JP2015086869A - Large-sized, low-speed turbocharged two-stroke internal combustion engine equipped with crosshead and exhaust gas recirculation system - Google Patents

Large-sized, low-speed turbocharged two-stroke internal combustion engine equipped with crosshead and exhaust gas recirculation system Download PDF

Info

Publication number
JP2015086869A
JP2015086869A JP2014208718A JP2014208718A JP2015086869A JP 2015086869 A JP2015086869 A JP 2015086869A JP 2014208718 A JP2014208718 A JP 2014208718A JP 2014208718 A JP2014208718 A JP 2014208718A JP 2015086869 A JP2015086869 A JP 2015086869A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
exhaust gas
scavenging
blower
egr
receiver
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.)
Pending
Application number
JP2014208718A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
ミゲル プレーム
Preem Mikkel
ミゲル プレーム
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MAN Energy Solutions Filial af MAN Energy Solutions SE
Original Assignee
MAN Energy Solutions Filial af MAN Energy Solutions SE
MAN Diesel and Turbo Filial af MAN Diesel and Turbo SE
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MAN Energy Solutions Filial af MAN Energy Solutions SE , MAN Diesel and Turbo Filial af MAN Diesel and Turbo SE filed Critical MAN Energy Solutions Filial af MAN Energy Solutions SE
Publication of JP2015086869A publication Critical patent/JP2015086869A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/09Constructional details, e.g. structural combinations of EGR systems and supercharger systems; Arrangement of the EGR and supercharger systems with respect to the engine
    • F02M26/10Constructional details, e.g. structural combinations of EGR systems and supercharger systems; Arrangement of the EGR and supercharger systems with respect to the engine having means to increase the pressure difference between the exhaust and intake system, e.g. venturis, variable geometry turbines, check valves using pressure pulsations or throttles in the air intake or exhaust system
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/32Engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding main groups
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0276Actuation of an additional valve for a special application, e.g. for decompression, exhaust gas recirculation or cylinder scavenging
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D21/00Controlling engines characterised by their being supplied with non-airborne oxygen or other non-fuel gas
    • F02D21/02Controlling engines characterised by their being supplied with non-airborne oxygen or other non-fuel gas peculiar to oxygen-fed engines
    • F02D21/04Controlling engines characterised by their being supplied with non-airborne oxygen or other non-fuel gas peculiar to oxygen-fed engines with circulation of exhaust gases in closed or semi-closed circuits
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0047Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
    • F02D41/0077Control of the EGR valve or actuator, e.g. duty cycle, closed loop control of position
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/34Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with compressors, turbines or the like in the recirculation passage
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/35Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with means for cleaning or treating the recirculated gases, e.g. catalysts, condensate traps, particle filters or heaters
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a large-sized, low-speed two-stroke uniflow combustion engine equipped with a crosshead and an EGR, simpler, excellent in reliability, and having an inexpensive structure.SOLUTION: Provided is a crosshead-type large-scale, low-speed, two-stroke uniflow internal combustion engine including: a plurality of cylinders 2 each connected to a scavenge air port 11 and an exhaust gas port 6; a turbocharger 7 that includes a turbine T and a compressor C; a scavenge air channel introducing high-pressure scavenge air from an outlet of the compressor C to the scavenge air port 11; an exhaust-gas recirculation channel recirculating at least part of the exhaust gas from each cylinder 2 or the exhaust gas port 6 to the scavenge air port 11; a blower 30 forcing out an EGR flow to the scavenge air port 11; a sensor 51 providing a signal representing an oxygen concentration or a carbon dioxide concentration in the scavenge air port 11; and an electronic control unit ECU receiving a signal from the sensor 51, the electronic control unit ECU being configured to control the EGR flow in response to the signal from the sensor 51.

Description

本発明は、排気ガス再循環システム及びクロスヘッドを有する大型低速ターボ過給式2ストローク内燃機関に関する。さらに、本発明は、排気ガス再循環システム及びクロスヘッド大型低速ターボ過給式2ストローク内燃機関の動作方法に関する。   The present invention relates to a large low-speed turbocharged two-stroke internal combustion engine having an exhaust gas recirculation system and a crosshead. Furthermore, the present invention relates to an exhaust gas recirculation system and a method of operating a crosshead large low speed turbocharged two-stroke internal combustion engine.

クロスヘッド式大型低速2ストローク内燃機関の典型的な使用例は、大型船の推進システムや、発電所の原動機に見られる。この型の機関は、ピストンとクランク軸との間にクロスヘッドを有する。   Typical use cases for crosshead large low speed two-stroke internal combustion engines are found in large ship propulsion systems and power plant prime movers. This type of engine has a crosshead between the piston and the crankshaft.

排出要件、特に、窒素酸化物(NO)レベルに関する排出要件を満たすことは、今も昔も困難である。 Meeting the emission requirements, especially the emission requirements for nitrogen oxide (NO x ) levels, has been difficult today.

現在、大型低速ターボ過給式内燃機関において、NO発生を低減させるためのオプションは理論的いくつか存在する。これらのオプションは、エンジンプロセスに適用されるべきものであり、特に以下のようなものが存在する:
・ 排気ガスまたは燃焼ガスの再循環(EGR)
・ 水エマルジョン燃料の使用
・ 新気の加湿、すなわち、掃気加湿(Scavenge Air Moisterization;SAM)
・ 選択触媒還元法(Selective Catalyst Reactor method;SCR)
Currently, in a large low-speed turbocharged internal combustion engine, options for reducing NO x generation there are some theoretical. These options should be applied to the engine process, in particular:
・ Recirculation of exhaust gas or combustion gas (EGR)
・ Use of water emulsion fuel ・ Humidification of fresh air, that is, Scavenging Air Moisturization (SAM)
・ Selective Catalyst Reactor method (SCR)

排気ガス再循環(EGR)は、NOを含む排気ガスの低減を目的に、小型高速ディーゼル機関を補助するための一つの手段として知られている。しかし、商業ベースで動作している大型2ストロークディーゼル機関で、排気ガス再循環を使用する機関はほとんど存在しない。その理由として、排気ガス再循環を、大型2ストロークディーゼル機関で行うことが困難である判明したことが挙げられる。大型2ストロークディーゼル機関で排気ガス再循環を行うことがそれほど困難である理由の一つには、これらの機関が、高含有量の硫黄を有する重油で動作されているのが一般的であることがある。これらの機関の排気ガスの硫黄含有量は、硫黄を全く含まない、または低含有量の燃料油で動作される小型のディーゼル機関に比べて、はるかに高い。高濃度の硫黄は、洗浄方法および洗浄装置の選択を著しく狭めるが、それは、それら洗浄方法および洗浄装置のほとんどが、高含有量の硫黄を有する重油を燃やす、大型2ストロークディーゼル機関の排気ガスに存在する、硫黄濃度および硫酸濃度に耐えられないためである。 Exhaust gas recirculation (EGR), in order to reduce the exhaust gas containing NO x, are known as a means for assisting a small high-speed diesel engine. However, few large two-stroke diesel engines operating on a commercial basis use exhaust gas recirculation. The reason is that it has been found difficult to perform exhaust gas recirculation in a large two-stroke diesel engine. One of the reasons why exhaust gas recirculation is so difficult in large two-stroke diesel engines is that they are generally operated with heavy oil with a high content of sulfur. There is. The exhaust gas sulfur content of these engines is much higher than small diesel engines that are operated with fuel oils that contain no or low sulfur content. The high concentration of sulfur significantly narrows the choice of cleaning methods and equipment, but most of these cleaning methods and equipment are in the exhaust of large two-stroke diesel engines, where heavy oils with a high content of sulfur are burned. This is because they cannot withstand the existing sulfur and sulfuric acid concentrations.

これらの高硫黄濃度に耐えることが可能であった大型2ストロークディーゼル機関において排気ガスを洗浄する一つの技術に、湿式洗浄がある。湿式洗浄とは、洗浄溶液として水を使用するいわゆる湿式スクラバに、排気ガスを通過させる技術をいう。   One technique for cleaning exhaust gases in large two-stroke diesel engines that could withstand these high sulfur concentrations is wet cleaning. Wet cleaning refers to a technique of passing exhaust gas through a so-called wet scrubber that uses water as a cleaning solution.

別の課題は、排気ガス受けから掃気流まで再循環排気ガスを移送するために必要なパワーであった。大型2ストロークディーゼル機関の掃気圧力は、大型2ストロークディーゼル機関の排気ガス受けの圧力よりも、通常、最大約0.3バール高い。したがって、再循環排気ガスを、排気ガス受けから掃気システムまで押し出すには、ブロワの設置または他の手段が必要となる。MAN B&W 12K98MC−C機関等の大口径12又は14気筒2ストロークディーゼル機関において、このようなブロワの駆動に必要な出力は、約0.5MWと予想される。排気ガスシステムで、電動機を使用するためのエネルギー量としては、この数値はかなり大きく、このような大きな出力要件でブロワを駆動するとなると、膨大なコスト増を招く。   Another challenge was the power required to transfer the recirculated exhaust gas from the exhaust gas receiver to the scavenging airflow. The scavenging pressure of a large two-stroke diesel engine is typically up to about 0.3 bar higher than the pressure in the exhaust gas receiver of the large two-stroke diesel engine. Accordingly, a blower installation or other means is required to push the recirculated exhaust gas from the exhaust gas receiver to the scavenging system. In a large bore 12 or 14 cylinder 2-stroke diesel engine such as a MAN B & W 12K98MC-C engine, the output required to drive such a blower is expected to be about 0.5 MW. The amount of energy required to use an electric motor in an exhaust gas system is considerably large. When the blower is driven with such a large output requirement, an enormous cost increase is caused.

したがって、湿式スクラバおよびブロワ等の機械の初期費用は、大型ディーゼル機関の排気ガス再循環システムにおいて、これら部品の大きさにもよるが、かなりの金額となる。   Thus, the initial cost of machines such as wet scrubbers and blowers is significant in large diesel engine exhaust gas recirculation systems, depending on the size of these parts.

大型低速2ストローク燃焼機関は、機関およびターボ過給機の特性に依存するが、機関の最大連続定格の25〜45%以下等の低負荷から中負荷の条件で動作するとき、掃気受けで十分に高い掃気圧力を得るために、ターボ過給機の圧縮機を補助する補助ブロワを必要とする。このため既存の大型低速内燃機関には、低負荷から中負荷の条件での動作を保証するための専用の補助ブロワが設けられている。   Large low-speed two-stroke combustion engines depend on engine and turbocharger characteristics, but scavenging is sufficient when operating under low to medium load conditions such as 25 to 45% or less of the engine's maximum continuous rating. In order to obtain a high scavenging pressure, an auxiliary blower for assisting the turbocharger compressor is required. For this reason, an existing large-sized low-speed internal combustion engine is provided with a dedicated auxiliary blower for guaranteeing operation under a low load to a medium load condition.

このような背景から、本発明の目的は、よりシンプルで、信頼性に優れ、かつ安価な構造を備えた、クロスヘッド型でEGRを有する大型低速2ストロークユニフロー内燃機関を提供することである。   In view of such a background, an object of the present invention is to provide a large-sized low-speed two-stroke uniflow internal combustion engine having a crosshead type EGR and having a simpler, more reliable, and less expensive structure.

この目的は、次のような、クロスヘッド式大型低速2ストロークユニフロー燃焼機関を提供することによって達成される。この機関は、それぞれ掃気受けおよび排気ガス受けに接続される複数のシリンダと;前記排気ガス受けから排気ガスを受けるタービンおよび高圧掃気を供給する圧縮機を有するターボ過給機と;前記圧縮機の出口から前記掃気受けまで前記高圧掃気を導く掃気流路と;前記シリンダまたは前記排気ガス受けから前記掃気受けまで排気ガスの少なくとも一部分を再循環する排気ガス再循環流路と;前記掃気受けにEGRフローを押し出すブロワと;前記掃気受け内の酸素濃度または二酸化炭素濃度を表す信号を提供するセンサーと;前記センサーから前記信号を受ける電子制御ユニットと;を備える。前記電子制御ユニットは、前記センサーからの信号に応じて前記EGRフローを制御するように構成される。   This object is achieved by providing a crosshead large low speed two stroke uniflow combustion engine as follows. The engine includes a plurality of cylinders respectively connected to a scavenging receiver and an exhaust gas receiver; a turbocharger having a turbine that receives exhaust gas from the exhaust gas receiver and a compressor that supplies high-pressure scavenging; A scavenging passage for guiding the high-pressure scavenging from an outlet to the scavenging receiver; an exhaust gas recirculation passage for recirculating at least a portion of the exhaust gas from the cylinder or the exhaust gas receiver to the scavenging receiver; and EGR in the scavenging receiver A blower that pushes the flow; a sensor that provides a signal representative of the oxygen or carbon dioxide concentration in the scavenging receiver; and an electronic control unit that receives the signal from the sensor. The electronic control unit is configured to control the EGR flow in response to a signal from the sensor.

前記掃気受け内に酸素センサー又は二酸化炭素センサーを有すると共に、これらのセンサーに組み合わされてこれらのセンサーからの信号を受信し、当該信号に応じて例えば流れを制御するように構成される電子制御ユニットを有する大型低速2ストロークユニフロー内燃機関を提供することにより、適切なEGR率で運転するための、シンプル且つ信頼性の高い制御システムを提供することが可能になる。   An electronic control unit having an oxygen sensor or a carbon dioxide sensor in the scavenging receiver and configured to receive signals from these sensors in combination with these sensors and control, for example, the flow in response to the signals It is possible to provide a simple and reliable control system for operating at an appropriate EGR rate by providing a large-sized low-speed two-stroke uniflow internal combustion engine.

実装形態によっては、前記電子制御ユニットは、感知した酸素濃度が第一閾値を越えるときはEGR率を増大させ、感知した酸素濃度が第二閾値未満のときはEGR率を減少させるように構成される。   In some implementations, the electronic control unit is configured to increase the EGR rate when the sensed oxygen concentration exceeds a first threshold and to decrease the EGR rate when the sensed oxygen concentration is less than a second threshold. The

実施形態によっては、前記電子制御ユニットは、感知した二酸化炭素濃度が第一閾値を越えるときはEGR率を減少させ、感知した二酸化炭素濃度が第二閾値未満のときはEGR率を増大させるように構成される。   In some embodiments, the electronic control unit is configured to decrease the EGR rate when the sensed carbon dioxide concentration exceeds a first threshold and to increase the EGR rate when the sensed carbon dioxide concentration is less than a second threshold. Composed.

本発明による大型低速ターボ過給式2ストローク内燃機関に関するさらなる目的、特徴、利点および特性は、詳細な説明により明らかとなる。   Further objects, features, advantages and characteristics of the large low-speed turbocharged two-stroke internal combustion engine according to the present invention will become apparent from the detailed description.

本発明の以下の詳細な部分において、図面に示される例示的実施形態を参照して、本発明についてより詳細に説明する。
例示的な実施形態に従う機関の概略図である。 図1記載の機関の電子制御ユニットおよびコントロールバルブの詳細図である。 別の例示的な実施形態に従う機関の概略図である。
In the following detailed part of the invention, the invention will be explained in more detail with reference to exemplary embodiments shown in the drawings.
FIG. 2 is a schematic diagram of an engine according to an exemplary embodiment. FIG. 2 is a detailed view of an electronic control unit and a control valve of the engine shown in FIG. 1. 2 is a schematic diagram of an engine according to another exemplary embodiment. FIG.

好適な実施形態の詳細な説明Detailed Description of the Preferred Embodiment

以下において、本発明によるクロスヘッド式大型低速ターボ過給式2ストローク(ディーゼル)燃焼機関に関する詳細説明を、好適な実施形態を用いて行う。   In the following, a detailed description of a crosshead large low speed turbocharged two-stroke (diesel) combustion engine according to the present invention will be given using a preferred embodiment.

クロスヘッド式大型低速ターボ過給式2ストローク燃焼機関の構造および動作は、それ自体はよく知られており、本発明の背景として更に説明することは不要であろう。排気ガスシステムの動作に関するさらなる詳細について以下に述べる。   The structure and operation of a crosshead large low speed turbocharged two-stroke combustion engine is well known per se and need not be further described as background to the present invention. Further details regarding the operation of the exhaust gas system are described below.

図1は、ユニフロー型の大型低速ターボ過給式2ストローク(ディーゼル)内燃機関1の第1の実施形態を示す。機関1は、外航船の主エンジンとして、または発電所の発電機を駆動するための定置エンジンとして使用され得る。機関の全出力は、例えば、2、000kWから110、000kWの範囲であり得る。   FIG. 1 shows a first embodiment of a uniflow-type large-scale low-speed turbocharged two-stroke (diesel) internal combustion engine 1. The engine 1 can be used as a main engine for ocean-going ships or as a stationary engine for driving a power plant generator. The total power of the engine can range from, for example, 2,000 kW to 110,000 kW.

機関1には、直列に配置される複数のシリンダ2が設けられる。各シリンダ2には、そのシリンダカバーに結び付けて排気弁3が設けられる。排気経路は、排気弁3によって開閉可能である。機関1に関して、クロスヘッド4a、およびピストンロッドをクランク軸の大端部に接続するコネクティングロッド4bも記載する。排気曲がり管5は、排気ガス受け6につながっている。排気ガス受け6は、複数のシリンダ2の列に平行して配置される。排気ガスは、少なくともそのかなりの部分が、排気ガス受け6から排気導管を介してターボ過給機7のタービンTに向かって誘導される(2台以上のターボ過給機39が存在してもよい)。排気ガスの別の部分は、再利用され、以下にさらに詳細に記載される、排気ガス再循環流路に入る。排気ガスは、排気ガスバイパス54を経由して、出口9a、9bまたは出口9cを介して、ターボ過給機7のタービンの下流の大気中に排出される。   The engine 1 is provided with a plurality of cylinders 2 arranged in series. Each cylinder 2 is provided with an exhaust valve 3 connected to its cylinder cover. The exhaust path can be opened and closed by the exhaust valve 3. For the engine 1, a crosshead 4a and a connecting rod 4b connecting the piston rod to the large end of the crankshaft are also described. The exhaust bent pipe 5 is connected to the exhaust gas receiver 6. The exhaust gas receiver 6 is arranged in parallel with the row of the plurality of cylinders 2. Exhaust gas is guided at least in a substantial part from the exhaust gas receiver 6 via the exhaust pipe toward the turbine T of the turbocharger 7 (even if two or more turbochargers 39 are present). Good). Another portion of the exhaust gas is recycled and enters an exhaust gas recirculation flow path, described in further detail below. The exhaust gas is discharged into the atmosphere downstream of the turbine of the turbocharger 7 via the exhaust gas bypass 54 and the outlets 9a, 9b or the outlet 9c.

また、ターボ過給機7は、新気取り込み口10aに接続される圧縮機Cも含む。圧縮機Cは、掃気流路を介して高圧掃気を掃気受け11に送る。実施形態によっては、掃気流路は、冷却器12および水ミスト捕集器13を有する。水ミスト捕集器13は、掃気が冷却される時に凝結する水分すべてを除去する。掃気流路は、水ミスト捕集器から逆止弁24を介して、混合室25まで続く。また、混合室25は、以下にさらに詳細に記載する排気ガス再循環流路から再循環排気ガスも受けとる。   The turbocharger 7 also includes a compressor C connected to the fresh air intake port 10a. The compressor C sends high-pressure scavenging to the scavenging receiver 11 through the scavenging flow path. In some embodiments, the scavenging flow path includes a cooler 12 and a water mist collector 13. The water mist collector 13 removes all moisture that condenses when the scavenging air is cooled. The scavenging flow path continues from the water mist collector to the mixing chamber 25 via the check valve 24. The mixing chamber 25 also receives recirculated exhaust gas from an exhaust gas recirculation flow path described in further detail below.

掃気流路は、水ミスト捕集器13の下流および逆止弁24の上流に、分岐点23を含む。送風導管26は、分岐点23とブロワ30の入口の間に設けられる。送風導管26により、掃気の一部または全てが、ブロワ30の入口まで誘導されることが可能である。送風導管26は、逆止弁27および送風コントロールバルブ28を含む。   The scavenging flow path includes a branch point 23 downstream of the water mist collector 13 and upstream of the check valve 24. The air duct 26 is provided between the branch point 23 and the inlet of the blower 30. The blower conduit 26 allows some or all of the scavenging to be directed to the blower 30 inlet. The blower conduit 26 includes a check valve 27 and a blower control valve 28.

掃気は、逆止弁24、または送風導管26およびブロワ30を介して、分岐点から混合室25に入る。   The scavenging enters the mixing chamber 25 from the branch point through the check valve 24 or the air duct 26 and the blower 30.

逆止弁24を介して混合室25に入る掃気は、EGR動作による再循環排気ガスと混合する。混合室25の出口は、逆止弁31を介して掃気受け11に繋がっている。掃気流路は掃気ユニット36の一部をなす。実施形態によっては、掃気ユニット36は、掃気冷却器12、水ミスト捕集器13、分岐点23、逆止弁24、混合室25および逆止弁31を含む。   The scavenging gas that enters the mixing chamber 25 via the check valve 24 is mixed with the recirculated exhaust gas by the EGR operation. The outlet of the mixing chamber 25 is connected to the scavenging receiver 11 via a check valve 31. The scavenging flow path forms part of the scavenging unit 36. In some embodiments, the scavenging unit 36 includes a scavenging cooler 12, a water mist collector 13, a branch point 23, a check valve 24, a mixing chamber 25, and a check valve 31.

掃気、または、再循環排気ガスと混合される掃気は、掃気受け11から個々のシリンダ2の掃気ポート14に送られる。   The scavenging gas or the scavenging gas mixed with the recirculated exhaust gas is sent from the scavenging receiver 11 to the scavenging port 14 of each cylinder 2.

排気ガスバイパス54は、機関の速度を急速に低下させるために設けられる。また排気ガスバイパス54は、高負荷運転時にターボ過給機の過負荷を防ぐために、排気ガスバイパスに適合するターボ過給機と併用されるかもしれない。   The exhaust gas bypass 54 is provided to rapidly reduce the engine speed. Further, the exhaust gas bypass 54 may be used in combination with a turbocharger suitable for the exhaust gas bypass in order to prevent overloading of the turbocharger during high load operation.

排気ガス受け6と掃気受け11間の圧力差を低減させるために、シリンダバイパス47を追加で設けることが可能である。ターボ過給機7の圧縮機Cの出口から排気ガス受け6へと温風がバイパスされると、差圧が低減するため、差圧に打ち勝つためにブロワ30に要するパワーが少なくて済む。排気ガス受け6に通じるバイパス入口61は、排気ガス再循環ユニット37へ誘導される排気ガスの二酸化炭素濃度を低減させないように、排気ガス再循環ユニット37の入口62から離して設けられる。   In order to reduce the pressure difference between the exhaust gas receiver 6 and the scavenging receiver 11, a cylinder bypass 47 can be additionally provided. When the hot air is bypassed from the outlet of the compressor C of the turbocharger 7 to the exhaust gas receiver 6, the differential pressure is reduced, so that less power is required for the blower 30 to overcome the differential pressure. The bypass inlet 61 leading to the exhaust gas receiver 6 is provided away from the inlet 62 of the exhaust gas recirculation unit 37 so as not to reduce the carbon dioxide concentration of the exhaust gas guided to the exhaust gas recirculation unit 37.

また、排気ガス受け6は、出口62により排気ガス再循環流路に接続される。この出口は排気ガス再循環ユニット37の一部を形成する。排気ガス再循環ユニット37は、機関の上部または機関の近傍に配されることができる。再循環流路は、プレスクラバ15を含み、その先に続いてEGR冷却器16、スクラバ17、水ミスト捕集器18、ガス吸引室19を含む。実施啓太によっては、スクラバ15及び17は湿式スクラバであり、洗浄用の液滴および蒸気を、一つ以上のノズルから噴霧して排気ガス中に蒸発させることで、排気ガスと混合させる。洗浄用の液滴および蒸気は、通常、水をベースにしている。洗浄用液滴および蒸気は、触媒細粒、残留燃料およびスス粒子等の粒子、硫黄化合物等のガスを吸収し、それによってガスを洗浄する。湿式洗浄は、排気ガスを洗浄する他に、排気ガスを冷却する作用も有する。EGR冷却器16は排気ガスを冷却するので、EGR冷却器16で水分が凝結する場合がある。水ミスト捕集器(水ミスト分離手段)18は、凝結した水分や、ガス流によってスクラバから運ばれてくる可能性のある小さい水滴を回収する。水ミスト捕集器18で回収された水は、出口排水管(図示されていない)を介して排出され、すすぎ洗い段階後に再利用される。   Further, the exhaust gas receiver 6 is connected to the exhaust gas recirculation flow path by an outlet 62. This outlet forms part of the exhaust gas recirculation unit 37. The exhaust gas recirculation unit 37 can be arranged in the upper part of the engine or in the vicinity of the engine. The recirculation flow path includes a press scrubber 15, followed by an EGR cooler 16, a scrubber 17, a water mist collector 18, and a gas suction chamber 19. Depending on the implementation Keita, the scrubbers 15 and 17 are wet scrubbers, and the cleaning droplets and vapor are sprayed from one or more nozzles and evaporated into the exhaust gas, thereby mixing with the exhaust gas. Cleaning droplets and vapors are usually based on water. The cleaning droplets and vapors absorb catalyst fines, particles such as residual fuel and soot particles, gases such as sulfur compounds, and thereby clean the gases. In addition to cleaning the exhaust gas, the wet cleaning also has an action of cooling the exhaust gas. Since the EGR cooler 16 cools the exhaust gas, moisture may condense in the EGR cooler 16. The water mist collector (water mist separating means) 18 collects condensed water and small water droplets that may be carried from the scrubber by the gas flow. The water recovered by the water mist collector 18 is discharged through an outlet drain pipe (not shown) and reused after the rinsing stage.

排気ガス再循環ユニット37は、それぞれ基本的に異なる次の2つの方法で使用され得る。
・ 通常動作
・ EGR動作
The exhaust gas recirculation unit 37 can be used in the following two methods, which are basically different from each other.
・ Normal operation ・ EGR operation

排気ガス再循環ユニット37の動作に関するさらなる詳細を、以下に記載する。
[通常動作]
Further details regarding the operation of the exhaust gas recirculation unit 37 are described below.
[Normal operation]

排気ガス再循環ユニット37は、外気冷却ユニットとして動作することができる。その場合、弁43は閉じられ、弁41及び42は開かれ、ターボ過給機39も作動している。中負荷から高負荷時において、外気は、スクラバのサポートなしで排気ガス再循環ユニット37に送られ、最終的には逆止弁29を経由して掃気受け11まで誘導される。低負荷時では、外気は、導管21およびブロワ30を通過して、混合室25に入り、逆止弁31を経て、掃気受け11に送られる。したがって、排気ガス再循環ユニット37は、外気冷却用ユニットとして動作する。遮断弁41および遮断弁42は、第二ターボ過給機39を接続および遮断するために使用される。第二ターボ過給機39が作動中のとき、その圧縮機Cは、EGR冷却器16に直接圧縮空気を送り、プレスクラバ15をバイパスする。このために、排気ガス受け6とプレスクラバ15と間に設けられる導管62内の遮断弁43を閉じる。EGRなしの運転は、機関がEGRなしでもTier−IIの排気要件を満たす場合に選択されうる。   The exhaust gas recirculation unit 37 can operate as an outside air cooling unit. In that case, the valve 43 is closed, the valves 41 and 42 are opened, and the turbocharger 39 is also operating. When the load is medium to high, the outside air is sent to the exhaust gas recirculation unit 37 without the support of the scrubber and finally guided to the scavenging receiver 11 via the check valve 29. When the load is low, the outside air passes through the conduit 21 and the blower 30, enters the mixing chamber 25, passes through the check valve 31, and is sent to the scavenging receiver 11. Therefore, the exhaust gas recirculation unit 37 operates as an outside air cooling unit. The shutoff valve 41 and the shutoff valve 42 are used for connecting and shutting off the second turbocharger 39. When the second turbocharger 39 is in operation, the compressor C sends compressed air directly to the EGR cooler 16 and bypasses the press clubber 15. For this purpose, the shutoff valve 43 in the conduit 62 provided between the exhaust gas receiver 6 and the press clubber 15 is closed. Operation without EGR may be selected if the engine meets Tier-II exhaust requirements without EGR.

ブロワ30は、低負荷時において補助ブロワとして使用可能である。すなわち、ターボ過給機7および39両方により与えられる掃気圧が適切な燃焼を保証するのに不十分である場合、補助ブロワとして使用可能である。このような場合、外気は、EGR冷却器16から、動作停止中のスクラバ17、水ミスト捕集器18、ガス吸引室19、導管21を経由し、ブロワ30を通過して混合室25に入り、さらに逆止弁31経由で、掃気受け11に送られる。
[EGR動作]
The blower 30 can be used as an auxiliary blower when the load is low. That is, if the scavenging pressure provided by both turbochargers 7 and 39 is insufficient to ensure proper combustion, it can be used as an auxiliary blower. In such a case, the outside air passes from the EGR cooler 16 through the blower 30 to the mixing chamber 25 via the scrubber 17, the water mist collector 18, the gas suction chamber 19, and the conduit 21 that are stopped. Further, the gas is sent to the scavenging receiver 11 via the check valve 31.
[EGR operation]

排気ガス再循環ユニット37は、排気ガス洗浄装置として動作することができる。この場合、弁43は開かれており、弁41及び42は閉じられており、ターボ過給機39は作動していない。排気ガスは、排気ガス受け6から開口部62を通り、プレスクラバ15へと送られる。ガスはプレスクラバ15において冷却・洗浄され、そして水分とガスをさらに冷却するためにEGR冷却器16へと誘導される。ガス流は、スクラバ17を通ってさらに洗浄される。スクラバ水の大部分は排気ガスから捕集される。洗浄および冷却後の排気ガスは、追加の水ミスト捕集器18を通って吸引室19に入る。吸引室19の圧力は掃気受け11の圧力より低いので、逆止弁29は閉じられる。ガス吸引室19の出口は、ブロワ30の入口に通じる導管21に接続する。導管21は、逆止弁20およびEGRコントロールバルブ22を含む。逆止弁20は、ブロワ動作中の逆流を防ぐ。   The exhaust gas recirculation unit 37 can operate as an exhaust gas cleaning device. In this case, the valve 43 is open, the valves 41 and 42 are closed, and the turbocharger 39 is not operating. The exhaust gas passes from the exhaust gas receiver 6 through the opening 62 and is sent to the press club 15. The gas is cooled and washed in the press scrubber 15 and directed to the EGR cooler 16 to further cool the moisture and gas. The gas stream is further washed through the scrubber 17. Most of the scrubber water is collected from the exhaust gas. The exhaust gas after cleaning and cooling enters the suction chamber 19 through an additional water mist collector 18. Since the pressure in the suction chamber 19 is lower than the pressure in the scavenging receiver 11, the check valve 29 is closed. The outlet of the gas suction chamber 19 is connected to a conduit 21 that leads to the inlet of the blower 30. The conduit 21 includes a check valve 20 and an EGR control valve 22. The check valve 20 prevents backflow during the blower operation.

ブロワ30は、EGR流路からは排気ガスを、送風路(導管)26からは分岐掃気を受ける。ブロワ30は、電気駆動モーター、油圧駆動モーター、蒸気タービンまたは排気ガスエキスパンダーにより駆動し、ブロワが受ける排気ガスおよび/または掃気の圧力を増加させ、逆止弁31を経由して掃気受け11にガスを押し出すように作動する。ブロワの動作(ブロワの速度および/またはディフューザの位置)は、図2に示す電子制御ユニット(ECU)により制御される。   The blower 30 receives exhaust gas from the EGR flow path and branch scavenging from the blower path (conduit) 26. The blower 30 is driven by an electric drive motor, a hydraulic drive motor, a steam turbine or an exhaust gas expander to increase the pressure of exhaust gas and / or scavenging gas received by the blower, and gas is supplied to the scavenging gas receiver 11 via the check valve 31. Operates to extrude. The operation of the blower (the speed of the blower and / or the position of the diffuser) is controlled by an electronic control unit (ECU) shown in FIG.

電子制御ユニットは、センサー51から、掃気受け11内のガスの酸素濃度(含有量)または二酸化炭素濃度(含有量)を表す信号を受ける。また電子制御ユニットは、圧力センサー52から、掃気受け11内の圧力を表す信号を受ける。図2に示すように、電子制御ユニットは、導管26内の送風コントロールバルブ28および/または導管21内のEGRコントロールバルブ22に、制御信号を発する。電子制御ユニットは、機関が、(EGR率により、)掃気に所定の酸素または二酸化炭素が含まれるように動作することを保証するように構成されている。また電子制御ユニットは、機関が、十分な掃気圧力により動作することを保証するように構成されている。機関1は、電子制御ユニットの制御により、様々なEGR率により動作するように、その動作を自由に変更可能である。機関が船舶エンジンの場合、この条件は、NOの発生量への制限等、地理的に異なる排気ガス要件に見合うために有利となるであろう。このような要件の例は、IMO NO Tier−IIおよびTier−IIIの規制に基づく。 The electronic control unit receives a signal representing the oxygen concentration (content) or the carbon dioxide concentration (content) of the gas in the scavenging receiver 11 from the sensor 51. The electronic control unit receives a signal representing the pressure in the scavenging receiver 11 from the pressure sensor 52. As shown in FIG. 2, the electronic control unit issues control signals to the blower control valve 28 in the conduit 26 and / or the EGR control valve 22 in the conduit 21. The electronic control unit is configured to ensure that the engine operates (depending on the EGR rate) such that the scavenging includes predetermined oxygen or carbon dioxide. The electronic control unit is also configured to ensure that the engine operates with sufficient scavenging pressure. The engine 1 can freely change its operation so as to operate at various EGR rates under the control of the electronic control unit. If the engine is a marine engine, this condition may be advantageous to meet geographically different exhaust gas requirements, such as limitations on NO x emissions. Examples of such requirements are based on IMO NO x Tier-II and Tier-III regulations.

ターボ過給機の圧縮機Cからブロワ30の入口までの圧力降下が、排気ガス受け6からEGRモジュール37を通ってブロワ30の入口までの圧力降下より低い場合(これはよく見られる現象である)、送風コントロールバルブ28は、分岐点から入る掃気の量を絞ってもよい。送風コントロールバルブ28を開度を調節することは、掃気モジュール36からの流量とEGRモジュール37からの流量とをバランスさせ、それによってEGR率を制御する。   When the pressure drop from the turbocharger compressor C to the inlet of the blower 30 is lower than the pressure drop from the exhaust gas receiver 6 through the EGR module 37 to the inlet of the blower 30 (this is a common phenomenon) ) The blower control valve 28 may restrict the amount of scavenging that enters from the branch point. Adjusting the opening degree of the blower control valve 28 balances the flow rate from the scavenging module 36 and the flow rate from the EGR module 37, thereby controlling the EGR rate.

混合ガスの全流量は、電子制御ユニットからの命令により、ブロワ30の速度および/またはブロワ30のディフューザの位置により制御される。   The total flow rate of the mixed gas is controlled by the speed of the blower 30 and / or the position of the diffuser of the blower 30 according to a command from the electronic control unit.

送風コントロールバルブ28が全開の状態において、通常の補助ブロワの設定値直前の負荷で、高EGRフローに対応して必要なEGR率が与えられるように、導管26を通る流れが適合される(約25〜30%負荷のTier−IIIモード)。   With the blower control valve 28 fully open, the flow through the conduit 26 is adapted to provide the required EGR rate for high EGR flow at a load just before the normal auxiliary blower set point (approximately (Tier-III mode with 25-30% loading).

厳しいNO排出制限値を有するTier−IIIモードでは、掃気受け11内で望ましい酸素含有量を達成するために、ブロワ流によりEGR率を増加させるべきである。導管26はまた、低負荷において、ターボ過給機7をサポートするために使われる。掃気受け11内で適切な掃気圧力および適切な酸素含有量得るため、送風コントロールバルブ28を調節してもよい。
[簡略化した構成]
In the Tier-III mode with strict NO x emission limits, the EGR rate should be increased by the blower flow to achieve the desired oxygen content within the scavenging pan 11. The conduit 26 is also used to support the turbocharger 7 at low loads. In order to obtain an appropriate scavenging pressure and an appropriate oxygen content in the scavenging receiver 11, the air blow control valve 28 may be adjusted.
[Simplified configuration]

図3は、上記の実施形態に近いが、構成がより簡略化された別の実施形態を示す。本実施形態において、EGRシステムは常に動作する。本実施形態は、構造を簡略化し、常時湿った動作条件で、EGR冷却器等の二重構造での構成要素を使用する。湿った冷却器表面は、スクラバとしても機能するため、スクラバ17の設置は必要ない。ブロワが常に動作し、モードおよび負荷範囲に関わらず流れがEGRブロワ30で完全に制御されるので、本実施形態は、EGR弁43および22を備えない。低負荷動作またはブロワ故障に関連して起きる現象である、EGRユニット37への逆流を防ぐために、逆止弁20が一つ備えられる。しかし、第2ターボ過給機や、遮断弁41及び42、EGRユニット37を直接掃気受け11に接続する逆止弁29は、必要ないため搭載しない。ターボ過給機7はいくつかの適合戦略によって適合されることができ。適合戦略は導管54の利用方法に依存しうる。最も簡単な構成では、ターボ過給機は、導管54なしに適切に搭載されることが可能である。また、排気ガスバイパス54を備えない実施形態においては、機関制御システムが、ターボ過給機7の過速度運転を防ぐほど十分に速く減速動作を行うことができることが想定されている。この実施形態は、補助送風およびEGR送風のために、単一ブロワを使用するか、または複数のブロワ30を並列に使用する。EGRブロワ30の設定によっては、導管47は使われない場合がある。本実施形態において、EGR冷却器16は、湿った動作条件で連続動作する。湿式冷却器表面は、スクラバとしても機能し、従って別個のスクラバ17は必要ない。ブロワ30が常に動作し、ブロワ30およびコントロールバルブ28によって、モードおよび負荷範囲に関わらず流れが完全に制御されるため、EGR導管21にはスロットル/コントロールバルブ22は必要ない。   FIG. 3 shows another embodiment that is similar to the above embodiment, but with a simplified configuration. In this embodiment, the EGR system always operates. This embodiment simplifies the structure and uses components in a double structure, such as an EGR cooler, under constant wet operating conditions. Since the wet cooler surface also functions as a scrubber, it is not necessary to install the scrubber 17. This embodiment does not include the EGR valves 43 and 22 because the blower always operates and the flow is completely controlled by the EGR blower 30 regardless of the mode and the load range. One check valve 20 is provided to prevent backflow to the EGR unit 37, which is a phenomenon associated with low load operation or blower failure. However, the second turbocharger, the shutoff valves 41 and 42, and the check valve 29 that directly connects the EGR unit 37 to the scavenging receiver 11 are not necessary and are not mounted. The turbocharger 7 can be adapted by several adaptation strategies. The adaptation strategy may depend on how the conduit 54 is used. In the simplest configuration, the turbocharger can be properly installed without the conduit 54. Further, in the embodiment that does not include the exhaust gas bypass 54, it is assumed that the engine control system can perform the deceleration operation fast enough to prevent overspeed operation of the turbocharger 7. This embodiment uses a single blower or multiple blowers 30 in parallel for auxiliary and EGR blowing. Depending on the setting of the EGR blower 30, the conduit 47 may not be used. In this embodiment, the EGR cooler 16 operates continuously under moist operating conditions. The wet cooler surface also functions as a scrubber, so a separate scrubber 17 is not required. The throttle / control valve 22 is not required for the EGR conduit 21 because the blower 30 is always in operation and the flow is fully controlled by the blower 30 and the control valve 28 regardless of mode and load range.

以下の表は、図3の実施形態の動作の可能モードの例を示す。   The following table shows examples of possible modes of operation of the embodiment of FIG.

Figure 2015086869
Figure 2015086869

モード2はフェイルセーフモードであり、ブロワが故障し、モード3や4が使用できない場合モードである。モード2では、負荷が、ターボ過給機7の最大能力によって制限される。   Mode 2 is a fail-safe mode, which is a mode when the blower fails and modes 3 and 4 cannot be used. In mode 2, the load is limited by the maximum capacity of the turbocharger 7.

モード3は、IMO 例えばTier−IIの排気要件等を満たすための、低EGRモードである。機関は、0〜110%の負荷範囲で動作可能である。Tier−IIの閾値未満のNO排気のサイクル値をもたらすEGR率に到達させるため、低流量の再循環排気ガス、ただし十分な流量の再循環排気ガスを与えるために、ブロワ30を使用する。EGR率は、例えば、0〜15%間の範囲にある。このモードにおいて、機関が中負荷から高負荷(例:25%を越える場合)で運転され、ターボ過給機7の圧縮機Cが必要掃気圧力に到達するよう補助する必要がない場合、送風コントロールバルブ28は閉じられる。負荷が低い場合、例えば0〜25%付加の場合、送風コントロールバルブ28は開かれ又は調節される。このときブロワ30は二重の役割を果たす。というのも、ブロワ30は、ターボ過給機7の圧縮機Cが、必要掃気圧力に到達するよう補助するからである。 Mode 3 is a low EGR mode to satisfy the exhaust requirements of IMO, for example, Tier-II. The engine can operate with a load range of 0-110%. The blower 30 is used to provide a low flow recirculation exhaust gas but a sufficient flow recirculation exhaust gas to reach an EGR rate that results in a cycle value of NO x exhaust below the Tier-II threshold. The EGR rate is, for example, in the range of 0 to 15%. In this mode, if the engine is operated at medium to high loads (eg, over 25%) and it is not necessary to assist the compressor C of the turbocharger 7 to reach the required scavenging pressure, the blower control Valve 28 is closed. When the load is low, for example, when adding 0 to 25%, the air blowing control valve 28 is opened or adjusted. At this time, the blower 30 plays a dual role. This is because the blower 30 assists the compressor C of the turbocharger 7 to reach the required scavenging pressure.

モード4は、IMO Tier−IIIの排気要件等を満たすための、高EGRモードである。機関1は、0〜110%の負荷範囲で動作可能である。ブロワ30は、かなり多くの再循環排気ガスをもたらすように使用される。すなわち、厳格なTier−IIIの閾値未満のNO排気のサイクル値をもたらすEGR率に到達させるため、かなり多くの再循環排気ガスをもたらすように使用される。EGR率は、例えば、30〜40%の範囲にある。このモードにおいても、機関が中負荷から高負荷(例:25%を越える場合)で運転され、ターボ過給機7の圧縮機Cが必要掃気圧力に到達するよう補助する必要がない場合、送風コントロールバルブ28は閉じられる。負荷が低い場合、例えば0〜25%付加の場合、送風コントロールバルブ28は開かれ又は調節される。このときブロワ30は二重の役割を果たす。というのも、ブロワ30は、ターボ過給機7の圧縮機Cが、必要掃気圧力に到達するよう補助するからである。 Mode 4 is a high EGR mode for satisfying the exhaust requirements of IMO Tier-III. The engine 1 can operate in a load range of 0 to 110%. The blower 30 is used to provide a significant amount of recirculated exhaust gas. That is, it is used to provide a significant amount of recirculated exhaust gas in order to reach an EGR rate that results in NO x exhaust cycle values below the stringent Tier-III threshold. The EGR rate is in the range of 30 to 40%, for example. Even in this mode, when the engine is operated at a medium load to a high load (for example, exceeding 25%) and it is not necessary to assist the compressor C of the turbocharger 7 to reach the required scavenging pressure, The control valve 28 is closed. When the load is low, for example, when adding 0 to 25%, the air blowing control valve 28 is opened or adjusted. At this time, the blower 30 plays a dual role. This is because the blower 30 assists the compressor C of the turbocharger 7 to reach the required scavenging pressure.

本発明の技術思想には、多くの利点がある。実施形態または実装形態によって、以下の利点のうち一つまたは複数を提供する。これは包括的なリストではなく、本明細書記載以外の利点が他にも存在する可能性があることに留意されたい。   The technical idea of the present invention has many advantages. Depending on the embodiment or implementation, one or more of the following advantages are provided. It should be noted that this is not a comprehensive list and that there may be other benefits other than those described herein.

本発明の技術思想の利点は、排気ガス再循環を有する大型低速2ストローク燃焼機関のガス交換システムを、よりシンプルな構造で提供することにある。別の利点は、排気ガス再循環を備えた大型低速2ストローク燃焼機関の動作の自由度を高め、部分負荷における、IMO Tier−IIの排気モードでの燃料最適化動作を可能にすることにある。しかし、明らかな利点は、最終費用の低減のために、多くの部品を削減することができることである。   An advantage of the technical idea of the present invention is to provide a gas exchange system for a large low-speed two-stroke combustion engine having exhaust gas recirculation with a simpler structure. Another advantage is to increase the degree of freedom of operation of a large low speed two-stroke combustion engine with exhaust gas recirculation and allow fuel optimization operation in the exhaust mode of the IMO Tier-II at partial load. . However, the obvious advantage is that many parts can be reduced to reduce the final cost.

本発明について例示の目的のために詳細に説明してきたが、このような詳細説明が単にその目的のためのものであること、ならびに本発明の範囲から逸脱することなく、当業者が変形を加えてもよいことを理解されたい。例えば、発明の原理をより大型の機関に適合させることが可能であって、その場合、流量要件を満たすために、より多くのターボ過給機や排気ガスシステムが並行して必要となるだろう。ブロワを導入することについても、同様に考慮することが可能である。つまり、必要な流量の要請や、補助ブロワ動作の冗長性のためというシンプルな要請のために、複数台のブロワを設置することが普通となるだろう。   Although the present invention has been described in detail for purposes of illustration, such detailed description is merely for purposes of the invention and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the scope of the invention. Please understand that you may. For example, it is possible to adapt the principles of the invention to larger engines, in which case more turbochargers and exhaust gas systems will be required in parallel to meet the flow requirements . The introduction of a blower can be similarly considered. In other words, it will be common to install multiple blowers to meet the demand for the required flow rate and simple requirements for redundancy of auxiliary blower operation.

本発明の技術思想を実装する代替方法が多く存在することに留意されたい。例えば、再循環排気ガスおよび掃気の両方の圧力を増大させるブロワを、既存の機関を改造して搭載してもよい。ブロワを統合した機関システムとしてもよい。また、ブロワを含む単独の排気ガスユニットとし、機関近傍に配置し、導管で機関に接続してもよい。   It should be noted that there are many alternative ways of implementing the technical idea of the present invention. For example, a blower that increases the pressure of both recirculated exhaust gas and scavenging gas may be installed by modifying an existing engine. It is good also as an engine system which integrated a blower. Alternatively, a single exhaust gas unit including a blower may be provided in the vicinity of the engine and connected to the engine by a conduit.

別の実施形態において、クロスヘッド式大型低速2ストロークユニフロー燃焼機関1は、それぞれ掃気受け11および排気ガス受け6に接続される複数のシリンダ2と;前記排気ガス受け6から排気ガスを受けるタービンTおよび高圧掃気を供給する圧縮機Cを有するターボ過給機7と;前記圧縮機Cの出口から前記掃気受け11まで前記高圧掃気を導く掃気流路と;前記シリンダ2または前記排気ガス受け6から前記掃気受け11まで排気ガスの少なくとも一部分を再循環する排気ガス再循環流路と;前記掃気受け11にEGRフローを押し出すブロワ30と;前記掃気受け11内の酸素濃度または二酸化炭素濃度を表す信号を提供するセンサー51と;前記センサー51から前記信号を受ける電子制御ユニットECUと;を備える。前記電子制御ユニットECUは、前記センサー51からの信号に応じて前記EGRフローを制御するように構成される。   In another embodiment, the crosshead large low-speed two-stroke uniflow combustion engine 1 includes a plurality of cylinders 2 connected to a scavenging receiver 11 and an exhaust gas receiver 6; and a turbine T that receives exhaust gas from the exhaust gas receiver 6 And a turbocharger 7 having a compressor C for supplying high-pressure scavenging; a scavenging flow path for guiding the high-pressure scavenging from the outlet of the compressor C to the scavenging receiver 11; from the cylinder 2 or the exhaust gas receiver 6 An exhaust gas recirculation flow path for recirculating at least a portion of the exhaust gas to the scavenging receiver 11; a blower 30 for pushing an EGR flow to the scavenging receiver 11; and a signal representing the oxygen concentration or carbon dioxide concentration in the scavenging receiver 11 And an electronic control unit ECU that receives the signal from the sensor 51. The electronic control unit ECU is configured to control the EGR flow in response to a signal from the sensor 51.

酸素濃度が測定されるとき、実施形態によっては、電子制御ユニットECUは、掃気受け11の酸素濃度が第1の閾値を越えるとEGR率を増大させるように構成される。さらに場合によっては、掃気受け11の酸素濃度が特定の第2の閾値未満になるとEGR率を減少させるように構成される。   When the oxygen concentration is measured, in some embodiments, the electronic control unit ECU is configured to increase the EGR rate when the oxygen concentration of the scavenging pan 11 exceeds a first threshold. Further, in some cases, the EGR rate is configured to decrease when the oxygen concentration of the scavenging receiver 11 falls below a specific second threshold.

二酸化炭素濃度が測定されるとき、実施啓太によっては、電子制御ユニットECUは、掃気受け11の二酸化炭素濃度が第1の閾値を越えるとEGR率を減少させるように構成される。さらに場合によっては、掃気受け11の二酸化炭素濃度が特定の第2の閾値未満になるとEGR率を増大させるように構成される。   When the carbon dioxide concentration is measured, depending on the implementation Keita, the electronic control unit ECU is configured to decrease the EGR rate when the carbon dioxide concentration in the scavenging receiver 11 exceeds a first threshold. Further, in some cases, the EGR rate is increased when the carbon dioxide concentration of the scavenging receiver 11 is less than a specific second threshold value.

本実施形態の変形例として、電子制御ユニットECUは、ブロワ30の速度を制御することで、EGR率を操作するように構成される。   As a modification of the present embodiment, the electronic control unit ECU is configured to operate the EGR rate by controlling the speed of the blower 30.

請求項で使用する「〜を備える」は、他の要素や段階を排除するものではない。請求項で使用する各要素の数は、複数の場合を排除しない。   As used in the claims, “comprising” does not exclude other elements or steps. The number of each element used in the claims does not exclude a plurality of cases.

電子制御ユニットは、請求項記載の手段のいくつかとなりうる。   The electronic control unit can be some of the means recited in the claims.

請求項記載の参照符号は、範囲を限定するように解釈してはならない。   Any reference signs in the claims should not be construed as limiting the scope.

本発明について例示の目的のために詳細に説明してきたが、このような詳細説明が単に例示目的のためのものであること、ならびに本発明の範囲から逸脱することなく、当業者が変形を加えてもよいことを理解されたい。   Although the present invention has been described in detail for purposes of illustration, such detailed description is merely for purposes of illustration and modifications will be apparent to those skilled in the art without departing from the scope of the invention. Please understand that you may.

Claims (4)

それぞれ掃気受け(11)および排気ガス受け(6)に接続される複数のシリンダ(2)と;
前記排気ガス受け(6)から排気ガスを受けるタービン(T)および高圧掃気を供給する圧縮機(C)を有するターボ過給機(7)と;
前記圧縮機(C)の出口から前記掃気受け(11)まで前記高圧掃気を導く掃気流路と;
前記シリンダ(2)または前記排気ガス受け(6)から前記掃気受け(11)まで排気ガスの少なくとも一部分を再循環する排気ガス再循環流路と;
前記掃気受け(11)にEGRフローを押し出すブロワ(30)と;
前記掃気受け(11)内の酸素濃度または二酸化炭素濃度を表す信号を提供するセンサー(51)と;
前記センサー(51)から前記信号を受ける電子制御ユニット(ECU)と;
を備え、前記電子制御ユニット(ECU)は、前記センサー51からの前記信号に応じて前記EGRフローを制御するように構成される、クロスヘッド式大型低速2ストロークユニフロー内燃機関(1)。
A plurality of cylinders (2) respectively connected to the scavenging receiver (11) and the exhaust gas receiver (6);
A turbocharger (7) having a turbine (T) receiving exhaust gas from the exhaust gas receiver (6) and a compressor (C) supplying high pressure scavenging;
A scavenging flow path for guiding the high-pressure scavenging from the outlet of the compressor (C) to the scavenging receiver (11);
An exhaust gas recirculation flow path for recirculating at least a portion of the exhaust gas from the cylinder (2) or the exhaust gas receiver (6) to the scavenging receiver (11);
A blower (30) for pushing an EGR flow into the scavenging pan (11);
A sensor (51) providing a signal representative of the oxygen concentration or carbon dioxide concentration in the scavenging pan (11);
An electronic control unit (ECU) that receives the signal from the sensor (51);
A crosshead large low-speed two-stroke uniflow internal combustion engine (1), wherein the electronic control unit (ECU) is configured to control the EGR flow in response to the signal from the sensor 51.
前記電子制御ユニット(ECU)は、前記ブロワ(30)の速度を制御することで、EGR率を操作するように構成される、請求項1に記載の機関(1)。   The engine (1) according to claim 1, wherein the electronic control unit (ECU) is configured to manipulate an EGR rate by controlling a speed of the blower (30). 前記電子制御ユニット(ECU)は、感知した酸素濃度が第一閾値を越えるときはEGR率を増大させ、感知した酸素濃度が第二閾値未満のときはEGR率を減少させるように構成される、請求項1に記載の機関(1)。   The electronic control unit (ECU) is configured to increase the EGR rate when the sensed oxygen concentration exceeds a first threshold, and to decrease the EGR rate when the sensed oxygen concentration is less than a second threshold. The engine (1) according to claim 1. 前記電子制御ユニット(ECU)は、感知した二酸化炭素濃度が第一閾値を越えるときはEGR率を減少させ、感知した二酸化炭素濃度が第二閾値未満のときはEGR率を増大させるように構成される、請求項1に記載の機関(1)。   The electronic control unit (ECU) is configured to decrease the EGR rate when the sensed carbon dioxide concentration exceeds a first threshold and to increase the EGR rate when the sensed carbon dioxide concentration is less than a second threshold. The engine (1) according to claim 1, wherein:
JP2014208718A 2013-10-29 2014-10-10 Large-sized, low-speed turbocharged two-stroke internal combustion engine equipped with crosshead and exhaust gas recirculation system Pending JP2015086869A (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DKPA201300615A DK178174B1 (en) 2013-10-29 2013-10-29 A large slow running turbocharged two-stroke internal combustion engine with crossheads and exhaust gas recirculation and method for operating thereof
DKPA201300615 2013-10-29

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2015086869A true JP2015086869A (en) 2015-05-07

Family

ID=53049891

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014208697A Active JP5820523B2 (en) 2013-10-29 2014-10-10 Large low-speed turbocharged two-stroke internal combustion engine having a crosshead and an exhaust gas recirculation system, and an operation method thereof
JP2014208718A Pending JP2015086869A (en) 2013-10-29 2014-10-10 Large-sized, low-speed turbocharged two-stroke internal combustion engine equipped with crosshead and exhaust gas recirculation system

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014208697A Active JP5820523B2 (en) 2013-10-29 2014-10-10 Large low-speed turbocharged two-stroke internal combustion engine having a crosshead and an exhaust gas recirculation system, and an operation method thereof

Country Status (4)

Country Link
JP (2) JP5820523B2 (en)
KR (2) KR20150050389A (en)
CN (2) CN104564315B (en)
DK (1) DK178174B1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016211549A (en) * 2015-05-12 2016-12-15 エムエーエヌ・ディーゼル・アンド・ターボ・フィリアル・アフ・エムエーエヌ・ディーゼル・アンド・ターボ・エスイー・ティスクランド Large turbo supercharge-type two-stroke self-ignition internal combustion engine having egr control system
WO2017175651A1 (en) * 2016-04-08 2017-10-12 三井造船株式会社 Marine engine system and vessel
CN110714825A (en) * 2019-10-24 2020-01-21 中船动力研究院有限公司 Exhaust and scavenging system of two-stroke diesel engine

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DK178781B1 (en) * 2015-06-19 2017-01-23 Man Diesel & Turbo Filial Af Man Diesel & Turbo Se Tyskland Large two-stroke turbocharged compression ignited internal combustion engine with an exhaust gas purification system
CN105179119A (en) * 2015-09-09 2015-12-23 哈尔滨工程大学 Exhaust gas recirculation system for two-stroke low-speed diesel engine of double-turbine ship
US9835100B2 (en) * 2015-11-05 2017-12-05 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for open loop and closed loop control of an exhaust gas recirculation system
US9982610B2 (en) * 2015-11-30 2018-05-29 Hyundai Motor Company Control method of boosting apparatus
CN105386862B (en) * 2015-12-24 2017-12-15 中国船舶重工集团公司第七一一研究所 A kind of adjusting method of supercharger air compressor charge flow rate
CN106930823A (en) * 2015-12-31 2017-07-07 沪东重机有限公司 Turbocharging scavenging arrangement
JP6505764B2 (en) * 2016-03-18 2019-04-24 エムエーエヌ・エナジー・ソリューションズ・フィリアル・アフ・エムエーエヌ・エナジー・ソリューションズ・エスイー・ティスクランド Internal combustion engine system
EP3267017A1 (en) * 2016-07-05 2018-01-10 Winterthur Gas & Diesel AG Method for operating a dual fuel large diesel engine and large diesel engine
JP6964484B2 (en) * 2017-10-30 2021-11-10 川崎重工業株式会社 Engine system
DK181014B1 (en) * 2021-04-21 2022-09-23 Man Energy Solutions Filial Af Man Energy Solutions Se Tyskland A large turbocharged two-stroke internal combustion engine with egr system

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08254160A (en) * 1995-03-16 1996-10-01 Kawasaki Heavy Ind Ltd Exhaust gas recirculation control device for diesel engine
JP2002332919A (en) * 2001-02-26 2002-11-22 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Exhaust gas recirculation system
JP2004531721A (en) * 2001-04-27 2004-10-14 エドワーズ システムズ テクノロジー インコーポレイテッド Oxygen depletion display method using carbon dioxide
JP2006002761A (en) * 2004-06-15 2006-01-05 Crf Soc Consortile Per Azioni Method and device to control exhaust gas recirculation of internal combustion engine based on measurement of oxygen concentration in gaseous mixture taken into internal combustion engine
JP2012518748A (en) * 2009-03-18 2012-08-16 エムエーエヌ・ディーゼル・アンド・ターボ・フィリアル・アフ・エムエーエヌ・ディーゼル・アンド・ターボ・エスイー・ティスクランド Large turbocharged two-cycle diesel engine with exhaust gas or combustion gas recirculation and method for reducing NOx and soot emissions
JP2012159079A (en) * 2011-01-31 2012-08-23 Man Diesel & Turbo Filial Af Man Diesel & Turbo Se Tyskland Large turbocharged two-stroke diesel engine with exhaust gas recirculation
JP2012172647A (en) * 2011-02-24 2012-09-10 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd Exhaust heat recovery system of engine including turbocharger

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6267236A (en) * 1985-09-19 1987-03-26 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Supercharger control device for main engine of liquefied natural gas carrier
JPH0458005A (en) * 1990-06-26 1992-02-25 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Scavenging device for diesel engine
JPH0518324A (en) * 1991-07-12 1993-01-26 Mitsubishi Electric Corp Exhaust gas recirculation controller of engine
JP3078659B2 (en) * 1992-08-03 2000-08-21 ダイハツ工業株式会社 Exhaust gas purifier for two-cycle diesel engine
WO2003012264A1 (en) * 2001-07-26 2003-02-13 Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Exhaust emission control device
JP4997336B2 (en) * 2010-01-29 2012-08-08 エムエーエヌ・ディーゼル・アンド・ターボ・フィリアル・アフ・エムエーエヌ・ディーゼル・アンド・ターボ・エスイー・ティスクランド Large two-cycle diesel engine with exhaust gas recirculation system
DK177631B1 (en) * 2010-05-10 2014-01-06 Man Diesel & Turbo Deutschland Large two-stroke diesel engine with exhaust gas purification system
CN103026024B (en) * 2010-05-18 2016-01-27 阿凯提兹动力公司 For the piston-engined egr of opposed type
DK177700B1 (en) * 2012-04-19 2014-03-24 Man Diesel & Turbo Deutschland A large slow running turbocharged two stroke internal combustion engine with crossheads and exhaust- or combustion gas recirculation

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08254160A (en) * 1995-03-16 1996-10-01 Kawasaki Heavy Ind Ltd Exhaust gas recirculation control device for diesel engine
JP2002332919A (en) * 2001-02-26 2002-11-22 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Exhaust gas recirculation system
JP2004531721A (en) * 2001-04-27 2004-10-14 エドワーズ システムズ テクノロジー インコーポレイテッド Oxygen depletion display method using carbon dioxide
JP2006002761A (en) * 2004-06-15 2006-01-05 Crf Soc Consortile Per Azioni Method and device to control exhaust gas recirculation of internal combustion engine based on measurement of oxygen concentration in gaseous mixture taken into internal combustion engine
JP2012518748A (en) * 2009-03-18 2012-08-16 エムエーエヌ・ディーゼル・アンド・ターボ・フィリアル・アフ・エムエーエヌ・ディーゼル・アンド・ターボ・エスイー・ティスクランド Large turbocharged two-cycle diesel engine with exhaust gas or combustion gas recirculation and method for reducing NOx and soot emissions
JP2012159079A (en) * 2011-01-31 2012-08-23 Man Diesel & Turbo Filial Af Man Diesel & Turbo Se Tyskland Large turbocharged two-stroke diesel engine with exhaust gas recirculation
JP2012172647A (en) * 2011-02-24 2012-09-10 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd Exhaust heat recovery system of engine including turbocharger

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016211549A (en) * 2015-05-12 2016-12-15 エムエーエヌ・ディーゼル・アンド・ターボ・フィリアル・アフ・エムエーエヌ・ディーゼル・アンド・ターボ・エスイー・ティスクランド Large turbo supercharge-type two-stroke self-ignition internal combustion engine having egr control system
WO2017175651A1 (en) * 2016-04-08 2017-10-12 三井造船株式会社 Marine engine system and vessel
CN110714825A (en) * 2019-10-24 2020-01-21 中船动力研究院有限公司 Exhaust and scavenging system of two-stroke diesel engine
CN110714825B (en) * 2019-10-24 2021-12-07 中船动力研究院有限公司 Exhaust and scavenging system of two-stroke diesel engine

Also Published As

Publication number Publication date
CN104564315A (en) 2015-04-29
DK178174B1 (en) 2015-07-20
CN104564435A (en) 2015-04-29
JP2015086868A (en) 2015-05-07
CN104564435B (en) 2018-10-09
DK201300615A1 (en) 2015-05-11
CN104564315B (en) 2017-06-16
JP5820523B2 (en) 2015-11-24
KR101607654B1 (en) 2016-03-30
KR20150050389A (en) 2015-05-08
KR20150050388A (en) 2015-05-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5820523B2 (en) Large low-speed turbocharged two-stroke internal combustion engine having a crosshead and an exhaust gas recirculation system, and an operation method thereof
JP4792997B2 (en) Exhaust gas purification system for internal combustion engine
SE517844C2 (en) Combustion engine arrangement and procedure for reducing harmful emissions
JP5584720B2 (en) Large two-cycle diesel engine with exhaust gas recirculation control system
DK177388B1 (en) Large turbocharged two-stroke diesel engine with exhaust gas recirculation
WO2012063718A1 (en) Engine exhaust gas purification device
JP3233749U (en) System, engine, and diesel exhaust composition for exhaust gas recirculation
FI123593B (en) Internal engine with two turbocharger connected in series
CN104405542A (en) Vessel two-stroke diesel engine exhaust gas recirculation system and control method
KR101127082B1 (en) Reciprocating internal combustion engine
EP2569524B1 (en) Arrangement and method for exhaust gas recirculation and turbocharging
CN103388523B (en) Internal combustion engine
CN101338698B (en) Humid air diesel motor
KR102417386B1 (en) System and control method for discharging moisture in intake system for engine
JP2012237231A (en) Blowby gas reflux device
CN105781809A (en) Twin-turbo EGR system and method for ship two-stroke diesel engine
US20230365230A1 (en) An air supply system for a hull of a vessel and a vessel comprising the air supply system
KR101553301B1 (en) Method for controlling dual type egr system using vortex tube
KR101557018B1 (en) low temperature EGR system using vortex tube and its controlling method
CN215804865U (en) Engine system and vehicle
JP2009046993A (en) Deterioration detecting device of egr cooler
KR101553302B1 (en) Dual type egr system using vortex tube
JP5836030B2 (en) EGR device
JP2005090290A (en) Exhaust gas recirculation device for diesel engine

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150707

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160527

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160602

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20170106