KR20060046440A - Motive power unit - Google Patents

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KR20060046440A
KR20060046440A KR1020050050848A KR20050050848A KR20060046440A KR 20060046440 A KR20060046440 A KR 20060046440A KR 1020050050848 A KR1020050050848 A KR 1020050050848A KR 20050050848 A KR20050050848 A KR 20050050848A KR 20060046440 A KR20060046440 A KR 20060046440A
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exhaust gas
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motive power
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KR1020050050848A
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Inventor
토마스 자이들
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맨 비앤드더블유 디젤 악티엔게젤샤프트
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Abstract

본 발명은 원동력 장치, 특히 선박 원동력 장치에 관한 것이다. 상기 원동력 장치는 구동력을 제공하기 위한 주 엔진(2), 특히 2 사이클-주 내연기관과, 전력을 제공하기 위한 보조 엔진(3), 특히 4 사이클-보조 내연기관을 포함하고, 적어도 상기 주 엔진(2)에는 배기가스 터보 과급기(6)가 배속되며, 상기 배기가스 터보 과급기(6)는 상기 주 엔진(2)의 배기가스 흐름에 포함된 에너지를 터빈(7)에서 압축기(9)를 구동하기 위한 기계적 에너지로 변환시킴으로써, 상기 압축기(9)에 공급된 신선한 공기 질량 흐름이 압축되어, 상승된 급기압으로 상기 주 엔진(2)에 공급될 수 있다. 본 발명에 따라 상기 주 엔진(2) 및 상기 보조 엔진(3)은, 필요한 경우 상기 주 엔진(2)에 배속된 배기가스 터보 과급기(6)에 의해 압축된 신선한 공기 질량 흐름의 일부가 상기 보조 엔진(3)에 공급될 수 있도록 결합된다.The present invention relates to a motive power device, in particular a ship motive power device. The motive power device comprises a main engine 2 for providing driving power, in particular a two cycle-main internal combustion engine, and an auxiliary engine 3 for providing power, in particular a four cycle-assisting internal combustion engine, at least the main engine An exhaust gas turbocharger 6 is assigned to the exhaust gas turbocharger 6, and the exhaust gas turbocharger 6 drives the compressor 9 from the turbine 7 to the energy contained in the exhaust gas flow of the main engine 2. By converting it into mechanical energy, the fresh air mass flow supplied to the compressor 9 can be compressed and supplied to the main engine 2 at an elevated air supply pressure. According to the invention the main engine 2 and the subsidiary engine 3 have a part of the fresh air mass flow compressed by the exhaust gas turbocharger 6 assigned to the main engine 2 if necessary. It is coupled so that it can be supplied to the engine 3.

Description

원동력 장치{MOTIVE POWER UNIT}Motor power unit {MOTIVE POWER UNIT}

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 원동력 장치의 블록 회로도.1 is a block circuit diagram of a motive power device according to a first embodiment of the present invention;

도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 원동력 장치의 블록 회로도.2 is a block circuit diagram of a motive power device according to a second embodiment of the present invention;

도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 원동력 장치의 블록 회로도.3 is a block circuit diagram of a motive power device according to a third embodiment of the present invention;

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

1, 22, 27: 원동력 장치1, 22, 27: prime mover

2: 주 엔진2: main engine

3: 보조 엔진3: auxiliary engine

4: 스크루 프로펠러4: screw propeller

5: 발전기5: generator

6, 23: 배기가스 터보 과급기6, 23: exhaust turbocharger

7, 25, 32: 터빈7, 25, 32: turbine

8, 21: 배기가스 흐름8, 21: exhaust gas flow

9, 24, 29: 압축기9, 24, 29: compressor

10, 13, 16, 18, 19, 26, 33, 34, 35: 화살표10, 13, 16, 18, 19, 26, 33, 34, 35: arrow

11: 배기가스 배출부11: exhaust gas exhaust

12, 30: 신선한 공기 질량 흐름12, 30: fresh air mass flow

14, 20: 급기 냉각기14, 20: air supply cooler

15: 분기15: Quarter

17, 31, 36: 밸브17, 31, 36: valve

본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 원동력 장치, 특히 선박 원동력 장치에 관한 것이다.The invention relates to a motive power device, in particular a ship motive power device, according to the preamble of claim 1.

바람직하게 디젤 원동력 장치로서 형성되는 선박 원동력 장치는 일반적으로 특히 2 사이클 디젤 엔진으로 형성된 하나 이상의 주 엔진과 특히 4 사이클 디젤 엔진으로 형성된 하나 이상의 보조 엔진을 갖는다. 주 엔진은 선박의 이동을 위한 구동력을 제공하는데 사용되고, 보조 엔진은 선박 전기 시스템용 전기 에너지를 제공하는데 사용된다. 선행 기술에 따르면, 적어도 상기 원동력 장치의 주 엔진에 배기가스 터보 과급기가 배속되며, 상기 배기가스 터보 과급기는 주 엔진의 배기 가스 흐름에 포함된 에너지를 터빈에서 상기 배기가스 터보 과급기의 압축기를 구동하기 위한 기계적 에너지로 변환함으로써, 압축기에 공급된 신선한 공기 질량 흐름이 압축되어, 상승된 급기압으로 주 엔진에 공급된다.The marine motive power unit, which is preferably formed as a diesel motive power unit, generally has at least one main engine, in particular a two cycle diesel engine, and at least one auxiliary engine, in particular a four cycle diesel engine. The main engine is used to provide driving power for the ship's movement, and the auxiliary engine is used to provide electrical energy for the ship's electrical system. According to the prior art, an exhaust gas turbocharger is assigned to at least a main engine of the motive power unit, wherein the exhaust gas turbocharger is configured to drive the energy contained in the exhaust gas flow of the main engine in the turbine to drive the compressor of the exhaust gas turbocharger. By converting it into mechanical energy, the fresh air mass stream supplied to the compressor is compressed and supplied to the main engine at elevated air pressure.

터보 과급기 기술의 개발에 의해, 점점 더 높은 터보 과급기 효율이 제공된다. 경계 조건이 변하지 않은 경우, 엔진을 통과하는 공기 질량 흐름 및 배기가스 질량 흐름은 배기가스 터보 과급기의 효율에 비례하여 증가한다. 그러나, 특히 2 사이클 디젤 엔진으로서 형성된 주 엔진에서는 주 엔진의 배기가스 질량 흐름 또는 추가의 공기 질량 흐름에 의해 원동력 장치의 열 효율이 개선될 수 없다. 선행 기술에 따르면, 초과량의 배기가스 질량 흐름은, 소위 터보 컴파운드 원동력 장치에서, 초과량의 배기가스 질량 흐름으로 기계적 또는 전기적 에너지를 제공하기 위한 터빈을 구동시키는데 사용된다.By the development of turbocharger technology, higher and higher turbocharger efficiency is provided. If the boundary conditions do not change, the air mass flow and the exhaust gas mass flow through the engine increase in proportion to the efficiency of the exhaust turbocharger. However, especially in a main engine formed as a two cycle diesel engine, the thermal efficiency of the motive power unit cannot be improved by the exhaust gas mass flow or the additional air mass flow of the main engine. According to the prior art, excess exhaust mass flow is used to drive a turbine for providing mechanical or electrical energy with an excess exhaust mass flow in a so-called turbo compound motive force device.

이러한 터보 컴파운드 원동력 장치에 의해 전체 원동력 장치의 열 효율이 개선될 수 있기는 하지만, 이러한 터보 컴파운드 원동력 장치의 단점은 높은 초기 비용, 높은 설치 비용, 서비스 필요 증가 및 조작자의 교육 필요 증가 및 복잡한 제어 시스템 필요이다.Although the turbo compound prime mover can improve the thermal efficiency of the overall prime mover, the disadvantages of such turbo compound prime mover are high initial costs, high installation costs, increased service needs and increased operator training needs and complex control systems. It is a need.

본 발명의 과제는 새로운 방식의 원동력 장치, 특히 새로운 방식의 선박 디젤 원동력 장치를 제공하는 것이다.The problem of the present invention is to provide a new type of motive power device, in particular a new type of marine diesel power device.

상기 과제는 청구항 1에 따른 원동력 장치, 특히 선박 디젤 원동력 장치에 의해 해결된다. 본 발명에 따라 주 엔진 및 보조 엔진은, 필요에 따라 주 엔진에 배속된 배기가스 터보 과급기에 의해 압축된 신선한 공기 질량 흐름의 일부가 보조 엔진에 공급될 수 있도록 결합된다.The problem is solved by a motive power device according to claim 1, in particular a marine diesel power device. According to the invention the main engine and the auxiliary engine are combined so that a portion of the fresh air mass stream compressed by the exhaust gas turbocharger assigned to the main engine can be supplied to the auxiliary engine as necessary.

본 발명의 의미에서, 주 엔진과 보조 엔진의 열역학적 결합이 이루어진다. 주 엔진에 배속된 배기가스 터보 과급기에 의해 압축된 초과량의 공기는 바이패스 공기 질량 흐름으로 변환되고, 상기 질량 흐름은 보조 엔진의 열역학적 효율을 높 이기 위해 그리고 배기 가스 방출의 감소를 위해 보조 엔진에 제공된다. 본 발명에 의해, 전체 원동력 장치의 에너지 균형 및 그 열 효율이 개선될 수 있다. 본 발명에 의해 소위 터보 컴파운드 원동력 장치에 수반된 단점이 회피된다.In the sense of the present invention, a thermodynamic coupling of the main engine and the auxiliary engine is made. The excess air compressed by the exhaust gas turbocharger assigned to the main engine is converted into a bypass air mass flow, which is used to increase the thermodynamic efficiency of the auxiliary engine and to reduce exhaust gas emissions. Is provided. By the present invention, the energy balance of the entire motive power device and its thermal efficiency can be improved. The present invention avoids the disadvantages associated with so-called turbo compound motive power devices.

본 발명의 바람직한 실시예는 하기 실시예 설명 및 종속 청구항에 제시된다. 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참고로 구체적으로 설명한다. 물론, 본 발명이 실시예에 국한되는 것은 아니다.Preferred embodiments of the invention are set forth in the following description of examples and the dependent claims. Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Of course, the present invention is not limited to the examples.

이하, 본 발명을 도 1 내지 도 3을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to FIGS.

도 1은 본 발명에 따른 원동력 장치(1), 즉 선박 디젤 원동력 장치의 제1 실시예이다. 원동력 장치(1)는 주 엔진(2)과 보조 엔진(3)을 포함한다. 주 엔진(2)은 2 사이클 디젤 엔진으로 형성되어, 선박의 이동을 위한 구동력을 제공하는 스크루 프로펠러(4)를 구동시킨다. 보조 엔진(3)은 바람직하게는 4 사이클 디젤 엔진으로서 형성되어, 전기 에너지를 제공하기 위한 발전기(5)를 구동시킨다. 상기 전기 에너지는 선박의 전기 시스템를 작동시키기 위해 필요하다.1 is a first embodiment of a motive power device 1 according to the invention, ie a marine diesel motive power device. The motive power device 1 comprises a main engine 2 and an auxiliary engine 3. The main engine 2 is formed of a two cycle diesel engine to drive a screw propeller 4 which provides a driving force for the movement of the ship. The auxiliary engine 3 is preferably formed as a four cycle diesel engine to drive the generator 5 for providing electrical energy. The electrical energy is needed to operate the ship's electrical system.

도 1의 실시예에서, 원동력 장치(1)의 주 엔진(2)에는 배기가스 터보 과급기(6)가 배속된다. 상기 배기가스 터보 과급기(6)는 터빈(7)을 가지며, 주 엔진(2)의 배기가스 흐름(8)이 배기가스 터보 과급기(6)의 터빈(7)에서 팽창됨으로써, 배기가스 흐름(8)에 포함된 에너지가 배기가스 터보 과급기(6)의 압축기(9)를 구동시키는 기계적 에너지로 변환된다. 터빈(7)에서 팽창된 배기가스 흐름은 화살표(10)의 방향으로 굴뚝으로 구현된 배기가스 배출부(11)에 공급된다.In the embodiment of FIG. 1, an exhaust gas turbocharger 6 is assigned to the main engine 2 of the prime mover 1. The exhaust gas turbocharger 6 has a turbine 7, and the exhaust gas flow 8 of the main engine 2 is expanded in the turbine 7 of the exhaust gas turbocharger 6, thereby exhaust gas flow 8. Is converted into mechanical energy that drives the compressor 9 of the exhaust turbocharger 6. The exhaust gas stream expanded in the turbine 7 is supplied to the exhaust gas discharge portion 11 implemented as a chimney in the direction of the arrow 10.

배기가스 터보 과급기(6)의 터빈(7)에서 배기가스 흐름(8)으로부터 발생된 기계적 에너지는 배기가스 터보 과급기(6)의 압축기(9)에서 신선한 공기 질량 흐름(12)을 압축시키는데 사용된다. 압축된 신선한 공기 질량 흐름은 화살표(13)의 방향으로 증가된 급기압으로 주 엔진(2)에 공급된다. 도 1에 따르면, 배기가스 터보 과급기(6)의 압축기(9)와 주 엔진(2) 사이에는 급기 냉각기(14)가 접속된다.The mechanical energy generated from the exhaust stream 8 in the turbine 7 of the exhaust turbocharger 6 is used to compress the fresh air mass stream 12 in the compressor 9 of the exhaust turbocharger 6. . The compressed fresh air mass flow is supplied to the main engine 2 at an increased air pressure in the direction of the arrow 13. According to FIG. 1, an air supply cooler 14 is connected between the compressor 9 of the exhaust gas turbocharger 6 and the main engine 2.

본 발명의 의미에서, 도 1에 따른 원동력 장치(1)의 주 엔진(2)과 보조 엔진(3)은 열역학적으로, 특히 필요한 경우 주 엔진(2)에 배속된 배기가스 터보 과급기(6)에 의해 압축된 신선한 공기 질량 흐름의 일부가 그 열 효율을 높이기 위해 보조 엔진(3)에 공급될 수 있도록 결합된다. 도 1의 실시예에서, 이를 위해 주 엔진(2)에 배속된 배기가스 터보 과급기(6)의 압축기(9)와 주 엔진(2) 사이에 분기(15)가 접속된다. 상기 분기(15)는 급기 냉각기(14) 뒤에 그리고 주 엔진(2)의 실린더 유닛 앞에 배치되며, 주 엔진(2)에 배속된 배기가스 터보 과급기(6)에 의해 압축된 신선한 공기 질량 흐름의 일부를 보조 엔진(3)에 공급할 수 있다. 그 후에, 바이패스 공기 질량 흐름이 화살표(16)의 방향으로 형성된다.In the sense of the invention, the main engine 2 and the auxiliary engine 3 of the motive power device 1 according to FIG. 1 are thermodynamically, if necessary, to the exhaust gas turbocharger 6 assigned to the main engine 2. A portion of the fresh air mass stream compressed by this is combined to be supplied to the auxiliary engine 3 to increase its thermal efficiency. In the embodiment of FIG. 1, for this purpose a branch 15 is connected between the main engine 2 and the compressor 9 of the exhaust turbocharger 6 assigned to the main engine 2. The branch 15 is disposed behind the air supply cooler 14 and in front of the cylinder unit of the main engine 2, and part of the fresh air mass flow compressed by the exhaust turbocharger 6 assigned to the main engine 2. Can be supplied to the auxiliary engine 3. Thereafter, a bypass air mass flow is formed in the direction of arrow 16.

도 1에 나타나는 바와 같이, 분기(15)와 보조 엔진(3) 사이에는 스위칭 가능한 밸브(17)가 접속된다. 밸브(17)의 폐쇄시, 분기(15)에서 보조 엔진(3) 방향으로 바이패스 공기 질량 흐름이 분기되지 않는다. 오히려, 밸브(17)의 폐쇄시 배기가스 터보 과급기(6)에 의해 압축된 모든 공기가 주 엔진(2)에 공급된다. 밸브(17)는, 특히 보조 엔진(3)이 작동되지 않고 주 엔진(2)이 부분 부하로 작동되는 원동력 장치(1)의 작동 상태에서 완전히 폐쇄된다. 이와는 달리, 주 엔진(2)이 전부하로 작동되고 보조 엔진(3)이 작동되지 않으면, 스위칭 가능한 밸브(17)는 개방 상태로 되며, 상기 개방 상태에서는 분기(15)에서 화살표(16)의 방향으로 분기된 바이패스 공기 질량 흐름이 화살표(18)의 방향으로 직접 배기가스 배출부(11)내로 안내된다. 이와는 달리, 보조 엔진(3)이 작동되면, 주 엔진(2)과 보조 엔진(3)의 합동 작동이 주어짐으로써, 스위칭 가능한 밸브(17)가 개방 상태로 되고, 상기 개방 상태에서는 분기(15)에서 화살표(16)의 방향으로 분기되는 바이패스 공기 질량 흐름이 화살표(19)의 방향으로 보조 엔진(3)의 방향으로 안내된다. 도 1에 따른 실시예에서, 스위칭 가능한 밸브(17)와 보조 엔진(3) 사이에 보조 엔진(3)용 급기 냉각기(20)가 접속된다. 보조 엔진(3)에 의해 발생된 배기가스 흐름(21)은 직접 배기가스 배출부(11)에 공급된다. 주 엔진(2)과 보조 엔진(3)의 합동 작동시에, 주 엔진(2)의 실린더 유닛 앞의 압력은 보조 엔진(3)의 실린더 유닛 앞의 압력에 대략 상응하고, 보조 엔진(3)의 실린더 유닛 뒤의 압력은 주변 압력에 대략 상응한다.As shown in FIG. 1, a switchable valve 17 is connected between the branch 15 and the auxiliary engine 3. Upon closing of the valve 17, the bypass air mass flow does not diverge from the branch 15 toward the auxiliary engine 3. Rather, all air compressed by the exhaust gas turbocharger 6 is supplied to the main engine 2 at the closing of the valve 17. The valve 17 is in particular completely closed in the operating state of the motive power device 1, in which the auxiliary engine 3 is not operated and the main engine 2 is operated at partial load. Alternatively, if the main engine 2 is operated at full load and the auxiliary engine 3 is not operated, the switchable valve 17 is in the open state, in which the direction of the arrow 16 in the branch 15 is opened. The bypass air mass flow branched into is guided directly into the exhaust gas outlet 11 in the direction of the arrow 18. On the contrary, when the auxiliary engine 3 is operated, the joint operation of the main engine 2 and the auxiliary engine 3 is given, so that the switchable valve 17 is opened, and in the open state, the branch 15 is opened. Bypass air mass flow branching in the direction of the arrow 16 is guided in the direction of the auxiliary engine 3 in the direction of the arrow 19. In the embodiment according to FIG. 1, an air supply cooler 20 for the auxiliary engine 3 is connected between the switchable valve 17 and the auxiliary engine 3. The exhaust gas stream 21 generated by the auxiliary engine 3 is directly supplied to the exhaust gas outlet 11. In the joint operation of the main engine 2 and the auxiliary engine 3, the pressure in front of the cylinder unit of the main engine 2 approximately corresponds to the pressure in front of the cylinder unit of the auxiliary engine 3, and the auxiliary engine 3 The pressure behind the cylinder unit of s corresponds approximately to the ambient pressure.

도 1의 실시예에서, 보조 엔진(3)의 연소 공기 수요는 주 엔진(2)의 화살표(16)의 방향으로 분기된 바이패스 공기 질량 흐름에 의해 완전히 커버된다. 보조 엔진(3)에는 고유의 배기가스 터보 과급기가 배속되지 않는다. 도 1의 실시예에 의해, 전체 원동력 장치(1)의 효율이 개선될 수 있다. 보조 엔진(3)에 배속된 배기가스 터보 과급기의 생략에 의해, 초기 비용 및 유지 관리 비용이 감소된다. 도 1의 실시예에서, 보조 엔진(3)에 배속된 급기 냉각기(20)가 생략될 수 있다. 이로 인해, 초기 비용 및 서비스 비용이 더 감소될 수 있다. 도 1에 따른 장치에 의해, 선행 기술에 비해 보조 엔진(3)의 연비가 적어도 약 10% 정도 감소될 수 있다.In the embodiment of FIG. 1, the combustion air demand of the auxiliary engine 3 is completely covered by a bypass air mass flow branched in the direction of the arrow 16 of the main engine 2. The intrinsic exhaust gas turbocharger is not attached to the auxiliary engine 3. By means of the embodiment of FIG. 1, the efficiency of the overall motive power device 1 can be improved. By omitting the exhaust gas turbocharger assigned to the auxiliary engine 3, the initial cost and the maintenance cost are reduced. In the embodiment of FIG. 1, the air supply cooler 20 assigned to the auxiliary engine 3 can be omitted. Due to this, the initial cost and the service cost can be further reduced. By means of the device according to FIG. 1, the fuel economy of the auxiliary engine 3 can be reduced by at least about 10% compared to the prior art.

도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 원동력 장치(22)를 나타낸다. 도 2의 원동력 장치는 도 1에 따른 실시예와 마찬가지로 주 엔진 및 보조 엔진을 갖는다. 불필요한 중복 설명을 피하기 위해, 동일한 유닛에는 동일한 도면 부호를 사용한다. 이하에서는 도 1의 실시예와 다른 도 2의 실시예의 세부 사항만을 설명한다. 실시예들의 공통점은 상기 설명을 참고할 수 있다.2 shows a motive force device 22 according to a second embodiment of the invention. The motive power device of FIG. 2 has a main engine and an auxiliary engine like the embodiment according to FIG. 1. In order to avoid unnecessary overlapping description, the same reference numerals are used for the same units. Hereinafter, only the details of the embodiment of FIG. 2 different from the embodiment of FIG. 1 will be described. Common features of the embodiments may be referred to the above description.

도 2의 실시예에서, 보조 엔진(3)에는 고유의 배기가스 터보 과급기(23)가 배속된다. 보조 엔진(3)에 배속된 배기가스 터보 과급기(23)의 압축기(24)는 도 2에 따라 스위칭 가능한 밸브(17)와 보조 엔진(3)의 급기 냉각기(20) 사이에 접속된다. 필요한 경우 분기(15)에서 화살표(16)의 방향으로 분기되는 주 엔진(2)의 바이패스 공기 질량 흐름이, 보조 엔진(3)에 배속된 배기가스 터보 과급기(23)의 압축기에 공급되고 상기 압축기(24)내에서 재차 압축된다. 이로 인해, 급기의 중간 냉각을 가진 2단 압축이 이루어진다. 도 2에 따른 원동력 장치(22)에 의해, 1단 급기의 레벨 보다 높은 2단 압축 비가 형성될 수 있다. 1단 터빈으로부터 현저히 증가된 소기(scavenging) 압력 강하가 야기되고, 상기 압력 강하는 긍정적인 가스 교환 동작의 형태로 효율을 높이는데 사용될 수 있다. 도 2에 따른 장치에 의해, 선행 기술에 비해 보조 엔진(3)의 연비가 약 20% 정도 감소될 수 있다.In the embodiment of FIG. 2, an auxiliary exhaust turbocharger 23 is assigned to the auxiliary engine 3. The compressor 24 of the exhaust gas turbocharger 23 assigned to the auxiliary engine 3 is connected between the switch 17 and the air supply cooler 20 of the auxiliary engine 3 according to FIG. 2. If necessary, the bypass air mass flow of the main engine 2 branching from the branch 15 in the direction of the arrow 16 is supplied to the compressor of the exhaust turbocharger 23 assigned to the auxiliary engine 3 and said It is compressed again in the compressor 24. This results in two stages of compression with intermediate cooling of the air supply. By means of the motive force device 22 according to FIG. 2, a two stage compression ratio higher than the level of the first stage air supply can be formed. Significantly increased scavenging pressure drop from the first stage turbine is caused, and the pressure drop can be used to increase efficiency in the form of positive gas exchange operation. By means of the device according to FIG. 2, the fuel economy of the auxiliary engine 3 can be reduced by about 20% compared to the prior art.

보조 엔진(3)의 배기가스 흐름(21)은 도 2의 실시예에서 보조 엔진(3)에 배속된 배기가스 터보 과급기(23)의 터빈(25)에 공급된다. 상기 배기가스 터보 과급기(23)에서 보조 엔진(3)의 배기가스 흐름(21)이 팽창되고, 상기 배기가스 흐름에 포함된 에너지가 기계적 에너지로 변환된다. 상기 기계적 에너지는 보조 엔진(3) 에 배속된 배기가스 터보 과급기(23)의 압축기(24)의 구동을 위해 사용된다. 터빈(25)내에서 팽창된 보조 엔진(3)의 배기가스 흐름(21)은, 화살표(26)의 방향으로 배기가스 배출부(11)에 공급된다. 즉, 도 2의 실시예에서는 보조 엔진용 신선한 공기 질량 흐름의 2단 압축이 이루어지지만, 보조 엔진(3)의 배기가스 흐름 및 주 엔진(2)의 배기가스 흐름의 팽창은 1단으로 이루어진다.The exhaust gas stream 21 of the auxiliary engine 3 is supplied to the turbine 25 of the exhaust gas turbocharger 23, which is assigned to the auxiliary engine 3 in the embodiment of FIG. 2. In the exhaust turbocharger 23, the exhaust gas stream 21 of the auxiliary engine 3 is expanded, and the energy contained in the exhaust gas stream is converted into mechanical energy. The mechanical energy is used for driving the compressor 24 of the exhaust turbocharger 23 assigned to the auxiliary engine 3. The exhaust gas flow 21 of the auxiliary engine 3 expanded in the turbine 25 is supplied to the exhaust gas discharge portion 11 in the direction of the arrow 26. That is, in the embodiment of FIG. 2, two stage compression of the fresh air mass flow for the auxiliary engine takes place, but expansion of the exhaust gas flow of the auxiliary engine 3 and the exhaust gas flow of the main engine 2 consists of one stage.

도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 원동력 장치(27)를 나타낸다. 도 3의 원동력 장치(27)는 주 엔진 및 보조 엔진을 갖는다. 주 엔진 및 보조 엔진은 열역학적으로 결합된다. 불필요한 중복 설명을 피하기 위해, 동일한 유닛에는 동일한 도면 부호를 사용한다. 이하에서는 도 1의 실시예와 다른 도 3의 실시예의 세부 사항만을 설명한다. 공통점은 상기 설명을 참고할 수 있다.3 shows a motive force device 27 according to a third embodiment of the invention. The motive power device 27 of FIG. 3 has a main engine and an auxiliary engine. The main and auxiliary engines are thermodynamically coupled. In order to avoid unnecessary overlapping description, the same reference numerals are used for the same units. Hereinafter, only the details of the embodiment of FIG. 3 which is different from the embodiment of FIG. 1 will be described. Common points may be referred to the above description.

도 3의 실시예에서, 보조 엔진(3)에는 고유의 배기가스 터보 과급기(28)가 배속된다. 도 3의 실시예에서, 스위칭 가능한 밸브(17)는 보조 엔진(3)에 배속된 배기가스 터보 과급기(28)의 압축기(29)와 보조 엔진(3)의 급기 냉각기(20) 사이에 접속된다. 보조 엔진에 배속된 배기가스 터보 과급기(28)는 주 엔진(2)에 배속된 배기가스 터보 과급기(6)와 무관하게 신선한 공기 흐름 질량(30)을 그 압축을 위해 흡입한다. 도 3에 나타나는 바와 같이, 보조 엔진(3)과 상기 보조 엔진(3)에 배속된 배기가스 터보 과급기(28)의 터빈(32) 사이에는 또 하나의 스위칭 가능한 밸브(31)가 접속된다. 상기 스위칭 가능한 밸브(31)의 개방 위치에 따라 보조 엔진(3)의 배기가스 질량 흐름(21)이, 화살표(33)의 방향으로 보조 엔진(3)에 배속된 배기가스 터보 과급기(28)의 터빈(32)에 또는 화살표(34)의 방향으로 배기가스 배출부 (11)에 공급된다. 보조 엔진(3)의 배기가스 흐름(21)이 팽창을 위해 터빈(32)에 공급되면, 배기가스 흐름(21)에 포함된 에너지가 보조 엔진(3)에 배속된 배기가스 터보 과급기(28)의 압축기(29)를 구동시키기 위한 기계적 에너지로 변환되고, 팽창된 배기가스 흐름은 화살표(35)의 방향으로 배기가스 배출부(21)에 공급된다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 분기(15)와 밸브(17) 사이에는 스위칭 가능한 밸브(36)를 가진 제2 분기가 접속된다. 밸브(36)의 개방 위치에 따라, 분기(15)에서 분기된 바이패스 공기 질량 흐름이 직접 배기가스 배출부(11)내로 안내될 수 있다.In the embodiment of FIG. 3, an auxiliary exhaust turbocharger 28 is assigned to the auxiliary engine 3. In the embodiment of FIG. 3, the switchable valve 17 is connected between the compressor 29 of the exhaust gas turbocharger 28 and the air supply cooler 20 of the auxiliary engine 3, which are assigned to the auxiliary engine 3. . The exhaust turbocharger 28 assigned to the auxiliary engine sucks fresh air flow mass 30 for its compression, independent of the exhaust turbocharger 6 assigned to the main engine 2. As shown in FIG. 3, another switchable valve 31 is connected between the auxiliary engine 3 and the turbine 32 of the exhaust gas turbocharger 28 assigned to the auxiliary engine 3. According to the open position of the switchable valve 31, the exhaust gas mass flow 21 of the auxiliary engine 3 of the exhaust gas turbocharger 28 assigned to the auxiliary engine 3 in the direction of the arrow 33. It is supplied to the turbine 32 or to the exhaust gas discharge part 11 in the direction of the arrow 34. When the exhaust gas stream 21 of the auxiliary engine 3 is supplied to the turbine 32 for expansion, the exhaust gas turbocharger 28 in which the energy contained in the exhaust gas stream 21 is assigned to the auxiliary engine 3 is provided. Converted into mechanical energy for driving the compressor 29, and the expanded exhaust gas flow is supplied to the exhaust gas discharge portion 21 in the direction of the arrow 35. As shown in FIG. 3, a second branch having a switchable valve 36 is connected between the branch 15 and the valve 17. Depending on the open position of the valve 36, the bypass air mass flow branched from the branch 15 can be directed directly into the exhaust 11.

도 3의 실시예에서 주 엔진(2) 및 보조 엔진(3)은 고유의 배기가스 터보 과급기(6 또는 28)를 포함한다. 개별적인 작동 동안에 밸브(17)는 폐쇄되고 밸브(36)는 개방됨으로써, 경우에 따라 보조 엔진(3)에 배속된 배기가스 터보 과급기(6)에 의해 생성된 초과량의 공기 질량 흐름이, 밸브(36)를 통해 직접 배기가스 배출부(11)내로 안내될 수 있다. 합동 작동 동안 밸브(17)는 개방되고, 주 엔진(2)에 배속된 배기가스 터보 과급기(6)에 의해 생성된 초과량의 공기 질량 흐름이 보조 엔진(3)에 제공된다. 상기 바이패스 공기 질량 흐름이 보조 엔진(3)에 충분한 급기압을 제공하기에 충분하면, 본 발명의 의미에서 보조 엔진(3)에 배속된 배기가스 터보 과급기(28)가 차단된다. 이 경우, 보조 엔진(3)의 배기가스 흐름(28)이 밸브(31)를 통해 화살표(34)의 방향으로 직접 배기가스 배출부(11)에 공급된다. 도 3의 실시예에서 보조 엔진(3)에 배속된 배기가스 터보 과급기(28)가 차단될 수 있기 때문에, 그 작동 시간 및 부하가 감소되고, 그에 따라 서비스 및 유지 관리 비용도 감소된다. 주 엔진(2)과 보조 엔진(3)의 합동 작동에서 주 엔진(2)의 실린 더 유닛 앞의 압력은 보조 엔진(3)의 실린더 유닛 앞의 압력에 대략 상응한다. 보조 엔진(3)의 실린더 유닛 뒤의 압력은 주변 압력에 대략 상응한다. 도 1 내지 도 3의 모든 실시예에서는, 공통적으로 원동력 장치(1, 22 또는 27)의 주 엔진(2) 및 보조 엔진(3)이 열역학적으로 결합된다. 주 엔진(2)에 배속된 배기가스 터보 과급기(6)에 의해 압축된 공기 질량 흐름의 일부가 열 효율을 높이기 위해 보조 엔진(3)에 공급될 수 있다. 이 경우, 보조 엔진(3)에 배속된 배기가스 터보 과급기가 생략될 수 있다. 그러나, 보조 엔진(3)에 고유의 배기가스 터보 과급기를 배속하는 것도 가능하다. 도 1 및 도 3의 실시예에서 보조 엔진(3)의 연비는 적어도 약 10% 정도, 도 2의 실시예에서 적어도 약 20% 정도 감소될 수 있다.In the embodiment of FIG. 3 the main engine 2 and the auxiliary engine 3 comprise a unique exhaust turbocharger 6 or 28. During the individual operation the valve 17 is closed and the valve 36 is opened, so that the excess air mass flow produced by the exhaust turbocharger 6, which is optionally assigned to the auxiliary engine 3, is controlled by the valve ( 36 may be guided directly into the exhaust gas outlet 11. During the joint operation the valve 17 is opened and the auxiliary engine 3 is provided with an excess air mass flow produced by the exhaust turbocharger 6 assigned to the main engine 2. If the bypass air mass flow is sufficient to provide sufficient supply pressure to the auxiliary engine 3, in the sense of the present invention the exhaust turbocharger 28 assigned to the auxiliary engine 3 is blocked. In this case, the exhaust gas flow 28 of the auxiliary engine 3 is supplied directly to the exhaust gas discharge portion 11 in the direction of the arrow 34 via the valve 31. In the embodiment of FIG. 3, since the exhaust turbocharger 28 assigned to the auxiliary engine 3 can be shut off, its operating time and load are reduced, thereby reducing service and maintenance costs. In the joint operation of the main engine 2 and the auxiliary engine 3, the pressure in front of the cylinder unit of the main engine 2 corresponds approximately to the pressure in front of the cylinder unit of the auxiliary engine 3. The pressure behind the cylinder unit of the auxiliary engine 3 corresponds approximately to the ambient pressure. In all the embodiments of FIGS. 1-3, the main engine 2 and the auxiliary engine 3 of the motive power device 1, 22 or 27 are commonly thermodynamically coupled. Part of the air mass flow compressed by the exhaust gas turbocharger 6 attached to the main engine 2 can be supplied to the auxiliary engine 3 to increase thermal efficiency. In this case, the exhaust gas turbocharger assigned to the auxiliary engine 3 can be omitted. However, it is also possible to assign the exhaust gas turbocharger inherent to the auxiliary engine 3. The fuel economy of the auxiliary engine 3 in the embodiment of FIGS. 1 and 3 can be reduced by at least about 10% and in the embodiment of FIG. 2 by at least about 20%.

본 발명에 따르면, 전체 원동력 장치의 에너지 균형 및 그 열 효율이 개선될 수 있고, 소위 터보 컴파운드 원동력 장치에 수반되는 단점인 높은 초기 비용, 높은 설치 비용, 서비스 필요 증가 및 조작자의 교육 필요 증가 및 복잡한 제어 시스템 필요 등이 회피된다.According to the present invention, the energy balance and the thermal efficiency of the entire motive power unit can be improved, and the disadvantages associated with so-called turbo compound motive power units are high initial costs, high installation costs, increased service needs and increased operator training needs and complexity. The need for a control system is avoided.

Claims (10)

구동력을 제공하기 위한 주 엔진(2), 특히 2 사이클-주 내연기관과, 전력을 제공하기 위한 보조 엔진(3), 특히 4 사이클-보조 내연기관을 포함하고, 적어도 상기 주 엔진(2)에는 배기가스 터보 과급기(6)가 배속되며, 상기 배기가스 터보 과급기(6)는 상기 주 엔진(2)의 배기가스 흐름에 포함된 에너지를 터빈(7)에서 상기 배기가스 터보 과급기(6)의 압축기(9)를 구동하기 위한 기계적 에너지로 변환시킴으로써, 상기 압축기(9)에 공급된 신선한 공기 질량 흐름이 압축되어, 상승된 급기압으로 상기 주 엔진(2)에 공급될 수 있는, 원동력 장치, 특히 선박 원동력 장치에 있어서,A main engine 2 for providing a driving force, in particular a two cycle-main internal combustion engine, and an auxiliary engine 3 for providing power, in particular a four cycle-assisted internal combustion engine, at least in the main engine 2 An exhaust gas turbocharger 6 is assigned, and the exhaust gas turbocharger 6 supplies energy contained in the exhaust gas flow of the main engine 2 from the turbine 7 to the compressor of the exhaust gas turbocharger 6. By converting into mechanical energy for driving (9), the fresh air mass flow supplied to the compressor (9) can be compressed and supplied to the main engine (2) at elevated air supply pressure, in particular In the ship motive power unit, 상기 주 엔진(2) 및 상기 보조 엔진(3)은 필요한 경우 상기 주 엔진(2)에 배속된 배기가스 터보 과급기(6)에 의해 압축된 신선한 공기 질량 흐름의 일부가 상기 보조 엔진(3)에 공급될 수 있도록 결합되는 것을 특징으로 하는 원동력 장치.The main engine 2 and the subsidiary engine 3 have a portion of the fresh air mass stream compressed by the exhaust gas turbocharger 6 assigned to the main engine 2 if necessary to the subsidiary engine 3. A motive force device, characterized in that it is coupled to be supplied. 제1항에 있어서, 상기 주 엔진(2)에 배속된 배기가스 터보 과급기(6)의 상기 압축기(9)와 상기 주 엔진(2) 사이에 급기 냉각기(14)가 접속되고, 상기 급기 냉각기(14)와 상기 주 엔진(2) 사이에 분기(15)가 접속되며, 상기 분기(15)를 통해 상기 주 엔진(2)에 배속된 배기가스 터보 과급기(6)에 의해 압축된 신선한 공기 질량 흐름의 일부가 상기 보조 엔진(3)의 방향으로 배출 가능한 것을 특징으로 하는 원동력 장치.An air supply cooler (14) is connected between the compressor (9) and the main engine (2) of the exhaust gas turbocharger (6) assigned to the main engine (2). A branch 15 is connected between the main engine 2 and the main engine 2, and the fresh air mass flow compressed by the exhaust gas turbocharger 6 assigned to the main engine 2 through the branch 15. A motive power device, characterized in that a part of which can be discharged in the direction of the auxiliary engine (3). 제2항에 있어서, 상기 분기(15)와 상기 보조 엔진(3) 사이에 하나 이상의 스위칭 가능한 밸브(17)가 접속되는 것을 특징으로 하는 원동력 장치.3. A motive power device according to claim 2, wherein at least one switchable valve (17) is connected between the branch (15) and the auxiliary engine (3). 제3항에 있어서, 상기 스위칭 가능한 밸브(17)와 상기 보조 엔진(3) 사이에 상기 보조 엔진(3)에 배속된 급기 냉각기(20)가 접속되는 것을 특징으로 하는 원동력 장치.4. A motive power device according to claim 3, wherein an air supply cooler (20) assigned to the auxiliary engine (3) is connected between the switchable valve (17) and the auxiliary engine (3). 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 보조 엔진(3)에 배속된 배기가스 터보 과급기(23)는, 필요한 경우 상기 주 엔진(2)에 배속된 배기가스 터보 과급기(6)에 의해 압축된 신선한 공기 질량 흐름의 분기된 부분이 2단 압축을 제공하기 위해 상기 보조 엔진(3)에 배속된 배기가스 터보 과급기(23)의 압축기(24)에 공급되도록, 상기 스위칭 가능한 밸브(17)와 상기 보조 엔진(3) 사이에 접속되는 것을 특징으로 하는 원동력 장치.The exhaust gas turbocharger 23 assigned to the auxiliary engine 3 is compressed by the exhaust gas turbocharger 6 assigned to the main engine 2 if necessary. The switchable valve 17 and the so that a branched portion of the fresh air mass flow is supplied to the compressor 24 of the exhaust turbocharger 23 assigned to the auxiliary engine 3 to provide two stage compression. A motive power device, characterized in that connected between the auxiliary engine (3). 제5항에 있어서, 상기 보조 엔진(3)에 배속된 상기 배기가스 터보 과급기(23)는 상기 보조 엔진(3)의 배기가스 흐름에 포함된 에너지를 터빈(25)에서 상기 배기가스 터보 과급기(23)의 상기 압축기(24)의 구동을 위한 기계적 에너지로 변환시키는 것을 특징으로 하는 원동력 장치.The exhaust gas turbocharger (23) of claim 5, wherein the exhaust gas turbocharger (23) assigned to the auxiliary engine (3) transmits the energy contained in the exhaust gas flow of the auxiliary engine (3) from the turbine (25). A motive power device, characterized in that it is converted into mechanical energy for driving the compressor (24) of 23). 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 보조 엔진(3)에 배속된 배기가스 터보 과급기(23)의 상기 압축기(24)와 상기 보조 엔진(3) 사이에 급기 냉각기(20)가 접속되는 것을 특징으로 하는 원동력 장치.7. The air supply cooler (20) is connected between the compressor (24) and the auxiliary engine (3) of the exhaust gas turbocharger (23) assigned to the auxiliary engine (3). A motive power unit characterized by 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 스위칭 가능한 밸브(17)는 상기 보조 엔진(3)에 배속된 배기가스 터보 과급기(28)의 압축기(29)와 상기 보조 엔진(3) 사이에 접속되는 것을 특징으로 하는 원동력 장치.5. The switchable valve (17) according to claim 3 or 4, wherein the switchable valve (17) is connected between the compressor (29) and the auxiliary engine (3) of the exhaust turbocharger (28) assigned to the auxiliary engine (3). A motive power device, characterized in that. 제8항에 있어서, 상기 보조 엔진(3)에 배속된 배기가스 터보 과급기(28)는, 필요한 경우 상기 주 엔진(2)에 배속된 배기가스 터보 과급기(6)에 의해 압축된 신선한 공기 질량 흐름의 분기된 일부가 상기 보조 엔진(3)용의 충분한 급기를 제공할 때 차단될 수 있는 것을 특징으로 하는 원동력 장치.The fresh air mass flow of claim 8, wherein the exhaust gas turbocharger 28 assigned to the auxiliary engine 3 is compressed by the exhaust gas turbocharger 6 assigned to the main engine 2, if necessary. A motive power device, characterized in that the forked portion of can be shut off when providing sufficient air supply for the auxiliary engine (3). 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 보조 엔진(3)에 배속된 배기가스 터보 과급기(28)의 상기 터빈(32)과 상기 보조 엔진(3) 사이에 또 하나의 스위칭 가능한 밸브(31)가 접속되는 것을 특징으로 하는 원동력 장치.10. Another switchable valve (31) according to claim 8 or 9, between the turbine (32) and the auxiliary engine (3) of the exhaust turbocharger (28) assigned to the auxiliary engine (3). The motive power device, characterized in that the connection.
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