发动机装置的制作方法

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发动机装置的制造方法

本发明涉及与天然气等气体燃料和重油等液体燃料中的任一种燃料均能够对应的多种燃料采用型的发动机装置。



背景技术:

以往,例如在油轮、运输船等船舶或陆地上的发电设备中,利用柴油发动机作为其驱动源。但是,柴油发动机的废气中包含有很多成为妨害环境保护的有害物质的氮氧化物、硫氧化物和粒子状物质等。因而,近年来,作为代替柴油发动机的发动机,能够降低有害物质的产生量的燃气发动机等被逐步普及。

而且,作为分别组合了柴油发动机的特性和燃气发动机的特性的发动机,提供有能够并用预混合燃烧方式和扩散燃烧方式的可用两种燃料的发动机,该预混合燃烧方式为使天然气等气体燃料(燃料气体)与空气混合并向燃烧室供给而使其燃烧的方式,该扩散燃烧方式为向燃烧室内喷射重油等液体燃料而使其燃烧的方式(参照专利文献1和专利文献2)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2002-004899号公报

专利文献2:日本特开2008-202545号公报



技术实现要素:

发明要解决的课题

可用两种燃料的发动机在柴油模式下和燃气模式下空燃比不同,相对于同一负载,与柴油模式相比,燃气模式下需要的空气流量少。因而,需要使增压机与柴油模式的样式相匹配,另一方面,在以燃气模式动作时,必须使其能够供给与燃气模式的空燃比相匹配的空气流量。另外,以往的可用两种燃料的发动机在以燃气模式运转的情况下,空气流量控制的响应性差,难以相对于负载变动追随性好地执行适当的空燃比控制。

因此,本发明以研究上述那样的现状并提供一种施行改善的多种燃料采用型的发动机装置为技术课题。

用于解决课题的手段

本发明是一种发动机装置,具备:吸气歧管,所述吸气歧管向作动缸内供给空气;排气歧管,所述排气歧管使来自所述作动缸的废气排气;主燃料喷射阀,所述主燃料喷射阀向所述作动缸喷射液体燃料并使其燃烧;以及燃气喷射器,所述燃气喷射器使气体燃料与从所述吸气歧管供给的空气混合,其中,所述发动机装置还具备:增压机,所述增压机利用来自所述排气歧管的废气来压缩空气;以及中间冷却器,所述中间冷却器冷却被该增压机压缩的压缩空气并向所述吸气歧管供给,在所述增压机出口与所述中间冷却器入口之间的连接部位设有主节流阀,所述发动机装置具备连结所述排气歧管出口和所述增压机的排气出口的排气旁通流路,并且在所述排气旁通流路上配置排气旁通阀,另一方面,所述发动机装置具备旁通所述增压机的压缩机的供气旁通流路,并且在所述供气旁通流路上配置供气旁通阀,在施加于所述发动机装置的负载低于低负载区域中的第1规定负载的情况下,对所述主节流阀进行反馈控制,另一方面,在高于该第1规定负载的情况下,对所述主节流阀进行基于数据图表的映像控制,在施加于所述发动机装置的负载高于比所述第1规定负载高的第2规定负载的情况下,使所述主节流阀开度为全开,并且分别控制所述排气旁通阀和所述供气旁通阀,使所述吸气歧管中的压力为与负载相应的目标值。

在所述发动机装置中,也可以是,在施加于所述发动机装置的负载高于所述第2规定负载以上的区域的情况下,在对所述供气旁通阀进行反馈控制的同时,对所述排气旁通阀进行映像控制,从而使所述吸气歧管中的压力为与负载相应的目标值。

在所述发动机装置中,也可以是,在施加于所述发动机装置的负载成为所述第2规定负载的情况下,分别使所述排气旁通阀和所述供气旁通阀为全闭。

在所述发动机装置中,也可以是,在施加于所述发动机装置的负载低于所述第1规定负载的情况下,使所述供气旁通阀为全闭,并且使所述排气旁通阀为全开。

在所述发动机装置中,也可以是,在低负载区域,在低于所述第1规定负载的情况下,对所述主节流阀进行反馈控制,另一方面,在高于所述第1规定负载的情况下,对所述主节流阀进行基于数据图表的映像控制,在成为所述第2规定负载以上的中高负载区域,使所述主节流阀开度为全开,并分别控制所述排气旁通阀和所述供气旁通阀,使所述吸气歧管中的压力为与负载相应的目标值。

并且,也可以是,在所述中高负载区域,在对所述排气旁通阀进行反馈控制的同时,对所述供气旁通阀进行映像控制。此外,也可以是,在所述低负载区域,在高于所述第1规定负载的情况下,在对所述排气旁通阀进行反馈控制的同时,对所述供气旁通阀进行映像控制,在低于所述第1规定负载的情况下,在使所述排气旁通阀为全开的同时,使所述供气旁通阀为全闭。

发明效果

根据本发明,在使增压机最适于基于液体燃料的燃烧模式样式的情况下,即使在基于气体燃料的燃烧模式时,通过与发动机负载的变动相匹配地控制排气旁通阀和供气旁通阀各自的开度,从而能够实现最适合于发动机负载的空燃比。因而,能够在负载变动时防止燃烧所需要的空气量的不足,且在使用柴油模式下最适化的增压机的状态下,在燃气模式下也能够最佳地工作。

另外,在对供气旁通阀进行反馈控制的同时,对排气旁通阀进行映像控制,从而能够向发动机供给与气体燃料的燃烧所需要的空燃比相匹配的空气。通过与发动机负载的变动相匹配地控制供气旁通阀的开度,从而能够向发动机供给与气体燃料的燃烧所需要的空燃比相匹配的空气。另外,通过并用响应性好的、基于所述供气旁通阀的控制动作,能够提高燃气模式下的向负载变动的追随性。而且,由于能够利用供气旁通阀和排气旁通阀双方来控制空气压力,所以能够扩大其控制幅度。

另外,在低负载区域,在高于规定负载的情况下,在对供气旁通阀进行反馈控制的同时,对排气旁通阀进行映像控制,从而能够在通过基于供气旁通阀的流量控制的响应性和基于排气旁通阀的定量控制来相互补充的同时,利用排气旁通阀来弥补供气旁通阀的控制幅度。而且,在低于规定负载的情况下,在使排气旁通阀为全开的同时,使供气旁通阀为全闭,从而即使在低负载时吸气歧管中的空气压成为负压的情况下,也能够确保燃烧所需要的空气量。

另外,根据本发明,在低负载区域,在低于规定负载的情况下,对所述主节流阀进行反馈控制,另一方面,在高于该规定负载的情况下,对所述主节流阀进行基于数据图表的映像控制,所以在使增压机最适于基于液体燃料的燃烧模式样式的情况下,即使在基于气体燃料的燃烧模式时,通过与发动机负载的变动相匹配地控制所述排气旁通阀和供气旁通阀各自的开度,从而能够实现最适合于发动机负载的空燃比。因而,能够在负载变动时防止燃烧所需要的空气量的不足,且在使用柴油模式下最适化的增压机的状态下,在燃气模式下也能够较佳地工作。

另外,在所述低负载区域,在高于规定负载的情况下,在对所述排气旁通阀进行反馈控制的同时,对所述供气旁通阀进行映像控制,从而能够在利用所述供气旁通阀来弥补基于所述排气旁通阀的流量控制的响应性的同时,利用所述排气旁通阀来弥补所述供气旁通阀的控制幅度。而且,在所述低负载区域,在低于规定负载的情况下,在使所述排气旁通阀为全开的同时,使所述供气旁通阀为全闭,从而即使在低负载时吸气歧管中的空气压成为负压的情况下,也能够确保燃烧所需要的空气量。

另外,在所述中高负载区域,在对所述排气旁通阀进行反馈控制的同时,对所述供气旁通阀进行映像控制,从而能够向发动机供给与气体燃料的燃烧所需要的空燃比相匹配的空气。通过与发动机负载的变动相匹配地控制所述排气旁通阀的开度,从而能够向发动机供给与气体燃料的燃烧所需要的空燃比相匹配的空气。另外,通过并用响应性好的、基于所述供气旁通阀的控制动作,能够提高燃气模式下的向负载变动的追随性。而且,由于能够利用所述供气旁通阀和所述排气旁通阀双方来控制空气压力,所以能够扩大其控制幅度。

附图说明

图1是本发明的实施方式的船舶的整体侧视图。

图2是发动机室的侧视剖视图。

图3是发动机室的俯视说明图。

图4是表示本发明的实施方式的发动机装置的燃料供给路的结构的概略图。

图5是表示该发动机装置的吸排气路的结构的概略图。

图6是该发动机装置的控制框图。

图7是表示该发动机装置的增压机压力比与空气流量的关系的图。

图8是本发明的实施方式的发动机装置的右视图。

图9是该发动机装置的左视图。

图10是该发动机装置的俯视图。

图11是该发动机装置的后视图。

图12是该发动机装置的主视图。

图13是表示该发动机装置的排气歧管设置侧(右侧面)的立体图。

图14是表示该发动机装置的燃料喷射泵设置侧(左侧面)的立体图。

图15是从该发动机装置的增压机上方(前方上侧)观察的立体图。

图16是表示本发明的实施方式的发动机装置的主节流阀的控制动作的流程图。

图17是表示该发动机装置的第1实施例的供气旁通阀的控制动作的流程图。

图18是在控制该发动机装置的第1实施例的排气旁通阀时参照的数据图表。

图19是用于说明针对使该发动机装置以燃气模式运转时的负载的空燃比控制的第1实施例的图。

图20是表示该发动机装置的第2实施例的排气旁通阀的控制动作的流程图。

图21是表示该发动机装置的第2实施例的供气旁通阀的控制动作的流程图。

图22是用于说明针对使该发动机装置以燃气模式运转时的负载的空燃比控制的第2实施例的图。

具体实施方式

以下,基于将本发明具体化了的实施方式应用于2台2轴方式的被装载在船舶上的一对推进兼发电机构的情况的附图而进行说明。

首先,对船舶的概要进行说明。如图1~图3所示,本实施方式的船舶1具备:船体2;船室3(驾驶台),该船室3设于船体2的船尾侧;通风筒4(烟囱),该通风筒4配置在船室3的后方;以及一对螺旋桨5和舵6,该一对螺旋桨5和舵6设于船体2的后方下部。该情况下,在船尾侧的船底7上一体形成有一对尾鳍8。在各尾鳍8上枢轴支承有使螺旋桨5旋转驱动的推进轴9。各尾鳍8以分割船体2的左右宽度方向的船体中心线CL(参照图3)为基准而形成为左右对称状。即,在第1实施方式中,采用双尾鳍作为船体2的船尾形状。

在船体2内的船首侧和中央部设有船舱10,在船体2内的船尾侧设有发动机室11。在发动机室11中,在夹着船体中心线CL的左右,分开地配置有一对推进兼发电机构12,该推进兼发电机构12兼备螺旋桨5的驱动源和船舶1的电力供给源。利用从各推进兼发电机构12传递到推进轴9的旋转动力,各螺旋桨5旋转驱动。发动机室11的内部被上甲板13、第2甲板14、第3甲板15和内底板16上下地隔开。第1实施方式的各推进兼发电机构12设置在发动机室11最下段的内底板16上。需要说明的是,详细结构未进行图示,但是船舱10被分割成多个区间。

如图2和图3所示,各推进兼发电机构12是组合中速发动机装置21(在实施方式中是可用两种燃料的发动机)、减速器22和轴驱动发电机23而成的机构,该中速发动机装置21是螺旋桨5的驱动源,该减速器22向推进轴9传递发动机装置21的动力,该轴驱动发电机23利用发动机装置21的动力来发电。在此,“中速”的发动机是意味着以每分钟500~1000转左右的旋转速度进行驱动。随便说一下,“低速”的发动机是以每分钟500转以下的旋转速度进行驱动,“高速”的发动机是以每分钟1000转以上的旋转速度进行驱动。本实施方式的发动机装置21构成为在中速的范围内(每分钟700~750转左右)恒速驱动。

发动机装置21具备:缸体25,该缸体25具有发动机输出轴24(曲柄轴);以及缸盖26,该缸盖26装载在缸体25上。在发动机室11最下段的内底板16上,直接安装或经由防振体(省略图示)地安装有基座27。在基座27上装载有发动机装置21的缸体25。发动机输出轴24向沿着船体2的前后长度方向的朝向延伸。即,发动机装置21在使发动机输出轴24的朝向沿着船体2的前后长度方向的状态下,被配置在发动机室11内。

减速器22和轴驱动发电机23被配置在相比于发动机装置21靠船尾侧的位置。发动机输出轴24的后端侧从发动机装置21的后面侧突出。在发动机输出轴的后端侧,能够传递动力地连结有减速器22。在夹着减速器22的发动机装置21的相反侧,配置有轴驱动发电机23。从发动机室11内的前方起,依次排列地配置有发动机装置21、减速器22、轴驱动发电机23。该情况下,在位于船尾侧的尾鳍8内或在其附近配置有减速器22和轴驱动发电机23。因此,能够不拘束于船舶1的围场线(日文:バドックライン)的制约,将发动机装置21尽可能靠近船尾侧地配置,有助于发动机室11的紧凑化。

在减速器22的动力传递下游侧设有推进轴9。减速器22的外形相比于发动机装置21和轴驱动发电机23靠下侧伸出。在该伸出部分的后面侧,能够传递动力地连结有推进轴9的前端侧。发动机输出轴24(轴心线)与推进轴9在俯视下位于同轴状的位置。推进轴9在相对于发动机输出轴24(轴心线)沿铅垂方向不同心的状态下,在船体2的前后长度方向上延伸。在该情况下,推进轴9在侧视下低于轴驱动发电机23和发动机输出轴24(轴心线)地被安置于靠近内底板16的位置。即,轴驱动发电机23和推进轴9被上下地分开,且不会相互干涉。因此,能够实现各推进兼发电机构12的紧凑化。

发动机装置21的恒速动力从发动机输出轴24的后端侧经由减速器22,被分支地传递到轴驱动发电机23和推进轴9。发动机装置21的恒速动力的一部分被减速器22减速到例如每分钟100~120转前后的旋转速度,并向推进轴9传递。利用来自减速器22的减速动力,螺旋桨5进行旋转驱动。需要说明的是,螺旋桨5采用能够通过螺旋桨叶片的桨距角变更来调节船速的可变间距螺旋桨。另外,发动机装置21的恒速动力的一部分被减速器22加速到例如每分钟1200或1800转左右的旋转速度,并向PTO轴传递,该PTO轴被减速器22能够旋转地枢轴支承。该减速器22的PTO轴的后端侧能够传递动力地连结在轴驱动发电机23上,轴驱动发电机23基于来自减速器22的旋转动力进行发电驱动。由轴驱动发电机23的驱动产生的发电电力被供给到船体2内的电气系统中。

在发动机装置21上连接有空气引进用的吸气路径(省略图示)和废气排出用的排气路径28。通过吸气路径引进的空气被移送到发动机装置21的各气缸36内(吸气行程的气缸内)。另外,由于发动机装置21有2台,所以排气路径28存在2条。各排气路径28分别连接于延长路径29。延长路径29构成为延伸至通风筒4并与外部直接连通。来自各发动机装置21的废气经由各排气路径28和延长路径29而被放出到船舶1外部。

如从以上说明可明确的那样,本实施方式具备一对推进兼发电机构12,该推进兼发电机构12组合有:发动机装置21;减速器22,该减速器22向使船舶推进用的螺旋桨5旋转驱动的推进轴9传递所述发动机装置21的动力;以及轴驱动发电机23,该轴驱动发电机23利用所述发动机装置21的动力进行发电,由于一对推进兼发电机构12在船体2内的发动机室11内被分开地配置在夹着船体中心线CL的左右,所以与将多台发动机(主发动机和辅助发动机)配置在发动机室内的以往构造相比,能够缩小发动机室11的发动机设置空间。因此,能够缩短发动机室11的前后长度而紧凑地构成发动机室11,进而,易于确保船体2的船舱空间(发动机室11以外的空间)。利用两个螺旋桨5的驱动,还能够谋求船舶1的推进效率的提高。

此外,由于作为主发动机的发动机装置21具备2台,所以即使例如1台发动机装置21发生故障而不能驱动,利用另1台发动机装置21也能够航行,并能够确保船船用原动机装置乃至船舶1的冗余性。在此基础上,如前所述,能够利用发动机装置21进行螺旋桨5的旋转驱动和轴驱动发电机23的驱动,所以在通常航行时,能够使任一方的轴驱动发电机23预备。因此,例如在由于1台发动机装置21或轴驱动发电机23的故障而电力供给停止的情况下,使另1台轴驱动发电机23起动,并确定频率和电压而使供电恢复即可。另外,在只凭1台发动机装置21的航行时使发动机装置21停止的情况下,使另1台停止中的发动机装置21、乃至使与其对应的轴驱动发电机23起动,并确定频率和电压而使供电恢复即可。

接下来,参照图4~图7对作为上述船舶1的主发动机而使用的可用两种燃料的发动机21的概略结构进行说明。可用两种燃料的发动机21(以下仅称为“发动机装置21”)择一地选择预混合燃烧方式和扩散燃烧方式进行驱动,该预混合燃烧方式为使天然气等燃料气体与空气混合并使其燃烧的方式,该扩散燃烧方式为使重油等液体燃料(燃料油)扩散并使其燃烧的方式。图4是表示相对于发动机装置21的燃料系统的图,图5是表示发动机装置21的吸排气系统的图,图6是发动机装置21的控制框图。

如图4所示,发动机装置21从两系统的燃料供给路径30、31供给燃料,在一方的燃料供给路径30上连接有气体燃料罐32,并在另一方的燃料供给路径31上连接有液体燃料罐33。即,发动机装置21从燃料供给路径30向发动机装置21供给燃料气体,另一方面,从燃料供给路径31向发动机装置21供给燃料油。燃料供给路径30具备:气体燃料罐32,该气体燃料罐32储藏液化状态的气体燃料;气化装置34,该气化装置34使气体燃料罐32的液化燃料(燃料气体)气化;以及燃气阀单元35,该燃气阀单元35调整从气化装置34向发动机装置21的燃料气体的供给量。即,燃料供给路径30构成为从气体燃料罐32朝向发动机装置21依次配置气化装置34和燃气阀单元35。

如图5所示,发动机装置21具有在缸体25上直列地排列多个气缸36(在本实施方式中是6个气缸)的结构。各气缸36经由吸气端口37与在缸体25内构成的吸气歧管(吸气流路)67(参照图20)连通。各气缸36经由排气端口38与配置在缸盖26上方的排气歧管(排气流路)44连通。在各气缸36的吸气端口37处配置燃气喷射器98。因此,来自吸气歧管67的空气经由吸气端口37向各气缸36供给,另一方面,来自各气缸36的废气经由排气端口38向排气歧管44排出。另外,在使发动机装置21以燃气模式运转的情况下,从燃气喷射器98向吸气端口37供给燃料气体,并将燃料气体与来自吸气歧管67的空气混合,而向各气缸35供给预混合燃气。

在排气歧管44的排气出口侧连接有增压机49的涡轮49a的排气入口,在吸气歧管67的空气入口侧(新气入口侧)连接有中间冷却器51的空气排出口(新气出口)。在中间冷却器51的空气吸入口(新气入口)连接有增压机49的压缩机49b的空气排出口(新气出口)。在压缩机49b与中间冷却器51之间配置有主节流阀V1,调节主节流阀V1的阀开度,调整向吸气歧管44供给的空气流量。

使从压缩机49b出口排出的空气的一部分向压缩机49b入口再循环的供气旁通流路17连结压缩机49b的空气吸入口(新气入口)侧和中间冷却器51的空气排出口侧。即,供气旁通流路17在相比于压缩机49b的空气吸入口靠上游侧的位置被开放到外气中,另一方面,供气旁通流路17连接于中间冷却器51与吸气歧管67的连接部分。在该供气旁通流路17上配置有供气旁通阀V2,调节供气旁通阀V2的阀开度,调整从中间冷却器51下游侧向吸气歧管67流动的空气流量。

使涡轮49a旁通的排气旁通流路18连结涡轮49a的排气出口侧和排气歧管44的排气出口侧。即,排气旁通流路18在相比于涡轮49a的排气出口靠下游侧的位置被开放到外气中,另一方面,排气旁通流路18连接于涡轮49a的排气出口与涡轮49a的排气入口的连接部分。在该排气旁通流路18上配置有排气旁通阀V3,通过调节排气旁通阀V3的阀开度,从而调整流向涡轮49a的废气流量,调整压缩机49b的空气压缩量。

发动机装置21具有:增压机49,该增压机49利用来自排气歧管44的废气压缩空气;以及中间冷却器51,该中间冷却器51冷却被增压机49压缩的压缩空气并向吸气歧管67供给。发动机装置21在增压机49出口与中间冷却器51入口的连接部位设有主节流阀V1。发动机装置21具备连结排气歧管44出口和增压机49的排气出口的排气旁通流路18,并在排气旁通流路18上配置排气旁通阀V3。在使增压机49最适于柴油模式样式的情况下,即使在燃气模式时,通过与发动机负载的变动相匹配地控制排气旁通阀V3的开度,也能够实现最适于发动机负载的空燃比。因而,能够在负载变动时防止燃烧所需要的空气量的过与不足,且发动机装置21在使用柴油模式下最适化的增压机的状态下,在燃气模式下也能够最佳地工作。

发动机装置21具备旁通增压机49的供气旁通流路17,并在供气旁通流路17上配置供气旁通阀V2。通过与发动机负载的变动相匹配地控制供气旁通阀V2的开度,能够向发动机供给与燃料气体的燃烧所需要的空燃比相匹配的空气。另外,通过并用响应性好的、基于供气旁通阀V2的控制动作,能够加快燃气模式下的对负载变动的响应速度。

发动机装置21在中间冷却器51入口与主节流阀V1之间的位置上连接供气旁通流路17,并使从压缩机49b排出的压缩空气返回压缩机49b入口。由此,能够在利用供气旁通阀V2来弥补基于排气旁通阀V3的流量控制的响应性的同时,利用排气旁通阀V3弥补供气旁通阀V2的控制幅度。因此,在船用用途中的负载变动、运转模式的切换时,能够使燃气模式的空燃比控制的追随性良好。

如图6所示,发动机装置21具有控制发动机装置21的各部的发动机控制装置73。发动机装置21在每个气缸36上设有先导燃料喷射阀82、燃料喷射泵89和燃气喷射器98。发动机控制装置73分别给予先导燃料喷射阀82、燃料喷射泵89和气喷射器98控制信号,分别控制基于先导燃料喷射阀82的先导燃料喷射、基于燃料喷射泵89的燃料油供给和基于燃气喷射器98的气体燃料供给。

发动机控制装置73分别给予主节流阀V1、供气旁通阀V2和排气旁通阀V3控制信号,分别调节阀开度,并调整吸气歧管67中的空气压力(吸气歧管压力)。发动机控制装置73利用测量吸气歧管65中的空气压力的压力传感器39来接收测量信号,并检测吸气歧管的压力。发动机控制装置73接收基于电功率传感器、扭矩传感器等负载测量器19的测量信号,并算出施加于发动机装置21的负载。发动机控制装置73接收基于测量曲柄轴24的转数的脉冲传感器等发动机旋转传感器20的测量信号,并检测发动机装置21的发动机转数。

在以柴油模式运转发动机装置21的情况下,发动机控制装置73对燃料喷射泵89中的控制阀进行开闭控制,使各气缸36中的燃烧在规定时刻产生。即,通过与各气缸36的喷射时刻相匹配地打开燃料喷射泵89的控制阀,从而通过主燃料喷射阀79使燃料油喷射到各气缸36内,并使其在气缸36内点火。另外,在柴油模式下,发动机控制装置73使先导燃料和燃料气体的供给停止。

在柴油模式下,发动机控制装置73基于用负载测量器19测量的发动机负载(发动机输出)和用发动机旋转传感器20测量的发动机转数,对各气缸36中的主燃料喷射阀79的喷射时刻进行反馈控制。由此,发动机21在输出推进兼发电机构12中所需要的发动机负载的同时,以与船舶的推进速度相应的发动机转数进行旋转。另外,发动机控制装置73基于用压力传感器39测量的吸气歧管压力来控制主节流阀V1的开度,从而使成为与必要的发动机输出相应的空气流量的压缩空气从增压机49向吸气歧管67供给。

在以燃气模式运转发动机装置21的情况下,发动机控制装置73调节燃气喷射器98中的阀开度,设定向各气缸36内供给的燃料气体流量。此外,发动机控制装置73对先导燃料喷射阀82进行开闭控制,使各气缸36中的燃烧在规定的时刻产生。即,燃气喷射器98向吸气端口37供给与阀开度相应的流量的燃料气体,使其与来自吸气歧管67的空气混合,将预混合燃料向气缸36供给。此外,通过与各气缸36的喷射时刻相匹配地打开先导燃料喷射阀82的控制阀,从而产生基于先导燃料的喷射的点火源,并使其在供给预混合燃气的气缸36内点火。另外,在燃气模式下,发动机控制装置73使燃料油的供给停止。

在燃气模式下,发动机控制装置73基于用负载测量器19测量的发动机负载和用发动机旋转传感器20测量的发动机转数,对基于燃气喷射器98的燃料气体流量、和基于各气缸36中的引导喷射阀82的喷射时刻进行反馈控制。另外,发动机控制装置73基于用压力传感器39测量的吸气歧管压力,调节主节流阀V1、供气旁通阀V2和排气旁通阀V3各自的开度。由此,能够将吸气歧管压力调节成与需要的发动机输出相应的压力,并能够将与从燃气喷射器98供给的燃料气体的空燃比调整成与发动机输出相应的值。

增压机49具备与柴油模式运转时的发动机装置21对应的容量。因而,在以燃气模式运转发动机装置21的情况下,需要使增压机49的容量模拟地与燃气模式运转时的发动机装置21对应。图7表示增压机49中的压力比(压缩机49b的排出压力与吸入压力的比)与空气流量(压缩机49b的排出流量或向吸气歧管67的供气流量)的关系。如图7所示,在使发动机负载相同的情况下,燃气模式下的运转点P2的压缩比和空气流量各自都低于柴油模式下的运转点P1。

在发动机装置21从柴油模式向燃气模式切换运转时,在只控制排气旁通阀V3来改变运转点的情况下,通过打开排气旁通阀V3,从而减小涡轮49a的转数,降低压缩机49b的压缩比和空气流量。该情况下,如图7所示,柴油模式和燃气模式各自的运转点P1、P2的矢量变大,向燃气模式的运转点的切换需要时间。

相对于此,在共同控制供气旁通阀V2和排气旁通阀V3来改变运转点的情况下,在打开供气旁通阀V2、使从压缩机49b排出的压缩空气经由供气旁通流路17向压缩机49b的吸入口旁通的同时,打开排气旁通阀V3,使涡轮49a的转数减小。即,利用供气旁通流路17使压缩空气从压缩机49b的排出口向吸入口循环,从而如图7所示,降低压缩机49b的压缩比。因此,能够减少由排气旁通阀V3的控制引起的压缩机49b的压缩比的下降量,并能够缩短向燃气模式的运转点的切换时间。

接下来,参照图8~图20,对具有上述概略结构的可用两种燃料的发动机21(发动机装置21)的详细结构进行说明。在以下的说明中,以发动机装置21与减速器22的连接侧为后侧,来指定发动机装置21的结构中的前后左右的位置关系。

如图8~图15所示,发动机装置21在安放在基座27(参照图2)上的缸体25上具备发动机输出轴24,并将前后一列地排列有多个盖罩40的缸盖26装载在缸体25上。发动机装置21在缸盖26的右侧面,与盖罩40列平行地延伸设置燃气歧管(气体燃料配管)41,另一方面,在缸体25的左侧面配置覆盖与盖罩40列平行地延伸设置的燃料油管(液体燃料配管)42的侧罩43。另外,在燃气歧管41的上侧,与盖罩40列平行地延伸设置有后述的排气歧管(排气流路)44,该排气歧管44的外周被遮热罩45覆盖。

在盖罩40列与遮热罩45之间,与盖罩40列平行地延伸设置有缸盖上冷却水配管46,该缸盖上冷却水配管46与缸盖26内的冷却水路连结。在冷却水配管46的上侧,与冷却水配管46相同,与盖罩40列平行地延伸设置有共轨管(先导燃料配管)47,该共轨管47供给基于轻油等的先导燃料。此时,冷却水配管46与缸盖26连结而被支承,并且共轨管47与冷却水配管46连结而被支承。另外,遮热罩45与冷却水配管46和缸体25连结而被支承。

排气歧管44的前端(排气出口侧)经由排气转接管48与增压机49连接。因此,通过排气歧管44而被排气的废气经由排气转接管48流入增压机49的涡轮49a,从而涡轮49a旋转,使与涡轮49a成为同轴的压缩机49b旋转。增压机49被配置在发动机装置21的前端上侧,且分别在其右侧具有涡轮49a、在其左侧具有压缩机49b。此外,排气出口管50被配置在增压机49的右侧,且与涡轮49a的排气出口连结,并使来自涡轮49a的废气向排气路径28(参照图2)排气。

在增压机49的下侧配置有中间冷却器51,该中间冷却器51使来自增压机49的压缩机49b的压缩空气冷却。即,在缸体25的前端侧设置有中间冷却器51,并且在该中间冷却器51的上部载置有增压机49。在增压机49的左右中层位置,压缩机49b的空气排出口以朝向后方(缸体25侧)开口的方式被设置。另一方面,在中间冷却器51上表面设有朝向上方开口的空气吸入口,通过该空气吸入口,从压缩机49b排出的压缩空气流入中间冷却器51内部。此外,压缩机49b的空气排出口和中间冷却器51的空气吸入口被连接它们一端的吸气转接管52连通。该吸气转接管52具有上述的主节流阀V1(参照图5)。

在发动机装置21的前端面(正面)上,在发动机输出轴24的外周侧,分别设置有冷却水泵53、先导燃料泵54、润滑油泵(引液泵)55和燃料油泵56。此时,冷却水泵53和燃料油泵56分别被配置在靠左侧面的上下,先导燃料泵54和润滑油泵55分别被配置在靠右侧面的上下。另外,在发动机装置21的前端部分上设有旋转传递机构(省略图示),该旋转传递机构传递发动机输出轴24的旋转动力。由此,经由所述旋转传递机构传递来自发动机输出轴24的旋转动力,从而设于发动机输出轴24外周的冷却水泵53、先导燃料泵54、润滑油泵55和燃料油泵56也分别旋转。而且,在缸体25内,在冷却水泵53的上侧枢轴支承有以前后为轴方向的凸轮轴(省略图示),该凸轮轴也通过所述旋转传递机构传递发动机输出轴24的旋转动力而旋转。

在缸体25的下侧设有油盘57,在该油盘57中储存流过缸体25的润滑油。润滑油泵55经由润滑油配管而与油盘57在下侧的吸引口连接,并吸引储存在油盘57中的润滑油。另外,通过上侧的排出口经由润滑油配管与润滑油冷却器58的润滑油入口连接,润滑油泵55向润滑油冷却器58供给从油盘57吸引的润滑油。润滑油冷却器58以其前方为润滑油入口,另一方面,以后方为润滑油出口,并经由润滑油配管使润滑油出口与润滑油滤器59连结。润滑油滤器59以其前方为润滑油入口,另一方面,以后方为润滑油出口,并将润滑油出口与缸体25连接。因此,从润滑油泵55移送的润滑油被润滑油冷却器58冷却后,被润滑油滤器59净化。

润滑油冷却器58和润滑油滤器59分别被固定在缸体25的右侧面上。此外,在缸体25右侧面,润滑油冷却器58和润滑油滤器59前后直列地配置成润滑油冷却器58为前方(润滑油泵55侧)。另外,在前后方向上延伸设置的缸体右冷却水配管60离开缸体25的右侧面地配置在燃气歧管41与润滑油冷却器58之间的位置上。该冷却水配管60从缸体25的前方沿着燃气歧管41而被延伸设置至润滑油冷却器58与润滑油滤器59之间的位置。

另外,以沿着燃气歧管41的方式被延伸设置的冷却水配管60与从中间冷却器51排出的中间冷却器排出侧冷却水配管61连结,并使从中间冷却器51流出的冷却水向润滑油冷却器58供水。需要说明的是,中间冷却器51分别插入有在其右侧面上下地设置的排出侧冷却水配管61和供水侧冷却水配管62,冷却来自增压机49的压缩机49b的压缩空气。

增压机49以同轴的方式枢轴支承各自分开地配置在左右的压缩机49b和涡轮49a,且压缩机49b基于通过排气转接管48从排气歧管44导入的涡轮49a的旋转而旋转。另外,增压机49在成为新气引进侧的压缩机49b的左侧具备吸气过滤器63和新气通路管64,该吸气过滤器63对导入的外气除尘,该新气通路管64连接吸气过滤器63与压缩机49b。由此,通过压缩机49b与涡轮49a同步地旋转,被吸气过滤器63吸引的外气(空气)通过增压机49而导入压缩机49b。此外,压缩机49b压缩从左侧吸引的空气,向设置于后侧的吸气转接管52排出压缩空气。

对于吸气转接管52,使其上部前方开口,经由蛇腹管65与压缩机49b后方的排出口连接,另一方面,使其下侧开口,与中间冷却器51上表面的吸气口连接。另外,在设在前面的通气路上的分支口处,中间冷却器51与供气旁通管66(供气旁通流路17)的一端连接,并将在中间冷却器51内冷却的压缩空气的一部分向供气旁通管66排出。供气旁通管66的另一端连接在设于新气通路管64的前面的分支口,被中间冷却器51冷却的压缩空气的一部分通过供气旁通管66而向新气通路管64循环流动,并与来自供气过滤器63的外气汇合。另外,供气旁通管66在其中途部分配置有供气旁通阀V2。

若中间冷却器51通过吸气转接管52而使来自压缩机49b的压缩空气从左侧后方流入,则基于与从供水配管62供水的冷却水的热交换作用,使压缩空气冷却。在中间冷却器51内部,在被左室冷却的压缩空气流过前方的通气路而导入到右室后,通过设于右室后方的排出口向吸气歧管67排出。吸气歧管67设于缸体25的右侧面,并在燃气歧管41的下侧,与盖罩40列平行地沿前后延伸设置。需要说明的是,通过与供气旁通阀V2的开度相应地确定从中间冷却器51向压缩机49b循环流动的压缩空气的流量,从而设定向吸气歧管67供给的压缩空气的流量。

另外,增压机49的涡轮49a使后方的吸入口与排气转接管48连接,并使右侧的排出口与排气出口管50连接。由此,增压机49经由排气转接管48使废气从排气歧管44导入涡轮49a内部,在使涡轮49a旋转的同时,使压缩机49b旋转,并使废气从排气出口管50向排气路径28(参照图2)排气。对于排气转接管48,使其后方开口,经由蛇腹管68与排气歧管44的排出口连接,另一方面,使其前方开口,与涡轮49a后方的吸入口连接。

另外,在排气转接管48的中途位置,在右侧面侧设有分支口,且在该排气转接管48的分支口处连接有排气旁通管69(排气旁通流路18)的一端。对于排气旁通管69,其另一端与设于排气出口管50的后方的汇合口连接,并使从排气歧管44排出的废气的一部分不经过增压机49地与排气出口管50旁通。另外,排气旁通管69在其中途部分配置有排气旁通阀V3,且与排气旁通阀V3的开度相应地设定从排气歧管44向排气出口管50旁通的废气的流量,并调节向涡轮49a供给的废气流量。需要说明的是,排气旁通管69具有蛇腹管70,该蛇腹管70位于排气旁通管69和排气转接管48的连接部与排气旁通阀V3之间。

进行发动机装置21的起动、停止等控制的机侧操作用控制装置71经由支承架(支承构件)72固定于中间冷却器51的左侧面。机侧操作用控制装置71具备接受基于操作者的发动机装置21的起动、停止的开关,并且具备显示发动机装置21各部的状态的显示器。在缸体25的左侧面后端侧固定有起动发动机装置21的发动机起动装置75。

另外,控制发动机装置21各部的动作的发动机控制装置73经由支承架(支承构件)74固定于缸体25的后端面。在缸体25的后端侧设置有与减速器22连结而旋转的惯性轮76,在惯性轮76的上部配置有发动机控制装置73。该发动机控制装置73与发动机装置21各部中的传感器(压力传感器、温度传感器)电连接,收集发动机装置21各部的温度数据、压力数据等,并且将信号给予发动机装置21各部中的电磁阀等,并控制发动机装置21的各种动作(燃料油喷射、先导燃料喷射、燃气喷射、冷却水温度调整等)。

对于缸体25,在其左侧面上侧设有台阶部,在该缸体25的台阶部25a上表面上设置有与盖罩40和缸盖26同样数量的燃料喷射泵89。燃料喷射泵89沿着缸体25的左侧面排列成一列,其左侧面与燃料油管(液体燃料配管)42连结,并且其上端经由燃料排出管90与右前方的缸盖26的左侧面连结。上下2根燃料油管42的一方是向燃料喷射泵89供给燃料油的供油管,另一方是使燃料油从燃料喷射泵89返回的回油管。另外,燃料排出管90经由缸盖26内的燃料流路而与主燃料喷射阀79连接,从而向主燃料喷射阀79供给来自燃料喷射泵89的燃料油。

在缸体25的台阶部上,燃料喷射泵89相对于盖罩40列在左侧被并列设置在由燃料排出管90连接的缸盖26的左侧后方的位置。另外,燃料喷射泵89在被缸盖26与燃料油管42夹着的位置排列成一列。如图9~图11所示,该燃料喷射泵89和燃料油管42一起被设置在缸体25的台阶部25a上的侧罩43覆盖。燃料喷射泵89利用缸体25内的凸轮轴(省略图示)中的泵用凸轮的旋转而进行柱塞的推举动作。此外,燃料喷射泵89利用柱塞的推举而使从燃料油管42供给的燃料油上升为高压,并经由燃料排出管90向缸盖26内的燃料喷射泵89供给高压燃料油。

如图9和图12~图15所示,将共轨管47的前端经由先导燃料转接管96与先导燃料泵54的排出侧连接,向共轨管47供给从先导燃料泵54排出的先导燃料。在缸体25的前面,为了使先导燃料泵54的排出口与共轨管47的前端连接,先导燃料转接管96具有如下形状:在从先导燃料泵54的排出口朝向缸体25的左侧面的上方延伸后弯曲,并在缸盖26的前端面从缸盖26左侧面朝向共轨管47的前端伸长。

如图8、图13和图15所示,在缸体25的右侧面的前方,燃气歧管41与燃气入口管97连接而压送燃料气体,该燃气入口管97是与燃气阀单元35(参照图4)连接的燃气配管管路的一部分。即,燃气歧管41的前端与燃气入口管97连结,并向燃气歧管41供给来自燃气阀单元35的燃料气体。在排气歧管44与吸气歧管67之间的高度位置,燃气歧管41沿着盖罩40列地被延伸设置。

燃气歧管41具备:燃气主管41a,该燃气主管41a的前端与燃气入口管97连接并沿前后延伸;以及多个燃气支管41b,该多个燃气支管41b从燃气主管41a的上表面朝向缸盖26地分支。燃气主管41a在其上表面等间隔地具备连接用凸缘,并与燃气支管41b的入口侧凸缘紧固连接。燃气支管41b将与燃气主管41a的连结部分的相反侧的端部与套筒的右侧面连结,该套筒从上侧插入有燃气喷射器98。

构成燃气歧管41的燃气主管41a和燃气支管41a各自由二重管构成,并且燃气入口管97和套筒也由二重管构成。即,使相比于燃气阀单元35靠下游侧的燃气配管为用外侧管覆盖高压的内侧管的二重管构造,并利用其内侧管(内侧空间),经由燃气歧管41使燃料气体朝向燃气喷射器98流动。另一方面,在相比于燃气阀单元35靠下游侧的燃气配管中,利用外侧管与内侧管的空间(外侧空间),使泄漏的燃料气体回收到燃气阀单元35中。

如图13和图15所示,排气歧管44使以一列交替地排列的排气主管44a与蛇腹管44b连结,并使从排气主管44a的下侧分支的排气支管44c(排气端口38的一部分)与缸盖26的右侧面连结。排气主管44a和排气支管44c分别被设成与缸盖26同样数量,且在缸盖26的右侧面前侧连结有排气支管44c。即,在配置有排气阀81的缸盖26前侧部分,排气支管44c的排气入口侧与缸盖26的右侧面的排气出口连接。另外,通过将排气支管44c的排气入口侧凸缘紧固连接在缸盖26的右侧面,从而排气歧管44被缸盖26支承。

如图8和图13所示,吸气歧管67设于缸体25的上方右侧,其高度位置为相比于燃气歧管41靠下侧的位置且在前后方向上被延伸设置。另外,对于缸盖26,如图13所示,使其右侧面中的后方部分朝向燃气歧管41地突起,成为在内部具有空气流路的吸气支部,该空气流路使该右侧面的突起部分在吸气歧管67正上方连通。即,配置有吸气阀80的缸盖26后侧部分经由吸气支部与吸气歧管67连接。

接下来,参照图5、图6和图16~图18,对以燃气模式运转具有上述结构的可用两种燃料的发动机21(发动机装置21)时的空气流量控制的第2实施例进行说明。

如图16所示,在发动机负载处于低负载区域(负载L4以下的负载区域)且低于规定负载L1的情况下(在步骤1中为“是”),发动机控制装置73对主节流阀V1的阀开度进行反馈控制(PID控制)(步骤2)。此时,发动机控制装置73设定与发动机负载相应的吸气歧管压力的目标值(目标压力)。此外,发动机控制装置73接收来自压力传感器39的测量信号,确认吸气歧管压力的测量值(测量压力),求出其与目标压力的差。由此,发动机控制装置73基于目标压力与测量压力之间的差值,执行主节流阀V1的阀开度的PID控制,并使吸气歧管67的空气压力接近目标压力。

在发动机负载成为规定负载L1以上的情况下(在步骤1中为“否”、在步骤3中为“是”),发动机控制装置73对主节流阀V1的阀开度进行映像(マップ)控制(步骤4)。此时,发动机控制装置73参照记录针对发动机负载的主节流阀V1的阀开度的数据图表DT1,设定与发动机负载对应的主节流阀V1的阀开度。此外,在发动机负载成为负载L2(L1<L2<Lth<L4)以上的情况下(在步骤3中为“否”),发动机控制装置73进行控制以使主节流阀V1为全开。需要说明的是,负载L2处于低负载区域,并设定为相比于吸气歧管压力成为大气压的负载Lth为低负载。

如图17所示,在发动机负载处于低负载区域且低于规定负载L3(Lth<L3<L4)的情况下(在步骤101中为“是”),发动机控制装置73进行控制以使供气旁通阀V2为全闭(步骤102)。在发动机负载成为规定负载L3以上的情况下(在步骤101中为“否”),发动机控制装置73对供气旁通阀V2的阀开度进行反馈控制(PID控制)(步骤103)。此时,发动机控制装置73基于与发动机负载相应的目标压力与利用压力传感器39测量的测量压力之间的差值,执行供气旁通阀V2的阀开度的PID控制,并使吸气歧管67的空气压力接近目标压力。

如图18所示,在发动机负载整个区域,发动机控制装置73对排气旁通阀V3的阀开度进行映像控制。此时,发动机控制装置73参照记录针对发动机负载的排气旁通阀V3的阀开度的数据图表DT2,并设定与发动机负载对应的排气旁通阀V3的阀开度。即,在发动机负载低于规定负载L1的情况下,使排气旁通阀V3为全开,若变得高于规定负载L1,则相对于发动机负载使排气旁通阀V3的开度单调减少,在规定负载L2处,使排气旁通阀V3为全开。此外,在发动机负载成为高于规定负载L2且在规定负载L3以下的情况下,使排气旁通阀V3为全闭,若发动机负载变得高于低负载区域的规定负载L3,则相对于发动机负载使排气旁通阀V3的开度单调增加。即,逐渐打开排气旁通阀V3。

如图19所示,在施加于发动机的负载(发动机负载)处于低负载区域且高于第1规定负载L3的情况下,发动机控制装置73使主节流阀V1的开度为全开。另外,发动机控制装置73在对供气旁通阀V2进行反馈控制(PID控制)的同时,对排气旁通阀V3进行映像控制,从而将吸气歧管67的压力调整为与负载相应的目标值。此外,在发动机中负载成为第1规定负载L3时,分别使供气旁通阀V2和排气旁通阀V3为全闭。

在使增压机49最适于柴油模式样式的情况下,即使在燃气模式运转时,通过与发动机负载的变动相匹配地控制供气旁通阀V2的开度,也能使吸气歧管67的压力控制响应性良好。因而,能够在负载变动时防止燃烧所需要的空气量的过与不足,即使是使用在柴油模式下最适化的增压机49的发动机装置21,在燃气模式下也能够最佳地工作。

另外,通过与发动机负载的变动相匹配地控制排气旁通阀V3的开度,能够向发动机装置21供给与气体燃料的燃烧所需要的空燃比相匹配的空气。另外,通过并用响应性好的、基于供气旁通阀V2的控制动作,能够加快对燃气模式下的负载变动的响应速度,所以能够在负载变动时防止基于燃烧所需要的空气量的不足而引起的爆燃。

另外,在低负载区域,在发动机负载低于第2规定负载L1的情况下(该第2规定负载L1为比第1规定负载L3低的值),对主节流阀V1进行反馈控制(PID控制)。另一方面,在发动机负载高于第2规定负载L1的情况下,发动机控制装置73对主节流阀V1进行基于数据图表DT1的映像控制。而且,在发动机负载低于规定负载L1的情况下,使供气旁通阀V2为全闭,并使排气旁通阀V3为全开。即,在排气歧管44压力成为低于大气压的负压的情况下,使排气旁通阀V3为全开,使涡轮49a的驱动停止,从而能够防止增压机49中的喘振等。另外,通过使供气旁通阀V2为全闭,能够在低负载时使基于主节流阀V1的吸气歧管压力的控制的响应性高。

另外,在发动机负载为第2规定负载L1以上、且低于第3规定负载L2的情况下(该第3规定负载L2为第1与第2规定负载L3、L1之间的值),对主节流阀V1进行基于数据图表DT1的映像控制。另外,使供气旁通阀V2为全闭,并对排气旁通阀V3进行基于数据图表DT2的映像控制。此外,在发动机负载成为第1规定负载L3时,使主节流阀V1为全开,另一方面,使供气旁通阀V2和排气旁通阀V3为全闭,作为能够从柴油模式切换燃气模式的状态。

接下来,参照图5、图6、图16和图20~图22,对以燃气模式运转具有上述结构的可用两种燃料的发动机21(发动机装置21)时的空气流量控制的第2实施例进行说明。在本实施例中,与第1实施例不同,发动机负载低于负载L2的区域为低负载区域,发动机负载高于负载L2的区域为中高负载区域。

如图16所示,在发动机负载处于比负载L2低的低负载区域且低于规定负载L1(L1<L2)的情况下(在步骤1中为“是”),发动机控制装置73对主节流阀V1的阀开度进行反馈控制(PID控制)(步骤2)。此时,发动机控制装置73设定与发动机负载相应的吸气歧管压力的目标值(目标压力)。此外,发动机控制装置73接收来自压力传感器39的测量信号,确认吸气歧管压力的测量值(测量压力),并求出其与目标压力的差。由此,发动机控制装置73基于目标压力与测量压力之间的差值,执行主节流阀V1的阀开度的PID控制,并使吸气歧管67的空气压力接近目标压力。

在发动机负载处于规定负载L1以上的低负载区域的情况下(在步骤1中为“否”、在步骤3中为“是”),发动机控制装置73对主节流阀V1的阀开度进行映像控制(步骤4)。此时,发动机控制装置73参照记录针对发动机负载的主节流阀V1的阀开度的数据图表DT1,设定与发动机负载对应的主节流阀V1的阀开度。此外,在发动机负载处于负载L2以上的中高负载区域的情况下(在步骤3中为“否”),发动机控制装置73进行控制以使主节流阀V1为全开。

如图20所示,在发动机负载低于规定负载L1的情况下(在步骤101中为“是”),发动机控制装置73进行控制以使排气旁通阀V3为全开(步骤102)。在发动机负载成为规定负载L1以上的情况下(在步骤101中为“否”),发动机控制装置73对排气旁通阀V3的阀开度进行反馈控制(PID控制)(步骤103)。此时,发动机控制装置73基于与发动机负载相应的目标压力和利用压力传感器39测量的测量压力之间的差值,执行排气旁通阀V3的阀开度的PID控制,并使吸气歧管67的空气压力接近目标压力。

如图21所示,在发动机负载低于规定负载L1的情况下(在步骤201中为“是”),发动机控制装置73进行控制以使供气旁通阀V2为全闭(步骤202)。在发动机负载成为规定负载L1以上的情况下(在步骤201中为“否”),发动机控制装置73对供气旁通阀V2的阀开度进行映像控制(步骤203)。此时,发动机控制装置73参照记录针对发动机负载的供气旁通阀V2的阀开度的数据图表DT2,设定与发动机负载对应的供气旁通阀V2的阀开度。

如图22所示,在低于负载L2的低负载区域,在发动机负载低于规定负载L1(L1<L2)的情况下,发动机控制装置73利用基于用压力传感器39测量的吸气歧管压力的反馈控制(PID控制),设定主节流阀V1的开度。另外,在发动机负载高于规定负载L1的情况下,利用基于数据图表DT1的映像控制,设定主节流阀V1的开度。另一方面,在成为负载L2以上的中高负载区域,以规定开度(在本实施方式中为全开)打开主节流阀V1,并分别控制供气旁通阀V2和排气旁通阀V3,将吸气歧管压力调整成与发动机负载相应的目标值。

在使增压机49最适于柴油模式样式的情况下,在燃气模式运转时,即使处于与柴油模式的运转点有很大不同的中高负载区域,也能够使吸气歧管67的压力控制响应性良好。因而,能够在负载变动时防止燃烧所需要的空气量的过与不足,即使是使用在柴油模式下最适化的增压机49的发动机装置21,在燃气模式下也能够最佳地工作。

另外,在中高负载区域,利用基于用压力传感器39测量的吸气歧管压力的反馈控制(PID控制),设定排气旁通阀V3的开度,同时,利用基于数据图表DT1的映像控制,设定供气旁通阀V2的开度。通过与发动机负载的变动相匹配地控制排气旁通阀V3的开度,从而能够向发动机装置21供给与气体燃料的燃烧所需要的空燃比相匹配的空气。另外,通过并用响应性好的、基于供气旁通阀V2的控制动作,能够加快对燃气模式下的负载变动的响应速度。

在低负载区域,在发动机负载高于规定负载L1的情况下,利用基于用压力传感器39测量的吸气歧管压力的反馈控制(PID控制),设定排气旁通阀V3的开度,同时,利用基于数据图表DT2的映像控制,设定供气旁通阀V2的开度。另一方面,在发动机负载低于规定负载L1的情况下,使供气旁通阀V2为全闭,并使排气旁通阀V3为全开。

即,在排气歧管压力成为低于大气压的负压的情况下,使排气旁通阀V3为全开,使涡轮49a的驱动停止,从而能够防止增压机49中的喘振等。另外,通过使供气旁通阀V2为全闭,能够在低负载时使基于主节流阀V1的吸气歧管压力的控制的响应性高。

发动机装置21具备:吸气阀80,该吸气阀80使空气向作动缸77内的主燃烧室吸气;排气阀81,该排气阀81使燃烧燃气从主燃烧室排气;主燃料喷射阀79,该主燃料喷射阀79向主燃烧室喷射液体燃料并使其燃烧;以及燃气喷射器98,该燃气喷射器98使气体燃料与向主燃烧室吸气的空气混合。此外,发动机装置21在排列成一列的盖罩40列的两侧分开地配置有气体燃料配管41和液体燃料配管42,该气体燃料配管41向燃气喷射器98供给气体燃料,该液体燃料配管42向主燃料喷射阀79供给液体燃料。另外,发动机装置21在缸体25内使吸气歧管67相对于盖罩40列平行地延伸设置,并在盖罩40列的同一侧方排列地配置气体燃料配管41和吸气歧管67,该吸气歧管67朝向吸气阀80供给向主燃烧室吸气的空气。

发动机装置21相对于盖罩40分开地配置气体燃料配管41和液体燃料配管42,能够以节省空间的方式在缸盖26周边进行配管,所以成为紧凑的配管结构。另外,由于气体燃料配管41和吸气歧管67配置于盖罩40列的同一侧方,所以能够缩短配置于吸气侧的燃气喷射器98与气体燃料配管41之间的配管距离,并能够抑制气体燃料配管41内的压力损失。

发动机装置21相对于盖罩40列平行地延伸设置有使来自主燃烧室的燃烧燃气排气的排气歧管44,并在盖罩40列的同一侧方,将排气歧管44和吸气歧管67分开地配置在气体燃料配管41的上下。由此,发动机装置21在缸盖26的同一侧方对气体燃料配管41和排气歧管44集中地配管,所以在缸盖26的另一侧方,能够将向主燃料喷射阀79压送高压的液体燃料的燃料喷射泵89与液体燃料配管42一起集中地设置。

发动机装置21具备使着火火焰向主燃烧室喷出的先导燃料喷射阀82,并相对于盖罩40列平行地延伸设置先导燃料配管47,该先导燃料配管47向先导燃料喷射阀82供给先导燃料。此外,在缸体25上方,在盖罩40列与排气歧管44之间的位置上,使冷却水配管46相对于盖罩40列平行地延伸设置,并在冷却水配管46的上方支承先导燃料配管47。由于在冷却水配管46上支承先导燃料配管47,所以能够抑制先导燃料配管47因高温的排气温度的升温。因此,能够将先导燃料配管47配置于排气歧管44侧,并能够将各配管紧凑地集中配置。

发动机装置21的气体燃料配管41为基于内侧管和外侧管的二重管构造,该内侧管朝向燃气喷射器98供给气体燃料,该外侧管从燃气喷射器98流入气体燃料。像这样使气体燃料配管41为二重管构造,从而能够使泄漏的气体燃料返回燃气阀单元35等燃料源侧,并能够将气体燃料配管41的压力保持一定。

发动机装置21在其一端上部配置增压机49,并在增压机49的下侧配置中间冷却器51,该增压机49利用来自排气歧管44的废气压缩空气,该中间冷却器51冷却被增压机49压缩的压缩空气并将其向吸气歧管67供给。发动机装置21在其一端重叠地配置增压机49和中间冷却器51,所以能够使装置结构紧凑。另外,与排气歧管44和吸气歧管67的配置对应地使增压机49和中间冷却器51上下地配置,从而能够容易地将排气歧管44和吸气歧管67以最短的方式进行配管。

发动机装置21在缸体25的气体燃料配管41侧的一侧面上,直列排列地配置润滑油冷却器58和润滑油滤器59。此外,在气体燃料配管41与润滑油冷却器58之间的位置上,使润滑油冷却用冷却水配管(第1冷却水配管)60在从缸体25的上述一侧面分开的状态下沿着润滑油冷却器58延伸设置,在该润滑油冷却用冷却水配管60中流动有向润滑油冷却器58供给的冷却水。在缸体25上方,在盖罩40与气体燃料配管41之间的位置,使与缸盖26连接的缸盖冷却用冷却水配管(第2冷却水配管)46与盖罩40列平行地延伸设置。

发动机装置21在气体燃料配管41侧的发动机装置21的侧面配置润滑油冷却器58和润滑油滤器59,并在发动机装置21的同一侧面配置润滑油冷却用冷却水配管(第1冷却水配管)60,该润滑油冷却用冷却水配管60向润滑油冷却器58供给冷却水。由此,能够紧凑地集中而配置发动机装置21中的润滑油循环系统,并且能够使其维护作业简单化。而且,在发动机装置21的上方,将缸盖冷却用冷却水配管(第2冷却水配管)46也配置在与润滑油冷却用冷却水配管(第1冷却水配管)60同侧方,所以能够对配置于发动机装置21的外侧的冷却水配管集中地配管,并能够缩短其长度。

发动机装置21在相对于发动机输出轴24垂直的缸体25的一端面,在发动机输出轴24的外周侧且设置润滑油冷却器58的缸体25的一侧面(右侧面)侧,配置有润滑油泵55,并向润滑油冷却器58供给用润滑油泵55抽起的润滑油。由于润滑油泵55设置在润滑油冷却器58的附近,所以能够用短的配管连结润滑油泵55和润滑油冷却器58。

此外,各部的结构并不被限定于图示的实施方式,在不脱离本发明的主旨的范围内能够进行各种变更。另外,本实施方式的发动机装置也能够应用在用于向船体内的电气系统供给电力的发电装置、构成为陆地上的发电设备中的驱动源等上述推进兼发电机构以外的结构中。

附图标记的说明

1 船舶

2 船体

4 通风筒

5 螺旋桨

9 推进轴

11 发动机室

12 推进兼发电机构

17 供气旁通流路

18 排气旁通流路

19 负载测量器

20 发动机旋转传感器

21 发动机装置(可用两种燃料的发动机)

22 减速器

23 轴驱动发电机

24 输出轴(曲柄轴)

25 缸体

26 缸盖

36 气缸

37 吸气端口

38 排气端口

39 压力传感器

40 盖罩

41 燃气歧管(气体燃料配管)

42 燃料油管(液体燃料配管)

43 侧罩

44 排气歧管

45 遮热罩

46 冷却水配管

47 共轨管(先导燃料配管)

48 排气转接管

49 增压机

51 中间冷却器

53 冷却水泵

54 先导燃料泵

55 润滑油泵

56 燃料油泵

57 油盘

58 润滑油冷却器

59 润滑油滤器

67 吸气歧管

79 主燃料喷射阀

80 吸气阀

81 排气阀

82 先导燃料喷射阀

89 燃料喷射泵

98 燃气喷射器

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