JP5575284B2 - Engine exhaust energy recovery method - Google Patents

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JP5575284B2 JP2013019676A JP2013019676A JP5575284B2 JP 5575284 B2 JP5575284 B2 JP 5575284B2 JP 2013019676 A JP2013019676 A JP 2013019676A JP 2013019676 A JP2013019676 A JP 2013019676A JP 5575284 B2 JP5575284 B2 JP 5575284B2
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Description

本発明は、舶用ディーゼル機関、陸上発電機用ディーゼル機関等のエンジン本体から排出される排気ガス(燃焼ガス)の排気エネルギーを動力として回収する排気エネルギー回収方法に関する。   The present invention relates to an exhaust energy recovery method that recovers exhaust energy of exhaust gas (combustion gas) discharged from an engine main body such as a marine diesel engine and an onshore generator diesel engine as power.

排気ガス(燃焼ガス)に含まれる排気エネルギーを動力として回収する排気エネルギー回収装置としては、例えば、特許文献に開示された過給機およびパワータービンが知られている。   As an exhaust energy recovery device that recovers exhaust energy contained in exhaust gas (combustion gas) as power, for example, a supercharger and a power turbine disclosed in Patent Literature are known.

特開昭63−186916号公報JP-A-63-186916

エンジン本体から排出される排気ガス(燃焼ガス)を過給機のみならず、その一部をパワータービン等に導いて排気エネルギーを回収する装置を備えたディーゼル機関においては、排気ガスの一部の排気エネルギーが過給機の駆動に使用されないため、エンジンの運転状態によっては、過給機効率が低下し過給機からエンジン本体への掃気(給気)圧力が不足して、エンジンの燃焼効率が低下し、燃料消費率が増加する。   In a diesel engine equipped with a device that recovers exhaust energy by directing exhaust gas (combustion gas) discharged from the engine body to a power turbine or the like as well as a supercharger, a part of the exhaust gas Because exhaust energy is not used to drive the turbocharger, depending on the engine operating conditions, the turbocharger efficiency may be reduced, and the scavenging (supply) pressure from the turbocharger to the engine body will be insufficient, resulting in engine combustion efficiency. The fuel consumption rate increases.

ところが、近年においては、過給機の排気タービン部及びタービン部の回転駆動力によって駆動されるコンプレッサ部の翼の形状、翼を内包するハウジングとの隙間の減少、タービン部及びコンプレッサ部の駆動抵抗減少等の改善により過給機の性能が向上しており、エンジンからの排気ガスを従来以上にパワータービンに導いても、過給機はエンジン本体に十分な掃気圧力(給気圧力)を供給することが可能となった。   However, in recent years, the shape of the blades of the compressor unit driven by the rotational driving force of the exhaust turbine unit and the turbine unit of the turbocharger, the reduction of the gap with the housing containing the blades, the driving resistance of the turbine unit and the compressor unit The performance of the turbocharger has improved due to improvements such as reduction, and even if the exhaust gas from the engine is led to the power turbine more than before, the turbocharger supplies sufficient scavenging pressure (supply pressure) to the engine body It became possible to do.

その結果、上記特許文献に開示されたディーゼル機関が高負荷運転された状態で、バイパス弁を絞る(すなわち、パワータービンの出力を減少させる)と、パワータービンを駆動させるために利用されていた排気ガスが過給機の排気タービンに供給され、排気タービンの駆動力及び回転数が上昇し、排気タービンによって駆動されるコンプレッサの回転数も上昇する。
その結果、コンプレッサからディーゼル機関に供給される圧縮空気の圧力(掃気圧力:給気圧力)がエンジンの許容運転圧力を超えてしまうため、機関安全上の観点から掃気圧力が許容圧力以下になるように制御されているだけなので、エンジンが最適運転状態で運転されておらず熱効率改善にはつながらない。
As a result, when the diesel engine disclosed in the above-mentioned patent document is operated at a high load, if the bypass valve is throttled (that is, the output of the power turbine is reduced), the exhaust gas used to drive the power turbine is used. Gas is supplied to the exhaust turbine of the supercharger, the driving force and the rotational speed of the exhaust turbine are increased, and the rotational speed of the compressor driven by the exhaust turbine is also increased.
As a result, the pressure of the compressed air supplied from the compressor to the diesel engine (scavenging pressure: supply air pressure) exceeds the allowable operating pressure of the engine, so that the scavenging pressure is less than the allowable pressure from the viewpoint of engine safety. Therefore, the engine is not operated in the optimum operating state, and it does not improve the thermal efficiency.

本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、エンジンの負荷、エンジン回転数に対してエンジン性能(燃料消費率)が最適となる最適運転状態を常に確保できるようにするエンジン排気エネルギー回収方法を提供することを目的とする。
また、経年劣化によってシリンダ内の圧縮圧力が低下しても、前記エンジンの最適運転状態を維持することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an engine exhaust energy recovery method that can always ensure an optimal operating state in which engine performance (fuel consumption rate) is optimal with respect to engine load and engine speed. The purpose is to provide.
It is another object of the present invention to maintain the optimum operating state of the engine even when the compression pressure in the cylinder decreases due to aging.

本発明の参考発明は、エンジンを駆動する工程と、前記エンジンから排出される排気ガスによって排気タービン過給機を駆動することで外気をエンジン本体に圧送する工程と、前記エンジンから排出される排気ガスの一部を抽気し、該抽気された排気ガスによってパワータービンを駆動することで電力を生成する工程と、を備えたエンジン排気エネルギー回収装置の運転方法であって、
前記抽気された排気ガスの流量を絞るガス入口制御弁によって前記パワータービンに流入する排気ガスの流量を調整する工程と、前記ガス入口制御弁の上流に設置され、前記抽気された排気ガスの一部を前記パワータービン下流側にバイパスするバイパス管と、該バイパス管に設置された排気ガスバイパス制御弁によって前記パワータービンを迂回する排気ガスの流量を調整する工程と、を備えたエンジン排気エネルギー回収方法において、
エンジンの負荷、エンジンの回転数、およびエンジンの掃気圧力を検出する工程と、
前記検出したエンジンの負荷、およびエンジンの回転数からエンジンの燃料消費率が最も少なくなるエンジンの最適掃気圧力を算出する工程と、
前記検出したエンジンの掃気圧力と前記算出したエンジンの最適掃気圧力との差を求めた後に、該差に基づいて前記排気ガスバイパス制御弁の開度修正量を算出する工程と、
前記算出された排気ガスバイパス制御弁の開度修正量から前記排気ガスバイパス制御弁の開度指令値を決定する工程と、を備えたことを特徴とする。
The reference invention of the present invention includes a step of driving an engine, a step of pumping outside air to the engine main body by driving an exhaust turbine supercharger by exhaust gas discharged from the engine, and an exhaust discharged from the engine. An operation method of an engine exhaust energy recovery apparatus comprising: extracting a part of gas and generating electric power by driving a power turbine with the extracted exhaust gas,
Adjusting the flow rate of the exhaust gas flowing into the power turbine by a gas inlet control valve that throttles the flow rate of the extracted exhaust gas; and installing one of the extracted exhaust gases installed upstream of the gas inlet control valve. And a step of adjusting a flow rate of exhaust gas that bypasses the power turbine by an exhaust gas bypass control valve installed in the bypass pipe, and bypassing the part to the downstream side of the power turbine In the method
Detecting engine load, engine speed, and engine scavenging pressure;
Calculating the optimum scavenging pressure of the engine with the lowest fuel consumption rate of the engine from the detected engine load and engine speed;
Calculating the opening correction amount of the exhaust gas bypass control valve based on the difference after obtaining the difference between the detected scavenging pressure of the engine and the calculated optimal scavenging pressure of the engine;
And a step of determining an opening command value of the exhaust gas bypass control valve from the calculated opening correction amount of the exhaust gas bypass control valve.

参考発明に係るエンジン排気エネルギー回収方法によれば、エンジン負荷と、エンジン回転数等の検出値からエンジンを最適な運転状態にするためのエンジンの最適掃気圧力を算出して、その算出した最適掃気圧力になるようにパワータービン手前に設けた上記排気ガスバイパス制御弁の制御によって排ガスバイパス量を制御し、常にエンジンを最適運転状態に維持して、燃料消費率を抑えることによりエンジンのランニングコスト低減及び、それに伴う環境改善等に良い効果をもたらす。 Optimal According to the engine exhaust energy recovery method according to the present reference invention, the engine load, to calculate the optimum scavenging pressure of the engine to the detected value of an engine rotational speed to the optimum operating condition of the engine, which is the calculated By controlling the exhaust gas bypass amount by controlling the exhaust gas bypass control valve provided in front of the power turbine so that the scavenging pressure is reached, the engine running cost can be reduced by constantly maintaining the engine in the optimum operating state and reducing the fuel consumption rate. It has a good effect on reduction and the environmental improvement accompanying it.

また、他の参考発明は、エンジンを駆動する工程と、前記エンジンから排出される排気ガスによって排気タービン過給機を駆動することで外気をエンジン本体に圧送する工程と、前記エンジンから排出される排気ガスの一部を抽気し、該抽気された排気ガスによってパワータービンを駆動することで電力を生成する工程と、を備えたエンジン排気エネルギー回収装置の運転方法であって、
前記抽気された排気ガスの流量を絞るガス入口制御弁によって前記パワータービンに流入する排気ガスの流量を調整する工程と、前記ガス入口制御弁の上流に設置され、前記抽気された排気ガスの一部を前記パワータービン下流側にバイパスするバイパス管と、該バイパス管に設置された排気ガスバイパス制御弁によって前記パワータービンを迂回する排気ガスの流量を調整する工程と、を備えたエンジン排気エネルギー回収方法において、
エンジンの負荷、エンジンの回転数、およびエンジンの掃気圧力を検出する工程と、
前記検出したエンジンの負荷、およびエンジンの回転数からエンジンの燃料消費率が最も少なくなるエンジンの最適掃気圧力を算出する工程と、
前記検出したエンジンの掃気圧力と前記算出したエンジンの最適掃気圧力との差を求めた後に、該差に基づいて前記排気ガスバイパス制御弁の開度修正量を算出する工程と、
前記算出された排気ガスバイパス制御弁の開度修正量から前記排気ガスバイパス制御弁の開度指令値を決定する工程と、
前記決定された排気ガスバイパス制御弁の開度指令値に基づき、排気ガスバイパス制御弁の開度を変更する工程と、を備え、
さらに前記変更された排気ガスバイパス制御弁の開度を検出する工程と、
前記決定された排気ガスバイパス制御弁の開度指令値と前記検出された排気ガスバイパス制御弁の開度との誤差を算出する工程と、
前記算出された誤差を前記排気ガスバイパス制御弁の開度指令値にフィードバックする工程と、を備えたことを特徴とする。
Another reference invention includes a step of driving the engine, a step of driving the exhaust turbine supercharger by the exhaust gas discharged from the engine, and pumping outside air to the engine body, and the exhaust is discharged from the engine. Extracting a part of the exhaust gas, and generating electric power by driving a power turbine with the extracted exhaust gas, and an operating method of the engine exhaust energy recovery apparatus comprising:
Adjusting the flow rate of the exhaust gas flowing into the power turbine by a gas inlet control valve that throttles the flow rate of the extracted exhaust gas; and installing one of the extracted exhaust gases installed upstream of the gas inlet control valve. And a step of adjusting a flow rate of exhaust gas that bypasses the power turbine by an exhaust gas bypass control valve installed in the bypass pipe, and bypassing the part to the downstream side of the power turbine In the method
Detecting engine load, engine speed, and engine scavenging pressure;
Calculating the optimum scavenging pressure of the engine with the lowest fuel consumption rate of the engine from the detected engine load and engine speed;
Calculating the opening correction amount of the exhaust gas bypass control valve based on the difference after obtaining the difference between the detected scavenging pressure of the engine and the calculated optimal scavenging pressure of the engine;
Determining an opening command value of the exhaust gas bypass control valve from the calculated opening correction amount of the exhaust gas bypass control valve;
Changing the opening degree of the exhaust gas bypass control valve based on the determined opening degree command value of the exhaust gas bypass control valve, and
A step of detecting the opening of the changed exhaust gas bypass control valve;
Calculating an error between the determined opening command value of the exhaust gas bypass control valve and the detected opening of the exhaust gas bypass control valve;
Feeding back the calculated error to an opening command value of the exhaust gas bypass control valve.

排ガスバイパス制御弁の開度を検出して、フィードバック制御を行うことで、経年劣化などによる指定値と実際の開度のずれを補正することができ、運転条件が最適運転条件からはずれるのを防止できる。   By detecting the opening of the exhaust gas bypass control valve and performing feedback control, it is possible to correct the deviation between the specified value and the actual opening due to aging deterioration, etc., and prevent the operating conditions from deviating from the optimal operating conditions. it can.

他の参考発明において好ましくは、さらに前記誤差を算出する工程において、前記決定された排気ガスバイパス制御弁の開度指令値と前記排気ガスバイパス制御弁の開度が一致した場合に、前記エンジンの掃気圧力が前記エンジンの燃料消費率が最も少なくなるエンジンの最適掃気圧力を維持する工程と、を備えるとよい。 In another reference invention, preferably, in the step of calculating the error, when the determined opening command value of the exhaust gas bypass control valve matches the opening of the exhaust gas bypass control valve, The scavenging pressure may include a step of maintaining an optimum scavenging pressure of the engine at which the fuel consumption rate of the engine is minimized.

本発明は前記目的を達成するもので、エンジンを駆動する工程と、前記エンジンから排出される排気ガスによって排気タービン過給機を駆動することで外気をエンジン本体に圧送する工程と、前記エンジンから排出される排気ガスの一部を抽気し、該抽気された排気ガスによってパワータービンを駆動することで電力を生成する工程と、を備えたエンジン排気エネルギー回収装置の運転方法であって、
前記抽気された排気ガスの流量を絞るガス入口制御弁によって前記パワータービンに流入する前記抽気された排気ガスの流量を調整する工程と、前記ガス入口制御弁の上流に設置され、前記抽気された排気ガスの一部を前記パワータービン下流側にバイパスするバイパス管と、該バイパス管に設置された排気ガスバイパス制御弁によって前記パワータービンを迂回する排気ガスの流量を調整する工程と、を備えたエンジン排気エネルギー回収方法において、
エンジンの負荷、エンジンの回転数、エンジンの掃気圧力、およびエンジンのシリンダ内圧力を検出する工程と、
前記検出したエンジンのシリンダ内圧力からシリンダ内圧縮圧力を算出する工程と、
前記検出したエンジンの負荷、およびエンジンの回転数からエンジンの燃料消費率が最も少なくなるシリンダ内最適圧縮圧力を算出する工程と、
前記算出したシリンダ内圧縮圧力と前記算出したシリンダ内最適圧縮圧力との差を求めた後に、該差に基づいて排気弁閉タイミングの変更量を算出する工程と、
前記算出した排気弁閉タイミングの変更量から排気弁閉タイミングを決定する工程と、
前記決定した排気弁閉タイミングに基づき、排気弁閉タイミングを変更する工程と、を備え、
さらに 排気弁閉タイミングを変更した後のエンジンのシリンダ内圧縮圧力を検出する工程と、
前記検出した 排気弁閉タイミングを変更した後のエンジンのシリンダ内圧縮圧力と前記シリンダ内最適圧縮圧力との誤差を算出する工程と、
前記算出された誤差を前記排気弁閉タイミング指令値にフィードバックする工程と、
を備えたことを特徴とする。
これにより、エンジンは更にきめ細かい最適運転(燃料消費率が最も少ない)を維持でき、更なる燃料消費率の向上と環境負荷低減が可能となる。
The present invention achieves the above object, and includes a step of driving the engine, a step of driving the exhaust turbine supercharger by exhaust gas discharged from the engine, and pumping outside air to the engine body, Extracting a part of the exhaust gas discharged, and generating electric power by driving a power turbine with the extracted exhaust gas, and an operating method of an engine exhaust energy recovery apparatus comprising:
Adjusting the flow rate of the extracted exhaust gas flowing into the power turbine by a gas inlet control valve that throttles the flow rate of the extracted exhaust gas; and installing the extracted gas upstream of the gas inlet control valve. A bypass pipe that bypasses a part of the exhaust gas to the downstream side of the power turbine, and a step of adjusting a flow rate of the exhaust gas that bypasses the power turbine by an exhaust gas bypass control valve installed in the bypass pipe. In the engine exhaust energy recovery method,
Detecting engine load, engine speed, engine scavenging pressure, and engine cylinder pressure;
Calculating a cylinder compression pressure from the detected cylinder pressure of the engine;
Calculating an optimum in-cylinder compression pressure at which the fuel consumption rate of the engine is the smallest from the detected engine load and engine speed;
Calculating a change amount of the exhaust valve closing timing based on the difference after calculating the difference between the calculated in-cylinder compression pressure and the calculated in-cylinder optimum compression pressure;
Determining the exhaust valve closing timing from the calculated exhaust valve closing timing change amount;
Changing the exhaust valve closing timing based on the determined exhaust valve closing timing,
A step of detecting the in-cylinder compression pressure of the engine after changing the exhaust valve closing timing;
Calculating an error between the in-cylinder compression pressure of the engine after changing the detected exhaust valve closing timing and the optimum in-cylinder compression pressure;
Feeding back the calculated error to the exhaust valve closing timing command value;
It is provided with.
As a result, the engine can maintain a more finely-tuned optimum operation (the fuel consumption rate is the smallest), and the fuel consumption rate can be further improved and the environmental load can be reduced.

また、本発明は、エンジンを駆動する工程と、前記エンジンから排出される排気ガスによって排気タービン過給機を駆動することで外気をエンジン本体に圧送する工程と、前記エンジンから排出される排気ガスの一部を抽気し、該抽気された排気ガスによってパワータービンを駆動することで電力を生成する工程と、を備えたエンジン排気エネルギー回収装置の運転方法であって、
前記抽気された排気ガスの流量を絞るガス入口制御弁によって前記パワータービンに流入する前記抽気された排気ガスの流量を調整する工程と、前記ガス入口制御弁の上流に設置され、前記抽気された排気ガスの一部を前記パワータービン下流側にバイパスするバイパス管と、該バイパス管に設置された排気ガスバイパス制御弁によって前記パワータービンを迂回する排気ガスの流量を調整する工程と、を備えたエンジン排気エネルギー回収方法において、
エンジンの負荷、エンジンの回転数、エンジンの掃気圧力、およびエンジンのシリンダ内圧力を検出する工程と、
前記検出したエンジンのシリンダ内圧力からシリンダ内最高圧力を算出する工程と、
前記検出したエンジンの負荷、およびエンジンの回転数からエンジンの燃料消費率が最も少なくなるシリンダ内最適最高圧力を算出する工程と、
前記算出したシリンダ内最高圧力と前記算出したシリンダ内最適最高圧力との差を求めた後に、該差に基づいて燃料噴射タイミングの変更量を算出する工程と、
前記算出した燃料噴射タイミングの変更量から燃料噴射タイミングを決定する工程と、
前記決定した燃料噴射タイミングに基づき、燃料噴射タイミングを変更する工程と、を備え、
さらに燃料噴射タイミングを変更した後のエンジンのシリンダ内最高圧力を検出する工程と、
前記検出した燃料噴射タイミングを変更した後のエンジンのシリンダ内最高圧力と前記シリンダ内最適最高圧力との誤差を算出する工程と、
前記算出された誤差を前記燃料噴射タイミング指令値にフィードバックする工程と、を備えたことを特徴とする。
これにより、エンジンは更にきめ細かい最適運転(燃料消費率が最も少ない)を維持でき、更なる燃料消費率の向上と環境負荷低減が可能となる。
The present invention also includes a step of driving the engine, a step of pumping outside air to the engine body by driving an exhaust turbine supercharger by exhaust gas discharged from the engine, and an exhaust gas discharged from the engine. And a step of generating electric power by driving a power turbine with the extracted exhaust gas, and an operation method of an engine exhaust energy recovery apparatus comprising:
Adjusting the flow rate of the extracted exhaust gas flowing into the power turbine by a gas inlet control valve that throttles the flow rate of the extracted exhaust gas; and installing the extracted gas upstream of the gas inlet control valve. A bypass pipe that bypasses a part of the exhaust gas to the downstream side of the power turbine, and a step of adjusting a flow rate of the exhaust gas that bypasses the power turbine by an exhaust gas bypass control valve installed in the bypass pipe. In the engine exhaust energy recovery method,
Detecting engine load, engine speed, engine scavenging pressure, and engine cylinder pressure;
Calculating a maximum cylinder pressure from the detected cylinder pressure of the engine;
Calculating an optimum maximum pressure in the cylinder that minimizes the fuel consumption rate of the engine from the detected engine load and engine speed;
Calculating a change amount of the fuel injection timing based on the difference between the calculated maximum pressure in the cylinder and the calculated optimal maximum pressure in the cylinder; and
Determining the fuel injection timing from the calculated change amount of the fuel injection timing;
Changing the fuel injection timing based on the determined fuel injection timing,
A step of detecting the maximum pressure in the cylinder of the engine after changing the fuel injection timing;
Calculating an error between the maximum in-cylinder pressure of the engine after changing the detected fuel injection timing and the optimal maximum pressure in the cylinder;
Feeding back the calculated error to the fuel injection timing command value.
As a result, the engine can maintain a more finely-tuned optimum operation (the fuel consumption rate is the smallest), and the fuel consumption rate can be further improved and the environmental load can be reduced.

また、本発明は、エンジンを駆動する工程と、前記エンジンから排出される排気ガスによって排気タービン過給機を駆動することで外気をエンジン本体に圧送する工程と、前記エンジンから排出される排気ガスの一部を抽気し、該抽気された排気ガスによってパワータービンを駆動することで電力を生成する工程と、を備えたエンジン排気エネルギー回収装置の運転方法であって、
前記抽気された排気ガスの流量を絞るガス入口制御弁によって前記パワータービンに流入する前記抽気された排気ガスの流量を調整する工程と、前記ガス入口制御弁の上流に設置され、前記抽気された排気ガスの一部を前記パワータービン下流側にバイパスするバイパス管と、該バイパス管に設置された排気ガスバイパス制御弁によって前記パワータービンを迂回する排気ガスの流量を調整する工程と、を備えたエンジン排気エネルギー回収方法において、
エンジンの負荷、エンジンの回転数、エンジンの掃気圧力、およびエンジンのシリンダ内圧力を検出する工程と、
前記検出したエンジンのシリンダ内圧力からシリンダ内圧縮圧力、およびシリンダ内最高圧力を算出する工程と、
前記検出したエンジンの負荷、およびエンジンの回転数からエンジンの燃料消費率が最も少なくなるシリンダ内最適圧縮圧力、およびシリンダ内最適最高圧力を算出する工程と、
前記算出したシリンダ内圧縮圧力と前記シリンダ内最適圧縮圧力との差を求めた後に、該差に基づいて前記排気ガスバイパス制御弁の開度修正量を算出する工程と、
前記算出された排気ガスバイパス制御弁の開度修正量から前記排気ガスバイパス制御弁の開度指令値を決定する工程と、
前記決定された排気ガスバイパス制御弁の開度指令値に基づき、排気ガスバイパス制御弁の開度を変更する工程と、を備え、
さらに排気ガスバイパス制御弁の開度を変更した後のエンジンのシリンダ内圧縮圧力を検出する工程と、
前記検出した排気ガスバイパス制御弁の開度を変更した後のエンジンのシリンダ内圧縮圧力と前記シリンダ内最適圧縮圧力との誤差を算出する工程と、
前記変更された排気ガスバイパス弁の開度が全閉か否かを判断し、全閉の場合には前記算出された誤差に基づいてエンジンの排気弁閉タイミングを決定する工程と、
前記シリンダ内最高圧力と前記シリンダ内最適最高圧力との差に基づいて、エンジンの燃料噴射タイミングを決定する工程と、
前記決定されたエンジンの排気弁閉タイミング、および前記決定されたエンジンの燃料噴射タイミングに基づき、エンジンの排気弁閉タイミング、および前記決定されたエンジンの燃料噴射タイミングを変更する工程と、を備えたことを特徴とする。
The present invention also includes a step of driving the engine, a step of pumping outside air to the engine body by driving an exhaust turbine supercharger by exhaust gas discharged from the engine, and an exhaust gas discharged from the engine. And a step of generating electric power by driving a power turbine with the extracted exhaust gas, and an operation method of an engine exhaust energy recovery apparatus comprising:
Adjusting the flow rate of the extracted exhaust gas flowing into the power turbine by a gas inlet control valve that throttles the flow rate of the extracted exhaust gas; and installing the extracted gas upstream of the gas inlet control valve. A bypass pipe that bypasses a part of the exhaust gas to the downstream side of the power turbine, and a step of adjusting a flow rate of the exhaust gas that bypasses the power turbine by an exhaust gas bypass control valve installed in the bypass pipe. In the engine exhaust energy recovery method,
Detecting engine load, engine speed, engine scavenging pressure, and engine cylinder pressure;
Calculating a cylinder compression pressure and a cylinder maximum pressure from the detected cylinder pressure of the engine;
Calculating the optimum compression pressure in the cylinder that minimizes the fuel consumption rate of the engine and the optimum maximum pressure in the cylinder from the detected engine load and engine speed;
Calculating the opening correction amount of the exhaust gas bypass control valve based on the difference after obtaining the difference between the calculated in-cylinder compression pressure and the optimum compression pressure in the cylinder;
Determining an opening command value of the exhaust gas bypass control valve from the calculated opening correction amount of the exhaust gas bypass control valve;
Changing the opening degree of the exhaust gas bypass control valve based on the determined opening degree command value of the exhaust gas bypass control valve, and
A step of detecting the in-cylinder compression pressure of the engine after changing the opening of the exhaust gas bypass control valve;
Calculating an error between the in-cylinder compression pressure of the engine after changing the detected opening degree of the exhaust gas bypass control valve and the optimum compression pressure in the cylinder;
Determining whether or not the changed opening of the exhaust gas bypass valve is fully closed, and determining the engine exhaust valve closing timing based on the calculated error in the case of full closing;
Determining fuel injection timing of the engine based on a difference between the maximum pressure in the cylinder and the optimal maximum pressure in the cylinder;
Changing the engine exhaust valve closing timing and the determined engine fuel injection timing based on the determined engine exhaust valve closing timing and the determined engine fuel injection timing. It is characterized by that.

経年劣化などにより排気ガスバイパス制御弁指令値と実際の弁開度とのずれが生じて掃気圧力が低下した場合、あるいは排気弁シート部が摩耗した場合、圧縮圧力が低下するためエンジン性能が低下する。シリンダ内の燃焼圧力を直接検知して、シリンダ内圧縮圧力Pcompが所定の値になるよう排気ガスバイパス制御弁を制御することで、エンジンの実運転条件が経年変化によって最適運転からずれるのを防止することができる。
これにより、エンジンは更にきめ細かい最適運転(燃料消費率が最も少ない)を維持でき、更なる燃料消費率の向上と環境負荷低減が可能となる。
If the scavenging pressure decreases due to a difference between the exhaust gas bypass control valve command value and the actual valve opening due to deterioration over time, or if the exhaust valve seat is worn, the compression pressure will decrease and the engine performance will decrease. To do. By directly detecting the combustion pressure in the cylinder and controlling the exhaust gas bypass control valve so that the compression pressure Pcomp in the cylinder becomes a predetermined value, the actual operating conditions of the engine are prevented from deviating from the optimum operation due to secular change. can do.
As a result, the engine can maintain a more finely-tuned optimum operation (the fuel consumption rate is the smallest), and the fuel consumption rate can be further improved and the environmental load can be reduced.

また、シリンダ内圧力〔圧縮圧力Pcompと、最高圧力(燃焼圧力)Pmax〕を直接検知して、検出した圧縮圧力Pcompと、最高圧力(燃焼圧力)Pmaxとがそれぞれ、エンジン運転状態がエンジン負荷に対するマップの最適運転状態の値になるよう排気ガスバイパス制御弁開度、燃料噴射タイミング、排気弁閉タイミングを制御することで、燃料の性状が変化してもエンジンの最適運転(燃料消費率が最も少ない運転)が維持できる。   Further, the cylinder internal pressure [compression pressure Pcomp and maximum pressure (combustion pressure) Pmax] is directly detected, and the detected compression pressure Pcomp and maximum pressure (combustion pressure) Pmax respectively indicate that the engine operating state is relative to the engine load. By controlling the exhaust gas bypass control valve opening, fuel injection timing, and exhaust valve closing timing so that the map's optimal operating state value is reached, the engine's optimal operation (the fuel consumption rate is the highest) even if the fuel properties change. Less operation).

また、排気ガスバイパス制御弁の開度が全閉状態の場合においても、排気弁閉タイミングを制御することでシリンダ内圧縮圧力Pcompを最適圧縮圧力Pcomp0に制御できるので、パラメータ最適値への制御を確実に行うことができる。   Even when the opening degree of the exhaust gas bypass control valve is fully closed, the in-cylinder compression pressure Pcomp can be controlled to the optimum compression pressure Pcomp0 by controlling the exhaust valve closing timing. It can be done reliably.

また、本発明において好ましくは、エンジンの排気弁閉タイミング、およびエンジンの燃料噴射タイミングを変更した後のシリンダ内圧縮圧力、およびシリンダ内最高圧力を検出する工程と、
前記算出されたシリンダ内最適最高圧力と前記エンジンの排気弁閉タイミング、およびエンジンの燃料噴射タイミングを変更した後のシリンダ内最高圧力とに誤差がある場合は、該誤差に基づいて、燃料弁噴射タイミング補正量を決定し、該燃料弁噴射タイミング補正量をフィードバックすることで燃料噴射タイミングを決定する工程と、
前記算出されたシリンダ内最適圧縮圧力とエンジンの排気弁閉タイミング、およびエンジンの燃料噴射タイミングを変更した後のシリンダ内圧縮圧力とに誤差がある場合は、該誤差に基づいて、排気弁閉タイミング補正量を決定し、該排気弁閉タイミング補正量をフィードバックすることで排気弁閉タイミングを決定する工程と、を備えたことを特徴とする。
Preferably, in the present invention, a step of detecting an in-cylinder compression pressure and a maximum in-cylinder pressure after changing an engine exhaust valve closing timing and an engine fuel injection timing;
If there is an error between the calculated optimum maximum pressure in the cylinder, the exhaust valve closing timing of the engine, and the maximum pressure in the cylinder after changing the fuel injection timing of the engine, the fuel valve injection is performed based on the error. Determining a timing correction amount and determining a fuel injection timing by feeding back the fuel valve injection timing correction amount; and
If there is an error between the calculated optimum compression pressure in the cylinder and the exhaust valve closing timing of the engine and the compression pressure in the cylinder after changing the fuel injection timing of the engine, the exhaust valve closing timing is based on the error. Determining an exhaust valve closing timing by determining a correction amount and feeding back the exhaust valve closing timing correction amount.

本発明に係る排気エネルギー回収方法によれば、エンジンの負荷検出手段、エンジンの回転数検出手段、掃気圧力検出手段等夫々からの検出値からエンジン性能(燃料消費率)が最適となる状態に維持できる。 According to the exhaust energy recovery method of the present invention, engine performance (fuel consumption rate) is maintained at an optimum state based on detection values from an engine load detection means, an engine speed detection means, a scavenging pressure detection means, and the like. it can.

は本発明の排気エネルギー回収方法が適用される排気エネルギー回収装置の概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an exhaust energy recovery apparatus to which an exhaust energy recovery method of the present invention is applied . は本発明の最適運転状態を決める制御用データベースの一例である。Is an example of a control database for determining the optimum operating state of the present invention. は本発明の第1参考例に係る制御構成図である。FIG. 3 is a control configuration diagram according to a first reference example of the present invention. は本発明の第1参考例に係る制御フローチャートである。 These are the control flowcharts concerning the 1st reference example of the present invention. は本発明の第2参考例に係る制御構成図である。 These are the control block diagrams which concern on the 2nd reference example of this invention. は本発明の第2参考例に係る制御フローチャートである。 These are the control flowcharts concerning the 2nd reference example of the present invention. は本発明の第実施形態に係る制御構成図である。FIG. 3 is a control configuration diagram according to the first embodiment of the present invention. は本発明の第実施形態に係る制御フローチャートである。These are the control flowcharts concerning 1st Embodiment of this invention. は本発明の第実施形態に係る制御フローチャートである。These are the control flowcharts concerning 2nd Embodiment of this invention.

以下、本発明に係るエンジン排気エネルギー回収装置の実施形態について説明する。
但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
Hereinafter, an embodiment of an engine exhaust energy recovery device according to the present invention will be described.
However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the component parts described in this example are not intended to limit the scope of the present invention only to specific examples unless otherwise specified. Only.

図1に示すように、舶用ディーゼル機関1はディーゼルエンジン本体(例えば、低速2サイクルディーゼルエンジン)2と、ディーゼルエンジン本体2(以下「エンジン本体」と称す)の排気マニールド7と、エンジン本体2内で図示ない燃料噴射装置により噴射された燃料が燃焼するシリンダ6とを備えている(本実施形態の場合はシリンダが6個配置された6気筒エンジンを示す)。3は排気マニールド7から排出された排気ガスによって駆動される排気タービン部3aと、同排気タービン部3aと同軸的に結合して回転駆動され外気をエンジン本体2に掃気(給気)として圧力をかけて供給するコンプレッサ部3bとを備えた排気タービン過給機、L1は排気マニールド7と排気タービン部3aとを連結し、排気ガスが排気タービン部3aへ送通される第1排気管、18は外気をコンプレッサ部3bで圧縮した掃気(給気)を冷却して空気密度を上げるためのインタークーラ、K1はコンプレッサ部3bとインタークーラ18とを連結した第1給気管、K2はインタークーラ18とエンジン本体2の給気マニホールド8とを連結し、インタークーラ18で冷却された掃気(給気)をエンジン本体2の給気マニホールド8へ送通させる第2給気管。   As shown in FIG. 1, a marine diesel engine 1 includes a diesel engine main body (for example, a low-speed two-cycle diesel engine) 2, a diesel engine main body 2 (hereinafter referred to as “engine main body”), an exhaust manifold 7, And a cylinder 6 in which fuel injected by a fuel injection device (not shown) is combusted (in the case of this embodiment, a 6-cylinder engine in which 6 cylinders are arranged is shown). 3 is an exhaust turbine section 3a driven by the exhaust gas discharged from the exhaust manifold 7, and is coaxially coupled to the exhaust turbine section 3a to be driven to rotate, and the outside air is scavenged (supplied) into the engine body 2 to increase the pressure. An exhaust turbine supercharger L1 connected to the exhaust manifold 7 and the exhaust turbine section 3a, and a first exhaust pipe 18 through which exhaust gas is sent to the exhaust turbine section 3a. Is an intercooler for cooling the scavenging air (supply air) compressed by the compressor unit 3b to increase the air density, K1 is a first air supply pipe connecting the compressor unit 3b and the intercooler 18, and K2 is an intercooler 18. Are connected to the air supply manifold 8 of the engine body 2, and the scavenged air (air supply) cooled by the intercooler 18 is supplied to the air supply manifold 8 of the engine body 2. The second feed pipe to pass.

4は排気マニールド7から分流された排気ガスによって駆動され後述する発電機の駆動源であるパワータービン、9はパワータービン4及び排気タービン過給機3の排気タービン部3a夫々を駆動した排気ガスの熱により水を蒸気に熱交換させる熱交換器、L10は熱交換器9へ給水する給水管である。熱交換器9は給水管L10によって供給された水を蒸発管内(図示省略)に通水して、排気ガスの熱で水を蒸気に熱変換する装置である。   Reference numeral 4 denotes a power turbine that is driven by exhaust gas diverted from the exhaust manifold 7 and is a drive source of a generator that will be described later. Reference numeral 9 denotes exhaust gas that drives the power turbine 4 and the exhaust turbine section 3a of the exhaust turbine supercharger 3, respectively. A heat exchanger L10 that heat-exchanges water into steam by heat is a water supply pipe that supplies water to the heat exchanger 9. The heat exchanger 9 is a device that passes water supplied through the water supply pipe L10 through an evaporation pipe (not shown), and converts the water into steam by the heat of the exhaust gas.

L2は排気マニールド7とパワータービン4とを連結し、排気ガスをパワータービン4へ送通させる第2排気管、L3はパワータービン4と熱交換器9とを連結し、パワータービン4から排出された排気ガスを熱交換器9に送通させる第3排気管、L4は排気タービン過給機3の排気タービン部3aと第3排気管L3に連結して、排気タービン部3aからの排気ガスを熱交換器9に送通させる第4排気管、L5は上述のパワータービン4に共働して発電機の駆動源となる蒸気タービン5と熱交換器9とを連結し、熱交換器9で熱交換された蒸気を蒸気タービン5に送通させる第5排気管、L6は蒸気タービン5を駆動した蒸気をコンデンサ(復水器)(図示省略)に戻す第6排気管、L7は熱交換器9で水を蒸気に熱交換した排気ガスをファンネル(煙突)(図示省略)に送通して船外に放出させる第7排気管である。
尚、蒸気をコンデンサ(復水器)で凝結させ復水した水は給水管L10によって熱交換器9へ給水される。
L2 is a second exhaust pipe that connects the exhaust manifold 7 and the power turbine 4 and sends exhaust gas to the power turbine 4, and L3 connects the power turbine 4 and the heat exchanger 9, and is discharged from the power turbine 4. The third exhaust pipe L4 for passing the exhaust gas to the heat exchanger 9 is connected to the exhaust turbine section 3a and the third exhaust pipe L3 of the exhaust turbine supercharger 3, and the exhaust gas from the exhaust turbine section 3a is The fourth exhaust pipe L5 that is passed to the heat exchanger 9 is connected to the steam turbine 5 and the heat exchanger 9 as a driving source of the generator in cooperation with the power turbine 4 described above. A fifth exhaust pipe for passing the heat-exchanged steam to the steam turbine 5, L6 is a sixth exhaust pipe for returning the steam that has driven the steam turbine 5 to a condenser (condenser) (not shown), and L7 is a heat exchanger. In step 9, the exhaust gas obtained by exchanging water with steam is A seventh exhaust pipe to be discharged overboard through feeding the panel (chimney) (not shown).
The water condensed by condensing steam with a condenser (condenser) is supplied to the heat exchanger 9 through a water supply pipe L10.

V1は第2排気管L2の途中に介装され、パワータービン4への排気ガス流量をコントロールするために、コントローラ(図示省略)により開度が調整されるガス入口制御弁、V2は第5排気管L5の途中に介装され、蒸気タービン5への蒸気流量を前述のコントローラにより開度が調整される蒸気流量調整弁、V3は第2排気管L2のガス入口制御弁V1上流側位置と、第3排気管L3とを連結する第1バイパス管L8の途中に介装された排気ガスバイパス制御弁、V4は第5排気管L5の流量調整弁V2上流側位置と、第6排気管L6とを連結する第2バイパス管L11の途中に介装された蒸気バイパス流量制御弁である。   V1 is interposed in the middle of the second exhaust pipe L2, and a gas inlet control valve whose opening is adjusted by a controller (not shown) to control the exhaust gas flow rate to the power turbine 4, V2 is the fifth exhaust A steam flow rate adjusting valve which is interposed in the middle of the pipe L5 and whose opening degree is adjusted by the controller described above, and V3 is a position upstream of the gas inlet control valve V1 of the second exhaust pipe L2; An exhaust gas bypass control valve interposed in the middle of the first bypass pipe L8 connecting the third exhaust pipe L3, V4 is a position upstream of the flow rate adjusting valve V2 of the fifth exhaust pipe L5, and the sixth exhaust pipe L6. Is a steam bypass flow rate control valve interposed in the middle of the second bypass pipe L11.

V5は第2排気管L2と第1バイパス管L8との結合部と、ガス入口制御弁V1の間で第2排気管L2に介装された緊急用の緊急制御弁で、何等かの事態でパワータービン4への排気ガス流入を停止したい時に作動させる。   V5 is an emergency control valve for emergency which is interposed in the second exhaust pipe L2 between the coupling part of the second exhaust pipe L2 and the first bypass pipe L8 and the gas inlet control valve V1, and in any situation It is activated when it is desired to stop the exhaust gas flow into the power turbine 4.

また、排気ガスバイパス制御弁V3と第3排気管L3との中途部にオリフィス19が介装されている。オリフィス19はエンジン本体2が高負荷運転(通常の航行運転)され、パワータービン4が全負荷運転状態にされているとき(即ち、排気ガスバイパス制御弁V3が全閉、ガス入口制御弁V1が全開とされているとき)に、ガス入口制御弁V1を流れる排気ガスと同量の排気ガスをガス入口制御弁V1が全閉の時(パワータービン4が停止状態)に排気ガスバイパス制御弁V3を流れるように調整されている。   An orifice 19 is interposed in the middle of the exhaust gas bypass control valve V3 and the third exhaust pipe L3. The orifice 19 is operated when the engine body 2 is in a high load operation (normal navigation operation) and the power turbine 4 is in a full load operation state (that is, the exhaust gas bypass control valve V3 is fully closed and the gas inlet control valve V1 is When the gas inlet control valve V1 is fully closed (when the power turbine 4 is stopped), the exhaust gas bypass control valve V3 supplies the same amount of exhaust gas flowing through the gas inlet control valve V1 when the gas inlet control valve V1 is fully opened. Has been adjusted to flow.

従って、エンジン本体2が高負荷運転されている状態でパワータービン4が停止状態であると、排気タービン過給機3側に供給される排気ガスの流量が増加し、掃気圧力が所定以上に増加するのを防止して、エンジンに悪影響を与えるのを防止するものである。
一方、上述の通り、オリフィス19はエンジン本体2が高負荷運転(通常の航行運転)され、パワータービン4が全負荷運転状態されている時に、パワータービン4を流れる排気ガスと同量の排気ガスが流れる(ガス入口制御弁V1を全閉している時)ように調整されていることは、ガス入口制御弁V1を全閉している時に、オリフィス19を流れる排気ガスが排気タービン過給機3側に供給される排気ガスの流量が減少するほど流れないので、排気タービン過給機3の掃気圧力が所定値以下になることをも防止し、エンジン本体2の最適運転が確保できる。
Therefore, when the power turbine 4 is in a stopped state while the engine body 2 is operating at a high load, the flow rate of the exhaust gas supplied to the exhaust turbine supercharger 3 side increases, and the scavenging pressure increases beyond a predetermined level. To prevent the engine from being adversely affected.
On the other hand, as described above, the orifice 19 has the same amount of exhaust gas as the exhaust gas flowing through the power turbine 4 when the engine body 2 is operated at high load (normal navigation operation) and the power turbine 4 is at full load operation. Is adjusted such that when the gas inlet control valve V1 is fully closed, the exhaust gas flowing through the orifice 19 is exhausted from the exhaust turbine supercharger. Since the flow rate of the exhaust gas supplied to the third side does not flow so as to decrease, it is possible to prevent the scavenging pressure of the exhaust turbine supercharger 3 from becoming a predetermined value or less and to ensure the optimum operation of the engine body 2.

パワータービン4の回転軸(図示省略)と、蒸気タービン5の回転軸(図示省略)とは減速機(図示省略)及びカップリング10を介して連結され、更に、蒸気タービン5の回転軸(図示省略)と発電機11の回転軸(図示省略)とは減速機(図示省略)及びカップリング12を介して連結されている。
また、発電機11は制御用抵抗器13を介して船内(本実施形態では機関室内)に別途設置された配電盤14と電気的に接続されており、発電機11が発電した電力を船内電源として利用することができるようになっている。
A rotating shaft (not shown) of the power turbine 4 and a rotating shaft (not shown) of the steam turbine 5 are connected via a speed reducer (not shown) and a coupling 10, and further, a rotating shaft (not shown) of the steam turbine 5. (Not shown) and the rotating shaft (not shown) of the generator 11 are connected via a speed reducer (not shown) and the coupling 12.
Further, the generator 11 is electrically connected to a switchboard 14 separately installed in the ship (in this embodiment, the engine room) via the control resistor 13, and the power generated by the generator 11 is used as the ship power. It can be used now.

次に、本発明の実施形態における燃料消費率が最適運転状態を決める制御用データベースであるマップについて、図2を参照して説明する。
図2の制御用データベースは舶用2サイクルエンジンで、あるエンジン回転数、負荷の時における関係を示している。従って、エンジン回転数、負荷それぞれに対して同様の関係のマップを持つこととなる。
横軸に圧縮圧力Pcompを示し、図2の右方向が大となる。縦軸に燃料噴射タイミングを示し、上方がタイミング遅角方向、下方が進角方向を示す。
圧縮圧力Pcompに代えて、掃気(給気)圧力(掃気圧力が大きいときに、圧縮圧力が大になる関係)、エンジン本体の排気弁閉タイミング(早閉じして圧縮圧力が大になる関係)として、制御因子を代えても同様の関係が得られる。
図中、間隔を有した複数の曲線は燃料消費率の等高線で、エンジンの回転数、負荷によって曲線の位置及び曲線の形状が異なる。図中燃料消費率の等高線は曲線の右下(曲線の中心方向)方向に移るに従い燃料消費率が良いことを示す。
Next, a map that is a control database that determines the optimum operating state based on the fuel consumption rate in the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The control database in FIG. 2 is a marine two-cycle engine, and shows a relationship at a certain engine speed and load. Therefore, a map having the same relationship with each of the engine speed and the load is provided.
The horizontal axis indicates the compression pressure Pcomp, and the right direction in FIG. The vertical axis indicates the fuel injection timing, the upper part indicates the timing retard direction, and the lower part indicates the advance direction.
In place of the compression pressure Pcomp, scavenging (supply) pressure (relationship that the compression pressure increases when the scavenging pressure is high), exhaust valve closing timing of the engine body (relationship that increases the compression pressure by quickly closing) The same relationship can be obtained even if the control factor is changed.
In the figure, a plurality of curves with intervals are contours of the fuel consumption rate, and the positions and shapes of the curves differ depending on the engine speed and load. The contour line of the fuel consumption rate in the figure shows that the fuel consumption rate is better as it moves in the lower right direction (center direction of the curve) of the curve.

また、太い直線は筒内最高圧力Pmax上限値を示し、筒内最高圧力Pmax上限値の右側エリアはエンジン本体の許容圧力を超えるため使用できない範囲となる。
従って、エンジンの燃料消費率を最もよい最適運転状態に制御する目標位置(最適運転ポイント)は筒内最高圧力Pmax上限値の左側エリアで且つ、燃料消費率の等高線の筒内最高圧力Pmax上限値に近接した部分となる。
この目標位置に基づいて掃気圧力、排気弁閉タイミング、燃料噴射タイミングを制御して、エンジンの最適運転状態を維持する。
The thick straight line indicates the in-cylinder maximum pressure Pmax upper limit value, and the area on the right side of the in-cylinder maximum pressure Pmax upper limit value exceeds the allowable pressure of the engine body, and is in an unusable range.
Therefore, the target position (optimum operation point) for controlling the fuel consumption rate of the engine to the best optimum operating state is the left side area of the in-cylinder maximum pressure Pmax upper limit value, and the in-cylinder maximum pressure Pmax upper limit value of the contour line of the fuel consumption rate It becomes a part close to.
Based on this target position, the scavenging pressure, the exhaust valve closing timing, and the fuel injection timing are controlled to maintain the optimum operating state of the engine.

また、負荷が低くなるにつれて、掃気圧力が低下し、それに伴い圧縮圧力が低下するため、燃料噴射タイミングを進角することができるようになる。このため、負荷が低いほど図2のマップにおいて最適運転ポイントは太い直線の筒内最高圧力Pmax上限値に沿って左下方向に移動する。
その際、燃料消費率の等高線も曲線の中心も太い直線の筒内最高圧力Pmax上限値に沿って左下方向に移動する。
Also, as the load decreases, the scavenging pressure decreases and the compression pressure decreases accordingly, so that the fuel injection timing can be advanced. Therefore, as the load is lower, the optimum operation point in the map of FIG. 2 moves in the lower left direction along a thick straight in-cylinder maximum pressure Pmax upper limit value.
At that time, the contour line of the fuel consumption rate and the center of the curve move in the lower left direction along the upper cylinder maximum pressure Pmax upper limit value with a thick straight line.

(第1参考例
本発明によるエンジンの最適運転(燃料消費率が最も少ない)制御方法の第1参考例を図3及び図4に基づいて説明する。図3は本発明の第1参考例に係る制御構成図で、図4は本発明の第1参考例に係る制御フローチャートである。
図3において、エンジン負荷検出手段20からの信号と、エンジン回転数検出手段21からの信号と、エンジンの掃気(給気)圧力を検出する掃気圧力検出手段22からの信号が、制御装置であるコントローラ23に入力され排気ガスバイパス制御弁V3への排気ガスバイパス制御弁制御指令信号Aを出力する。
(First Reference Example )
A first reference example of an engine optimal operation (lowest fuel consumption rate) control method according to the present invention will be described with reference to FIGS. Figure 3 is the control block diagram according to the first exemplary embodiment of the present invention, FIG. 4 is a control flowchart according to the first exemplary embodiment of the present invention.
In FIG. 3, a signal from the engine load detecting means 20, a signal from the engine speed detecting means 21, and a signal from the scavenging pressure detecting means 22 for detecting the scavenging (supply air) pressure of the engine are control devices. An exhaust gas bypass control valve control command signal A input to the controller 23 and output to the exhaust gas bypass control valve V3 is output.

図4のとおり、ステップS1において、コントローラ23にはエンジン本体1からエン
ジン負荷L、エンジン回転数Ne及び掃気圧力Psが夫々の検出手段によって検出され、
信号として入力される。ステップS2において、コントローラ23はエンジン負荷L及び
エンジン回転数Neを予めコントローラ23内に用意されたデータベースに照合し最適掃
気圧力Ps0を算出する(図2において横軸に掃気圧力を示したマップに基づいて算出)。
次に、ステップS3において、コントローラ23は掃気圧力PsとステップS2におい
て算出された最適掃気圧力Ps0との差ΔPsを求め、該差ΔPsに基づいて排気ガスバイパス制御弁V3の開度修正量ΔAを決定する。
As shown in FIG. 4, in step S1, the controller 23 detects the engine load L, the engine speed Ne, and the scavenging pressure Ps from the engine body 1 by the respective detection means.
Input as a signal. In step S2, the controller 23 compares the engine load L and the engine speed Ne with a database prepared in the controller 23 in advance to calculate the optimum scavenging pressure Ps0 (based on the map in which the horizontal axis indicates the scavenging pressure in FIG. 2). Calculated).
Next, in step S3, the controller 23 obtains a difference ΔPs between the scavenging pressure Ps and the optimum scavenging pressure Ps0 calculated in step S2, and based on the difference ΔPs, calculates an opening correction amount ΔA of the exhaust gas bypass control valve V3. decide.

次に、ステップS4において、ステップS3にて決定した排気ガスバイパス制御弁V3の開度修正量ΔAと現在の開度指令値A’から排気ガスバイパス制御弁V3の新しい制御弁開度指令値Aを決定する。ステップS5において、排気ガスバイパス制御弁V3へ新しい制御弁開度指令値Aに制御する指令をコントローラ23によって出力する。その後ステップS5からステップS1に戻って繰返す。この動作を繰返すことにより掃気圧力Psが最適運転状態を維持するための状態になっているかをチェックし、最適運転状態(燃料消費率が最も少ない)を維持するための最適掃気圧力Ps0からずれている場合には修正する。   Next, in step S4, a new control valve opening command value A for the exhaust gas bypass control valve V3 is calculated from the opening correction amount ΔA of the exhaust gas bypass control valve V3 determined in step S3 and the current opening command value A ′. To decide. In step S5, the controller 23 outputs a command for controlling the exhaust gas bypass control valve V3 to a new control valve opening command value A by the controller 23. Thereafter, the process returns from step S5 to step S1 and is repeated. By repeating this operation, it is checked whether the scavenging pressure Ps is in a state for maintaining the optimum operating state, and deviating from the optimum scavenging pressure Ps0 for maintaining the optimum operating state (the lowest fuel consumption rate). If so, correct it.

第1参考例によれば、制御装置23は検出されたエンジン負荷と、エンジン回転数等の検出値からエンジンの最適な運転状態にするためのエンジンの最適掃気圧力Ps0を算出して、その算出した掃気圧力になるようにパワータービン側に分流させる排気ガス量を上記排気ガスバイパス制御弁V3の制御によって、最適掃気圧力になるように制御して、常にエンジンを最適運転状態に維持して、燃料消費率を抑えることによりエンジンのランニングコスト低減及び、それに伴う環境負荷低減等に良い効果が得られる。 According to the first reference example , the control device 23 calculates the optimum scavenging pressure Ps0 for the engine to bring the engine into an optimum operating state from the detected engine load and the detected value such as the engine speed, and the calculation. The amount of exhaust gas to be diverted to the power turbine side so as to be the same scavenging pressure is controlled to the optimum scavenging pressure by the control of the exhaust gas bypass control valve V3, and the engine is always maintained in the optimum operating state, By suppressing the fuel consumption rate, it is possible to obtain a good effect for reducing the running cost of the engine and the accompanying environmental load.

(第2参考例
次に、本発明によるエンジン最適運転制御方法の第2参考例を図5及び図6に基づいて説明する。なお、第1、第2参考例は、シリンダ内圧力を計測せずに、掃気圧力(給気圧力)の検出値に基づく制御の場合であり、後述する実施形態1、2はシリンダ内圧力を測定して制御する場合である。
図5は第2参考例に係る制御構成図で、図6は第2参考例に係る制御フローチャートである。
図5において、第1参考例と同一構成は同一符号を付す。第1参考例と異なる構成は、排気ガスバイパス制御弁開度検出手段26から開度信号が入力され、さらに、エンジンコンローラ25へ燃料噴射タイミング信号、排気弁閉タイミング信号、作動油蓄圧圧力信号(電子制御エンジンにおける燃料ポンプ駆動油の作動油蓄圧圧力)、または、燃料油蓄圧圧力信号(コモンレール式燃料ポンプの燃料蓄圧圧力)が出力される点である。
(Second reference example )
Next, a second reference example of the engine optimum operation control method according to the present invention will be described with reference to FIGS. The first and second reference examples are cases of control based on the detected value of the scavenging pressure (supply pressure) without measuring the cylinder internal pressure. Embodiments 1 and 2 described later indicate the cylinder internal pressure. This is the case of measuring and controlling.
FIG. 5 is a control configuration diagram according to the second reference example , and FIG. 6 is a control flowchart according to the second reference example .
In FIG. 5, the same components as those in the first reference example are denoted by the same reference numerals. The configuration different from the first reference example is that an opening degree signal is inputted from the exhaust gas bypass control valve opening degree detecting means 26, and further, a fuel injection timing signal, an exhaust valve closing timing signal, a hydraulic oil pressure-accumulating pressure signal are supplied to the engine controller 25. This is the point at which (hydraulic pressure accumulation pressure of fuel pump drive oil in an electronically controlled engine) or fuel oil pressure accumulation pressure signal (fuel pressure accumulation pressure of common rail type fuel pump) is output.

図6に示すフローチャートにおいて、まずステップS11で、コントローラ24には排気ガスバイパス制御弁開度検出手段26から排気ガスバイパス制御弁開度信号Bと、エンジン本体1からのエンジン負荷L、エンジン回転数Ne、及び掃気圧力Psが夫々の検出手段によって検出され、信号として入力される。
次にステップS12において、予めコントローラ24内に用意されたマップ(エンジン負荷L、エンジン回転数Neに対する、最適掃気圧力Ps0、燃料噴射タイミングθinj、排気弁閉タイミングθevc、作動油/燃料油蓄圧圧力マップ)に照らして、各パラメータの最適値を算出する。
すなわち、予めコントローラ24内に用意されたマップは、図2で示すように、エンジン負荷L、エンジン回転数Ne毎それぞれに、圧縮圧力Pcompと燃料噴射タイミングとの座標内に燃料消費率の等高線および筒内最高圧力Pmax上限値を示して、最適運転ポイントとしてP点が設定されるマップをいう。
そして、横軸の圧縮圧力Pcompに代えて、掃気圧力、排気弁閉タイミング、作動油蓄圧圧力(電子制御エンジンにおける燃料ポンプ駆動油の作動油蓄圧圧力)、または、燃料油蓄圧圧力(コモンレール式燃料ポンプの燃料蓄圧圧力)としてもよい。これらマップに基づいて、各パラメータの最適値が算出される。
In the flowchart shown in FIG. 6, first, in step S11, the controller 24 sends the exhaust gas bypass control valve opening degree detection means 26 to the exhaust gas bypass control valve opening degree signal B, the engine load L from the engine body 1, and the engine speed. Ne and scavenging pressure Ps are detected by the respective detection means and input as signals.
Next, in step S12, a map prepared in advance in the controller 24 (optimum scavenging pressure Ps0, fuel injection timing θinj, exhaust valve closing timing θevc, hydraulic oil / fuel oil pressure accumulation map for engine load L and engine speed Ne). ) To calculate the optimum value of each parameter.
That is, the map prepared in advance in the controller 24 is, as shown in FIG. 2, for each engine load L and engine speed Ne, a fuel consumption rate contour line and a fuel consumption rate contour line within the coordinates of the compression pressure Pcomp and the fuel injection timing. This indicates a map in which the P point is set as the optimum operation point by indicating the in-cylinder maximum pressure Pmax upper limit value.
Then, instead of the compression pressure Pcomp on the horizontal axis, scavenging pressure, exhaust valve closing timing, hydraulic oil pressure accumulation (hydraulic pressure accumulation pressure of fuel pump drive oil in an electronically controlled engine), or fuel oil pressure accumulation (common rail fuel) It is good also as fuel accumulation pressure of a pump. Based on these maps, the optimum value of each parameter is calculated.

ステップS13において、コントローラ24は掃気圧力検出手段22で検出した掃気圧力PsとステップS12において算出された最適掃気圧力Ps0との差ΔPsを求め、該ΔPsに基づいて開度修正量ΔAを決定する。ステップS14において、ステップS13にて決定した排気ガスバイパス制御弁V3の開度修正量ΔAと現在の開度指令値A’から排気ガスバイパス制御弁V3の新しい制御弁開度Aを決定する。ステップS15において、排気ガスバイパス制御弁V3へ新しい制御弁開度Aに制御する指令をコントローラ24によって出力する。ステップS16において、新しく検出した排気ガスバイパス制御弁V3の検出値Bと、指令値Aとの誤差を算出する。ステップS17において誤差があればステップS14に戻り、誤差に基づいて修正量を算出し、修正を繰返す。   In step S13, the controller 24 obtains a difference ΔPs between the scavenging pressure Ps detected by the scavenging pressure detection means 22 and the optimum scavenging pressure Ps0 calculated in step S12, and determines an opening correction amount ΔA based on the ΔPs. In step S14, a new control valve opening A of the exhaust gas bypass control valve V3 is determined from the opening correction amount ΔA of the exhaust gas bypass control valve V3 determined in step S13 and the current opening command value A ′. In step S15, the controller 24 outputs a command for controlling the exhaust gas bypass control valve V3 to a new control valve opening A. In step S16, an error between the detected value B of the newly detected exhaust gas bypass control valve V3 and the command value A is calculated. If there is an error in step S17, the process returns to step S14, a correction amount is calculated based on the error, and the correction is repeated.

検出した排気ガスバイパス制御弁V3の制御弁開度Bが指令値Aの指示通りになると、ステップS11に戻り、掃気圧力Psが最適掃気圧力Ps0を維持するように制御を繰返す。
一方、ステップS18においては、燃料噴射タイミングθinj、排気弁閉タイミングθevc、作動油/燃料油蓄圧圧力マップ夫々からエンジン最適運転維持のための値を信号としてエンジンコントローラ25へ送信して、エンジン本体2の制御を併せて実施する。
When the detected control valve opening B of the exhaust gas bypass control valve V3 becomes as instructed by the command value A, the process returns to step S11 and the control is repeated so that the scavenging pressure Ps maintains the optimum scavenging pressure Ps0.
On the other hand, in step S18, values for maintaining optimum engine operation are transmitted as signals from the fuel injection timing θinj, the exhaust valve closing timing θevc, and the hydraulic oil / fuel oil accumulated pressure map to the engine controller 25, and the engine body 2 The above control is also implemented.

すなわち、前記したように図2の横軸の圧縮圧力Pに代えて、掃気圧力、排気弁閉タイミング、作動油蓄圧圧力(電子制御エンジンにおける燃料ポンプ駆動油の作動油蓄圧圧力)、または、燃料油蓄圧圧力(コモンレール式燃料ポンプの燃料蓄圧圧力)としたマップによって、最も燃料消費率の少ない最適運転ポイントPが設定された位置に対する、座標縦軸の燃料噴射タイミング、座標横軸の排気弁閉タイミング、作動油蓄圧圧力、燃料油蓄圧圧力の最適値を算出して出力する。 That is, the above-mentioned manner in place of the compression pressure P C of the horizontal axis in FIG. 2, the scavenging pressure, exhaust valve closing timing, the hydraulic fluid accumulator pressure (hydraulic oil accumulation pressure of the fuel pump driving fluid in the electronic control engine), or, The fuel injection timing on the vertical axis and the exhaust valve on the horizontal axis with respect to the position where the optimum operating point P with the lowest fuel consumption rate is set according to the map of the fuel oil pressure (the fuel pressure of the common rail fuel pump) The optimum values of the closing timing, hydraulic oil pressure and fuel oil pressure are calculated and output.

電子制御エンジンにおける燃料ポンプ駆動油の作動油蓄圧圧力や、コモンレール式燃料ポンプの燃料蓄圧圧力、さらに、排気弁の閉タイミングは燃料噴射圧力に直接影響を与える。従って、作動油蓄圧圧力や燃料噴射圧力を高く維持できるようにして、シリンダ内における燃料の微細化及び、燃料と空気の混合促進による最適燃焼状態を確保し、熱効率の向上による燃料消費率の低減、燃焼改善による排気ガスの浄化に伴う環境負荷の低減等に良い効果が得られる。   The hydraulic oil accumulation pressure of the fuel pump driving oil in the electronically controlled engine, the fuel accumulation pressure of the common rail fuel pump, and the closing timing of the exhaust valve directly affect the fuel injection pressure. Therefore, it is possible to maintain high hydraulic oil pressure and fuel injection pressure, ensure optimal combustion by miniaturizing fuel in the cylinder and promoting mixing of fuel and air, and reducing fuel consumption rate by improving thermal efficiency. A good effect can be obtained in reducing the environmental load accompanying the purification of exhaust gas by improving combustion.

また、図6のステップS14〜S17に示すように排ガスバイパス制御弁V3の開度を検出して、フィードバック制御を行うことで、経年劣化などによる指定値と実際の開度のずれを補正することができ、運転条件が最適運転条件からはずれるのを防止できる。   Further, as shown in steps S14 to S17 in FIG. 6, the opening degree of the exhaust gas bypass control valve V3 is detected and feedback control is performed to correct a deviation between the specified value and the actual opening degree due to deterioration over time. It is possible to prevent the operating condition from deviating from the optimum operating condition.

(第実施形態)
次に、本発明によるエンジン最適運転制御方法の第実施形態を図7、図8に基づいて説明する。図7は制御構成図、図8は制御フローチャートを示す。
図7に示す制御構成において、前記第2参考例と同一構成は同一符号を付す。第2参考例と異なる構成は、シリンダ内圧力検出手段27によるシリンダ内圧力信号がコントローラ28に入力される点である。
(First Embodiment)
Next, a first embodiment of an engine optimum operation control method according to the invention FIG 7 will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a control configuration diagram, and FIG. 8 is a control flowchart.
In the control configuration shown in FIG. 7, the same components as those of the second reference example are denoted by the same reference numerals. The configuration different from the second reference example is that a cylinder pressure signal from the cylinder pressure detection means 27 is input to the controller 28.

図8に示すフローチャートにおいて、まずステップS21において、コントローラ28には排気ガスバイパス制御弁V3から検出した排気ガスバイパス制御弁開度信号Bと、エンジン本体1からのエンジン負荷L、エンジン回転数Ne、掃気圧力Psに加え、シリンダ内圧力Pcylを夫々の検出手段によって検出され、信号として入力される。ステップS22において、検出したシリンダ内圧力Pcylのクランク角度履歴より、シリンダ内圧縮圧力(着火前圧力)Pcomp、シリンダ内最高圧力Pmaxを算出する。
次に、ステップS23において、予めコントローラ28内に用意されたマップ(エンジン負荷L、エンジン回転数Neに対する最適掃気圧力Ps0、最適圧縮圧力Pcomp0、最適最高圧力Pmax0のマップ)に照らして、パラメータ最適値を算出する。
ステップS24において、掃気圧力Psと、ステップS23において算出された最適掃気圧力Ps0との差ΔPsを求め、ΔPsに基づいて開度修正量ΔAを決定する。ステップS25において、ステップS24にて決定した排気ガスバイパス制御弁V3の開度修正量ΔAと現状の開度指令値A’から排気ガスバイパス制御弁V3の新しい制御弁開度Aを決定する。
In the flowchart shown in FIG. 8, first, in step S21, the controller 28 notifies the exhaust gas bypass control valve opening signal B detected from the exhaust gas bypass control valve V3, the engine load L from the engine body 1, the engine speed Ne, In addition to the scavenging pressure Ps, the in-cylinder pressure Pcyl is detected by each detecting means and input as a signal. In step S22, the cylinder compression pressure (pressure before ignition) Pcomp and the cylinder maximum pressure Pmax are calculated from the crank angle history of the detected cylinder pressure Pcyl.
Next, in step S23, the parameter optimum value in light of a map prepared beforehand in the controller 28 (map of engine load L, optimum scavenging pressure Ps0, optimum compression pressure Pcomp0, optimum maximum pressure Pmax0 with respect to engine speed Ne). Is calculated.
In step S24, a difference ΔPs between the scavenging pressure Ps and the optimum scavenging pressure Ps0 calculated in step S23 is obtained, and an opening correction amount ΔA is determined based on ΔPs. In step S25, a new control valve opening A of the exhaust gas bypass control valve V3 is determined from the opening correction amount ΔA of the exhaust gas bypass control valve V3 determined in step S24 and the current opening command value A ′.

ステップS26において、ステップS25にて決定した、排気ガスバイパス制御弁V3への新しい制御弁開度指令値Aに制御する指令をコントローラ28によって出力する。ステップS27において、新しく検出した排気ガスバイパス制御弁V3の値と、指令値の誤差を算出する。ステップS28において、誤差の有無を判定し、誤差があればステップS30において、誤差に基づいて補正量を算出し、ステップS25に戻り、排気ガスバイパス制御弁V3の開度の補正を繰返す。
検出した排気ガスバイパス制御弁V3の制御弁開度Aが指令値の指示通りになると、その後ステップS21に戻り、掃気圧力Psが最適掃気圧力Ps0を維持するように制御を繰返す。
In step S26, the controller 28 outputs a command to control to the new control valve opening command value A to the exhaust gas bypass control valve V3 determined in step S25. In step S27, an error between the newly detected value of the exhaust gas bypass control valve V3 and the command value is calculated. In step S28, it is determined whether or not there is an error. If there is an error, a correction amount is calculated based on the error in step S30, the process returns to step S25, and the correction of the opening degree of the exhaust gas bypass control valve V3 is repeated.
When the detected control valve opening A of the exhaust gas bypass control valve V3 becomes as instructed by the command value, the process returns to step S21 and the control is repeated so that the scavenging pressure Ps maintains the optimum scavenging pressure Ps0.

一方、ステップS31において、ステップS23で算出したシリンダ内圧縮圧力Pcompと最適圧縮圧力Pcomp0との差ΔPcompに基づいて排気弁閉タイミングの変更量Δθevcを決定する。
同じく、ステップS32で排気弁閉タイミングの変更量Δθevcの決定と並行して、ステップS23で算出した最適最高圧力Pmax0とステップS22で算出したシリンダ内最高圧力Pmaxに基づいて燃料噴射タイミングの変更量Δθinjを決める。
On the other hand, in step S31, the exhaust valve closing timing change amount Δθevc is determined based on the difference ΔPcomp between the cylinder compression pressure Pcomp calculated in step S23 and the optimum compression pressure Pcomp0.
Similarly, in parallel with the determination of the change amount Δθevc of the exhaust valve closing timing in step S32, the change amount Δθinj of the fuel injection timing based on the optimum maximum pressure Pmax0 calculated in step S23 and the maximum cylinder pressure Pmax calculated in step S22. Decide.

ステップS33において、ステップS31で決定した排気弁閉タイミングの変更量Δθevcに基づいて排気弁閉タイミングを決定、ステップS34において、燃料噴射タイミングθinjを決定する。ステップS35において、コントローラ28はエンジンコントローラ25に対して排気弁閉タイミングθevc及び燃料噴射タイミングθinjの修正指令を出す。ステップS36において、狙いの最適最高圧力Pmax0、最適圧縮圧力Pcomp0と、検出したシリンダ内最高圧力Pmax、シリンダ内圧縮圧力Pcompの誤差を算出する。ステップS37において、夫々に誤差があれば、誤差に基づいて修正量を算出して夫々ステップS33と、ステップS34にフィードバックして制御を繰返す。
これにより、エンジンは更にきめ細かい最適運転(燃料消費率が最も少ない)を維持でき、更なる燃料消費率の向上と環境負荷低減が可能となる。
In step S33, the exhaust valve closing timing is determined based on the exhaust valve closing timing change amount Δθevc determined in step S31, and in step S34, the fuel injection timing θinj is determined. In step S35, the controller 28 issues a correction command for the exhaust valve closing timing θevc and the fuel injection timing θinj to the engine controller 25. In step S36, an error between the target optimum maximum pressure Pmax0 and optimum compression pressure Pcomp0 and the detected in-cylinder maximum pressure Pmax and in-cylinder compression pressure Pcomp is calculated. If there is an error in step S37, the correction amount is calculated based on the error, and the control is repeated by feeding back to step S33 and step S34, respectively.
As a result, the engine can maintain a more finely-tuned optimum operation (the fuel consumption rate is the smallest), and the fuel consumption rate can be further improved and the environmental load can be reduced.

また、エンジンのシリンダ内で圧縮される圧縮圧力は掃気圧力と排気弁閉タイミングの2つの因子によって決まる。従って、掃気(給気)圧力を高めつつ排気弁閉タイミングを遅らせる関係を設定することにより、ピストン上昇時の圧縮仕事の低減になり燃費低減効果がえられ、更に、圧縮上死点でのシリンダ内燃焼ガス温度を低下させるため、燃料燃焼時のNOx(窒素酸化物)生成を抑制できるので環境負荷の低減が可能である。   The compression pressure compressed in the engine cylinder is determined by two factors, the scavenging pressure and the exhaust valve closing timing. Therefore, by setting the relationship of delaying the exhaust valve closing timing while increasing the scavenging (supply) pressure, the compression work when the piston is raised can be reduced, and the fuel efficiency can be reduced. Further, the cylinder at the compression top dead center can be obtained. Since the internal combustion gas temperature is lowered, NOx (nitrogen oxide) generation during fuel combustion can be suppressed, so that the environmental load can be reduced.

また、ステップS24〜S27に示すように掃気圧力が最適圧力となるように、掃気圧力の変化を逐次検出して排気ガスバイパス制御弁の開度を制御することで、排気タービン過給機側への排気ガス量を調整して、エンジン本体への掃気圧力を調整が可能となり、経年劣化などによる指令値と実際の開度とのずれを補正することができ、運転条件が最適運転条件からずれるのを防止することができる。   Further, as shown in steps S24 to S27, by sequentially detecting the change in the scavenging pressure and controlling the opening degree of the exhaust gas bypass control valve so that the scavenging pressure becomes the optimum pressure, the exhaust gas turbocharger side is controlled. By adjusting the amount of exhaust gas, the scavenging pressure to the engine body can be adjusted, and the deviation between the command value and the actual opening due to deterioration over time can be corrected, and the operating conditions deviate from the optimal operating conditions Can be prevented.

また、エンジンを最適運転状態に維持するための条件の一つに、燃料の燃焼状況が影響する。燃料の燃焼状況はエンジン回転数、エンジンの掃気(給気)圧力、燃料の性状(セタン価、粘度、不純物の混合等)等に影響され燃料の着火時期、燃料の微細化状況等で燃焼速度が変わるので、ステップS31〜S37に示すように、シリンダ内圧力〔圧縮圧力Pcompと、最高圧力(燃焼圧力)Pmax〕を直接検知して、検出した圧縮圧力Pcompと、最高圧力(燃焼圧力)Pmaxとがそれぞれ、エンジン運転状態がエンジン負荷に対するマップの最適運転状態の値になるよう排気ガスバイパス制御弁開度及び燃料噴射タイミング、排気弁閉タイミングを制御することで、燃料の性状の変化や経年変化によるシリンダ内圧力の低下に対してもエンジンの最適運転(燃料消費率が最も少ない運転)が維持できる。
尚、圧縮圧力Pcompと、最高圧力Pmaxとをそれぞれ最適値に制御するのでなく、Pmax/Pcompの比をとり、エンジン負荷に対して与えられる最適マップ比となるように排気ガスバイパス制御弁を制御することも可能である。
In addition, the combustion state of the fuel affects one of the conditions for maintaining the engine in the optimum operating state. The combustion speed of the fuel is affected by the engine speed, engine scavenging (supply air) pressure, fuel properties (cetane number, viscosity, mixing of impurities, etc.), etc., and the combustion speed depends on the timing of fuel ignition, fuel miniaturization, etc. Therefore, as shown in steps S31 to S37, the in-cylinder pressure [compression pressure Pcomp and maximum pressure (combustion pressure) Pmax] is directly detected, and the detected compression pressure Pcomp and maximum pressure (combustion pressure) Pmax are detected. By controlling the exhaust gas bypass control valve opening, fuel injection timing, and exhaust valve closing timing so that the engine operating state becomes the value of the optimal operating state of the map for the engine load, Even when the cylinder pressure decreases due to the change, the optimum operation of the engine (operation with the lowest fuel consumption rate) can be maintained.
Note that the compression pressure Pcomp and the maximum pressure Pmax are not controlled to the optimum values, but the ratio of Pmax / Pcomp is taken and the exhaust gas bypass control valve is controlled so that the optimum map ratio given to the engine load is obtained. It is also possible to do.

(第実施形態)
次に、本発明によるエンジン最適運転制御方法の第実施形態を図7、図9に基づいて説明する。図7は制御構成図であり、第実施形態と同様である。図9は制御フローチャートを示す。
図9において、まず、ステップS41において、コントローラ29にはエンジン本体1からのエンジン負荷L、エンジン回転数Ne、掃気圧力Ps、シリンダ内圧力Pcylに加え、排気ガスバイパス制御弁V3の検出値を夫々の検出手段によって検出され、信号として入力される。ステップS42において、検出したシリンダ内圧力Pcylのクランク角度履歴より、シリンダ内圧縮圧力Pcomp、シリンダ内最高圧力Pmaxを算出する。
ステップS43において、予めコントローラ29内に用意されたマップ(エンジン負荷L、エンジン回転数Neに対する最適圧縮圧力Pcomp0、最適最高圧力Pmax0のマップ)に照らして、パラメータ最適値を算出する。
( Second Embodiment)
Next, a second embodiment of an engine optimum operation control method according to the invention FIG 7 is described based on FIG. FIG. 7 is a control block diagram, which is the same as in the first embodiment. FIG. 9 shows a control flowchart.
In FIG. 9, first, in step S41, the controller 29 receives the detected value of the exhaust gas bypass control valve V3 in addition to the engine load L, the engine speed Ne, the scavenging pressure Ps, and the cylinder pressure Pcyl from the engine body 1, respectively. Is detected and input as a signal. In step S42, the in-cylinder compression pressure Pcomp and the in-cylinder maximum pressure Pmax are calculated from the crank angle history of the detected in-cylinder pressure Pcyl.
In step S43, an optimal parameter value is calculated in light of a map prepared beforehand in the controller 29 (map of engine load L, optimum compression pressure Pcomp0 and optimum maximum pressure Pmax0 with respect to engine speed Ne).

ステップS44において、コントローラ29はシリンダ内圧縮圧力Pcompと最適圧縮圧力Pcomp0、との差ΔPcompに基づいて排気ガスバイパス制御弁V3の開度の変更量ΔAを決定する。ステップS45において、ステップS44にて決定した排気ガスバイパス制御弁V3の開度修正量ΔAと現在の開度指令値A’から排気ガスバイパス制御弁V3の新しい制御弁開度指令値Aを決定する。ステップS46において、ステップS45にて、排気ガスバイパス制御弁V3へ新しい制御弁開度Aに制御する指令をコントローラ29によって出力する。   In step S44, the controller 29 determines the change amount ΔA of the opening degree of the exhaust gas bypass control valve V3 based on the difference ΔPcomp between the cylinder compression pressure Pcomp and the optimum compression pressure Pcomp0. In step S45, a new control valve opening command value A of the exhaust gas bypass control valve V3 is determined from the opening correction amount ΔA of the exhaust gas bypass control valve V3 determined in step S44 and the current opening command value A ′. . In step S46, in step S45, the controller 29 outputs a command for controlling the exhaust gas bypass control valve V3 to a new control valve opening A.

ステップS47において、最適圧縮圧力Pcomp0、と新しく検出したシリンダ内圧縮圧力Pcompとを比較して、その誤差を算出する。そして、ステップS48で、排気ガスバイパス制御弁V3の開度が0又は開かを判断する。排気ガスバイパス制御弁V3の開度A≠0 即ち開いている場合は、ステップS49において、誤差に基づいた排気ガスバイパス制御弁V3の開度補正量を算出する。その結果をステップS45に反映させて排気ガスバイパス制御弁V3の開度制御を実施する。一方、ステップS48において、開度A=0即ち閉じている場合は、ステップS50において、シリンダ内圧縮圧力Pcompの誤差に基づいて排気弁閉タイミング補正量Δθevcを算出する。ステップS51において、排気弁閉タイミングθevcを決定する。   In step S47, the optimum compression pressure Pcomp0 is compared with the newly detected in-cylinder compression pressure Pcomp, and the error is calculated. In step S48, it is determined whether the opening degree of the exhaust gas bypass control valve V3 is 0 or open. When the opening degree A ≠ 0 of the exhaust gas bypass control valve V3, that is, when it is open, the opening degree correction amount of the exhaust gas bypass control valve V3 based on the error is calculated in step S49. The opening degree control of the exhaust gas bypass control valve V3 is performed by reflecting the result in step S45. On the other hand, if the opening degree A = 0, that is, the valve is closed in step S48, the exhaust valve closing timing correction amount Δθevc is calculated in step S50 based on the error of the cylinder compression pressure Pcomp. In step S51, the exhaust valve closing timing θevc is determined.

ステップS52において、ステップS43で算出したシリンダ内最高圧力Pmaxと最適最高圧力Pmax0の差に基づいて燃料噴射タイミングの変更量Δθinjを決定する。ステップS53において、燃料噴射タイミングθinjを決定する。ステップS54において、コントローラ29はエンジンコントローラ25へステップS51で決定した排気弁閉タイミングθevcと、ステップS53で決定した燃料噴射タイミングθinjの制御指令を出す。   In step S52, the fuel injection timing change amount Δθinj is determined based on the difference between the maximum cylinder pressure Pmax calculated in step S43 and the optimum maximum pressure Pmax0. In step S53, the fuel injection timing θinj is determined. In step S54, the controller 29 issues a control command for the exhaust valve closing timing θevc determined in step S51 and the fuel injection timing θinj determined in step S53 to the engine controller 25.

ステップS55において、目標の最適最高圧力Pmax0、最適圧縮圧力Pcomp0と、検出したシリンダ内最高圧力Pmax、シリンダ内圧縮圧力Pcompの差を算出する。
その結果シリンダ内最高圧力Pmaxが目標の最適最高圧力Pmax0との誤差がある場合は
ステップS56において、シリンダ内最高圧力Pmaxの誤差に基づいて燃料噴射タイミングの変更量Δθinjを算出し、ステップS53に戻って、上記Pmaxの誤差に基づいてあらためて燃料噴射タイミングθinjを決定し、エンジンコントローラ25へ信号を出力する。
一方、シリンダ内圧縮圧力Pcomp目標の最適圧縮圧力Pcomp0との誤差がある場合はステップS50に戻って、最適圧縮圧力Pcomp0との誤差に基づいて排気弁閉タイミングθevcの補正量を算出しなおす。
In step S55, the difference between the target optimum maximum pressure Pmax0 and optimum compression pressure Pcomp0 and the detected in-cylinder maximum pressure Pmax and in-cylinder compression pressure Pcomp is calculated.
As a result, if there is an error between the maximum cylinder pressure Pmax and the target optimum maximum pressure Pmax0, in step S56, a fuel injection timing change amount Δθinj is calculated based on the error in the cylinder maximum pressure Pmax, and the process returns to step S53. Then, the fuel injection timing θinj is again determined based on the error of Pmax, and a signal is output to the engine controller 25.
On the other hand, if there is an error from the target compression pressure Pcomp0 in the cylinder, the process returns to step S50, and the correction amount of the exhaust valve closing timing θevc is recalculated based on the error from the optimum compression pressure Pcomp0.

経年劣化などにより排気ガスバイパス制御弁指令値と実際の弁開度とのずれが生じて掃気圧力が低下した場合、あるいは排気弁シート部が摩耗した場合、圧縮圧力が低下するためエンジン性能が低下する。ステップS44〜S48に示すように、シリンダ内の燃焼圧力を直接検知して、シリンダ内圧縮圧力Pcompが所定の値になるよう排気ガスバイパス制御弁を制御することで、エンジンの実運転条件が経年変化によって最適運転からずれるのを防止することができる。
これにより、エンジンは更にきめ細かい最適運転(燃料消費率が最も少ない)を維持でき、更なる燃料消費率の向上と環境負荷低減が可能となる。
If the scavenging pressure decreases due to a difference between the exhaust gas bypass control valve command value and the actual valve opening due to deterioration over time, or if the exhaust valve seat is worn, the compression pressure will decrease and the engine performance will decrease. To do. As shown in steps S44 to S48, the actual operating condition of the engine is aged by directly detecting the combustion pressure in the cylinder and controlling the exhaust gas bypass control valve so that the compression pressure Pcomp in the cylinder becomes a predetermined value. It is possible to prevent deviation from optimal operation due to changes.
As a result, the engine can maintain a more finely-tuned optimum operation (the fuel consumption rate is the smallest), and the fuel consumption rate can be further improved and the environmental load can be reduced.

また、シリンダ内圧力〔圧縮圧力Pcompと、最高圧力(燃焼圧力)Pmax〕を直接検知して、検出した圧縮圧力Pcompと、最高圧力(燃焼圧力)Pmaxとがそれぞれ、エンジン運転状態がエンジン負荷に対するマップの最適運転状態の値になるよう排気ガスバイパス制御弁開度、燃料噴射タイミング、排気弁閉タイミングを制御することで、燃料の性状が変化してもエンジンの最適運転(燃料消費率が最も少ない運転)が維持できる。   Further, the cylinder internal pressure [compression pressure Pcomp and maximum pressure (combustion pressure) Pmax] is directly detected, and the detected compression pressure Pcomp and maximum pressure (combustion pressure) Pmax respectively indicate that the engine operating state is relative to the engine load. By controlling the exhaust gas bypass control valve opening, fuel injection timing, and exhaust valve closing timing so that the map's optimal operating state value is reached, the engine's optimal operation (the fuel consumption rate is the highest) even if the fuel properties change. Less operation).

また、排気ガスバイパス制御弁V3の開度が全閉状態の場合においても、排気弁閉タイミングを制御することでシリンダ内圧縮圧力Pcompを最適圧縮圧力Pcomp0に制御できるので、パラメータ最適値への制御を確実に行うことができる。   In addition, even when the opening degree of the exhaust gas bypass control valve V3 is in the fully closed state, the cylinder compression pressure Pcomp can be controlled to the optimum compression pressure Pcomp0 by controlling the exhaust valve closing timing. Can be performed reliably.

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で、適宜必要に応じて変形実施及び変更実施することができる。
また上述した実施形態では排気タービン過給機3、パワータービン4、蒸気タービン5を夫々1台ずつ備えた排気エネルギー回収装置を一具体例として説明したが、本発明はこのようなものに限定されるものではなく、例えば排気タービン過給機3を2台、パワータービン4と、パワータービンの入力側に排気ガスの流入量を調整する可変ノズルを備えて回転数を制御するパワータービン等を適用することも可能である。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and modifications and changes can be appropriately made as necessary without departing from the technical idea of the present invention.
In the above-described embodiment, the exhaust energy recovery apparatus including one exhaust turbine supercharger 3, one power turbine 4, and one steam turbine 5 has been described as a specific example. However, the present invention is limited to such an example. For example, two exhaust turbine superchargers 3, a power turbine 4 and a power turbine that controls the rotational speed by providing a variable nozzle for adjusting the inflow amount of exhaust gas on the input side of the power turbine are applied. It is also possible to do.

また、本発明の実施形態によると、ガス入口制御弁V1、蒸気流量調整弁V2、排気ガスバイパス制御弁V3及び、蒸気バイパス流量制御弁V4きめ細かく調整することにより、パワータービン4及び蒸気タービン5の運転夫々を無段階に調整できるので、発電機11の発電量の調整幅が大きくなるため、船内での電力消費量が大きく変化しても、制御用抵抗器13の容量が小さく、小型化したものを採用できるのでコスト的にも有利である。   Further, according to the embodiment of the present invention, the gas inlet control valve V1, the steam flow rate adjusting valve V2, the exhaust gas bypass control valve V3, and the steam bypass flow rate control valve V4 are finely adjusted, so that the power turbine 4 and the steam turbine 5 are controlled. Since each operation can be adjusted steplessly, the adjustment range of the power generation amount of the generator 11 becomes large, so that the capacity of the control resistor 13 is small and miniaturized even if the power consumption in the ship changes greatly. It is advantageous in terms of cost because it can be used.

本発明では、エンジンの排気エネルギーをパワータービン及び蒸気タービンを減速機とカップリングで直列に連結して、発電機を駆動して船内へ電力として供給したが、エアーアクチュエータの動力源として圧縮空気をエアタンクに蓄えることもできる。   In the present invention, the exhaust energy of the engine is connected in series with a power turbine and a steam turbine through a reduction gear and a coupling, and the generator is driven to supply power to the ship, but compressed air is used as a power source for the air actuator. It can also be stored in an air tank.

1 舶用ディーゼル機関
2 ディーゼルエンジン本体(エンジン本体)
3 排気タービン過給機
3a タービン部
3b コンプレッサ部
4 パワータービン
5 蒸気タービン
7 排気マニホールド
8 給気マニホールド
9 熱交換器
11 発電機
13 制御用抵抗器
18 インタークーラ
L1 第1排気管
L2 第2排気管
L3 第3排気管
L5 第5排気管
K1 第1給気管
K2 第2給気管
V1 ガス入口制御弁
V2 蒸気流量調整弁
V3 排気ガスバイパス制御弁
V4 蒸気バイパス流量制御弁
1 Marine diesel engine 2 Diesel engine body (engine body)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 Exhaust turbine supercharger 3a Turbine part 3b Compressor part 4 Power turbine 5 Steam turbine 7 Exhaust manifold 8 Supply manifold 9 Heat exchanger 11 Generator 13 Resistor for control 18 Intercooler L1 1st exhaust pipe L2 2nd exhaust pipe L3 3rd exhaust pipe L5 5th exhaust pipe K1 1st air supply pipe K2 2nd air supply pipe V1 Gas inlet control valve V2 Steam flow control valve V3 Exhaust gas bypass control valve V4 Steam bypass flow control valve

Claims (4)

エンジンを駆動する工程と、前記エンジンから排出される排気ガスによって排気タービン過給機を駆動することで外気をエンジン本体に圧送する工程と、前記エンジンから排出される排気ガスの一部を抽気し、該抽気された排気ガスによってパワータービンを駆動することで電力を生成する工程と、を備えたエンジン排気エネルギー回収装置の運転方法であって、
前記抽気された排気ガスの流量を絞るガス入口制御弁によって前記パワータービンに流入する前記抽気された排気ガスの流量を調整する工程と、前記ガス入口制御弁の上流に設置され、前記抽気された排気ガスの一部を前記パワータービン下流側にバイパスするバイパス管と、該バイパス管に設置された排気ガスバイパス制御弁によって前記パワータービンを迂回する排気ガスの流量を調整する工程と、を備えたエンジン排気エネルギー回収方法において、
エンジンの負荷、エンジンの回転数エンジンの掃気圧力、およびエンジンのシリンダ内圧力を検出する工程と、
前記検出したエンジンのシリンダ内圧力からシリンダ内圧縮圧力を算出する工程と、
前記検出したエンジンの負荷、およびエンジンの回転数からエンジンの燃料消費率が最も少なくなるシリンダ内最適圧縮圧力を算出する工程と、
前記算出したシリンダ内圧縮圧力と前記算出したシリンダ内最適圧縮圧力との差を求めた後に、該差に基づいて排気弁閉タイミングの変更量を算出する工程と、
前記算出した排気弁閉タイミングの変更量から排気弁閉タイミングを決定する工程と、
前記決定した排気弁閉タイミングに基づき、排気弁閉タイミングを変更する工程と、を備え、
さらに排気弁閉タイミングを変更した後のエンジンのシリンダ内圧縮圧力を検出する工程と、
前記検出した排気弁閉タイミングを変更した後のエンジンのシリンダ内圧縮圧力と前記シリンダ内最適圧縮圧力との誤差を算出する工程と、
前記算出された誤差を前記排気弁閉タイミング指令値にフィードバックする工程と、
を備えたことを特徴とするエンジン排気エネルギー回収方法。
A step of driving the engine, a step of driving the exhaust turbine supercharger by the exhaust gas discharged from the engine, and pumping outside air to the engine body, and a part of the exhaust gas discharged from the engine is extracted. An operation method of an engine exhaust energy recovery device comprising: a step of generating electric power by driving a power turbine with the extracted exhaust gas,
Adjusting the flow rate of the extracted exhaust gas flowing into the power turbine by a gas inlet control valve that throttles the flow rate of the extracted exhaust gas; and installing the extracted gas upstream of the gas inlet control valve. A bypass pipe that bypasses a part of the exhaust gas to the downstream side of the power turbine, and a step of adjusting a flow rate of the exhaust gas that bypasses the power turbine by an exhaust gas bypass control valve installed in the bypass pipe. In the engine exhaust energy recovery method,
Detecting engine load, engine speed , engine scavenging pressure , and engine cylinder pressure;
Calculating a cylinder compression pressure from the detected cylinder pressure of the engine;
Calculating an optimum in-cylinder compression pressure at which the fuel consumption rate of the engine is the smallest from the detected engine load and engine speed;
Calculating a change amount of the exhaust valve closing timing based on the difference after calculating the difference between the calculated in-cylinder compression pressure and the calculated in-cylinder optimum compression pressure;
Determining the exhaust valve closing timing from the calculated exhaust valve closing timing change amount;
Changing the exhaust valve closing timing based on the determined exhaust valve closing timing,
A step of detecting the in-cylinder compression pressure of the engine after changing the exhaust valve closing timing;
Calculating an error between the in-cylinder compression pressure of the engine after changing the detected exhaust valve closing timing and the optimum compression pressure in the cylinder;
Feeding back the calculated error to the exhaust valve closing timing command value;
An engine exhaust energy recovery method comprising:
エンジンを駆動する工程と、前記エンジンから排出される排気ガスによって排気タービン過給機を駆動することで外気をエンジン本体に圧送する工程と、前記エンジンから排出される排気ガスの一部を抽気し、該抽気された排気ガスによってパワータービンを駆動することで電力を生成する工程と、を備えたエンジン排気エネルギー回収装置の運転方法であって、
前記抽気された排気ガスの流量を絞るガス入口制御弁によって前記パワータービンに流入する前記抽気された排気ガスの流量を調整する工程と、前記ガス入口制御弁の上流に設置され、前記抽気された排気ガスの一部を前記パワータービン下流側にバイパスするバイパス管と、該バイパス管に設置された排気ガスバイパス制御弁によって前記パワータービンを迂回する排気ガスの流量を調整する工程と、を備えたエンジン排気エネルギー回収方法において、
エンジンの負荷、エンジンの回転数エンジンの掃気圧力、およびエンジンのシリンダ内圧力を検出する工程と、
前記検出したエンジンのシリンダ内圧力からシリンダ内最高圧力を算出する工程と、
前記検出したエンジンの負荷、およびエンジンの回転数からエンジンの燃料消費率が最も少なくなるシリンダ内最適最高圧力を算出する工程と、
前記算出したシリンダ内最高圧力と前記算出したシリンダ内最適最高圧力との差を求めた後に、該差に基づいて燃料噴射タイミングの変更量を算出する工程と、
前記算出した燃料噴射タイミングの変更量から燃料噴射タイミングを決定する工程と、
前記決定した燃料噴射タイミングに基づき、燃料噴射タイミングを変更する工程と、を備え、
さらに燃料噴射タイミングを変更した後のエンジンのシリンダ内最高圧力を検出する工程と、
前記検出した燃料噴射タイミングを変更した後のエンジンのシリンダ内最高圧力と前記シリンダ内最適最高圧力との誤差を算出する工程と、
前記算出された誤差を前記燃料噴射タイミング指令値にフィードバックする工程と、
を備えたことを特徴とするエンジン排気エネルギー回収方法。
A step of driving the engine, a step of driving the exhaust turbine supercharger by the exhaust gas discharged from the engine, and pumping outside air to the engine body, and a part of the exhaust gas discharged from the engine is extracted. An operation method of an engine exhaust energy recovery device comprising: a step of generating electric power by driving a power turbine with the extracted exhaust gas,
Adjusting the flow rate of the extracted exhaust gas flowing into the power turbine by a gas inlet control valve that throttles the flow rate of the extracted exhaust gas; and installing the extracted gas upstream of the gas inlet control valve. A bypass pipe that bypasses a part of the exhaust gas to the downstream side of the power turbine, and a step of adjusting a flow rate of the exhaust gas that bypasses the power turbine by an exhaust gas bypass control valve installed in the bypass pipe. In the engine exhaust energy recovery method,
Detecting engine load, engine speed , engine scavenging pressure , and engine cylinder pressure;
Calculating a maximum cylinder pressure from the detected cylinder pressure of the engine;
Calculating an optimum maximum pressure in the cylinder that minimizes the fuel consumption rate of the engine from the detected engine load and engine speed;
Calculating a change amount of the fuel injection timing based on the difference between the calculated maximum pressure in the cylinder and the calculated optimal maximum pressure in the cylinder; and
Determining the fuel injection timing from the calculated change amount of the fuel injection timing;
Changing the fuel injection timing based on the determined fuel injection timing,
A step of detecting the maximum pressure in the cylinder of the engine after changing the fuel injection timing;
Calculating an error between the maximum in-cylinder pressure of the engine after changing the detected fuel injection timing and the optimal maximum pressure in the cylinder;
Feeding back the calculated error to the fuel injection timing command value;
An engine exhaust energy recovery method comprising:
エンジンを駆動する工程と、前記エンジンから排出される排気ガスによって排気タービン過給機を駆動することで外気をエンジン本体に圧送する工程と、前記エンジンから排出される排気ガスの一部を抽気し、該抽気された排気ガスによってパワータービンを駆動することで電力を生成する工程と、を備えたエンジン排気エネルギー回収装置の運転方法であって、
前記抽気された排気ガスの流量を絞るガス入口制御弁によって前記パワータービンに流入する前記抽気された排気ガスの流量を調整する工程と、前記ガス入口制御弁の上流に設置され、前記抽気された排気ガスの一部を前記パワータービン下流側にバイパスするバイパス管と、該バイパス管に設置された排気ガスバイパス制御弁によって前記パワータービンを迂回する排気ガスの流量を調整する工程と、を備えたエンジン排気エネルギー回収方法において、
エンジンの負荷、エンジンの回転数、エンジンの掃気圧力、およびエンジンのシリンダ内圧力を検出する工程と、
前記検出したエンジンのシリンダ内圧力からシリンダ内圧縮圧力、およびシリンダ内最高圧力を算出する工程と、
前記検出したエンジンの負荷、およびエンジンの回転数からエンジンの燃料消費率が最も少なくなるシリンダ内最適圧縮圧力、およびシリンダ内最適最高圧力を算出する工程と、
前記算出したシリンダ内圧縮圧力と前記シリンダ内最適圧縮圧力との差を求めた後に、該差に基づいて前記排気ガスバイパス制御弁の開度修正量を算出する工程と、
前記算出された排気ガスバイパス制御弁の開度修正量から前記排気ガスバイパス制御弁の開度指令値を決定する工程と、
前記決定された排気ガスバイパス制御弁の開度指令値に基づき、排気ガスバイパス制御弁の開度を変更する工程と、を備え、
さらに排気ガスバイパス制御弁の開度を変更した後のエンジンのシリンダ内圧縮圧力を検出する工程と、
前記検出した排気ガスバイパス制御弁の開度を変更した後のエンジンのシリンダ内圧縮圧力と前記シリンダ内最適圧縮圧力との誤差を算出する工程と、
前記変更された排気ガスバイパス弁の開度が全閉か否かを判断し、全閉の場合には前記算出された誤差に基づいてエンジンの排気弁閉タイミングを決定する工程と、
前記シリンダ内最高圧力と前記シリンダ内最適最高圧力との差に基づいて、エンジンの燃料噴射タイミングを決定する工程と、
前記決定されたエンジンの排気弁閉タイミング、および前記決定されたエンジンの燃料噴射タイミングに基づき、エンジンの排気弁閉タイミング、および前記決定されたエンジンの燃料噴射タイミングを変更する工程と、
を備えたことを特徴とするエンジン排気エネルギー回収方法。
A step of driving the engine, a step of driving the exhaust turbine supercharger by the exhaust gas discharged from the engine, and pumping outside air to the engine body, and a part of the exhaust gas discharged from the engine is extracted. An operation method of an engine exhaust energy recovery device comprising: a step of generating electric power by driving a power turbine with the extracted exhaust gas,
Adjusting the flow rate of the extracted exhaust gas flowing into the power turbine by a gas inlet control valve that throttles the flow rate of the extracted exhaust gas; and installing the extracted gas upstream of the gas inlet control valve. A bypass pipe that bypasses a part of the exhaust gas to the downstream side of the power turbine, and a step of adjusting a flow rate of the exhaust gas that bypasses the power turbine by an exhaust gas bypass control valve installed in the bypass pipe. In the engine exhaust energy recovery method,
Detecting engine load, engine speed, engine scavenging pressure, and engine cylinder pressure;
Calculating a cylinder compression pressure and a cylinder maximum pressure from the detected cylinder pressure of the engine;
Calculating the optimum compression pressure in the cylinder that minimizes the fuel consumption rate of the engine and the optimum maximum pressure in the cylinder from the detected engine load and engine speed;
Calculating the opening correction amount of the exhaust gas bypass control valve based on the difference after obtaining the difference between the calculated in-cylinder compression pressure and the optimum compression pressure in the cylinder;
Determining an opening command value of the exhaust gas bypass control valve from the calculated opening correction amount of the exhaust gas bypass control valve;
Changing the opening degree of the exhaust gas bypass control valve based on the determined opening degree command value of the exhaust gas bypass control valve, and
A step of detecting the in-cylinder compression pressure of the engine after changing the opening of the exhaust gas bypass control valve;
Calculating an error between the in-cylinder compression pressure of the engine after changing the detected opening degree of the exhaust gas bypass control valve and the optimum compression pressure in the cylinder;
Determining whether or not the changed opening of the exhaust gas bypass valve is fully closed, and determining the engine exhaust valve closing timing based on the calculated error in the case of full closing;
Determining fuel injection timing of the engine based on a difference between the maximum pressure in the cylinder and the optimal maximum pressure in the cylinder;
Changing the engine exhaust valve closing timing and the determined engine fuel injection timing based on the determined engine exhaust valve closing timing and the determined engine fuel injection timing; and
An engine exhaust energy recovery method comprising:
エンジンの排気弁閉タイミング、およびエンジンの燃料噴射タイミングを変更した後のシリンダ内圧縮圧力、およびシリンダ内最高圧力を検出する工程と、
前記算出されたシリンダ内最適最高圧力と前記エンジンの排気弁閉タイミング、およびエンジンの燃料噴射タイミングを変更した後のシリンダ内最高圧力とに誤差がある場合は、該誤差に基づいて、燃料弁噴射タイミング補正量を決定し、該燃料弁噴射タイミング補正量をフィードバックすることで燃料噴射タイミングを決定する工程と、
前記算出されたシリンダ内最適圧縮圧力とエンジンの排気弁閉タイミング、およびエンジンの燃料噴射タイミングを変更した後のシリンダ内圧縮圧力とに誤差がある場合は、該誤差に基づいて、排気弁閉タイミング補正量を決定し、該排気弁閉タイミング補正量をフィードバックすることで排気弁閉タイミングを決定する工程と、
を備えたことを特徴とする請求項3に記載のエンジン排気エネルギー回収方法。
Detecting the compression pressure in the cylinder after changing the exhaust valve closing timing of the engine and the fuel injection timing of the engine, and the maximum pressure in the cylinder;
If there is an error between the calculated optimum maximum pressure in the cylinder, the exhaust valve closing timing of the engine, and the maximum pressure in the cylinder after changing the fuel injection timing of the engine, the fuel valve injection is performed based on the error. Determining a timing correction amount and determining a fuel injection timing by feeding back the fuel valve injection timing correction amount; and
If there is an error between the calculated optimum compression pressure in the cylinder and the exhaust valve closing timing of the engine and the compression pressure in the cylinder after changing the fuel injection timing of the engine, the exhaust valve closing timing is based on the error. Determining a correction amount and determining the exhaust valve closing timing by feeding back the exhaust valve closing timing correction amount; and
The engine exhaust energy recovery method according to claim 3, further comprising :
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