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JPH04232324A - 大型ディーゼル機関 - Google Patents

大型ディーゼル機関

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JPH04232324A
JPH04232324A JP3187207A JP18720791A JPH04232324A JP H04232324 A JPH04232324 A JP H04232324A JP 3187207 A JP3187207 A JP 3187207A JP 18720791 A JP18720791 A JP 18720791A JP H04232324 A JPH04232324 A JP H04232324A
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JP
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ring
exhaust manifold
engine
catalyst
exhaust gas
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JP3187207A
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Jakob Vollenweider
ヤコブ　ボレンヴァイダー
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Sulzer AG
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Sulzer AG
Gebrueder Sulzer AG
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Publication date
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    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、幾つかのシリンダと、
該シリンダに結合される排気マニホールドとを有する大
型ディーゼル機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】環境を保護するための規制の厳格さの全
世界的増大により、例えばタンカーの推進用大型ディー
ゼル機関でさえも汚染物質、特に窒素酸化物の放出を低
減する様に適応されねばならない。燃焼炉からの排気ガ
スから主として窒素を除去する一方法は、「選択的な触
媒による低減」（ＳＣＲ）であり、このとき、窒素酸化
物は、アンモニアまたはアンモニア担体によって窒素お
よび水に触媒作用で低減される。ＳＣＲ法における重大
な問題は、ＳＣＲ法が大型ディーゼル機関に適用される
際に市販用触媒に必要な大量の空間であり、従って、触
媒のための空間が機関用空間に加えて占められ、これは
、機関を含む設置を複雑にし特に船舶の適用に問題を提
供する。
【０００３】
【発明の要約】本発明の目的は、機関用空間に加わる触
媒のための如何なる余地をも必要とすることなく窒素酸
化物の放出が著しく低減される様に、最初に述べた種類
の大型ディーゼル機関を改良することである。
【０００４】この目的のため、本発明によると、シリン
ダから来る排気ガスから窒素酸化物を除去するために、
静止混合器の形状の触媒は、排気マニホールド内に配置
され、還元剤の供給源は、排気ガスが触媒に進入する場
所の前に配置される。静止混合器の形状の触媒の使用に
より、触媒に必要な空間は、排気マニホールドに組込ま
れるのに充分に小さい。これは、機関を複雑にするのを
回避し、機関のまわりの有用な空間を低減しない。以下
、添付図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。
【０００５】
【実施例】図１に示す様に、周知の型式の低速回転２サ
イクル大型ディーゼル機関１は、排気管３によって共通
の排気マニホールド４に各々が結合される直列の幾つか
のシリンダ２、例えば５つのシリンダを有している。円
形断面を有する排気マニホールド４は、シリンダ２の上
方で水平のその円筒形軸線を備えて配置され、排気管３
は、排気マニホールド４に沿って分配されて排気マニホ
ールド内に接線方向に開口する。管路５は、図１の排気
マニホールド４の左端の近くで分岐して、過給機７を直
接に駆動する排気ガスタービン６に達する。タービン６
内で膨脹したガスを大気へ排出する煙道８は、タービン
６と過給機７との間でタービンケーシングに結合される
。圧縮された新しい空気をシリンダ２の下端（図示せず
）に供給する給気冷却器９は、図１で過給機７の下に設
けられる。
【０００６】本発明により、触媒１０は、排気マニホー
ルド４内に配置され、環状空間１１を残して排気マニホ
ールドの断面の中央に充満すると共に排気マニホールド
４の長さのかなりな部分にわたって延びる。触媒１０は
、図８に例として示す様な静止混合器に構造において類
似する。該触媒は、触媒材料で被覆される幾つかの垂直
な金属シート３１を有し、該シート３１は、垂直に対し
て傾斜してシート３１に対して直角に溶接される平行な
ガイド要素３２を有している。シート３１は、ガイド要
素３２が交差する様に並んで交代に配置される。この結
果、矢印（Ａ）　の方向へ触媒を通って流れる排気ガス
は、約９０°で交差する幾つかの部分的な流れに分けら
れる。幾つかのシート３１は、堆積をなして重ねられ、
幾つかの該堆積は、排気マニホールド４のガス流の方向
において相互の背後に配置される。矢印（Ａ）　の方向
で円形の輪郭を有する（図８に対照的に）触媒の堆積の
全体は、マニホールド４の内部に環状空間１１を限ぎる
円筒形チューブ１２によって包囲される。
【０００７】触媒１０を収容するチューブ１２は、チュ
ーブ１２の長さに沿って分配される４つの個所において
排気マニホールド４内に保持される。支持リング１４，
１５は、２つの中間個所に配置される。該リングは、同
一であって、図４，５に示す様にリング円板１７と、円
板１７に溶接される外側リング１８と、円板１７に同様
に溶接される内側リング１９とを有している。リング円
板１７は、その表面にわたって分配されガスが環状空間
１１へ流入するのを可能にする多数の円形孔２０を形成
される。外側リング１８は、マニホールド４に溶接され
、一方、リング１９は、チューブ１２に溶接される滑り
リング２１上を軸方向に移動可能である。
【０００８】チューブ１２は、図３の左において例えば
孔なしの閉じたリング円板の形状の支持リング１３によ
って保持される。該リング円板の外周は、排気マニホー
ルド４に溶接され、該リング円板の内周は、チューブ１
２に溶接され、従って、ガスは、環状空間１１から支持
リング１３を経て左へ流れ得ない。図３における排気マ
ニホールド４の左端は、着脱可能に結合されるカバー４
０によって閉じられる。
【０００９】チューブ１２は、図３におけるその右端に
おいて流れガイドリング２２によって４個所で保持され
る。リング２２は、チューブ１２の右端に隣接し、捻り
を無効にする幾つかの周辺に分配されるブレード２３を
その外側に有してる。好適に曲げられるシート金属で作
られるブレード２３は、ガイドリング２２に溶接される
内側長手方向端縁と、リング２４に溶接される外側長手
方向端縁とを有し、リング２４は、排気マニホールド４
に当接し、図３におけるその右端において外方へ突出す
フランジに融合する。この様にして、ガイドリング２２
と、ブレード２３と、外側リング２４とは、マニホール
ド４に挿入可能な構造ユニットを形成する。図３におけ
るリング２２の左端は、チューブ１２内に幾分突出し、
該端部に向ってディフューザの様に内部で広がる。図３
における排気マニホールド４の右端は、ガイドリング２
２に向って先細になるガイド円錐２６を中心に有するカ
バー２５によって閉じられる。カバー２５は、リング２
４のフランジをその間に締付けるフランジによって排気
マニホールド４に着脱可能に結合される。
【００１０】図６では、水に溶解する還元剤、例えば尿
素は、支持リング１５のリング円板１７にクリップ３４
によって固定されるリング導管３０を経て供給される。 リング導管３０は、ガス流から遠いリング円板１７の側
部に配置され、円板１７の孔２０のほぼ中心を延びる。 リング導管３０のノズル３５は、リング円板１７の周辺
にわたって均等に分配され、ガス流の方向へ還元剤を放
出する。図６の実施例では、ノズル３５は、１つ置きの
孔に設けられる。
【００１１】図７に示す様に、リング導管３０は、環状
チャンバ３６と、内側チャンバ３７とを有する様に二重
壁を有している。環状チャンバ３６は、還元剤源（図示
せず）に結合され、内側チャンバ３７は、冷却水供給源
（図示せず）に結合される。
【００１２】上述の装置は、次の通り作用する。シリン
ダ２で発生する排気ガスは、排気管３を経て排気マニホ
ールド４の環状空間１１へ流入する。次に、該ガスは、
流れガイドリング２２に向って図３で右へ捻れを持って
流れ、このとき、該捻れは、ブレード２３によって無効
化ないし矯正される。次に、該排気ガスは、カバー２５
によって限られるチャンバ内に導かれ、ガイドリング２
２によって包囲されるディフューザチャンバにガイド円
錐２６の扶助によって流入した後、触媒１０を通って流
れる。還元剤は、支持リング１５上のリング導管３０を
経て供給され、従って、窒素酸化物は、触媒において窒
素と、水蒸気とに周知の態様で変換される。従って、排
気ガスは、窒素酸化物を殆含まず、管路５を経て排気ガ
スタービン６に進入し、このとき、排気ガスのエンタル
ピは、機関１に上昇された圧力の新鮮な空気を供給する
ために周知の態様で使用される。
【００１３】図２，図３に示す様に、管路２７は、排気
マニホールド４に結合されて排気ガスタービン６内に開
口し、調節可能な弁２８（図３）を備えている。管路５
も調節可能な弁２９を有している。弁２８，２９により
、排気ガスは、触媒１０をバイパス可能であり、即ち、
排気ガスは、弁２８を開いて弁２９を閉じることによっ
て環状空間１１から排気ガスタービン６へ直接搬送可能
である。該触媒バイパス操作の未反応還元剤による環境
汚染を防止すると共にノズル３５の閉塞を防止する様に
、還元剤の代りの空気または水は、リング導管３０の環
状チャンバ３６を経て搬送されてもよい。
【００１４】更に、排気ガスタービン６をバイパスする
のを可能にするため、図１において弁３９′を有する管
路３９は、排気マニホールド４に結合されて煙道８内に
開口する。排気ガスタービンを使用しない運転の際、従
って弁３９′が開放されて２つの弁２８，２９が閉鎖さ
れる際、排気ガスは、環状空間１１から管路３９を経て
煙道８へ直接流入する。
【００１５】図９は、還元剤がガイド円錐２６の尖端に
配置される単一のノズル４５を経て供給される実施例を
示す。ノズル４５は、ガイド円錐２６のボア４７内に休
止する円筒形部分と、円錐２６の外側面に続く円錐形部
分とを有するケーシング４６を備えている。ニードル状
閉鎖部材４９は、ケーシング４６内に配置されるインサ
ート４８の中心において軸方向へ可動である。図９にお
ける閉鎖部材４９の左端は、二重円錐の形状であり、図
示の閉鎖位置では、図９における左の円錐４９′は、ケ
ーシング４６の外側円錐形面を延長し、一方、他の円錐
４９″は、ケーシング４６の対応する円錐形座５０と協
働するシール面を形成する。図示の様な閉鎖位置に閉鎖
部材４９を保持するため、コイルばね５１は、二重円錐
から遠い部材４９の端部に設けられ、閉鎖部材に固定さ
れる板５２とインサート４８のボア５３との間に延びる
。還元剤は、コイルばね５１と閉鎖部材４９の二重円錐
との間でインサート４８に形成される環状チャンバ５４
へボア５５を経て供給される。台形ねじの形状のリブ５
６は、環状チャンバ５４と二重円錐との間で閉鎖部材４
９に形成され、閉鎖部材が開放位置にある際に還元剤に
捻りを与える。閉鎖ねじ５７は、ボア５３にねじ込まれ
、閉鎖部材４９とインサート４８の包囲するガイドボア
との間に漏洩する任意の物質を放出するための中心ボア
５８を有している。
【００１６】また、部材４８は、環状チャンバ５４に達
するボア５９を有し、水の様な清掃剤は、該ボア５９を
経て供給されてもよい。これは、不作用の際にノズル４
５の種々な別個のチャンバ内で還元剤が結晶し従って閉
鎖部材４９を動かなくするのを防止する。冷却水（図示
せず）を供給するための環状空間６０は、部材４８とケ
ーシング４６との間に設けられる。
【００１７】ノズル４５が作用の際、ボア５５を経て供
給される還元剤の圧力は、開放方向へ閉鎖部材４９を押
圧し、その結果、捻れる還元剤は、リング２２（図３）
によって偏向されるガス流に進入し、混合物が触媒１０
に進入する以前に排気ガスに混合する。
【００１８】上述の大型ディーゼル機械は、船舶の推進
と、定置ディーゼル発電所の発電機の駆動との双方のた
めに使用するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】大型ディーゼル機関の概略の側面図。
【図２】図１の大型ディーゼル機関の上部における概略
の正面図。
【図３】排気マニホールドおよびその中の触媒の概略の
水平断面図。
【図４】支持リングの領域における図３の拡大詳細図。
【図５】図４の詳細の部分的な横断面図。
【図６】還元剤供給装置を有する支持リングの部分的な
図。
【図７】図６の還元剤供給装置の噴射ノズルの図。
【図８】触媒構造の斜視図。
【図９】図６、図７の還元剤供給装置の変形の縦断面図
。
【符号の説明】
１　　大型ディーゼル機関 ２　　シリンダ ４　　排気マニホールド ７　　過給機 １０　　触媒 １１　　環状空間 １２　　円筒形チューブ ２２　　流れガイドリング ２３　　ブレード ２４　　リング ２５　　カバー ２６　　ガイド円錐 ３０　　リング導管 ３５　　ノズル ３６　　環状チャンバ ３７　　内側チャンバ ４５　　ノズル ４９　　ニードル状閉鎖部材

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　幾つかのシリンダと、該シリンダに結
    合される排気マニホールドとを備える大型ディーゼル機
    関において、前記シリンダから来る排気ガスから窒素酸
    化物を除去するため、静止混合器の形状の触媒が、前記
    排気マニホールド内に配置され、還元剤の供給源が、該
    触媒に排気ガスの進入する場所の前に配置されることを
    特徴とする機関。
  2. 【請求項２】　　請求項１に記載の機関において、排気
    ガスが流通する環状チャンバが、前記触媒と前記排気マ
    ニホールドとの間で開放されたままであり、該触媒を包
    囲するチューブによって該排気マニホールドの内部に限
    定されることを特徴とする機関。
  3. 【請求項３】　　請求項２に記載の機関において、前記
    触媒を包囲するチューブに一致するガイドリングが、前
    記排気マニホールド内に配置されることを特徴とする機
    関。
  4. 【請求項４】　　請求項３に記載の機関において、前記
    ガイドリングが、前記排気ガスの流れの方向においてデ
    ィフューザの形状に内面的に広がることを特徴とする機
    関。
  5. 【請求項５】　　請求項３または請求項４に記載の機関
    において、前記排気ガスが前記排気マニホールドの長手
    方向軸線にほぼ平行に次に流れる様に、前記ガイドリン
    グが、前記環状チャンバから来る排気ガスの捻れを無効
    にする外部ブレードを有することを特徴とする機関。
  6. 【請求項６】　　請求項５に記載の機関において、前記
    ブレードが、それ等を包囲するリングに外側で固定され
    、該リングが、該ブレードおよび前記ガイドリングと共
    に構造ユニットを形成することを特徴とする機関。
  7. 【請求項７】　　請求項３に記載の機関において、前記
    排気マニホールドが、前記環状チャンバから流出するガ
    スを前記ガイドリング内に導く内側面を有する着脱可能
    なカバーによって該ガイドリングの領域において閉じら
    れることを特徴とする機関。
  8. 【請求項８】　　請求項７に記載の機関において、前記
    ガイドリングに向って先細りのガイド円錐が、前記カバ
    ーの内側で該カバーの中心に設けられることを特徴とす
    る機関。
  9. 【請求項９】　　請求項２から請求項８のいづれか１つ
    の項に記載の機関において、周辺に分配される幾つかの
    ノズルを有するリング導管が、還元剤供給源として前記
    環状チャンバ内に設けられることを特徴とする機関。
  10. 【請求項１０】　　請求項９に記載の機関において、前
    記リング導管が、二重壁を有し、該リング導管の外側環
    状チャンバが、前記還元剤を搬送し、一方、該リング導
    管の内側チャンバが、冷却剤供給源に結合されることを
    特徴とする機関。
  11. 【請求項１１】　　請求項７に記載の機関において、前
    記還元剤供給源が、前記カバーの中心に設けられること
    を特徴とする機関。
  12. 【請求項１２】　　請求項８または請求項１１に記載の
    機関において、還元剤の供給を制御する弁が、前記カバ
    ーのガイド円錐内に設けられることを特徴とする機関。
  13. 【請求項１３】　　ターボ過給機を有する請求項１から
    請求項１２のいづれか１つの項に記載の機関において、
    前記排気マニホールドおよび触媒が、前記排気ガスの流
    れの方向において前記ターボ過給機の前に配置されるこ
    とを特徴とする機関。
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