换阀31的下游侧设有EGR冷却器37。通过与被导入到EGR冷却器37中的冷却水的热交换，使再循环的废气的温度下降至所希望的值。
在EGR冷却器37的下游侧设有混合器39。在混合器39中混合再循环的废气和空气。在混合器39中混合的混合气体(未进行EGR时，只有空气)通过吸气路径K2被导向压缩机5b的吸入口。
[0028]在压缩机5b的下游侧设有与扫气路径Kl并联连接的辅助扫气路径K3。在辅助扫气路径K3上设有辅助鼓风机41。辅助鼓风机41通过电动马达43而被驱动，低负荷时，若通过压缩机5b加压的扫气压力未上升至所希望的值，则被控制成对加压进行辅助。并且，在扫气路径Kl上设有止回阀45，以防止通过辅助鼓风机41加压的扫气在扫气路径Kl中逆流。
[0029]接着，对上述结构的柴油发动机I的动作进行说明。
当船舶在废气的NOx限制严格的海域(废气限制海域(Emiss1n Control Area ；ECA)航行时那样使用EGR时，打开EGR阀19。由此，从发动机主体3通过第I排气路径LI被导向涡轮5a的废气的一部分流向EGR系统7侧。剩余的废气被导向第3排气路径L3，通过节约器21及洗涤器23从未图示的烟囱向大气中排放。
[0030]流经EGR系统7的废气作为再循环气体，通过EGR阀19流经EGR洗涤器25。在EGR洗涤器25中被去除SOx和PM的废气被导向EGR鼓风机27，且在EGR鼓风机27中加压至规定压力的废气被导向分支点33。
[0031]在分支点33处，通过第IEGR旁通切换阀31及第2EGR旁通切换阀35选择EGR路径L4或EGR旁通路径L5。具体而言，对于发动机主体3的负荷以预先设定的切换负荷进行切换，当发动机主体3的负荷大于切换负荷时选择EGR路径L4，而当发动机主体3的负荷为切换负荷以下时选择EGR旁通路径L5。当选择EGR路径L4时，第IEGR旁通切换阀31全开，第2EGR旁通切换阀35全闭。相反，当选择EGR旁通路径L5时，第IEGR旁通切换阀31全闭，第2EGR旁通切换阀35全开。
[0032]若发动机主体3的负荷高于切换负荷而选择EGR路径L4，则废气通过第IEGR旁通切换阀31，并在EGR冷却器37中冷却之后，被导向混合器39。在混合器39中，空气和废气混合，并通过吸气路径K2被导向压缩机5b的吸入口。由压缩机5b加压的空气与废气的混合气体通过扫气路径Kl被导向空气冷却器15，在空气冷却器15中冷却，并通过止回阀45之后被导向扫气总管13。
[0033]若发动机主体3的负荷成为切换负荷以下而选择EGR旁通路径L5，则废气通过第2EGR旁通切换阀35并旁通压缩机5b，被导向压缩机5b的下游侧且空气冷却器15的上游侦U。在压缩机5b的下游侧，旁通的废气和通过压缩机5b加压的空气混合。废气与空气的混合气体由空气冷却器15冷却之后，被导向扫气总管13。
另外，当选择EGR旁通路径L5时，通过EGR鼓风机27加压的废气被导入到扫气总管13中，其结果，扫气总管13内的压力达到规定的压力，与未进行EGR时相比，能够使辅助鼓风机41在更低的负荷下停止，从而能够减少辅助鼓风机41的运行电力。
[0034]在图2中示出相对于发动机主体3的负荷的EGR鼓风机动力。在该图中，横轴为发动机主体3的负荷，纵轴为EGR鼓风机动力，均将额定负荷时设为100%来进行显示。
[0035]如该图所示，当发动机主体3的负荷大于切换负荷(该图中为20%负荷)时，与发动机主体3的负荷成比例地消耗EGR鼓风机27的动力。一般，以发动机主体3为100%负荷时，EGR鼓风机动力也成为100%的方式选定EGR鼓风机27的容量。
[0036]当发动机主体3的负荷成为切换负荷时，EGR鼓风机27的动力上升至100%。这是因为，通过选择EGR旁通路径L5而旁通压缩机5b，因此不受增压器5的运行状态的影响而能够对废气进行加压。若发动机主体3的负荷从切换负荷减少，则与其成比例地，EGR鼓风机27的动力与发动机主体3所需的扫气压力相对应地减少。
[0037]如上，根据本实施方式的柴油发动机1，发挥以下作用效果。
关于通过EGR路径L4由EGR鼓风机27导入的废气，能够通过EGR旁通切换机构即第IEGR旁通切换阀31及第2EGR旁通切换阀35，使废气通过EGR旁通路径L5而导入到扫气总管13中。由此，能够使废气旁通压缩机5b而直接导入到扫气总管13中，能够防止由废气引起的压缩机5b的污染。
并且，在使用EGR旁通路径L5时，废气不会被导入到压缩机5b中，因此流入到压缩机5b中的流体的组成不会因废气而发生变化(即，只被导入空气)，能够进行稳定的增压器5的运行。
[0038]当为低于发动机主体3的额定负荷的切换负荷时，发动机主体3的废气量比额定负荷时变少，因此EGR气体量也比额定负荷时变少。因此，作为EGR鼓风机27的工作点，与额定负荷时相比有余裕。另外，在发动机主体3中，扫气压力也比额定负荷时低，因此能够使用EGR鼓风机27旁通压缩机5b而进行供气。因此，当发动机主体3成为切换负荷以下时，通过选择EGR旁通路径L5，使废气旁通压缩机5b而直接导入到扫气总管13中。由此，不受压缩机5b的运行状态的影响而能够运行EGR鼓风机27，且在低负荷下也能够简单地进行控制。
[0039]使由通过电动马达29而被驱动的EGR鼓风机27压缩的供气导入到发动机主体3中，由此将与电力驱动量相应的能量用于扫气压力的上升。由此，能够减少发动机主体3的燃料消耗量。
[0040]若通过EGR旁通切换机构即第IEGR旁通切换阀31及第2EGR旁通切换阀35选择EGR旁通路径L5，则废气不会流向设置于第IEGR旁通切换阀31的下游侧的EGR冷却器37。此时，能够减少或停止供给至EGR冷却器37的冷却介质(例如冷却水)，因此能够削减向EGR冷却器37供给冷却介质的实用性。
[0041]当通过EGR旁通切换机构即第IEGR旁通切换阀31及第2EGR旁通切换阀35选择EGR旁通路径L5时，通过EGR鼓风机27对被导向扫气总管13的废气进行加压，因此与未实施EGR的通常运行相比，能够使辅助鼓风机41在较低的负荷下停止，从而能够减少辅助鼓风机41的运行电力。
[0042]另外，本实施方式能够如图3所示进行变形。
即，如该图所示，也可以将EGR旁通路径L5的下游端改变为空气冷却器15的下游侧。由此，能够避免废气向空气冷却器15流通而降低空气冷却器15的污损隐患。
[0043]并且，在上述实施方式中，以船用柴油发动机为前提进行了说明，但本发明并不限定于此，只要是汽车用或发电用的内燃机就能够适用。
符号说明
[0044]1-柴油发动机(内燃机)，3-发动机主体(内燃机主体)，5-增压器，5a_涡轮，5b-压缩机，7-EGR系统，11-排气静压管，13-扫气总管，15-空气冷却器，19-EGR阀，25-EGR洗涤器，27-EGR鼓风机，31-第IEGR旁通切换阀(EGR旁通切换机构)，35-第2EGR旁通切换阀(EGR旁通切换机构)，37-EGR冷却器，41-辅助鼓风机，L1-第I排气路径，L2-第2排气路径，L3-第3排气路径，L4-EGR路径，L5-EGR旁通路径，Kl-扫气路径，K2-吸气路径，K3-辅助扫气路径。
【主权项】
1.一种内燃机，其具备: 内燃机主体； 增压器，具有通过来自该内燃机主体的废气而被驱动的涡轮、及与该涡轮连结而被驱动的压缩机； EGR路径，将来自所述涡轮的废气的一部分导向所述压缩机的上游侧；及 EGR鼓风机，设置于该EGR路径，并且对流向所述压缩机的废气进行加压， 在所述EGR路径上的所述EGR鼓风机与所述压缩机之间连接有EGR旁通路径，所述EGR旁通路径旁通该压缩机并导向所述内燃机主体的扫气总管， 所述内燃机还具备EGR旁通切换机构，所述EGR旁通切换机构对通过所述EGR路径流向所述压缩机的废气流和通过所述EGR旁通路径流向所述内燃机的扫气总管的废气流进行切换。
2.根据权利要求1所述的内燃机，其中， 所述EGR旁通切换机构进行如下切换:在低于所述内燃机主体的额定负荷的规定负荷下，选择所述EGR旁通路径。
3.根据权利要求1或2所述的内燃机，其中， 在所述EGR路径上设有冷却废气的EGR冷却器， 所述EGR旁通切换机构设置于所述EGR冷却器的上游侧。
4.一种船舶，其具备权利要求1至3中任一项所述的内燃机。
5.一种内燃机的运行方法，其具备以下工序: 通过来自内燃机主体的废气来驱动涡轮，并且驱动与该涡轮连结的压缩机的工序； 将来自所述涡轮的废气的一部分导向所述压缩机的上游侧的工序； 对流向所述压缩机的废气进行加压的工序；及 对废气进行加压之后，使废气旁通所述压缩机而导入到所述内燃机主体的扫气总管中的工序， 在所述内燃机的运行方法中， 根据所述内燃机主体的额定负荷，对流向所述压缩机的废气流和旁通所述压缩机并流向所述内燃机的扫气总管的废气流进行切换。
【专利摘要】本发明提供一种内燃机、船舶及内燃机的运行方法，所述内燃机在进行低压EGR时，能够降低增压器的压缩机的污损隐患，并且在低负荷下也能够简单地进行控制。本发明的内燃机具备：EGR路径(L4)，将来自增压器(5)的涡轮(5a)的废气的一部分导向压缩机(5b)的上游侧；及EGR鼓风机(27)，设置于EGR路径(L4)，并且对流向压缩机(5b)的废气进行加压，在EGR鼓风机(27)与压缩机(5b)之间的EGR路径(L4)上连接有旁通压缩机(5b)并导向扫气总管(13)的EGR旁通路径(L5)，所述内燃机还具备第1EGR旁通切换阀(31)及第2EGR旁通切换阀(35)，该第1EGR旁通切换阀(31)及第2EGR旁通切换阀(35)对通过EGR路径(L4)流向压缩机(5b)的废气流和通过EGR旁通路径(L5)流向扫气总管(13)的废气流进行切换。
【IPC分类】F02M25-07, F02B37-00, F02B37-12
【公开号】CN104854338
【申请号】CN201380055294
【发明人】上田哲司, 平冈直大, 村田聪
【申请人】三菱重工业株式会社
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2013年12月27日
【公告号】WO2014104329A1