exhaust gas;
a reactor disposed downstream of the mixer and bringing the exhaust gas and the reducing agent into contact with a catalyst;
the mixer is arranged along an outer surface of the main engine facing the propulsion direction, and is configured to extend from an upper side to a lower side in a height direction of the main engine ,
The mixer is separate from the reactor, and
a mixing tube extending along the height direction and accommodating the injection nozzle;
a mixing mechanism for mixing the reducing agent with the exhaust gas,
The injection nozzle is disposed above the center of the mixing tube in the height direction and downstream of the mixing mechanism.
A marine internal combustion engine equipped with an SCR device.
前記噴射ノズルは、前記高さ方向に垂直な横断面で見た前記混合器の中央位置から、該高さ方向の下方に向かって還元剤を噴射する
ことを特徴とするSCR装置付き舶用内燃機関。 2. The marine internal combustion engine with an SCR device according to claim 1,
the injection nozzle injects the reducing agent downward in the height direction from a central position of the mixer as seen in a cross section perpendicular to the height direction.
前記混合器は、前記噴射ノズルを収容する混合管を有し、
前記混合管は、前記高さ方向に沿って延びる中心軸を有する円筒状に形成され、
前記噴射ノズルの噴口は、前記横断面上で前記中心軸と重なり合うように配置されている
ことを特徴とするSCR装置付き舶用内燃機関。 3. The marine internal combustion engine with an SCR device according to claim 2,
the mixer has a mixing tube that houses the injection nozzle;
The mixing tube is formed in a cylindrical shape having a central axis extending along the height direction,
10. A marine internal combustion engine with an SCR device, wherein the injection nozzle has an injection port disposed so as to overlap with the central axis on the cross section.
前記主機関は、
前記推進方向に並んだ複数のシリンダと、
前記複数のシリンダに接続されかつ前記推進方向に延びる排気マニホールドと、を有し、
前記混合器は、前記推進方向に向かって前記排気マニホールドと並ぶように配置される
ことを特徴とするSCR装置付き舶用内燃機関。 4. The marine internal combustion engine with an SCR device according to claim 1,
The main engine comprises:
A plurality of cylinders aligned in the propulsion direction;
an exhaust manifold connected to the plurality of cylinders and extending in the propulsion direction;
The mixer is disposed in line with the exhaust manifold in the propulsion direction.
前記混合器の上端部は、前記高さ方向において、前記排気マニホールドよりも下方に配置される
ことを特徴とするSCR装置付き舶用内燃機関。 5. The marine internal combustion engine with an SCR device according to claim 4,
An SCR device-equipped marine internal combustion engine, characterized in that an upper end of the mixer is disposed lower than the exhaust manifold in the height direction.
前記反応器は、前記外面に沿って前記混合器と隣接するように配置されるとともに、前記高さ方向の下側から上側に向かって延びるように構成される
ことを特徴とするSCR装置付き舶用内燃機関。 6. The marine internal combustion engine with an SCR device according to claim 1,
The reactor is disposed adjacent to the mixer along the outer surface and is configured to extend from the lower side to the upper side in the height direction.
前記主機関の上面に配置され、前記反応器で浄化されたガスが流入する過給機を備え、
前記反応器の上端部は、前記高さ方向において、前記過給機よりも下方に配置される
ことを特徴とするSCR装置付き舶用内燃機関。 7. The marine internal combustion engine with an SCR device according to claim 6,
a turbocharger disposed on an upper surface of the main engine and into which the gas purified in the reactor flows,
An SCR device-equipped marine internal combustion engine, characterized in that an upper end of the reactor is disposed lower than the turbocharger in the height direction.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2022019860A JP7808482B2 (en) | 2022-02-10 | 2022-02-10 | Marine internal combustion engine with SCR device |
| KR1020230015993A KR102831795B1 (en) | 2022-02-10 | 2023-02-07 | Internal combustion engine for ship with scr device |
| CN202310119248.9A CN116576005B (en) | 2022-02-10 | 2023-02-07 | Marine internal combustion engine with SCR device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2022019860A JP7808482B2 (en) | 2022-02-10 | 2022-02-10 | Marine internal combustion engine with SCR device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2023117250A JP2023117250A (en) | 2023-08-23 |
| JP7808482B2 true JP7808482B2 (en) | 2026-01-29 |
Family
ID=87534702
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2022019860A Active JP7808482B2 (en) | 2022-02-10 | 2022-02-10 | Marine internal combustion engine with SCR device |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7808482B2 (en) |
| KR (1) | KR102831795B1 (en) |
| CN (1) | CN116576005B (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2025125907A (en) * | 2024-02-16 | 2025-08-28 | いすゞ自動車株式会社 | Exhaust gas treatment device |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009091976A (en) | 2007-10-09 | 2009-04-30 | Denso Corp | Exhaust gas purification device for internal combustion engine |
| JP2012240446A (en) | 2011-05-16 | 2012-12-10 | Sumitomo Heavy Industries Marine & Engineering Co Ltd | Ship |
| JP2020116491A (en) | 2019-01-21 | 2020-08-06 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | Denitration equipment |
Family Cites Families (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05272331A (en) * | 1992-03-25 | 1993-10-19 | Hino Motors Ltd | Exhaust emission control device and reducing agent supply method and device used therein |
| JPH08332348A (en) * | 1995-06-07 | 1996-12-17 | Meidensha Corp | Vertical type denitration apparatus |
| JPH1057770A (en) * | 1996-08-26 | 1998-03-03 | Babcock Hitachi Kk | Flue gas denitrification device |
| KR100958345B1 (en) * | 2009-10-29 | 2010-05-17 | 광성(주) | Scr system |
| JP2011144766A (en) * | 2010-01-15 | 2011-07-28 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Exhaust gas denitration system and ship equipped therewith, and control method for the exhaust gas denitration system |
| JP2012092746A (en) * | 2010-10-27 | 2012-05-17 | Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp | Exhaust emission control device |
| JP5561486B2 (en) * | 2011-06-16 | 2014-07-30 | 三菱自動車工業株式会社 | Exhaust purification device |
| KR101182253B1 (en) * | 2011-12-29 | 2012-09-17 | 광성(주) | Reductant injection amount controlling apparatus for scr system used for ship or overland plant |
| JP6713745B2 (en) | 2014-10-07 | 2020-06-24 | ヴィンタートゥール ガス アンド ディーゼル アーゲー | Reciprocating internal combustion engines, especially two-stroke large diesel engines, and mixing channels, especially mixing lines |
| JP6016954B2 (en) * | 2015-01-05 | 2016-10-26 | 三菱重工業株式会社 | Exhaust gas denitration system, ship equipped with the same, and control method of exhaust gas denitration system |
| KR20170024681A (en) * | 2015-08-26 | 2017-03-08 | 대우조선해양 주식회사 | SCR System And Arrangement Method Of The Same |
| DE102016205299A1 (en) | 2016-03-31 | 2017-10-05 | Man Diesel & Turbo Se | Internal combustion engine with exhaust aftertreatment system |
| CN105771649B (en) * | 2016-05-06 | 2018-06-12 | 哈尔滨工程大学 | A kind of marine low speed diesel engine vent gas post-processes set composite |
| DE102017124942A1 (en) * | 2017-10-25 | 2019-04-25 | Agco International Gmbh | Vehicle, especially all-terrain vehicle, with an exhaust aftertreatment device |
| JP7199192B2 (en) * | 2018-10-09 | 2023-01-05 | 株式会社ジャパンエンジンコーポレーション | Marine SCR system |
| JP2021025514A (en) * | 2019-08-08 | 2021-02-22 | いすゞ自動車株式会社 | Exhaust system structure of engine |
| CN214973078U (en) * | 2020-09-18 | 2021-12-03 | 中船动力(集团)有限公司 | Marine diesel engine tail gas high pressure selective catalytic reduction denitration system |
| CN113685248A (en) * | 2021-08-09 | 2021-11-23 | 沪东重机有限公司 | Novel diesel engine tail gas low pressure selective catalytic reduction denitration system |
-
2022
- 2022-02-10 JP JP2022019860A patent/JP7808482B2/en active Active
-
2023
- 2023-02-07 CN CN202310119248.9A patent/CN116576005B/en active Active
- 2023-02-07 KR KR1020230015993A patent/KR102831795B1/en active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009091976A (en) | 2007-10-09 | 2009-04-30 | Denso Corp | Exhaust gas purification device for internal combustion engine |
| JP2012240446A (en) | 2011-05-16 | 2012-12-10 | Sumitomo Heavy Industries Marine & Engineering Co Ltd | Ship |
| JP2020116491A (en) | 2019-01-21 | 2020-08-06 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | Denitration equipment |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116576005A (en) | 2023-08-11 |
| KR20230121003A (en) | 2023-08-17 |
| JP2023117250A (en) | 2023-08-23 |
| KR102831795B1 (en) | 2025-07-08 |
| CN116576005B (en) | 2026-03-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101947829B1 (en) | Apparatus and method for exhaust gas aftertreatment | |
| US8142247B2 (en) | Exhaust device for outboard motor engine and outboard motor | |
| CN103097688B (en) | Exhaust system and method for selective catalytic reduction | |
| US20170122174A1 (en) | Housing member for enclosing aftertreatment module of engine | |
| KR102739355B1 (en) | Engine apparatus | |
| JPH11245895A (en) | Exhaust system for personal watercraft | |
| JP2019127920A (en) | Engine air intake and exhaust system | |
| JP7808482B2 (en) | Marine internal combustion engine with SCR device | |
| EP3816418B1 (en) | Exhaust system for engine, engine and vehicle | |
| KR20230065890A (en) | Engine | |
| JP7781965B2 (en) | diesel engine | |
| US9657618B1 (en) | Aftertreatment system for engine | |
| JP2023001225A (en) | engine device | |
| JP7617054B2 (en) | engine | |
| US11203959B2 (en) | Engine | |
| US11236663B2 (en) | Exhaust system for engine | |
| JPH08312476A (en) | Intake device for supercharged engine | |
| JP2026055584A (en) | Exhaust gas purification system and engine system | |
| WO2025104995A1 (en) | Exhaust gas recirculation device and engine |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20250122 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20250902 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20251031 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20260113 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20260119 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7808482 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |