本發(fā)明涉及內(nèi)燃機的排氣凈化裝置。

背景技術(shù)：

以往，為了降低來自內(nèi)燃機的排氣中所含的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，促進還原反應(yīng)。另一方面，在排氣從該貫通孔通過時，有時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1所述。

專利文獻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

專利文獻

專利文獻1：日本特開平8－126817號公報

技術(shù)實現(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)動機的運轉(zhuǎn)條件。

發(fā)明效果

作為本發(fā)明的效果，實現(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催化劑進行更換、手動清洗等適當?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)動機的運轉(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催化劑進行適當?shù)奶幚頌橹沟钠陂g，減輕NO_x催化劑的負擔。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荷率的壓差的經(jīng)時變化的曲線的圖。

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)明的一實施方式的排氣凈化裝置的發(fā)動機的船舶的構(gòu)成的概略圖。

具體實施方式

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施方式的排氣凈化裝置1進行說明。需要說明的是，本實施方式中的“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28的內(nèi)燃機的發(fā)動機22排出的排氣進行凈化。排氣凈化裝置1設(shè)于發(fā)動機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)、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105、輔機106排出的排氣進行凈化(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，當空氣罐6(儲備罐7)的壓力達到規(guī)定的壓力時停止供給。需要說明的是，加壓空氣供給泵5在本實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。空氣噴射噴嘴16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，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?？諝鈬娚鋰娮?6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22中剛?cè)紵蟮呐艢鉁囟萒。

排氣管23將來自發(fā)動機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，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，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，第一開關(guān)閥23b被控制為關(guān)閉。

此外，作為其他實施方式，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，計算出排氣的限制區(qū)域；排氣流速映射圖M2，基于發(fā)動機轉(zhuǎn)速N、燃料噴射量F以及排氣溫度T計算出排氣流速；初始壓差映射圖M3，計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，基準壓差上升量映射圖M4，計算出在各初始壓差ΔPi下因催化劑的經(jīng)年劣化而需要進行更換等的第一基準壓差上升量ΔPt1和需要進行與通常的規(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壓差上升量ΔPt2，等?？刂蒲b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)出警報聲的揚聲器27b以及停止發(fā)出警報的開關(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，能控制尿素水供給泵9的運轉(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)動機轉(zhuǎn)速N以及燃料噴射量F、與發(fā)動機22有關(guān)的各種信息。此外，控制裝置26有時也不介由ECU24而是直接取得與發(fā)動機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凈化率以及尿素水的濃度的信號?；蛘?，能預(yù)先輸入并定義目標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。

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前位置，并根據(jù)限制區(qū)域映射圖M1判斷當前位置是否是排氣的限制區(qū)域(限制海域)。在判斷為當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22的負荷率Wr(排氣流速Ve)的壓差ΔP的經(jīng)時變化進行說明。圖5表示規(guī)定的發(fā)動機轉(zhuǎn)速N的各負荷率Wr下的催化反應(yīng)器12的壓差上升量(ΔP－ΔPi)的經(jīng)時變化。

如圖5所示，使發(fā)動機22在規(guī)定的發(fā)動機轉(zhuǎn)速N下以負荷率100％以及負荷率75％進行運轉(zhuǎn)的情況下，催化反應(yīng)器12的壓差上升量(ΔP－ΔPi)相對于運轉(zhuǎn)時間的推移緩慢增加。另一方面，使發(fā)動機22在規(guī)定的發(fā)動機轉(zhuǎn)速N下以負荷率25％進行運轉(zhuǎn)的情況下，與以負荷率100％以及負荷率75％進行運轉(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22的負荷率Wr越低，煤塵越容易附著。這是因為，在發(fā)動機22的負荷率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)定值以上的基準排氣流速Vt以下的排氣速度Ve下實施吹灰，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的吹灰方式的瞬時加壓方式進行說明。

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)以時間t供給加壓空氣。此時，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22的負荷率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)系進行說明。圖10表示規(guī)定的發(fā)動機轉(zhuǎn)速N的各負荷率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下的第一基準壓差上升量ΔPt1和第二基準壓差上升量ΔPt2的基準壓差上升量映射圖M4。

如圖10所示，對于排氣凈化裝置1而言，與發(fā)動機22的負荷率無關(guān)，NO_x催化劑殘留煤塵因長期運轉(zhuǎn)而堆積，催化反應(yīng)器12的初始壓差ΔPi與當前狀態(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與當前狀態(tài)下的壓差ΔP之差的基準值即第一基準壓差上升量ΔPt1以上時，對于排氣凈化裝置1，因經(jīng)年劣化而進行催化劑更換、手動清掃，由此能在長期運轉(zhuǎn)時抑制NO_x催化劑14的脫硝率的降低。同樣，在各負荷率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與當前狀態(tài)下的壓差ΔP之差的基準值即第二基準壓差上升量ΔPt2以上時，排氣凈化裝置1進行清洗效果比通常的吹灰更好的吹灰，由此能在長期運轉(zhuǎn)時抑制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在各負荷率Wr下將根據(jù)壓差上升量計算出的脫硝率的降低率和所取得的NO_x濃度進行比較，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)年劣化而需要進行更換等的容許壓差上升量即第一基準壓差上升量ΔPt1和需要進行清洗效果比通常的吹灰更好的吹灰的第二基準壓差上升量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的一實施方式的排氣凈化裝置1的吹灰器15的控制方式進行說明。需要說明的是，在本實施方式中，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)電機用的發(fā)動機等。

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

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

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

接著，對作為本發(fā)明的排氣凈化裝置1的一實施方式的排氣凈化裝置1的吹灰器15的控制方式進行具體說明。需要說明的是，控制裝置26采用與發(fā)動機22的啟動/停止連動地進行吹灰器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)所計算出的排氣流速Ve，基于初始壓差映射圖M3計算出排氣流速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)所計算出的ΔPi，基于基準壓差上升量映射圖M4計算出因催化劑的經(jīng)年劣化而判斷為需要進行催化劑的更換等的第一基準壓差上升量ΔPt1和判斷為需要進行清洗效果比通常的吹灰更好的吹灰的第二基準壓差上升量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與所計算出的催化反應(yīng)器12的初始壓差ΔPi之差是否小于所計算出的第一基準壓差上升量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與所計算出的催化反應(yīng)器12的初始壓差ΔPi之差小于所計算出的第一基準壓差上升量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與所計算出的催化反應(yīng)器12的初始壓差ΔPi之差不小于所計算出的第一基準壓差上升量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，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與所計算出的催化反應(yīng)器12的初始壓差ΔPi之差是否小于所計算出的第二基準壓差上升量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與所計算出的催化反應(yīng)器12的初始壓差ΔPi之差小于所計算出的第二基準壓差上升量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與所計算出的催化反應(yīng)器12的初始壓差ΔPi之差不小于所計算出的第二基準壓差上升量ΔPt2的情況下，使步驟移至步驟S340。

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

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

另一方面，在判定為所計算出的排氣流速Ve不小于基準排氣流速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準模式進行吹灰，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、清洗力更強的吹灰的條件的清洗模式進行吹灰，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22的運轉(zhuǎn)狀態(tài)高效地去除煤塵的方式進行吹灰。由此，排氣凈化裝置1能兼顧由吹灰實現(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能通過進行與通常不同的吹灰來抑制由經(jīng)時變化所引起的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，由此進行適當?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的壓差上升量計算出凈化率(脫硝率)的降低的量，通過變更發(fā)動機22的燃料噴射量F、燃料噴射時期來使NO_x排出量減少，使NO_x催化劑14的負擔降低。由此，排氣凈化裝置1能彌補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22的船舶的第一實施方式的船舶100進行說明。

如圖14所示，船舶100具備：船體101、船橋102、機艙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)有機艙103。在機艙103設(shè)有作為驅(qū)動螺旋槳104的內(nèi)燃機的主機105、作為驅(qū)動發(fā)電機107的內(nèi)燃機的輔機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105的動力能介由螺旋槳軸104a傳遞至螺旋槳104。

在此，主機105和輔機106由作為以輕油或重油為燃料的柴油發(fā)動機的發(fā)動機22構(gòu)成。發(fā)動機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22并不限定于柴油發(fā)動機。

產(chǎn)業(yè)上的可利用性

本發(fā)明能利用于內(nèi)燃機的排氣凈化裝置。

附圖標記說明：

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 基準壓差上升量