JP6539703B2 - Marine diesel engine - Google Patents
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Description
本発明は、船舶に搭載される舶用ディーゼルエンジンに関するものである。 The present invention relates to a marine diesel engine mounted on a ship.
従来、船舶の分野においては、エンジン本体の出力や燃費効率を向上させる手段として、二段式過給機等の複数の過給機を適用した舶用ディーゼルエンジンが公知である。例えば、特許文献1には、エンジン本体から排出された排ガスの圧力によってタービンとともに圧縮機を回転可能に構成した過給機(ターボチャージャ)を、空気等の燃焼用ガスを二段階に圧縮してエンジン本体に送給するための高圧段および低圧段の各過給機として備える二段過給方式のディーゼルエンジンが開示されている。これらの過給機において、各タービンは、排ガスの排出用配管を介してエンジン本体と直列に連結されている。各圧縮機は、燃焼用ガスの送給用配管を介してエンジン本体と直列に連結されている。また、特許文献1に開示されるディーゼルエンジンでは、エンジン本体に対して必要量の燃焼用ガスを補充するための手段として、モータ駆動方式の補助ブロワが送給用配管の途中に介設されている。さらに、これらの補助ブロワと送給用配管との間には、この補助ブロワに通じる管路の開閉を切り換え可能な切換弁が設けられている。 Conventionally, in the field of ships, a marine diesel engine to which a plurality of superchargers such as a two-stage supercharger are applied is known as a means for improving the output of the engine body and the fuel efficiency. For example, Patent Document 1 discloses that a turbocharger (turbocharger), in which a compressor is configured to be rotatable with a turbine by pressure of exhaust gas discharged from an engine body, is compressed in two stages with a combustion gas such as air. A two-stage turbocharged diesel engine is disclosed which is provided as a high pressure and low pressure turbocharger for feeding to the engine body. In these turbochargers, each turbine is connected in series with the engine body through exhaust gas exhaust piping. Each compressor is connected in series with the engine body via a pipe for feeding a combustion gas. Further, in the diesel engine disclosed in Patent Document 1, an auxiliary blower of a motor drive system is interposed in the middle of the delivery pipe as a means for replenishing the necessary amount of combustion gas to the engine body. There is. Furthermore, a switching valve capable of switching the opening and closing of a line leading to the auxiliary blower is provided between the auxiliary blower and the delivery pipe.
一般に、補助ブロワは、エンジン本体の始動時等、舶用ディーゼルエンジンのエンジン本体の負荷(以下、エンジン負荷という)が低く、それ故、エンジン本体からの排ガスの圧力が過給機の駆動源としては不十分である場合に作動する。この場合、補助ブロワは、送給用配管を介して、燃焼用ガスを吸入しながら圧縮し、圧縮した燃焼用ガスをエンジン本体へ送給する。 In general, the auxiliary blower has a low load on the engine body of a marine diesel engine (hereinafter referred to as an engine load) at the start of the engine body, and the pressure of exhaust gas from the engine body is therefore a driving source of the turbocharger. Activate when insufficient. In this case, the auxiliary blower compresses and sucks the combustion gas via the feed pipe, and supplies the compressed combustion gas to the engine body.
しかしながら、特許文献1に記載の従来技術では、燃焼用ガスが低圧段の圧縮機と高圧段の圧縮機とをこの順に通ってエンジン本体に至るまでの流通経路と、燃焼用ガスが補助ブロワを通ってエンジン本体に至るまでの流通経路とを組み合わせて形成するために、配管に切換弁を設けて燃焼用ガスの流通経路を切り換える構成になっているので、配管構成が大掛かりで複雑になってしまう場合がある。また、特許文献1に記載の従来技術では、補助ブロワに通じる管路の開閉を、この補助ブロワの作動または停止の状態に応じて切換弁で切り換える必要があり、この際、切換弁の煩雑な開閉制御を行わなければならない。 However, in the prior art described in Patent Document 1, the flow path for the combustion gas to pass through the low-pressure stage compressor and the high-pressure stage compressor in this order to the engine body, and the combustion gas as the auxiliary blower. In order to form in combination with the flow path leading up to the engine body, the pipe is provided with a switching valve to switch the flow path of the combustion gas, so the pipe structure becomes large and complicated. There are times when Further, in the prior art described in Patent Document 1, it is necessary to switch the opening and closing of the pipeline leading to the auxiliary blower with the switching valve according to the state of operation or stop of the auxiliary blower. Opening and closing control must be performed.
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、複数の過給機と補助ブロワとを簡易な構成で組み合わせることができる舶用ディーゼルエンジンを提供することを目的とする。 This invention is made in view of said situation, Comprising: It aims at providing the marine diesel engine which can combine a several supercharger and an auxiliary | assistant blower by simple structure.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る舶用ディーゼルエンジンは、燃料を燃焼させて船舶の推進力を発生させるエンジン本体と、前記エンジン本体から排出された排ガスを利用して圧縮機を回転させることにより、外部から燃焼用ガスを吸入して圧縮する第1の過給機と、前記排ガスを利用して圧縮機を回転させることにより、前記第1の過給機によって圧縮された燃焼用ガスをさらに圧縮して前記エンジン本体に送給する第2の過給機と、前記第1の過給機の圧縮機から前記第2の過給機の圧縮機へ燃焼用ガスを流通させる流通管と、前記流通管に設けられ、前記エンジン本体に対する圧縮された燃焼用ガスの送給を補助する補助ブロワと、を備えることを特徴とする。 In order to solve the problems described above and achieve the object, the marine diesel engine according to the present invention uses an engine body that burns fuel to generate propulsion of a ship, and exhaust gas discharged from the engine body. A first supercharger that sucks and compresses combustion gas from the outside by rotating the compressor, and the first supercharger by rotating the compressor using the exhaust gas A second supercharger that further compresses the compressed combustion gas and feeds it to the engine body, and a compressor of the first supercharger to a compressor of the second supercharger for combustion It is characterized by comprising: a flow pipe for flowing gas; and an auxiliary blower provided in the flow pipe and assisting the supply of the compressed combustion gas to the engine body.
また、本発明に係る舶用ディーゼルエンジンは、上記の発明において、前記流通管における前記第2の過給機側から前記第1の過給機側への燃焼用ガスの逆流を防止する逆止弁を備え、前記流通管は、前記第1の過給機の圧縮機と前記逆止弁との間で2分岐して前記逆止弁と前記第2の過給機の圧縮機との間で合流する流通管であり、2分岐する前記流通管のうち、第1の分岐管には前記補助ブロワが設けられ、第2の分岐管には前記逆止弁が設けられることを特徴とする。 In the marine diesel engine according to the present invention, in the above-mentioned invention, the check valve for preventing the backflow of the combustion gas from the second turbocharger side to the first turbocharger side in the flow pipe. And the flow pipe is bifurcated between the compressor of the first turbocharger and the check valve, and between the check valve and the compressor of the second turbocharger. Of the two branched flow pipes, the first branch pipe is provided with the auxiliary blower, and the second branch pipe is provided with the check valve.
また、本発明に係る舶用ディーゼルエンジンは、上記の発明において、前記第1の過給機の圧縮機と前記逆止弁との間に配置され、前記流通管内の燃焼用ガスを冷却する冷却器を備えることを特徴とする。 In the marine diesel engine according to the present invention, in the above-mentioned invention, the cooler is disposed between the compressor of the first turbocharger and the check valve, and cools the combustion gas in the flow pipe. And the like.
また、本発明に係る舶用ディーゼルエンジンは、上記の発明において、前記エンジン本体に給気された燃焼用ガスの圧力を検出する圧力検出部と、前記圧力の検出値が所定の閾値未満である場合、前記補助ブロワを作動させ、前記圧力の検出値が前記閾値以上である場合、前記補助ブロワの作動を停止させる制御部と、を備えることを特徴とする。 In the marine diesel engine according to the present invention, in the above invention, a pressure detection unit for detecting the pressure of the combustion gas supplied to the engine body, and a detected pressure value is less than a predetermined threshold value. A control unit configured to operate the auxiliary blower and to stop the operation of the auxiliary blower when the detected pressure value is equal to or more than the threshold value.
本発明によれば、舶用ディーゼルエンジンにおける複数の過給機と補助ブロワとを簡易な構成で組み合わせることができるという効果を奏する。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it is effective in the ability to combine the several supercharger and auxiliary blower in a marine diesel engine by simple structure.
以下に、添付図面を参照して、本発明に係る舶用ディーゼルエンジンの好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本実施形態により、本発明が限定されるものではない。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実のものとは異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。また、各図面において、同一構成部分には同一符号が付されている。 Hereinafter, preferred embodiments of a marine diesel engine according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention is not limited by the present embodiment. In addition, it should be noted that the drawings are schematic, and dimensional relationships among elements, ratios of elements, and the like may differ from actual ones. Even between the drawings, there may be a case where the dimensional relationships and ratios differ from one another. Further, in the drawings, the same components are denoted by the same reference numerals.
(舶用ディーゼルエンジンの構成)
以下では、まず、本発明の実施形態に係る舶用ディーゼルエンジンのエンジン本体の概略構成について説明し、その後、この舶用ディーゼルエンジンの全体構成について説明する。
(Composition of marine diesel engine)
In the following, first, a schematic configuration of an engine body of a marine diesel engine according to an embodiment of the present invention will be described, and then an overall configuration of the marine diesel engine will be described.
図1は、本発明の実施形態に係る舶用ディーゼルエンジンのエンジン本体を表す概略図である。図1に示すように、エンジン本体1は、下方に位置する台板71と、台板71上に設けられる架構72と、架構72上に設けられるシリンダジャケット73とを備えている。この台板71と架構72とシリンダジャケット73とは、上下方向に延在する複数のタイボルト(連結部材)74およびナット75により、一体に締結されて固定されている。
FIG. 1 is a schematic view showing an engine body of a marine diesel engine according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the engine main body 1 includes a
シリンダライナ76は、シリンダジャケット73内に配置され、上部にシリンダカバー77が固定されて空間部を区画しており、この空間部内にピストン78が上下に往復動自在に設けられる。また、シリンダカバー77には、排気弁79が設けられている。排気弁79は、動弁装置80によって開閉可能となっている。排気弁79は、シリンダライナ76、シリンダカバー77およびピストン78と共にシリンダ(燃焼室)2を形成する。排気弁79は、シリンダ2と排気ポート25とを開閉するものである。
The
このようなシリンダ2に対して、図示しない燃料噴射ポンプから燃料(例えば、低質油、天然ガス、または、その混合燃料等)が供給され、且つ、図示しない圧縮機によって圧縮された燃焼用ガス(例えば、空気、再循環ガス、または、その混合ガスなど)が供給される。これにより、シリンダ2内においては、供給された燃料と燃焼用ガスとが燃焼する。そして、この燃焼によって発生したエネルギーにより、ピストン78がピストン軸方向に往復動する。このとき、動弁装置80により排気弁79が作動してシリンダ2が開放されると、燃焼によって生じた排ガスが排気ポート25に押し出される一方、掃気ポート(図示せず)から燃焼用ガスがシリンダ2に導入される。
Fuel (for example, low-quality oil, natural gas, or a mixed fuel thereof) is supplied from such a fuel injection pump (not shown) to such a
ピストン78は、下端部にピストン棒81の上端部が連結されている。台板71は、クランクケースを構成しており、クランクシャフト82が軸受83によって回転自在に支持されている。このクランクシャフト82には、クランク84を介して連接棒85の下端部が回動自在に連結されている。架構72は、ピストン軸方向に沿って設けられるガイド板86が幅方向に間隔を空けて一対をなすように配置されている。クロスヘッド87には、ピストン棒81の下端部に接続されるクロスヘッドピン88と、クランクシャフト82に連接される連接棒85の上端部に接続されるクロスヘッド軸受(図示略)とが、クロスヘッドピン88の下半部においてそれぞれ回動自在に連結される。このクロスヘッド87は、一対のガイド板86の間に配置され、この一対のガイド板86に沿って移動自在に支持されている。
The upper end of the
そのため、ピストン78がピストン軸方向に沿って往復移動すると、ピストン78と共にピストン棒81がピストン軸方向に沿って往復移動することにより、クロスヘッド87がガイド板86に沿ってピストン軸方向に沿って往復移動する。これにより、クロスヘッド87のクロスヘッドピン88は、クロスヘッド軸受を介して連接棒85に回転駆動力を加える。この回転駆動力により、連接棒85の下端部に接続されるクランク84がクランク運動し、クランクシャフト82を回転させる。
Therefore, when the
つぎに、本発明の実施形態に係る舶用ディーゼルエンジンの全体構成について説明する。図2は、本発明の実施形態に係る舶用ディーゼルエンジンの一構成例を示す模式図である。図2に示すように、本実施形態に係る舶用ディーゼルエンジン10は、エンジン本体1と、エンジン本体1に対する燃料供給のための噴射部5と、エンジン本体1に給気された燃焼用ガスの圧力検出のための圧力検出部8とを備える。また、舶用ディーゼルエンジン10は、二段式過給機11と、圧縮された燃焼用ガスを冷却するための冷却器15と、補助ブロワ16と、逆止弁17と、制御部18とを備える。また、図2に示すように、舶用ディーゼルエンジン10は、給気用の配管としての給気ラインG1、G4、G11と、排気用の配管としての排気ラインG2、G3、G12とを備える。これらの配管のうち、給気ラインG11および排気ラインG12は、二段式過給機11の配管である。なお、図2において、実線矢印は、ガスの流通および配管を示す。一点鎖線は、電気信号線を示す。
Below, the whole structure of the marine diesel engine which concerns on embodiment of this invention is demonstrated. FIG. 2 is a schematic view showing an example of the configuration of a marine diesel engine according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the
エンジン本体1は、図示しないが、プロペラ軸を介して船舶の推進用プロペラを駆動回転させる推進用の機関(主機関)である。このエンジン本体1は、ユニフロー掃排気式のクロスヘッド式ディーゼルエンジン等の2ストロークディーゼルエンジンである。例えば、図2に示すように、エンジン本体1は、複数(本実施形態では6つ)のシリンダ2と、掃気トランク3と、排気マニホールド4とを備える。また、図2には図示しないが、エンジン本体1は、各シリンダ2の内部に沿って往復運動(上下動)するピストン(図1に示すピストン78参照)、ピストンの往復運動に伴ってプロペラ軸を回転させるためのクランク(図1に示すクランク84参照)、クランクシャフト(図1に示すクランクシャフト82参照)およびクロスヘッド(図1に示すクロスヘッド87参照)等を備える。
Although not shown, the engine body 1 is a propulsion engine (main engine) that drives and rotates a propeller for propulsion of a ship through a propeller shaft. The engine body 1 is a two-stroke diesel engine such as a uniflow swept exhaust crosshead diesel engine. For example, as shown in FIG. 2, the engine body 1 includes a plurality of (six in the present embodiment)
複数のシリンダ2の各々は、ピストンを往復運動させるための吸排気および燃料燃焼等が行われる燃焼室を形成する。掃気トランク3は、エンジン本体1内における掃気ポート(図示せず)を介して各シリンダ2内の燃焼室と連通している。排気マニホールド4は、エンジン本体1内における排気流路(図示せず)を介して各シリンダ2内の燃焼室と連通している。エンジン本体1は、各シリンダ2内の燃焼室において、燃料を燃焼させることにより、ピストンを往復運動させ、この往復運動をプロペラ軸またはクランクシャフト等の回転軸の回転運動に変換して、船舶の推進力を発生させる。この際、エンジン本体1は、各シリンダ2内の吸排気の流れを下方から上方への一方向として、排気の残留を無くすようにしている。具体的には、掃気トランク3から各シリンダ2内の燃焼室へ燃焼用ガスが給気され、燃焼後の排ガスが各シリンダ2内の燃焼室から排気マニホールド4へ排出される。
Each of the plurality of
給気ラインG1は、二段式過給機11側または補助ブロワ16側からエンジン本体1に向けて燃焼用ガスを流通させて、エンジン本体1に燃焼用ガスを給気するための流通管である。図2に示すように、給気ラインG1は、エンジン本体1の掃気トランク3に連結されている。排気ラインG2は、エンジン本体1から外部に向けて排ガスを流通させるための流通管である。図2に示すように、排気ラインG2は、エンジン本体1の排気マニホールド4に連結されている。なお、排ガスとは、エンジン本体1から排気ラインG2等を通じて外部に排出されるガスである。
The air supply line G1 is a flow pipe for supplying combustion gas to the engine body 1 from the two-
噴射部5は、各シリンダ2内の燃焼室へ燃料を噴射するものである。図2に示すように、噴射部5は、複数の燃料噴射ポンプ6と複数の燃料噴射弁7とを備え、エンジン本体1に設けられる。本実施形態において、燃料噴射ポンプ6は、上述したシリンダ2の数量に対応して、エンジン本体1に6つ設けられている。燃料噴射弁7は、例えば図2に示すように、燃焼室内の互いに違う方向に噴射口を向ける態様で2つずつ、各シリンダ2に設けられている。
The
複数の燃料噴射ポンプ6の各々は、燃料用の配管を介して各燃料噴射弁7に燃料を送り込む。噴射部5は、各燃料噴射ポンプ6による燃料の圧送作用により、各燃料噴射弁7から各シリンダ2内の燃焼室へ燃料を噴射する。このような噴射部5による燃料の噴射量および噴射タイミングは、制御部18による各燃料噴射ポンプ6の駆動制御、各燃料噴射弁7の開閉制御を通じて、各々制御される。
Each of the plurality of fuel injection pumps 6 feeds fuel to each fuel injection valve 7 via a pipe for fuel. The
圧力検出部8は、エンジン本体1に給気された燃焼用ガスの圧力を検出するものである。例えば図2に示すように、圧力検出部8は、エンジン本体1の掃気トランク3に設けられる。圧力検出部8は、給気ラインG1を通じて燃焼用ガスを受け入れる掃気トランク3の内部圧力を、エンジン本体1に給気された燃焼用ガス(具体的には二段式過給機11または補助ブロワ16によって圧縮された燃焼用ガス)の圧力として検出する。圧力検出部8は、上記燃焼用ガスの圧力を検出する都度、検出した圧力を示す電気信号を制御部18に送信する。
The pressure detection unit 8 detects the pressure of the combustion gas supplied to the engine body 1. For example, as shown in FIG. 2, the pressure detection unit 8 is provided in the scavenging trunk 3 of the engine body 1. The pressure detection unit 8 charges the internal pressure of the scavenging air trunk 3 for receiving the combustion gas through the air supply line G1 to the engine body 1 (specifically, the two-
二段式過給機11は、エンジン本体1からの排ガスを利用して、空気等の燃焼用ガスを段階的に圧縮してエンジン本体1に送給し得る多段式過給機の一例である。本実施形態において、図2に示すように、二段式過給機11は、低圧段過給機12と、高圧段過給機13と、中間冷却器14と、給気ラインG11と、排気ラインG12とを備える。例えば、二段式過給機11は、エンジン本体1に対する吸排気を行う給気ラインG1および排気ラインG2と、外部に対する吸排気を行う給気ラインG4および排気ラインG3と、の間に設けられている。
The two-
低圧段過給機12は、二段式過給機11において燃焼用ガスの一段階目の圧縮を行う第1の過給機(ターボチャージャ)である。本実施形態において、低圧段過給機12は、図2に示すように、低圧段圧縮機12aと、低圧段タービン12bと、回転軸12cとを備え、給気ラインG4および排気ラインG3と高圧段過給機13との間に設けられる。低圧段圧縮機12aおよび低圧段タービン12bは、羽根車等によって各々構成され、回転軸12cを中心軸にして一体に回転するように、回転軸12cによって互いに連結されている。低圧段過給機12は、エンジン本体1から排出された排ガスを利用して、低圧段タービン12bとともに低圧段圧縮機12aを回転させる。これにより、低圧段過給機12は、外部から燃焼用ガスを吸入して圧縮する。
The
また、図2に示すように、低圧段圧縮機12aのガス入側には、外部(大気)からの新たな空気(新気ともいう)等のガスを燃焼用ガスとして吸入するための給気ラインG4が連結されている。特に図示しないが、給気ラインG4の入口端(空気吸い込み口)には、給気ラインG4内への異物の吸い込みを防止するためのフィルタと、外部から空気を吸入する際の騒音を軽減するためのサイレンサとが設けられている。低圧段圧縮機12aのガス出側には、高圧段過給機13等に通じる給気ラインG11が連結されている。低圧段タービン12bのガス入側には、高圧段過給機13等に通じる排気ラインG12が連結されている。低圧段タービン12bのガス出側には、外部へ排ガスを排出する煙突(図示せず)等に通じる排気ラインG3が連結されている。
Further, as shown in FIG. 2, on the gas inlet side of the low-
高圧段過給機13は、二段式過給機11において燃焼用ガスの二段階目の圧縮を行う第2の過給機(ターボチャージャ)である。本実施形態において、高圧段過給機13は、図2に示すように、高圧段圧縮機13aと、高圧段タービン13bと、回転軸13cとを備え、給気ラインG1および排気ラインG2と低圧段過給機12との間に設けられる。高圧段圧縮機13aおよび高圧段タービン13bは、羽根車等によって各々構成され、回転軸13cを中心軸にして一体に回転するように、回転軸13cによって互いに連結されている。高圧段過給機13は、エンジン本体1から排出された排ガスを利用して、高圧段タービン13bとともに高圧段圧縮機13aを回転させる。これにより、高圧段過給機13は、上述した低圧段過給機12によって圧縮された燃焼用ガスをさらに圧縮してエンジン本体1に送給する。
The high
また、図2に示すように、高圧段圧縮機13aのガス入側には、低圧段圧縮機12aに通じる給気ラインG11が連結されている。高圧段圧縮機13aのガス出側には、エンジン本体1の掃気トランク3に通じる給気ラインG1が連結されている。高圧段タービン13bのガス入側には、エンジン本体1の排気マニホールド4に通じる排気ラインG2が連結されている。高圧段タービン13bのガス出側には、低圧段タービン12bに通じる排気ラインG12が連結されている。
Further, as shown in FIG. 2, an air supply line G11 communicating with the
中間冷却器14は、給気ラインG11内の燃焼用ガスを冷却するための冷却器である。本実施形態において、中間冷却器14は、給気ラインG11の中途部に配置される。より具体的には、図2に示すように、中間冷却器14は、低圧段過給機12の圧縮機(低圧段圧縮機12a)と逆止弁17との間に配置される。中間冷却器14は、低圧段過給機12が稼働している場合、低圧段圧縮機12aによって圧縮された後に給気ラインG11内を流通する高温の燃焼用ガスを、例えば冷却水との熱交換等によって冷却する。
The
給気ラインG11は、低圧段過給機12の圧縮機(低圧段圧縮機12a)から高圧段過給機13の圧縮機(高圧段圧縮機13a)へ燃焼用ガスを流通させる流通管である。図2に示すように、給気ラインG11は、一端が低圧段圧縮機12aに接続され且つ他端が高圧段圧縮機13aに接続されている。本実施形態において、給気ラインG11は、低圧段圧縮機12aと逆止弁17との間で2分岐して、逆止弁17と高圧段圧縮機13aとの間で合流している。具体的には、図2に示すように、給気ラインG11は、バイパスラインG13および給気ラインG14という2つの分岐管を含む流通管である。バイパスラインG13および給気ラインG14は、給気ラインG11の中途部において、中間冷却器14のガス出側と逆止弁17のガス入側との間で互いに分岐し、逆止弁17のガス出側と高圧段圧縮機13aのガス入側との間で互いに合流する。本実施形態において、バイパスラインG13は、図2に示すように、逆止弁17を迂回して補助ブロワ16を通る迂回流通管路を形成している。
The air supply line G11 is a flow pipe for circulating the combustion gas from the compressor (low-
排気ラインG12は、高圧段過給機13のタービン(高圧段タービン13b)から低圧段過給機12のタービン(低圧段タービン12b)へ排ガスを流通させる流通管である。図2に示すように、排気ラインG12は、一端が高圧段タービン13bに接続され且つ他端が低圧段タービン12bに接続されている。
The exhaust line G12 is a flow pipe that circulates the exhaust gas from the turbine of the high pressure stage turbocharger 13 (high
冷却器15は、圧縮された燃焼用ガスを冷却するものである。本実施形態において、冷却器15は、図2に示すように、給気ラインG1の中途部に設けられる。冷却器15は、二段式過給機11が稼働している場合、低圧段圧縮機12aおよび高圧段圧縮機13aによって二段階に圧縮された後に給気ラインG1内を流通する高温の燃焼用ガスを、例えば冷却水との熱交換等によって冷却する。
The cooler 15 cools the compressed combustion gas. In the present embodiment, the cooler 15 is provided in the middle of the air supply line G1, as shown in FIG. The cooler 15 is for high temperature combustion flowing in the air supply line G1 after being compressed in two stages by the
補助ブロワ16は、エンジン本体1に対する圧縮された燃焼用ガスの送給を補助するものである。本実施形態において、補助ブロワ16は、例えば、羽根車およびこれを回転駆動させるモータ等によって構成され、低圧段圧縮機12aと高圧段圧縮機13aとの間の流通管である給気ラインG11に設けられる。具体的には、図2に示すように、補助ブロワ16は、2分岐する給気ラインG11のうちのバイパスラインG13(第1の分岐管)の管路上に設けられる。この際、補助ブロワ16は、バイパスラインG13と給気ラインG14との分岐部側からバイパスラインG13と給気ラインG14との合流部側に向かって燃焼用ガスを圧送し得るように配置される。
The
このような補助ブロワ16は、例えば、エンジン本体1の掃気トランク3に対して圧縮された燃焼用ガスを補充する必要がある期間、作動する。補助ブロワ16は、作動している期間、給気ラインG4、G11および低圧段圧縮機12a等を介して外部から空気(新気)を吸入し、吸入した空気を、燃焼用ガスとして圧縮して掃気トランク3側へ送給する。なお、補助ブロワ16が作動する期間として、例えば、エンジン本体1の始動直後で二段式過給機11の稼働が不十分な期間、エンジン本体1が低負荷で運転していて二段式過給機11の稼働が不十分な期間等が挙げられる。
Such an
逆止弁17は、給気ラインG11における高圧段過給機13側から低圧段過給機12側への燃焼用ガスの逆流を防止するものである。本実施形態において、逆止弁17は、図2に示すように、2分岐する給気ラインG11のうちの給気ラインG14(第2の分岐管)の管路上に設けられる。この際、逆止弁17は、給気ラインG14内における燃焼用ガスの流通方向を、低圧段圧縮機12a側から高圧段圧縮機13a側に向かう一方向に規制し得るように配置される。このような逆止弁17として、例えば、バタフライ弁等が好適に用いられる。
The
制御部18は、エンジン本体1の運転を制御するエンジン制御機能と、補助ブロワ16の運転を制御する補助ブロワ制御機能とを兼ね備える。制御部18は、各種プログラムを実行してデータ処理を行うCPUおよびメモリ等によって構成され、図2中の一点鎖線(電気信号線)で示されるように、噴射部5の各燃料噴射ポンプ6と、補助ブロワ16とを制御する。また、制御部18は、特に電気信号線は図示しないが、噴射部5の各燃料噴射弁7を制御することが可能である。
The
本実施形態において、制御部18は、操作部(図示せず)によって切り替え可能に指定される船舶の航行速度や要求負荷等の各種情報をもとに、エンジン本体1の運転を制御する。詳細には、制御部18は、各燃料噴射ポンプ6および各燃料噴射弁7の駆動制御を通して、各シリンダ2内の燃焼室に対する燃料の噴射量および噴射タイミングを制御する。これにより、制御部18は、エンジン本体1の回転数や燃料燃焼等を制御して、指定された航行速度で船舶が航行または停止するようにエンジン本体1の出力を制御する。
In the present embodiment, the
また、制御部18は、二段式過給機11の稼働状況に応じて、補助ブロワ16の運転を制御する。本実施形態において、制御部18は、エンジン本体1が始動してから、二段式過給機11が安定稼働し始めるまでの期間、あるいは、エンジン本体1が低負荷で運転され二段式過給機11が不十分な稼働状態である期間において、補助ブロワ16を作動させる。詳細には、制御部18は、圧力検出部8からの電気信号を受信し、受信した電気信号に基づいて、圧力検出部8による燃焼用ガスの圧力の検出値を取得する。制御部18は、この圧力の検出値が所定の閾値未満である場合、補助ブロワ16を作動させる。一方、制御部18は、この圧力の検出値が所定の閾値以上である場合、補助ブロワ16の作動を停止させる。ここで、圧力検出部8によって検出される燃焼用ガスの圧力は、エンジン本体1の掃気トランク3内に給気された燃焼用ガス(圧縮された燃焼用ガス)の圧力である。上記所定の閾値は、例えば、二段式過給機11が安定稼働し始めた状態である場合における掃気トランク3内の燃焼用ガスの圧力以上の値に設定される。なお、二段式過給機11の安定稼働とは、低圧段過給機12および高圧段過給機13の双方が安定して稼働していること、すなわち、低圧段過給機12および高圧段過給機13の作用によって二段階に圧縮された燃焼用ガスが、エンジン本体1に対して必要量、安定して送給され得る状態であることを意味する。
Further, the
(燃焼用ガスの送給動作)
つぎに、図2を参照しつつ、本発明の実施形態に係る舶用ディーゼルエンジン10におけるエンジン本体1への燃焼用ガスの送給動作について説明する。舶用ディーゼルエンジン10では、エンジン本体1の始動時または低負荷運転(エンジン負荷が所定値未満である場合の運転)時において、エンジン本体1から排出される排ガスは、圧力が低いガスであり、二段式過給機11を安定稼働させ得る程のエネルギーを有していない。すなわち、このような状況において、二段式過給機11は、不十分な稼働状態にある。
(Operation of gas for combustion)
Next, with reference to FIG. 2, the operation of feeding the combustion gas to the engine body 1 in the
二段式過給機11が不十分な稼働状態である期間、掃気トランク3内の燃焼用ガスの給気量は、エンジン本体1が必要とする量に比べて不十分な傾向にある。この状態において、制御部18は、圧力検出部8による燃焼用ガスの圧力の検出値が所定の閾値未満であると判断し、補助ブロワ16を作動させる。補助ブロワ16は、この制御に基づくモータ駆動によって作動し、エンジン本体1に対する燃焼用ガスの圧送を行う。
While the two-
具体的には、補助ブロワ16は、給気ラインG4、G11および低圧段圧縮機12aを介して外部から、空気(新気)を燃焼用ガスとして吸入する。この際、燃焼用ガスは、外部から空気吸い込み口のフィルタおよびサイレンサ(いずれも図示せず)を通じて給気ラインG4内に流入する。ついで、燃焼用ガスは、給気ラインG4から低圧段圧縮機12aを通って給気ラインG11内に流入し、必要に応じて中間冷却器14で冷却された後、給気ラインG11からバイパスラインG13内に流入する。補助ブロワ16は、このバイパスラインG13内に流入した燃焼用ガスを吸入して圧縮し、この圧縮作用によって昇圧した燃焼用ガスをエンジン本体1側へ圧送する。この圧送された高圧の燃焼用ガスは、補助ブロワ16からバイパスラインG13を通じて、給気ラインG11のうち高圧段圧縮機13aと逆止弁17との間の中途部、例えば、給気ラインG14の出口部またはその近傍部に流入し、この給気ラインG11を通じて高圧段圧縮機13a内に流入する。これに並行して、この高圧の燃焼用ガスは、給気ラインG14を通じて、逆止弁17に対し、そのガス出側から圧力を加える。
Specifically, the
ここで、上述した高圧の燃焼用ガスによる逆止弁17のガス出側への加圧力は、外部から低圧段圧縮機12aおよび給気ラインG11、G14を通じて逆止弁17のガス入側に流入する空気(補助ブロワ16によって圧縮される前の燃焼用ガス)の圧力に比べて高い。このため、逆止弁17は、上記加圧力によって自動的に閉じる。これにより、逆止弁17は、給気ラインG14内における燃焼用ガスの逆流(高圧段圧縮機13a側から低圧段圧縮機12a側へのガス流)を防止するとともに、給気ラインG14内に一部分流した外部からの空気の流通を遮断する。
Here, the pressurizing force of the high-pressure combustion gas to the gas outlet side of the
このように逆止弁17が閉じた状態において、補助ブロワ16は、制御部18による制御に基づいて、上述した燃焼用ガスの圧送を継続して行う。補助ブロワ16によって圧送(昇圧)された高圧の燃焼用ガスは、バイパスラインG13および給気ラインG11を介して高圧段圧縮機13a内に流入し、この高圧段圧縮機13a内を通過して給気ラインG1内に流入する。ついで、この高圧の燃焼用ガスは、給気ラインG1内を流通しながら、冷却器15によって冷却された後、エンジン本体1の掃気トランク3に給気される。この掃気トランク3に対する燃焼用ガスの給気が継続して行われることにより、掃気トランク3内の燃焼用ガスの給気量は、順次増加する。このようにして、補助ブロワ16は、掃気トランク3内の燃焼用ガスの給気量を、エンジン本体1が必要とする量に増加させることができる。
As described above, in the state where the
一方、エンジン本体1の運転に伴いエンジン負荷が増加した場合、これに伴い、エンジン本体1からの排ガスの排出量および圧力が増加する。この場合、エンジン本体1の排気マニホールド4から排出された排ガスは、排気ラインG2を通じて高圧段タービン13b内に流入する。高圧段タービン13bは、この排気ラインG2からの排ガスの圧力によって回転しながら、この回転に使用した排ガスを排気ラインG12へ排出する。この排気ラインG12へ排出された排ガスは、排気ラインG12を通じて低圧段タービン12b内に流入する。低圧段タービン12bは、この排気ラインG12からの排ガスの圧力によって回転しながら、この回転に使用した排ガスを排気ラインG3へ排出する。この低圧段タービン12bからの排ガスは、例えば、排気ラインG3を通じて煙突(図示せず)から外部へ排出される。
On the other hand, when the engine load increases with the operation of the engine body 1, the amount of exhaust gas discharged from the engine body 1 and the pressure increase accordingly. In this case, the exhaust gas discharged from the exhaust manifold 4 of the engine body 1 flows into the
上述した排ガスの圧力による高圧段タービン13bの回転は、回転軸13cを介して高圧段圧縮機13aに伝達される。これにより、高圧段圧縮機13aは、この高圧段タービン13bの回転に伴って回転する。これと同様に、排ガスの圧力による低圧段タービン12bの回転は、回転軸12cを介して低圧段圧縮機12aに伝達される。これにより、低圧段圧縮機12aは、この低圧段タービン12bの回転に伴って回転する。このようにして、二段式過給機11の低圧段過給機12および高圧段過給機13は、稼働して、エンジン本体1に対する燃焼用ガスの二段階の過給を行う。
The rotation of the high-
エンジン負荷の増加に伴い、掃気トランク3内の燃焼用ガスの圧力は増加していくが、未だ上記所定の閾値には及ばない。この状態において、制御部18は、圧力検出部8による燃焼用ガスの圧力の検出値が所定の閾値未満であると判断し、補助ブロワ16の作動を継続させる。補助ブロワ16は、この制御部18による制御に基づいて、エンジン本体1に対する燃焼用ガスの圧送を継続する。
As the engine load increases, the pressure of the combustion gas in the scavenging trunk 3 increases, but does not reach the predetermined threshold yet. In this state, the
具体的には、補助ブロワ16は、給気ラインG4、G11、バイパスラインG13および低圧段圧縮機12aを介して外部から空気を、継続的に吸入しながら圧縮する。補助ブロワ16は、この圧縮作用によって昇圧した空気を、燃焼用ガスとしてエンジン本体1側へ継続的に圧送する。
Specifically, the
これに並行して、低圧段過給機12および高圧段過給機13は、上述したように、エンジン本体1からの排ガスを利用して低圧段圧縮機12aおよび高圧段圧縮機13aを各々回転させる。
In parallel to this, as described above, the
上記のように回転した状態の低圧段圧縮機12aは、給気ラインG4を通じて外部から空気(新気)を燃焼用ガスとして吸入し、この吸入した燃焼用ガスを圧縮し、この圧縮作用によって昇圧した燃焼用ガスを高圧段圧縮機13a側へ圧送する。この際、燃焼用ガスは、低圧段圧縮機12a、高圧段圧縮機13aおよび補助ブロワ16の各吸引作用により、外部から空気吸い込み口のフィルタおよびサイレンサを通じて給気ラインG4内に流入する。ついで、燃焼用ガスは、低圧段圧縮機12aによって一段階目の圧縮(昇圧)が行われた後、低圧段圧縮機12aから給気ラインG11内に流入し、中間冷却器14で冷却された後、高圧段圧縮機13a側に向かって給気ラインG11内を流通する。
The low-
ここで、二段式過給機11の、エンジン本体1からの排ガスを利用した低圧段圧縮機12aおよび高圧段圧縮機13aの各回転は、安定稼働時に比べて不十分となる場合がある。この場合、低圧段圧縮機12aによる燃焼用ガスの昇圧は、目標とする一段階目の昇圧に比べて小さいものとなる。これと同様に、高圧段圧縮機13aによる燃焼用ガスの昇圧は、目標とする二段階目の昇圧に比べて小さいものとなる。
Here, the respective rotations of the low-
このような状態の低圧段圧縮機12aから送出された燃焼用ガスの圧力は、補助ブロワ16からバイパスラインG13および給気ラインG14を通じて逆止弁17のガス出側に流入した燃焼用ガスの圧力に比べて低い。このため、逆止弁17は、上述した閉じた状態を維持し、これにより、給気ラインG14内における燃焼用ガスの逆流を防止するとともに、低圧段圧縮機12a側から給気ラインG14内に一部分流した燃焼用ガスの流通を遮断する。
The pressure of the combustion gas delivered from the low
上記のように逆止弁17が閉じた状態において、低圧段圧縮機12aからの燃焼用ガスは、補助ブロワ16の吸引作用により、給気ラインG11を通じてバイパスラインG13内に流入する。補助ブロワ16は、このバイパスラインG13内に流入した燃焼用ガスを吸入し、吸入した燃焼用ガスを圧縮する。この際、補助ブロワ16は、低圧段圧縮機12aによる一段階目の圧縮の不足と、高圧段圧縮機13aによる二段階目の圧縮の不足と、を補うように燃焼用ガスを補助的に圧縮する。続いて、補助ブロワ16は、この圧縮作用によって昇圧した燃焼用ガスをエンジン本体1側へ圧送する。補助ブロワ16から圧送された燃焼用ガスは、バイパスラインG13および給気ラインG11を通じて高圧段圧縮機13a内に流入する。
As described above, with the
高圧段圧縮機13aは、上述したように回転した状態にあり、給気ラインG11から、低圧段圧縮機12aによって一段階目の圧縮が行われ且つ補助ブロワ16によって補助的な圧縮が行われた燃焼用ガスを吸入する。ついで、高圧段圧縮機13aは、この吸入した燃焼用ガスを更に圧縮し、この圧縮作用によって更に昇圧した燃焼用ガスをエンジン本体1側へ圧送する。この際、燃焼用ガスは、補助ブロワ16による補助的な圧縮に続き、高圧段圧縮機13aによって二段階目の圧縮(昇圧)が行われ、その後、高圧段圧縮機13aから給気ラインG1内に流入する。ついで、この燃焼用ガスは、冷却器15で冷却された後、給気ラインG1を通じてエンジン本体1の掃気トランク3に給気される。
The high
上述したように、補助ブロワ16によって燃焼用ガスの圧送が補助されながら、二段式過給機11によってエンジン本体1に対する燃焼用ガスの二段階の過給が行われることにより、掃気トランク3内の燃焼用ガスの給気量は、順次増加して、エンジン本体1が必要とする量を満たすようになる。
As described above, the two-
一方、二段式過給機11が安定稼働し始めた際、エンジン本体1からの排ガスを利用した低圧段圧縮機12aおよび高圧段圧縮機13aの各回転は、十分なものとなる。この場合、低圧段圧縮機12aによる燃焼用ガスの一段階目の昇圧および高圧段圧縮機13aによる燃焼用ガスの二段階目の昇圧は、双方とも目標とする昇圧を満たすものとなる。
On the other hand, when the two-
このような状態の低圧段圧縮機12aから圧送された燃焼用ガスは、給気ラインG11、G14を通じて、逆止弁17に対し、そのガス入側から圧力を加える。この逆止弁17のガス入側への加圧力は、補助ブロワ16からバイパスラインG13および給気ラインG14を通じて逆止弁17のガス出側に流入した燃焼用ガスの圧力に比べて高い。このため、逆止弁17は、上述した閉じた状態から開いた状態に自動的に切り換わる。これにより、逆止弁17は、給気ラインG14内における燃焼用ガスの流通方向を、低圧段圧縮機12a側から高圧段圧縮機13a側へ向かう一方向に規制しながら、低圧段圧縮機12aから給気ラインG11、G14内に圧送された燃焼用ガスを高圧段圧縮機13a側へ通過させる。
The combustion gas pressure-fed from the low-
上記のように逆止弁17が開いた状態において、低圧段圧縮機12aからの燃焼用ガスは、給気ラインG11を通じてバイパスラインG13と給気ラインG14とに分流する。補助ブロワ16は、このバイパスラインG13内に分流した燃焼用ガスを、吸入しながら圧縮する。補助ブロワ16は、この圧縮した燃焼用ガスを、バイパスラインG13を通じて給気ラインG14からの燃焼用ガスと合流させる。給気ラインG14内に分流した燃焼用ガスは、上記のように補助ブロワ16からの燃焼用ガスと合流し、その後、給気ラインG11を通じて、上記のように十分に回転した状態の高圧段圧縮機13a内に流入する。
As described above, in the state where the
この高圧段圧縮機13aは、一段階目の圧縮が十分行われた燃焼用ガスを給気ラインG11から吸入し、この吸入した燃焼用ガスを、更に圧縮してエンジン本体1側へ圧送する。この際、燃焼用ガスは、高圧段圧縮機13aによって二段階目の圧縮(昇圧)が十分に行われる。その後、燃焼用ガスは、高圧段圧縮機13aから給気ラインG1内を流通し、冷却器15で冷却された後、エンジン本体1の掃気トランク3に給気される。このようにして、エンジン本体1に対する燃焼用ガスの二段階の過給が十分に行われることにより、掃気トランク3内の燃焼用ガスの給気量は、エンジン本体1が必要とする量に維持され得る。
The high-
一方、二段式過給機11が安定稼働している期間、掃気トランク3内の燃焼用ガスの圧力は、上記所定の閾値以上に増加している。この状態において、制御部18は、圧力検出部8による燃焼用ガスの圧力の検出値が所定の閾値以上であると判断し、補助ブロワ16の作動を停止させる。補助ブロワ16は、この制御部18による制御に基づいて、エンジン本体1に対する燃焼用ガスの圧送を停止する。
On the other hand, while the two-
具体的には、低圧段圧縮機12aは、上述したように安定稼働し始めた状態から継続して、燃焼用ガスとして外部から吸入した空気に対して一段階目の圧縮を行い、この圧縮した燃焼用ガスを高圧段圧縮機13a側へ圧送する。低圧段圧縮機12aから圧送された燃焼用ガスは、給気ラインG11内を流通しながら、中間冷却器14によって冷却され、その後、逆止弁17を通って高圧段圧縮機13a内に流入する。この際、バイパスラインG13を介した高圧段圧縮機13a側から低圧段圧縮機12a側への燃焼用ガスの逆流は、給気ラインG11を通じて低圧段圧縮機12aから高圧段圧縮機13aへ流通する燃焼用ガスの圧力によって防止される。
Specifically, the low-
高圧段圧縮機13aは、上述したように安定稼働し始めた状態から継続して、低圧段圧縮機12aからの燃焼用ガスに対して二段階目の圧縮を行い、この圧縮した燃焼用ガスをエンジン本体1側へ圧送する。高圧段圧縮機13aから圧送された燃焼用ガスは、給気ラインG1内を流通しながら、冷却器15によって冷却され、その後、掃気トランク3に給気される。
The high-
以上、説明したように、本発明の実施形態に係る舶用ディーゼルエンジン10では、エンジン本体1から排出された排ガスを利用して圧縮機を回転させる駆動方式の過給機であって、外部から燃焼用ガスを吸入して圧縮する低圧段過給機12(第1の過給機)と、低圧段過給機12によって圧縮された燃焼用ガスを更に圧縮してエンジン本体1に送給する高圧段過給機13(第2の過給機)とを設け、低圧段過給機12の圧縮機(低圧段圧縮機12a)から高圧段過給機13の圧縮機(高圧段圧縮機13a)へ燃焼用ガスを流通させる給気ラインG11に、エンジン本体1に対する圧縮された燃焼用ガスの送給を補助する補助ブロワ16を設けている。
As described above, in the
これにより、外部からの燃焼用ガスを低圧段圧縮機12aおよび高圧段圧縮機13aを通じてエンジン本体1へ流通させる配管を、補助ブロワ16が外部からの燃焼用ガスを吸入してエンジン本体1へ圧送するための配管として共用することができる。このため、燃焼用ガスの流通経路を切り換える切換弁を配管に設けなくとも、外部から低圧段圧縮機12aおよび高圧段圧縮機13aを通じてエンジン本体1に至る燃焼用ガスの流通経路と、外部から補助ブロワ16を通じてエンジン本体1に至る燃焼用ガスの流通経路とを組み合わせた管路を、簡易な配管構成で形成することができる。さらには、低圧段圧縮機12aまたは補助ブロワ16によって圧縮された燃焼用ガスを高圧段圧縮機13aに向けて送出する際に燃焼用ガスの流通経路を切換弁によって切り換える必要がないため、上記流通経路の切り換え時における切換弁の煩雑な開閉駆動を制御する制御系を設ける必要もない。したがって、例えば、上述した特許文献1に開示されるような、切換弁を介して低圧段圧縮機と高圧段圧縮機と補助ブロワとが配管接続されている従来のディーゼルエンジンに比べ、低圧段過給機12および高圧段過給機13等の複数の過給機と補助ブロワ16とを簡易な構成で組み合わせることができる。
As a result, the
また、上述したように低圧段圧縮機12aおよび高圧段圧縮機13aに通じる配管と補助ブロワ16に通じる配管とを共用しているので、低圧段圧縮機12aおよび高圧段圧縮機13aに通じる配管の空気吸い込み口に設けられている既設の構成部、例えば、異物の吸い込みを防止するためのフィルタ、新気吸い込み時の騒音を軽減するためのサイレンサ等を、補助ブロワ16による燃焼用ガスの吸い込み時に共用することができる。これにより、舶用ディーゼルエンジン10の配管構成に必要な部品の点数を可能な限り少なくすることができ、この結果、当該配管構成に掛かる手間およびコストの低減を促進することができる。
Further, as described above, since the pipe leading to the low
さらに、低圧段圧縮機12aと高圧段圧縮機13aとの間の給気ラインG11に補助ブロワ16が設けられている。このため、燃焼用ガスの通過可能面積が小さい故に燃焼用ガスの流通経路における大きな流通抵抗となり得る低圧段圧縮機12aおよび高圧段圧縮機13aのうち、補助ブロワ16が外部から燃焼用ガスを吸入する際の主な流通抵抗を、低圧段圧縮機12aのみにとどめることができる。これにより、補助ブロワ16がエンジン本体1と高圧段圧縮機13aとの間の給気ラインG1に設けられた場合の構成、例えば、上述した特許文献1の第2図および第3図に開示される従来のディーゼルエンジンの構成に比べ、補助ブロワ16による燃焼用ガスの吸入時の流通抵抗を低減することができる。この結果、補助ブロワ16による燃焼用ガスの吸入に必要な動力(例えばモータ動力)を低減できることから、補助ブロワ16のモータ等の駆動源に掛かるコストおよび電力等のエネルギーの低減を促進することができる。
Furthermore, an
また、本発明の実施形態に係る舶用ディーゼルエンジン10では、低圧段圧縮機12aと高圧段圧縮機13aとの間の給気ラインG11における高圧段過給機13側から低圧段過給機12側への燃焼用ガスの逆流を防止する逆止弁17を備えるようにし、この給気ラインG11を、低圧段圧縮機12aと逆止弁17との間で2分岐して逆止弁17と高圧段圧縮機13aとの間で合流する流通管となるように構成し、この2分岐する給気ラインG11のうち、第1の分岐管(バイパスラインG13)には補助ブロワ16を設け、第2の分岐管(給気ラインG14)には逆止弁17を設けている。このため、弁開閉の駆動制御を行うことなく、逆止弁17のガス入側の燃焼用ガスとガス出側の燃焼用ガスとの圧力差によって簡易且つ自動的に、給気ラインG11内における燃焼用ガスの流通方向を低圧段圧縮機12a側から高圧段圧縮機13a側への一方向に規制するとともに、この反対方向への燃焼用ガスの逆流を防止することができる。
In the
さらには、低圧段圧縮機12aと高圧段圧縮機13aとの間において、補助ブロワ16と並列に配管接続されるように逆止弁17を設けているので、逆止弁17に加えられる燃焼用ガスの圧力を、低圧段圧縮機12aおよび高圧段圧縮機13aによって二段階で圧縮された燃焼用ガスよりも低い圧力、すなわち、低圧段圧縮機12aまたは補助ブロワ16の圧縮作用による燃焼用ガスの圧力にとどめることができる。このため、逆止弁17の耐圧構造を高圧に耐え得る特殊構造にする必要がないので、逆止弁17として通常の耐圧構造の逆止弁(例えば市販されているものなど)を用いることができ、この結果、逆止弁17のコスト増を抑制することができる。
Furthermore, since the
また、補助ブロワ16によって圧送された燃焼用ガスを、逆止弁17と高圧段圧縮機13aとの間で給気ラインG11に合流させている。このため、補助ブロワ16のガス出側をエンジン本体1と高圧段圧縮機13aとの間の給気ラインG1に配管接続した場合の構成、例えば、上述した特許文献1の第1図〜第3図に開示される従来のディーゼルエンジンの構成に比べ、低い圧力で配管内を流通する燃焼用ガスに、補助ブロワ16からの燃焼用ガスを合流させることができる。この結果、補助ブロワ16による燃焼用ガスの圧送に必要な動力を低減できることから、補助ブロワ16の駆動源に掛かるコストおよび電力等のエネルギーの低減を一層促進することができる。
Further, the combustion gas pressure-fed by the
また、本発明の実施形態に係る舶用ディーゼルエンジン10では、給気ラインG11内の燃焼用ガスを冷却する冷却器(具体的には中間冷却器14)を、低圧段圧縮機12aと逆止弁17との間に配置している。このため、低圧段圧縮機12aによって圧縮されてから給気ラインG11を通じて逆止弁17内に流入する燃焼用ガスの温度を、逆止弁17の耐熱上限温度以下となるように低下させることができる。これにより、逆止弁17の熱による劣化を抑制することができ、この結果、逆止弁17の長寿命化を促進することができる。
Further, in the
また、本発明の実施形態に係る舶用ディーゼルエンジン10では、エンジン本体1に給気された燃焼用ガスの圧力を検出し、上記圧力の検出値が所定の閾値未満である場合、補助ブロワ16を作動させ、上記圧力の検出値が所定の閾値以上である場合、補助ブロワ16の作動を停止させている。このため、補助ブロワ16による燃焼用ガスの圧送の補助が必要なタイミング、具体的には、エンジン本体1の始動または低負荷運転の期間において、補助ブロワ16を適時に作動させることができ、エンジン負荷が十分増加して低圧段過給機12および高圧段過給機13が双方とも安定稼働している期間において、補助ブロワ16の作動を適時に停止させることができる。これにより、補助ブロワ16の駆動制御のタイミングおよび消費エネルギーの無駄を減らして、これらを最適化することができる。
In the
なお、上述した実施形態では、2つの過給機(低圧段過給機12および高圧段過給機13)を有する二段式過給機11がエンジン本体1に適用された場合を例示したが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、エンジン本体1には、複数(2つ以上)の過給機によって段階的に燃焼用ガスを圧縮する多段式過給機が適用されてもよい。この場合、多段式過給機を構成する低圧段過給機12および高圧段過給機13のうち、低圧段過給機12が複数設けられてもよいし、高圧段過給機13が複数設けられてもよいし、これらの組み合わせであってもよい。
In the embodiment described above, the case where the two-
また、上述した実施形態では、低圧段圧縮機12aと高圧段圧縮機13aとの間で2分岐して合流する給気ラインG11を例示し、この給気ラインG11の各分岐管に補助ブロワ16と逆止弁17とを並列に配置していたが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、給気ラインG11は分岐していない流通管とし、この給気ラインG11に沿って補助ブロワ16および逆止弁17を直列に配置してもよい。また、補助ブロワ16の駆動によって給気ラインG11内における燃焼用ガスの逆流を防止するように構成してもよい。この場合、逆止弁17は、給気ラインG11に設けなくてもよい。
Further, in the embodiment described above, the air supply line G11 which is branched and joined into two between the low
さらに、上述した実施形態では、制御部18は、圧力検出部8によって検出される燃焼用ガスの圧力(エンジン本体1の掃気トランク3内に給気された燃焼用ガスの圧力)をもとに、補助ブロワ16を駆動制御していたが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、制御部18は、エンジン負荷に応じて補助ブロワ16を駆動制御してもよいし、低圧段過給機12および高圧段過給機13の少なくとも1つの回転数をもとに補助ブロワ16を駆動制御してもよい。
Furthermore, in the embodiment described above, the
また、上述した実施形態では、外部から吸入した空気(新気)を燃焼用ガスとしていたが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、エンジン本体1からの排ガスの一部をエンジン本体1に再循環するEGRシステムをさらに備えるようにし、このEGRシステムによる再循環ガスと外部からの空気との混合ガスを燃焼用ガスとしてもよい。 In the above-described embodiment, air (fresh air) sucked from the outside is used as the combustion gas, but the present invention is not limited to this. For example, an EGR system may be further provided to recirculate a part of the exhaust gas from the engine body 1 to the engine body 1, and a mixed gas of recirculation gas from the EGR system and air from the outside may be used as the combustion gas. .
さらに、上述した実施形態では、6つのシリンダ2が設けられたエンジン本体1(6気筒エンジン)を例示したが、本発明は、これに限定されるものではない。エンジン本体1に設けられるシリンダ2の配置数は、所望数(1つ以上)であってもよい。同様に、噴射部5の燃料噴射ポンプ6および燃料噴射弁7の各配置数は、上述したものに限定されず、シリンダ2の配置数に合わせて必要数(1つ以上)であってもよい。すなわち、本発明において、シリンダ2および噴射部5の各構成部の配置数は、特に問われない。
Furthermore, in the embodiment described above, the engine body 1 (six-cylinder engine) provided with six
また、上述した実施形態により本発明が限定されるものではなく、上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。その他、上述した実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例および運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。 Further, the present invention is not limited by the above-described embodiment, and the present invention also includes those configured by appropriately combining the above-described respective constituent elements. In addition, other embodiments, examples, operation techniques and the like made by those skilled in the art based on the above-described embodiments are all included in the scope of the present invention.
1 エンジン本体
2 シリンダ
3 掃気トランク
4 排気マニホールド
5 噴射部
6 燃料噴射ポンプ
7 燃料噴射弁
8 圧力検出部
10 舶用ディーゼルエンジン
11 二段式過給機
12 低圧段過給機
12a 低圧段圧縮機
12b 低圧段タービン
12c、13c 回転軸
13 高圧段過給機
13a 高圧段圧縮機
13b 高圧段タービン
14 中間冷却器
15 冷却器
16 補助ブロワ
17 逆止弁
18 制御部
25 排気ポート
71 台板
72 架構
73 シリンダジャケット
74 タイボルト
75 ナット
76 シリンダライナ
77 シリンダカバー
78 ピストン
79 排気弁
80 動弁装置
81 ピストン棒
82 クランクシャフト
83 軸受
84 クランク
85 連接棒
86 ガイド板
87 クロスヘッド
88 クロスヘッドピン
G1、G4、G11、G14 給気ライン
G2、G3、G12 排気ライン
G13 バイパスライン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (2)
前記エンジン本体から排出された排ガスを利用して圧縮機を回転させることにより、外部から燃焼用ガスを吸入して圧縮する第1の過給機と、
前記排ガスを利用して圧縮機を回転させることにより、前記第1の過給機によって圧縮された燃焼用ガスをさらに圧縮して前記エンジン本体に送給する第2の過給機と、
前記第1の過給機の圧縮機から前記第2の過給機の圧縮機へ燃焼用ガスを流通させる流通管と、
前記流通管に設けられ、前記エンジン本体に対する圧縮された燃焼用ガスの送給を補助する補助ブロワと、
前記流通管における前記第2の過給機側から前記第1の過給機側への燃焼用ガスの逆流を防止する逆止弁と、
前記エンジン本体に給気された燃焼用ガスの圧力を検出する圧力検出部と、
前記圧力の検出値が所定の閾値未満である場合、前記補助ブロワを作動させ、前記圧力の検出値が前記閾値以上である場合、前記補助ブロワの作動を停止させる制御部と、
を備え、
前記流通管は、前記第1の過給機の圧縮機と前記逆止弁との間で2分岐して前記逆止弁と前記第2の過給機の圧縮機との間で合流する流通管であり、
2分岐する前記流通管のうち、第1の分岐管には前記補助ブロワが設けられ、第2の分岐管には前記逆止弁が設けられ、
前記閾値は、前記逆止弁における前記第1の過給機側からの圧力が前記第2の過給機側からの圧力に比べて高くなる場合において前記エンジン本体に給気された燃焼用ガスの圧力以上の値に設定され、
前記圧力の検出値が前記閾値未満から前記閾値以上に増加する場合、前記補助ブロワは、前記逆止弁が開いた状態において前記第1の分岐管内の燃焼用ガスを圧縮して前記第2の分岐管内の燃焼用ガスと合流させることを経て、作動を停止することを特徴とする舶用ディーゼルエンジン。 An engine body that burns fuel to generate propulsion of a ship;
A first turbocharger which sucks in and compresses a combustion gas from the outside by rotating a compressor using exhaust gas discharged from the engine body;
A second turbocharger that further compresses the combustion gas compressed by the first turbocharger by feeding the exhaust gas to the engine body by rotating the compressor using the exhaust gas;
A flow pipe for distributing a combustion gas from the compressor of the first turbocharger to the compressor of the second turbocharger;
An auxiliary blower provided in the flow pipe for assisting the delivery of the compressed combustion gas to the engine body;
A check valve for preventing the backflow of the combustion gas from the second turbocharger side to the first turbocharger side in the flow pipe;
A pressure detection unit that detects the pressure of the combustion gas supplied to the engine body;
A control unit that operates the auxiliary blower if the detected pressure value is less than a predetermined threshold value, and stops the operation of the auxiliary blower if the detected pressure value is equal to or greater than the threshold value;
Equipped with
The flow pipe is bifurcated between the compressor of the first turbocharger and the check valve, and the flow is merged between the check valve and the compressor of the second turbocharger. Is a tube,
Among the flow pipes branched into two, the first branch pipe is provided with the auxiliary blower, and the second branch pipe is provided with the check valve,
The combustion gas supplied to the engine body in the case where the pressure from the first turbocharger side in the check valve is higher than the pressure from the second turbocharger side in the check valve. Set to a value above the pressure of the
When the detected pressure value increases from below the threshold value to above the threshold value, the auxiliary blower compresses the combustion gas in the first branch pipe in a state in which the check valve is open, and the second A marine diesel engine characterized by stopping operation through merging with a combustion gas in a branch pipe .
The marine diesel engine according to claim 1, further comprising a cooler disposed between the compressor of the first turbocharger and the check valve and cooling the combustion gas in the flow pipe. .
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