JP6479521B2 - Exhaust turbine supercharger, main engine, ship - Google Patents
Exhaust turbine supercharger, main engine, ship Download PDFInfo
- Publication number
- JP6479521B2 JP6479521B2 JP2015059864A JP2015059864A JP6479521B2 JP 6479521 B2 JP6479521 B2 JP 6479521B2 JP 2015059864 A JP2015059864 A JP 2015059864A JP 2015059864 A JP2015059864 A JP 2015059864A JP 6479521 B2 JP6479521 B2 JP 6479521B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- motor generator
- control device
- command signal
- compressor
- waiting time
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Active
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 82
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 74
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 24
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 9
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 claims description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 32
- 238000000034 method Methods 0.000 description 20
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 11
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 11
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 10
- 230000002000 scavenging effect Effects 0.000 description 9
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000010408 sweeping Methods 0.000 description 1
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
- F02B37/04—Engines with exhaust drive and other drive of pumps, e.g. with exhaust-driven pump and mechanically-driven second pump
-
- 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
- F02B39/00—Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
- F02B39/16—Other safety measures for, or other control of, pumps
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Supercharger (AREA)
Description
本発明は、電動発電機を備える排気タービン過給機、排気タービン過給機を備える主機、主機を備える船舶に関するものである。 The present invention relates to an exhaust turbine supercharger including a motor generator, a main engine including an exhaust turbine supercharger, and a ship including the main engine.
例えば、船舶に搭載される主機としての内燃機関は、燃費向上や排ガス中のCO2を削減するために過給機が装着されている。この過給機は、内燃機関から排出される排ガスを利用してタービン及びコンプレッサを駆動することにより、内燃機関に吸気を圧縮供給して内燃機関の出力を向上させるものである。また、電動発電機を過給機のロータ軸に直結し、電動発電機によりロータ軸を駆動回転することで、コンプレッサ及びタービンを回転する一方、コンプレッサを駆動した余剰のエネルギを用いて発電機で発電を行う排気タービン過給機がある。 For example, an internal combustion engine as a main engine mounted on a ship is equipped with a supercharger in order to improve fuel consumption and reduce CO 2 in exhaust gas. This supercharger drives the turbine and the compressor using exhaust gas discharged from the internal combustion engine, and compresses and supplies intake air to the internal combustion engine to improve the output of the internal combustion engine. In addition, the motor generator is directly connected to the rotor shaft of the turbocharger, and the rotor shaft is driven and rotated by the motor generator, so that the compressor and the turbine are rotated, while the surplus energy that has driven the compressor is used for the generator. There is an exhaust turbine supercharger that generates electricity.
このような排気タービン過給機としては、下記特許文献1及び非特許文献1に記載されたものがある。
Examples of such an exhaust turbine supercharger include those described in
このような排気タービン過給機は、一般的に、内燃機関と共に機関室に配置されている。船舶は、環境条件の異なる地域に航行することから、機関室の温度がその地域に応じて変化する。このとき、例えば、温度及び湿度の高い地域から温度の低い地域に移動したとき、電動発電機に結露が発生しやすい。そのため、電動発電機におけるステータの巻線に電流を流すことで、電気抵抗によりこの巻線を加熱し、結露の発生を防止することが考えられている。ところが、内燃機関の始動時に、この電動発電機を用いてコンプレッサ及びタービンを回転することから、このとき、ステータの巻線に電流を流して加熱していると、電動発電機に過電流が流れて回路のヒューズが切れてしまうという問題がある。 Such an exhaust turbine supercharger is generally arranged in an engine room together with an internal combustion engine. Since the ship navigates to regions with different environmental conditions, the temperature of the engine room changes depending on the region. At this time, for example, when moving from a high temperature and humidity region to a low temperature region, condensation tends to occur in the motor generator. Therefore, it is considered that current is passed through the stator winding in the motor generator to heat the winding with electric resistance to prevent the occurrence of condensation. However, when the internal combustion engine is started, the motor generator is used to rotate the compressor and the turbine. At this time, if current is passed through the stator windings to heat the motor generator, overcurrent flows through the motor generator. There is a problem that the fuse of the circuit is blown.
本発明は、上述した課題を解決するものであり、電動発電機における結露の発生を抑制すると共に電動発電機を適正に作動可能とする排気タービン過給機、主機、船舶を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described problems, and an object thereof is to provide an exhaust turbine supercharger, a main engine, and a ship that suppress the occurrence of dew condensation in the motor generator and that can appropriately operate the motor generator. And
上記の目的を達成するための本発明の排気タービン過給機は、同軸上に連結されるコンプレッサ及びタービンと、前記コンプレッサの軸端に連結される電動発電機と、前記電動発電機のステータにおける巻線に電流を供給して加熱するヒータ装置と、前記電動発電機の回転数を検出または推定する回転数検出推定装置と、前記回転数検出推定装置が検出または推定した前記電動発電機の回転数が予め設定された規定回転数を超えたときに前記ヒータ装置を停止する制御装置と、を備えることを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, an exhaust turbine supercharger according to the present invention includes a compressor and a turbine that are coaxially connected, a motor generator that is connected to a shaft end of the compressor, and a stator of the motor generator. A heater device for supplying current to the windings to heat, a rotation speed detection estimation device for detecting or estimating the rotation speed of the motor generator, and the rotation of the motor generator detected or estimated by the rotation speed detection estimation device And a control device that stops the heater device when the number exceeds a preset number of rotations set in advance.
従って、電動発電機のステータにおける巻線に電流を供給して加熱するヒータ装置を設けることで、この電動発電機における結露の発生を抑制することができ、コンプレッサ及びタービンに連結された電動発電機の回転数が規定回転数を超えると、このヒータ装置を停止することで、巻線への電流の供給を停止するため、電動発電機に過電流が流れることはなく、ヒューズの切断を防止して電動発電機を適正に作動させることができる。 Therefore, by providing a heater device that supplies and heats the windings in the stator of the motor generator, it is possible to suppress the occurrence of condensation in the motor generator, and the motor generator connected to the compressor and the turbine. When the number of rotations exceeds the specified number of rotations, the heater device is stopped to stop the supply of current to the windings, so that no overcurrent flows through the motor generator, preventing the fuse from being blown. Therefore, the motor generator can be operated properly.
本発明の排気タービン過給機では、前記制御装置は、主機に作動気体を供給する作動気体指令信号が入力されると、前記ヒータ装置を停止することを特徴としている。 In the exhaust turbine supercharger according to the present invention, the control device stops the heater device when a working gas command signal for supplying a working gas to the main engine is input.
従って、作動気体指令信号によりヒータ装置を停止することで、主機とコンプレッサ及びタービンが駆動回転する前にヒータ装置が停止されることとなり、電動発電機に過電流が流れることはなく、ヒューズの切断を防止して電動発電機を適正に作動させることができる。 Therefore, by stopping the heater device by the working gas command signal, the heater device is stopped before the main machine, the compressor and the turbine are driven and rotated, so that no overcurrent flows to the motor generator and the fuse is blown. This can prevent the motor generator from operating properly.
本発明の排気タービン過給機では、前記制御装置は、前記作動気体指令信号が入力されると、前記ヒータ装置を停止した後、予め設定された所定の第1待ち時間の経過後に主機への作動気体の供給を開始することを特徴としている。 In the exhaust turbine supercharger of the present invention, when the working gas command signal is input, the control device stops the heater device, and then passes the predetermined first waiting time set in advance to the main engine. The supply of the working gas is started.
従って、作動気体指令信号が入力されてから第1待ち時間の経過後に主機への作動気体の供給を開始することで、ヒータ装置が完全に停止してから主機への作動気体の供給が開始されることとなり、信号の電気的な遅れが発生しても、主機とコンプレッサ及びタービンが駆動回転する前に適正にヒータ装置を停止させることができる。 Accordingly, the supply of the working gas to the main machine is started after the heater device is completely stopped by starting the supply of the working gas to the main machine after the first waiting time has elapsed since the input of the working gas command signal. Thus, even if an electrical delay occurs in the signal, the heater device can be properly stopped before the main engine, the compressor, and the turbine are driven to rotate.
本発明の排気タービン過給機では、前記制御装置は、前記主機に燃料を供給する燃料供給指令信号が入力されると、前記ヒータ装置を停止することを特徴としている。 In the exhaust turbine supercharger according to the present invention, the control device stops the heater device when a fuel supply command signal for supplying fuel to the main engine is input.
従って、燃料供給指令信号によりヒータ装置を停止することで、主機とコンプレッサ及びタービンが駆動回転する前にヒータ装置が停止されることとなり、電動発電機に過電流が流れることはなく、ヒューズの切断を防止して電動発電機を適正に作動させることができる。 Therefore, by stopping the heater device in response to the fuel supply command signal, the heater device is stopped before the main engine, the compressor and the turbine are driven and rotated, so that no overcurrent flows to the motor generator and the fuse is blown. This can prevent the motor generator from operating properly.
本発明の排気タービン過給機では、前記制御装置は、前記燃料供給指令信号が入力されると、前記ヒータ装置を停止した後、予め設定された所定の第1待ち時間の経過後に主機への作動気体の供給を開始し、その後に前記主機に燃料を供給することを特徴としている。 In the exhaust turbine supercharger of the present invention, when the fuel supply command signal is input, the control device stops the heater device, and then passes the predetermined first waiting time set in advance to the main engine. The supply of the working gas is started, and then the fuel is supplied to the main engine.
従って、燃料供給指令信号が入力されてから第1待ち時間の経過後に主機への作動気体の供給を開始し、その後に主機に燃料を供給することで、ヒータ装置が完全に停止してから主機への作動気体の供給が開始されることとなり、信号の電気的な遅れが発生しても、主機とコンプレッサ及びタービンが駆動回転する前に適正にヒータ装置を停止させることができる。 Therefore, supply of working gas to the main engine is started after the first waiting time has elapsed since the fuel supply command signal was input, and then the fuel is supplied to the main engine. Even if an electrical delay occurs in the signal, the heater device can be properly stopped before the main engine, the compressor, and the turbine are driven to rotate.
本発明の排気タービン過給機では、前記主機に燃焼用気体を供給する補助ブロワが設けられ、前記制御装置は、前記補助ブロワが起動すると前記ヒータ装置を停止することを特徴としている。 In the exhaust turbine supercharger of the present invention, an auxiliary blower for supplying combustion gas to the main engine is provided, and the control device stops the heater device when the auxiliary blower is activated.
従って、補助ブロワが起動するときにヒータ装置を停止することで、主機とコンプレッサ及びタービンが駆動回転する前にヒータ装置が停止されることとなり、電動発電機に過電流が流れることはなく、ヒューズの切断を防止して電動発電機を適正に作動させることができる。 Therefore, by stopping the heater device when the auxiliary blower is started, the heater device is stopped before the main machine, the compressor and the turbine are driven to rotate, so that no overcurrent flows to the motor generator, and the fuse The motor generator can be operated properly by preventing the disconnection.
本発明の排気タービン過給機では、前記制御装置は、前記回転数検出推定装置が検出または推定した前記電動発電機の回転数が予め設定された規定回転数以下になると、予め設定された所定の第2待ち時間の経過後に前記ヒータ装置を作動することを特徴としている。 In the exhaust turbine supercharger according to the present invention, the control device is configured to set a predetermined preset number when the rotational speed of the motor generator detected or estimated by the rotational speed detection estimation device is equal to or lower than a preset specified rotational speed. The heater device is operated after the elapse of the second waiting time.
従って、電動発電機の回転数が規定回転数以下になってから第2待ち時間の経過後にヒータ装置を作動することで、電動発電機が停止後に慣性力により駆動軸が所定時間だけ回転しているが、第2待ち時間の間に完全に停止することとなり、電動発電機が完全に停止してからヒータ装置を作動することができ、信頼性を向上することができる。 Accordingly, by operating the heater device after the second waiting time has elapsed after the motor generator has reached the specified speed or less, the drive shaft rotates for a predetermined time due to inertial force after the motor generator has stopped. However, the heater device is completely stopped during the second waiting time, the heater device can be operated after the motor generator is completely stopped, and the reliability can be improved.
本発明の排気タービン過給機では、前記制御装置は、作動気体供給停止指令信号が入力されると、予め設定された所定の第3待ち時間の経過後に前記ヒータ装置を作動することを特徴としている。 In the exhaust turbine supercharger according to the present invention, when the operating gas supply stop command signal is input, the control device operates the heater device after a predetermined third waiting time elapses. Yes.
従って、作動気体供給停止指令信号が入力されてから第3待ち時間の経過後にヒータ装置を作動することで、コンプレッサ及びタービンが停止後に慣性力により駆動軸が所定時間だけ回転しているが、第3待ち時間の間に完全に停止することとなり、電動発電機が完全に停止してからヒータ装置を作動することができ、信頼性を向上することができる。 Accordingly, by operating the heater device after the elapse of the third waiting time after the working gas supply stop command signal is input, the drive shaft rotates for a predetermined time due to the inertial force after the compressor and the turbine are stopped. It will stop completely during 3 waiting time, a heater apparatus can be operated after a motor generator stops completely, and reliability can be improved.
本発明の排気タービン過給機では、前記制御装置は、燃料供給停止指令信号が入力されると、予め設定された所定の第4待ち時間の経過後に前記ヒータ装置を作動することを特徴としている。 In the exhaust turbine supercharger according to the present invention, when the fuel supply stop command signal is input, the control device operates the heater device after a predetermined fourth waiting time elapses. .
従って、燃料供給停止指令信号が入力されてから第3待ち時間の経過後にヒータ装置を作動することで、コンプレッサ及びタービンが停止後に慣性力により駆動軸が所定時間だけ回転しているが、第4待ち時間の間に駆動軸が完全に停止することとなり、電動発電機が完全に停止してからヒータ装置を作動することができ、信頼性を向上することができる。 Therefore, by operating the heater device after the elapse of the third waiting time after the fuel supply stop command signal is input, the drive shaft is rotated for a predetermined time by the inertial force after the compressor and the turbine are stopped. The drive shaft is completely stopped during the waiting time, the heater device can be operated after the motor generator is completely stopped, and the reliability can be improved.
本発明の排気タービン過給機では、前記制御装置は、前記補助ブロワの駆動が停止してから予め設定された所定の第5待ち時間の経過後に前記ヒータ装置を作動することを特徴としている。 In the exhaust turbine supercharger of the present invention, the control device operates the heater device after a predetermined fifth waiting time elapses after the driving of the auxiliary blower stops.
従って、補助ブロワの駆動が停止してから第5待ち時間の経過後にヒータ装置を作動することで、コンプレッサ及びタービンが停止後に慣性力により駆動軸が所定時間だけ回転しているが、第4待ち時間の間に駆動軸が完全に停止することとなり、電動発電機が完全に停止してからヒータ装置を作動することができ、信頼性を向上することができる。 Therefore, by operating the heater device after the elapse of the fifth waiting time after the driving of the auxiliary blower stops, the drive shaft rotates for a predetermined time due to inertial force after the compressor and turbine stop, but the fourth waiting time The drive shaft is completely stopped during the time, the heater device can be operated after the motor generator is completely stopped, and the reliability can be improved.
また、本発明の主機は、主機本体と、前記排気タービン過給機と、を備えることを特徴とするものである。 Moreover, the main machine of this invention is provided with the main machine main body and the said exhaust turbine supercharger, It is characterized by the above-mentioned.
従って、排気タービン過給機にて、電動発電機のステータにおける巻線に電流を供給して加熱するヒータ装置を設けることで、この電動発電機における結露の発生を抑制することができ、コンプレッサ及びタービンに連結された電動発電機の回転数が規定回転数を超えると、このヒータ装置を停止することで、巻線への電流の供給を停止するため、電動発電機に過電流が流れることはなく、ヒューズの切断を防止して電動発電機を適正に作動させることができる。 Therefore, in the exhaust turbine supercharger, by providing a heater device that supplies and heats the windings in the stator of the motor generator, the occurrence of condensation in the motor generator can be suppressed, and the compressor and When the rotation speed of the motor generator connected to the turbine exceeds the specified rotation speed, the heater device is stopped and the supply of current to the winding is stopped. Therefore, the motor generator can be operated properly by preventing the fuse from being cut.
また、本発明の船舶は、前記主機を備えることを特徴とするものである。 Moreover, the ship of this invention is equipped with the said main engine, It is characterized by the above-mentioned.
従って、電動発電機における結露の発生を抑制することができると共に、ヒューズの切断を防止して電動発電機を適正に作動させることができ、航行時の安定性を向上することができる。 Therefore, the occurrence of condensation in the motor generator can be suppressed, the fuse can be prevented from being blown and the motor generator can be operated properly, and the stability during navigation can be improved.
本発明の排気タービン過給機、主機、船舶によれば、電動発電機における結露の発生を抑制することができると共に、ヒューズの切断を防止して電動発電機を適正に作動させることができる。 According to the exhaust turbine supercharger, the main engine, and the ship of the present invention, it is possible to suppress the occurrence of condensation in the motor generator, and it is possible to properly operate the motor generator by preventing the fuse from being cut.
以下に添付図面を参照して、本発明に係る排気タービン過給機、主機、船舶の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。 Exemplary embodiments of an exhaust turbine supercharger, a main engine, and a ship according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited by this embodiment, and when there are two or more embodiments, what comprises combining each embodiment is also included.
[第1実施形態]
図1は、第1本実施形態の排気タービン過給機を備えた主機を表す概略構成図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a main engine including the exhaust turbine supercharger according to the first embodiment.
第1本実施形態にて、図1に示すように、主機としての舶用ディーゼルエンジン(内燃機関)1は、ディーゼルエンジン本体2と、排気タービン過給機3と、補助ブロワ4と、制御装置5とを備えている。ディーゼルエンジン本体2は、複数のシリンダ部13が設けられており、各々の各シリンダ部13は、図示しないが、内部にピストンがそれぞれ往復移動自在に支持されており、各ピストンは、下部がクロスヘッドを介してクランク軸に連結されている。
In the first embodiment, as shown in FIG. 1, a marine diesel engine (internal combustion engine) 1 as a main engine includes a diesel engine body 2, an exhaust turbine supercharger 3, an auxiliary blower 4, and a
シリンダ部13は、吸気ポート14を介して掃気トランク15が連結されると共に、排気ポート16を介して排気マニホールド17が連結されている。そして、掃気トランク15は、吸気管L1を介して排気タービン過給機3のコンプレッサ21に連結されている。また、排気マニホールド17は、排気管L2を介して排気タービン過給機3のタービン22に連結されている。また、シリンダ部13は、内部に燃料(例えば、重油、天然ガスなど)を噴射するインジェクタ(燃料供給装置)18がそれぞれ設けられている。各インジェクタ18は、図示しない燃料ポンプが連結されている。
The
排気タービン過給機3は、コンプレッサ21とタービン22が回転軸23を介して同軸上に連結されて構成されており、コンプレッサ21とタービン22は、回転軸23により一体回転することができる。コンプレッサ21は、外部から吸気する吸気管L3が連結されると共に、掃気トランク15に至る吸気管L1が連結されている。タービン22は、排気マニホールド17に至る排気管L2が連結されると共に、外部に排気する排気管L4が連結されている。
The exhaust turbine supercharger 3 is configured such that a
そのため、タービン22は、排気マニホールド17から排気管L2を通して導かれた排ガス(燃焼ガス)によって駆動し、コンプレッサ21を駆動した後、排ガスを排気管L4から外部に排出する。一方、コンプレッサ21は、タービン22により駆動し、吸気管L3から吸気した空気等の気体を圧縮した後、圧縮した空気などの気体を燃焼用気体として吸気管L1から掃気トランク15に圧送する。
Therefore, the
また、ディーゼルエンジン本体2は、シリンダ部13に空気等の作動気体を供給し、シリンダ部13の図示しないピストンを作動させることでエンジン回転数を上昇させる作動気体供給装置24が設けられている。この作動気体供給装置24は、作動気体供給源25(例えば、アキュムレータやポンプなど)と、開閉弁26と、作動気体供給管L5を備えている。作動気体供給管L5は、基端部に作動気体供給源25が連結され、先端部が各々のシリンダ部13に連結されるとともに、各々のシリンダ部13に対応する開閉弁26が複数設けられている。作動気体供給装置24は、舶用ディーゼルエンジン1の起動時に、各々の開閉弁26を開閉制御することで、作動気体供給源25の作動気体を作動気体供給管L5からシリンダ部13に供給・供給停止を繰り返す。これにより、シリンダ部13の内部に燃料を噴射することなく、シリンダ部13に設けられた図示しないピストンを作動させ、クロスヘッドを介してクランク軸を回転させることができる。
Further, the diesel engine main body 2 is provided with a working
なお、本実施形態において、ディーゼルエンジン本体2は、少なくともエアランモード(試運転モード)と、燃料運転モードを備えている。エアランモードは、作動気体供給装置24のみによりクランク軸を回転させる運転モードであり、例えば、ディーゼルエンジン本体2のメンテナンス時に実施される。燃料運転モードは、作動気体供給装置24によりクランク軸を回転開始させ、クランク軸が一定回転数以上となった後にシリンダ部への燃料噴射を開始しクランク軸を回転させる運転モードである。
In the present embodiment, the diesel engine main body 2 includes at least an air run mode (trial operation mode) and a fuel operation mode. The air run mode is an operation mode in which the crankshaft is rotated only by the working
排気タービン過給機3は、ハイブリッド過給機であって、コンプレッサ21及びタービン22の回転軸23と同軸上の回転軸31を介して電動発電機32が連結されている。電動発電機32は、図示しないが、回転軸31に固定されるロータと、ケーシングに固定されてロータの周囲に配置されるステータにより構成される。この電動発電機32は、排ガスにより駆動されることで発電する発電機能を備えると共に、コンプレッサ21及びタービン22を駆動回転する電動機能を備えている。
The exhaust turbine supercharger 3 is a hybrid supercharger, and a
排気タービン過給機3は、電力変換装置33を備えている。電力変換装置33は、第1電力変換部34と、蓄電部35と、第2電力変換部36とを備えている。第1電力変換部34は、電動発電機32に接続され、電動発電機32の回生動作時に、電動発電機32が発電した交流電力を直流電力に変換して出力する。第2電力変換部36は、船内電力系統37に接続され、電動発電機32の回生動作時に、第1電力変換部34からの直流電力を船内電力系統37に適した三相交流電力に変換して船内電力系統37に出力する。蓄電部35は、第1電力変換部34と第2電力変換部36との間に接続され、第1電力変換部34からの直流電力を所定量だけ蓄電する。蓄電部35は、第2電力変換部36に出力される電力を平滑化するために設けられ、電動発電機32の回生動作開始時に蓄電した電力を第2電力変換部36に出力する。回生動作開始後に第2電力変換部36に出力される電力は、第1電力変換部34を介して電動発電機32から出力される。
The exhaust turbine supercharger 3 includes a
また、第2電力変換部36は、電動発電機32の力行動作時に、船内電力系統37からの三相交流電力を直流電力に変換して第1電力変換部34に出力する。第1電力変換部34は、電動発電機32の力行動作時に、第2電力変換部36からの直流電力を交流電力に変換して電動発電機32に出力する。蓄電部35は、第2電力変換部36からの直流電力を所定量だけ蓄電する。蓄電部35は、第1電力変換部34に出力される電力を平滑化するために設けられ、電動発電機32の力行動作開始時に蓄電した電力を第1電力変換部34に出力する。力行動作開始後に第1電力変換部34に出力される電力は、第2電力変換部36を介して船内電力系統37から出力される。
Further, the second
ここで、電力変換装置33の構成は、詳細に説明しないが、例えば、第1電力変換部34は、コンバータ、蓄電部35は、コンデンサ、第2電力変換部36は、インバータである。
Here, although the configuration of the
また、排気タービン過給機3は、電動発電機32のステータにおける巻線に電流を供給して加熱するスペースヒータ(ヒータ装置)60が設けられている。図2に示すように、電動発電機32は、ロータ61の外周側にステータ62が配置されて構成されており、ロータ61は、回転軸63に磁石64が固定されてなり、ステータ62は、鉄芯65に巻線(コイル)66が巻き付けられてなる。スペースヒータ60は、ステータ62の巻線66に電流を供給して加熱する。
Further, the exhaust turbine supercharger 3 is provided with a space heater (heater device) 60 that supplies current to the windings in the stator of the
この電動発電機32にて、ステータ62の巻線(コイル)66は、第1スイッチ67を介して第1電源68が接続されると共に、ヒューズ69及び第2スイッチ70を介して第2電源71が接続されている。ステータ62の巻線66は、三相星形結線の線間を表しており、接続ケーブル72,73が設けられている。そして、接続ケーブル72,73は、第1分岐ケーブル74,75が接続され、各第1分岐ケーブル74,75は、第1スイッチ67を介して第1電源68に接続されている。また、接続ケーブル72,73は、第2分岐ケーブル76,77が接続され、各第2分岐ケーブル76,77は、ヒューズ69及び第1スイッチ70を介して第2電源71が接続されている。ここで、第1電源68は、電動発電機32に給電することでトルクを発生させるものであり、半導体を使用した電力変換装置である。第2電源71は、スペースヒータ60に給電することで加熱させるものである。なお、第1スイッチ67と第2スイッチ70は、選択的に接続可能となっており、同時にON(導通)しないように制御される。
In the
このスペースヒータ60は、ステータ62の巻線66に電流を供給して加熱することで、電気抵抗によりこの巻線66を加熱し、ステータ62における結露の発生を防止するものである。しかし、第2電源71からステータ62に電流を供給しているときに、電動発電機32が回転して電圧が発生すると、第2分岐ケーブル76,77に過電流が流れてヒューズ69が切れてしまう。
The
そのため、本実施形態では、図1に示すように、排気タービン過給機3にて、電動発電機32の回転数を回転数センサ(回転数検出推定装置)54を設け、制御装置5は、回転数センサ54が検出した電動発電機32の回転数が予め設定された規定回転数を超えたときにスペースヒータ60の第2スイッチ70を遮断するようにしている。
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, the exhaust turbine supercharger 3 is provided with a rotational speed sensor (rotational speed detection estimating device) 54 for the rotational speed of the
一方で、この回転数センサ54は、十分な検出精度が確保されていない。つまり、回転数センサ54は、電動発電機32における全ての回転域を十分に検出することができるものではなく、また、電動発電機32における全ての回転域を十分に検出できるようなものは、非常に高価であり、部品コストが大幅に増加してしまう。そこで、本実施形態では、電動発電機32の回転数を推定する回転数検出推定装置として、各種装置の信号を併用している。
On the other hand, the
補助ブロワ4は、ブロワ用インペラ41とブロワ用電動機(モータ)42とから構成される。補助ブロワ4は、舶用ディーゼルエンジン1の起動時に駆動されることで、吸気管L3からコンプレッサ21を経由して吸気した空気等の気体を圧縮した後、圧縮した空気等の気体を燃焼用気体 として吸気管L6から吸気管L1を経由した掃気トランク15に圧送する。なお、吸気管L1と並列に吸気管L6を設け、この吸気管L6に補助ブロワ4(ブロワ用インペラ41)を設けたが、吸気管L1と吸気管L6は、並列に設ける必要はなく、吸気管L6を設けることなく、吸気管L1のみを設け、吸気管L1に補助ブロワ4を設けてもよい。
The auxiliary blower 4 includes a
制御装置5は、電動発電機32を制御する第1制御装置51と、ディーゼルエンジン本体2及び補助ブロワ4を制御する第2制御装置52とを備えている。
The
第1制御装置51は、第1電力変換部34と第2電力変換部36を制御することで、電動発電機32を制御することができる。即ち、第1制御装置51は、電動発電機32の駆動状態(回生動作状態、または、力行動作状態)に応じて第1電力変換部34と第2電力変換部36の機能を制御する。
The
第2制御装置52は、ディーゼルエンジン本体2におけるインジェクタ18と作動気体供給装置24を駆動制御することができる。また、第2制御装置52は、各インジェクタ18を駆動制御して燃料噴射時期や燃料噴射量を制御する。更に、第2制御装置52は、作動気体供給装置24を構成する開閉弁26を開閉制御してシリンダ部13への作動気体供給時期や作動気体供給量を制御する。また、第2制御装置52は、補助ブロワ4を駆動制御することで、ディーゼルエンジン本体2への圧縮した空気等の燃焼用気体を供給し、掃気圧(吸気圧)を制御することができる。
The
また、第2制御装置52は、船舶を航行させる上で各種の指令信号を出力する操縦装置53が接続されている。この操縦装置53は、少なくともエアランモードと燃料運転モードを選択することができ、第2制御装置52に対して補助ブロワ4の起動停止指令信号、ディーゼルエンジン本体2に対してエアラン指令信号(作動気体指令信号、作動気体供給停止指令信号)、ディーゼルエンジン本体2に対して燃料運転指令信号(燃料供給指令信号、燃料供給停止指令信号)を出力することができる。
The
制御装置5は、エンジン起動準備信号が入力されると、補助ブロワ4の駆動を開始することで、圧縮した空気等の気体を燃焼用気体 として舶用ディーゼルエンジン1の掃気トランク15に圧送し、掃気圧(吸気圧)を上昇させる。制御装置5は、エンジン回転起動開始信号が入力されると、作動気体供給装置24の駆動を開始することで、エンジン回転数を上昇させ、エンジン回転数が予め設定された燃料供給開始回転数に到達すると、各インジェクタ18を駆動してディーゼルエンジン本体2に燃料を供給する。すると、舶用ディーゼルエンジン1が燃焼による運転を開始する。
When the engine start preparation signal is input, the
また、制御装置5は、エンジン起動準備信号が入力されると、第2電力変換部36を制御することで、船内電力系統37からの三相交流電力を直流電力に変換して蓄電部35に蓄電し、蓄電部35の電圧を予め設定された待機電圧に到達させる。そして、制御装置5は、蓄電部35の電圧が待機電圧に到達すると、第1電力変換部34を制御することで、蓄電部35の直流電力を交流電力に変換して電動発電機32の駆動を開始する一方、補助ブロワ4の駆動を停止し、排気タービン過給機3を給電モードとする。その後、制御装置5は、排気タービン過給機3が排ガスだけで駆動する通常運転モードとする。そして、更に負荷が上昇し、排気タービン過給機3の駆動に必要なエネルギよりも余剰に排ガスが発生する場合には、余剰の排ガスエネルギを電気エネルギとして回収し、電動発電機32の駆動により発生した電力を船内電力系統37に出力し、排気タービン過給機3を発電モードとする。
In addition, when the engine start preparation signal is input, the
第1実施形態にて、制御装置5は、エアランモードにて、回転数センサ54が検出した電動発電機32の回転数が予め設定された規定回転数を超えたときにスペースヒータ60を停止する。即ち、制御装置5は、ディーゼルエンジン本体2のシリンダ部13に空気等の作動気体を供給するエアラン指令信号(作動気体指令信号)が入力されると、スペースヒータ60を停止する。このとき、制御装置5は、エアラン指令信号が入力されると、スペースヒータ60を停止した後、エアラン指令信号が入力されてから予め設定された所定の第1待ち時間T1の経過後にエアランを開始する。
In the first embodiment, the
一方、制御装置5は、エアランモードにて、回転数センサ54が検出した電動発電機32の回転数が予め設定された規定回転数以下になると、予め設定された所定の第2待ち時間T2の経過後にスペースヒータ60を作動する。即ち、制御装置5は、エアラン指令信号の入力がなくなる(作動気体供給停止指令信号が入力される)と、予め設定された所定の第3待ち時間T3の経過後にスペースヒータ60を作動する。
On the other hand, when the rotational speed of the
ここで、第1実施形態の排気タービン過給機の制御方法について、フローチャートとタイムチャートを用いて詳細に説明する。図3は、ディーゼルエンジンにおけるエアランモードの制御を表すフローチャート、図4は、ディーゼルエンジンにおけるエアランモードの制御を表すタイムチャートである。 Here, the control method of the exhaust turbine supercharger of the first embodiment will be described in detail using a flowchart and a time chart. FIG. 3 is a flowchart showing the control of the air run mode in the diesel engine, and FIG. 4 is a time chart showing the control of the air run mode in the diesel engine.
第1実施形態の排気タービン過給機の制御方法において、舶用ディーゼルエンジン1のエアランモードでは、図3に示すように、制御装置5は、ステップS1にて、制御装置5は、操縦装置53からエアラン指令信号が入力された(ON)かどうかを判定する。ここで、エアラン指令信号が入力されていないと判定(No)されるとそのまま待機し、エアラン指令信号が入力されたと判定(Yes)されると、ステップS2に移行する。ステップS2にて、作動していたスペースヒータ60を停止する。
In the exhaust turbine supercharger control method of the first embodiment, in the air run mode of the
ステップS3にて、制御装置5は、エアラン指令信号が入力されてから所定の第1待ち時間T1が経過したかどうかを判定する。ここで、エアラン指令信号が入力されてから第1待ち時間T1が経過していないと判定(No)されるとそのまま待機し、エアラン指令信号が入力されてから第1待ち時間T1が経過したと判定(Yes)されると、ステップS4にて、エアランを開始する。
In step S3,
ステップS5にて、制御装置5は、エアラン指令信号の入力がなくなった(OFF)かどうかを判定する。ここで、エアラン指令信号が入力されていると判定(No)されるとそのまま待機し、エアラン指令信号が入力されていないと判定(Yes)されると、ステップS6にて、エアランを終了する。
In step S5, the
ステップS7にて、制御装置5は、回転数センサ54が検出した電動発電機32の回転数が予め設定された規定回転数(例えば、10rpm)以下になってから所定の第2待ち時間T2が経過したかどうかを判定する。ここで、電動発電機32の回転数が規定回転数以下になってから第2待ち時間T2が経過していないと判定(No)されるとそのまま待機し、電動発電機32の回転数が規定回転数以下になってから第2待ち時間T2が経過したと判定(Yes)されると、ステップS8に移行する。
In step S <b> 7, the
ステップS8にて、制御装置5は、エアラン指令信号の入力がなくなって(OFF)から所定の第3待ち時間T3が経過したかどうか判定する。ここで、エアラン指令信号の入力がなくなってから第3待ち時間T3が経過していないと判定(No)されるとそのまま待機し、エアラン指令信号の入力がなくなってから第3待ち時間T3が経過したと判定(Yes)されると、ステップS9にて、スペースヒータ60を作動する。
In step S8, the
また、第1実施形態の排気タービン過給機におけるスペースヒータの作動停止タイミングについて説明する。図4に示すように、時間t1にて、エアラン指令信号が入力されると、スペースヒータ60を停止する。このエアラン指令信号が入力されてから第1待ち時間T1が経過した時間t2にて、エアランが開始される。すると、ディーゼルエンジン本体2のシリンダ部13へ作動気体が供給されることでクランク軸が回転し、この作動気体がシリンダ部13から排出されることでコンプレッサ21及びタービン22が回転し、過給機回転数が上昇する。
Moreover, the operation stop timing of the space heater in the exhaust turbine supercharger of the first embodiment will be described. As shown in FIG. 4, when an air run command signal is input at time t1, the
時間t3にて、エアラン指令信号の入力がなくなると、エアランを終了する。すると、ディーゼルエンジン本体2のシリンダ部13への作動気体の供給が停止することでクランク軸の回転が停止し、排出される作動気体が減少することでコンプレッサ21及びタービン22が回転停止し、過給機回転数が低下する。そして、電動発電機32の回転数が規定回転数以下になった時間t4から第2待ち時間T2が経過し、エアラン指令信号の入力がなくなった時間t3から第3待ち時間T3が経過した時間t5にて、停止していたスペースヒータ60を作動する。この第2、第3待ち時間T2,T3を設定した理由は、電動発電機32、コンプレッサ21及びタービン22は、駆動停止信号を出力しても直ちに停止することはできず、所定時間だけ慣性力で回転するため、電動発電機32が完全に停止してからスペースヒータ60を作動するようにするためである。
When no air run command signal is input at time t3, the air run is terminated. Then, the supply of the working gas to the
なお、第2、第3待ち時間T2,T3は、時間t5で同時に経過したものとして説明したが、第2、第3待ち時間T2,T3は、設定時間が相違するものであることから、異なる時間で経過することもある。この場合、全ての経過時間T2,T3が経過した時間にスペースヒータ60を作動することとなる。
The second and third waiting times T2 and T3 have been described as having elapsed at time t5. However, the second and third waiting times T2 and T3 are different because they have different set times. It may elapse over time. In this case, the
ここで、本実施形態では、電動発電機32の回転数とエアラン指令信号に応じてスペースヒータ60を作動するように構成したが、この構成に限定されるものではない。
Here, in the present embodiment, the
このように第1実施形態の排気タービン過給機にあっては、同軸上に連結されるコンプレッサ21及びタービン22と、コンプレッサ21の軸端に連結される電動発電機32と、電動発電機32のステータ62における巻線66に電流を供給して加熱するスペースヒータ60と、電動発電機32の回転数を検出する回転数センサ54と、回転数センサ54が検出した電動発電機32の回転数が予め設定された規定回転数を超えたときにスペースヒータ60を停止する制御装置5とを設けている。
Thus, in the exhaust turbine supercharger of the first embodiment, the
従って、電動発電機32のステータ62における巻線66に電流を供給して加熱するスペースヒータ60を設けることで、この電動発電機32における結露の発生を抑制することができる。また、コンプレッサ21及びタービン22に連結された電動発電機32の回転数が規定回転数を超えると、このスペースヒータ60を停止することで、巻線66への電流の供給を停止するため、電動発電機32に過電流が流れることはなく、ヒューズ69の切断を防止して電動発電機32を適正に作動させることができる。
Therefore, by providing the
第1実施形態の排気タービン過給機では、制御装置5は、ディーゼルエンジン本体2に空気を供給する作動気体指令信号が入力されると、スペースヒータ60を停止する。従って、ディーゼルエンジン本体2とコンプレッサ21及びタービン22が駆動回転する前にスペースヒータ60が停止されることとなり、電動発電機32に過電流が流れることはなく、ヒューズ69の切断を防止して電動発電機32を適正に作動させることができる。
In the exhaust turbine supercharger of the first embodiment, the
第1実施形態の排気タービン過給機では、制御装置5は、作動気体指令信号が入力されると、スペースヒータ60を停止した後、第1待ち時間T1の経過後にエアランを開始する。従って、スペースヒータ60が完全に停止してからエアランが開始されることとなり、信号の電気的な遅れが発生しても、ディーゼルエンジン本体2とコンプレッサ21及びタービン22が駆動回転する前に適正にスペースヒータ60を停止させることができる。
In the exhaust turbine supercharger of the first embodiment, when the working gas command signal is input, the
第1実施形態の排気タービン過給機では、制御装置5は、回転数センサ54が検出した電動発電機32の回転数が規定回転数以下になると、第2待ち時間T2の経過後にスペースヒータ60を作動する。従って、電動発電機32が停止後に慣性力によりロータ61が所定時間だけ回転しているが、第2待ち時間T2の間に完全に停止することとなり、電動発電機32が完全に停止してからスペースヒータ60を作動することができ、信頼性を向上することができる。
In the exhaust turbine supercharger of the first embodiment, when the rotational speed of the
第1実施形態の排気タービン過給機では、制御装置5は、作動気体供給停止指令信号が入力されると、第3待ち時間T3の経過後にスペースヒータ60を作動する。従って、コンプレッサ21及びタービン22が停止後に慣性力により回転軸23が所定時間だけ回転しているが、第3待ち時間T3の間に完全に停止することとなり、電動発電機32が完全に停止してからスペースヒータ60を作動することができ、信頼性を向上することができる。
In the exhaust turbine supercharger of the first embodiment, when the working gas supply stop command signal is input, the
また、第1実施形態の主機にあっては、ディーゼルエンジン本体2と排気タービン過給機3とを設けている。従って、排気タービン過給機3にて、電動発電機32のステータ62における巻線66に電流を供給して加熱するスペースヒータ60を設けることで、この電動発電機32における結露の発生を抑制することができる。また、コンプレッサ21及びタービン22に連結された電動発電機32の回転数が規定回転数を超えると、このスペースヒータ60を停止することで、巻線66への電流の供給を停止するため、電動発電機32に過電流が流れることはなく、ヒューズ69の切断を防止して電動発電機32を適正に作動させることができる。
Moreover, in the main machine of 1st Embodiment, the diesel engine main body 2 and the exhaust turbine supercharger 3 are provided. Therefore, in the exhaust turbine supercharger 3, by providing the
また、第1実施形態の船舶にあっては、舶用ディーゼルエンジン1を備えている。従って、電動発電機32における結露の発生を抑制することができると共に、ヒューズ69の切断を防止して電動発電機32を適正に作動させることができ、航行時の安定性を向上することができる。
Moreover, in the ship of 1st Embodiment, the
[第2実施形態]
図5は、第2実施形態の排気タービン過給機を備えたディーゼルエンジンにおける燃料運転モードの制御を表すフローチャート、図6は、ディーゼルエンジンにおける燃料運転モードの制御を表すタイムチャートである。なお、本実施形態の基本的な構成は、上述した第1実施形態とほぼ同様の構成であり、図1を用いて説明すると共に、第1実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
[Second Embodiment]
FIG. 5 is a flowchart showing the control of the fuel operation mode in the diesel engine provided with the exhaust turbine supercharger of the second embodiment, and FIG. 6 is a time chart showing the control of the fuel operation mode in the diesel engine. Note that the basic configuration of the present embodiment is substantially the same as that of the first embodiment described above, and will be described with reference to FIG. 1, and members having the same functions as those of the first embodiment are the same. Detailed description will be omitted.
第2実施形態において、図1に示すように、第2制御装置52は、船舶を航行させる上で各種の指令信号を出力する操縦装置53が接続されている。この操縦装置53は、少なくともエアランモードと燃料運転モードを選択することができ、第2制御装置52に対して補助ブロワ4の起動停止指令信号、ディーゼルエンジン本体2に対してエアラン指令信号(作動気体指令信号、作動気体供給停止指令信号)、ディーゼルエンジン本体2に対して燃料運転指令信号(燃料供給指令信号、燃料供給停止指令信号)を出力することができる。
In the second embodiment, as shown in FIG. 1, the
制御装置5は、燃料運転モードにて、回転数センサ54が検出した電動発電機32の回転数が予め設定された規定回転数を超えたときにスペースヒータ60を停止する。即ち、制御装置5は、ディーゼルエンジン本体2のシリンダ部13に空気等の作動気体と燃料を供給する燃料運転指令信号(燃料供給指令信号)が入力されると、スペースヒータ60を停止する。このとき、制御装置5は、燃料運転指令信号が入力されると、スペースヒータ60を停止した後、燃料運転指令信号が入力されてから予め設定された所定の第1待ち時間T11の経過後に、作動気体供給装置24からシリンダ部13への作動気体の供給を開始する。作動気体によりクランク軸の回転を開始させ、クランク軸が一定回転数N1以上となった後に燃料の供給を開始する。燃料運転開始によりクランク軸の回転数がさらに上昇し、一定回転数N2(N2>N1)以上となった後、作動気体の供給を停止する。
In the fuel operation mode, the
また、制御装置5は、補助ブロワ4が起動するとスペースヒータ60を停止する。
Further, the
一方、制御装置5は、燃料運転モードにて、回転数センサ54が検出した電動発電機32の回転数が予め設定された規定回転数以下になると、予め設定された所定の第2待ち時間T12の経過後にスペースヒータ60を作動する。即ち、制御装置5は、燃料運転指令信号の入力がなくなる(燃料供給停止指令信号が入力される)と、予め設定された所定の第4待ち時間T14の経過後にスペースヒータ60を作動する。また、制御装置5は、補助ブロワ4の駆動が停止してから予め設定された所定の第5待ち時間T15の経過後にスペースヒータ60を作動する。
On the other hand, in the fuel operation mode, when the rotational speed of the
ここで、第2実施形態の排気タービン過給機の制御方法について、フローチャートとタイムチャートを用いて詳細に説明する。 Here, the control method of the exhaust turbine supercharger of the second embodiment will be described in detail using a flowchart and a time chart.
第2実施形態の排気タービン過給機の制御方法において、舶用ディーゼルエンジン1の燃料運転モードでは、図5に示すように、制御装置5は、ステップS21にて、操縦装置53からエンジン起動準備信号が入力されると、補助ブロワ4を作動して掃気トランク15を介してシリンダ部13に燃焼用気体を圧送し、掃気圧(吸気圧)を上昇させる。そして、ステップS22にて、作動していたスペースヒータ60を停止する。ステップS23にて、制御装置5は、操縦装置53から燃料運転指令信号が入力された(ON)かどうかを判定する。ここで、燃料運転指令信号が入力されていないと判定(No)されるとそのまま待機し、燃料運転指令信号が入力されたと判定(Yes)されると、ステップS24に移行する。
In the control method of the exhaust turbine supercharger of the second embodiment, in the fuel operation mode of the
ステップS24にて、制御装置5は、燃料運転指令信号が入力されてから所定の第1待ち時間T11が経過したかどうかを判定する。ここで、燃料運転指令信号が入力されてから第1待ち時間T11が経過していないと判定(No)されるとそのまま待機し、燃料運転指令信号が入力されてから第1待ち時間T11が経過したと判定(Yes)されると、ステップS25にて、エアランを開始する。ステップS26にて、制御装置5は、エアランが終了したかどうかを判定する。ここで、エアランが終了していないと判定(No)されるとそのまま待機し、エアランが終了したと判定(Yes)されると、ステップS27にて、エアランを終了する。そして、ステップS28にて、制御装置5は、ディーゼルエンジン本体2に対して燃料供給を開始することで、このディーゼルエンジン本体2を起動する。
In step S24, the
そして、制御装置5は、エンジン回転起動開始信号が入力されると、開閉弁26を開閉制御してディーゼルエンジン本体2に作動気体を供給することで、エアランを実行してエンジン回転数を上昇させる。制御装置5は、エンジン回転数が燃料供給開始回転数に到達したら、インジェクタ18を駆動し、ディーゼルエンジン本体2のシリンダ部13に燃料を噴射する。すると、舶用ディーゼルエンジン1は、シリンダ部13で燃料に着火して燃焼を開始するため、燃焼運転が開始される。
When the engine rotation start signal is input, the
ステップS29にて、制御装置5は、燃料運転指令信号の入力がなくなった(OFF)かどうかを判定する。ここで、燃料運転指令信号が入力されていると判定(No)されるとそのまま待機し、燃料運転指令信号が入力されていないと判定(Yes)されると、ステップS30にて、ディーゼルエンジン本体2に対する燃料供給を停止する。そして、ステップS31にて、制御装置5は、補助ブロワ4の作動を停止する。
In step S29, the
ステップS32にて、制御装置5は、回転数センサ54が検出した電動発電機32の回転数が予め設定された規定回転数(例えば、10rpm)以下になってから所定の第2待ち時間T12が経過したかどうかを判定する。ここで、電動発電機32の回転数が規定回転数以下になってから第2待ち時間T12が経過していないと判定(No)されるとそのまま待機し、電動発電機32の回転数が規定回転数以下になってから第2待ち時間T12が経過したと判定(Yes)されると、ステップS33に移行する。
In step S <b> 32, the
ステップS33にて、制御装置5は、燃料運転指令信号の入力がなくなって(OFF)から所定の第4待ち時間T14が経過したかどうか判定する。ここで、燃料運転指令信号の入力がなくなってから第4待ち時間T14が経過していないと判定(No)されるとそのまま待機し、燃料運転指令信号の入力がなくなってから第4待ち時間T14が経過したと判定(Yes)されると、ステップS34に移行する。
In step S <b> 33, the
ステップS34にて、制御装置5は、補助ブロワ4の駆動が停止してから所定の第5待ち時間T15が経過したかどうかを判定する。ここで、補助ブロワ4の駆動が停止してから第5待ち時間T15が経過していないと判定(No)されるとそのまま待機し、補助ブロワ4の駆動が停止してから第5待ち時間T15が経過したと判定(Yes)されると、ステップS35にて、スペースヒータ60を作動する。
In step S34, the
また、第1実施形態の排気タービン過給機におけるスペースヒータの作動停止タイミングについて説明する。図6に示すように、時間t11にて、補助ブロワ4が起動すると共にスペースヒータ60を停止する。時間t12にて、燃料運転指令信号が入力され、この燃料運転指令信号が入力されてから第1待ち時間T11が経過した時間t13にて、エアランが開始される。すると、ディーゼルエンジン本体2に空気が供給されることでクランク軸が回転し、この空気が排出されることでコンプレッサ21及びタービン22が回転し、過給機回転数が上昇する。また、時間t14にて、エアランを終了すると共に、燃料供給を開始することで、このディーゼルエンジン本体2を起動する。
Moreover, the operation stop timing of the space heater in the exhaust turbine supercharger of the first embodiment will be described. As shown in FIG. 6, at time t11, the auxiliary blower 4 is activated and the
その後、時間t15にて、燃料運転指令信号の入力がなくなると、燃料供給を終了することでディーゼルエンジン本体2の駆動を停止する。すると、ディーゼルエンジン本体2が停止することでクランク軸の回転が停止し、排ガスが減少することでコンプレッサ21及びタービン22が回転停止し、過給機回転数が低下する。そして、電動発電機32の回転数が規定回転数以下になった時間t16から第2待ち時間T12が経過し、燃料運転指令信号の入力がなくなった時間t15から第4待ち時間T14が経過し、補助ブロワ4の駆動が停止した時間t17から第5待ち時間T15が経過した時間t18にて、停止していたスペースヒータ60を作動する。
Thereafter, when the fuel operation command signal is no longer input at time t15, the fuel supply is terminated and the driving of the diesel engine body 2 is stopped. Then, the rotation of the crankshaft is stopped by stopping the diesel engine main body 2, the rotation of the
なお、第2、第4、第5待ち時間T12,T14,T15は、時間t18で同時に経過したものとして説明したが、第2、第4、第5待ち時間T12,T14,T15は、設定時間が相違するものであることから、異なる時間で経過することもある。この場合、全ての経過時間T12,T14,T15が経過した時間にスペースヒータ60を作動することとなる。
The second, fourth, and fifth waiting times T12, T14, and T15 have been described as having elapsed at time t18. However, the second, fourth, and fifth waiting times T12, T14, and T15 are set times. May be different at different times. In this case, the
ここで、本実施形態では、電動発電機32の回転数と燃料運転指令信号と補助ブロワ4の駆動停止の各信号に応じてスペースヒータ60を作動するように構成したが、この構成に限定されるものではない。前述したように、排気タービン過給機3は、電動発電機32に給電することで、ディーゼルエンジン本体2の起動時にコンプレッサ21及びタービン22を回転することができることから、補助ブロワ4をなくすことができる。
Here, in the present embodiment, the
補助ブロワ4がないとき、図6に二点鎖線で示すように、時間t12にて、エアラン指令信号が入力されたときにスペースヒータ60を停止し、スペースヒータ60が停止した後、燃料運転指令信号が入力されてから第1待ち時間T11が経過した時間t13にて、エアランが開始される。なお、この第1待ち時間T11を設定した理由は、エアラン指令信号の入力に対して、スペースヒータ60が完全に停止してからエアランを開始するようにするためである。そして、電動発電機32の回転数が規定回転数以下になった時間t16から第2待ち時間T12が経過し、燃料運転指令信号の入力がなくなった時間t15から第4待ち時間T14が経過した時間t18にて、停止していたスペースヒータ60を作動する。
When there is no auxiliary blower 4, as shown by a two-dot chain line in FIG. 6, at time t <b> 12, the
このように第2実施形態の排気タービン過給機にあっては、制御装置5は、ディーゼルエンジン本体2に空気と燃料を供給する燃料供給指令信号が入力されると、スペースヒータ60を停止する。従って、ディーゼルエンジン本体2とコンプレッサ21及びタービン22が駆動回転する前にスペースヒータ60が停止されることとなり、電動発電機32に過電流が流れることはなく、ヒューズ69の切断を防止して電動発電機32を適正に作動させることができる。
Thus, in the exhaust turbine supercharger of the second embodiment, the
第2実施形態の排気タービン過給機では、制御装置5は、燃料供給指令信号が入力されると、スペースヒータ60を停止した後、第1待ち時間T11の経過後にエアランを開始し、エアランの終了後に燃料を供給する。従って、スペースヒータ60が完全に停止してからエアランが開始されることとなり、信号の電気的な遅れが発生しても、ディーゼルエンジン本体2とコンプレッサ21及びタービン22が駆動回転する前に適正にスペースヒータ60を停止させることができる。
In the exhaust turbine supercharger of the second embodiment, when the fuel supply command signal is input, the
第2実施形態の排気タービン過給機では、制御装置5は、補助ブロワ4が起動するとスペースヒータ60を停止する。従って、ディーゼルエンジン本体2とコンプレッサ21及びタービン22が駆動回転する前にスペースヒータ60が停止されることとなり、電動発電機32に過電流が流れることはなく、ヒューズ69の切断を防止して電動発電機32を適正に作動させることができる。
In the exhaust turbine supercharger of the second embodiment, the
第2実施形態の排気タービン過給機では、制御装置5は、回転数センサ54が検出した電動発電機32の回転数が規定回転数以下になると、第2待ち時間T12の経過後にスペースヒータ60を作動する。従って、電動発電機32が停止後に慣性力によりロータ61が所定時間だけ回転しているが、第2待ち時間T12の間に完全に停止することとなり、電動発電機32が完全に停止してからスペースヒータ60を作動することができ、信頼性を向上することができる。
In the exhaust turbine supercharger of the second embodiment, when the rotational speed of the
第2実施形態の排気タービン過給機では、制御装置5は、燃料供給停止指令信号が入力されると、第4待ち時間T14の経過後にスペースヒータ60を作動する。従って、コンプレッサ21及びタービン22が停止後に慣性力により回転軸23が所定時間だけ回転しているが、第4待ち時間T14の間に完全に停止することとなり、電動発電機32が完全に停止してからスペースヒータ60を作動することができ、信頼性を向上することができる。
In the exhaust turbine supercharger of the second embodiment, when the fuel supply stop command signal is input, the
第2実施形態の排気タービン過給機では、制御装置5は、補助ブロワ4の駆動が停止してから第5待ち時間T15の経過後にスペースヒータ60を作動する。従って、コンプレッサ21及びタービン22が停止後に慣性力により回転軸23が所定時間だけ回転しているが、第5待ち時間T15の間に完全に停止することとなり、電動発電機32が完全に停止してからスペースヒータ60を作動することができ、信頼性を向上することができる。
In the exhaust turbine supercharger of the second embodiment, the
なお、上述した実施形態では、エアラン指令信号、燃料運転指令信号、補助ブロワ4の停止信号に応じてスペースヒータ60の停止を制御し、電動発電機32の回転数、エアラン指令信号、燃料運転指令信号、補助ブロワ4の駆動停止信号に応じてスペースヒータ60の作動を制御するように構成したが、この組み合わせに限定されるものではない。電動発電機32の回転数だけでスペースヒータ60の作動を制御するようにしてもよいし、電動発電機32の回転数をなくして他の信号だけまたは各信号の組み合わせによりスペースヒータ60の作動を制御するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the stop of the
1 舶用ディーゼルエンジン(主機)
2 ディーゼルエンジン本体
3 排気タービン過給機(過給機)
4 補助ブロワ
5 制御装置
13 シリンダ部
18 インジェクタ
21 コンプレッサ
22 タービン
24 作動気体供給装置
25 作動気体供給源
26 開閉弁
32 電動発電機
33 電力変換装置
34 第1電力変換部
35 蓄電部
36 第2電力変換部
37 船内電力系統
51 第1制御装置
52 第2制御装置
53 操縦装置
54 回転数センサ(回転数検出推定装置)
60 スペースヒータ(ヒータ装置)
61 ロータ
62 ステータ
66 巻線(コイル)
67 第1スイッチ
68 第1電源
69 ヒューズ
70 第2スイッチ
71 第2電源
L1,L3 吸気管
L2,L4 排気管
L5 作動気体供給管
1 Marine diesel engine (main engine)
2 Diesel engine body 3 Exhaust turbine supercharger (supercharger)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 4
60 Space heater (heater device)
61
67
Claims (11)
前記コンプレッサの軸端に連結される電動発電機と、
前記電動発電機のステータにおける巻線に電流を供給して加熱するヒータ装置と、
前記コンプレッサ及び前記タービンが駆動する前に前記ヒータ装置を停止する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、主機に作動気体を供給する作動気体指令信号が入力されると、前記ヒータ装置を停止する、
ことを特徴とする排気タービン過給機。 A compressor and a turbine coupled on the same axis;
A motor generator coupled to a shaft end of the compressor;
A heater device for supplying current to the windings in the stator of the motor generator for heating;
A control device for stopping the heater device before the compressor and the turbine are driven;
Bei to give a,
When the operating gas command signal for supplying the operating gas to the main machine is input, the control device stops the heater device.
An exhaust turbine supercharger characterized by that.
前記コンプレッサの軸端に連結される電動発電機と、
前記電動発電機のステータにおける巻線に電流を供給して加熱するヒータ装置と、
前記コンプレッサ及び前記タービンが駆動する前に前記ヒータ装置を停止する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、主機に燃料を供給する燃料供給指令信号が入力されると、前記ヒータ装置を停止する、
を特徴とする排気タービン過給機。 A compressor and a turbine coupled on the same axis;
A motor generator coupled to a shaft end of the compressor;
A heater device for supplying current to the windings in the stator of the motor generator for heating;
A control device for stopping the heater device before the compressor and the turbine are driven;
Bei to give a,
The control device stops the heater device when a fuel supply command signal for supplying fuel to the main engine is input.
An exhaust turbine supercharger characterized by
前記コンプレッサの軸端に連結される電動発電機と、
前記電動発電機のステータにおける巻線に電流を供給して加熱するヒータ装置と、
前記コンプレッサ及び前記タービンが駆動する前に前記ヒータ装置を停止する制御装置と、
を備え、
主機に燃焼用気体を供給する補助ブロワが設けられ、前記制御装置は、前記補助ブロワが起動すると前記ヒータ装置を停止する、
ことを特徴とする排気タービン過給機。 A compressor and a turbine coupled on the same axis;
A motor generator coupled to a shaft end of the compressor;
A heater device for supplying current to the windings in the stator of the motor generator for heating;
A control device for stopping the heater device before the compressor and the turbine are driven;
Bei to give a,
An auxiliary blower for supplying combustion gas to the main machine is provided, and the control device stops the heater device when the auxiliary blower is activated.
An exhaust turbine supercharger characterized by that.
請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の排気タービン過給機と、
を備えることを特徴とする主機。 The main unit,
An exhaust turbine supercharger according to any one of claims 1 to 9 ,
The main machine characterized by comprising.
A ship comprising the main machine according to claim 10 .
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015059864A JP6479521B2 (en) | 2015-03-23 | 2015-03-23 | Exhaust turbine supercharger, main engine, ship |
| KR1020177026807A KR101973886B1 (en) | 2015-03-23 | 2016-03-18 | Exhaust turbine supercharger, main engine, and marine vessel |
| PCT/JP2016/058822 WO2016152809A1 (en) | 2015-03-23 | 2016-03-18 | Exhaust turbine supercharger, main engine, and marine vessel |
| CN201680017737.1A CN107407194B (en) | 2015-03-23 | 2016-03-18 | Exhaust turbocharger, main engine and ship |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015059864A JP6479521B2 (en) | 2015-03-23 | 2015-03-23 | Exhaust turbine supercharger, main engine, ship |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2016180329A JP2016180329A (en) | 2016-10-13 |
| JP2016180329A5 JP2016180329A5 (en) | 2018-03-22 |
| JP6479521B2 true JP6479521B2 (en) | 2019-03-06 |
Family
ID=56978116
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2015059864A Active JP6479521B2 (en) | 2015-03-23 | 2015-03-23 | Exhaust turbine supercharger, main engine, ship |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6479521B2 (en) |
| KR (1) | KR101973886B1 (en) |
| CN (1) | CN107407194B (en) |
| WO (1) | WO2016152809A1 (en) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107368122B (en) * | 2017-08-08 | 2022-08-09 | 武汉华讯国蓉科技有限公司 | Laser projector, and automatic temperature control system and method used therein |
| JP7051487B2 (en) * | 2018-02-23 | 2022-04-11 | 三菱重工マリンマシナリ株式会社 | Synchronous motor control device and synchronous generator control device |
| JP7026031B2 (en) * | 2018-10-17 | 2022-02-25 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | Rotating machine system, space heater system, and space heater control method |
| CN115217690B (en) * | 2022-07-22 | 2023-09-12 | 江南造船(集团)有限责任公司 | Marine generator air inlet system |
| WO2026006240A1 (en) * | 2024-06-26 | 2026-01-02 | Innomotics Gmbh | Medium voltage drive controlled as a motor heater |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5011561B1 (en) * | 1969-02-26 | 1975-05-02 | ||
| JPS55123904A (en) * | 1979-03-20 | 1980-09-24 | Babcock Hitachi Kk | Silencer for abnormal smelt outflow form black liquid recovery boiler |
| JPS63137567U (en) * | 1987-02-20 | 1988-09-09 | ||
| JPH11182259A (en) * | 1997-12-24 | 1999-07-06 | Aisin Seiki Co Ltd | Turbocharger with rotating electric machine |
| GB2354553B (en) * | 1999-09-23 | 2004-02-04 | Turbo Genset Company Ltd The | Electric turbocharging system |
| JP5011561B2 (en) * | 2006-02-28 | 2012-08-29 | 日本ケミコン株式会社 | Electrode material |
| TWI452206B (en) * | 2007-03-05 | 2014-09-11 | Yanmar Co Ltd | Diesel fuel injection control device |
| CN101629512A (en) * | 2009-07-31 | 2010-01-20 | 芜湖杰锋汽车动力系统有限公司 | Engine waste gas turbine generating system |
| JP2012071710A (en) * | 2010-09-29 | 2012-04-12 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | Method of controlling operation of ship, and ship |
| JP5693679B2 (en) | 2013-08-05 | 2015-04-01 | 三菱重工業株式会社 | Turbocharger power generator |
| JP6184294B2 (en) * | 2013-10-28 | 2017-08-23 | 三菱重工業株式会社 | Condensation prevention device and condensation prevention method |
-
2015
- 2015-03-23 JP JP2015059864A patent/JP6479521B2/en active Active
-
2016
- 2016-03-18 KR KR1020177026807A patent/KR101973886B1/en active Active
- 2016-03-18 WO PCT/JP2016/058822 patent/WO2016152809A1/en not_active Ceased
- 2016-03-18 CN CN201680017737.1A patent/CN107407194B/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20170118220A (en) | 2017-10-24 |
| JP2016180329A (en) | 2016-10-13 |
| KR101973886B1 (en) | 2019-04-29 |
| CN107407194A (en) | 2017-11-28 |
| WO2016152809A1 (en) | 2016-09-29 |
| CN107407194B (en) | 2019-08-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6479521B2 (en) | Exhaust turbine supercharger, main engine, ship | |
| Chen et al. | A doubly salient starter/generator with two-section twisted-rotor structure for potential future aerospace application | |
| US8935077B2 (en) | Controlling an engine having an electronically-controlled turbocharger | |
| US10308338B2 (en) | Device and method for starting internal combustion engine | |
| CN1330871C (en) | Electronic controlled fuel injection apparatus of internal combustion engine | |
| US20120169050A1 (en) | System and method for off-highway vehicle engine cranking | |
| JP6216339B2 (en) | Internal combustion engine, control device and method for internal combustion engine | |
| JP2016125423A5 (en) | ||
| JP6466739B2 (en) | Main machine control device and method, main machine, ship | |
| JP2016522344A (en) | Control method of electric compressor for heat engine supercharging | |
| JP4561376B2 (en) | Inverter circuit and motor control device | |
| TWI541432B (en) | Engine starter | |
| WO2019106888A1 (en) | Engine generator | |
| JP2011010518A (en) | Motor controller of turbocharger | |
| CN117833728A (en) | Topological structure and method of aviation two-stage starting and generating system including regenerative excitation | |
| JPH04232341A (en) | Gas turbine engine operating device | |
| JPH05231163A (en) | Controller for turbocharger with rotating electric machine |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180207 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180207 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180821 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20181018 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20190108 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20190206 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6479521 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |