JP2017019373A - Internal combustion for ship and modification method of the same - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、船舶用の内燃機関及びその改造方法に関する。 The present invention relates to a marine internal combustion engine and a method for remodeling the same.
燃焼によってピストンを軸方向に往復作動させるシリンダと、該ピストンの往復作動によって回転作動するクランク軸とを有する内燃機関本体を備えた船舶用の内燃機関が従来公知であるが、近年のエネルギー問題の高まりによって、燃費の向上を目的とした種々の船舶用の内燃機関が開発されている。 A marine internal combustion engine having an internal combustion engine body having a cylinder that reciprocates a piston in the axial direction by combustion and a crankshaft that rotates by the reciprocation of the piston is known in the past. Due to the increase, various marine internal combustion engines have been developed for the purpose of improving fuel efficiency.
例えば、発電機を有するハイブリット過給機と、VTI過給機とを組合せ、それぞれを適切に作動させることによって、燃料消費量を低減させる特許文献1に示す船舶用の内燃機関が公知になっている。 For example, a marine internal combustion engine shown in Patent Document 1 that reduces fuel consumption by combining a hybrid turbocharger having a generator and a VTI supercharger and operating each of them appropriately has become known. Yes.
上記文献の船舶用の内燃機関では、燃料消費量が低減される航行速度が一定範囲内に設定されているが、運搬業等の特定の業界では、輸送コストのさらなる削減を目的として、航行速度自体を低く抑える運用が行われており、このような場合に、既存の内燃機関をそのまま用いると、航行速度が上記一定の範囲内に収まらなくなり、逆に燃料消費率が悪化することがある。
また、内燃機関自体を低速用のものに交換した場合には、燃料消費率は良好になる一方で、交換コストが高くなり、全体としてはコスト高になる。
In the internal combustion engine for ships described in the above document, the navigation speed at which fuel consumption is reduced is set within a certain range, but in certain industries such as the transportation industry, the navigation speed is intended to further reduce transportation costs. In such a case, if an existing internal combustion engine is used as it is, the navigation speed may not be within the certain range, and the fuel consumption rate may deteriorate.
Further, when the internal combustion engine itself is replaced with one for low speed, the fuel consumption rate is improved, but the replacement cost is increased, and the cost is increased as a whole.
本発明は、既存のものをそのまま用いて、減速航行時の燃料消費率を向上させる船舶用の内燃機関及びその改造方法を提供することを課題とする。 This invention makes it a subject to provide the internal combustion engine for ships which improves the fuel consumption rate at the time of deceleration navigation, and its remodeling method, using the existing thing as it is.
本発明の船舶用の内燃機関は、シリンダ内での燃焼によってクランク軸を回転駆動させる船舶用の内燃機関であって、燃焼によってピストンを軸方向に往復作動させるシリンダと、該ピストンの往復作動によって回転作動するクランク軸とを有する内燃機関本体と、該内燃機関本体の出力を標準状態と比較して低下させて減速航行時の燃料消費率を向上させる低速状態に機械的に可逆的に改変する改変手段とを備えたことを特徴とする。 An internal combustion engine for a ship according to the present invention is an internal combustion engine for a ship that rotates a crankshaft by combustion in a cylinder, and a cylinder that reciprocates a piston in an axial direction by combustion, and a reciprocating operation of the piston. An internal combustion engine body having a rotating crankshaft, and mechanically reversibly modified to a low speed state in which the output of the internal combustion engine body is reduced as compared with a standard state to improve a fuel consumption rate during deceleration navigation And a modification means.
上記構成によれば、標準状態と比較して出力を低下させることにより、減速航行時の燃料消費率を向上させる低速状態に機械的に可逆的に改変することができるため、減速航行時の燃料消費率を良好に保持することが可能になるとともに、高速航行をさせたい場合には、仕様を元に戻すことも可能になり、様々な運用に対応可能になり、汎用性も高い。 According to the above configuration, by reducing the output as compared with the standard state, it is possible to mechanically reversibly change to a low speed state that improves the fuel consumption rate at the time of slow sailing. It is possible to maintain a good consumption rate, and when it is desired to make high-speed navigation, it is possible to restore the specifications to the original, and it is possible to cope with various operations and is highly versatile.
前記改変手段は、上記ピストンとクランク軸とを連結する連係機構の動力伝動経路長を変更することによって、ピストンの作動範囲を変化させ、出力特性を変更する構造としたものとしてもよい。 The modification means may be configured to change the output characteristic by changing the operating range of the piston by changing the power transmission path length of the linkage mechanism connecting the piston and the crankshaft.
前記連係機構は、前記ピストンからシリンダの軸方向に一体的に延設されたピストンロッドと、前記クランク軸に連結されたコンロッドと、該コンロッド側に設けられたクロスヘッド軸受と、該クロスヘッド軸受に回転自在に支持されたクロスヘッドピンとを有し、前記ピストンロッドの延設側の端部側を上記クロスヘッドピンに着脱可能に取付ける構造とし、前記改変手段は、クロスヘッドピンと、ピストンロッドの延設側の端部との間に介挿される調整部材の有無を切換えることによって、上記動力伝動経路長を変更するか、或は、該調整部材を厚みの異なるものに交換することによって上記動力伝動経路長を変更する構造としたものとしてもよい。 The linkage mechanism includes a piston rod integrally extending from the piston in the axial direction of the cylinder, a connecting rod connected to the crankshaft, a crosshead bearing provided on the connecting rod side, and the crosshead bearing. A cross head pin rotatably supported on the piston rod, and an end side of the piston rod extending side is detachably attached to the cross head pin. The modification means includes a cross head pin and an extension of the piston rod. The power transmission path length is changed by switching the presence or absence of an adjustment member inserted between the end of the installation side and the power transmission by changing the adjustment member to one having a different thickness. A structure in which the path length is changed may be used.
タービンを有する過給機を複数備え、前記改変手段は、一部の過給機への排気ガスの供給経路の開閉によって、出力特性を変更する構造としたものとしてもよい。 A plurality of superchargers having a turbine may be provided, and the modification means may have a structure in which output characteristics are changed by opening and closing an exhaust gas supply path to some of the superchargers.
前記シリンダ内を冷却させる冷却水の流路である冷却路を、該シリンダの周壁部内に形成し、前記改変手段は、冷却路の内周面に嵌合して挿入させる筒状の断熱部材の有無を切換えることによって、冷却路内の冷却水とシリンダとの熱交換効率を変更するか、或は、該断熱部材を長さの異なるものに交換することによって上記熱交換効率を変更する構造としたものとしてもよい。 A cooling path, which is a cooling water flow path for cooling the inside of the cylinder, is formed in the peripheral wall portion of the cylinder, and the modification means is a cylindrical heat insulating member that is inserted into the inner peripheral surface of the cooling path. Changing the heat exchange efficiency between the cooling water in the cooling passage and the cylinder by switching the presence or absence, or changing the heat exchange efficiency by exchanging the heat insulating member with a different length; and It is also possible to have
本発明の船舶用の内燃機関の改造方法は、燃焼によってピストンを軸方向に往復作動させるシリンダ及び該ピストンの往復作動によって回転作動するクランク軸を有する内燃機関本体を、標準状態と比較して出力を低下させることにより、減速航行時の燃料消費率を向上させる低速状態に機械的に可逆的に改変することを特徴とする。 The ship internal combustion engine remodeling method of the present invention outputs an internal combustion engine main body having a cylinder that reciprocates a piston in the axial direction by combustion and a crankshaft that rotates by reciprocation of the piston in comparison with a standard state. Is reduced mechanically and reversibly to a low-speed state that improves the fuel consumption rate during deceleration navigation.
タービンを有する過給機を複数設け、該複数の過給機の内から予め選定された一の過給機に対して、内燃機関本体からの排気ガスの供給の有無を切換えることにより、上記改変による出力調整量を、該過給機一台分に設定するものとしてもよい。 The above modification is made by providing a plurality of turbochargers having a turbine, and switching the presence or absence of the supply of exhaust gas from the main body of the internal combustion engine to one turbocharger selected in advance from among the plurality of turbochargers. It is good also as what sets the amount of output adjustment by 1 for this supercharger.
前記過給機の設置数を増加させることにより、上記出力調整量が小さく設定する一方で、前記過給機の設置数を減少させることにより、上記出力調整量を大きく設定するものとしてもよい。 The output adjustment amount may be set small by increasing the number of superchargers installed, while the output adjustment amount may be set large by decreasing the number of superchargers installed.
標準状態と比較して出力を低下させることにより、減速航行時の燃料消費率を向上させる低速状態に機械的に可逆的に改変することができるため、減速航行時の燃料消費率を良好に保持することが可能になるとともに、高速航行をさせたい場合には、仕様を元に戻すことも可能になり、様々な運用に対応可能になり、汎用性も高い。 By reducing the output compared to the standard state, it can be mechanically reversibly changed to a low speed state that improves the fuel consumption rate during deceleration sailing, so the fuel consumption rate during deceleration sailing is maintained well. In addition, it is possible to return to the original specification when it is desired to make high-speed navigation, and it is possible to cope with various operations and is highly versatile.
また、タービンを有する過給機を複数備え、前記改変手段は、一部の過給機への排気ガスの供給経路の開閉によって、出力特性を変更する構造としたものによれば、過給機を減速航行仕様のものに変える費用に比べて、その費用を大幅にカットできる。 Further, according to the turbocharger comprising a plurality of superchargers having a turbine, wherein the altering means changes the output characteristics by opening and closing an exhaust gas supply path to some of the superchargers. Compared to the cost of changing to a reduced-speed navigation specification, the cost can be greatly reduced.
図1は、本発明の船舶用の内燃機関を適用したディーゼルエンジンの要部の構造を概念的に示す概念図である。図示する内燃機関は、重油を燃料とするユニフロー掃気ディーゼルエンジンであり、クロスヘッド型を採用し、大型の船舶用の動力機関として搭載される。 FIG. 1 is a conceptual diagram conceptually showing the structure of the main part of a diesel engine to which a marine internal combustion engine of the present invention is applied. The illustrated internal combustion engine is a uniflow scavenging diesel engine using heavy oil as fuel, adopting a crosshead type, and mounted as a power engine for a large ship.
このディーゼルエンジンは、動力を発生させる内燃機関本体1と、複数の過給機2とを備えている。
The diesel engine includes an internal combustion engine main body 1 that generates power and a plurality of
上記内燃機関本体1は、上下方向に延びるシリンダ3と、該シリンダ3の直下に配置されたクランクシャフト(クランク軸)4が内装されるクランクケース6とを有している。
The internal combustion engine main body 1 includes a
シリンダ3は、船舶に推進方向に複数並べて配置されている。このシリンダ3の上端部は、シリンダヘッド7によって構成され、このシリンダ3の内周側の空間には、自身の軸方向にスライド移動自在となるようにピストン8が収容支持されている。シリンダ3内における該ピストン8の上方側の空間は、燃料が燃焼される燃焼室3aになる。
A plurality of
シリンダ3の上部に位置するシリンダヘッド7には、排気ガスが上方に排出する排気ポート3bが開口形成されるとともに、シリンダ3の下部寄り部分の周壁には、掃気ポート3cが周方向に沿って複数開口形成されている。上記排気ポート3bは、OHV方式の排気弁9によって、開閉される。
The
2サイクルのディーゼルエンジンでは、燃料及びエア等を混合してなる混合気が燃焼室3a内で爆発すると、ピストン8が下方にスライド移動し、排気弁9が開作動する。この爆発時に発生した燃焼室3a内の排気ガスが、排気ポート3bから排気される。
In a two-cycle diesel engine, when an air-fuel mixture obtained by mixing fuel, air, etc. explodes in the
上記爆発時の衝撃によって、ピストン8が掃気ポート3cよりも下方にスライド移動し、新気が該掃気ポート3cから燃焼室3a内に流入する。その後、ピストン8がシリンダ3内を再び上昇し、これに伴って、燃焼室3a内の圧力が上昇し、この圧力が所定以上になると、燃焼室3a内の混合気が爆発し、以下、このサイクルを繰返す。ちなみに、新気(エア)が導入された燃焼室3a内に、燃料を噴霧することにより、混合気が構成される。
Due to the impact at the time of the explosion, the piston 8 slides downward from the
排気ポート3bから排気される排気ガスは、シリンダ3の斜め上方に配置された排気マニホールド11に送られる。一方、掃気ポート3cを介して、シリンダ3内の新気を送る掃気マニホールド12が、シリンダ3の下部外周側に設けられている。
Exhaust gas exhausted from the
上記過給機2は、前記排気マニホールド11内の排気ガスによって駆動され、掃気マニホールド12内に供給する新気の圧力を上昇させる。ちなみに、この過給機2は、複数設けられている。この他、圧縮された新気は、インタークーラ13によって、冷却された後に、掃気マニホールド11に供給される。
The
上記クランクケース6内には、シリンダ3毎に、上下方向に延びる筒状のガイド14が設けられている。各ガイド14は、対応するシリンダ3と同一軸心であって且つ該シリンダ3の直下に配置されている。このガイド14内には、クロスヘッド16が、軸方向(上下方向)にスライド自在に作動可能な構成で収容支持されている。
In the
このクロスヘッド16は、ピストン8から垂直方向下方側に一体的に延設されたピストンロッド17の下端部と、下端部がクランクピン15によってクランクシャフト4に回転自在に連結されているコンロッド(コネクティングロッド)18の上端部とを、回動自在に連結し、これによって、ピストン8と、クランクシャフト4とを動力伝動可能に機械的に連結させる連係機構19を構成している。言換えると、ピストン8とクランクシャフト4とは、連係機構19を介して、機械的に連結され、ピストン8のシリンダ3の軸方向への往復作動によって、クランクシャフト4が回転駆動される。
The
このクランクシャフト4は、継手によって、船舶のスクリュープロベラに直接接続してもよいし、或いは、減速機を介して、スクリュープロペラに動力を伝動させてもよい。ちなみに、減速機等を介す場合には、クランクシャフト4を推進方向に向けることは必須ではなくなる。
The
このディーゼルエンジンは、プロペラや船体によって、燃料消費率を最良とする航行速度(回転数)が常用速度(常用回転数)として定まるが、この常用速度が20ノットに定められている場合に、これよりも遅い速度(例えば、18ノット)で、航行すると、燃料消費率が悪化する。これを防止するため、このディーゼンルエンジンには、燃費を最良とする航行速度を、常用速度よりも低速とする低速状態に、機械的に可逆的に改変する改変機構(改変手段)を複数設けている。すなわち、このディーゼルエンジンにおける上記改変前の本来の状態が標準状態であり、該ディーゼルエンジン(特に、内燃機関本体1)は、上記改変によって、標準状態よりも出力が低下し、この出力特性の変更によって、減速航行時の燃料消費率を良好とする。 In this diesel engine, the propulsion speed and the hull determine the navigation speed (rotation speed) that provides the best fuel consumption rate as the normal speed (normal rotation speed). If this normal speed is set to 20 knots, Navigating at slower speeds (eg, 18 knots) will degrade fuel consumption. In order to prevent this, this diesel engine has a plurality of modification mechanisms (modification means) that mechanically reversibly modify the navigation speed that provides the best fuel efficiency to a low speed that is lower than the normal speed. Provided. That is, the original state of the diesel engine before the modification is a standard state, and the diesel engine (particularly, the internal combustion engine body 1) has a lower output than the standard state due to the modification. By this, the fuel consumption rate at the time of slow sailing is made good.
具体的には、過給機2側に設けた改変機構が、第1改変機構になり、連係機構19側に設けた改変機構が、第2改変機構になり、シリンダ3側に設けた改変機構が、第3改変機構になる。
Specifically, the modification mechanism provided on the
図2(A),(B)は、第1改変機構による低速状態への切換の前後の状態をそれぞれ示す配管図である。複数の各供給管22から吸気された新気は、掃気マニホールド12に供給される。一方、排気マニホールド11の排気ガスは、複数の分岐管23に分岐され、その後、この複数の分岐管23が合流して、排気管24になり、外部に排気される。
FIGS. 2A and 2B are piping diagrams respectively showing the state before and after switching to the low speed state by the first modification mechanism. The fresh air drawn from each of the plurality of
過給機2は、一の分岐管23と、一の供給管22に至る範囲に設けられている。そして、過給機2は、分岐管23側に設置されたタービン2aと、供給管22側に設置されたコンプレッサ2bとを有し、排気ガスによって、タービン2aが作動し、コンプレッサ2bを駆動させ、供給管22から掃気マニホールド12に供給されるエアを圧縮する。この供給管22の途中には、上述した通り、インタークーラ13が設けられ、圧縮されたエア(新気)が冷却される。
The
第1改変機構は、この複数の過給機2の内、一部の過給機2(以下、「対象過給機2A」と呼び、図示する例では左右真ん中の過給機2)を駆動させないように、機械的に可逆可能に切換える。具体的には、この対象過給機2Aのタービン2aが設置された分岐管23における該タービン2aの上流側には、該タービン2aへの排気ガスの供給経路の開閉切換を行う切換弁(開閉部材)26を設けている。
The first modification mechanism drives a part of the plurality of superchargers 2 (hereinafter referred to as “
この切換弁26によって上記供給経路が閉塞されている時には、該対象過給機2Aのタービン2aが設置された分岐管23における該タービン2aの下流側も、開閉切換可能な切換弁27によって閉塞される他、この対象過給機2Aのコンプレッサ2bによって加圧される供給管22における該コンプレッサ2bの上流側(具体的には、この供給管22の流入側端部)と、下流側(具体的には、この供給管22の掃気マニホールド12への流出側端部)も、開閉切換可能な切換弁28,29によって、それぞれ閉塞される。
When the supply path is closed by the switching
該構成の第1改変機構によれば、各切換弁26,27,28,29の閉塞によって、低速状態への切換が行われる一方で、各切換弁26,27,28,29の開放によって、低速状態から元の状態(標準状態)への切換が行われる。
According to the first modification mechanism of the configuration, the switching to the low speed state is performed by closing the switching
第1改変機構の上記構成によれば、過給機2が設置された内燃機関であれば、どのようなものにも設けることが可能であり、且つ弁を設ければよいため、汎用性が高く、設置も容易である。ちなみに、減速航行時には、過給機2一台あたりの排気ガス流入量が低下し、タービン2aによる圧縮効率が低下するが、上記のように作動する過給機2を減らすことによって、作動させる過給機2の一台あたりの圧縮効率を向上させることが可能になる。
According to the above configuration of the first modification mechanism, any internal combustion engine in which the
図3は、第2改変機構を設けた連係機構の構造を示す側面図であり、図4は、クロスヘッドピンの構成を示す斜視図であり、図5は、クロスヘッド軸受の構成を示す斜視図である。上記クロスヘッド16は、クランクシャフト4と平行なクロスヘッドピン31と、該クロスヘッドピン31を軸回りに回動可能に支持するクロスヘッド軸受32とを有している。
3 is a side view showing the structure of the linkage mechanism provided with the second modification mechanism, FIG. 4 is a perspective view showing the configuration of the crosshead pin, and FIG. 5 is a perspective view showing the configuration of the crosshead bearing. It is. The
クロスヘッドピン31の軸方向中央部の外周面側には、ピストンロッド17の下端部に一体的に成形された方形フランジ状の接続部17aを嵌合収容させる凹部31aが、方形状に切欠き形成されて設けられている。
On the outer peripheral surface side of the central portion in the axial direction of the
この凹部31aに、接続部17aを嵌合収容させてボルト固定させることにより、ピストンロッド17の下端部が、クロスヘッドピン31に取付固定される。また、この凹部31aの底面と、接続部17aとの間には、該凹部31aに少なくとも一部を嵌合収容させた状態(図示する例では、略全部を嵌合収容させた状態)で、方形板状の圧縮シム(調整部材)33を介挿し、これを接続部17aと共に、ボルト締めさせてもよい。
The connecting
ちなみに、圧縮シム33は、上記構成によって、厚みの異なるものに交換可能であり、この圧縮シム33の素材としては、弾性変形可能な合成樹脂材や金属等の硬質性の素材等、様々なものを採用することが可能である。なお、接続部17aは、その少なくとも一部を、凹部31a内に収容させれば、必ずしも嵌合させる必要はなく、この場合には、接続部17aの平面視サイズを、凹部31aの平面視サイズよりも若干小さく設定する。
Incidentally, the
クロスヘッド軸受32は、コンロッド18の上端側からクランクシャフト4と平行な両方向に突出形成され且つ断面視で上方が開放された半円の円弧状をなす下側分割片34と、この下側分割片34の内周面にクロスヘッドピン31の外周面の下部分を収容させた状態で、クロスヘッドピン31の外周面の上部分に沿う円弧状に形成された一対の上側分割片36とを有している。
The cross head bearing 32 has a lower divided
一対の上側分割片36を、クランクシャフト4と平行な方向に並べ、該一対の上側分割片36と、下側分割片34との間に、クロスヘッドピン31を挟持するように収容させた状態で、上下の分割片34,36同士をボルト固定して締着させると、クロスヘッドピン31が軸回りに回転自在に支持される。クロスヘッドピン31は、上記した通り、ピストンロッド17の下端部に固定されるため、結果として、コンロッド18は、ピストンロッド17に回動可能に支持される。
In a state where the pair of upper divided
上記連係機構19によれば、圧縮シム33の有無や圧縮シム33を設ける場合におけるその厚みの選択によって、該連係機構19におけるピストン8からクランクシャフト4への動力伝動経路の長さを変更することが可能であり、これによって、ピストン8のシリンダ3内での往復作動範囲を変化させ、その結果、出力特性も変更することが可能になる。
According to the
言換えると、圧縮シム33の有無を選択可能で、且つ厚みの異なる圧縮シム33に交換可能な連係機構19によって、上記第2改変機構が構成される。具体的には、標準状態時には、厚みの薄い圧縮シム33(図5に実線で示す圧縮シム33)を採用し、低速状態時には、厚みのある圧縮シム33(図5に仮想線で示す圧縮シム33)を採用するようにしてもよいし、或いは、標準状態時には、圧縮シム33を省略し、低速状態時には、圧縮シム33を介挿するようにしてもよい。
In other words, the second modification mechanism is configured by the
第2改変機構の上記構成によれば、クロスヘッド型の内燃機関であれば、どのようなものにも設けることが可能であり、汎用性が高い他、ピストン8の作動範囲の変更によって、圧縮比等、出力特性を決定する要素を直接変更できるため、調整も容易である。ちなみに、減速航行時には、シリンダ3への新気(エヤ)の流入量が減るため、ピストン8による圧縮時の圧力が低下するが、これを防止するために、圧縮比を高くすることが必要であり、このため、ピストンの作動範囲を上記のようにして、変更させている。
According to the above-described configuration of the second modification mechanism, any crosshead type internal combustion engine can be provided, which is highly versatile and can be compressed by changing the operating range of the piston 8. Adjustments are also easy because factors that determine output characteristics such as ratio can be directly changed. By the way, during slow sailing, the amount of fresh air (air) flowing into the
図6(A)は標準状態時の第3改変機構の要部正面図であり、(B)は低速状態時の第3改変機構の要部正面図である。前記シリンダ3内を冷却させる冷却水の流路である冷却路37を、該シリンダ3の周壁部内における上部側に形成している。この冷却路37は、シリンダ3の外周面側まで延設されてスペースが拡大された露出部37aを構成している。
FIG. 6A is a front view of the main part of the third modification mechanism in the standard state, and FIG. 6B is a front view of the main part of the third modification mechanism in the low speed state. A
冷却路37におけるシリンダ3の外周面から露出した露出部37a以外の部分である本体部37bは、径細に形成され、シリンダ3の軸方向に沿うように湾曲形成されている。この冷却路37に冷却水を供給する工程と、排出する工程とを繰返すことにより、シリンダ3内(特に、燃焼室3a)が冷却される。
The
この本体部37bの内周面の少なくとも一部に、弾性変形可能な筒状のインシュレーションチューブ(断熱部材)38を嵌合挿入すると、冷却水の冷機がシリンダ3の周壁に伝導され難くなり、その結果、冷却水と、シリンダ3内(特に、燃焼室3a)との熱交換効率が低くなり、冷却効率が低下する。
When a cylindrical insulation tube (heat insulating member) 38 that can be elastically deformed is fitted and inserted into at least a part of the inner peripheral surface of the
そして、このインシュレーションチューブ38の挿入の有無の切換や、その長さを変更することによって、冷却効率を適宜変更し、本ディーゼルエンジンの上記改変を可逆的に行うことが可能になる。
Then, by switching whether or not the
例えば、図6(A)に示す状態は、インシュレーションチューブ38を、本体部37bの内周における手前側部分のみに設け、冷却効率(熱交換効率)を向上させる標準状態である一方で、同図(B)に示す状態は、インシュレーションチューブ38を、本体部37bの内周における略全体に設け、冷却効率(熱交換効率)を低下させる低速状態である。
For example, the state shown in FIG. 6A is a standard state in which the
第3改変機構の上記構成によれば、既に存在する冷却路37を利用し、この冷却路37へのインシュレーションチューブ38の挿入の有無、或は挿入するインシュレーションチューブ38の長さ変更という簡易な構成によって、冷却能力を変更できるため、設置コストが安価になる。ちなみに、減速航行時には、シリンダ3内で発生する熱量も低くなり、これによって、熱効率が低下し、これがシリンダ3の内壁面の結露に繋がり、排気ガス中の硫黄と化学反応して、硫酸が発生し、この硫酸によって、本ディーゼルエンジンの腐食が進むことになるが、これを防止する目的で、上記のように冷却を制限している。
According to the above-described configuration of the third modification mechanism, the cooling
以上のように構成されるディーゼルエンジンによれば、3つの改変機構の全て又は一部を可逆的に改変することによって、標準状態から低速状態への切換、低速状態から標準状態への切換を行う改造を行うことが可能になる。具体的には、第1改変機構のみで用い場合と、第1改変機構及び第2改変機構を組合せて用いる場合と、第1改変機構及び第3改変機構を組合せて用いる場合と、第2改変機構及び第3改変機構を組合せて用いる場合がある。 According to the diesel engine configured as described above, switching from the standard state to the low speed state and switching from the low speed state to the standard state are performed by reversibly modifying all or part of the three modification mechanisms. It becomes possible to make modifications. Specifically, a case where only the first modification mechanism is used, a case where the first modification mechanism and the second modification mechanism are used in combination, a case where the first modification mechanism and the third modification mechanism are used in combination, and a second modification. The mechanism and the third modification mechanism may be used in combination.
なお、第1改変機構のみによって、改造を行う方法によれば、内燃機関本体1に複数設けられた過給機2の内から予め定められた一の過給機2(図2に示す例では、中央側の過給機2)に対して、内燃機関本体1からの排気ガスの供給の有無を切換えることにより、上記改変による出力調整量が、該過給機2一台分に設定される。
In addition, according to the method of remodeling only by the 1st modification mechanism, one supercharger 2 (in the example shown in FIG. 2) determined in advance from among a plurality of
そして、ディーゼルエンジン(全体)の出力が変化しないように過給機2の設置数を増減させると、過給機2の一台分の出力上昇値が変化するため、出力調整量の変更が容易になる。具体的には、全体の出力が一定又は略一定になるように、過給機1の設置数を増加させた場合、個々の過給機1による出力上昇値は小さくなるため、調整量は細かくなる一方で、このように、第1改変機構のみを用いる改造方法によれば、調整量も自在に設定できる。
And if the number of installed
図7(A)はある船舶におけるプロペラ回転数に対する必要出力のグラフであり、図中の二点鎖線は本ディーゼルエンジンが改造を含めたセッティングにより対応可能な範囲を示しており、(B)は本ディーゼルエンジンの出力に対する燃料消費率の特性グラフであり、標準状態と低速状態のそれぞれのセッティングに対応している。同図に示す通り、このような改造方法(船舶用の内燃機関の改造方法)によれば、標準状態と、低速状態との間で、自在にセッティング可能になり、さらには、燃料消費率を最小とする航行速度は、標準状態よりも低速状態の方が、低速になるため、運航計画に併せて、適宜セッティングを行う。 FIG. 7 (A) is a graph of the required output with respect to the propeller rotation speed in a certain ship, and the two-dot chain line in the figure shows the range that this diesel engine can accommodate by setting including modification, (B) It is the characteristic graph of the fuel consumption rate with respect to the output of this diesel engine, and it corresponds to each setting of a standard state and a low-speed state. As shown in the figure, according to such a modification method (modification method of an internal combustion engine for a ship), it is possible to freely set between a standard state and a low speed state, and further, the fuel consumption rate is reduced. The minimum navigation speed is lower in the low speed state than in the standard state.
1 内燃機関本体(エンジン本体)
2 過給機
2a タービン
3 シリンダ
4 クランクシャフト(クランク軸)
8 ピストン
18 コンロッド(コネクティングロッド)
19 連係機構
31 クロスヘッドピン
32 クロスヘッド軸受
37 冷却路
38 インシュレーションチューブ
1 Internal combustion engine body (engine body)
8
19
Claims (8)
燃焼によってピストンを軸方向に往復作動させるシリンダと、該ピストンの往復作動によって回転作動するクランク軸とを有する内燃機関本体と、
該内燃機関本体の出力を標準状態と比較して低下させて減速航行時の燃料消費率を向上させる低速状態に機械的に可逆的に改変する改変手段とを備えた
ことを特徴とする船舶用の内燃機関。 An internal combustion engine for a ship that rotates a crankshaft by combustion in a cylinder,
An internal combustion engine body having a cylinder for reciprocating the piston in the axial direction by combustion, and a crankshaft rotating by the reciprocation of the piston;
A marine vessel characterized by comprising: an altering means that mechanically reversibly alters the internal combustion engine main body to a low speed state that reduces the output of the main body of the internal combustion engine as compared with a standard state to improve a fuel consumption rate during slow sailing Internal combustion engine.
請求項1に記載の船舶用の内燃機関。 The marine vessel according to claim 1, wherein the modification unit is configured to change an output characteristic by changing an operating range of the piston by changing a power transmission path length of a linkage mechanism that connects the piston and the crankshaft. Internal combustion engine.
前記改変手段は、クロスヘッドピンと、ピストンロッドの延設側の端部との間に介挿される調整部材の有無を切換えることによって、上記動力伝動経路長を変更するか、或は、該調整部材を厚みの異なるものに交換することによって上記動力伝動経路長を変更する構造とした
請求項2に記載の船舶用の内燃機関。 The linkage mechanism includes a piston rod integrally extending from the piston in the axial direction of the cylinder, a connecting rod connected to the crankshaft, a crosshead bearing provided on the connecting rod side, and the crosshead bearing. A cross head pin rotatably supported on the piston rod, and an end side of the piston rod extending side is detachably attached to the cross head pin.
The altering means changes the power transmission path length by switching the presence or absence of an adjusting member inserted between the cross head pin and the end of the piston rod extending side, or the adjusting member The marine internal combustion engine according to claim 2, wherein the power transmission path length is changed by exchanging the power transmission with one having a different thickness.
前記改変手段は、一部の過給機への排気ガスの供給経路の開閉によって、出力特性を変更する構造とした
請求項1乃至3の何れかに記載の船舶用の内燃機関。 A plurality of turbochargers having a turbine;
The marine internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the modifying means is configured to change an output characteristic by opening and closing an exhaust gas supply path to a part of the turbochargers.
前記改変手段は、冷却路の内周面に嵌合して挿入させる筒状の断熱部材の有無を切換えることによって、冷却路内の冷却水とシリンダとの熱交換効率を変更するか、或は、該断熱部材を長さの異なるものに交換することによって上記熱交換効率を変更する構造とした
請求項1乃至4の何れかに記載の船舶用の内燃機関。 Forming a cooling path, which is a cooling water path for cooling the inside of the cylinder, in the peripheral wall of the cylinder;
The modifying means changes the heat exchange efficiency between the cooling water in the cooling path and the cylinder by switching the presence or absence of a cylindrical heat insulating member to be fitted and inserted into the inner peripheral surface of the cooling path, or The marine internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, wherein the heat exchange efficiency is changed by exchanging the heat insulation member with a different length.
燃焼によってピストンを軸方向に往復作動させるシリンダ及び該ピストンの往復作動によって回転作動するクランク軸を有する内燃機関本体を、標準状態と比較して出力を低下させることにより、減速航行時の燃料消費率を向上させる低速状態に機械的に可逆的に改変する
ことを特徴とする船舶用の内燃機関の改造方法。 A method for modifying an internal combustion engine for a ship,
Fuel consumption rate during reduced speed navigation by reducing the output of an internal combustion engine main body having a cylinder that reciprocates the piston in the axial direction by combustion and a crankshaft that rotates by the reciprocation of the piston, compared to the standard state A method for remodeling an internal combustion engine for a ship, characterized in that it is mechanically reversibly modified to a low speed state that improves the engine.
該複数の過給機の内から予め選定された一の過給機に対して、内燃機関本体からの排気ガスの供給の有無を切換えることにより、上記改変による出力調整量を、該過給機一台分に設定する
請求項6に記載の内燃機関の改造方法。 Multiple turbochargers with turbines,
By switching the presence or absence of the supply of exhaust gas from the internal combustion engine main body to one turbocharger selected in advance from among the plurality of turbochargers, the output adjustment amount due to the modification is changed to the turbocharger. The method for remodeling an internal combustion engine according to claim 6, wherein the method is set for one vehicle.
請求項7に記載の内燃機関の改造方法。 The output adjustment amount is set small by increasing the number of installed turbochargers so that the overall output does not change, while the output adjustment amount is set large by decreasing the number of installations. Item 8. A method for modifying an internal combustion engine according to Item 7.
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