燃气发动机的制作方法_3

文档序号:8408869阅读:来源:国知局
出侧连接的LNG供给配管22具备从泵侧依次配置的加热装置30及发动机入口气体减压阀(以下,称为“气体减压阀”)40。
[0061]加热装置30是对于从往复式泵20供给的升压后的LNG进行加热而使其气化的装置。即,向加热装置30流入的高压的LNG在装置内被加热,由此LNG作为气化的天然气而流出。
[0062]在加热装置30的出口附近设有压力传感器(未图示),由该压力传感器检测到的天然气出口压力PV作为气体燃料出口压力而向控制部输入。该控制部为了保持为预先确定了天然气出口压力PV的恒定的压力值,而调整后述的液压马达50的旋转速度。需要说明的是,该控制部可以与后述的电子控制单元60的控制部一体构成。
[0063]从加热装置30供给的天然气在由气体减压阀40调整成所希望的压力之后,喷射并供给到高压的燃烧室内。即,由于喷射到由活塞压缩而处于高压的状态的燃烧室内,因此由气体减压阀40调整的天然气的喷射(供给)压力需要设定为比燃烧室内的压力高的压力。这种以高压将天然气喷射到燃烧室内的运转模式称为“高压模式”。需要说明的是,在SSD-GI的情况下,高压模式的天然气的喷射压力大致为150?300bar。
[0064]气体减压阀40除了上述的“高压模式”之外,还具备将气体燃料的天然气作为气体火花式四冲程发动机的燃料进行供给的“低压模式”。该“低压模式”例如在对提供船内电力的发电发动机等供给气体燃料时使用,与“高压模式”相比,成为低压。
[0065]LNG供给配管22具备从加热装置30的上游侧分支的再循环管线23。该再循环管线23是使由往复式泵20升压后的LNG从加热装置30的上游侧分支而向吸入筒24流动的配管系统,在吸入筒24的上游侧设有流量调整阀的再循环控制阀25。与吸入筒24连接的LNG导入配管21连接在未图示的LNG罐等上。
[0066]通过设置这种再循环管线23,在无法控制液压马达50的旋转速度的低速区域或紧急地减少LNG流量时,通过流量调整阀25的开度调整来控制流过再循环管线23的LNG再循环流量,从而能够应对。
[0067]具体而言,例如图4所示的说明图那样,在泵负载小的低速区域中,增大再循环控制阀25的开度来确保再循环流量,即,在泵负载小的运转点OP处,通过增大再循环流量来确保流过往复动泵20的LNG的总流量,维持成能够进行液压马达50的控制的转速区域。而且,在紧急地减少LNG量时,只要增大再循环控制阀25的开度而使绕过加热装置30的再循环流量增加,对向加热装置30供给的供给量进行限制即可。
[0068]吸入筒24是收集从LNG供给配管22分支而导入的LNG,并使之返回往复式泵20的再循环吸入部的LNG容器。向再循环管线23导入的LNG的再循环流量由再循环控制阀25调整,该再循环控制阀25基于从控制部输出的运转点OP的控制信号而进行动作。该运转点OP的控制信号是基于例如由发动机转速提供的设定点SP和由压力传感器检测到的天然气出口压力PV,来确定控制部输出的运转点的开度信号。
[0069]需要说明的是,这种情况的设定点SP既可以如上述的发动机转速那样采用气体减压阀40的控制性高的压力值的变动值,或者也可以将设定点SP设为固定值。
[0070]并且,这种情况的液压系统将电子控制单元60保有的液压的一部分导入,并向驱动往复式泵20的液压马达50供给。S卩,具备:从电子控制单元60的液压系统61导入高压工作油的一部分而向液压马达50供给.驱动的液压导入系统51 ;用于使液压马达50的驱动所使用的高压工作油返回液压系统61的液压返回系统52。
[0071]电子控制单元60的液压系统61使用积存在曲轴箱62内的发动机润滑油的一部分作为高压的液压工作油。
[0072]曲轴箱62内的发动机润滑油借助设于润滑油管线63的电动的润滑油泵64而向过滤器单元65供给。该发动机润滑油由过滤器单元65除去杂质,之后,将由发动机驱动泵66或电动泵67升压的高压工作油向液压系统61供给。这种情况下,上述的电动泵67在发动机起动时是必要的部件,在发动机起动后的通常运转中主要使用来自发动机驱动泵66的液压供给。
[0073]需要说明的是,在由燃气发动机I驱动的发动机驱动泵66与液压系统61之间设有切换阀体68,该切换阀体68在燃气发动机I的反转时使泵吸入方向及泵喷出方向变化。
[0074]液压导入系统51是在电子控制单元60的上游侧从液压系统61分支,并将高压工作油的一部分向液压马达50供给的配管系统。
[0075]液压返回系统52是使液压马达50的驱动所使用的高压工作油返回液压系统61的配管系统。在该回油系统52设有副积存罐53,该副积存罐53用于暂时积存液压马达50的驱动所使用的高压工作油。通过使电动的回油泵54运转,而积存在该副积存罐53内的工作油通过液压返回系统52返回曲轴箱62。
[0076]另外,图中的符号55是将液压导入系统51与副积存罐53之间连结的管路,符号56是设于管路55的止回阀。通过具备管路55和止回阀56,在发动机的紧急停止时等,通过从副积存罐53汲取油,而能够避免液压导入系统51成为负压。
[0077]这样的话,本实施方式的气体燃料供给装置10不用新设置用于驱动液压马达50的液压供给系统(液压泵等),通过有效利用燃气发动机I保有的电子控制单元60的高压工作油,而借助由液压马达50驱动的往复式泵20来使LNG升压。因此,本实施方式的气体燃料供给装置10在为了供给LNG作为发动机燃料所需的液压系统中,通过共用电子控制单元60的液压设备,而能够将新追加设备类抑制成最小限度。
[0078]这种燃气发动机I对应于船速而在船侧能够任意地变更发动机转速。例如由于发动机负载的上升而发动机转速也上升,因此向电子控制单元60供给高压工作油的发动机驱动泵66的泵喷出量及液压上升。即,对于当使LNG气化的气体燃料的消耗量增加时而流量及压力的要求值增大的液化气体升压用的往复式泵20而言,电子控制单元60的高压工作油成为优选的液压源。
[0079]换言之,驱动往复式泵20的液压马达50的旋转速度通过实施向电子控制单元60供给高压工作油的发动机驱动泵66的容量控制(油量控制)而能够控制,即,通过调整发动机驱动泵66的喷出量而能够控制,因此,不需要机械性的减速机构或电动机的转速控制。这种情况下,在发动机驱动泵66中,优选采用例如柱塞泵那样的可变容量型,通过调整柱塞倾斜角来控制喷出量。
[0080]因此,往复式泵20的LNG喷出量通过液压马达50的转速及液压能够控制,因此,与伴随着发动机负载的变动而高压工作油的供给量及液压增减的情况联动,从而能够容易地控制(增减)LNG的对于加热装置30的供给量。
[0081]另外,由液压马达50驱动的往复式泵20与向液压马达50供给液压的作为液压泵单元的发动机驱动泵66之间彼此通过液压导入系统51及液压返回系统52的液压配管来连接。即,由液压马达50驱动的往复式泵20与作为液压供给源的发动机驱动泵66之间通过液压导入系统51及液压返回系统52来连接,由此能够另行设置,因此没有电气设备或减速机构的往复式泵20向气体危险区域内的设置变得容易。
[0082]而且,由于成为从船舶的主发动机供给液压的结构,因此不再需要为了向另行设置的液压单元供给驱动电力而驱动比主机的两冲程发动机的热效率差的发电用四冲程发动机,从而能够减少运行成本。
[0083]<第二实施方式>
[0084]接下来,关于本发明的燃气发动机,基于图2,说明第二实施方式。需要说明的是,对于与上述的实施方式同样的部分标注相同符号,省略其详细的说明。
[0085]图2所示的实施方式的燃气发动机IA具备与上述的实施方式不同的结构的气体燃料供给装置10A。在该气体燃料供给装置1A中,虽然LNG燃料系统与上述的实施方式是实质上相同的结构,但向液压马达50供给液压的液压系统的结构不同。
[0086]这种情况下的液压系统有效地利用燃气发动机IA的废气,从而驱动向液压马达50供给驱动用的液压的液压泵单元的液压泵70。该液压泵70是以从发动机排气静压管80抽出废气的一部分而运转的排气涡轮81为驱动源的可变容量型的泵,例如使用柱塞泵。
[0087]在排气涡轮81上连接有从发动机排气静压管80导入废气的一部分的废气供给流路82 ;将由排气涡轮81作功后的废气向大气排放用的烟囱引导的废气排出流路83。
[0088]在废气供给流路82上设置废气流量控制阀84,以便于必要时进行向排气涡轮81供给的废气流量的调整。而且,在废气供给流路82上设有从废气
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