專利名稱：增壓裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及具有多個利用排氣使供氣升壓的增壓器的增壓裝置，尤其涉及搭載于 船舶用柴油機及陸上發(fā)電機用柴油機等上的合適的增壓裝置。
背景技術：
作為具有多個利用排氣使供氣升壓的增壓器的增壓裝置，知道有例如專利文獻1 公開的裝置?！矊＠墨I1〕日本特開昭60-166716號公報(第1圖)然而，近年來，從節(jié)能的觀點來看，使多臺增壓器中的至少一臺具有將回收廢氣的 能量作為電力的發(fā)電機，即利用所謂混合排氣渦輪增壓器的需求日漸高漲。但是，在混合了設置有發(fā)電機的混合排氣渦輪增壓器與沒有設置發(fā)電機的排氣渦 輪增壓器的增壓裝置中，排氣渦輪增壓器根據(jù)柴油機的負荷以最佳轉速進行運轉，混合排 氣渦輪增壓器由于有發(fā)電機耗費的動力(被消耗)所以以低于最佳轉速的轉速運轉。因此， 如果只是單純將排氣渦輪增壓器置換為混合排氣渦輪增壓器，通過混合排氣渦輪增壓器的 壓縮機部的流量減少，從而混合排氣渦輪增壓器就存在發(fā)生喘振的可能。為了避免發(fā)生這種喘振，在控制混合排氣渦輪增壓器的轉速方面需要能夠瞬時處 理復雜計算的昂貴控制裝置，從而也帶來了使制造成本高漲的問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明是鑒于以上情況做出的發(fā)明，其目的在于提供一種增壓裝置，其不使用瞬 時處理復雜計算的昂貴控制裝置，而能夠通過簡單的結構來控制混合排氣渦輪增壓器的轉 速，且可以抑制制造成本，并防止混合排氣渦輪增壓器的喘振。本發(fā)明為解決上記課題，采用了以下手段。涉及本發(fā)明的一實施例的增壓裝置，其包括至少一臺排氣渦輪增壓器，其具有通 過從發(fā)動機主體導出的廢氣來驅動的渦輪部、通過該渦輪部來驅動并向所述發(fā)動機主體壓 力輸送外氣的壓縮機部，在所述發(fā)動機主體的運轉中，其恒處于運轉狀態(tài)；至少一臺混合排 氣渦輪增壓器，其具有通過從所述發(fā)動機主體導出的廢氣來驅動的渦輪部、通過該渦輪部 來驅動且向所述發(fā)動機主體壓力輸送外氣的壓縮機部、具有與所述渦輪部及所述壓縮機部 的旋轉軸連結的旋轉軸的發(fā)電機，在所述發(fā)動機主體的運轉中，其處于與所述排氣渦輪增 壓器并列運轉狀態(tài)；控制器，其安裝于所述排氣渦輪增壓器，并接收來自檢測所述排氣渦輪 增壓器的轉速的旋轉傳感器的信號，根據(jù)該信號向所述混合排氣渦輪增壓器的所述發(fā)電機 發(fā)出指令信號來控制所述發(fā)電機的發(fā)電量，以使所述混合排氣渦輪增壓器的轉速與所述排 氣渦輪增壓器的轉速一致。根據(jù)涉及上記實施例的增壓裝置，因為不使用瞬時處理復雜計算的昂貴控制裝 置，而能夠通過簡單的結構來使混合排氣渦輪增壓器的轉速與排氣渦輪增壓器的轉速一 致，所以能夠抑制制造成本，并能夠防止混合排氣渦輪增壓器的喘振。
另外，根據(jù)具有涉及本發(fā)明的一實施例的增壓裝置的柴油機，因為可以防止構成 增壓裝置的混合排氣渦輪增壓器的喘振，所以向構成柴油機的供氣歧管及汽缸內恒定供給 (儲存)最佳壓力的增壓空氣(外氣)，從而能夠穩(wěn)定地提高發(fā)動機的輸出，提高機器整體 的可靠性。涉及本發(fā)明的一實施例的增壓裝置的運轉方法，所述增壓裝置包括至少一臺排 氣渦輪增壓器，其具有通過從發(fā)動機主體導出的廢氣來驅動的渦輪部、通過該渦輪部來驅 動并向所述發(fā)動機主體壓力輸送外氣的壓縮機部，在所述發(fā)動機主體的運轉中，其恒處于 運轉狀態(tài)；至少一臺混合排氣渦輪增壓器，其具有通過從所述發(fā)動機主體導出的廢氣來驅 動的渦輪部、通過該渦輪部來驅動且向所述發(fā)動機主體壓力輸送外氣的壓縮機部、具有與 所述渦輪部及所述壓縮機部的旋轉軸連結的旋轉軸的發(fā)電機，在所述發(fā)動機主體的運轉 中，其處于與所述排氣渦輪增壓器并列運轉狀態(tài)；控制器，其安裝于所述排氣渦輪增壓器， 并接收來自檢測所述排氣渦輪增壓器的轉速的旋轉傳感器的信號，根據(jù)該信號向所述混合 排氣渦輪增壓器的所述發(fā)電機發(fā)出指令信號，在所述發(fā)動機主體的運轉中，通過所述控制 器來控制所述發(fā)電機的發(fā)電量，以使所述混合排氣渦輪增壓器的轉速與所述排氣渦輪增壓 器的轉速一致。根據(jù)涉及本發(fā)明的一實施例的增壓裝置的運轉方法，因為不使用瞬時處理復雜計 算的昂貴控制裝置，而能夠通過簡單的結構來使混合排氣渦輪增壓器的轉速與排氣渦輪增 壓器的轉速一致，所以能夠抑制制造成本，并能夠防止混合排氣渦輪增壓器的喘振。根據(jù)涉及本發(fā)明的增壓裝置，可以起到如下所述的效果不使用瞬時處理復雜計 算的昂貴控制裝置，而能夠通過簡單的結構控制來混合排氣渦輪增壓器的轉速，并能夠抑 制制造成本，并能夠防止混合排氣渦輪增壓器的喘振。



具體實施例方式下面參照圖1 圖3來說明涉及本發(fā)明的增壓裝置的一實施例。圖1是具備涉及本發(fā)明的一實施例的增壓裝置的船舶用柴油機的結構示意圖。圖 2是如圖1所示的混合排氣渦輪增壓器的縱剖面圖。圖3是從如圖2所示的混合排氣渦輪 增壓器消音器的一側看的局部切開立體圖。如圖1所示，船舶用柴油機1包括柴油發(fā)動機主體(例如，低速雙循環(huán)柴油機)2 和增壓裝置3。在構成柴油發(fā)動機主體(以下稱之為“發(fā)動機主體”。)2的曲柄軸(未圖示)上， 經(jīng)由推進器軸(未圖示)直接或間接的安裝有螺旋槳(未圖示)。另外，在發(fā)動機主體2上 設置有由汽缸襯墊(未圖示)、汽缸罩(未圖示)等構成的汽缸部4，在各汽缸部4內配置 有與曲柄軸連結的活塞(未圖示)。而且，各汽缸部4的排氣孔(未圖示)與排氣歧管5連 接，排氣歧管5經(jīng)由第一排氣管Li，與構成增壓裝置3的排氣渦輪增壓器6的渦輪部6a的 入口側連接，經(jīng)由第二排氣管L2，與構成增壓裝置3的混合排氣渦輪增壓器7的渦輪部7a 的入口側連接。另一方面，各汽缸部4的供氣孔(未圖示)與供氣歧管8連接，供氣歧管8 經(jīng)由第一供氣管L3與排氣渦輪增壓器6的壓縮機部6b連接，經(jīng)由第二供氣管L4與混合排 氣渦輪增壓器7的壓縮機部7b連接。并且，通過渦輪部6a，7a的廢氣分別經(jīng)由與渦輪部6a，7a的出口側連接的排氣管 L5、L6導出至通風筒(未圖示)后，排出至船外。與壓縮機部6b、7b的入口側連接的供氣管L7、L8上分別配置有消音器(未圖示)， 通過該消音器的外氣分別被引導至壓縮機部6b、7b。另一方面，在與壓縮機部6b、7b的出口 側連接的供氣管L3、L4的中途，連接有空氣冷卻器(中間冷卻器)9、10及未圖示的緩沖罐 等，通過壓縮機部6b、7b的外氣在通過這些空氣冷卻器9、10及緩沖罐等后，供給到發(fā)動機 主體2的供氣歧管8。那么，涉及本實施例的增壓裝置3包括至少一臺(本實施例中為一臺)排氣渦輪 增壓器6、至少一臺(本實施例中為一臺)混合排氣渦輪增壓器7、控制器C。排氣渦輪增壓器6的主要部件是通過經(jīng)由第一排氣管Ll而從發(fā)動機主體2導出 的廢氣(燃燒氣體)來驅動的渦輪部6a、通過該渦輪部6a來驅動并向發(fā)動機主體2壓力輸 送外氣的壓縮機部6b、及在輪部6a與壓縮機部6b之間設置且支承它們的殼(未圖示)。殼上插通有使一端部向渦輪部6a側突出、另一端部向壓縮機部6b突出的旋轉軸 6C。旋轉軸6C的一端部安裝于構成渦輪部6a的渦輪轉子(未圖示)的渦輪盤(未圖示) 上，旋轉軸6C的另一端部安裝于構成壓縮機部6b的壓縮機葉輪(未圖示)的輪彀(未圖 示)Jlo如圖2或圖3所示，混合排氣渦輪增壓器7的主要部件是以通過經(jīng)由第二排氣管 L2(參照圖1)而從發(fā)動機主體2導出的廢氣(燃燒氣體)11來驅動的渦輪部7a、通過該渦 輪部7a來驅動并向所述發(fā)動機主體2壓力輸送外氣13的壓縮機部7b、及在這些渦輪部7a
發(fā)電機 旋轉軸 控制器與壓縮機部7b之間設置且支承它們的殼15。殼15插通有使一端向渦輪部7a側突出、另一端向壓縮機部7b突出的旋轉軸16。 該旋轉軸16，通過設置在殼15上的軸承17，能夠圍繞軸線旋轉地被支承。另外，殼15上設 置有將潤滑油從潤滑油貯留部(未圖示)供給到軸承17的潤滑油供給路18。另一方面，殼15的下端部成為在旋轉軸16的軸線方向上以一點支承殼15(也存 在在與旋轉軸16的軸線方向垂直的方向上以二點以上支承的情況)的腳部15a，該腳部 15a固定于設置在地板面上的基臺(未圖示)上。即，混合排氣渦輪增壓器7的重量經(jīng)由該 腳部15a而傳遞到基臺上。此外，圖中的符號P為振動板。該振動板P，其一端部固定于渦輪部7a的下端部， 并且其另一端部與殼15的腳部15a相同被固定于基臺上。并且，該振動板P像腳部15a那 樣不是以支承混合排氣渦輪增壓器7的重量為主要目，而是以使混合排氣渦輪增壓器7相 對基臺不發(fā)生擺動(振動)為主要目的。渦輪部7a包括與第二排氣管L2的出口端連接且供給廢氣11的廢氣通路20、受 到向該廢氣通路20內供給的廢氣11的流動作用而旋轉驅動的渦輪21。渦輪21包括渦輪轉子22、渦輪噴嘴23。渦輪轉子22包括設置于旋轉軸16的一端 部的圓盤狀渦輪盤22a、安裝于該渦輪盤22a的外周上且具有翼型剖面的多枚渦輪板22b。另外，渦輪噴嘴23由將多枚噴嘴導向葉輪23a配置為環(huán)狀，且配置在渦輪板22b 的上游側。廢氣通路20包括與第二排氣管L2的出口端連接且將廢氣11引導至噴嘴導向葉 輪23a及渦輪板22b的供給路20a、設置為朝向渦輪21的半徑方向外側且將通過渦輪21的 廢氣11 (圖1參照)經(jīng)由排氣管L6引導至通風筒(未圖示)的送出路20b。壓縮機部7b包括通過旋轉驅動而將外氣13向徑方向外側送出的壓縮機葉輪 24、圍繞該壓縮機葉輪24的周圍而將壓縮機葉輪24送出的外氣13壓縮的渦狀室25。壓縮機葉輪24包括安裝于旋轉軸16的另一端部且呈大致圓盤狀的輪彀24a、與 從該輪彀24a的外表面向半徑方向外側延伸并且沿圓周方向設置為環(huán)狀的多枚葉片24b。在壓縮機部7b的上游側相鄰配置有與發(fā)動機主體2的供氣系統(tǒng)連接的消音器 (消聲器)26，通過該消音器26的外氣13經(jīng)由流入路27而被引導至壓縮機葉輪24的葉片 24b。另外，在壓縮機部7b的下游側配置的第二供氣管L4上連接有空氣冷卻器(中間冷卻 器)10及未圖示的緩沖罐等，通過渦狀室25的外氣13在通過這些空氣冷卻器10及緩沖罐 等后，供給到供氣歧管8。在消音器26的中央部設置有其內部具有形成為朝向輪彀24a的端面變尖的凹處 28a的罩殼28，并且在凹處28a內收容有(高速感應)發(fā)電機29。罩殼28經(jīng)由設置在流入 路27內的多枚(例如，4枚)支承件30而固定于壓縮機部7b (形成流入路27的半徑方向 外側的壁面)。并且，罩殼28的外側表面構成形成流入路27的半徑方向內側的壁面。發(fā)電機29的旋轉軸29a配置為位于與旋轉軸16相同的旋轉軸線上，并且經(jīng)由聯(lián) 軸節(jié)31與貫穿輪彀24a且向消音器26 —側突出的旋轉軸16的一端部前端連結。即，發(fā)電 機29的旋轉軸29a與旋轉軸16 —起旋轉。發(fā)電機29與在船內(本實施例中為柴油機室內)另外設置的配電盤等電連接，發(fā) 電機29可以將發(fā)電機產(chǎn)生的電力用作船內電源(利用)。
控制器C安裝于排氣渦輪增壓器6上，且接收來自檢測排氣渦輪增壓器6的轉速 的旋轉傳感器(未圖示)的信號，根據(jù)該信號向混合排氣渦輪增壓器7的發(fā)電機29發(fā)送指 令信號(發(fā)送)來控制發(fā)電機29的發(fā)電量，以使混合排氣渦輪增壓器7的轉速與排氣渦輪 增壓器6的轉速相同(一致)。在本實施例中，例如，在發(fā)動機主體2的負荷狀態(tài)不怎么(幾乎)發(fā)生變化的一般 航海(例如，大洋航海)時，使僅通過發(fā)電機29希望產(chǎn)生的發(fā)電量部分被設定為混合排氣 渦輪增壓器7的輸出變大。作為使混合排氣渦輪增壓器7的輸出變大的方法，例如，可以舉 出以下具體例。即，使流入(通過)渦輪部7a的廢氣11的流量比流入渦輪部6a的廢氣11 的流量大(例如，設定為流入渦輪部6a的廢氣11的1.25倍)，使流入(通過)壓縮機部 7b的外氣13的流量比流入壓縮機部6b的外氣13的流量小(例如，設定為流入壓縮機部 6b的外氣13的0.8倍)等。根據(jù)涉及本實施例的增壓裝置3，不使用瞬時處理復雜計算的昂貴控制裝置，而通 過簡單的結構能夠使混合排氣渦輪增壓器7的轉速與排氣渦輪增壓器6的轉速一致，且能 夠抑制成本，并能夠防止混合排氣渦輪增壓器7的喘振。此外，在上述實施例中說明了分別具有一臺排氣渦輪增壓器6及混合排氣渦輪增 壓器7的船舶用柴油機，但是本發(fā)明不僅限于此，也能夠適用于具有2臺以上的排氣渦輪增 壓器6及/或2臺以上的混合排氣渦輪增壓器7的船舶用柴油機。
權利要求
一種增壓裝置，其包括至少一臺排氣渦輪增壓器，其具有通過從發(fā)動機主體導出的廢氣來驅動的渦輪部、通過該渦輪部來驅動并向所述發(fā)動機主體壓力輸送外氣的壓縮機部，在所述發(fā)動機主體的運轉中，所述排氣渦輪增壓器恒處于運轉狀態(tài)；至少一臺混合排氣渦輪增壓器，其具有通過從所述發(fā)動機主體導出的廢氣來驅動的渦輪部、通過該渦輪部來驅動且向所述發(fā)動機主體壓力輸送外氣的壓縮機部、具有與所述渦輪部及所述壓縮機部的旋轉軸連結的旋轉軸的發(fā)電機，在所述發(fā)動機主體的運轉中，所述混合排氣渦輪增壓器處于與所述排氣渦輪增壓器并列運轉狀態(tài)；控制器，其安裝于所述排氣渦輪增壓器，并接收來自檢測所述排氣渦輪增壓器的轉速的旋轉傳感器的信號，根據(jù)該信號向所述混合排氣渦輪增壓器的所述發(fā)電機發(fā)出指令信號來控制所述發(fā)電機的發(fā)電量，以使所述混合排氣渦輪增壓器的轉速與所述排氣渦輪增壓器的轉速一致。
2.一種柴油機，其特征在于，其具有如權利要求1所述的增壓裝置。
3.一種增壓裝置的運轉方法，所述增壓裝置包括至少一臺排氣渦輪增壓器，其具有通過從發(fā)動機主體導出的廢氣來驅動的渦輪部、通 過該渦輪部來驅動并向所述發(fā)動機主體壓力輸送外氣的壓縮機部，在所述發(fā)動機主體的運 轉中，其恒處于運轉狀態(tài)；至少一臺混合排氣渦輪增壓器，其具有通過從所述發(fā)動機主體導出的廢氣來驅動的渦 輪部、通過該渦輪部來驅動且向所述發(fā)動機主體壓力輸送外氣的壓縮機部、具有與所述渦 輪部及所述壓縮機部的旋轉軸連結的旋轉軸的發(fā)電機，在所述發(fā)動機主體的運轉中，其處 于與所述排氣渦輪增壓器并列運轉狀態(tài)；控制器，其安裝于所述排氣渦輪增壓器，并接收來自檢測所述排氣渦輪增壓器的轉速 的旋轉傳感器的信號，根據(jù)該信號向所述混合排氣渦輪增壓器的所述發(fā)電機發(fā)出指令信 號，其中，在所述發(fā)動機主體的運轉中，通過所述控制器來控制所述發(fā)電機的發(fā)電量，以使所述 混合排氣渦輪增壓器的轉速與所述排氣渦輪增壓器的轉速一致。
全文摘要
一種增壓裝置，不使用瞬時處理復雜計算的昂貴控制裝置，而通過簡單的結構來控制混合排氣渦輪增壓器的轉速，并防止混合排氣渦輪增壓器的喘振。該增壓裝置包括至少一臺排氣渦輪增壓器(6)，其具有渦輪部(6a)、壓縮機部(6b)，且在發(fā)動機主體(2)的運轉中恒處于運轉狀態(tài)；至少一臺混合排氣渦輪增壓器(7)，其具有渦輪部(7a)、壓縮機部(7b)和發(fā)電機(29)，且在發(fā)動機主體(2)的運轉中，與排氣渦輪增壓器(6)并列運轉；控制器(C)，其安裝于排氣渦輪增壓器(6)，并接收來自檢測排氣渦輪增壓器(6)的轉速的旋轉傳感器的信號，根據(jù)該信號向發(fā)電機(29)發(fā)出指令信號來控制發(fā)電機(29)的發(fā)電量，以使混合排氣渦輪增壓器(7)的轉速與排氣渦輪增壓器(6)的轉速一致。
文檔編號F02D23/00GK101896706SQ20098010130
公開日2010年11月24日 申請日期2009年4月10日 優(yōu)先權日2008年4月11日
發(fā)明者白石啟一 申請人:三菱重工業(yè)株式會社