KR101759045B1 - Turbocharging system and method of operating same - Google Patents

Turbocharging system and method of operating same Download PDF

Info

Publication number
KR101759045B1
KR101759045B1 KR1020167020313A KR20167020313A KR101759045B1 KR 101759045 B1 KR101759045 B1 KR 101759045B1 KR 1020167020313 A KR1020167020313 A KR 1020167020313A KR 20167020313 A KR20167020313 A KR 20167020313A KR 101759045 B1 KR101759045 B1 KR 101759045B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
air supply
gas
internal combustion
combustion engine
exhaust
Prior art date
Application number
KR1020167020313A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20160094450A (en
Inventor
게이이치 시라이시
Original Assignee
미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤 filed Critical 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Publication of KR20160094450A publication Critical patent/KR20160094450A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101759045B1 publication Critical patent/KR101759045B1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/007—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust with exhaust-driven pumps arranged in parallel, e.g. at least one pump supplying alternatively
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12—Control of the pumps
    • F02B37/18—Control of the pumps by bypassing exhaust from the inlet to the outlet of turbine or to the atmosphere
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12—Control of the pumps
    • F02B37/18—Control of the pumps by bypassing exhaust from the inlet to the outlet of turbine or to the atmosphere
    • F02B37/183—Arrangements of bypass valves or actuators therefor
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • Y02T10/144—

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Abstract

주과급기가 운전하고 있는 상태에서, 부과급기를 기동 또는 정지할 때, 부과급기의 서징을 방지하면서, 내연 기관의 연비 악화를 억제하는 것이 가능한 과급 시스템 및 과급 시스템의 운전 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 과급 시스템(1)은, 주과급기(2)와, 부과급기(3)와, 터빈(3a)으로 배기 가스가 흐르는 배기관(L5)과, 배기관(L5)에 마련되어 배기 가스의 유량을 조정하는 가스 입구 밸브(5)와, 컴프레서(3b)로부터 급기 매니폴드(12)에 압축 기체가 흐르는 급기관(L8)과, 급기관(L8)에 마련되어, 컴프레서(3b)의 출구 공기의 압력이 급기 매니폴드(12)의 압력 이상일 때에 개방 상태가 되는 역지 밸브(6)와, 급기관(L8)과 배기관(L5)에 접속되는 바이패스관(L9)과, 바이패스관(L9)에 마련되어, 급기관(L8)으로부터 배기관(L5)으로 바이패스관(L9)을 흐르는 압축 기체의 유량을 조정하는 바이패스 밸브(7)를 구비한다.It is an object of the present invention to provide a supercharging system and a supercharging system operating method capable of suppressing deterioration of fuel consumption of an internal combustion engine while preventing surge of charged supercharges when the supercharger is in operation, do. The supercharging system 1 is provided with a main turbocharger 2, a charging air supply 3, an exhaust pipe L5 through which exhaust gas flows to the turbine 3a, a gas L5 provided in the exhaust pipe L5, A gas supply line L8 through which the compressed gas flows from the compressor 3b to the air supply manifold 12 and a gas supply line L8 which is provided in the air supply line L8 so that the pressure of the outlet air of the compressor 3b is supplied to the air supply manifold 5, A bypass pipe L9 connected to the air supply pipes L8 and L5 and a bypass pipe L9 provided in the bypass pipe L9 so as to be in an emergency state, And a bypass valve 7 for adjusting the flow rate of the compressed gas flowing through the bypass pipe L9 from the engine L8 to the exhaust pipe L5.

Figure R1020167020313
Figure R1020167020313

Description

과급 시스템 및 과급 시스템의 운전 방법{TURBOCHARGING SYSTEM AND METHOD OF OPERATING SAME}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a supercharging system and a supercharging system,

본 발명은, 내연 기관에 적용되는 복수의 과급기를 구비하는 과급 시스템 및 과급 시스템의 운전 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a supercharging system having a plurality of superchargers applied to an internal combustion engine, and a method of operating the supercharging system.

선박의 운항에서는, 연료 소비량을 저감하기 위하여, 주기관(예를 들면 디젤 기관)을 연속적으로 저부하로 운전시키는, 이른바 감속 운전이 행해지는 경우가 있다. 이 경우, 주기관의 부하 범위가 넓어지기 때문에, 1대 또는 복수 대의 과급기(주과급기)를 상시 운전시키는 제어에서는, 이 광범위한 주기관의 부하 전체에 걸쳐, 과급기 효율을 적절하게 하는 것은 곤란하다.In the operation of the ship, a so-called deceleration operation may be performed in which the main engine (for example, a diesel engine) is continuously operated at a low load in order to reduce the fuel consumption amount. In this case, since the load range of the main engine is widened, it is difficult to appropriately perform the supercharger efficiency over the entire load of this wide main engine in the control that always operates one or a plurality of superchargers (main supercharger).

따라서, 복수 대의 과급기를 구비하고, 주기관의 부하에 따라, 과급기의 운전 대수를 제어함으로써, 주기관의 넓은 부하 범위에서, 과급기 효율이 적절해지도록 하고 있다. 이것은, 시퀀셜 과급 시스템으로서 알려져 있으며, 주기관의 운전 중, 복수 대의 과급기 중 적어도 1대가 상시 운전하는 주과급기로서 이용되고, 1대가 주기관의 부하에 따라 운전 또는 정지하는 부과급기로서 이용된다.Therefore, a plurality of superchargers are provided and the supercharger efficiency is made appropriate in a wide load range of the main engine by controlling the number of superchargers driven according to the load of the main engine. This is known as a sequential supercharging system. At the time of operation of the main engine, at least one of the plurality of superchargers is used as the main supercharger which is always in operation, and one of the superchargers is used as the charge supply which is operated or stopped according to the load of the main engine.

일본 특허공보 제4950082호Japanese Patent Publication No. 4950082 일본 공개특허공보 2005-155356호Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2005-155356

주기관의 운전 중, 1대의 부과급기를 운전 개시(기동), 또는 정지할 때, 주기관에는, 별도의 주과급기로부터 압축 기체가 보내지고 있기 때문에, 기관 소기실(掃氣室)은 가압된 상태에 있다. 이로 인하여, 특허문헌 1에 기재된 바와 같이 부과급기를 기동할 때에는, 부과급기에 있어서의 서징의 발생을 방지하기 위하여, 부과급기의 컴프레서 출구 공기의 압력이, 소기실 내의 압력(소기압)에 도달할 때까지, 부과급기의 컴프레서로부터 보내지는 압축 기체를 외부로 방출할 필요가 있다. 또, 부과급기를 정지할 때에도 마찬가지로, 부과급기에 있어서의 서징의 발생을 방지하기 위하여, 부과급기의 컴프레서로부터 보내지는 압축 기체를 외부로 방출할 필요가 있다.Since compressed gas is sent from the main supercharger to the main engine when the engine is started (started) or stopped during operation of the main engine, the engine room (sweep chamber) is pressurized State. Accordingly, when starting the charged air supply as described in Patent Document 1, in order to prevent the occurrence of surging in the air supply, the pressure of the air at the outlet of the compressor of the charged air supply reaches the pressure (small air pressure) It is necessary to discharge the compressed gas sent from the compressor of the charge air supply to the outside. Also, when stopping the charging and discharging, it is also necessary to discharge the compressed gas sent from the compressor of the charged air supply to the outside in order to prevent the occurrence of surging in the charged air supply.

그러나, 공기 방출 밸브로부터 압축 기체를 외부로 방출하는 경우, 배기 가스에 의하여 얻은 에너지를 이용하지 않고 방출하게 되기 때문에, 에너지 손실이 발생해 버린다. 또, 주기관으로 보내지는 공기의 양도 일시적으로 감소하게 되기 때문에, 주기관에서 발생하는 배기 가스의 온도가 상승하여, 주기관의 열부하 상승을 초래하는 문제가 있었다.However, when the compressed gas is discharged from the air discharge valve to the outside, energy is released without using the energy obtained by the exhaust gas, so that energy loss occurs. In addition, since the amount of air sent to the main engine is temporarily reduced, there is a problem that the temperature of the exhaust gas generated in the main engine rises, causing a rise in the heat load of the main engine.

상기의 특허문헌 2의 기관 과급 장치에서는, 프라이머리 터보 과급기의 터빈이 가변 노즐형으로 되어 있다. 그러나, 프라이머리 터보 과급기의 가변 노즐을 좁혀도, 배기 가스는, 세컨더리 터보 과급기 쪽으로 많이 흘러 버려, 결국 프라이머리 터보 과급기에 배기 가스가 많이 흐르지 않아, 소기압을 올릴 수 없다.In the engine supercharger of Patent Document 2, the turbine of the primary turbocharger is of a variable nozzle type. However, even if the variable nozzles of the primary turbocharger are narrowed, the exhaust gas flows to the secondary turbocharger in a large amount, so that a large amount of exhaust gas does not flow to the primary turbocharger and the small pressure can not be increased.

본 발명은, 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 주과급기가 운전하고 있는 상태에서, 별도의 부과급기를 기동 또는 정지할 때, 부과급기의 서징을 방지하면서, 내연 기관의 연비 악화를 억제하는 것이 가능한 과급 시스템 및 과급 시스템의 운전 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such circumstances, and it is an object of the present invention to suppress the deterioration of the fuel consumption of the internal combustion engine while preventing the surge of the charge air supply when the additional supercharger is started or stopped, And a method of operating the supercharging system.

본 발명의 제1 양태에 관한 과급 시스템은, 내연 기관으로부터 공급되는 배기 가스에 의하여 구동되어, 상기 내연 기관의 운전 중, 상시 운전하는 적어도 하나의 주터빈부, 및 상기 주터빈부에 의하여 구동되어 상기 내연 기관에 압축 기체를 보내는 주컴프레서부를 구비하는 주과급기와, 상기 내연 기관으로부터 공급되는 배기 가스에 의하여 구동되어, 상기 내연 기관의 부하에 따라 운전 또는 정지하는 적어도 하나의 부터빈부, 및 상기 부터빈부에 의하여 구동되어 상기 내연 기관에 압축 기체를 보내는 부컴프레서부를 구비하고, 상기 주과급기와 상이한 부과급기를 구비하며, 상기 부터빈부에 접속됨과 함께, 상기 내연 기관으로부터 공급되는 배기 가스가 흐르는 배기관과, 상기 배기관에 마련되어, 상기 배기 가스의 유량을 조정하는 가스 입구 밸브와, 상기 부컴프레서부, 및 상기 내연 기관의 급기 매니폴드에 접속됨과 함께, 상기 압축 기체가 흐르는 급기관과, 상기 급기관에 마련되어, 상기 부컴프레서부의 출구 기체의 압력이 상기 급기 매니폴드의 압력 이상일 때에 개방 상태가 되는 밸브와, 상기 급기관에 있어서의 상기 밸브의 상류측 부분과, 상기 배기관에 있어서의 상기 가스 입구 밸브의 하류측 부분에 접속되는 바이패스관과, 상기 바이패스관에 마련되어, 상기 급기관으로부터 상기 배기관으로 상기 바이패스관을 흐르는 상기 압축 기체의 유량을 조정하는 바이패스 밸브를 구비한다.A supercharging system according to a first aspect of the present invention includes at least one main turbine portion driven by an exhaust gas supplied from an internal combustion engine and always operating during operation of the internal combustion engine and driven by the main turbine portion A main turbocharger having a main compressor section for sending a compressed gas to the internal combustion engine; at least one throttling section driven by the exhaust gas supplied from the internal combustion engine and operated or stopped in accordance with a load of the internal combustion engine; And an auxiliary compressor unit which is driven by a rich portion and sends a compressed gas to the internal combustion engine, wherein the auxiliary compressor unit is provided with a charging unit different from the main turbocharger and connected to the exhaust unit, and an exhaust pipe through which exhaust gas supplied from the internal combustion engine flows A gas inlet valve provided in the exhaust pipe for regulating a flow rate of the exhaust gas, And a control unit which is connected to the auxiliary compressor unit and the supply air supply manifold of the internal combustion engine and which is connected to the air supply pipe through which the compressed gas flows so that the pressure of the outlet gas of the auxiliary compressor unit is lower than the pressure of the air supply manifold A bypass pipe connected to an upstream portion of the valve and a downstream portion of the gas inlet valve in the exhaust pipe, and a bypass pipe provided in the bypass pipe, And a bypass valve for adjusting a flow rate of the compressed gas flowing through the bypass pipe from the air supply pipe to the exhaust pipe.

이 구성에 의하면, 주과급기가 운전하고 있을 때, 부과급기가 정지하고 있으며, 바이패스 밸브가 개방되어 있는 상태로부터, 가스 입구 밸브를 개방함으로써, 부과급기의 부터빈부가 회전을 시작하여, 부과급기의 회전수가 상승한다.According to this configuration, when the main turbocharger is in operation, the charged air supply is stopped and the bypass valve is opened. By opening the gas inlet valve, the rich portion of the charged air supply starts rotating, The number of revolutions increases.

부과급기의 부컴프레서부가 압축 기체를 보내게 되며, 바이패스관을 통하여, 배기관으로 압축 기체가 되돌아가고, 부터빈부는, 배기 매니폴드로부터의 배기 가스와 부컴프레서부로부터의 압축 기체에 의하여 회전한다. 따라서, 가스 입구 밸브를 개방한 후, 부과급기의 회전수는, 단기간에 빠르게 상승한다. 부컴프레서부의 출구 기체의 압력이, 급기 매니폴드의 압력 미만일 때, 밸브는 패쇄 상태이다.The auxiliary compressor of the charge air supply unit sends the compressed gas and the compressed gas returns to the exhaust pipe via the bypass pipe and the exhaust gas is rotated by the exhaust gas from the exhaust manifold and the compressed gas from the negative compressor unit . Therefore, after opening the gas inlet valve, the number of revolutions of the charged air supply rapidly increases in a short period of time. When the pressure of the outlet gas of the negative compressor section is less than the pressure of the air supply manifold, the valve is closed.

그 후, 부컴프레서부의 출구 기체의 압력이, 급기 매니폴드의 압력 이상이 되었을 때, 밸브가 개방 상태가 된다. 이로써, 급기관을 통하여, 부컴프레서부로부터의 압축 기체가 급기 매니폴드로 보내져, 주과급기와 부과급기로부터 내연 기관으로 기체가 공급되게 된다.Thereafter, when the pressure of the outlet gas of the negative compressor reaches the pressure of the air supply manifold or more, the valve is in an open state. As a result, the compressed gas from the secondary compressor section is sent to the supply manifold through the turbocharger, and gas is supplied from the main turbocharger and the charge air to the internal combustion engine.

또, 부과급기가 운전하고 있는 상태로부터, 부과급기를 정지할 때, 먼저 바이패스 밸브를 개방한 후, 가스 입구 밸브를 폐쇄한다. 이로써, 부과급기의 부터빈부가 회전을 정지하기 시작하여, 부과급기의 회전수가 하강해 간다. 이때, 부컴프레서부의 출구 기체의 압력이, 급기 매니폴드의 압력 미만이 되었을 때, 밸브가 패쇄 상태가 된다. 부컴프레서부가 보내는 압축 기체는, 바이패스관을 통하여 배기관으로 되돌아가므로, 부컴프레서부에서는, 밸브가 폐쇄된 후라도 서징이 발생하지 않는다.Further, when stopping the charging and supplying from the state in which the charged air supply is operating, first the bypass valve is opened, and then the gas inlet valve is closed. As a result, the rich portion of the charged air supply starts to stop rotating, and the number of revolutions of the charged air supply is lowered. At this time, when the pressure of the outlet gas of the negative compressor section becomes less than the pressure of the air supply manifold, the valve is closed. Since the compressed gas sent from the auxiliary compressor section is returned to the exhaust pipe through the bypass pipe, surging does not occur in the auxiliary compressor section even after the valve is closed.

또한, 압축 기체가, 바이패스관을 통하여, 배기관으로 압축 기체가 되돌아가기 때문에, 배기 매니폴드로부터 배기관을 통하여 부과급기로 보내지는 배기 가스량은, 부과급기의 운전 시에 비하여 감소한다. 그리고, 배기 매니폴드로부터 주과급기로 보내지는 배기 가스량이 증가하여, 주과급기의 회전수가 증가한다. 이로 인하여, 주과급기로부터 급기 매니폴드로 보내지는 공기가 증가한다.Further, since the compressed gas returns the compressed gas to the exhaust pipe through the bypass pipe, the amount of exhaust gas sent from the exhaust manifold through the exhaust pipe to the charge air supply is reduced as compared with the operation of the charge air supply. Then, the amount of exhaust gas sent from the exhaust manifold to the main turbocharger is increased, and the number of revolutions of the main turbocharger is increased. This increases the air sent from the main turbocharger to the supply manifold.

상기 제1 양태에 있어서, 상기 부과급기를 정지 상태로부터 기동할 때, 상기 바이패스 밸브가 개방된 상태에서 상기 가스 입구 밸브가 서서히 또는 부분적으로 개방되어, 상기 부과급기의 회전수가 안정된 후, 상기 가스 입구 밸브를 완전 개방하고, 또한 상기 바이패스 밸브를 완전 폐쇄해도 된다.In the first aspect, when the charged air supply is started from a stopped state, the gas inlet valve is opened slowly or partially in a state in which the bypass valve is opened, and after the rotational speed of the charged air supply is stabilized, The inlet valve may be fully opened and the bypass valve may be completely closed.

이 구성에 의하면, 가스 입구 밸브가 서서히 또는 부분적으로 개방된 경우라도, 부과급기의 부터빈부가 회전을 시작하여, 부과급기의 회전수가 상승한다. 그리고, 부과급기의 부컴프레서부가 압축 기체를 보내게 되며, 바이패스관을 통하여, 배기관으로 압축 기체가 되돌아가고, 부터빈부는, 배기 매니폴드로부터의 배기 가스와 부컴프레서부로부터의 압축 기체에 의하여 회전한다.According to this configuration, even when the gas inlet valve is gradually opened or partially opened, the rich portion of the charged air supply starts to rotate, and the number of revolutions of the charged air supply increases. The compressed air is returned to the exhaust pipe through the bypass pipe, and the exhaust gas is exhausted from the exhaust manifold and the compressed gas from the negative compressor section by the negative- Rotate.

상기 제1 양태에 있어서, 상기 부과급기를 운전 상태로부터 정지할 때, 상기 바이패스 밸브를 개방하면서, 상기 가스 입구 밸브가 서서히 또는 부분적으로 폐쇄되어, 상기 부과급기의 회전수가 안정된 후, 상기 가스 입구 밸브를 완전 폐쇄해도 된다.In the first aspect, when stopping the charged air supply from the operating state, the gas inlet valve is gradually or partially closed while the bypass valve is opened, and after the rotational speed of the charged air supply is stabilized, The valve may be completely closed.

이 구성에 의하면, 가스 입구 밸브가 부분적으로 폐쇄된 경우라도, 부과급기의 부터빈부가 회전을 정지하기 시작하여, 부과급기의 회전수가 하강해 간다. 이때, 부과급기의 부컴프레서부가 보내는 압축 기체는, 바이패스관을 통하여, 배기관으로 압축 기체가 되돌아간다. 부컴프레서부의 출구 기체의 압력이, 급기 매니폴드의 압력 미만이 되었을 때, 밸브가 패쇄 상태가 된다.According to this configuration, even when the gas inlet valve is partially closed, the rich portion of the charged air supply starts to stop rotating, and the number of revolutions of the charged air supply falls. At this time, the compressed gas sent by the negative compressor section of the charge air flows back to the exhaust pipe through the bypass pipe. When the pressure of the outlet gas of the negative compres- sion part becomes less than the pressure of the air supply manifold, the valve is closed.

본 발명의 제2 양태에 관한 과급 시스템의 운전 방법은, 내연 기관으로부터 공급되는 배기 가스에 의하여 구동되어, 상기 내연 기관의 운전 중, 상시 운전하는 적어도 하나의 주터빈부, 및 상기 주터빈부에 의하여 구동되어 상기 내연 기관에 압축 기체를 보내는 주컴프레서부를 구비하는 주과급기와, 상기 내연 기관으로부터 공급되는 배기 가스에 의하여 구동되어, 상기 내연 기관의 부하에 따라 운전 또는 정지하는 적어도 하나의 부터빈부, 및 상기 부터빈부에 의하여 구동되어 상기 내연 기관에 압축 기체를 보내는 부컴프레서부를 구비하고, 상기 주과급기와 상이한 부과급기를 구비하며, 상기 부터빈부에 접속됨과 함께, 상기 내연 기관으로부터 공급되는 배기 가스가 흐르는 배기관과, 상기 부컴프레서부, 및 상기 내연 기관의 급기 매니폴드에 접속됨과 함께, 상기 압축 기체가 흐르는 급기관을 구비하는 과급 시스템의 운전 방법으로서, 상기 배기관으로의 상기 배기 가스의 유통을 개시하는 스텝과, 상기 부컴프레서부의 출구 기체의 압력이 상기 급기 매니폴드의 압력 미만일 동안, 상기 부컴프레서부의 출구로부터 상기 부터빈부의 입구로 압축 기체를 보내는 스텝과, 상기 부컴프레서부의 출구 기체의 압력이 상기 급기 매니폴드의 압력 이상이 되었을 때, 상기 급기관을 통하여, 상기 부컴프레서부의 출구로부터 상기 급기 매니폴드로 압축 기체를 보내는 스텝을 포함한다.A method of operating a supercharging system according to a second aspect of the present invention is a method of operating a supercharging system including at least one main turbine portion driven by exhaust gas supplied from an internal combustion engine and always operating during operation of the internal combustion engine, A main turbocharger driven by the internal combustion engine and having a main compressor section for sending a compressed gas to the internal combustion engine; at least one throttle portion driven by the exhaust gas supplied from the internal combustion engine, And a secondary compressor section which is driven by the exhaust fan section and sends a compressed gas to the internal combustion engine, wherein the exhaust fan is connected to the exhaust section, and the exhaust gas supplied from the internal combustion engine The exhaust pipe, the auxiliary compressor, and the supply manifold of the internal combustion engine And the exhaust gas flows into the exhaust pipe; and a control step of controlling the pressure of the outlet gas of the sub-compressor unit to the pressure of the air supply manifold A step of sending a compressed gas from an outlet of the sub compressor section to an inlet of the sub compressor section when the pressure of the outlet gas of the sub compressor section becomes equal to or higher than a pressure of the supply manifold; And a step of sending the compressed gas from the outlet of the compressor section to the supply manifold.

상기 제2 양태에 있어서, 상기 배기관으로의 상기 배기 가스의 유통을 정지하는 스텝과, 상기 부컴프레서부의 출구 기체의 압력이 상기 급기 매니폴드의 압력 미만이 되었을 때, 상기 급기관에 있어서 상기 부컴프레서부의 출구로부터 상기 급기 매니폴드로 압축 기체의 공급을 정지하고, 상기 부컴프레서부의 출구로부터 상기 부터빈부의 입구로 압축 기체를 보내는 스텝을 포함해도 된다.And stopping the flow of the exhaust gas to the exhaust pipe when the pressure of the outlet gas of the auxiliary compressor becomes less than the pressure of the air supply manifold, And stopping the supply of the compressed gas to the supply manifold from the outlet of the negative portion and sending the compressed gas from the outlet of the negative compressor portion to the inlet of the hollow portion.

본 발명에 의하면, 주과급기가 운전하고 있는 상태에서, 별도의 부과급기를 기동 또는 정지할 때, 부과급기의 서징을 방지하면서, 과급 시스템 외부에 압축 기체를 방출시키지 않고, 그 압축 기체를 부과급기의 운전의 가세(加勢)에 사용함으로써, 내연 기관으로 보내지는 공기량의 저감을 억제하고, 내연 기관에서 발생하는 배기 가스 온도의 상승을 억제함으로써, 부과급기의 기동 또는 정지에 따르는 내연 기관의 연비 악화와 열부하의 상승을 억제할 수 있다.According to the present invention, in the state where the main supercharger is in operation, when the additional charged air supply is started or stopped, the compressed air is discharged to the outside of the supercharging system while preventing the surging of the charged air supply, The reduction of the amount of air sent to the internal combustion engine is suppressed and the increase of the temperature of the exhaust gas generated in the internal combustion engine is suppressed so that the fuel consumption of the internal combustion engine deteriorates And the rise of the thermal load can be suppressed.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 관한 과급 시스템을 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 관한 과급 시스템의 동작을 나타내는, 가로축을 시간으로 나타낸 그래프이다.1 is a configuration diagram showing a supercharging system according to an embodiment of the present invention.
2 is a graph showing the operation of the supercharging system according to one embodiment of the present invention, in which the horizontal axis represents time.

이하, 본 발명의 일 실시형태에 관한 과급 시스템(1)에 대하여 설명한다.Hereinafter, a supercharging system 1 according to an embodiment of the present invention will be described.

과급 시스템(1)은, 선박용 디젤 기관, 예를 들면 저속 2사이클 디젤 기관 등의 내연 기관(도시하지 않음. 이하 "기관"이라고 함)에 적용된다. 또한, 내연 기관은, 상술한 예에 한정되지 않는다.The supercharging system 1 is applied to an internal combustion engine (not shown, hereinafter referred to as "engine") such as a marine diesel engine, for example, a low speed two-cycle diesel engine. Further, the internal combustion engine is not limited to the above-described example.

과급 시스템(1)은, 적어도 1대의 주과급기(2)와, 1대의 부과급기(3)를 구비한다. 주과급기(2)는, 기관이 운전하고 있는 동안, 상시 운전하는 것을 전제로 하고, 기관의 부하에 따라, 부과급기(3)를 기동하여 운전을 개시하거나, 부과급기(3)를 정지하거나 한다. 이로써, 기관의 넓은 부하 범위에서, 과급기 효율이 적절해진다. 예를 들면, 선박의 운항에서 감속 운전을 연속적으로 행하는 경우, 및 정격 운전을 행하는 경우 중 어느 경우에도, 과급기 효율을 최적으로 할 수 있다.The supercharging system (1) has at least one main supercharger (2) and one charging unit (3). The main turbocharger 2 starts operation of the charge air supply 3 and starts the operation or stops the charge air supply 3 depending on the load of the engine on the premise that the engine is always running while the engine is running . In this way, over a wide load range of the engine, the turbocharger efficiency becomes appropriate. For example, it is possible to optimize the efficiency of the turbocharger in either the case of continuously performing the decelerating operation in the operation of the ship or the case of performing the rated operation.

기관은 크랭크축을 구비하고, 선박의 경우, 크랭크축에는, 프로펠러축을 통하여 스크루 프로펠러가 직접적 또는 간접적으로 장착된다. 또, 기관에는, 실린더 라이너, 실린더 커버 등으로 이루어지는 실린더부(도시하지 않음)가 마련되어 있으며, 각 실린더부 내에는, 도시하지 않은 크로스 헤드를 통하여 크랭크축과 연결된 피스톤이 배치된다.The engine has a crankshaft, and in the case of a ship, a crankshaft is directly or indirectly mounted with a screw propeller through the propeller shaft. The engine is provided with a cylinder portion (not shown) made of a cylinder liner, a cylinder cover, and the like. A piston connected to the crankshaft is disposed in each cylinder portion through a crosshead not shown.

각 실린더부의 배기 포트(도시하지 않음)는, 도 1에 나타내는, 배기 매니폴드(11)와 접속되어 있으며, 배기 매니폴드(11)는, 제1 배기관(L1)을 통하여 주과급기(2)의 터빈(2a)의 입구측과 접속되고, 제2 배기관(L5)을 통하여 부과급기(3)의 터빈(3a)의 입구측과 접속된다. 각 실린더부의 급기 포트(도시하지 않음)는, 급기 매니폴드(12)와 접속되어 있으며, 급기 매니폴드(12)는, 제1 급기관(L4)을 통하여 주과급기(2)의 컴프레서(2b)와 접속되고, 제2 급기관(L8)을 통하여 부과급기(3)의 컴프레서(3b)와 접속된다.The exhaust manifold 11 is connected to the exhaust manifold 11 through the first exhaust pipe L1 and the exhaust port of the main turbocharger 2 Is connected to the inlet side of the turbine 2a and is connected to the inlet side of the turbine 3a of the charge air supply 3 through the second exhaust pipe L5. The air supply port (not shown) of each cylinder is connected to the air supply manifold 12. The air supply manifold 12 is connected to the compressor 2b of the main turbocharger 2 via the first air line L4, And is connected to the compressor 3b of the charge air supply 3 through the second branch line L8.

주과급기(2)는, 터빈(2a)과, 컴프레서(2b)와, 회전축(2c)을 구비한다. 터빈(2a)은, 제1 배기관(L1)을 통하여 기관으로부터 공급되는 연소 가스인 배기 가스에 의하여 구동된다. 컴프레서(2b)는, 터빈(2a)에 의하여 구동되며, 기관에 외기(기관 외부의 공기뿐만 아니라, EGR(Exhaust Gas Recirculation) 가스나 EGR 가스와 공기의 혼합 기체를 포함한다. 이하, 동일)를 압축하여 보낸다. 회전축(2c)은, 일단부를 터빈(2a)측으로 돌출시키고, 타단부를 컴프레서(2b)로 돌출시킨다. 회전축(2c)의 일단부는, 터빈(2a)을 구성하는 터빈·로터의 터빈·디스크에 장착되고, 회전축(2c)의 타단부는, 컴프레서(2b)를 구성하는 컴프레서 임펠러의 허브에 장착된다. 주과급기(2)는, 기관의 운전 중, 상시 운전하는 과급기이다. 본 실시형태에서는, 주과급기(2)는 1대뿐이지만, 과급 시스템의 규모에 따라, 주과급기를 복수 대 마련해도 된다.The main turbocharger 2 includes a turbine 2a, a compressor 2b, and a rotary shaft 2c. The turbine 2a is driven by the exhaust gas, which is a combustion gas supplied from the engine through the first exhaust pipe L1. The compressor 2b is driven by the turbine 2a and includes an exhaust gas (Exhaust Gas Recirculation (EGR) gas or a mixed gas of EGR gas and air, as well as air outside the engine) Compress and send. The rotary shaft 2c protrudes one end toward the turbine 2a and the other end to the compressor 2b. One end of the rotary shaft 2c is mounted on the turbine disk of the turbine rotor constituting the turbine 2a and the other end of the rotary shaft 2c is mounted on the hub of the compressor impeller constituting the compressor 2b. The main turbocharger (2) is a supercharger that operates at all times during operation of the engine. In the present embodiment, there is only one main turbocharger 2, but a plurality of main turbochargers may be provided depending on the scale of the supercharging system.

부과급기(3)는, 주과급기(2)와 별도로 마련되어, 터빈(3a)과, 컴프레서(3b)와, 회전축(3c)을 구비한다. 터빈(3a)은, 제2 배기관(L5)을 통하여 기관으로부터 공급되는 연소 가스인 배기 가스에 의하여 구동된다. 컴프레서(3b)는, 터빈(3a)에 의하여 구동되어, 기관에 외기를 압축하여 보낸다. 회전축(3c)은, 일단부를 터빈(3a)측으로 돌출시키고, 타단부를 컴프레서(3b)로 돌출시킨다. 회전축(3c)의 일단부는, 터빈(3a)을 구성하는 터빈·로터의 터빈·디스크에 장착되고, 회전축(3c)의 타단부는, 컴프레서(3b)를 구성하는 컴프레서 임펠러의 허브에 장착된다. 부과급기(3)는, 기관의 부하에 따라 운전 또는 정지하는 과급기이다. 본 실시형태에서는, 부과급기(3)는 1대뿐이지만, 과급 시스템의 규모에 따라, 부과급기를 복수 대 마련해도 된다.The charging air supply 3 is provided separately from the main turbocharger 2 and includes a turbine 3a, a compressor 3b and a rotary shaft 3c. The turbine 3a is driven by the exhaust gas which is a combustion gas supplied from the engine through the second exhaust pipe L5. The compressor 3b is driven by the turbine 3a and compresses outside air to the engine. The rotary shaft 3c protrudes one end to the turbine 3a side and the other end to the compressor 3b. One end of the rotary shaft 3c is mounted on the turbine disk of the turbine rotor constituting the turbine 3a and the other end of the rotary shaft 3c is mounted on the hub of the compressor impeller constituting the compressor 3b. The charge air charge (3) is a supercharger which is operated or stopped according to the load of the engine. In the present embodiment, only one chargeable supply 3 is provided, but a plurality of chargeable supplies may be provided depending on the scale of the supercharge system.

터빈(2a, 3a)을 통과한 배기 가스는, 각각, 터빈(2a, 3a)의 출구측에 접속된 배기관(L2, L6)을 통하여 퍼널로 유도된 후, 선 외로 배출된다.The exhaust gas having passed through the turbines 2a and 3a is guided to the funnel through the exhaust pipes L2 and L6 connected to the outlet sides of the turbines 2a and 3a and then discharged to the outside of the ship.

컴프레서(2b, 3b)의 입구측에 접속된 급기관(L3, L7)에는, 각각 소음기(도시하지 않음)가 배치되어 있으며, 이 소음기를 통과한 외기가, 컴프레서(2b, 3b)로 각각 유도된다. 또, 컴프레서(2b, 3b)의 출구측에 각각 접속된 제1 급기관(L4), 제2 급기관(L8)의 도중에는, 공기 냉각기(13)나 서지 탱크(도시하지 않음) 등이 마련된다. 컴프레서(2b, 3b)를 통과한 외기는, 공기 냉각기(13)나 서지 탱크 등을 통과한 후, 기관의 급기 매니폴드(12)에 공급된다.A silencer (not shown) is disposed in each of the air cylinders L3 and L7 connected to the inlet sides of the compressors 2b and 3b and the outside air passing through the silencers is guided to the compressors 2b and 3b do. An air cooler 13 and a surge tank (not shown) are provided in the middle of the first and second branch pipes L4 and L8 respectively connected to the outlets of the compressors 2b and 3b . The outside air that has passed through the compressors 2b and 3b is supplied to the air supply manifold 12 of the engine after passing through the air cooler 13, the surge tank, and the like.

제2 배기관(L5)에는, 가스 입구 밸브(5)가 접속된다. 가스 입구 밸브(5)는, 개방도의 조정이 가능하며, 배기 가스의 유량을 조정할 수 있다. 가스 입구 밸브(5)가 개방되면, 배기 매니폴드(11)로부터 부과급기(3)의 터빈(3a)에 배기 가스가 공급되고, 가스 입구 밸브(5)가 폐쇄되면, 배기 가스의 공급이 정지한다.A gas inlet valve 5 is connected to the second exhaust pipe L5. The opening degree of the gas inlet valve 5 can be adjusted, and the flow rate of the exhaust gas can be adjusted. When the gas inlet valve 5 is opened, the exhaust gas is supplied from the exhaust manifold 11 to the turbine 3a of the charge air supply 3, and when the gas inlet valve 5 is closed, the supply of the exhaust gas is stopped do.

제2 급기관(L8)에는, 역지 밸브(6)가 마련된다. 역지 밸브(6)는, 부과급기(3)의 컴프레서(3b)의 출구 공기의 압력이 급기 매니폴드(12)의 압력 이상일 때에 개방 상태가 되고, 급기 매니폴드(12)의 압력 미만일 때에 패쇄 상태가 된다. 또한, 본 실시형태에서는, 제2 급기관(L8)에 역지 밸브(6)를 마련하는 경우에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이 예에 한정되지 않는다. 예를 들면, 일 방향의 압력차에서만 개방되는 밸브가 있으면, 압력 센서로 작동하는 제어 밸브여도 된다.A check valve (6) is provided in the second class pipe (L8). The check valve 6 is opened when the pressure of the outlet air of the compressor 3b of the charge air supply 3 is equal to or higher than the pressure of the air supply manifold 12 and is closed when the pressure of the air supply manifold 12 is less than the pressure . In the present embodiment, the case where the check valve 6 is provided in the second branch line L8 has been described, but the present invention is not limited to this example. For example, if there is a valve that opens only in one direction of the pressure difference, it may be a control valve operated by a pressure sensor.

바이패스관(L9)은, 제2 급기관(L8)에 있어서의 역지 밸브(6)의 상류측 부분(보다 구체적으로는, 컴프레서(3b)의 출구로부터 역지 밸브(6)의 입구까지의 부분)과, 제2 배기관(L5)에 있어서의 가스 입구 밸브(5)의 하류측 부분(보다 구체적으로는, 가스 입구 밸브(5)의 출구로부터 터빈(3a)의 입구까지의 부분)에 접속된다. 바이패스관(L9)에는, 바이패스 밸브(7)가 마련되어, 바이패스 밸브(7)가 개방되면, 제2 급기관(L8)으로부터 제2 배기관(L5)으로 압축 기체가 흐르고, 바이패스 밸브(7)가 폐쇄되면, 압축 기체의 흐름이 정지한다.The bypass pipe L9 is located upstream of the check valve 6 in the second branch line L8 (more specifically, the portion from the outlet of the compressor 3b to the inlet of the check valve 6) And a downstream portion of the gas inlet valve 5 in the second exhaust pipe L5 (more specifically, a portion from the outlet of the gas inlet valve 5 to the inlet of the turbine 3a) . When the bypass valve 7 is opened, the compressed gas flows from the second branch pipe L8 to the second exhaust pipe L5. When the bypass valve 7 is opened, (7) is closed, the flow of the compressed gas is stopped.

이하, 본 실시형태에 관한 과급 시스템(1)의 동작에 대하여 설명한다. 하기의 설명에서는, 주과급기(2)는, 상시, 운전 상태에 있는 것을 전제로 한다.Hereinafter, the operation of the supercharging system 1 according to the present embodiment will be described. In the following description, it is assumed that the main turbocharger 2 is always in the operating state.

우선, 부과급기(3)를 기동하는 경우에 대하여 설명한다.First, the case where the charge and supply unit 3 is started will be described.

먼저, 부과급기(3)를 기동하기 전에, 바이패스 밸브(7)를 미리 개방해 둔다. 이로써, 부과급기(3)의 컴프레서(3b)로부터 압축 기체가 보내지면 바로, 바이패스관(L9)의 접속처인 배기관(L5)으로 압축 기체를 되돌리는 것이 가능해진다.First, the bypass valve 7 is opened before the charged air supply 3 is started. As a result, when the compressed gas is sent from the compressor 3b of the charge air supply 3, it is possible to return the compressed gas to the exhaust pipe L5 to which the bypass pipe L9 is connected.

그리고, 부과급기(3)를 기동하기 위하여, 도 2에 나타내는 바와 같이, 부과급기(3)의 가스 입구 밸브(5)를 서서히 개방하기 시작한다. 이로써, 제2 배기관(L5)을 흐르는 배기 가스의 양이 서서히 증가하고, 부과급기(3)의 터빈(3a)이 회전을 시작하여, 부과급기(3)의 회전수가 상승해 간다. 그리고, 부과급기(3)의 회전수가 충분히 높게 상승했을 때, 예를 들면, 주과급기(2) 및 부과급기(3) 모두 운전하고 있는 동안에 상정되는 부과급기(3)의 회전수보다 5~10% 높은 회전수가 되었을 때(도 2에서는 도시하지 않음), 가스 입구 밸브(5)의 개방 동작을 일단 중단한다. 가스 입구 밸브(5)는, 단시간에 완전 개방이 되는 것이 아니라, 부분적으로 개방된 상태이다. 이때, 부과급기(3)의 컴프레서(3b)가 압축 기체를 보내게 되고, 바이패스관(L9)을 통하여, 배기관(L5)으로 압축 기체가 되돌아가, 터빈(3a)은, 배기 매니폴드(11)로부터의 배기 가스와 컴프레서(3b)로부터의 압축 기체에 의하여 회전한다. 따라서, 부과급기(3)의 회전수는, 단기간에 빠르게 상승한다.Then, as shown in Fig. 2, the gas inlet valve 5 of the charge air supply 3 is gradually opened to start the charge air supply 3. As a result, the amount of the exhaust gas flowing through the second exhaust pipe L5 gradually increases, and the turbine 3a of the charged air supply 3 starts to rotate, so that the number of revolutions of the charged air supply 3 rises. When the number of revolutions of the charge air charge 3 is sufficiently raised, for example, the number of revolutions of the charge air charge 3 assumed during operation of both the main charger 2 and the charge air charge 3 is 5 to 10 %, The opening operation of the gas inlet valve 5 is temporarily stopped (not shown in Fig. 2). The gas inlet valve 5 is not completely opened in a short time but is partially opened. At this time, the compressor 3b of the charge air supply 3 sends the compressed gas, the compressed gas returns to the exhaust pipe L5 through the bypass pipe L9, and the turbine 3a is discharged to the exhaust manifold 11 and the compressed gas from the compressor 3b. Therefore, the number of revolutions of the charge air supply 3 rapidly increases in a short period of time.

압축 기체를 바이패스시키고 있는 기간, 배기 매니폴드(11)로부터 부과급기(3)로 배기 가스가 보내지지만, 바이패스관(L9)을 통하여 압축 기체가 되돌아가기 때문에, 바이패스관(L9)을 마련하지 않는 경우와 비교하여, 배기 매니폴드(11)로부터 부과급기(3)로 보내지는 배기 가스량을 적게 할 수 있다.While the compressed gas is being bypassed, the exhaust gas is sent from the exhaust manifold 11 to the charge air supply 3, but since the compressed gas is returned through the bypass pipe L9, the bypass pipe L9 It is possible to reduce the amount of exhaust gas sent from the exhaust manifold 11 to the charge air supply 3,

이로 인하여, 배기 매니폴드(11)로부터 주과급기(2)로 보내지는 배기 가스량의 감소가, 종래보다 적어지게 되어, 주과급기(2)의 회전수의 저감을 억제할 수 있다. 이로 인하여, 주과급기(2)로부터 급기 매니폴드(12)로 보내지는 공기를 많게 유지할 수 있다.As a result, the reduction in the amount of exhaust gas sent from the exhaust manifold 11 to the main turbocharger 2 becomes smaller than in the prior art, and the reduction in the number of revolutions of the main turbocharger 2 can be suppressed. Thus, the air to be supplied from the main turbocharger 2 to the air supply manifold 12 can be kept large.

그 후, 도 2에 나타내는 바와 같이, 부과급기(3)의 회전수가 상술한 회전수까지 상승하여 안정된 후, 가스 입구 밸브(5)를 서서히 완전 개방으로 하면서, 바이패스 밸브(7)를 서서히 완전 폐쇄로 한다. 그 결과, 부과급기(3)의 컴프레서(3b)의 출구 공기의 압력 P1이 더 상승한다. 그리고, 출구 공기의 압력 P1이, 급기 매니폴드(12)의 압력 P2(=주기관의 소기압 P2) 이상이 되었을 때, 역지 밸브(6)가 개방 상태가 된다. 이로써, 급기관(L8)을 통하여, 컴프레서(3b)로부터의 압축 기체가 급기 매니폴드(12)로 보내져, 주과급기(2)와 부과급기(3)로부터 주기관으로 공기가 공급되게 된다.Thereafter, as shown in Fig. 2, the bypass valve 7 is slowly opened to the full speed while the rotation speed of the charge air supply 3 is raised to the above-mentioned rotational speed and stabilized, while gradually opening the gas inlet valve 5 Closed. As a result, the pressure P1 of the outlet air of the compressor 3b of the charging air supply 3 further rises. When the pressure P1 of the outlet air is equal to or higher than the pressure P2 of the air supply manifold 12 (= the small air pressure P2 of the main engine), the check valve 6 is opened. Thereby, the compressed gas from the compressor 3b is sent to the air supply manifold 12 through the air supply line L8 so that air is supplied from the main turbocharger 2 and the charge air supply 3 to the main engine.

즉, 부과급기(3)의 가스 입구 밸브(5)를 개방하기 시작한 후 역지 밸브(6)가 개방 상태가 될 때까지의 동안, 역지 밸브(6)는 패쇄 상태이기 때문에, 부과급기(3)의 컴프레서(3b)로의 공기의 역류를 방지할 수 있으며, 부과급기(3)에 있어서의 서징의 발생을 막을 수 있다.In other words, since the check valve 6 is in the closed state until the check valve 6 is opened after the gas inlet valve 5 of the charge air supply 3 starts to be opened, It is possible to prevent backflow of air to the compressor 3b of the air conditioner 3 and to prevent occurrence of surging in the air conditioner 3. [

또, 부과급기(3)를 기동하는 과정에 있어서, 압축 기체를 바이패스시키고 있는 기간이 짧다. 그리고, 과급 시스템(1)의 외부에 압축 기체를 방출시키지 않고, 그 압축 기체를 부과급기(3)의 운전의 가세에 사용함으로써, 배기 매니폴드(11)로부터 부과급기(3)로 보내지는 배기 가스량을 적게 할 수 있는 점에서, 배기 매니폴드(11)로부터 주과급기(2)로 보내지는 배기 가스량의 감소량을 억제할 수 있다. 그 결과, 주기관에서 발생하는 배기 가스의 온도가 상승하기 어려워져, 주기관의 열부하 상승이나, 연료 소비의 악화를 억제할 수 있다.In addition, in the process of starting the charge air supply 3, the period during which the compressed gas is bypassed is short. The compressed gas is used for adding the operation of the charge air supply 3 without releasing the compressed gas to the outside of the supercharging system 1 so that the amount of air discharged from the exhaust manifold 11 to the charge air supply 3 It is possible to suppress the amount of reduction in the amount of exhaust gas sent from the exhaust manifold 11 to the main turbocharger 2 in view of reducing the amount of gas. As a result, the temperature of the exhaust gas generated in the main engine is hardly raised, and the heat load of the main engine and the deterioration of fuel consumption can be suppressed.

다음으로, 부과급기(3)를 정지하는 경우에 대하여 설명한다.Next, the case of stopping the charge air supply 3 will be described.

먼저, 컴프레서(3b)로부터의 출구 공기를 감소시키기 위하여, 바이패스 밸브(7)를 개방한다. 또, 바이패스 밸브(7)의 개방을 개시한 후에, 도 2에 나타내는 바와 같이, 부과급기(3)의 가스 입구 밸브(5)를 폐쇄하기 시작한다. 그리고, 바이패스 밸브(7)를 서서히 개방하면서, 가스 입구 밸브(5)를 서서히 폐쇄한다. 이로써, 제2 배기관(L5)을 흐르는 배기 가스의 양이 서서히 감소하고, 부과급기(3)의 터빈(3a)이 회전을 정지하기 시작하여, 부과급기(3)의 회전수가 하강해 간다.First, in order to reduce the outlet air from the compressor 3b, the bypass valve 7 is opened. After the start of opening of the bypass valve 7, as shown in Fig. 2, the gas inlet valve 5 of the charging / discharging device 3 starts to be closed. Then, the gas inlet valve 5 is gradually closed while the bypass valve 7 is gradually opened. As a result, the amount of the exhaust gas flowing through the second exhaust pipe L5 gradually decreases, and the turbine 3a of the charge air 3 starts to stop rotating, so that the number of rotations of the charge air 3 falls.

그리고, 컴프레서(3b)의 출구 공기의 압력 P1이, 급기 매니폴드(12)의 압력 P2(=주기관의 소기압 P2) 미만이 되었을 때, 역지 밸브(6)가 패쇄 상태가 된다. 부과급기(3)의 컴프레서(3b)가 보내는 압축 기체는, 바이패스관(L9)을 통하여, 배기관(L5)으로 압축 기체가 되돌아간다. 이로써, 부과급기(3)의 컴프레서(3b)로의 공기의 역류를 방지할 수 있으며, 부과급기(3)에 있어서의 서징의 발생을 막을 수 있다.Then, when the pressure P1 of the outlet air of the compressor 3b becomes less than the pressure P2 of the air supply manifold 12 (= the small air pressure P2 of the main engine), the check valve 6 is closed. The compressed gas sent by the compressor 3b of the charge air supply 3 returns to the exhaust pipe L5 through the bypass pipe L9. Thereby, backward flow of air to the compressor (3b) of the charged air supply (3) can be prevented, and occurrence of surging in the charged air supply (3) can be prevented.

그리고, 부과급기(3)의 회전수가 안정된 후, 가스 입구 밸브(5)를 서서히 완전 폐쇄로 한다. 압축 기체가 외부로 방출되지 않기 때문에, 역지 밸브(6)가 폐쇄되어도, 부과급기(3)의 회전수가 상승하지 않는다. 또, 압축 기체가 되돌아가기 때문에, 배기 매니폴드(11)로부터 배기관(L5)을 통하여 부과급기(3)로 보내지는 배기 가스량이, 부과급기(3)의 운전 시에 비하여 감소한다. 그리고, 배기 매니폴드(11)로부터 주과급기(2)로 보내지는 배기 가스량이 증가하여, 주과급기(2)의 회전수가 증가한다. 이로 인하여, 주과급기(2)로부터 급기 매니폴드(12)로 보내지는 공기가 증가한다.Then, after the number of revolutions of the charged air supply 3 stabilizes, the gas inlet valve 5 is gradually closed completely. Since the compressed gas is not discharged to the outside, the number of revolutions of the charged air supply 3 does not rise even if the check valve 6 is closed. Further, since the compressed gas is returned, the amount of exhaust gas sent from the exhaust manifold 11 through the exhaust pipe L5 to the charge air supply 3 is reduced as compared with that during the operation of the charge air 3. Then, the amount of exhaust gas sent from the exhaust manifold 11 to the main turbocharger 2 increases, and the number of revolutions of the main turbocharger 2 increases. As a result, the air sent from the main turbocharger 2 to the air supply manifold 12 increases.

즉, 부과급기(3)를 정지하는 과정에 있어서, 주과급기(2)로부터 급기 매니폴드(12)로 보내지는 공기가 증가하는 점에서, 종래와 같이, 소기압 P2이 저하되어 주기관으로 보내지는 공기의 양이 감소되는 일은 없다. 그 결과, 주기관에서 발생하는 배기 가스의 온도가 상승하기 어려워져, 주기관의 열부하 상승이나, 연료 소비의 악화를 억제할 수 있다.That is, in the process of stopping the charge air supply 3, since the air sent from the main turbocharger 2 to the air supply manifold 12 increases, the small air pressure P2 is lowered and is sent to the main engine The amount of air is not reduced. As a result, the temperature of the exhaust gas generated in the main engine is hardly raised, and the heat load of the main engine and the deterioration of fuel consumption can be suppressed.

1 과급 시스템
2 주과급기
2a 터빈(주터빈부)
2b 컴프레서(주컴프레서부)
3 부과급기
3a 터빈(부터빈부)
3b 컴프레서(부컴프레서부)
5 가스 입구 밸브
6 역지 밸브(밸브)
7 바이패스 밸브
11 배기 매니폴드
12 급기 매니폴드
13 공기 냉각기
L1 제1 배기관
L2, L6 배기관
L3, L7 급기관
L4 제1 급기관
L5 제2 배기관(배기관)
L8 제2 급기관(급기관)
L9 바이패스관1 Supercharge system
2-week supercharger
2a turbine (main turbine section)
2b compressor (main compressor section)
3 charge
3a Turbine
3b compressor (auxiliary compressor section)
5 gas inlet valve
6 Check valve (valve)
7 Bypass Valve
11 Exhaust Manifold
12 Supply manifold
13 air cooler
L1 first exhaust pipe
L2, L6 exhaust pipe
L3, L7 class engine
L4 First Class Engine
L5 2nd exhaust pipe (exhaust pipe)
L8 Second-class engine (gas engine)
L9 bypass pipe

Claims (5)

내연 기관으로부터 공급되는 배기 가스에 의하여 구동되어, 상기 내연 기관의 운전 중, 상시 운전하는 적어도 하나의 주터빈부, 및 상기 주터빈부에 의하여 구동되어 상기 내연 기관에 제 1 압축 기체를 보내는 주컴프레서부를 구비하는 주과급기와,
상기 내연 기관으로부터 공급되는 배기 가스에 의하여 구동되어, 상기 내연 기관의 부하에 따라 운전 또는 정지하는 적어도 하나의 부터빈부, 및 상기 부터빈부에 의하여 구동되어 상기 내연 기관에 제 2 압축 기체를 보내는 부컴프레서부를 구비하고, 상기 주과급기와 상이한 부과급기
를 구비하며,
상기 부터빈부에 접속됨과 함께, 상기 내연 기관으로부터 공급되는 배기 가스가 흐르는 배기관과,
상기 배기관에 마련되어, 상기 배기 가스의 유량을 조정하는 가스 입구 밸브와,
상기 부컴프레서부, 및 상기 내연 기관의 급기 매니폴드에 접속됨과 함께, 상기 제 2 압축 기체가 흐르는 급기관과,
상기 급기관에 마련되어, 상기 부컴프레서부의 출구 기체의 압력이 상기 급기 매니폴드의 압력 이상일 때에 개방 상태가 되는 밸브와,
상기 급기관에 있어서의 상기 밸브의 상류측 부분과, 상기 배기관에 있어서의 상기 가스 입구 밸브의 하류측 부분에 접속되는 바이패스관과,
상기 바이패스관에 마련되어, 상기 급기관으로부터 상기 배기관으로 상기 바이패스관을 흐르는 상기 제 2 압축 기체의 유량을 조정하는 바이패스 밸브
를 구비하는 과급 시스템.At least one main turbine portion driven by the exhaust gas supplied from the internal combustion engine and normally operating during operation of the internal combustion engine and a main compressor driven by the main turbine portion to send the first compressed gas to the internal combustion engine, A main supercharger having a portion,
At least one exhaust valve driven by the exhaust gas supplied from the internal combustion engine and operated or stopped in accordance with a load of the internal combustion engine and a second compressor driven by the exhaust valve to send the second compressed gas to the internal combustion engine, Wherein the main turbocharger is provided with a charging unit
And,
An exhaust pipe connected to the exhaust portion and flowing through the exhaust gas supplied from the internal combustion engine,
A gas inlet valve provided in the exhaust pipe for regulating a flow rate of the exhaust gas,
The first compression mechanism being connected to the auxiliary compressor section and the supply manifold of the internal combustion engine,
A valve that is provided in the air supply unit and is opened when the pressure of the outlet gas of the auxiliary compressor unit is equal to or greater than the pressure of the air supply manifold;
A bypass pipe connected to an upstream portion of the valve in the air supply pipe and a downstream portion of the gas inlet valve in the exhaust pipe,
A bypass valve provided in the bypass pipe for adjusting a flow rate of the second compressed gas flowing through the bypass pipe from the air supply pipe to the exhaust pipe,
. 청구항 1에 있어서,
상기 부과급기를 정지 상태로부터 기동할 때, 상기 바이패스 밸브가 개방된 상태에서 상기 가스 입구 밸브가 서서히 또는 부분적으로 개방되어, 상기 부과급기의 회전수가 안정된 후, 상기 가스 입구 밸브를 완전 개방하고, 또한 상기 바이패스 밸브를 완전 폐쇄하는 과급 시스템.The method according to claim 1,
The gas inlet valve is opened gradually or partially in a state in which the bypass valve is opened and the gas inlet valve is fully opened after the rotation number of the charged air supply is stabilized when the charged air supply is started from the stop state, And the bypass valve is fully closed. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 부과급기를 운전 상태로부터 정지할 때, 상기 바이패스 밸브를 개방하면서, 상기 가스 입구 밸브가 서서히 또는 부분적으로 폐쇄되어, 상기 부과급기의 회전수가 안정된 후, 상기 가스 입구 밸브를 완전 폐쇄하는 과급 시스템.The method according to claim 1 or 2,
Wherein the gas inlet valve is closed gradually or partially while the bypass valve is opened when the charged air supply is stopped from the operating state and the gas inlet valve is fully closed after the rotational speed of the charged air supply is stabilized, . 내연 기관으로부터 공급되는 배기 가스에 의하여 구동되어, 상기 내연 기관의 운전 중, 상시 운전하는 적어도 하나의 주터빈부, 및 상기 주터빈부에 의하여 구동되어 상기 내연 기관에 제 1 압축 기체를 보내는 주컴프레서부를 구비하는 주과급기와, 상기 내연 기관으로부터 공급되는 배기 가스에 의하여 구동되어, 상기 내연 기관의 부하에 따라 운전 또는 정지하는 적어도 하나의 부터빈부, 및 상기 부터빈부에 의하여 구동되어 상기 내연 기관에 제 2 압축 기체를 보내는 부컴프레서부를 구비하고, 상기 주과급기와 상이한 부과급기를 구비하며, 상기 부터빈부에 접속됨과 함께, 상기 내연 기관으로부터 공급되는 배기 가스가 흐르는 배기관과, 상기 부컴프레서부, 및 상기 내연 기관의 급기 매니폴드에 접속됨과 함께, 상기 제 2 압축 기체가 흐르는 급기관을 구비하는 과급 시스템의 운전 방법으로서,
상기 배기관으로의 상기 배기 가스의 유통을 개시하는 스텝과,
상기 부컴프레서부의 출구 기체의 압력이 상기 급기 매니폴드의 압력 미만일 동안, 상기 부컴프레서부의 출구로부터 상기 부터빈부의 입구로 상기 제 2 압축 기체를 보내는 스텝과,
상기 부컴프레서부의 출구 기체의 압력이 상기 급기 매니폴드의 압력 이상이 되었을 때, 상기 급기관을 통하여, 상기 부컴프레서부의 출구로부터 상기 급기 매니폴드로 상기 제 2 압축 기체를 보내는 스텝
을 포함하는 과급 시스템의 운전 방법.At least one main turbine portion driven by the exhaust gas supplied from the internal combustion engine and normally operating during operation of the internal combustion engine and a main compressor driven by the main turbine portion to send the first compressed gas to the internal combustion engine, Wherein the internal combustion engine is driven by exhaust gas supplied from the internal combustion engine and is operated or stopped according to a load of the internal combustion engine, 2. An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, comprising: an exhaust pipe having a negative pressure section for sending a compressed gas and having an intake air supply different from that of the main air intake fan, Connected to the supply manifold of the internal combustion engine, and the second compressed gas A method for operating a supercharging system having a pipe,
Starting the flow of the exhaust gas to the exhaust pipe,
Sending the second compressed gas from an outlet of the sub compressor section to an inlet of the sub-compressor section while the pressure of the outlet gas of the sub compressor section is less than the pressure of the air supply manifold;
When the pressure of the outlet gas of the auxiliary compressor unit becomes equal to or higher than the pressure of the air supply manifold, sending the second compressed gas from the outlet of the secondary compressor unit to the air supply manifold through the air supply unit
And the operation of the supercharging system. 청구항 4에 있어서,
상기 배기관으로의 상기 배기 가스의 유통을 정지하는 스텝과,
상기 부컴프레서부의 출구 기체의 압력이 상기 급기 매니폴드의 압력 미만이 되었을 때, 상기 급기관에 있어서 상기 부컴프레서부의 출구로부터 상기 급기 매니폴드로 상기 제 2 압축 기체의 공급을 정지하고, 상기 부컴프레서부의 출구로부터 상기 부터빈부의 입구로 상기 제 2 압축 기체를 보내는 스텝
을 포함하는 과급 시스템의 운전 방법.The method of claim 4,
Stopping the flow of the exhaust gas to the exhaust pipe,
The supply of the second compressed gas to the supply manifold is stopped from the outlet of the sub compressor section in the air supply engine when the pressure of the outlet gas of the auxiliary compressor section becomes less than the pressure of the air supply manifold, The step of sending the second compressed gas from the outlet of the negative portion to the inlet of the empty portion
And the operation of the supercharging system.
KR1020167020313A 2015-01-14 2015-12-01 Turbocharging system and method of operating same KR101759045B1 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015004951A JP6370716B2 (en) 2015-01-14 2015-01-14 Supercharging system and operating method of supercharging system
JPJP-P-2015-004951 2015-01-14
PCT/JP2015/083698 WO2016114025A1 (en) 2015-01-14 2015-12-01 Turbocharging system and method of operating same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160094450A KR20160094450A (en) 2016-08-09
KR101759045B1 true KR101759045B1 (en) 2017-07-17

Family

ID=56405581

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020167020313A KR101759045B1 (en) 2015-01-14 2015-12-01 Turbocharging system and method of operating same

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP6370716B2 (en)
KR (1) KR101759045B1 (en)
CN (1) CN105980684B (en)
WO (1) WO2016114025A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10746089B2 (en) * 2018-01-25 2020-08-18 Caterpillar Inc. Inline turbocharger arrangement and method
CN108757241A (en) * 2018-07-04 2018-11-06 李桂江 Voltage stabilizing air inlet engine

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009270470A (en) * 2008-05-06 2009-11-19 Toyota Motor Corp Surge avoidance control system of multistage turbo-supercharging system
JP4950082B2 (en) * 2008-01-10 2012-06-13 三菱重工業株式会社 Marine diesel engine

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2609389A1 (en) * 1976-03-06 1977-09-08 Maschf Augsburg Nuernberg Ag EXHAUST GAS TURBOCHARGER UNIT
CN2105561U (en) * 1991-10-14 1992-05-27 方彩琴 Automobile turbo-supercharger
JPH0614443U (en) * 1992-07-24 1994-02-25 石川島播磨重工業株式会社 Exhaust gas switching valve for sequential turbo
JP2005155356A (en) 2003-11-21 2005-06-16 Toyota Motor Corp Engine supercharging device by parallel double turbocharger
JP4662155B2 (en) * 2006-01-10 2011-03-30 株式会社Ｉｈｉ Rotation balance correction method and rotation balance test apparatus for supercharger with electric motor
JP5617721B2 (en) * 2011-03-25 2014-11-05 トヨタ自動車株式会社 Control device for supercharged engine with EGR device

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4950082B2 (en) * 2008-01-10 2012-06-13 三菱重工業株式会社 Marine diesel engine
JP2009270470A (en) * 2008-05-06 2009-11-19 Toyota Motor Corp Surge avoidance control system of multistage turbo-supercharging system

Also Published As

Publication number Publication date
KR20160094450A (en) 2016-08-09
CN105980684B (en) 2017-10-03
CN105980684A (en) 2016-09-28
JP2016130474A (en) 2016-07-21
JP6370716B2 (en) 2018-08-08
WO2016114025A1 (en) 2016-07-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4950082B2 (en) Marine diesel engine
US10526955B2 (en) Supercharging device for an internal combustion engine, and operating method for the supercharging device
US6354084B1 (en) Exhaust gas recirculation system for a turbocharged internal combustion engine
US10563572B2 (en) Charging device for an internal combustion engine and operating method for the charging device
US10513972B2 (en) Supercharger device for an internal combustion engine, and a method for operating said supercharger device
CN108612583B (en) Engine system
WO2011049183A1 (en) Turbo compound system and method for operating same
GB2156429A (en) Control of i.c. engine plural turbocharger systems
KR20110123286A (en) Internal combustion engine having sequential supercharging
US8307646B2 (en) System using supplemental compressor for EGR
US20120152214A1 (en) Turbocharger system
JP5448703B2 (en) Marine diesel engine
KR101759045B1 (en) Turbocharging system and method of operating same
US20120227400A1 (en) Method and system for improving efficiency of multistage turbocharger
US20140130494A1 (en) Air compressing device of engine
KR101566133B1 (en) An internal combustion engine and method of operating an internal combustion engine
JP2005188359A (en) Internal combustion engine with supercharger
JP2001342839A (en) Turbo supercharging system
CN104806345B (en) A kind of electric engine gas distribution device
US12055090B2 (en) Turbocharged engine system and a method of controlling boost pressure
JPS5843568B2 (en) Internal combustion engine exhaust turbocharger
KR20210064637A (en) Apparatus for Reducing the Surge of Engine having Turbo-charge
JP2002188450A (en) Exhaust gas temperature reduction method for internal combustion engine with supercharger, and its device
JP2012092765A (en) Exhaust gas recirculation device for internal combustion engine
WO2002070875A1 (en) Engine with controlled auto-ignition

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant