發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)以及船舶的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及有效地回收廢熱能量的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在具備由排氣能量驅(qū)動(dòng)的增壓器和動(dòng)力渦輪這兩者的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)(例如參照專利文獻(xiàn)I)中，執(zhí)行優(yōu)先向增壓器側(cè)供給所需量的排氣而將剩余的排氣供給至動(dòng)力渦輪側(cè)的控制。
[0003]又，在具備增壓器和動(dòng)力渦輪這兩者的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中，存在執(zhí)行如下控制的情況:將開(kāi)閉閥設(shè)置在向動(dòng)力渦輪側(cè)供給的排氣的流路中，并根據(jù)運(yùn)行條件關(guān)閉該開(kāi)閉閥而避免排氣向動(dòng)力渦輪側(cè)流入。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn):
專利文獻(xiàn):
專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)平10-169455號(hào)公報(bào)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明要解決的問(wèn)題:
在執(zhí)行如優(yōu)先向上述增壓器側(cè)供給排氣的控制的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中，受到來(lái)自從發(fā)動(dòng)機(jī)主體排出的排氣量變化的影響最大的是動(dòng)力渦輪，動(dòng)力渦輪的設(shè)定成為了問(wèn)題。例如，在發(fā)動(dòng)機(jī)主體進(jìn)行正常運(yùn)行時(shí)將動(dòng)力渦輪設(shè)定為處于高效率，這是合理的做法，但是在該情況下，如果供給比正常運(yùn)行時(shí)更多的排氣，則放棄排氣的一部分以避免動(dòng)力渦輪轉(zhuǎn)速超過(guò)允許值。這樣的運(yùn)用不一定能夠充分回收廢熱能量。又，對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)當(dāng)然會(huì)要求系統(tǒng)的簡(jiǎn)單化。
[0006]又，至于不使排氣流入動(dòng)力渦輪側(cè)的控制，即便將上述開(kāi)閉閥關(guān)閉而防止排氣流入動(dòng)力渦輪，在動(dòng)力渦輪與發(fā)動(dòng)機(jī)主體連接的情況下，動(dòng)力渦輪也仍由發(fā)動(dòng)機(jī)主體驅(qū)動(dòng)。此時(shí)，動(dòng)力渦輪如送風(fēng)機(jī)那樣工作，從而試圖輸送氣體，但是上述開(kāi)閉閥處于關(guān)閉狀態(tài)導(dǎo)致氣體不流動(dòng)。因此，驅(qū)動(dòng)動(dòng)力渦輪時(shí)需要較大的力，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)主體承受較大的負(fù)荷。
[0007]本發(fā)明是鑒于這樣的情況而形成，其目的是提供能夠高效地回收廢熱能量且能夠謀求系統(tǒng)的簡(jiǎn)單化的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。
[0008]又，本發(fā)明的目的是能夠在動(dòng)力渦輪不由排氣驅(qū)動(dòng)時(shí)，抑制對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)主體產(chǎn)生過(guò)度的負(fù)荷。
[0009]解決問(wèn)題的手段:
根據(jù)本發(fā)明的一種形態(tài)的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)具備:發(fā)動(dòng)機(jī)主體；由從所述發(fā)動(dòng)機(jī)主體排出的排氣驅(qū)動(dòng)的增壓器；由從所述發(fā)動(dòng)機(jī)主體排出的排氣驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力渦輪；將從所述發(fā)動(dòng)機(jī)主體排出的排氣導(dǎo)入至所述增壓器的增壓器入口配管；和將從排氣發(fā)動(dòng)機(jī)主體排出的排氣導(dǎo)入至所述動(dòng)力渦輪的動(dòng)力渦輪入口配管；所述動(dòng)力渦輪具有設(shè)置于入口側(cè)的可變噴嘴；并且形成為如下結(jié)構(gòu):執(zhí)行排氣流量控制，所述排氣流量控制，在從所述發(fā)動(dòng)機(jī)主體排出的排氣的量減少時(shí)，減小所述可變噴嘴的開(kāi)口面積，以此，增大供給至所述增壓器的排氣的量相對(duì)于從所述發(fā)動(dòng)機(jī)主體排出的排氣的量的比例，且在從所述發(fā)動(dòng)機(jī)主體排出的排氣的量增加時(shí)，增大所述可變噴嘴的開(kāi)口面積，以此，減小供給至所述增壓器的排氣的量相對(duì)于從所述發(fā)動(dòng)機(jī)主體排出的排氣的量的比例。
[0010]通常情況下，可變噴嘴用于改變其開(kāi)口面積以此根據(jù)排氣量改善渦輪(上述結(jié)構(gòu)中動(dòng)力渦輪)的效率。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，通過(guò)改變?cè)摽勺儑娮斓拈_(kāi)口面積，還可以同時(shí)調(diào)節(jié)供給至增壓器的排氣的量。即，根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，可以通過(guò)可變噴嘴執(zhí)行根據(jù)排氣量高效地回收廢熱能量的控制、和向增壓器供給適當(dāng)量的排氣的控制這兩個(gè)控制。因此，根據(jù)上述發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，可以高效地回收廢熱能量，且可以謀求系統(tǒng)的簡(jiǎn)單化。
[0011 ] 也可以是在上述發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中，所述動(dòng)力渦輪入口配管形成為從所述增壓器入口配管分叉，且將所述增壓器入口配管內(nèi)的排氣的一部分導(dǎo)入至所述動(dòng)力渦輪的結(jié)構(gòu)。
[0012]又，也可以是在上述發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)主體具有容納由所述增壓器升壓的新氣的掃氣管；在所述掃氣管內(nèi)的壓力小于規(guī)定的下限值時(shí)減小所述可變噴嘴的開(kāi)度，且在所述掃氣管內(nèi)的壓力大于規(guī)定的上限值時(shí)增大所述可變噴嘴的開(kāi)度，以此進(jìn)行所述排氣流量控制。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，可變噴嘴基于掃氣管內(nèi)的壓力進(jìn)行開(kāi)閉，因此能夠更加可靠且容易地向增壓器供給適當(dāng)量的排氣。
[0013]又，也可以是在上述發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中，所述規(guī)定的下限值以及所述規(guī)定的上限值設(shè)定為隨著所述發(fā)動(dòng)機(jī)主體的負(fù)荷增大而增大。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷適當(dāng)?shù)卦O(shè)定掃氣管內(nèi)的壓力的上限值以及下限值。
[0014]此外，根據(jù)本發(fā)明的另一種形態(tài)的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，具備:發(fā)動(dòng)機(jī)主體；由從所述發(fā)動(dòng)機(jī)主體排出的排氣驅(qū)動(dòng)的增壓器；由從所述發(fā)動(dòng)機(jī)主體排出的排氣驅(qū)動(dòng)，且與所述發(fā)動(dòng)機(jī)主體的曲軸連接的動(dòng)力渦輪；將從所述發(fā)動(dòng)機(jī)主體排出的排氣導(dǎo)入至所述增壓器的增壓器入口配管；將從所述發(fā)動(dòng)機(jī)主體排出的排氣導(dǎo)入至所述動(dòng)力渦輪的動(dòng)力渦輪入口配管；設(shè)置于所述動(dòng)力渦輪入口配管，且根據(jù)所述發(fā)動(dòng)機(jī)主體的運(yùn)行條件進(jìn)行開(kāi)閉的開(kāi)閉閥；與所述動(dòng)力渦輪入口配管中比所述開(kāi)閉閥靠近下游側(cè)的部分連接，且從所述動(dòng)力渦輪入口配管抽出氣體的抽氣配管；和設(shè)置于所述抽氣配管的抽氣閥；并且形成為如下結(jié)構(gòu):在所述發(fā)動(dòng)機(jī)主體正轉(zhuǎn)且所述發(fā)動(dòng)機(jī)主體的負(fù)荷大于規(guī)定的切換負(fù)荷的第一條件時(shí)，打開(kāi)所述開(kāi)閉閥且關(guān)閉所述抽氣閥；在所述發(fā)動(dòng)機(jī)主體反轉(zhuǎn)時(shí)或者所述發(fā)動(dòng)機(jī)主體的負(fù)荷小于所述規(guī)定的切換負(fù)荷的第二條件時(shí)，關(guān)閉所述開(kāi)閉閥或者設(shè)置為比所述第一條件中的所述開(kāi)閉閥的開(kāi)度小的小開(kāi)度，且打開(kāi)所述抽氣閥。
[0015]根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，在動(dòng)力渦輪不由排氣驅(qū)動(dòng)時(shí)，即便動(dòng)力渦輪由發(fā)動(dòng)機(jī)主體的曲軸驅(qū)動(dòng)，通過(guò)了動(dòng)力渦輪的氣體從抽氣配管被抽氣，因此也能夠抑制對(duì)驅(qū)動(dòng)動(dòng)力渦輪的發(fā)動(dòng)機(jī)主體產(chǎn)生過(guò)度的負(fù)荷。
[0016]又，也可以是在上述發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中，所述動(dòng)力渦輪入口配管形成為從所述增壓器入口配管分叉，且將所述增壓器入口配管內(nèi)的排氣的一部分導(dǎo)入至所述動(dòng)力渦輪的結(jié)構(gòu)。
[0017]又，也可以是在上述發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)主體的負(fù)荷上升時(shí)的所述切換負(fù)荷，即上升切換負(fù)荷，設(shè)定為比所述發(fā)動(dòng)機(jī)主體的負(fù)荷下降時(shí)的所述切換負(fù)荷即下降切換負(fù)荷大。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，可以在考慮發(fā)動(dòng)機(jī)主體的負(fù)荷上升時(shí)和下降時(shí)的不同特性的基礎(chǔ)上，運(yùn)用發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。因此，可以實(shí)現(xiàn)更適合的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)用。
[0018]又，也可以是上述發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)形成為在所述發(fā)動(dòng)機(jī)主體的負(fù)荷上升而大于所述上升切換負(fù)荷時(shí)，關(guān)閉所述抽氣閥后打開(kāi)所述開(kāi)閉閥的結(jié)構(gòu)。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，在關(guān)閉抽氣閥后打開(kāi)開(kāi)閉閥而不是在關(guān)閉抽氣閥的同時(shí)打開(kāi)開(kāi)閉閥，因此一瞬間都不會(huì)形成阻力較小的流路，可以穩(wěn)定地進(jìn)行向增壓器的排氣供給。
[0019]又，也可以是上述發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)形成為在所述發(fā)動(dòng)機(jī)主體的負(fù)荷下降而小于所述下降切換負(fù)荷時(shí)，關(guān)閉所述開(kāi)閉閥后打開(kāi)所述抽氣閥的結(jié)構(gòu)。在該情況下，也同樣地一瞬間都不會(huì)形成阻力較小的流路，可以穩(wěn)定地進(jìn)行向增壓器的排氣供給。
[0020]又，也可以是在上述發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中，還具備排出通過(guò)了所述動(dòng)力渦輪的排氣的動(dòng)力渦輪出口配管；所述抽氣配管與所述動(dòng)力渦輪出口配管連接，將從所述動(dòng)力渦輪入口配管抽出的氣體排出至所述動(dòng)力渦輪出口配管。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，在動(dòng)力渦輪不由排氣驅(qū)動(dòng)時(shí)，即便動(dòng)力渦輪由發(fā)動(dòng)機(jī)主體的曲軸驅(qū)動(dòng)，通過(guò)了動(dòng)力渦輪的氣體在包括抽氣配管的循環(huán)流路中循環(huán)，因此也能夠抑制對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)主體產(chǎn)生過(guò)度的負(fù)荷。
[0021]又，也可以是在上述發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)還具備:在所述動(dòng)力渦輪出口配管中，連接于連接有所述抽氣配管的部分和所述動(dòng)力渦輪之間，能夠?qū)⑼鈿庖胫了鰟?dòng)力渦輪出口配管的空氣引入配管；和設(shè)置于該空氣引入配管的空氣引入閥；并且形成為如下結(jié)構(gòu):在所述第一條件時(shí)關(guān)閉所述空氣引入閥，在所述第二條件時(shí)打開(kāi)所述空氣引入閥。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，上述循環(huán)流路內(nèi)的氣體被替換，因此能夠抑制該循環(huán)流路內(nèi)的氣體的溫度過(guò)度上升。
[0022]又，也可以是在上述發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中，還具備將通過(guò)了所述增壓器的排氣排出的增壓器出口配管；所述抽氣配管與所述增壓器出口配管連接，將從所述動(dòng)力渦輪入口配管抽出的氣體排出至所述增壓器出口配管。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，根本未形成有如上述循環(huán)流路，因此不會(huì)存在循環(huán)流路內(nèi)的氣體的溫度過(guò)度上升的情況。
[0023]此外，根據(jù)本發(fā)明的一種形態(tài)的船舶具備上述中的任意一種發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。
[0024]發(fā)明效果:
如上所述，根據(jù)上述一種形態(tài)的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，能夠高效地回收廢熱能量，且能夠謀求系統(tǒng)的簡(jiǎn)單化。
[0025]又，根據(jù)另一種形態(tài)的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，可以在動(dòng)力渦輪不由排氣驅(qū)動(dòng)時(shí)，抑制對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)主體產(chǎn)生過(guò)度的負(fù)荷。
【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1是根據(jù)第一實(shí)施形態(tài)的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的整體圖；
圖2是上述發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的框圖；
圖3是示出上述發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的控制內(nèi)容的流程圖；
圖4是示出適當(dāng)?shù)膾邭鈮旱姆秶膱D表；
圖5是根據(jù)第二實(shí)施形態(tài)的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的整體圖；
圖6是根據(jù)第三實(shí)施形態(tài)的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的整體圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]以下，參照【附圖說(shuō)明】根據(jù)實(shí)施形態(tài)的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。以下，在所有附圖中對(duì)于相同或相當(dāng)?shù)囊貥?biāo)以相同的符號(hào)，并省略重復(fù)說(shuō)明。
[0028](第一實(shí)施形態(tài))
<發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)>
首先，說(shuō)明根據(jù)第一實(shí)施形態(tài)的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100的整體結(jié)構(gòu)。圖1是根據(jù)本實(shí)施形態(tài)的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100的整體圖。如圖1所示，根據(jù)本實(shí)施形態(tài)的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100是用于使船舶101航行的所謂主機(jī)，并且具備發(fā)動(dòng)機(jī)主體10、增壓器20、動(dòng)力渦輪30、各種配管41?45和各種閥51、52。以下，對(duì)此依次進(jìn)行說(shuō)明。
[0029]發(fā)動(dòng)機(jī)主體10是發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100的中心裝置。本實(shí)施形態(tài)的發(fā)動(dòng)機(jī)主體10是所謂的低速柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)主體10使梢端安裝有螺旋槳102的螺旋槳軸103旋轉(zhuǎn)，并且可以執(zhí)行產(chǎn)生使船舶101前進(jìn)的方向的推進(jìn)力的正轉(zhuǎn)、和產(chǎn)生使船舶101后退的方向的推進(jìn)力的反轉(zhuǎn)。螺旋槳軸103與曲軸11連接，曲軸11與多個(gè)活塞12連接。各活塞12在汽缸13內(nèi)隨著燃料爆炸進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，曲軸11通過(guò)