CN110678634B - 内燃机的增压器剩余动力回收装置及船舶 - Google Patents
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Abstract
本发明的增压器剩余动力回收装置包括：内燃机，通过电子控制由油压操作的操作装置来驱动；第一增压器，设置在所述内燃机的排气通道中；油压泵，连接到所述第一增压器而被旋转驱动以产生油压；油通道，从所述油压泵向所述操作装置供应油压；控制器，电子控制所述操作装置；以及控制阀，用于控制被输送到所述第一增压器的涡轮的排气流量。所述控制器控制所述控制阀的开度，以在所述内燃机的负荷率为第一值以上时，使由所述油压泵产生的油压产生量对应于用于驱动所述内燃机所需的必要油压量。
Description
技术领域
本发明涉及一种内燃机的增压器剩余动力回收装置及船舶。
背景技术
以往，在诸如柴油发动机或燃气发动机的内燃机中，增压器(涡轮增压机)的涡轮由发动机的排气旋转驱动，由被旋转驱动的涡轮旋转的压缩机提高供气密度从而提高发动机的输出。
然而，即使通过安装增压器来有效地利用排气能量，当诸如发动机处于高负荷时(高输出时)排气能量也会过剩，将不浪费这些剩余的排气能量而将其利用不仅能够提高燃料消耗率，而且在环境保护的方面也强烈要求利用剩余的排气能量。
作为有效地利用发动机剩余排气能量的装置，已知一种增压器剩余动力回收装置(专利文献1)，该增压器剩余动力回收装置通过连接到增压器并由增压器旋转驱动的油压泵产生油压，并且将该油压供应到油压机构以作为用于驱动内燃机的操作装置的驱动源。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：专利第6012810号公报
发明内容
发明要解决的课题
在该增压器剩余动力回收装置中，由油压泵产生的油压主要被供应到驱动内燃机的油压机构，但是由油压泵产生的油压的产生量随着内燃机的负荷率的增加而增加，并且在许多情况下，超过油压机构所需的必要油压量。因此，油压的剩余能量经常被浪费掉。因此，优选产生与油压机构所需的必要油压量对应的油压量。实际上，随着内燃机的负荷率增加，所述油压的剩余能量变得非常大。
因此，本发明的目的在于提供一种内燃机的增压器剩余动力回收装置及搭载该装置的船舶，所述装置可以控制产生的油压量，使得通过增压器的旋转而旋转的油压泵产生的油压量对应于驱动内燃机所需的必要油压量。
为解决课题的技术手段
本发明的一个方式是一种内燃机的增压器剩余动力回收装置。
该装置包括：
内燃机，通过电子控制由油压操作的操作装置来驱动；
第一增压器，设置在所述内燃机的排气通道中，并且由所述内燃机的排气旋转驱动，以向所述内燃机的进气管供应被增压的供气；
油压泵，连接到所述第一增压器并由所述第一增压器旋转驱动以产生油压；
油通道，从所述油压泵向所述操作装置供应油压；
控制器，电子控制所述操作装置；以及
控制阀，用于控制被输送到所述第一增压器的涡轮的排气流量，
所述控制器根据所述内燃机的负荷率控制所述控制阀的开度，在所述内燃机的负荷率为第一值以上时，使由所述油压泵产生的油压产生量对应于包括用于操作所述操作装置的油压的用于驱动所述内燃机所需的必要油压量。
优选地，所述必要油压量根据所述内燃机的负荷率来确定，
所述控制器保持所述第一增压器中的所述排气的对应于所述必要油压量的目标扫气压和所述内燃机的负荷率之间的对应关系的信息，或者所述必要油压量和所述内燃机的负荷率之间的对应关系的信息，
所述控制器根据所述内燃机的负荷率控制所述控制阀的开度，以在所述内燃机的负荷率为第一值以上时，使所述第一增压器中的扫气压与所述目标扫气压一致，或者所述油压泵的油压产生量与所述必要油压量一致。
优选地，内燃机的增压器剩余动力回收装置包括：
旁通排气通道，与所述内燃机的所述第一增压器并联配置，将所述排气的一部分排放到外部而不经由所述第一增压器的涡轮；以及
排气旁通阀，用于控制所述旁通排气通道中的排气流量，
其中所述控制阀是所述排气旁通阀。
优选地，所述控制器在所述内燃机的负荷率小于所述第一值时关闭所述排气旁通阀。
优选地，所述内燃机的增压器剩余动力回收装置，包括：
第一排气再循环装置，将所述排气的一部分供应到所述内燃机的所述进气管而不输送到所述第一增压器，
在驱动所述第一排气再循环装置时，关闭所述旁通控制阀。
优选地，所述第一排气再循环装置在所述内燃机的负荷率变为预定上限值以上时停止。
优选地，在连接到所述内燃机的所述涡轮的所述排气通道的中途，作为所述控制阀设置流量调节阀，所述流量调节阀可变地控制排气的流动通道的面积。
本发明的另一方式是一种内燃机的增压器剩余动力回收装置。该装置包括：
内燃机，通过电子控制由油压操作的操作装置来驱动；
第一增压器，设置在所述内燃机的排气通道中，并且由所述内燃机的排气旋转驱动，以向所述内燃机的进气管供应被增压的供气；
油压泵，连接到所述第一增压器并由所述第一增压器旋转驱动以产生油压；
油通道，从所述油压泵向所述操作装置供应油压；
控制器，电子控制所述操作装置；
控制阀，用于控制被输送到所述第一增压器的涡轮的排气流量；
第二增压器，与所述第一增压器另行地与所述内燃机的排气通道并联配置，并且通过由所述内燃机的排气而旋转驱动，向所述内燃机供应被增压的供气，与所述第一增压器相比，所述第二增压器的尺寸小；
第二排气再循环装置，与所述第二增压器并联配置，将所述排气的一部分供应到所述内燃机的所述进气管而不输送到所述第二增压器；以及
切断阀，用于切断向所述第二增压器的涡轮供应排气，
所述控制器控制所述控制阀的开度，以在所述内燃机的负荷率为第一值以上时，使由所述油压泵产生的油压产生量对应于包括用于操作所述操作装置的油压的用于驱动内燃机所需的必要油压量，
且，所述控制器如下进行控制：在所述内燃机的负荷率为所述第一值以上且第二值以下时，在停止所述第二排气再循环装置的动作的状态下，通过关闭所述切断阀来停止所述第二增压器的供气。
另外，本发明的另一方式是一种船舶，所述船舶搭载所述内燃机的增压器剩余动力回收装置，所述内燃机是船舶的推进用发动机。
发明的效果
根据所述增压器剩余动力回收装置及搭载该装置的船舶，可以控制产生的油压量，使得通过增压器的旋转而旋转的油压泵产生的油压量对应于驱动内燃机所需的必要油压量。
附图说明
图1是示出一个实施方式的增压器剩余动力回收装置的主要结构的图。
图2是示出一个实施方式中使用的内燃机处于低负荷率时的油压流动的一例的图。
图3是示出一个实施方式中使用的内燃机处于中负荷率时的油压流动的一例的图。
图4是示出一个实施方式中使用的内燃机处于高负荷率时的油压流动的一例的图。
图5是示意性地示出在一个实施方式中使用的增压器周围的装置结构的一个优选方式的图。
图6是示意性地示出在一个实施方式中使用的增压器周围的装置结构的另一优选方式的图。
具体实施方式
下面将详细描述根据本发明的内燃机的增压器剩余动力回收装置及船舶的一个实施方式。
图1是示出一个实施方式的增压器剩余动力回收装置(以下称为回收装置)100的主要结构的图。
回收装置100是内燃机1上附带设置的装置。回收装置100中，连接到增压器并且由增压器旋转驱动的油压泵产生油压，并且将该油压作为用于驱动内燃机的操作装置(例如，排气阀或燃料喷射阀)的驱动源的油压来供应。回收装置100的这种处理被称为排气能量回收处理。下面，将描述回收装置100和排气能量回收处理。
(回收装置及排气能量回收处理)
回收装置100主要包括内燃机1、增压器(第一增压器)5、油压泵10、油压机构20、控制器50以及油压控制单元51。
内燃机1没有特别限制，例如，可以列举搭载在船舶上的用于推进的低速柴油发动机(动力源，内燃机)。内燃机1是电子控制发动机，所述电子控制发动机通过油压电子控制用于驱动内燃机1所需的诸如排气阀、燃料喷射阀等的操作装置。内燃机1设置有增压器5。
增压器5由内燃机1的排气旋转驱动并且将增压到内燃机1的进气管的供气供应到内燃机1中。具体地，增压器5包括压缩机6和涡轮7。压缩机6和涡轮7通过旋转轴8连接。涡轮7由内燃机1的排气旋转驱动，并且压缩机6通过涡轮7旋转。由此，内燃机1的供气密度增加并且发动机的输出得以提高。
并且，增压器5不必限于单级。另外，内燃机1不限于船舶用发动机，并且内燃机1的类型也不限于低速柴油发动机。包括以天然气、城市燃气等为燃料的燃气发动机以及所有其他类型的电子控制发动机。
如图1所示，变速器9连接到增压器5的旋转轴8，并且可变容量型油压泵10连接到变速器9。变速器3连接到内燃机1的曲轴2的一端，并且可变容量型发动机驱动油压泵11连接到变速器3。
发动机驱动油压泵11可以直接连接到内燃机1的曲轴2，而无需设置变速器3。另外，虽然上述油压泵10和发动机驱动油压泵11在图1中均是一台，但它们仅是一例，可以使用多台。
油压泵10和发动机驱动油压泵11组装在油压机构20中。
油压机构20是用于向包括内燃机1的操作装置的油压控制单元51供应油压以操作操作装置以驱动内燃机1的机构。油压机构20包括油通道21、22、23、24、26、27、第一止回阀机构30、第二止回阀机构35、电磁开关阀机构44、启动用油压泵53以及切换阀55。
在油压机构20中，发动机驱动油压泵11的一个排出口11a连接到油通道21，并且经由第一止回阀机构30和油通道23连接到内燃机1的操作装置的油压控制单元51，发动机驱动油压泵11供应油压。第一油通道由油通道21、22、23形成。发动机驱动油压泵11的另一个排出口11b经由油通道24连接到油压泵10的一个排出口10b。
油压泵10连接到增压器5并由增压器5旋转驱动以产生油压。油压泵10的另一个排出口10a连接到油通道26并且依次经由第二止回阀机构35、油通道27和油通道23连接到内燃机1的操作装置的油压控制单元51。油压泵10向油压控制单元51供应油压。并且还依次经由从油通道27分支的油通道22、第一止回阀机构30和油通道21连接到发动机驱动油压泵11的一个排出口11a。
并且，油压泵10的排出口10a、10b和发动机驱动油压泵11的排出口11a、11b都是排出口。然而，实际上，如后面将描述的，根据操作状态，其中的一个作为油压的排出口，另一个作为油压的进入口，然而为了方便起见，将它们全部称为排出口。
第一止回阀机构30具有止回解除功能：在控制器50的控制下切换电磁切换阀，从而允许油压从油通道22回流到油通道21，即允许油压从油通道22回流到发动机驱动油压泵11。
在该止回解除功能关闭的情况下，第一止回阀机构30具有通常的止回功能：允许油压从发动机驱动油压泵11经由油通道21被供应到油压控制单元51的同时防止油压从油通道22回流到发动机驱动油压泵11。
另一方面，在该止回解除功能打开的情况下，如上所述，第一止回阀机构30允许油压从油通道22回流到发动机驱动油压泵11。另外，蓄能器可以设置在发动机驱动油压泵11和第一止回阀机构30之间。该蓄能器吸收伴随海浪、排气阀驱动、燃油喷射等产生的油压波动。
第二止回阀机构35具有止回解除功能：在控制器50的控制下允许油压从油通道27回流到油通道26，即允许油压从油通道27回流到油压泵10。
在该止回阀解除功能关闭的情况下，第二止回阀机构35具有通常的止回功能：允许油压从油压泵10经由油通道26被供应到油压控制单元51和第一止回阀机构30的同时防止油压从油通道27回流到油通道26，即防止油压从油通道27回流到油压泵10。另一方面，在该止回解除功能打开的情况下，如上所述，第二止回阀机构35允许油压从油通道27回流到油通道26，允许油压从油通道27回流到油压泵10。
电磁开关阀机构44设置在油通道26和油通道24之间，可以通过打开电磁开关阀机构44，油通道26中的油压被排出到油通道24，从而释放油压。排出机构由油通道26、电磁开关阀机构44和油通道24构成。
启动用油压泵53连接到电动机52。启动用油压泵53在内燃机1启动时被旋转驱动，以将油压供应到油压控制单元51。
切换阀55是用于使油通道23中的操作油返回到操作油源的阀。并且，操作油从操作油源从油通道24供应到油压机构20。
控制器50是电子控制包括操作装置的油压控制单元51并控制内燃机1的驱动的部分。控制器50获取关于内燃机1的负荷率的信息，并通过传感器检测例如供气的吸入温度、增压器5的下游侧的扫气压压等，如后面将描述的，根据该检测的扫气压和吸入温度等和内燃机1的负荷率，电子控制油压泵10、发动机驱动油压泵11、第一止回阀机构30、第二止回阀机构35、电磁开关阀机构44、以及后面将描述的用于控制输送到增压器5的涡轮7的排气流量的控制阀等的操作。并且，控制器50可以使用除了上述负荷率、扫气压压和吸入温度之外的参数来控制油压泵10、发动机驱动油压泵11、第一止回阀机构30、第二止回阀机构35、电磁开关阀机构44、控制阀等的操作。
油压控制单元51由诸如用于驱动内燃机1的排气阀、燃料喷射阀的由油压操作的操作装置构成，并且这些操作装置由控制器50电子控制。
作为一例，回收装置100的操作如下。
在内燃机1启动时，控制器50关闭第一止回阀机构30的止回解除功能的同时关闭第二止回阀机构35的止回解除功能。另外，关闭电磁开关阀机构44。
因此，第一止回阀机构30防止油压从油通道22回流到油通道21，并且第二止回阀机构35防止油压从油通道27回流到油通道26。并且，控制器50使电动机52旋转驱动以使启动用油压泵53产生用于启动油压控制单元51所需的油压，并将该油压供应到油压控制单元51。
接着，当内燃机1处于低负荷时，例如到35％的负荷率期间，控制器50关闭第一止回阀机构30的止回解除功能的同时打开第二止回阀机构35的止回解除功能。因此，允许油压从油通道27回流到油通道26。
如图2所示，由发动机驱动油压泵11产生的油压依次经由油通道21、第一止回阀机构30、油通道22和油通道23被供应到油压控制单元51。在这种情况下，由发动机驱动油压泵11产生的油压中的一部分油压依次经由油通道21、第一止回阀机构30、油通道22、油通道27、第二止回阀机构35和油通道26被供应到油压泵10的排出口10a，辅助油压泵10的旋转。
并且，油压泵10是可变容量型油压泵，并且通过该可变机构，即使在从排出口10a油压的回流的情况下也可以使增压器5正转。图2是用于说明内燃机1处于低负荷率时的油压流动的一例的图。
控制器50读取由传感器检测的供气的吸入温度、增压器5的下游侧的供气通道的扫气压等。另外，控制器50内设定针对内燃机1的每个负荷率的用于辅助增压器5所需的动力。并且基于扫气压、吸入温度等，控制器50适当地改变可变容量型油压泵10的容量以控制辅助增压器5的动力。
接着，当内燃机1处于中负荷时，例如，在负荷率为35％至50％期间，控制器50关闭第一止回阀机构30的止回解除功能的同时打开电磁开关阀机构44。
如图3所示，当打开电磁开关阀机构44时，由油压泵10产生的油压从油通道26经由电磁开关阀机构44被排出到油通道24而被释放，从而油通道26中的压力降低，因此油压不会从油通道26通过第二止回阀机构35流动到具有高压的油通道27。在这种情况下，由增压器5旋转驱动的油压泵10变成所谓的无负荷运转，但是为了冷却系统而排出规定压力的油压。图3是用于说明内燃机1处于中负荷率时的油压流动的一例的图。
另一方面，如3所示，由发动机驱动油压泵11产生的油压经由油通道21、第一止回阀机构30、油通道22和油通道23被供应到油压控制单元51。虽然由发动机驱动油压泵11产生的油压相对较高，但由于控制器50关闭第二止回阀机构35的止回解除功能，因此通过第二止回阀机构35的止回功能，油通道27的油压不会通过第二止回阀机构35流动到油通道26。
如上所述，当内燃机1处于中负荷时，例如，在负荷率为35％至50％期间，油压泵10处于无负荷运转，并且油压控制单元51所需的油压仅使用由发动机驱动油压泵11产生的油压。
接着，当内燃机1处于高负荷时，例如，当负荷率为50％以上时，控制器50打开第一止回阀机构30的止回解除功能，并且关闭第二止回阀机构35的止回解除功能。另外，控制器50关闭电磁开关阀机构44。
因此，第一止回阀机构30允许油压从油通道22回流到油通道21，即，允许油压从油通道22回流到发动机驱动油压泵11。另外，第二止回阀机构35允许油压从油通道26流动到油通道27，并且通过止回功能防止油压从油通道27流动到油通道26。
因此，如图4所示，由油压泵10产生的油压依次经由油通道26、第二止回阀机构35、油通道27和油通道23被供应到油压控制单元51。例如，当负荷率为50％以上时，可以从油压泵10供应油压控制单元51所需的所有油压。
另外，当内燃机1处于高负荷时，油压泵10可以产生例如油压控制单元51所需的油压的两倍程度的油压。因此，如图4所示，由油压泵10产生的油压依次经由油通道26、第二止回阀机构35、油通道27、油通道22、第一止回阀机构30和油通道21被供应到发动机驱动油压泵11的排出口11a，以辅助发动机驱动油压泵11的旋转。
即，由油压泵10产生的油压辅助发动机驱动油压泵11所连接的内燃机1的旋转。
图4是用于说明内燃机1处于高负荷率时的油压流动的一例的图。
通过这种方式，回收装置100执行排气能量回收处理，并使用回收的能量来辅助内燃机1的驱动，从而可以提高内燃机1的燃料消耗率。
另外，油压泵10不一定是可变容量型油压泵，可以是固定容量型油压泵。如果是固定容量型油压泵，则可以显著节省空间。然而，当油压泵10是固定容量型油压泵时，由于从排出口的油压的回流而不能使泵正转，因此当油压机构20保持原样时，在低负荷时不能辅助增压器5。为了使内燃机1在低负荷、中负荷和高负荷时执行与回收装置100相同的驱动，需要部分地改变油压机构20的结构等，使得即使在油压回流时油压可以从通常油压进入口流入到泵。
在这样的回收装置100中，在内燃机1处于高负荷时由油压泵10产生的油压量大于驱动油压控制单元51和发动机驱动油压泵11所需的必要油压量，容易变成剩余的能量。因此，在一个实施例中，为了不产生剩余的油压能量，随着内燃机1的负荷率增加由油压泵10产生的油压量达到驱动油压控制单元51和发动机驱动油压泵11所需的必要油压量时，在此后的高负荷率时控制增压器5的旋转。具体地，在回收装置100中设置有用于控制被输送到增压器5的涡轮的排气流量的控制阀。当内燃机1的负荷率为第一值以上时，控制器50控制控制阀的开度，使得由油压泵10产生的油压产生量对应于用于驱动包括用于操作油压控制单元51所需的油压的内燃机1所需的必要油压量。下面，将在第一实施方式和第二实施方式中描述控制阀的开度的控制。
(第一实施方式)
图5是示意性地示出增压器5周围的装置结构的一个优选方式的图。
在内燃机1和增压器5之间设置有用于接收从内燃机1排出的排气的排气接收器60和用于吸入由增压器5增压的供气的进气歧管62。在排气接收器60设置有从排气接收器60连接到增压器5的涡轮7的排气通道64和绕过涡轮7的旁通排气通道68。旁通排气通道68连接到外部排气通道66，所述外部排气通道66用于将来自涡轮7的排气排放到外部空气中。即，旁通排气通道68与增压器5，更具体地说与涡轮7并排配置，并且是用于将一部分排气排放到外部而不通过涡轮7的排气通道。
在压缩机6设置有用于从外部空气引入空气的外部空气引入通道72，并且在压缩机6上还设置有用于将压缩的空气引导至冷却器76的供气通道74。从排气接收器60延伸的排气循环通道78连接到冷却器76。由冷却器76冷却的气体作为供气被供应到进气歧管62，并且进一步被供应到内燃机1。排气循环控制阀80设置在排气循环通道78上。排气接收器60内的一部分排气通过排气循环通道78与从外部空气吸入并由压缩机6压缩的空气混合，并作为供气被供应到内燃机1。如上所述，使用一部分排气作为供气是为了通过利用排气中所含的NOx(氮氧化物)来降低内燃机1的燃烧温度，由此降低氧气和氮气之间的反应速度来减少NOx排放量。以下，将该处理称为排气循环处理。执行该排气循环处理是为了适应“海洋污染防止条约”(马尔波尔条约)的2005年生效的附件VI中的第三条规定(IMO Tier III)，该条约规定减少特定的外国周围的沿海区域的氮氧化物排放量，特别是搭载有回收装置100的船舶。排气循环通道78和排气循环控制阀80构成排气再循环装置，该装置将一部分排气供应到内燃机的进气歧管(进气管)62而不输送到增压器5。
尽管未在图5中示出，但是可以在排气循环通道78中设置集尘器、压缩机等。
用于控制旁通排气通道68中的排气流量的排气旁通阀70作为所述控制阀设置在旁通排气通道68中。排气旁通阀70的开度由控制器50电子控制。控制器50控制作为所述控制阀的排气旁通阀70的开度，使得由油压泵10产生的油压产生量对应于驱动内燃机1所需的必要油压量。
根据一个实施方式，控制器50控制排气旁通阀70，以在内燃机1的负荷率小于第一值时，例如小于50％时，关闭排气旁通阀70。
根据另一实施方式，当排气再循环控制阀80打开而发挥排气再循环装置的功能(驱动排气再循环装置)时，控制器50进行控制以关闭排气旁通阀70。另外，根据又一实施方式，当打开排气旁通阀70时，控制器50进行控制以关闭排气再循环控制阀80从而停止排气再循环装置的功能。
如上所述，在NOx排放限制严格的沿海区域，搭载有回收装置100的船舶在沿海区域以低速移动，因此内燃机1的负荷低。因此，当内燃机1处于低负荷时，驱动排气再循环装置以减少NOx排放。在这种情况下，为了抑制NOx的排放，关闭排气旁通阀70，并且将包含NOx的排气分配到排气再循环装置。
另一方面，NOx的排放限制相对松的区域通常在远洋，在该区域中，可以停止排气再循环装置。此时，由于搭载回收装置100的船舶高速移动，因此油压泵10产生用于驱动内燃机1所需的必要油压量。在这种情况下，当不控制排气旁通阀70的开度时，由油压泵10产生的油压量超过用于驱动内燃机1的必要油压量，并且进一步地，随着内燃机1的负荷增加而增加。因此，通过控制排气旁通阀70的开度，使油压泵10仅产生驱动内燃机1所需的必要油压量。
因此，根据一个实施方式，当内燃机1的负荷率小于第一值时，由油压泵10产生的油压的产生量没有达到驱动内燃机1所需的必要油压量，因此控制器50优选地关闭排气旁通阀70。
另外，根据一个实施方式，从抑制NOx排放的观点来看，优选在打开排气循环控制阀80而发挥排气再循环装置的功能时，关闭排气旁通阀70。
根据一个实施方式，当内燃机1的负荷率变为预定上限值以上时，例如超过50％时，控制器50优选关闭排气循环控制阀80而停止排气再循环装置的功能。因此，通过控制排气旁通阀70的开度，油压泵10可以仅产生驱动内燃机1所需的必要油压量。在这种情况下，优选的是，所述上限值与内燃机1的负荷率的第一值相同，该第一值是用于控制排气旁通阀70的打开和关闭的阈值。
如上所述，在第一实施方式中，当内燃机1的负荷率为第一值以上时，例如50％以上时，控制器50根据内燃机1的负荷率控制用于控制被输送到增压器5的涡轮7的排气流量的排气旁通阀70的开度，使得由油压泵10产生的油压产生量对应于驱动内燃机1所需的必要油压量。
优选地，所述控制排气旁通阀70的控制具体如下执行。
由于根据内燃机1的负荷率确定驱动内燃机1所需的必要油压量，因此控制器50保持对应于用于油压泵10产生油压的增压器5中的必要油压量的目标扫气压和内燃机1的负荷率之间的对应关系的信息。当内燃机1的负荷率为第一值以上时，例如50％以上时，控制器50控制旁通控制阀70的开度，使得增压器5中的排气的扫气压与目标扫气压一致。由增压器5产生的扫气压可以从例如测量设置在进气歧管62中的图中未示出的供气的压力的传感器(压力计)获得。扫气压由增压器5的涡轮7和压缩机8的转速确定，并且涡轮7的转速由排气旁通阀70的开度确定，因此扫气压由排气旁通阀70的开度确定。另一方面，由增压器5旋转驱动的油压泵10产生油压。因此，控制器50优选控制排气旁通阀70的开度，使得测量的扫气压变成对应于根据内燃机1的负荷率确定的驱动内燃机1所需的必要油压量的目标扫气压。
根据一个实施方式，根据内燃机1的负荷率确定驱动内燃机1所需的必要油压量，从而控制器50保持该必要油压量与内燃机1的负荷率之间的对应关系的信息。在这种情况下，当内燃机1的负荷率为第一值以上时，例如50％以上时，优选的是，控制器50根据内燃机1的负荷率进行控制，使得由油压泵10产生的油压量与必要油压量一致。
通过控制排气旁通阀70的开度，使由油压泵10产生的油压产生量对应于驱动内燃机1所需的必要油压量，但是将开度作为控制对象的控制阀不限于排气旁通阀70。例如，作为一个实施方式，还优选的是，在连接到内燃机1的涡轮机7的排气通道64的中途，使用可变地控制排气的流动通道的面积的流量调节阀作为所述控制阀。通过使流量调节阀的开度变窄，使涡轮7旋转的排气的压力增加，涡轮7的转速可以增加，从而可以增加油压泵10的油压产生量。通过增加流量调节阀的开度，可以降低使涡轮7旋转的排气的压力，可以降低涡轮7的转速，从而可以减小油压泵10的油压产生量。
(第二实施方式)
图6是示意性地示出增压器5周围的装置结构的另一优选方式的图。
在图6所示的方式中，在一个内燃机1设置有增压器5(第一增压器)和增压器150(第二增压器)。增压器150的尺寸小于增压器5的尺寸。小尺寸意味着增压器的增压能力低。该结构是应用于船舶的内燃机的结构的一例。
图6中示出的增压器5具有与图5中示出的增压器5相同的结构，并且图6中示出的排气接收器60、进气歧管62、排气通道64、外部排气通道66、旁通排气通道68、排气旁通阀70、外部空气引入通道72、供气通道74以及冷却器76具有与图5中示出的排气接收器60、进气歧管62、排气通道64、外部排气通道66、旁通排气通道68、排气旁通阀70、外部空气引入通道72、供气通道74以及冷却器76相同的结构，因此将省略其描述。其中，在图6中示出的增压器5周围的结构中，与图5中示出的增压器5周围的结构不同的部分是从排气接收器60延伸的排气循环通道178连接到设置在将在后面描述的增压器150中的冷却器176。即，排气接收器60内的一部分排气与由增压器150增压的供气汇合并被供应到内燃机1。
在增压器150设置有压缩机160和涡轮170，并且压缩机160和涡轮170通过旋转轴181连接。涡轮170由内燃机1的排气旋转驱动，并且压缩机160通过涡轮170旋转。由此，内燃机1的供气密度增加，从而发动机的输出得以提高。
在排气接收器60设置有从排气接收器60连接到增压器150的涡轮170的排气通道164，并且用于将排气从涡轮170排放到外部空气中的外部排气通道166设置在涡轮170中。
在压缩机160设置有用于从外部空气引入空气的外部空气引入通道172，并且在压缩机160设置有用于将压缩空气引导至冷却器176的供气通道174。在冷却器176设置有从排气接收器60延伸的排气循环通道178，排气循环通道178连接到冷却器176。由冷却器176冷却的气体经由供气调节机构182作为供气被供应到进气歧管62，并且进一步被供应到内燃机1。供气调节机构182是用于调节由增压器150增压的供气的机构，用于与由增压器5增压的供气进行混合，包括设有用于调节压力的鼓风机的调节通道、绕过鼓风机的旁通通道、以及用于控制调节通道和旁通通道的流量的控制阀等。
排气循环切断阀180设置在排气循环通道178中，并且增压切断阀169、175设置在排气通道164和供气通道174中。排气循环切断阀180和增压切断阀169、175电连接到控制器50，通过控制器50控制阀的打开和关闭(切断、开放)。增压切断阀169是用于切断向涡轮170供应排气的阀，增压切断阀175是用于切断由压缩机160吸入到进气歧管62的供气的供应的阀。
排气循环通道178和排气循环切断阀180与增压器150并联设置，起到一部分排气不被输送到增压器150，而是被供应到内燃机1的进气管(进气歧管62)的排气再循环装置的功能。可以在排气循环通道178中设置集尘器、压缩机等。
在增压器150不设置如增压器5的用于产生油压的油压泵10。
在不进行使用油压泵10的排气能量回收处理的情况下，仅靠增压器5不法实现内燃机1的100％的负荷率，因此辅助使用增压器150。
在尺寸不同的增压器5、150中，当内燃机1的负荷率为第一值以上且第二值以下时，例如50％以上且65％以下时，控制器50进行控制使得在停止由排气循环通道178和排气循环切断阀180构成的排气再循环装置的操作的状态下，通过将增压切断阀169、175从打开状态进行关闭，停止增压器150的供气。在这种状态下，由于内燃机1的负荷率为第一值以上，因此关闭排气循环切断阀180以停止排气循环处理，并且旁通排气阀70打开以执行排气能量回收处理，与第一实施例一样，排气旁通阀70的开度由控制器50控制。
如上所述，由于排气集中在进行排气能量回收处理的油压泵10所连接的增压器5上，因此能够通过排气能量回收处理的效果提高内燃机1的燃料消耗率。
第一实施方式和第二实施方式的回收装置优选为例如搭载在船舶上并内燃机1是该船舶的推进用发动机。由于该船舶执行排气能量回收处理，因此除了提高内燃机1的燃料消耗率之外，还可以控制产生的油压量，从而不会产生浪费的能量。
上述回收装置100仅是一例，并且基于本发明的主要内容可以进行各种变形，并且这些变形不排除在本发明的范围之外。另外，在上述回收装置100中，将35％为止的负荷作为低负荷，将35％至50％的负荷作为中负荷，将50％以上的负荷作为高负荷。但是，这仅是一例，可以根据内燃机的类型、使用方式等而不同，并不限于此。
附图标记说明
1：内燃机
2：曲轴
3：变速器
4：排气通道
5、150：增压器
6、160：压缩机
7、170：涡轮
8、181：旋转轴
9：变速器
10：油压泵
10a、10b、11a、11b：排出口
11：发动机驱动油压泵
20：油压机构
21、22、23、24、26、27油通道
30：第一止回阀机构
44：电磁开关阀机构
35：第二止回阀机构
50：控制器
51：油压控制单元
52：电动机
53：启动用油压泵
60：排气接收器
62：进气歧管
64、164：排气通道
66、166：外部排气通道
68：旁通排气通道
70：排气旁通阀
72、172：外部空气引入通道
74、174：供气通道
76、176：冷却器
78：排气循环通道
80：排气循环控制阀
100：增压器剩余动力回收装置
169、175：增压切断阀
178：排气循环通道
180：排气循环切断阀
182：供气调节机构
Claims (11)
1.一种内燃机的增压器剩余动力回收装置，其特征在于，包括：
内燃机，通过电子控制由油压操作的操作装置来驱动；
第一增压器，设置在所述内燃机的排气通道中，并且由所述内燃机的排气旋转驱动，以向所述内燃机的进气管供应被增压的供气；
油压泵，连接到所述第一增压器并由所述第一增压器旋转驱动以产生油压；
油通道，从所述油压泵向所述操作装置供应油压；
控制器，电子控制所述操作装置；以及
控制阀，用于控制被输送到所述第一增压器的涡轮的排气流量，
所述控制器在所述内燃机的负荷率为第一值以上时，根据所述内燃机的负荷率控制所述控制阀的开度，以在所述内燃机的负荷率为第一值以上时，使由所述油压泵产生的油压产生量对应于包括用于操作所述操作装置的油压的用于驱动所述内燃机所需的必要油压量。
2.根据权利要求1所述的内燃机的增压器剩余动力回收装置，其中，
所述控制器保持所述第一增压器中的所述排气的对应于所述必要油压量的目标扫气压和所述内燃机的负荷率之间的对应关系的信息，或者所述必要油压量和所述内燃机的负荷率之间的对应关系的信息，
所述控制器根据所述内燃机的负荷率控制所述控制阀的开度，以在所述内燃机的负荷率为第一值以上时，使所述第一增压器中的扫气压与所述目标扫气压一致，或者所述油压泵的油压产生量与所述必要油压量一致。
3.根据权利要求1或2所述的内燃机的增压器剩余动力回收装置，进一步包括：
旁通排气通道，与所述内燃机的所述第一增压器并联配置，将所述排气的一部分排放到外部而不经由所述第一增压器的涡轮；以及
排气旁通阀，用于控制所述旁通排气通道中的排气流量，
其中所述控制阀是所述排气旁通阀。
4.根据权利要求3所述的内燃机的增压器剩余动力回收装置，其中，
所述控制器在所述内燃机的负荷率小于所述第一值时关闭所述排气旁通阀。
5.根据权利要求3所述的内燃机的增压器剩余动力回收装置，包括：
第一排气再循环装置，将所述排气的一部分供应到所述内燃机的所述进气管而不输送到所述第一增压器，
在驱动所述第一排气再循环装置时，关闭所述旁通控制阀。
6.根据权利要求4所述的内燃机的增压器剩余动力回收装置，包括：
第一排气再循环装置，将所述排气的一部分供应到所述内燃机的所述进气管而不输送到所述第一增压器，
在驱动所述第一排气再循环装置时，关闭所述旁通控制阀。
7.根据权利要求5所述的内燃机的增压器剩余动力回收装置，其中，
所述第一排气再循环装置在所述内燃机的负荷率变为预定上限值以上时停止。
8.根据权利要求6所述的内燃机的增压器剩余动力回收装置，其中，
所述第一排气再循环装置在所述内燃机的负荷率变为预定上限值以上时停止。
9.根据权利要求1或2所述的内燃机的增压器剩余动力回收装置，其中，
在连接到所述内燃机的所述涡轮的所述排气通道的中途，作为所述控制阀设置有流量调节阀，所述流量调节阀可变地控制排气的流动通道的面积。
10.一种内燃机的增压器剩余动力回收装置，其特征在于，包括：
内燃机，通过电子控制由油压操作的操作装置来驱动；
第一增压器，设置在所述内燃机的排气通道中，并且由所述内燃机的排气旋转驱动，以向所述内燃机的进气管供应被增压的供气；
油压泵，连接到所述第一增压器并由所述第一增压器旋转驱动以产生油压；
油通道，从所述油压泵向所述操作装置供应油压；
控制器，电子控制所述操作装置；
控制阀，用于控制被输送到所述第一增压器的涡轮的排气流量；
第二增压器，与所述第一增压器另行地与所述内燃机的排气通道并联配置，并通过所述内燃机的排气而旋转驱动，向所述内燃机供应被增压的供气，与所述第一增压器相比，所述第二增压器的尺寸小；
第二排气再循环装置，与所述第二增压器并联配置，将所述排气的一部分供应到所述内燃机的所述进气管而不输送到所述第二增压器；以及
切断阀，用于切断向所述第二增压器的涡轮供应排气，
所述控制器在所述内燃机的负荷率为第一值以上时，根据所述内燃机的负荷率控制所述控制阀的开度，以在所述内燃机的负荷率为第一值以上时，使由所述油压泵产生的油压产生量对应于包括用于操作所述操作装置的油压的用于驱动所述内燃机所需的必要油压量，
且，所述控制器如下进行控制：在所述内燃机的负荷率为所述第一值以上且第二值以下时，在停止所述第二排气再循环装置的动作的状态下，通过关闭所述切断阀来停止通过所述第二增压器的供气。
11.一种船舶，其特征在于，
所述船舶搭载权利要求1至10中任一项所述的内燃机的增压器剩余动力回收装置，所述内燃机是船舶的推进用发动机。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20240422 Address after: Tokyo Capital of Japan Patentee after: Mitsui Yiaisi Co.,Ltd. Country or region after: Japan Address before: Tokyo Capital of Japan Patentee before: MITSUI ENGINEERING & SHIPBUILDING Co.,Ltd. Country or region before: Japan |