JP2016130474A - 過給システム及び過給システムの運転方法 - Google Patents
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Abstract
Description
すなわち、本発明に係る過給システムは、内燃機関から供給される排ガスによって駆動され、前記内燃機関の運転の間、常時運転する少なくとも一つの主タービン部、及び、前記主タービン部によって駆動され前記内燃機関に圧縮気体を送る主コンプレッサ部を備える主過給機と、前記内燃機関から供給される排ガスによって駆動され、前記内燃機関の負荷に応じて運転又は停止する少なくとも一つの副タービン部、及び、前記副タービン部によって駆動され前記内燃機関に圧縮気体を送る副コンプレッサ部を備え、前記主過給機と異なる副過給機とを備え、前記副タービン部に接続されるとともに、前記内燃機関から供給される排ガスが流れる排気管と、前記排気管に設けられ、前記排ガスの流量を調整するガス入口弁と、前記副コンプレッサ部、及び、前記内燃機関の給気マニホールドに接続されるとともに、前記圧縮気体が流れる給気管と、前記給気管に設けられ、前記副コンプレッサ部の出口気体の圧力が前記給気マニホールドの圧力以上のときに開状態となる弁と、前記給気管における前記弁の上流側部分と、前記排気管における前記ガス入口弁の下流側部分に接続されるバイパス管と、前記バイパス管に設けられ、前記給気管から前記排気管へ前記バイパス管を流れる前記圧縮気体の流量を調整するバイパス弁とを備える。
その後、副コンプレッサ部の出口気体の圧力が、給気マニホールドの圧力以上となったとき、弁が開状態となる。これにより、給気管を介して、副コンプレッサ部からの圧縮気体が給気マニホールドへ送られ、主過給機と副過給機から内燃機関へ気体が供給されるようになる。
さらに、圧縮空気が、パイパス管を介して、排気管へ圧縮空気が戻されるため、排気マニホールドから排気管を介して副過給機へ送られる排ガス量は、副過給機の運転時に比べて減少する。そして、排気マニホールドから主過給機へ送られる排ガス量が増加し、主過給機の回転数が増加する。そのため、主過給機から給気マニホールドへ送られる空気が増加する。
過給システム1は、舶用ディーゼル機関、例えば低速2サイクルディーゼル機関等の内燃機関(図示せず。以下「機関」という。)に適用される。なお、内燃機関は、上述した例に限定されない。
まず、副過給機3を起動する前に、バイパス弁7を予め開放しておく。これにより、副過給機3のコンプレッサ3bから圧縮空気が送られるとすぐに、パイパス管L9の接続先である排気管L5へ圧縮空気が戻すことが可能になる。
また、副過給機3を起動する過程において、圧縮空気をバイパスさせている期間が短い。そして、過給システム1の外部に圧縮空気を放出させず、その圧縮空気を副過給機3の運転の加勢に使用することで、排気マニホールド11から副過給機3へ送られる排ガス量を少なくできることから、排気マニホールド11から主過給機2へ送られる排ガス量の減少量を抑えられる。その結果、主機関で発生する排ガスの温度が上昇しにくくなり、主機関の熱負荷上昇や、燃料消費の悪化を抑制できる。
まず、コンプレッサ3bからの出口空気を減らすため、バイパス弁7を開放する。また、パイパス弁7の開放を開始した後に、図2に示すように、副過給機3のガス入口弁5を閉じ始める。そして、バイパス弁7を徐々に開放しながら、ガス入口弁5を徐々に閉じる。これにより、第2の排気管L5を流れる排ガスの量が徐々に減少し、副過給機3のタービン3aが回転を停止し始め、副過給機3の回転数が下降していく。
2 主過給機
2a タービン(主タービン部)
2b コンプレッサ(主コンプレッサ部)
3 副過給機
3a タービン(副タービン部)
3b コンプレッサ(副コンプレッサ部)
5 ガス入口弁
6 逆止弁(弁)
7 バイパス弁
11 排気マニホールド
12 給気マニホールド
13 空気冷却器
L1 第1の排気管
L2,L6 排気管
L3,L7 給気管
L4 第1の給気管
L5 第2の排気管(排気管)
L8 第2の給気管(給気管)
L9 バイパス管
Claims (5)
- 内燃機関から供給される排ガスによって駆動され、前記内燃機関の運転の間、常時運転する少なくとも一つの主タービン部、及び、前記主タービン部によって駆動され前記内燃機関に圧縮気体を送る主コンプレッサ部を備える主過給機と、
前記内燃機関から供給される排ガスによって駆動され、前記内燃機関の負荷に応じて運転又は停止する少なくとも一つの副タービン部、及び、前記副タービン部によって駆動され前記内燃機関に圧縮気体を送る副コンプレッサ部を備え、前記主過給機と異なる副過給機と、
を備え、
前記副タービン部に接続されるとともに、前記内燃機関から供給される排ガスが流れる排気管と、
前記排気管に設けられ、前記排ガスの流量を調整するガス入口弁と、
前記副コンプレッサ部、及び、前記内燃機関の給気マニホールドに接続されるとともに、前記圧縮気体が流れる給気管と、
前記給気管に設けられ、前記副コンプレッサ部の出口気体の圧力が前記給気マニホールドの圧力以上のときに開状態となる弁と、
前記給気管における前記弁の上流側部分と、前記排気管における前記ガス入口弁の下流側部分に接続されるバイパス管と、
前記バイパス管に設けられ、前記給気管から前記排気管へ前記バイパス管を流れる前記圧縮気体の流量を調整するバイパス弁と、
を備える過給システム。 - 前記副過給機を停止状態から起動するとき、前記バイパス弁が開いた状態で前記ガス入口弁が徐々に又は部分的に開かれて、前記副過給機の回転数が安定した後、前記ガス入口弁を全開し、かつ、前記バイパス弁を全閉する請求項1に記載の過給システム。
- 前記副過給機を運転状態から停止するとき、前記バイパス弁を開きつつ、前記ガス入口弁が徐々に又は部分的に閉められて、前記副過給機の回転数が安定した後、前記ガス入口弁を全閉する請求項1又は2に記載の過給システム。
- 内燃機関から供給される排ガスによって駆動され、前記内燃機関の運転の間、常時運転する少なくとも一つの主タービン部、及び、前記主タービン部によって駆動され前記内燃機関に圧縮空気を送る主コンプレッサ部を備える主過給機と、前記内燃機関から供給される排ガスによって駆動され、前記内燃機関の負荷に応じて運転又は停止する少なくとも一つの副タービン部、及び、前記副タービン部によって駆動され前記内燃機関に圧縮気体を送る副コンプレッサ部を備え、前記主過給機と異なる副過給機とを備え、前記副タービン部に接続されるとともに、前記内燃機関から供給される排ガスが流れる排気管と、前記副コンプレッサ部、及び、前記内燃機関の給気マニホールドに接続されるとともに、前記圧縮気体が流れる給気管とを備える過給システムの運転方法であって、
前記排気管への前記排ガスの流通を開始するステップと、
前記副コンプレッサ部の出口気体の圧力が前記給気マニホールドの圧力未満の間、前記副コンプレッサ部の出口から前記副タービン部の入口へ圧縮空気を送るステップと、
前記副コンプレッサ部の出口気体の圧力が前記給気マニホールドの圧力以上となったとき、前記給気管を介して、前記副コンプレッサ部の出口から前記給気マニホールドへ圧縮気体を送るステップと、
を備える過給システムの運転方法。 - 前記排気管への前記排ガスの流通を停止するステップと、
前記副コンプレッサ部の出口気体の圧力が前記給気マニホールドの圧力未満となったとき、前記給気管において前記副コンプレッサ部の出口から前記給気マニホールドへ圧縮気体の供給を停止し、前記副コンプレッサ部の出口から前記副タービン部の入口へ圧縮気体を送るステップと、
を備える請求項4に記載の過給システムの運転方法。
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