KR101979131B1 - 주기의 제어 장치 및 방법, 주기, 선박 - Google Patents

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Abstract

주기의 제어 장치 및 방법, 주기, 선박에 있어서, 디젤 엔진 본체 (2) 와, 컴프레서 (21) 및 터빈 (22) 을 구비하는 배기 터빈 과급기 (3) 와, 배기 터빈 과급기 (3) 를 구동시키는 전동 발전기 (32) 와, 디젤 엔진 본체 (2) 에 공기를 공급하는 보조 블로어 (4) 를 구비하는 선박용 디젤 엔진 (1) 에 있어서, 디젤 엔진 본체 (2) 의 저회전 영역에서 보조 블로어 (4) 를 구동시키는 제 1 소기 공급 모드 (a) 와, 디젤 엔진 본체 (2) 의 고회전 영역에서 전동 발전기 (32) 에 의해 배기 터빈 과급기 (3) 를 구동시키는 제 2 소기 공급 모드 (b) 를 형성하고, 제 1 소기 공급 모드 (a) 와 제 2 소기 공급 모드 (b) 를 미리 설정된 모드 전환 회전수 (주기 규정 부하) 에 따라 전환함으로써, 주기의 저부하 운전시의 효율을 향상시킨다.

Description

주기의 제어 장치 및 방법, 주기, 선박{DEVICE AND METHOD FOR CONTROLLING PROPULSION MACHINE, PROPULSION MACHINE, AND SHIP}
본 발명은, 과급기를 구비하는 주기 (主機) 의 제어 장치 및 방법, 주기의 제어 장치를 구비하는 주기, 주기를 구비하는 선박에 관한 것이다.
예를 들어, 선박에 탑재되는 주기로서의 내연 기관은, 연비 향상이나 배기 가스 중의 CO2 를 삭감하기 위하여 과급기가 장착되어 있다. 이 과급기는, 내연 기관으로부터 배출되는 배기 가스를 이용하여 터빈 및 컴프레서를 구동시킴으로써, 내연 기관에 흡기를 압축 공급하여 내연 기관의 출력을 향상시키는 것이다. 또, 과급기의 컴프레서를 구동시킨 잉여의 에너지를 사용하여 발전기로 발전을 실시하는 터보 차저 발전 장치가 있다. 이 터보 차저 발전 장치는, 과급기에 발전기를 직결하고, 잉여의 배기 가스 에너지를 전기 에너지로서 회수함으로써, 선내에 있어서의 다른 발전기의 발전량을 삭감하는 것이다.
이와 같은 터보 차저 발전 장치로는, 하기 특허문헌 1 및 비특허문헌 1 에 기재된 것이 있다.
일본 공개특허공보 2013-224672호
미츠비시 중공 기보 Vol.49 No.1 (2012) 신제품·신기술 특집「배기 가스로 발전하는 대형 선박용 하이브리드 과급기의 실용화」
상기 서술한 비특허문헌 1 의 기재에서는, 내연 기관의 기동시나 저부하 운전시에는 과급기만으로는 충분한 연소용 기체를 내연 기관에 공급할 수 없기 때문에, 보조 블로어를 사용하여 내연 기관에 공급하는 흡기를 확보하고 있다. 그러나, 보조 블로어는, 전동기에 의해 일정한 속도로 운전하여 일정량의 공기를 내연 기관에 공급하는 것인 점에서, 제어의 자유도가 낮아, 최적의 운전이 곤란하고, 효율이 나쁘다는 문제가 있다.
본 발명은, 상기 서술한 과제를 해결하는 것으로, 주기의 저부하 운전시의 효율을 향상하는 주기의 제어 장치 및 방법, 주기, 선박을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 주기의 제어 장치는, 주기 본체와, 컴프레서 및 터빈을 구비하는 과급기와, 상기 과급기를 구동시키는 전동기와, 상기 주기 본체에 공기를 공급하는 보조 블로어를 구비하는 주기에 있어서, 상기 보조 블로어를 구동시키는 제 1 소기 (掃氣) 공급 모드와, 상기 전동기에 의해 상기 과급기를 구동시키는 제 2 소기 공급 모드가 형성되고, 상기 제 1 소기 공급 모드와 상기 제 2 소기 공급 모드를 미리 설정된 주기 규정 부하에 따라 전환하는 것을 특징으로 하는 것이다.
따라서, 보조 블로어를 구동시켜 주기 본체에 공기를 공급하는 제 1 소기 공급 모드와, 전동기에 의해 과급기를 보조적으로 구동시키는 제 2 소기 공급 모드를 주기 규정 부하에 따라 전환함으로써, 주기 본체의 회전수 변경 빈도가 많은 저부하 운전시에, 과급기를 안정적으로 구동시킬 수 있음과 함께, 보조 블로어를 적정 시기만 한정적으로 구동시켜 에너지 절약 효과를 확보할 수 있고, 주기의 저부하 운전시의 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 주기의 제어 장치에서는, 상기 제 1 소기 공급 모드에서의 운전시에, 상기 주기 본체의 부하가 상승하여 미리 설정된 제 1 주기 규정 부하에 도달하면, 상기 전동기에 의한 상기 과급기의 구동을 개시하고 상기 보조 블로어의 구동을 정지시키는 것을 특징으로 하고 있다.
따라서, 주기 본체의 부하에 따라 제 1 소기 공급 모드로부터 제 2 소기 공급 모드로 전환함으로써, 과급기를 적정하게 기동시킬 수 있다.
본 발명의 주기의 제어 장치에서는, 상기 과급기의 구동 개시로부터 미리 설정된 제 1 대기 시간의 경과 후, 상기 보조 블로어의 구동을 정지시키는 것을 특징으로 하고 있다.
따라서, 전동기에 의한 과급기의 구동 보조를 개시하고 제 1 대기 시간의 경과 후에 보조 블로어의 구동을 정지시킴으로써, 제 1 대기 시간 동안만, 전동기에 의해 과급기를 구동 보조함과 함께, 보조 블로어에 의해 주기 본체에 공기를 공급하게 되어, 주기를 안정적으로 운전할 수 있다.
본 발명의 주기의 제어 장치에서는, 상기 제 2 소기 공급 모드에서의 운전시에, 상기 주기 본체의 부하가 저하되어 미리 설정된 제 2 주기 규정 부하에 도달하면, 상기 보조 블로어의 구동을 개시하고 상기 전동기에 의한 상기 과급기의 구동을 정지시키는 것을 특징으로 하고 있다.
따라서, 주기 본체의 부하에 따라 제 2 소기 공급 모드로부터 제 1 소기 공급 모드로 전환함으로써, 과급기를 적정하게 정지시킬 수 있다.
본 발명의 주기의 제어 장치에서는, 상기 보조 블로어의 구동 개시로부터 미리 설정된 제 2 대기 시간의 경과 후, 상기 전동기에 의한 상기 과급기의 구동을 정지시키는 것을 특징으로 하고 있다.
따라서, 보조 블로어의 구동 개시로부터 제 2 대기 시간의 경과 후에 전동기에 의한 과급기의 구동 보조를 정지시킴으로써, 제 2 대기 시간 동안만, 보조 블로어에 의해 주기 본체에 공기를 공급함과 함께, 전동기에 의해 과급기를 구동 보조하게 되어, 주기를 안정적으로 운전할 수 있다.
본 발명의 주기의 제어 장치에서는, 상기 주기 본체의 부하는, 주기 회전수이고, 상기 주기 규정 부하는, 미리 설정된 주기 규정 회전수인 것을 특징으로 하고 있다.
따라서, 제 1 소기 공급 모드와 제 2 소기 공급 모드를 주기 규정 회전수에 따라 전환함으로써, 이 전환시에, 과급기의 구동 보조의 개시 및 보조 정지와 보조 블로어의 구동의 개시 및 정지가 반복 실시되는 경우는 없고, 과급기의 구동 보조를 안정적으로 개시 및 정지시킬 수 있어, 기기의 신뢰성을 확보할 수 있다.
본 발명의 주기의 제어 장치에서는, 상기 제어 장치에 주기 회전수 지령을 출력하는 조종 핸들이 형성되고, 상기 조종 핸들에 의한 항만 내 항행 모드와 항만 외 운항 모드의 전환 회전수에 대해, 상기 주기 규정 회전수가 높게 설정되는 것을 특징으로 하고 있다.
따라서, 과급기의 구동 보조를 안정적으로 개시 및 정지시킬 수 있다.
또, 본 발명의 주기의 제어 방법은, 보조 블로어를 구동시켜 상기 주기 본체에 연소용 기체를 공급하는 공정과, 주기 본체의 부하가 상승하여 미리 설정된 제 1 주기 규정 부하에 도달하면 전동기에 의한 과급기의 구동을 개시하고 상기 보조 블로어의 구동을 정지시키는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.
따라서, 과급기를 안정적으로 기동할 수 있음과 함께, 보조 블로어를 적정 시기만 한정적으로 구동시켜 에너지 절약 효과를 확보할 수 있고, 주기의 저부하 운전시의 효율을 향상시킬 수 있다.
또, 본 발명의 주기의 제어 방법은, 주기 본체의 고회전 영역에서 전동기에 의해 과급기를 구동시키는 공정과, 상기 주기 본체의 부하가 저하되어 미리 설정된 제 2 주기 규정 부하에 도달하면 보조 블로어의 구동을 개시하고 상기 전동기에 의한 과급기의 구동을 정지시키는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.
따라서, 과급기를 안정적으로 정지시킬 수 있음과 함께, 보조 블로어를 적정 시기만 한정적으로 구동시켜 에너지 절약 효과를 확보할 수 있고, 주기의 저부하 운전시의 효율을 향상시킬 수 있다.
또, 본 발명의 주기는, 주기 본체와, 컴프레서 및 터빈을 구비하는 과급기와, 상기 과급기를 구동시키는 전동기와, 상기 주기 본체에 공기를 공급하는 보조 블로어와, 상기 보조 블로어를 구동시키는 제 1 소기 공급 모드와 상기 전동기에 의해 상기 과급기를 구동시키는 제 2 소기 공급 모드를 미리 설정된 주기 규정 부하에 따라 전환하는 제어 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.
따라서, 보조 블로어를 구동시켜 주기 본체에 공기를 공급하는 제 1 소기 공급 모드와, 전동기에 의해 과급기를 구동시키는 제 2 소기 공급 모드를 주기 규정 부하에 따라 전환함으로써, 주기 본체의 저부하 운전시에, 과급기를 안정적으로 구동시킬 수 있음과 함께, 보조 블로어를 적정 시기만 한정적으로 구동시켜 에너지 절약 효과를 확보할 수 있고, 주기의 저부하 운전시의 효율을 향상시킬 수 있다.
또, 본 발명의 선박은, 상기 주기를 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.
따라서, 주기의 저부하 운전시의 효율을 향상시킬 수 있고, 항행시의 에너지 절약을 실현할 수 있다.
본 발명의 주기의 제어 장치 및 방법, 주기, 선박에 의하면, 주기의 저부하 운전시의 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1 은, 본 실시형태의 주기를 나타내는 개략 구성도이다.
도 2 는, 엔진 운전 모드와 소기 공급 모드의 영역을 나타내는 개략도이다.
도 3 은, 선박 증속시에 있어서의 주기의 제어 방법을 나타내는 플로 차트이다.
도 4 는, 선박 증속시에 있어서의 주기의 제어 방법을 나타내는 타임 차트이다.
도 5 는, 선박 감속시에 있어서의 주기의 제어 방법을 나타내는 플로 차트이다.
도 6 은, 선박 감속시에 있어서의 주기의 제어 방법을 나타내는 타임 차트이다.
이하에 첨부 도면을 참조하여, 본 발명에 관련된 주기의 제어 장치 및 방법, 주기, 선박의 바람직한 실시형태를 상세하게 설명한다. 또한, 이 실시형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 또, 실시형태가 복수 있는 경우에는, 각 실시형태를 조합하여 구성하는 것도 포함하는 것이다.
도 1 은, 본 실시형태의 주기를 나타내는 개략 구성도이다.
본 실시형태에서, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 주기로서의 선박용 디젤 엔진 (내연 기관) (1) 은, 디젤 엔진 본체 (2) 와, 배기 터빈 과급기 (3) 와, 보조 블로어 (4) 와, 제어 장치 (5) 를 구비하고 있다. 디젤 엔진 본체 (2) 는, 복수의 실린더부 (13) 가 형성되어 있고, 각각의 각 실린더부 (13) 는, 도시되지 않지만, 내부에 피스톤이 각각 자유롭게 왕복 이동할 수 있게 지지되어 있고, 각 피스톤은 하부가 크로스 헤드를 통하여 크랭크 축에 연결되어 있다.
실린더부 (13) 는, 흡기 포트 (14) 를 통하여 소기 트렁크 (15) 가 연결됨과 함께, 배기 포트 (16) 를 통하여 배기 매니폴드 (17) 가 연결되어 있다. 그리고, 소기 트렁크 (15) 는, 흡기관 (L1) 을 통하여 배기 터빈 과급기 (3) 의 컴프레서 (21) 에 연결되어 있다. 또, 배기 매니폴드 (17) 는, 배기관 (L2) 을 통하여 배기 터빈 과급기 (3) 의 터빈 (22) 에 연결되어 있다. 또, 실린더부 (13) 는, 내부에 연료 (예를 들어, 중유, 천연 가스 등) 를 분사하는 인젝터 (연료 공급 장치) (18) 가 각각 형성되어 있다. 각 인젝터 (18) 는 도시되지 않은 연료 펌프가 연결되어 있다.
배기 터빈 과급기 (3) 는, 컴프레서 (21) 와 터빈 (22) 이 회전축 (23) 을 통하여 동축 상에 연결되어 구성되어 있고, 컴프레서 (21) 와 터빈 (22) 은, 회전축 (23) 에 의해 일체 회전할 수 있다. 컴프레서 (21) 는, 외부로부터 흡기하는 흡기관 (L3) 이 연결됨과 함께, 소기 트렁크 (15) 에 이르는 흡기관 (L1) 이 연결되어 있다. 터빈 (22) 은, 배기 매니폴드 (17) 에 이르는 배기관 (L2) 이 연결됨과 함께, 외부로 배기하는 배기관 (L4) 이 연결되어 있다.
그 때문에, 터빈 (22) 은, 배기 매니폴드 (17) 로부터 배기관 (L2) 을 통하여 유도된 배기 가스 (연소 가스) 에 의해 구동되고, 컴프레서 (21) 를 구동시킨 후, 배기 가스를 배기관 (L4) 으로부터 외부로 배출한다. 한편, 컴프레서 (21) 는, 터빈 (22) 에 의해 구동되고, 흡기관 (L3) 으로부터 흡기한 공기 등의 기체를 압축한 후, 압축한 공기 등의 기체를 연소용 기체로서 흡기관 (L1) 으로부터 소기 트렁크 (15) 로 압송한다.
또, 디젤 엔진 본체 (2) 는, 실린더부 (13) 에 공기 (작동 기체) 를 공급하고, 실린더부 (13) 의 도시되지 않은 피스톤을 작동시킴으로써 엔진 회전수를 상승시키는 작동 기체 공급 장치 (24) 가 형성되어 있다. 이 작동 기체 공급 장치 (24) 는, 작동 기체 공급원 (25) (예를 들어, 어큐뮬레이터나 펌프 등) 과, 개폐 밸브 (26) 와, 작동 기체 공급관 (L5) 을 구비하고 있다. 작동 기체 공급관 (L5) 은, 기단부에 작동 기체 공급원 (25) 이 연결되고, 선단부가 각각의 실린더부 (13) 에 연결됨과 함께, 각각의 실린더부 (13) 에 대응하는 개폐 밸브 (26) 가 복수 형성되어 있다. 작동 기체 공급 장치 (24) 는, 선박용 디젤 엔진 (1) 의 기동시에, 각각의 개폐 밸브 (26) 를 개폐 제어함으로써, 작동 기체 공급원 (25) 의 작동 기체를 작동 기체 공급관 (L5) 으로부터 실린더부 (13) 에 공급·공급 정지를 반복한다. 이로써, 실린더부 (13) 의 내부에 연료를 분사하지 않고, 실린더부 (13) 에 형성된 도시되지 않은 피스톤을 작동시켜, 크로스 헤드를 통하여 크랭크축을 회전시킬 수 있다.
배기 터빈 과급기 (3) 는, 하이브리드 과급기로서, 컴프레서 (21) 및 터빈 (22) 의 회전축 (23) 과 동축 상의 회전축 (31) 을 통하여 전동 발전기 (32) 가 연결되어 있다. 전동 발전기 (32) 는 도시되지 않지만, 회전축 (31) 에 고정되는 로터와, 케이싱에 고정되어 로터의 주위에 배치되는 스테이터에 의해 구성된다. 이 전동 발전기 (32) 는, 배기 가스에 의해 구동됨으로써 발전하는 발전 기능을 가짐과 함께, 컴프레서 (21) 및 터빈 (22) 을 구동 회전시키는 전동 기능을 갖고 있다.
배기 터빈 과급기 (3) 는, 전력 변환 장치 (33) 를 구비하고 있다. 전력 변환 장치 (33) 는, 제 1 전력 변환부 (34) 와, 축전부 (35) 와, 제 2 전력 변환부 (36) 를 구비하고 있다. 제 1 전력 변환부 (34) 는, 전동 발전기 (32) 에 접속되고, 전동 발전기 (32) 의 회생 동작시에, 전동 발전기 (32) 가 발전한 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 출력한다. 제 2 전력 변환부 (36) 는, 선내 전력 계통 (37) 에 접속되고, 전동 발전기 (32) 의 회생 동작시에, 제 1 전력 변환부 (34) 로부터의 직류 전력을 선내 전력 계통 (37) 에 적절한 삼상 교류 전력으로 변환하여 선내 전력 계통 (37) 에 출력한다. 축전부 (35) 는, 제 1 전력 변환부 (34) 와 제 2 전력 변환부 (36) 사이에 접속되고, 제 1 전력 변환부 (34) 로부터의 직류 전력을 소정량만큼 축전한다. 축전부 (35) 는, 제 2 전력 변환부 (36) 에 출력되는 전력을 평활화하기 위하여 형성되고, 전동 발전기 (32) 의 회생 동작 개시시에 축전된 전력을 제 2 전력 변환부 (36) 에 출력한다. 회생 동작 개시 후에 제 2 전력 변환부 (36) 에 출력되는 전력은, 제 1 전력 변환부 (34) 를 통하여 전동 발전기 (32) 로부터 출력된다.
또, 제 2 전력 변환부 (36) 는, 전동 발전기 (32) 의 역행 동작시에, 선내 전력 계통 (37) 으로부터의 삼상 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 제 1 전력 변환부 (34) 에 출력한다. 제 1 전력 변환부 (34) 는, 전동 발전기 (32) 의 역행 동작시에, 제 2 전력 변환부 (36) 로부터의 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 전동 발전기 (32) 에 출력한다. 축전부 (35) 는, 제 2 전력 변환부 (36) 로부터의 직류 전력을 소정량만큼 축전한다. 축전부 (35) 는, 제 1 전력 변환부 (34) 에 출력되는 전력을 평활화하기 위하여 형성되고, 전동 발전기 (32) 의 역행 동작 개시시에 축전된 전력을 제 1 전력 변환부 (34) 에 출력한다. 역행 동작 개시 후에 제 1 전력 변환부 (34) 에 출력되는 전력은, 제 2 전력 변환부 (36) 를 통하여 선내 전력 계통 (37) 으로부터 출력된다.
여기서, 전력 변환 장치 (33) 의 구성은, 상세하게 설명하지 않지만, 예를 들어, 제 1 전력 변환부 (34) 는 컨버터, 축전부 (35) 는 콘덴서, 제 2 전력 변환부 (36) 는 인버터이다.
보조 블로어 (4) 는, 블로어용 임펠러 (41) 와 블로어용 전동기 (모터) (42) 로 구성된다. 보조 블로어 (4) 는, 선박용 디젤 엔진 (1) 의 기동시에 구동됨으로써, 흡기관 (L3) 으로부터 컴프레서 (21) 를 경유하여 흡기한 공기 등의 기체를 압축한 후, 압축한 공기 등의 기체를 연소용 기체로서 흡기관 (L6) 으로부터 흡기관 (L1) 을 경유한 소기 트렁크 (15) 에 압송한다. 또한, 흡기관 (L1) 과 병렬로 흡기관 (L6) 을 형성하고, 이 흡기관 (L6) 에 보조 블로어 (4) (블로어용 임펠러 (41)) 를 형성했지만, 흡기관 (L1) 과 흡기관 (L6) 은 병렬로 형성할 필요는 없고, 흡기관 (L6) 을 형성하지 않고, 흡기관 (L1) 만을 형성하고, 흡기관 (L1) 에 보조 블로어 (4) 를 형성해도 된다.
제어 장치 (5) 는, 전동 발전기 (32) 를 제어하는 제 1 제어 장치 (51) 와, 디젤 엔진 본체 (2) 및 보조 블로어 (4) 를 제어하는 제 2 제어 장치 (52) 를 구비하고 있다.
제 1 제어 장치 (51) 는, 제 1 전력 변환부 (34) 와 제 2 전력 변환부 (36) 를 제어함으로써, 전동 발전기 (32) 를 제어할 수 있다. 즉, 제 1 제어 장치 (51) 는, 전동 발전기 (32) 의 구동 상태 (회생 동작 상태, 또는, 역행 동작 상태) 에 따라 제 1 전력 변환부 (34) 와 제 2 전력 변환부 (36) 의 기능을 제어한다.
제 2 제어 장치 (52) 는, 디젤 엔진 본체 (2) 에 있어서의 인젝터 (18) 와 작동 기체 공급 장치 (24) 를 구동 제어할 수 있다. 또, 제 2 제어 장치 (52) 는, 각 인젝터 (18) 를 구동 제어하여 연료 분사 시기나 연료 분사량을 제어한다. 또한, 제 2 제어 장치 (52) 는, 작동 기체 공급 장치 (24) 를 구성하는 개폐 밸브 (26) 를 개폐 제어하여 실린더부 (13) 로의 작동 기체 공급 시기나 작동 기체 공급량을 제어한다. 또, 제 2 제어 장치 (52) 는, 보조 블로어 (4) 를 구동 제어함으로써, 디젤 엔진 본체 (2) 로의 압축한 공기 등의 기체를 공급하고, 소기압 (흡기압) 을 제어할 수 있다.
또, 제 2 제어 장치 (52) 는, 선박을 항행하는 조종 핸들 (53) 이 접속되어 있다. 이 조종 핸들 (53) 은, 제 2 제어 장치 (52) 에 대해 주기 회전수 지령을 출력하는 것이고, 디젤 엔진 본체 (2) 의 회전수를 제어함으로써 선박을 항행시킬 수 있다. 조종 핸들 (53) 은, 제 1 엔진 운전 모드로서의 항만 내 항행 모드 (회전수) 와, 제 2 엔진 운전 모드로서의 항만 외 운항 모드로 전환할 수 있다.
항만 내 항행 모드는, 추가로 풀·어헤드 (Full Ahead : 항내 속력에서의 전진 전속 회전수), 하프·어헤드 (Half Ahead : 항내 속력에서의 전진 반속 회전수), 슬로우·어헤드 (Slow Ahead : 항내 속력에서의 전진 미속 회전수), 데드·슬로우·어헤드 (Dead Slow Ahead : 항내 속력에서의 전진 최미속 회전수), 데드·슬로우·어스턴 (Dead Slow Astern : 후진 최미속 회전수), 슬로우·어스턴 (Slow Astern : 후진 미속 회전수), 하프·어스턴 (Half Astern : 후진 반속 회전수) 및 풀·어스턴 (Full Astern : 후진 전속 회전수) 으로 전환할 수 있다. 이 제 1 엔진 운전 모드와 제 2 엔진 운전 모드의 전환은, 조종 핸들 (53) 의 조작에 의해 실시된다.
제어 장치 (5) 는, 엔진 기동 준비 신호 (101) 가 입력되면, 보조 블로어 (4) 의 구동을 개시함으로써, 압축한 공기 등의 기체를 연소용 기체로서 선박용 디젤 엔진 (1) 의 소기 트렁크 (15) 에 압송하고, 소기압 (흡기압) 을 상승시킨다. 제어 장치 (5) 는, 엔진 회전 기동 개시 신호 (102) 가 입력되면, 작동 기체 공급 장치 (24) 의 구동을 개시함으로써, 엔진 회전수를 상승시키고, 엔진 회전수가 미리 설정된 연료 공급 개시 회전수에 도달하면, 각 인젝터 (18) 를 구동시켜 디젤 엔진 본체 (2) 에 연료를 공급한다. 그러면, 선박용 디젤 엔진 (1) 이 연소에 의한 운전을 개시한다.
또, 제어 장치 (5) 는, 엔진 기동 준비 신호 (101) 가 입력되면, 제 2 전력 변환부 (36) 를 제어함으로써, 선내 전력 계통 (37) 으로부터의 삼상 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 축전부 (35) 에 축전하고, 축전부 (35) 의 전압을 미리 설정된 대기 전압에 도달시킨다. 그리고, 제어 장치 (5) 는, 축전부 (35) 의 전압이 대기 전압에 도달하고, 엔진 회전수가 미리 설정된 모드 전환 회전수에 도달하면, 제 1 전력 변환부 (34) 를 제어함으로써, 축전부 (35) 의 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 전동 발전기 (32) 의 구동을 개시하는 한편, 보조 블로어 (4) 의 구동을 정지시키고, 배기 터빈 과급기 (3) 를 급전 모드로 한다. 그 후, 제어 장치 (5) 는, 전동 발전기 (32) 에 의한 구동 보조를 정지시키고, 배기 가스의 에너지에 의해 배기 터빈 과급기 (3) 를 구동시키는 통상 운전 모드로 한 후, 엔진 부하가 미리 설정된 부하에 도달하면, 배기 가스의 잉여 에너지에 의해 전동 발전기 (32) 가 발생시킨 전력을 선내 전력 계통 (37) 에 출력하고, 배기 터빈 과급기 (3) 를 발전 모드로 한다.
도 2 는, 엔진 운전 모드와 소기 공급 모드의 영역을 나타내는 개략도이다. 본 실시형태에서, 제어 장치 (5) 는, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 조종 핸들 (53) 로부터의 주기 회전수 지령을 받아, 제 1 엔진 운전 모드 (A) 와, 제 2 엔진 운전 모드 (B) 로 전환할 수 있다. 이 때, 제어 장치 (5) 는, 보조 블로어 (4) 를 구동시키는 제 1 소기 공급 모드 (a) 와, 전동 발전기 (32) 에 의해 배기 터빈 과급기 (3) 를 구동 보조하는 제 2 소기 공급 모드 (b) 와, 전동 발전기 (32) 에 의한 구동 보조를 정지시키고 배기 가스의 에너지에 의해 배기 터빈 과급기 (3) 를 구동시키는 제 3 소기 공급 모드 (c) 와, 배기 가스의 에너지에 의해 배기 터빈 과급기 (3) 를 구동시킴과 함께 배기 가스의 잉여 에너지에 의해 전동 발전기 (32) 가 발전한 전력을 선내 전력 계통 (37) 에 공급하는 제 4 소기 공급 모드 (d) 를 구비하고 있고, 디젤 엔진 본체 (2) 의 회전수 (주기 본체의 부하) 가 엔진 저회전 영역으로부터 엔진 고회전 영역으로 변동함에 따라, 제 1 소기 공급 모드 (a) 로부터 제 2 소기 공급 모드 (b) 로, 제 2 소기 공급 모드 (b) 로부터 제 3 소기 공급 모드 (c) 로, 제 3 소기 공급 모드 (c) 로부터 제 4 소기 공급 모드 (d) 로 소기 공급 모드를 전환할 수 있다. 여기서, 제 1 소기 공급 모드 (a) 와 제 2 소기 공급 모드 (b) 의 전환은, 미리 설정된 모드 전환 회전수 (주기 규정 부하) 에 따라 실행하고, 제 2 소기 공급 모드 (b) 와 제 3 소기 공급 모드 (c) 의 전환 및 제 3 소기 공급 모드 (c) 와 제 4 소기 공급 모드 (d) 의 전환은, 미리 설정된 모드 전환 부하 (모드 전환 출력 또는 주기 규정 부하) 에 따라 실행한다.
구체적으로, 제 1 소기 공급 모드 (a) 에서의 운전시에, 디젤 엔진 본체 (2) 의 회전수 (부하) 가 상승하여 미리 설정된 제 1 모드 전환 회전수 (제 1 주기 규정 부하) 에 도달하면, 전동 발전기 (32) 에 의한 배기 터빈 과급기 (3) 의 구동을 개시하고 보조 블로어 (4) 의 구동을 정지시켜 제 2 소기 공급 모드 (b) 로 전환한다. 이 때, 디젤 엔진 본체 (2) 의 회전수가 제 1 모드 전환 회전수에 도달하면, 전동 발전기 (32) 에 의한 배기 터빈 과급기 (3) 의 구동 보조를 개시하고, 배기 터빈 과급기 (3) 의 구동 보조 개시로부터 미리 설정된 제 1 대기 시간의 경과 후, 보조 블로어 (4) 의 구동을 정지시킨다.
또, 제 2 소기 공급 모드 (b) 에서의 운전시에, 디젤 엔진 본체 (2) 의 회전수 (부하) 가 저하되어 미리 설정된 제 2 모드 전환 회전수 (제 2 주기 규정 부하) 에 도달하면, 보조 블로어 (4) 의 구동을 개시하고 전동 발전기 (32) 에 의한 배기 터빈 과급기 (3) 의 구동을 정지시켜 제 1 소기 공급 모드 (a) 로 전환한다. 이 때, 디젤 엔진 본체 (2) 의 회전수가 제 2 모드 전환 회전수에 도달하면, 보조 블로어 (4) 의 구동을 개시하고, 보조 블로어 (4) 의 구동 개시로부터 미리 설정된 제 2 대기 시간의 경과 후, 전동 발전기 (32) 에 의한 배기 터빈 과급기 (3) 의 구동을 정지시킨다. 이 경우, 제 2 모드 전환 회전수는, 제 1 모드 전환 회전수보다 낮은 값으로 설정되어 있다.
또한, 제 2 소기 공급 모드 (b) 와 제 3 소기 공급 모드 (c) 의 전환 및 제 3 소기 공급 모드 (c) 와 제 4 소기 공급 모드 (d) 의 전환은, 디젤 엔진 본체 (2) 의 부하가 미리 설정된 모드 전환 부하 (모드 전환 출력) 에 도달함으로써 실행한다.
여기서, 제 1 소기 공급 모드 (a) 와 제 2 소기 공급 모드 (b) 의 전환은, 미리 설정된 제 1 모드 전환 회전수와 제 2 모드 전환 회전수에 따라 실행했지만, 선박용 디젤 엔진 (1) 의 부하이면 된다. 즉, 선박용 디젤 엔진 (1) 의 부하란, 엔진 회전수 외에, 디젤 엔진 본체 (2) 의 부하 (출력) 나 소기압이나 연료 분사량 등이 있다. 또, 제 1 모드 전환 회전수와 제 2 모드 전환 회전수는, 제 1 엔진 운전 모드 (a) 와 제 2 엔진 운전 모드 (b) 의 전환을 실행하는 모드 전환 회전수보다 높은 회전수로 설정된다.
여기서, 제 1 소기 공급 모드 (a) 와 제 2 소기 공급 모드 (b) 는, 디젤 엔진 본체 (2) 의 회전수에 따라 전환하는 것이 바람직하다. 조종 핸들 (53) 이 조작되면, 엔진 회전수가 상승함과 함께 엔진 출력이 상승하고, 항만 내 항행 모드로부터 항만 외 운항 모드로 전환된다. 이 때, 엔진 출력은, 선박의 운항 상태 (예를 들어, 풍향, 파도의 높이 등) 에 따라 변동되기 때문에, 회전수에 대해 엔진 출력이 일치하지 않고 상하로 변동된다. 그 때문에, 예를 들어, 제 1 소기 공급 모드 (a) 와 제 2 소기 공급 모드 (b) 를 디젤 엔진 본체 (2) 의 엔진 출력에 따라 전환하면, 회전수가 일정해도, 엔진 출력이 변동되면, 제 1 소기 공급 모드 (a) 와 제 2 소기 공급 모드 (b) 의 전환이 빈번하게 실시될 우려가 있다. 그러면, 배기 터빈 과급기 (3) 의 구동 보조의 개시와 보조 정지, 보조 블로어 (4) 의 구동 개시와 정지가 반복하여 실시된다. 한편, 제 1 소기 공급 모드 (a) 와 제 2 소기 공급 모드 (b) 를 디젤 엔진 본체 (2) 의 회전수에 따라 전환하면, 제 1 소기 공급 모드 (a) 와 제 2 소기 공급 모드 (b) 의 전환이 빈번하게 실시되는 경우는 없고, 배기 터빈 과급기 (3) 의 구동 보조의 개시와 보조 정지, 보조 블로어 (4) 의 구동 개시와 정지가 반복되어 실시되는 경우는 없다.
여기서, 본 실시형태의 주기의 제어 장치를 사용한 제어 방법에 대해, 플로 차트와 타임 차트를 사용하여 상세하게 설명한다. 도 3 은, 선박 증속시 (예를 들어, 선박의 출항 (出航) 시) 에 있어서의 주기의 제어 방법을 나타내는 플로 차트, 도 4 는, 선박 증속시에 있어서의 주기의 제어 방법을 나타내는 타임 차트, 도 5 는, 선박 감속시 (예를 들어, 선박 출항 (出港) 시) 에 있어서의 주기의 제어 방법을 나타내는 플로 차트, 도 6 은, 선박 감속시에 있어서의 주기의 제어 방법을 나타내는 타임 차트이다.
본 실시형태의 주기의 제어 방법은, 제 1 소기 공급 모드 (a) 에서의 운전시에 보조 블로어 (4) 를 구동시켜 디젤 엔진 본체 (2) 에 공기를 공급하는 공정과, 디젤 엔진 본체 (2) 의 회전수가 상승하여 제 1 모드 전환 회전수에 도달하면 전동 발전기 (32) 에 의한 배기 터빈 과급기 (3) 의 구동을 개시하고 보조 블로어 (4) 의 구동을 정지시키는 공정을 구비한다.
본 실시형태의 주기의 제어 방법은, 제 2 소기 공급 모드 (b) 에서의 운전시에 전동 발전기 (32) 에 의해 배기 터빈 과급기 (3) 를 구동시키는 공정과, 디젤 엔진 본체 (2) 의 회전수가 저하되어 미리 설정된 제 2 모드 전환 회전수에 도달하면 보조 블로어 (4) 의 구동을 개시하고 전동 발전기 (32) 에 의한 배기 터빈 과급기 (3) 의 구동을 정지시키는 공정을 구비한다.
본 실시형태의 주기의 제어 방법에 있어서, 선박의 증속시, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 스텝 S1 에서, 제어 장치 (5) 는, 엔진 기동 준비 신호 (101) 가 입력되면, 보조 블로어 (4) 를 작동시켜 소기 트렁크 (15) 를 통하여 실린더부 (13) 에 연소용 기체를 압송하고, 소기압 (흡기압) 을 상승시킨다. 그리고, 스텝 S2 에서 디젤 엔진 본체 (2) 를 기동한다.
즉, 제어 장치 (5) 는, 제 2 전력 변환부 (36) 를 제어함으로써, 선내 전력 계통 (37) 으로부터의 삼상 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 축전부 (35) 에 축전을 개시하여 대기 전압으로 유지한다. 그리고, 제어 장치 (5) 는, 엔진 회전 기동 개시 신호 (102) 가 입력되면, 개폐 밸브 (26) 를 개폐 제어하여 디젤 엔진 본체 (2) 에 작동 기체를 공급함으로써, 에어 런을 실행하여 엔진 회전수를 상승시킨다. 제어 장치 (5) 는, 엔진 회전수가 연료 공급 개시 회전수에 도달하면, 인젝터 (18) 를 구동시키고, 디젤 엔진 본체 (2) 의 실린더부 (13) 에 연료를 분사한다. 그러면, 선박용 디젤 엔진 (1) 은, 실린더부 (13) 에서 연료에 착화하여 연소를 개시하기 때문에, 연소 운전이 개시된다.
스텝 S3 에서, 제어 장치 (5) 는, 모터링 모드가 선택되어 있는지 여부를 판정한다. 모터링 모드란, 배기 터빈 과급기 (3) 에서, 전력 변환 장치 (33) 에 의해 전동 발전기 (32) 를 제어함으로써, 전동 발전기 (32) 에 급전을 실행함과 함께 전동 발전기 (32) 에 의한 발전을 실행하는 모드이다. 여기서, 모터링 모드가 선택되어 있지 않은 것으로 판정 (아니오) 되면 그대로 대기하고, 모터링 모드가 선택되어 있는 것으로 판정 (예) 되면, 스텝 S4 로 이행한다.
스텝 S4 에서, 제어 장치 (5) 는, 엔진 회전수가 제 1 모드 전환 회전수에 도달하고 있는지 여부를 판정한다. 여기서, 엔진 회전수가 제 1 모드 전환 회전수에 도달하고 있지 않은 것으로 판정 (아니오) 되면 그대로 대기하고, 엔진 회전수가 제 1 모드 전환 회전수에 도달하고 있는 것으로 판정 (예) 되면, 스텝 S5 로 이행한다. 스텝 S5 에서, 제어 장치 (5) 는 모터링을 개시한다. 즉, 제어 장치 (5) 는, 제 1 전력 변환부 (34) 를 제어함으로써, 축전부 (35) 의 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 전동 발전기 (32) 의 구동을 개시하고, 선내 전력 계통 (37) 으로부터의 전력을 전동 발전기 (32) 에 출력하고, 모터링을 개시한다.
스텝 S6 에서, 제어 장치 (5) 는, 모터링이 개시되고 나서 제 1 대기 시간이 경과했는지 여부를 판정한다. 여기서, 제 1 대기 시간이 경과하고 있지 않은 것으로 판정 (아니오) 되면 그대로 대기하고, 제 1 대기 시간이 경과한 것으로 판정 (예) 되면, 스텝 S7 에서 보조 블로어 (4) 의 구동을 정지시킨다. 그 후, 스텝 S8 에서, 제어 장치 (5) 는, 엔진 부하가 모드 전환 부하에 도달하고 있는지 여부를 판정한다. 여기서, 엔진 부하가 모드 전환 부하에 도달하고 있지 않은 것으로 판정 (아니오) 되면 그대로 대기하고, 엔진 부하가 모드 전환 부하에 도달하고 있는 것으로 판정 (예) 되면, 스텝 S9 로 이행한다.
스텝 S9 에서, 제어 장치 (5) 는 모터링을 정지시킨다. 즉, 제어 장치 (5) 는, 제 1 전력 변환부 (34) 를 제어함으로써, 선내 전력 계통 (37) 으로부터 전동 발전기 (32) 로의 급전을 중지하고 모터링을 정지시킨다. 그 후, 배기 가스의 에너지에 의해 배기 터빈 과급기 (3) 를 구동시키는 통상 운전 모드로 한 후, 엔진 부하가 미리 설정된 부하에 도달하면, 배기 가스의 잉여 에너지에 의해 전동 발전기 (32) 의 발전이 개시되면, 전력을 선내 전력 계통 (37) 에 출력한다.
또, 본 실시형태의 주기의 제어 장치의 전환 타이밍에 대해 설명한다. 도 4 에 나타내는 바와 같이, 시간 (t1) 에서, 엔진 기동 준비 신호 (101) 가 입력되면 보조 블로어 (4) 가 작동한다. 그리고, 조종 핸들 (53) 이 제 1 엔진 운전 모드의 풀·어헤드까지 조작되면, 소기 트렁크 (15) 를 통하여 실린더부 (13) 에 연소용 기체가 압송되어 엔진 회전수가 상승한다. 그 후, 제어 장치 (5) 는, 인젝터 (18) 를 구동시켜 디젤 엔진 본체 (2) 의 실린더부 (13) 에 연료를 분사함으로써, 연소 운전이 개시된다.
시간 (t2) 에서, 제 1 엔진 운전 모드의 풀·어헤드에 대한 모드 전환 회전수 (예를 들어, 40 rpm) 를 초과하고, 시간 (t3) 에서, 엔진 회전수가 제 1 모드 전환 회전수 (예를 들어, 45 rpm) 에 도달하면, 모터링이 개시된다. 그리고, 제 1 대기 시간이 경과한 시간 (t4) 에서, 보조 블로어 (4) 의 구동이 정지된다.
또, 본 실시형태의 주기의 제어 방법에 있어서, 선박의 감속시, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 스텝 S21 에서, 제어 장치 (5) 는, 모터링 모드가 선택되어 있는지 여부를 판정한다. 여기서, 모터링 모드가 선택되어 있지 않은 것으로 판정 (아니오) 되면 그대로 대기하고, 모터링 모드가 선택되어 있는 것으로 판정 (예) 되면, 스텝 S22 로 이행한다. 스텝 S22 에서, 제어 장치 (5) 는, 엔진 부하가 모드 전환 부하에 도달하고 있는지 여부를 판정한다. 여기서, 엔진 부하가 모드 전환 부하에 도달하고 있지 않은 것으로 판정 (아니오) 되면 그대로 대기하고, 엔진 부하가 모드 전환 부하에 도달하고 있는 것으로 판정 (예) 되면, 스텝 S23 으로 이행한다.
스텝 S23 에서, 제어 장치 (5) 는 모터링을 개시한다. 즉, 제어 장치 (5) 는, 제 1 전력 변환부 (34) 를 제어함으로써, 축전부 (35) 의 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 전동 발전기 (32) 의 구동을 개시하고, 선내 전력 계통 (37) 으로부터의 전력을 전동 발전기 (32) 에 출력하고, 모터링을 개시한다. 스텝 S24 에서, 제어 장치 (5) 는, 엔진 회전수가 저하되어 제 2 모드 전환 회전수에 도달하고 있는지 여부를 판정한다. 여기서, 엔진 회전수가 제 2 모드 전환 회전수에 도달하고 있지 않은 것으로 판정 (아니오) 되면 그대로 대기하고, 엔진 회전수가 제 2 모드 전환 회전수에 도달하고 있는 것으로 판정 (예) 되면, 스텝 S25 로 이행한다.
스텝 S25 에서, 제어 장치 (5) 는, 보조 블로어 (4) 를 작동시켜 소기 트렁크 (15) 를 통하여 실린더부 (13) 에 연소용 기체를 압송한다. 스텝 S26 에서, 제어 장치 (5) 는, 보조 블로어 (4) 가 작동하고 나서 제 2 대기 시간이 경과했는지 여부를 판정한다. 여기서, 제 2 대기 시간이 경과하고 있지 않은 것으로 판정 (아니오) 되면 그대로 대기하고, 제 2 대기 시간이 경과한 것으로 판정 (예) 되면, 스텝 S27 로 이행한다. 스텝 S27 에서, 제어 장치 (5) 는, 모터링을 정지시킨다. 즉, 제어 장치 (5) 는, 제 1 전력 변환부 (34) 를 제어함으로써, 선내 전력 계통 (37) 으로부터 전동 발전기 (32) 로의 급전을 중지하고 모터링을 정지시킨다.
또, 본 실시형태의 주기의 제어 장치의 전환 타이밍에 대해 설명한다. 도 6 에 나타내는 바와 같이, 시간 (t11) 에서, 엔진 회전수가 제 2 모드 전환 회전수 (예를 들어, 43 rpm) 로까지 저하되면, 보조 블로어 (4) 의 구동을 개시한다. 그리고, 제 2 대기 시간이 경과한 시간 (t12) 에서 모터링이 정지된다. 그리고, 시간 (t13) 에서, 조종 핸들 (53) 이 제 1 엔진 운전 모드 (매뉴버링·풀·어헤드) 의 풀·어헤드까지 되돌리도록 조작되면, 엔진 회전수가 저하된다. 그 후, 시간 (t14) 에서, 조종 핸들 (53) 이 정지 위치까지 조작되면, 엔진 회전수가 0 이 되고, 보조 블로어 (4) 의 구동이 정지된다.
이와 같이 본 실시형태의 주기의 제어 장치에 있어서는, 디젤 엔진 본체 (2) 와, 컴프레서 (21) 및 터빈 (22) 을 구비하는 배기 터빈 과급기 (3) 와, 배기 터빈 과급기 (3) 를 구동시키는 전동 발전기 (32) 와, 디젤 엔진 본체 (2) 에 공기를 공급하는 보조 블로어 (4) 를 구비하는 선박용 디젤 엔진 (1) 에 있어서, 보조 블로어 (4) 를 구동시키는 제 1 소기 공급 모드 (a) 와, 전동 발전기 (32) 에 의해 배기 터빈 과급기 (3) 를 구동시키는 제 2 소기 공급 모드 (b) 를 형성하고, 제 1 소기 공급 모드 (a) 와 제 2 소기 공급 모드 (b) 를 미리 설정된 모드 전환 회전수 (주기 규정 부하) 에 따라 전환하고 있다.
따라서, 보조 블로어 (4) 를 구동시키는 제 1 소기 공급 모드 (a) 와 전동 발전기 (32) 에 의해 배기 터빈 과급기 (3) 를 보조적으로 구동시키는 제 2 소기 공급 모드 (b) 를 주기 규정 부하에 따라 전환함으로써, 디젤 엔진 본체 (2) 의 회전수 변경 빈도가 많은 저부하 운전시에, 배기 터빈 과급기 (3) 를 안정적으로 구동시킬 수 있음과 함께, 보조 블로어 (4) 를 적정 시기만 한정하여 구동시켜 에너지 절약 효과를 확보할 수 있고, 선박용 디젤 엔진 (1) 의 저부하 운전시의 효율을 향상시킬 수 있다.
본 실시형태의 주기의 제어 장치에서는, 제 1 소기 공급 모드 (a) 에서의 운전시에, 디젤 엔진 본체 (2) 의 회전수가 상승하여 미리 설정된 제 1 주기 규정 회전수에 도달하면, 전동 발전기 (32) 에 의한 배기 터빈 과급기 (3) 의 구동을 개시하고 보조 블로어 (4) 의 구동을 정지시킨다. 따라서, 디젤 엔진 본체 (2) 의 회전수에 따라 제 1 소기 공급 모드 (a) 로부터 제 2 소기 공급 모드 (b) 로 전환함으로써, 배기 터빈 과급기 (3) 를 적정하게 기동할 수 있다.
본 실시형태의 주기의 제어 장치에서는, 배기 터빈 과급기 (3) 의 구동 개시로부터 미리 설정된 제 1 대기 시간의 경과 후, 보조 블로어 (4) 의 구동을 정지시킨다. 따라서, 전동 발전기 (32) 에 의한 배기 터빈 과급기 (3) 의 구동 보조를 개시하고 제 1 대기 시간의 경과 후에 보조 블로어 (4) 의 구동을 정지시킴으로써, 제 1 대기 시간 동안만, 전동 발전기 (32) 에 의해 배기 터빈 과급기 (3) 를 구동 보조함과 함께, 보조 블로어 (4) 에 의해 디젤 엔진 본체 (2) 에 공기를 공급하게 되어, 디젤 엔진 본체 (2) 를 안정적으로 운전할 수 있다.
본 실시형태의 주기의 제어 장치에서는, 제 2 소기 공급 모드 (b) 에서의 운전시에, 디젤 엔진 본체 (2) 의 회전수가 저하되어 미리 설정된 제 2 주기 규정 회전수에 도달하면, 보조 블로어 (4) 의 구동을 개시하고 전동 발전기 (32) 에 의한 배기 터빈 과급기 (3) 의 구동을 정지시킨다. 따라서, 디젤 엔진 본체 (2) 의 회전수에 따라 제 2 소기 공급 모드 (b) 로부터 제 1 소기 공급 모드 (a) 로 전환함으로써, 배기 터빈 과급기 (3) 를 적정하게 정지시킬 수 있다.
본 실시형태의 주기의 제어 장치에서는, 보조 블로어 (4) 의 구동 개시로부터 미리 설정된 제 2 대기 시간의 경과 후, 전동 발전기 (32) 에 의한 배기 터빈 과급기 (3) 의 구동을 정지시킨다. 따라서, 보조 블로어 (4) 의 구동 개시로부터 제 2 대기 시간의 경과 후에 전동 발전기 (32) 에 의한 배기 터빈 과급기 (3) 의 구동 보조를 정지시킴으로써, 제 2 대기 시간 동안만, 보조 블로어 (4) 에 의해 디젤 엔진 본체 (2) 에 공기를 공급함과 함께, 전동 발전기 (32) 에 의해 배기 터빈 과급기 (3) 를 구동 보조하게 되어, 디젤 엔진 본체 (2) 를 안정적으로 운전할 수 있다.
본 실시형태의 주기의 제어 장치에서는, 제 1 소기 공급 모드 (a) 와 제 2 소기 공급 모드 (b) 를 디젤 엔진 본체 (2) 의 규정 회전수에 따라 전환한다. 따라서, 이 전환시에 배기 터빈 과급기 (3) 의 구동 보조의 개시 및 보조 정지와 보조 블로어 (4) 의 구동 개시 및 정지가 반복 실시되는 경우는 없고, 배기 터빈 과급기 (3) 의 구동 보조를 안정적으로 개시 및 정지시킬 수 있어, 각종 기기의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
본 실시형태의 주기의 제어 장치에서는, 제어 장치 (5) 에 주기 회전수 지령을 출력하는 조종 핸들 (53) 이 형성되고, 조종 핸들 (53) 에 의한 항만 내 항행 모드와, 항만 외 운항 모드의 전환 회전수에 대해, 디젤 엔진 본체 (2) 의 규정 회전수가 높게 설정되어 있다. 따라서, 배기 터빈 과급기 (3) 의 구동 보조를 안정적으로 개시 및 정지시킬 수 있다.
또, 본 실시형태의 주기의 제어 방법에 있어서는, 보조 블로어 (4) 를 구동시켜 디젤 엔진 본체 (2) 에 연소용 기체를 공급하는 공정과, 디젤 엔진 본체 (2) 의 회전수가 상승하여 미리 설정된 제 1 주기 규정 부하에 도달하면 전동 발전기 (32) 에 의한 배기 터빈 과급기 (3) 의 구동을 개시하고 보조 블로어 (4) 의 구동을 정지시키는 공정을 구비하고 있다. 따라서, 배기 터빈 과급기 (3) 를 안정적으로 구동시킬 수 있음과 함께, 보조 블로어 (4) 를 적정 시기만 한정적으로 구동시켜 에너지 절약 효과를 확보할 수 있고, 선박용 디젤 엔진 (1) 의 저부하 운전시의 효율을 향상시킬 수 있다.
또, 본 실시형태의 주기의 제어 방법에 있어서는, 디젤 엔진 본체 (2) 의 고회전 영역에서 전동 발전기 (32) 에 의해 배기 터빈 과급기 (3) 를 구동시키는 공정과, 디젤 엔진 본체 (2) 의 회전수가 저하되어 미리 설정된 제 2 주기 규정 회전수에 도달하면 보조 블로어 (4) 의 구동을 개시하고 전동 발전기 (32) 에 의한 배기 터빈 과급기 (3) 의 구동을 정지시키는 공정을 구비하고 있다. 따라서, 배기 터빈 과급기 (3) 를 안정적으로 정지시킬 수 있음과 함께, 보조 블로어 (4) 를 적정 시기만 한정적으로 구동시켜 에너지 절약 효과를 확보할 수 있고, 디젤 엔진 본체 (2) 의 저부하 운전시의 효율을 향상시킬 수 있다.
또, 본 실시형태의 주기에 있어서는, 디젤 엔진 본체 (2) 와, 배기 터빈 과급기 (3) 와, 전동 발전기 (32) 와, 보조 블로어 (4) 와, 제어 장치 (5) 를 구비하고 있다. 따라서, 디젤 엔진 본체 (2) 의 저부하 운전시에, 배기 터빈 과급기 (3) 를 안정적으로 구동시킬 수 있음과 함께, 보조 블로어 (4) 를 적정 시기만 한정적으로 구동시켜 에너지 절약 효과를 확보할 수 있고, 선박용 디젤 엔진 (1) 의 저부하 운전시의 효율을 향상시킬 수 있다.
또, 본 실시형태의 선박에 있어서는, 선박용 디젤 엔진 (1) 을 구비하고 있다. 따라서, 디젤 엔진 본체 (2) 의 저부하 운전시의 효율을 향상시킬 수 있고, 항행시의 에너지 절약을 실현할 수 있다.
1 : 선박용 디젤 엔진 (주기)
2 : 디젤 엔진 본체
3 : 배기 터빈 과급기 (과급기)
4 : 보조 블로어
5 : 제어 장치
13 : 실린더부
18 : 인젝터
21 : 컴프레서
22 : 터빈
24 : 작동 기체 공급 장치
25 : 작동 기체 공급원
26 : 개폐 밸브
32 : 전동 발전기
33 : 전력 변환 장치
34 : 제 1 전력 변환부
35 : 축전부
36 : 제 2 전력 변환부
37 : 선내 전력 계통
51 : 제 1 제어 장치
52 : 제 2 제어 장치
53 : 조종 핸들
L1, L3 : 흡기관
L2, L4 : 배기관
L5 : 작동 기체 공급관

Claims (11)

  1. 주기 본체와,
    컴프레서 및 터빈을 구비하는 과급기와,
    상기 과급기를 구동시키는 전동기와,
    상기 주기 본체와는 상이한 구동원에 의해 구동되고, 상기 주기 본체에 공기를 공급하는 보조 블로어를 구비하는 주기에 있어서,
    상기 보조 블로어를 구동시키는 제 1 소기 공급 모드와, 상기 전동기에 의해 상기 과급기를 구동시키는 제 2 소기 공급 모드가 형성되고, 상기 제 1 소기 공급 모드와 상기 제 2 소기 공급 모드를 미리 설정된 주기 규정 부하에 따라 전환하고,
    상기 제 1 소기 공급 모드에서의 운전시에, 상기 주기 본체의 부하가 상승하여 미리 설정된 제 1 주기 규정 부하에 도달하면, 상기 전동기에 의한 상기 과급기의 구동을 개시하고 상기 보조 블로어의 구동을 정지시키고,
    상기 제 2 소기 공급 모드에서의 운전시에, 상기 주기 본체의 부하가 저하되어 미리 설정된 상기 제 1 주기 규정 부하보다 낮은 제 2 주기 규정 부하에 도달하면, 상기 보조 블로어의 구동을 개시하고 상기 전동기에 의한 상기 과급기의 구동을 정지시키는 것을 특징으로 하는 주기의 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 과급기의 구동 개시로부터 미리 설정된 제 1 대기 시간의 경과 후, 상기 보조 블로어의 구동을 정지시키는 것을 특징으로 하는 주기의 제어 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 보조 블로어의 구동 개시로부터 미리 설정된 제 2 대기 시간의 경과 후, 상기 전동기에 의한 상기 과급기의 구동을 정지시키는 것을 특징으로 하는 주기의 제어 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주기 본체의 부하는, 주기 회전수이고, 상기 주기 규정 부하는, 미리 설정된 주기 규정 회전수인 것을 특징으로 하는 주기의 제어 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어 장치에 주기 회전수 지령을 출력하는 조종 핸들이 형성되고, 상기 조종 핸들에 의한 항만 내 항행 모드와 항만 외 운항 모드의 전환 회전수에 대해, 상기 주기 규정 회전수가 높게 설정되는 것을 특징으로 하는 주기의 제어 장치.
  6. 주기 본체와는 상이한 구동원에 의해 보조 블로어를 구동시켜 상기 주기 본체에 연소용 기체를 공급하는 공정과,
    상기 주기 본체의 부하가 상승하여 미리 설정된 제 1 주기 규정 부하에 도달하면 전동기에 의한 과급기의 구동을 개시하고 상기 보조 블로어의 구동을 정지시키는 공정과,
    상기 주기 본체의 고회전 영역에서 상기 전동기에 의해 과급기를 구동시키는 공정과,
    상기 전동기에 의해 상기 과급기를 구동시킬 때, 상기 주기 본체의 부하가 저하되어 미리 설정된 상기 제 1 주기 규정 부하보다 낮은 제 2 주기 규정 부하에 도달하면, 상기 주기 본체와는 상이한 구동원에 의해 상기 보조 블로어의 구동을 개시하고 상기 전동기에 의한 상기 과급기의 구동을 정지시키는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 주기의 제어 방법.
  7. 주기 본체와,
    컴프레서 및 터빈을 구비하는 과급기와,
    상기 과급기를 구동시키는 전동기와,
    상기 주기 본체와는 상이한 구동원에 의해 구동되고, 상기 주기 본체에 공기를 공급하는 보조 블로어와,
    상기 보조 블로어를 구동시키는 제 1 소기 공급 모드와 상기 전동기에 의해 상기 과급기를 구동시키는 제 2 소기 공급 모드를 미리 설정된 주기 규정 부하에 따라 전환하는 제어 장치를 구비하고,
    상기 제어 장치는,
    상기 제 1 소기 공급 모드에서의 운전시에, 상기 주기 본체의 부하가 상승하여 미리 설정된 제 1 주기 규정 부하에 도달하면, 상기 전동기에 의한 상기 과급기의 구동을 개시하고 상기 보조 블로어의 구동을 정지시키고,
    상기 제 2 소기 공급 모드에서의 운전시에, 상기 주기 본체의 부하가 저하되어 미리 설정된 상기 제 1 주기 규정 부하보다 낮은 제 2 주기 규정 부하에 도달하면, 상기 보조 블로어의 구동을 개시하고 상기 전동기에 의한 상기 과급기의 구동을 정지시키는 것을 특징으로 하는 주기.
  8. 제 7 항에 기재된 주기를 구비하는 것을 특징으로 하는 선박.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
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