CN112154259A - 船用内燃机 - Google Patents

Abstract

发动机(1)包括：二冲程式主发动机(10)、朝着主发动机(10)引导空气的进气通路(20)、对流经进气通路20的空气进行增压的废气涡轮增压器(40)、辅助废气涡轮增压器(40)增压的辅助装置(70)、检测主发动机(10)的发动机转速的转速传感器(14)以及当主发动机(10)加速且该主发动机(10)的发动机转速上升至规定范围内时让辅助装置(70)工作的控制器(101、102、103)。

Description

船用内燃机

技术领域

这里所公开的技术涉及一种船用内燃机。

背景技术

例如，如专利文献1中记载的那样，在船舶用内燃机中使用废气涡轮增压器已为众所周知。具体而言，专利文献1中记载的内燃机构成为，具有主发动机(柴油发动机)和废气涡轮增压器。所述废气涡轮增压器具有接收该主发动机的废气的涡轮并且具有向主发动机输送压缩空气的压缩机(叶轮)。

这里，上述专利文献1中记载的内燃机构成为，还包括用于向压缩机辅助性地供给加压空气的空气源，利用该加压空气辅助(气辅)废气涡轮增压器增压。

上述专利文献1还公开了，在为了连接与柴油发动机相关的离合器而操纵了操纵手柄时，要利用加压空气进行辅助。

另外，专利文献2中公开了，控制对废气涡轮增压器进行辅助的方法的一例，即在判定空气过剩率小于1时或者发动机转速相对于时间的导数小于规定值时，辅助性地将加压空气供向废气涡轮增压器。

同样，专利文献3中公开了，控制对废气涡轮增压器进行辅助的方法的另一例，即在燃料喷射量相对于时间的导数大于规定值时，辅助性地将加压空气供向废气涡轮增压器。

在上述专利文献1～3中公开的构成下，虽然执行条件不同，但当满足规定条件时都自动地开始辅助废气涡轮增压器，这一点上是它们的共同之处。

专利文献1：日本专利第4250102号公报

专利文献2：日本专利第3464891号公报

专利文献3：日本专利第3464896号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

近年来，为了应对基于EEDI加强对CO₂排出量的限制这一情况，而趋向于使用相对于船舶的大小(载货重量)输出功率比现有技术低的内燃机。

但是，在使用低输出内燃机的情况下，其排气量会降低，因此例如即使要迅速加速，增压器的涡轮的旋转响应性也有可能不良，而导致主发动机的转速可能不会充分地跟上来。

因此，虽然如所述专利文献1到3中记载的那样，能够想到通过辅助性地供给加压空气来辅助废气涡轮增压器增压这一做法，但本申请发明人(们)经过专心研究，结果发现在保护由螺旋桨轴、中间轴等构成的推进轴系方面尚有改善的余地。

也就是说，在船舶用大型内燃机中，为了保护上述推进轴系免受在共振时产生的扭转振动应力的影响，惯例是在其共振转速的前后设定禁用速度范围(barred speedrange)。

在该情况下，要求在主发动机加速时，该发动机的转速尽快地通过禁用速度范围(以下将该范围称为“禁用范围(Barred Range)”)。为了满足该要求，能够想到利用上述辅助，但在所述专利文献1到3中记载的构成下，会在与禁用范围毫无关系的时刻进行辅助。其结果是对于通过禁用范围来说有可能是不利的。

这里所公开的技术正是为解决上述问题而完成的。其目的在于：在构成为辅助废气涡轮增压器增压的船用内燃机中，更可靠地保护推进轴系。

用以解决技术问题的技术方案

这里所公开的技术涉及一种船用内燃机。该船用内燃机包括二冲程式主发动机、进气通路、废气涡轮增压器、辅助装置、传感器以及控制器。所述进气通路朝着所述主发动机引导空气，所述废气涡轮增压器构成为对流经所述进气通路的空气进行增压，所述辅助装置构成为通过向所述废气涡轮增压器供给空气来辅助该废气涡轮增压器增压，所述传感器检测所述主发动机的发动机转速，所述控制器基于所述传感器的检测结果控制所述辅助装置；当所述主发动机加速且该主发动机的发动机转速上升至规定范围内时，所述控制器让所述辅助装置工作。

采用该构成方式，辅助装置通过向废气涡轮增压器供给空气来辅助该增压器增压。这样一来，在船舶要加速时，能够使增压器响应性良好地工作，进而让主发动机的转速跟上来。

这里，在所述船用内燃机中，构成为在发动机转速上升至规定范围内时由辅助装置进行辅助。例如，通过基于禁用范围设定该规定范围，能够尽快地通过禁用范围。由此而能够更加可靠地保护推进轴系。

也可以是这样的，在所述主发动机的发动机转速上升至规定范围内时，所述辅助装置在整个规定时间对所述废气涡轮增压器进行辅助。

也可以是这样的，所述规定范围被规定为包含所述主发动机中的推进轴系的共振转速。这里，优选，将所述规定范围设定为包含禁用范围。

也可以是这样的，所述船用内燃机包括对从所述主发动机排出的废气进行引导的排气通路，所述废气涡轮增压器包括设置在所述进气通路中的压缩机和设置在所述排气通路中的涡轮，所述辅助装置向该压缩机供给空气，以辅助所述压缩机旋转。

也可以是这样的，所述船用内燃机包括EGR通路，所述EGR通路是将所述进气通路中的所述压缩机的下游侧的部位与所述排气通路中的所述涡轮的上游侧的部位连接起来而形成的。

一般而言，在采用了包括所谓的高压EGR系统的结构的情况下，会让废气经由EGR通路回流，这样到达涡轮的废气的流量就会相应地减少。这不利于确保废气涡轮增压器的响应性。

如上所述，辅助废气涡轮增压器增压的结构在包括上述高压EGR系统的内燃机中特别有效。

也可以是这样的，所述船用内燃机包括废气净化装置，所述废气净化装置设置在所述排气通路中的所述涡轮的下游侧的部位，在规定温度以上的温度下活化，在所述排气通路中设置有旁通通路，所述旁路通路绕过所述涡轮到达所述废气净化装置。

一般而言，为了尽快地将废气净化装置预热，将废气净化装置保持为活化状态，有时会让废气经由上述那样的旁通通路流动，朝着废气净化装置引导绕过了涡轮的温度较高的废气(所谓的抽气)。但是，经由旁通通路绕过涡轮，这样到达涡轮的排气的流量就会相应地减少。这不利于确保废气涡轮增压器的响应性。

如上所述，辅助废气涡轮增压器增压的结构在包括上述废气净化装置的内燃机中特别有效。

发明的效果

如上所述，采用上述船用内燃机，能够更加可靠地保护推进轴系。

附图说明

图1是示例出船用内燃机的概略结构的系统图；

图2是示例出船用内燃机中的推进轴系的概略结构的图；

图3是示例出辅助带来的转速上升的图；

图4是示例出禁用速度范围的图；

图5是示例出辅助装置的工作顺序的流程图；

图6是示出船用内燃机的变形例的相当于图1的图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。需要说明的是，以下的说明仅为示例而已。图1是示例出船用内燃机(以下简称为“发动机1”)的概略结构的系统图；图2是示例出发动机1中的推进轴系S的概略结构的图。

发动机1是包括多个气缸11的直列多气缸式船舶用柴油发动机。该发动机1构成为单向扫气式二冲程发动机，搭载于油船、集装箱船、汽车运输船等大型船舶上。如图2所示，发动机1的输出轴即曲轴19经由飞轮(惯性轮)13和推进轴系S与螺旋桨18相连结，发动机1工作，其输出传递给螺旋桨18，推动船舶前行。

发动机1还构成为带增压器的发动机。也就是说，如图1所示，发动机1构成为，除了具有多个气缸11的主发动机10以及与该主发动机10相连接的进气通路20和排气通路30外，还包括利用流经排气通路30的废气工作的废气涡轮增压器40。

(1)车辆的整体结构

以下，对发动机1的主要部分进行说明。

如上所述，主发动机10具有多个气缸11(在图1中示例出六个气缸11)。在各气缸11内分别插入有活塞(未图示)，所述活塞能够做往复运动。由各气缸11的内壁、气缸盖(未图示)的顶棚面以及活塞的顶面在每个气缸11中划分出燃烧室12。

本实施方式的主发动机10构成为受到空压而启动。具体而言，在发动机1的主发动机10上连接有空压式启动装置50。该启动装置50包括启动阀51、空气管制阀53以及火花捕捉器52。所述启动阀51用于向各气缸11供给压缩空气；所述空气管制阀53控制各启动阀51打开、关闭；所述火花捕捉器52防止向压缩空气用管路(具体而言，划分出主流路63a的管路)回火。

详细而言，对每个气缸11都设置了启动阀51，该启动阀51设置在从后述的空气源61至各气缸11的流路的中途(具体而言，主流路63a的下游端)。具体而言，本实施方式的启动阀51中收纳有启动用活塞，空气供向所述启动用活塞的上端侧的顶面，且有阀杆连接在所述启动用活塞的下端侧。通过让空压作用于启动用活塞的顶面而按下与该启动用活塞相连结的阀杆，能够让启动阀51打开。另一方面，通过降低到达启动用活塞的顶面的空压，上推阀杆，能够将启动阀51关闭。通过打开启动阀51，能够将从空气源61供来的启动用压缩空气(以下简称为“启动用空气”)供向各气缸11。各气缸11的活塞这样被压缩空气按下，由此而能够使曲轴19产生旋转运动。

在图1示例出的启动阀51中，由经由独立于启动用空气的管路供给的管制用空气对作用于启动用活塞的顶面的空压进行控制。也就是说，一将管制用空气供向启动阀51的内部(具体而言，启动用活塞的顶面)，上述阀杆就会下降，启动阀51就会打开。另一方面，管制用空气一从启动阀51的内部排出，阀杆就会上升，启动阀51就会关闭。由空气管制阀53控制该管制用空气的供给情况。

详细而言，空气管制阀53构成为通过将管制用空气分配给各启动阀51来管制各启动阀51的打开、关闭。具体而言，本实施方式的空气管制阀53构成为包括螺旋驱动齿轮、旋转板、齿轮轴承等的机械式控制阀。一将压缩空气供向空气管制阀53，旋转板等就会开始运转，在与各燃烧室12的点火顺序相对应的时刻就会将压缩空气分配给各启动阀51。这样分配来的压缩空气作为上述管制用空气，能够控制各启动阀51中的阀杆的上、下运动以及各启动阀51的打开、关闭。

火花捕捉器52是所谓的回火防止装置。如图1所示，设置在各启动阀51的正上游。通过设置火花捕捉器52，在启动阀51发生故障没有关闭而出人意料地保持打开状态时，则能够防止因气缸11内的燃烧而产生的火焰朝着压缩空气的管路逆向流动。

需要说明的是，从空气源61供给的空气还能够用在启动主发动机10以外的用途上。

如图1所示，在主发动机10上连接有用于向燃烧室12供给扫气的扫气总管10a和用于从燃烧室12排出已燃气体(废气)的排气歧管10b。主发动机10经由扫气总管10a与进气通路20相连接，并且经由排气歧管10b与排气通路30相连接。

在进气通路20上从上游侧起依次设置有对流经该进气通路20的空气增压的压缩机41和构成为对由压缩机41增压了的空气进行冷却的空气冷却器21。通过了空气冷却器21的空气经由上述扫气总管10a到达燃烧室12。

另一方面，在排气通路30上从上游侧起依次设置有与压缩机41相连且驱动压缩机41的涡轮42和用于对废气进行净化的尿素SCR系统90。从燃烧室12排出的废气经由上述排气歧管10b流入排气通路30，依次通过涡轮42和尿素SCR系统90。

废气涡轮增压器40具有设置在进气通路20中的压缩机41和设置在排气通路30中的涡轮42。压缩机41与涡轮42相连结，彼此同步旋转。当利用通过涡轮42的废气驱动压缩机41旋转时，能够对通过该压缩机41的空气进行增压。

另外，本实施方式的发动机1包括用于使废气循环的EGR(Exhaust GasRecirculation：废气再循环)系统80。在图1所示的例子中，EGR系统80构成为所谓的高压EGR系统，构成为包括EGR通路81，所述EGR通路81是将进气通路20中的压缩机41的下游侧的部位和排气通路30中的涡轮42的上游侧的部位连接起来而形成的。在该EGR通路81中，从循环废气(以下亦简称为“EGR气体”)的流动方向的上游侧起依次包括打开、关闭EGR通路81的第一EGR阀82、用于从EGR气体中去除煤烟或SOx等的EGR洗涤器83、用于冷却EGR气体的EGR冷却器84、用于将EGR气体升压的EGR鼓风机85以及打开、关闭EGR通路81的第二EGR阀86。

另外，本实施方式的发动机1为了净化废气，而包括上述尿素SCR系统90。在图1所示的例子中，尿素SCR系统90构成为所谓的低压SCR系统，包括SCR单元91、旁通通路92以及旁通阀93。所述SCR单元91设置在排气通路30中的涡轮42的下游侧的部位；所述旁通通路92设置在排气通路30，绕过涡轮42到达SCR单元91；所述旁通阀93设置在旁通通路92中，将该旁通通路92打开、关闭。需要说明的是，SCR单元91是“废气净化装置”的示例。

SCR单元91具有向排气通路30喷射尿素的尿素喷射器、使用从该尿素喷射器喷射出的尿素净化废气的SCR(Selective Catalytic Reduction：选择性催化还原)催化剂以及使从SCR催化剂排出的未反应的氨氧化而进行净化的氨滑移催化剂，省略详细图示。这里，SCR催化剂构成为在规定温度以上的温度下活化，SCR催化剂在活化时能够将尿素水解，生成氨，使该氨与废气中的NOx反应(还原)而进行净化。

也就是说，尿素SCR系统90为了发挥净化性能，需要将SCR催化剂预热至上述规定温度以上。因此，当如主发动机10刚启动后那样要求充分活化SCR催化剂时，打开旁通阀93，让废气绕过涡轮42。在该情况下，节约了涡轮42工作所需的能源，从而能够将温度由此而更高的废气引入SCR单元91。利用这样引导来的高温废气能够尽早地预热SCR催化剂(所谓的抽气)。另外，不仅在主发动机10刚启动后抽气，在稳定运转时(正常航行时)也要求将SCR催化剂保持为活化状态的情况下，也适当地抽气。

另外，空压回路60包括空气源61、压缩机62、空气流路63作为主要构成要素，所述空气源61贮存有用于启动主发动机10的压缩空气；所述压缩机62用于向空气源61补充空气；所述空气流路63从空气源61朝着主发动机10(具体而言，启动装置50)引导空气。

空气源61构成为所谓的启动空气瓶(Starting air reservoir)，用于启动主发动机10的空气被加压后填充在该启动空气瓶中。空气源61根据主发动机10的大小设置有多个，例如两个以上(图1所示的例子中为两个)。如图1所示，各空气源61相互连通。这些空气源61构成为在启动主发动机10时经由空气流路63向启动装置50供给压缩空气。

空气流路63具有主流路63a、第一副流路63b和第二副流路63c。将空气源61和启动装置50连接起来而形成所述主流路63a；所述第一副流路63b和所述第二副流路63c从主流路63a的中途部位分支出来。并且，辅助用流路71连接在主流路63a的从第一副流路63b和第二副流路63c的分支部到启动装置50的中途的部位。

构成空气流路63的各流路中，主流路63a是供被供向启动装置50的启动用空气流动的流路。主流路63a在启动装置50附近分支为用于将启动用空气供给至各气缸11的流路和用于将管制用空气供给至各启动阀51的流路。前者的流路根据气缸个数进一步分支，经由火花捕捉器52和启动阀51到达各气缸11。另一方面，后者的流路在空气管制阀53分支，到达各气缸11的启动阀51。

另外，第一副流路63b是供用于控制主发动机10的排气阀等构成主发动机10的各执行器的空气(以下亦简称为“控制用空气”)流动的流路，第二副流路63c是供被供向船舶内所使用的工具的空气(以下亦简称为“作业用空气”)流动的流路。

这里，要求主流路63a中的启动用空气的压力较高(25～30bar左右)，而控制用空气、作业用空气比它低(7～9bar左右)。因此，在第一副流路63b和第二副流路63c中设置有多个减压阀64。

另外，为了抑制各执行器生锈，要求控制用空气尽可能不含水分。因此，在第一副流路63b中的减压阀64的下游侧设置有空气干燥器65。

空压回路60还包括构成为辅助废气涡轮增压器40增压的辅助装置70。该辅助装置70能够通过辅助用流路71向废气涡轮增压器40的压缩机41供给辅助用的空气(以下亦称为“辅助用空气”)。

这里，辅助用流路71构成为从空气流路63的中途分支出来并到达废气涡轮增压器40。详细而言，如图1所示，本实施方式的辅助用流路71从空气流路63中的比第一副流路63b和第二副流路63c的分支部靠下游侧且比与启动装置50的连接部靠上游侧的部位分支出来。另外，辅助用流路71的下游端部连接在废气涡轮增压器40的压缩机41上。

具体而言，辅助装置70具有所述辅助用流路71和设置在该辅助用流路71中的各种部件。具体而言，在辅助用流路71中，从辅助用空气的流动方向上游侧起依次设置有例如在不让辅助装置70工作时将辅助用流路71切断的开关阀72、用于将启动用空气减压的调压器73、用于打开、关闭辅助用流路71的开关阀74以及用于过滤辅助用空气的空气过滤器75。

这里，开关阀74构成为空压式球阀，构成为被通过第一副流路63b供给的控制用空气控制。因此，由第一副流路63b进一步分支出分支流路76，经由该分支流路76向开关阀74供给控制用空气。该分支流路76构成为从第一副流路63b的空气干燥器65的下游侧的部位到达开关阀74的流路，构成为由螺线管操纵阀77控制打开、关闭。

螺线管操纵阀77构成为基于从外部输入的控制信号打开、关闭。在螺线管操纵阀77处于打开状态时，能够向开关阀74供给控制用空气，使该开关阀74打开。另一方面，在螺线管操纵阀77处于关闭状态时，不向开关阀74供给控制用空气，能够保持该开关阀74处于关闭状态。

如图2所示，推进轴系S构成为从主发动机10(具体而言，为曲轴19)向螺旋桨18传递动力，使该螺旋桨18旋转。具体而言，本实施方式的推进轴系S具有推力轴15、螺旋桨轴17以及中间轴16。所述推力轴15与曲轴19相连结，承受推动船舶前进时所产生的推力；所述螺旋桨轴17插入船尾管中，螺旋桨18安装在该螺旋桨轴17上；所述中间轴16连结推力轴15和螺旋桨轴17。需要说明的是，从图2可知，本实施方式的推力轴15与曲轴19同样内置于主发动机10中。

由此，当柴油燃料在主发动机10的各燃烧室12中燃烧时，曲轴19伴随着插入各气缸11的活塞做往复运动而旋转。一边利用飞轮13使曲轴19平稳地旋转，一边将曲轴19的旋转力传递给推力轴15、中间轴16以及螺旋桨轴17而让螺旋桨18旋转。

如上所述，本实施方式的船用内燃机(发动机1)是构成为搭载于大型船舶上的大型柴油发动机。因此，该发动机1为了操纵搭载有主发动机10的船舶而包括多个操纵单元101、102。具体而言，多个操纵单元101、102分别构成为远程控制系统(Remote ControlSystem：RCS)，具有设置在船舶的桥楼B的操纵单元101和设置在发动机室E的操纵单元102。

在各操纵单元101、102设置有用于改变主发动机10的发动机转速(转速)的操纵手柄101a、102a。各操纵手柄101a、102a构成为所谓的传令钟式杆，通过操作它能够设定主发动机10的转速的目标值。

另外，在飞轮13的附近设置有转速传感器14，所述转速传感器14通过监视该飞轮13的旋转运动来检测主发动机10的转速。转速传感器14的检测结果显示在设置在桥楼B和发动机室E的显示仪(未图示)上。操作者能够一边参照显示仪的显示内容，一边操作操纵手柄101a、102a。

当利用各操纵手柄101a、102a设定转速的目标值时，向速度控制系统(SpeedControl System：SCS)103发送与该设定相对应的信号。在速度控制系统103，决定实现转速的目标值所需要的燃料量，向燃料喷射阀等执行器发送与所决定的燃料量相对应的信号。通过这样操作操纵手柄101a、102a，能够控制主发动机10的转速。

需要说明的是，转速传感器14的检测结果不仅会显示在上述显示仪上，还会作为表示该检测结果的电信号，输入各操纵单元101、102和速度控制系统103中。各单元101～103能够基于这样输入了的电信号来控制螺线管操纵阀77。

另外，为了应对紧急情况等，在主发动机10上还设置有其它操纵单元(未图示)。该操纵单元与构成为远程控制系统的操纵单元101、102不同，该操纵单元设置在主发动机10附近，操作者能够一边用肉眼观察主发动机10的工作情况，一边进行操作。

另外，在桥楼B、发动机室E、主发动机10附近分别设置有用于操作辅助装置70的按钮201、202、203。这些按钮201、202、203分别独立于操纵手柄101a、102a的操作设备而设，构成为接收操作者的操作输入(具体而言，按压操作)。多个按钮201、202、203中的任一个接收到操作输入时，就向构成辅助装置70的螺线管操纵阀77输出控制信号，螺线管操纵阀77构成为接收该控制信号而打开。这些按钮201、202、203分别是“操作部”的示例。

另外，在将各按钮201、202、203和螺线管操纵阀77连接起来而形成的电路上夹设有计时器204。当按下按钮201、202、203后且规定的设定时间过去了时，该计时器204通过切换该计时器的接点，能够将螺线管操纵阀77关闭。

另外，在将各按钮201、202、203和螺线管操纵阀77连接起来而形成的电路上夹设有计时器204。当按下按钮201、202、203后且规定的设定时间过去了时，该计时器204通过切换该计时器的接点，能够将螺线管操纵阀77关闭。

(2)辅助装置的工作情况

按以上所述构成的辅助装置70例如用在主发动机10的加速时。

具体而言，将按下多个按钮201、202、203中的任一个而输出的控制信号输入螺线管操纵阀77。当要将螺线管操纵阀77打开时，控制用空气通过分支流路76被供给至开关阀74，该开关阀74变为打开状态。于是，启动用空气会从主流路63a流入辅助用流路71，由调压器73减压，并且由空气过滤器75过滤后，到达废气涡轮增压器40的压缩机41。供向压缩机41的辅助用空气辅助压缩机41旋转，由此而辅助废气涡轮增压器40增压。

这里，计时器204的设定时间一过，螺线管操纵阀77就自动关闭。因此，本实施方式的辅助装置70能够在整个规定时间(计时器204的设定时间)对废气涡轮增压器40进行辅助。

图3是示例出辅助带来的转速的上升的图。具体而言，图3是对当主发动机10在时刻t0开始加速时不让辅助装置70工作的情况下(参见图3的虚线)和让辅助装置70工作的情况下(参见图3的实线)的转速的变化量进行比较并示出的图。

如图3所示，通过由辅助装置70辅助废气涡轮增压器40增压，在船舶要加速时，就能够让废气涡轮增压器40响应性良好地工作，进而能够让主发动机10的转速迅速地上升。

近年来，为了应对基于EEDI加强对CO₂排出量的限制这一情况，而趋向于使用相对于船舶的大小(载货重量)输出功率比现有技术低的内燃机。

但是，在使用低输出内燃机的情况下，其排气量会降低，因此例如即使要迅速加速，增压器的涡轮的旋转响应性也有可能不良，而导致主发动机的转速可能不会充分地跟上来。

图4是示出主发动机10的转速与扭转振动应力之间的关系，特别是示例出禁用速度范围(如前所述，将该范围亦称为“禁用范围”)的图。

一般而言，在像二冲程式柴油发动机那样的大型船舶用柴油发动机中，柴油燃料燃烧所产生的爆发力和气缸的往复运动所产生的惯性力成为起振力，使主发动机10的推进轴系S产生扭转振动。如图4的实线所示，在推进轴系S产生的扭转振动在规定的转速下达到共振。众所周知，根据发动机1的构成，有多个引发共振的转速。其中，在4～7气缸的发动机1的情况下，在发动机1工作之际会成为问题的共振取决于单节n阶的扭转振动(n为气缸数)。引发上述共振的转速在以下记载中称为“共振转速”，并且用“r0”表示。图4所示的扭转振动应力在该共振转速r0下为极大值。

一般而言，作用于推进轴系S的扭转振动应力受船级规则中规定的允许应力τ1、τ2限制。允许应力τ1、τ2有两种，两种都根据构成推进轴系S的推力轴15、中间轴16以及螺旋桨轴17的种类、形状、大小等而决定。

其中，第一允许应力τ1表示如果在某一转速下产生的扭转振动应力为τ1以下，则能够维持着该转速，持续地使用主发动机10。相对于此，当像转速位于共振转速r0附近时那样扭转振动应力超过τ1时，维持着该转速的话，则难以保护推进轴系S免遭疲劳破坏。

因此，在扭转振动应力有可能超过τ1的情况下，在共振转速r0的前后设定禁用范围，并要求在改变发动机1的转速时迅速地通过该禁用范围。需要说明的是，禁用范围根据共振转速r0、共振转速r0与连续最大转速之比来设定，详情省略。在图4所示的例子中，当将主发动机10的转速设为r时，r1≤r≤r2的范围就相当于禁用范围。由此前的说明可知，禁用范围中包含共振转速r0(即r1≤r0≤r2)。

另外，第二允许应力τ2表示在通过禁用范围的时候也不得超过的允许限度。也就是说，扭转振动应力即使暂时超过了τ1，但也不允许超过τ2。τ2是考虑通过禁用范围时所产生的应力会反复作用于推进轴系S而设定的，详情省略。

这样，在使用发动机1和搭载有该发动机1的船舶时，要求在设计为不超过第二允许应力τ2的基础上，尽可能迅速地通过根据第一允许应力τ1决定的禁用范围。特别是，为了满足后者的要求，要求让主发动机10尽可能迅速地加速。

另外，在像图1所示的发动机1那样构成为包括高压EGR系统(EGR系统80)、低压SCR系统(尿素SCR系统90)的情况下，让废气经由EGR通路81回流，让废气经由旁通通路92绕过涡轮42，这样通过涡轮42的排气的流量就会相应地减少。这不利于确保废气涡轮增压器40的响应性。

因此，虽然如本实施方式的发动机1那样，能够想到构成为通过由辅助装置70辅助性地供给加压空气来辅助废气涡轮增压器40增压，但本申请发明人(们)经过专心研究，结果发现在保护推进轴系S免受疲劳破坏方面尚有改善的余地。

也就是说，原本为了尽快地通过禁用范围而应该有效地利用辅助装置70，但若构成为利用按钮201、202、203去开始进行辅助，则会在与禁用范围毫无关系的时刻进行辅助。其结果是，对于通过禁用范围来说有可能是不利。

因此，在本实施方式的发动机1中，控制器基于转速传感器14的检测结果来控制辅助装置70。需要说明的是，这里的“控制器”可以为各操纵单元101、102以及速度控制系统103中的任一个，也可以为它们的组合。或者，还可以如后述的变形例(参见图6)那样，将ECU104用作控制器。为了简便起见，在本说明书中，对将各操纵单元101、102用作控制器的情况进行说明。

而且，当主发动机10加速且该主发动机10的转速(发动机转速)上升至规定范围内时，作为控制器的各操纵单元101、102通过向该辅助装置70输出控制信号来让辅助装置70工作。此时，辅助装置70在整个规定时间(与计时器204相同或独立设定的时间)持续地对废气涡轮增压器40进行辅助。

另外，开始辅助的指标即“规定范围”是预先设定的，预先存储于各操纵单元101、102的存储器等中。该规定范围被规定为包含主发动机10中的推进轴系S的共振转速r0。进一步详细而言，优选将规定范围设定为包含上述禁用范围，进一步优选能够将规定范围设定为与禁用范围基本一致。

在本实施方式的发动机1中，设定为规定范围与禁用范围完全一致。也就是说，若将主发动机10的转速设为r，则r1≤r≤r2成为规定范围。

这样，在本实施方式的发动机1中，构成为在转速上升至禁用范围的范围内时，由辅助装置70进行辅助。由此而能够可靠且尽快地通过禁用范围。结果能够更加可靠地保护推进轴系。

(3)辅助装置的控制例

图5是示例出辅助装置70的工作顺序的流程图。

首先，伴随着发动机1的运转，由转速传感器14监视主发动机10的转速。详细而言，转速传感器14检测转速，并且将检测结果输入各操纵单元101、102中(步骤S1)。

然后，各操纵单元101、102判断在步骤S1中检测出的转速是否在规定范围(在该例中为禁用范围)内(步骤S2)。当该判断结果为“否”时(步骤S2：否)，则返回步骤S1，继续监视转速。另一方面，当判断结果为“是”时(步骤S2：是)，则进入步骤S3，启动辅助装置70。需要说明的是，图5中进行了省略，在步骤S2中判断结果为"是"，仅限于在主发动机10加速时。因此，如果处于主发动机10减速时，则即使在步骤S1中检测出的转速在禁用范围内，控制流程也会返回步骤S1。

因此，在本实施方式的发动机1中，构成为：为了判断是否处于主发动机10加速时，而由操纵单元101、102分别监视操纵手柄101a、102a的状态。具体而言，各操纵单元101、102判断操纵手柄101a、102a是否被从低速侧操作到高速侧，基于该判断结果，进行步骤S2的判断。

当在步骤S3中辅助装置70启动时，就能够向废气涡轮增压器40的压缩机41辅助性地供给辅助用空气，辅助压缩机41旋转(步骤S4)。在预先设定的规定时间未过去的情况下(步骤S5：否)，辅助装置70继续对废气涡轮增压器40进行辅助。另一方面，在计时器204的设定时间过去了的情况下(步骤S5：是)，辅助装置70停止对废气涡轮增压器40进行辅助(步骤S6)。

(其它实施方式)

在上述实施方式中，对由空气管制阀53管制启动阀51的打开、关闭的结构进行了说明，但并不局限于该结构。也可以机械地控制启动阀51打开、关闭来替代用空气管制阀53控制启动阀51打开、关闭。或者，例如如图6所示使用电磁阀59电气地控制启动阀51打开、关闭，来替代用空气管制阀53控制启动阀51打开、关闭。在图6所示的例子中，能够基于从ECU104输出的电气信号控制启动阀51打开、关闭。

另外，在上述实施方式中，示例出了包括构成为高压EGR系统的EGR系统80的结构，但并不局限于该结构。例如，也可以构成为包括EGR系统(所谓的低压EGR系统)，所述EGR系统构成为让废气在进气通路20中的压缩机41的上游侧的部位与排气通路30中的涡轮42的下游侧的部位之间回流，还可以构成为省略EGR系统本身。

另外，在上述实施方式中，示例出了包括构成为低压SCR系统的尿素SCR系统90的结构，但并不局限于该结构。例如，也可以构成为包括布置在排气通路30中涡轮42的上游侧的尿素SCR系统(所谓的高压EGR系统)。

另外，在上述实施方式中，在从按钮201、202、203到螺线管操纵阀77的电路的中途设置有计时器204，但并不局限于该结构。

符号说明:

1 发动机(船用内燃机)

10 主发动机

14 转速传感器

20 进气通路

30 排气通路

40 废气涡轮增压器

41 压缩机

42 涡轮

61 空气源

70 辅助装置

81 EGR通路

91 SCR单元(废气净化装置)

92 旁通通路

101 操纵单元(控制器)

102 操纵单元(控制器)

103 速度控制系统(控制器)

S 推进轴系

r0 共振转速。

Claims (6)

1.一种船用内燃机，其特征在于：其包括二冲程式主发动机、进气通路、废气涡轮增压器、辅助装置、传感器以及控制器，

所述进气通路朝着所述主发动机引导空气，

所述废气涡轮增压器构成为对流经所述进气通路的空气进行增压，

所述辅助装置构成为通过向所述废气涡轮增压器供给空气来辅助该废气涡轮增压器增压，

所述传感器检测所述主发动机的发动机转速，

所述控制器基于所述传感器的检测结果控制所述辅助装置；

当所述主发动机加速且该主发动机的发动机转速上升至规定范围内时，所述控制器让所述辅助装置工作。

2.根据权利要求1所述的船用内燃机，其特征在于：

在所述主发动机的发动机转速上升至规定范围内时，所述辅助装置在整个规定时间对所述废气涡轮增压器进行辅助。

3.根据权利要求1或2所述的船用内燃机，其特征在于：

所述规定范围被规定为包含所述主发动机中的推进轴系的共振转速。

4.根据权利要求1到3中任一项权利要求所述的船用内燃机，其特征在于：

该船用内燃机包括对从所述主发动机排出的废气进行引导的排气通路，

所述废气涡轮增压器包括压缩机和涡轮，所述压缩机设置在所述进气通路中，所述涡轮设置在所述排气通路中，

所述辅助装置向该压缩机供给空气，以辅助所述压缩机旋转。

5.根据权利要求4所述的船用内燃机，其特征在于：

该船用内燃机包括EGR通路，所述EGR通路是将所述进气通路中的所述压缩机的下游侧的部位与所述排气通路中的所述涡轮的上游侧的部位连接起来而形成的。

6.根据权利要求4或5所述的船用内燃机，其特征在于：

该船用内燃机包括废气净化装置，所述废气净化装置设置在所述排气通路中的所述涡轮的下游侧的部位，在规定温度以上的温度下活化，

在所述排气通路中设置有旁通通路，所述旁通通路绕过所述涡轮到达所述废气净化装置。

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