专利名称：发动机排气能量回收装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及以从船舶用柴油机(主机)的发动机主体排出的废气(燃烧气体)的 排气能量作为动力进行回收的发动机排气能量回收装置。
背景技术：
作为以废气(燃烧气体)含有的排气能量为动力进行回收的排气能量回收装置， 已知有例如专利文献I公开的技术。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2009-257097号公报 发明内容
发明要解决的课题
然而，在上述专利文献I的图1公开的排气能量回收装置中，从确保发动机主体2 的性能及可靠性这样的观点出发，最优先确保的是向发动机主体2，更详细而言，向供气岐 管8供给的扫气量及扫气压。因此，在上述专利文献I的图1公开的排气能量回收装置中， 经由第三阀(气体入口控制阀)向驱动发电机5b的动力涡轮5的涡轮部5a引导的废气流 量(抽气量)必然受到限制，在发电机5b产生的发电量低于船内所需的电力量时，必须起 动驱动对与发电机5b不同的发电机旋转的比船舶用柴油机(主机)的燃料利用率差的柴 油机(辅机)，来满足船内电力的需要，从而可能造成总的运行成本上升。
本发明鉴于上述的情况而作出，其目的在于提供一种极力避免起动比船舶用柴油 机(主机)的燃料利用率差的柴油机(辅机)的情况出现，而能够满足船内电力的需要，从 而能够抑制总的运行成本的发动机排气能量回收装置。
用于解决课题的手段
本发明为了解决上述课题，采用以下的手段。
本发明的第一形态的发动机排气能量回收装置具备动力涡轮，其由从船舶用柴 油机的发动机主体导出的废气来驱动；气体入口控制阀，其设置在从所述发动机主体向所 述动力涡轮引导所述废气的排气管的中途；发电机，其由所述动力涡轮驱动；控制部，其根 据所述发电机产生的发电量与船内所需的电力量之差，来调整所述气体入口阀的开度，在 所述发动机排气能量回收装置中，在所述气体入口控制阀的开度达到预先设定的阈值而所 述发电机产生的发电量低于船内所需的电力量时，根据所述发电机产生的发电量与船内所 需的电力量之差，从所述控制部向所述发动机主体送出使喷射燃料的时刻推后的控制指令 及/或使排气阀的打开时刻提前的控制指令。
本发明的第二形态的发动机排气能量回收装置具备混合动力排气涡轮增压器， 其具有涡轮部、压缩器部、发电机，该涡轮部由从船舶用柴油机的发动机主体导出的废气来 驱动，该压缩器部被该涡轮部驱动而向所述发动机主体压力输送外部气体，该发电机具有与所述涡轮部及所述压缩器部的旋转轴连结的旋转轴；控制部，其根据所述发电机产生的 发电量与船内所需的电力量之差，来调整所述发电机的发电量，在所述发动机排气能量回 收装置中，在所述发电机的发电量达到预先设定的阈值而所述发电机产生的发电量低于船 内所需的电力量时，根据所述发电机产生的发电量与船内所需的电力量之差，从所述控制 部向所述发动机主体送出使喷射燃料的时刻推后的控制指令及/或使排气阀的打开时刻 提前的控制指令。
本发明的第三形态的发动机排气能量回收装置的运转方法中，所述发动机排气能 量回收装置具备动力涡轮，其由从船舶用柴油机的发动机主体导出的废气来驱动；气体 入口控制阀，其设置在从所述发动机主体向所述动力涡轮引导所述废气的排气管的中途； 发电机，其由所述动力涡轮驱动，所述发动机排气能量回收装置根据所述发电机产生的发 电量与船内所需的电力量之差，来调整所述气体入口阀的开度，在所述发动机排气能量回 收装置的运转方法中，在所述气体入口控制阀的开度达到预先设定的阈值而所述发电机产 生的发电量低于船内所需的电力量时，根据所述发电机产生的发电量与船内所需的电力量 之差，使安装于所述发动机主体的燃料喷射阀的燃料喷射时刻推后、及/或使安装于所述 发动机主体的排气阀的打开时刻提前。
本发明的第四形态的发动机排气能量回收装置的运转方法中，所述发动机排气能 量回收装置具备混合动力排气涡轮增压器，该混合动力排气涡轮增压器具有涡轮部、压缩 器部、发电机，该涡轮部由从船舶用柴油机的发动机主体导出的废气来驱动，该压缩器部被 该涡轮部驱动而向所述发动机主体压力输送外部气体，该发电机具有与所述涡轮部及所述 压缩器部的旋转轴连结的旋转轴，所述发动机排气能量回收装置根据所述发电机产生的发 电量与船内所需的电力量之差，来调整所述发电机的发电量，在所述发动机排气能量回收 装置的运转方法中，在所述发电机的发电量达到预先设定的阈值而所述发电机产生的发电 量低于船内所需的电力量时，根据所述发电机产生的发电量与船内所需的电力量之差，使 安装于所述发动机主体的燃料喷射阀的燃料喷射时刻推后、及/或使安装于所述发动机主 体的排气阀的打开时刻提前。
根据上述发动机排气能量回收装置及发动机排气能量回收装置的运转方法，使喷 射燃料的时刻推后或使排气阀的打开时刻提前，或者使喷射燃料的时刻推后并使排气阀的 打开时刻提前，由此，向动力涡轮或混合动力排气涡轮增压器排出的废气温度上升，动力涡 轮或混合动力排气涡轮增压器的能量回收率增加，不用起动比船舶用柴油机(主机)的燃 料利用率差的柴油机(辅机)，而能够满足船内电力的需要，从而能够抑制总的运行成本。
本发明的第五形态的发动机排气能量回收装置具备动力涡轮，其由从船舶用柴 油机的发动机主体导出的废气来驱动；气体入口控制阀，其设置在从所述发动机主体向所 述动力涡轮引导所述废气的排气管的中途；发电机，其由所述动力涡轮驱动；控制部，其根 据所述发电机产生的发电量与船内所需的电力量之差，来调整所述气体入口阀的开度，在 所述发动机排气能量回收装置中，在假定为所述气体入口控制阀的开度达到预先设定的阈 值而所述发电机产生的发电量低于船内所需的电力量时，根据所述发电机产生的发电量与 船内所需的电力量之差，从所述控制部向所述发动机主体预先送出使喷射燃料的时刻推后 的控制指令及/或使排气阀的打开时刻提前的控制指令。
本发明的第六形态的发动机排气能量回收装置具备混合动力排气涡轮增压器，其具有涡轮部、压缩器部、发电机，该涡轮部由从船舶用柴油机的发动机主体导出的废气来 驱动，该压缩器部被该涡轮部驱动而向所述发动机主体压力输送外部气体，该发电机具有 与所述涡轮部及所述压缩器部的旋转轴连结的旋转轴；控制部，其根据所述发电机产生的 发电量与船内所需的电力量之差，来调整所述发电机的发电量，在所述发动机排气能量回 收装置中，在假定为所述发电机的发电量达到预先设定的阈值而所述发电机产生的发电量 低于船内所需的电力量时，根据所述发电机产生的发电量与船内所需的电力量之差，从所 述控制部向所述发动机主体预先送出使喷射燃料的时刻推后的控制指令及/或使排气阀 的打开时刻提前的控制指令。
本发明的第七形态的发动机排气能量回收装置的运转方法中，所述发动机排气能 量回收装置具备动力涡轮，其由从船舶用柴油机的发动机主体导出的废气来驱动；气体 入口控制阀，其设置在从所述发动机主体向所述动力涡轮引导所述废气的排气管的中途； 发电机，其由所述动力涡轮驱动，所述发动机排气能量回收装置根据所述发电机产生的发 电量与船内所需的电力量之差，来调整所述气体入口阀的开度，在所述发动机排气能量回 收装置的运转方法中，在假定为所述气体入口控制阀的开度达到预先设定的阈值而所述发 电机产生的发电量低于船内所需的电力量时，根据所述发电机产生的发电量与船内所需的 电力量之差，预先使安装于所述发动机主体的燃料喷射阀的燃料喷射时刻推后、及/或预 先使安装于所述发动机主体的排气阀的打开时刻提前。
本发明的第八形态的发动机排气能量回收装置的运转方法中，所述发动机排气能 量回收装置具备混合动力排气涡轮增压器，该混合动力排气涡轮增压器具有涡轮部、压缩 器部、发电机，该涡轮部由从船舶用柴油机的发动机主体导出的废气来驱动，该压缩器部被 该涡轮部驱动而向所述发动机主体压力输送外部气体，该发电机具有与所述涡轮部及所述 压缩器部的旋转轴连结的旋转轴，所述发动机排气能量回收装置根据所述发电机产生的发 电量与船内所需的电力量之差，来调整所述发电机的发电量，在所述发动机排气能量回收 装置的运转方法中，在假定为所述发电机的发电量达到预先设定的阈值而所述发电机产生 的发电量低于船内所需的电力量时，根据所述发电机产生的发电量与船内所需的电力量之 差，预先使安装于所述发动机主体的燃料喷射阀的燃料喷射时刻推后、及/或预先使安装 于所述发动机主体的排气阀的打开时刻提前。
根据上述发动机排气能量回收装置及发动机排气能量回收装置的运转方法，使喷 射燃料的时刻推后或使排气阀的打开时刻提前，或者使喷射燃料的时刻推后并使排气阀的 打开时刻提前，由此，向动力涡轮或混合动力排气涡轮增压器排出的废气温度上升，动力涡 轮或混合动力排气涡轮增压器的能量回收率增加，不用起动比船舶用柴油机(主机)的燃 料利用率差的柴油机(辅机)，而能够满足船内电力的需要，从而能够抑制总的运行成本。
另外，在假定由发电机产生的发电量低于船内所需的电力量时，进行预先使喷射 燃料的时刻推后或预先使排气阀的打开时刻提前、或者预先使喷射燃料的时刻推后并预先 使排气阀的打开时刻提前的所谓前馈控制，由此能够始终减小由发电机产生的发电量与船 内所需的电力量之差，从而能够稳定地供给船内电力。
本发明的第九形态的船舶搭载上述任一个发动机排气能量回收装置。
根据本发明的第九形态的船舶，不用起动比船舶用柴油机(主机)的燃料利用率 差的柴油机(辅机)，就能够满足船内电力的需要，能够抑制总的运行成本。
发明效果
根据本发明的发动机排气能量回收装置，起到如下效果极力避免比船舶用柴油 机(主机)的燃料利用率差的柴油机(辅机)起动的情况出现，能够满足船内电力的需要， 能够抑制总的运行成本。
图1是本发明的第一实施方式的发动机排气能量回收装置的简要结构图。
图2是用于更详细地说明图1的主要部分的结构图。
图3是用于更详细地说明本发明的第二实施方式的发动机排气能量回收装置的 主要部分的结构图。
具体实施方式
〔第一实施方式〕
以下，参照图1及图2说明本发明的第一实施方式的发动机排气能量回收装置。 图1是本发明的第一实施方式的发动机排气能量回收装置的简要结构图，图2是用于更详 细地说明图1的主要部分的结构图。
需要说明的是，本实施方式记载的结构部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等只 要没有特定的记载，就不是将本发明的范围仅限定于此，只不过是说明例而已。
如图1所示，船舶用柴油机(主机)I具备柴油发动机主体(例如，低速二冲程柴 油发动机)2、柴油发动机主体2 (以下，称为“发动机主体”)的排气岐管7、在发动机主体 2内使从未图示的燃料喷射装置喷射的燃料燃烧的气缸6(在本实施方式中，表示配置有六 个气缸的六气缸发动机)。符号3是排气润轮增压器,具备排气润轮部3a和压缩器部3b, 该排气润轮部3a由从排气岐管7排出的废气来驱动,该压缩器部3b与该排气润轮部3a同 轴地结合，被驱动旋转，并将外部气体作为扫气(供气)施加压力而向发动机主体2供给， 符号LI是第一排气管，将排气岐管7与排气涡轮部3a连结并将废气送往排气涡轮部3a，符 号18是中间冷却器，对于利用压缩器部3b将外部气体压缩后的扫气(供气)进行冷却而 用于提升空气密度，符号Kl是第一供气管，将压缩器部3b与中间冷却器18连结，符号K2 是第二供气管，将中间冷却器18与发动机主体2的供气岐管8连结，并将由中间冷却器18 冷却后的扫气(供气)送往发动机主体2的供气岐管8。
符号4是动力涡轮，由从排气岐管7分流的废气来驱动并作为后述的发电机的驱 动源，符号9是热交换器，借助对于动力涡轮4及排气涡轮增压器3的排气涡轮部3a分别 进行驱动的废气的热量来使水与蒸气进行热交换，符号LlO是向热交换器9供水的供水管。 热交换器9是使由供水管LlO供给的水通过蒸发管内(未图示)而利用废气的热量将水变 换为蒸气的装置。
符号L2是第二排气管，将排气岐管7与动力涡轮4连结，并将废气送往动力涡轮 4，符号L3是第三排气管，该第三排气管将动力涡轮4与热交换器9连结，并将从动力涡轮4 排出的废气送往热交换器9，符号L4是第四排气管，与排气涡轮增压器3的排气涡轮部3a 和第三排气管L3连结，并将来自排气涡轮部3a的废气送往热交换器9，符号L5是第五排气 管，该第五排气管与上述的动力涡轮4相互作用而将作为发电机的驱动源的蒸气涡轮5与热交换器9连结，并将由热交换器9进行了热交换后的蒸气送往蒸气涡轮5，符号L6是第 六排气管，该第六排气管使驱动蒸气涡轮5后的蒸气返回未图示的冷凝器(凝汽器)，符号 L7是第七排气管，将利用热交换器9使水与蒸气进行了热交换后的废气送往未图示的通风 筒(烟囱)而向船外排放。
需要说明的是，利用冷凝器(凝汽器)使蒸气凝结、凝汽而得到的水由供水管LlO 向热交换器9供给。
符号Vl是气体入口控制阀，夹装在第二排气管L2的中途，为了控制向动力涡轮4 的废气流量而由控制器(未图示)来调整开度，符号V2是蒸气流量调整阀，夹装在第五排 气管L5的中途，为了控制向蒸气涡轮5的蒸气流量而由前述的控制器来调整开度，符号V3 是废气旁通控制阀，夹装在将第二排气管L2的气体入口控制阀Vl上游侧位置与第三排气 管L3连结的第一旁通管L8的中途，符号V4是蒸气旁通流量控制阀，夹装在将第五排气管 L5的流量调整阀V2上游侧位置与第六排气管L6连结的第二旁通管Lll的中途。
另外，在废气旁通控制阀V3与第三排气管L3的中途部夹装有节流器19。在发动 机主体2进行高负载运转(通常的航行运转)且动力涡轮4成为全负载运转状态时(即， 废气旁通控制阀V3全闭而气体入口控制阀Vl全开时)，调整节流器19以使与流过气体入 口控制阀Vl的废气等量的废气在气体入口控制阀Vl全闭时(动力涡轮4为停止状态)流 过废气旁通控制阀V3。
因此，防止在发动机主体2进行高负载运转的状态下动力涡轮4为停止状态时，向 排气涡轮增压器3侧供给的废气的流量增加而扫气压力增加为规定以上的情况，从而防止 对发动机造成不良影响。
另一方面，如上述那样，在发动机主体2进行高负载运转(通常的航行运转)而动 力涡轮4为全负载运转状态时调整节流器19，以使与流过动力涡轮4的废气等量的废气流 过(在气体入口控制阀Vl全闭时)，如此一来，在气体入口控制阀Vl全闭时，以使向排气涡 轮增压器3侧供给的废气的流量不减少的方式使节流器19中流动的废气流过，因此防止排 气涡轮增压器3的扫气压力成为规定值以下，能够确保发动机主体2的最佳运转。
动力涡轮4的旋转轴(未图示)与蒸气涡轮5的旋转轴(未图示)经由减速器 (未图示)及联轴器10连结，而且，蒸气涡轮5的旋转轴(未图示)与发电机11的旋转轴 (未图示)经由减速器(未图示)及联轴器12连结。
另外，发电机11经由控制用电阻器13而与另行设置在船内(本实施方式中的机 室内)的配电盘14电连接，可以将发电机11发出的电力利用作为船内电源。
此外，如图1及图2所示，本实施方式的发动机排气能量回收装置除了上述的结构 要素之外，还具备动力管理系统21、动力涡轮控制系统(动力涡轮控制器控制部控制装 置)22、发动机控制系统(发动机控制器控制部控制装置)23。
由检测向船内供给的电力的频率的船内电力频率检测部24(参照图2)检测到的 船内电力频率检测值(数据)时时刻刻地(依次)输入动力管理系统21，动力管理系统21 基于输入的船内电力频率检测值，将所需电力指令(控制信号)向动力涡轮控制系统22输 出。
从动力管理系统21输出的所需电力指令、以及从发动机控制系统23输出的后述 的发动机负载时时刻刻地(依次)输入动力涡轮控制系统22，动力涡轮控制系统22对于气体入口控制阀Vl输出气体入口控制阀控制指令(阀开度指令)，对于发动机控制系统23 输出气体入口控制阀开度信号(抽气阀开度)。
从动力涡轮控制系统22输出的气体入口控制阀控制指令时时刻刻地(依次)输 入气体入口控制阀VI，气体入口控制阀Vl基于输入的气体入口控制阀控制指令，自动地调整开度。
即，当船内电力的需要增多而向船内供给的电力的频率比(第一)规定值Fl减少 时，从动力管理系统21向动力涡轮控制系统22送出船内电力的需要增加(船内电力的供 给不足)内容的信号(指令)，并从动力涡轮控制系统22向气体入口控制阀Vl送出使开 度增加的内容的信号(指令)。然后，气体入口控制阀Vl的开度增加，向动力涡轮4流动 的废气流量增加，在向船内供给的电力的频率成为(第一)规定值Fl或比规定值Fl大的 (第二)规定值F2以上时，停止气体入口控制阀Vl的开度的增加，暂时结束气体入口控制 阀Vl的开度调整。
与之相反地，在船内电力的需要减少而向船内供给的电力的频率比大于规定值 F1、F2的(第三)规定值F3还增加时，从动力管理系统21向动力涡轮控制系统22送出船 内电力的需要减少(船内电力供给过多)内容的信号(指令)，并从动力涡轮控制系统22 向气体入口控制阀Vl送出使开度减少的内容的信号(指令)。然后，气体入口控制阀Vl的 开度减少，向动力涡轮4流动的废气流量减少，在向船内供给的电力的频率成为(第三)规 定值F3或比规定值F3小且比规定值F2大的(第四)规定值F4以下时，停止气体入口控 制阀Vl的开度的减少，暂时结束气体入口控制阀Vl的开度调整。
除了上述的气体入口控制阀开度信号(抽气阀开度)之外，由检测船舶用柴油机I 的发动机负载的发动机负载检测部25 (参照图2)检测到的发动机负载(数据)、由检测船 舶用柴油机I的发动机转速的发动机转速检测部26(参照图2)检测到的发动机转速(数 据)、及由检测从供气岐管8向发动机主体2供给的扫气的压力的扫气压力检测部27 (参照 图2)检测到的扫气压力(数据)也时时刻刻地(依次)输入发动机控制系统23，发动机控 制系统23基于输入的气体入口控制阀开度信号、发动机负载、发动机转速及扫气压力，将 由发动机负载检测部25检测到的发动机负载向动力涡轮控制系统22输出，将燃料喷射时 刻指令及/或排气阀打开时刻指令向发动机主体2输出，并将(废气)旁通控制阀控制指 令(阀开度指令)向废气旁通控制阀V3输出。
从发动机控制系统23输出的燃料喷射时刻指令时时刻刻地(依次)输入发动机 主体2，更详细而言，输入安装于发动机主体2的燃料喷射阀(未图示)，对于发动机主体2， 更详细而言，安装于发动机主体2上的燃料喷射阀基于输入的燃料喷射时刻指令，自动地 使喷射燃料的时刻推后。
另外，从发动机控制系统23输出的排气阀打开时刻指令时时刻刻地(依次)输入 发动机主体2，更详细而言，输入安装于发动机主体2的排气阀(未图示)，对于发动机主体 2，更详细而言，安装于发动机主体2的排气阀基于输入的排气阀打开时刻指令，自动地使 排气阀的打开时刻提前。
此外，从发动机控制系统23输出的旁通控制阀控制指令时时刻刻地(依次)输入 废气旁通控制阀V3，废气旁通控制阀V3基于输入的旁通控制阀控制指令自动地调整开度。
即，当船内电力需要增多而向船内供给的电力的频率比(第一)规定值Fl减少时，从动力管理系统21向动力涡轮控制系统22送出船内电力的需要增加(船内电力的供 给不足)内容的信号(指令)，并从动力涡轮控制系统22向发动机控制系统23送出气体入 口控制阀开度信号(抽气阀开度)，从而向废气旁通控制阀V3送出使开度减少的内容的信 号(指令)。然后，废气旁通控制阀V3的开度减少，向动力涡轮4排出的废气流量增加，当 向船内供给的电力的频率成为(第一)规定值Fl或比规定值Fl大的(第二)规定值F2 以上时，停止废气旁通控制阀V3的开度的减少，暂时结束废气旁通控制阀V3的开度调整。
与之相反地，在船内电力的需要少而向船内供给的电力的频率比大于规定值F1、 F2的(第三)规定值F3还增加时，从动力管理系统21向动力涡轮控制系统22送出船内 电力的需要减少(船内电力供给过多)内容的信号(指令)，并从动力涡轮控制系统22向 发动机控制系统23送出气体入口控制阀开度信号(抽气阀开度)，从而向废气旁通控制阀 V3送出使开度增加的内容的信号(指令)。然后，废气旁通控制阀V3的开度增加，向动力 涡轮4流动的废气流量减少，在向船内供给的电力的频率成为(第三)规定值F3或比规定 值F3小且比规定值F2大的(第四)规定值F4以下时，停止废气旁通控制阀V3的开度的 增加，暂时结束废气旁通控制阀V3的开度调整。
另一方面，在气体入口控制阀Vl成为(大致)全开，废气旁通控制阀V3成为(大 致)全闭，而且船内电力的需要增多时，从发动机控制系统23向发动机主体2送出燃料喷 射时刻指令及/或排气阀打开时刻指令。然后，使喷射燃料的时刻推后或使排气阀的打开 时刻提前，或者使喷射燃料的时刻推后并使排气阀的打开时刻提前，由此，向动力涡轮4排 出的废气温度上升，动力涡轮4中的能量回收率增加，在向船内供给的电力的频率成为规 定值Fl或比规定值Fl大的规定值F2以上时，暂时结束燃料喷射时刻及/或排气阀打开时 刻的调整。
使喷射燃料的时刻推后或使排气阀的打开时刻提前，或者使喷射燃料的时刻推后 并使排气阀的打开时刻提前，由此，在使向动力涡轮4排出的废气温度上升期间，船内电力 的需要减少，在向船内供给的电力的频率比大于规定值F1、F2的规定值F3还增加时，使喷 射燃料的时刻提前或使排气阀的打开时刻推后，或者使喷射燃料的时刻提前并使排气阀的 打开时刻推后，由此，向动力涡轮4排出的废气温度下降，动力涡轮4中的能量回收率增加， 在向船内供给的电力的频率成为规定值F3或比规定值F3小且比规定值F2大的规定值F4 以下时，暂时结束燃料喷射时刻及/或排气阀打开时刻的调整。
然后，在船内电力的需要减少而无需使向动力涡轮4排出的废气温度上升时，SP， 在燃料喷射时刻及/或排气阀打开时刻返回通常(正规)的时刻，通过气体入口控制阀Vl 及废气旁通控制阀V3的开度调整能够进行向船内供给的电力的频率调整时，利用上述的 气体入口控制阀Vl及废气旁通控制阀V3的开度调整，来进行向船内供给的电力的频率调難iF. O
需要说明的是，使喷射燃料的时刻推后至规定值或使排气阀的打开时刻提前至规 定值，而且船内电力的需要增多时，对与发电机11不同的发电机(未图示)进行旋转驱动 的未图示的柴油机(辅机)自动的或由机组人员的手动起动，来满足船内电力的需要。
根据本实施方式的发动机排气能量回收装置，使喷射燃料的时刻推后或使排气阀 的打开时刻提前，或者使喷射燃料的时刻推后并使排气阀的打开时刻提前，由此，向动力涡 轮4排出的废气温度上升，动力涡轮4的能量回收率增加，不用起动比船舶用柴油机I的燃料利用率差的柴油机(辅机)，而能够满足船内电力的需要，从而能够抑制总的运行成本。
〔第二实施方式〕
参照图3说明本发明的第二实施方式的发动机排气能量回收装置。图3是用于更详细地说明本发明的第二实施方式的发动机排气能量回收装置的主要部分的结构图。
本实施方式的发动机排气能量回收装置如图3的虚线所示，将通过动力管理系统 21或动力涡轮控制系统22算出的发电机11(参照图1)的发电量与当前船内所需的电力量之差作为偏差信号向发动机控制系统23输出，以此为基础进行前馈控制，在这一点上与上述的第一实施方式不同。其他的结构要素与上述的第一实施方式相同，因此这里省略这些结构要素的说明。
需要说明的是，对于与上述的第一实施方式相同的构件，标注同一符号。
S卩，在本实施方式中，在假定(预想)发电机11产生的电力的供给比船内所需的电力的需要减少或增多时，在发电机11产生的电力的供给比实际船内所需的电力的需要减少或增多之前，预先操作气体入口控制阀V1、废气旁通控制阀V3、燃料喷射阀、排气阀， 而极力减小发电机11的发电量与当前船内所需的电力量之差。
根据本实施方式的发动机排气能量回收装置，通过动力管理系统21或动力涡轮控制系统22算出的发电机11的发电量与当前船内所需的电力量之差作为偏差信号向发动机控制系统23输出，以此为基础进行前馈控制，因此能够始终减小发电机11的发电量与当前船内所需的电力量之差，能够稳定地供给船内电力。
其他的作用效果与上述的第一实施方式相同，因此这里省略其说明。
需要说明的是，本发明并未限定为上述的实施方式，在不脱离本发明的要点的范围内能够进行各种变更、变形。
例如，在上述的实施方式中，使用动力涡轮4作为发电机11的驱动源，但也可以取代动力涡轮4，也可以使用例如内置发电机的混合动力排气涡轮增压器(例如，参照日本特开 2009-191794 号公报)。
符号说明
I船舶用柴油机
2发动机主体
4动力涡轮
11发电机
22动力涡轮控制系统(控制部)
23发动机控制系统(控制部)
L2第二排气管(排气管)
Vl气体入口控制阀
权利要求
1.一种发动机排气能量回收装置，其具备 动力涡轮，其由从船舶用柴油机的发动机主体导出的废气来驱动； 气体入口控制阀，其设置在从所述发动机主体向所述动力涡轮引导所述废气的排气管的中途； 发电机，其由所述动力涡轮驱动； 控制部，其根据所述发电机产生的发电量与船内所需的电力量之差，来调整所述气体入口阀的开度， 在所述发动机排气能量回收装置中， 在所述气体入口控制阀的开度达到预先设定的阈值而所述发电机产生的发电量低于船内所需的电力量时，根据所述发电机产生的发电量与船内所需的电力量之差，从所述控制部向所述发动机主体送出使喷射燃料的时刻推后的控制指令及/或使排气阀的打开时刻提前的控制指令。
2.一种发动机排气能量回收装置，其具备 动力涡轮，其由从船舶用柴油机的发动机主体导出的废气来驱动； 气体入口控制阀，其设置在从所述发动机主体向所述动力涡轮引导所述废气的排气管的中途； 发电机，其由所述动力涡轮驱动； 控制部，其根据所述发电机产生的发电量与船内所需的电力量之差，来调整所述气体入口阀的开度， 在所述发动机排气能量回收装置中， 在假定为所述气体入口控制阀的开度达到预先设定的阈值而所述发电机产生的发电量低于船内所需的电力量时，根据所述发电机产生的发电量与船内所需的电力量之差，从所述控制部向所述发动机主体预先送出使喷射燃料的时刻推后的控制指令及/或使排气阀的打开时刻提前的控制指令。
3.一种发动机排气能量回收装置，其具备 混合动力排气涡轮增压器，其具有涡轮部、压缩器部、发电机，该涡轮部由从船舶用柴油机的发动机主体导出的废气来驱动，该压缩器部被该涡轮部驱动而向所述发动机主体压力输送外部气体，该发电机具有与所述涡轮部及所述压缩器部的旋转轴连结的旋转轴； 控制部，其根据所述发电机产生的发电量与船内所需的电力量之差，来调整所述发电机的发电量， 在所述发动机排气能量回收装置中， 在所述发电机的发电量达到预先设定的阈值而所述发电机产生的发电量低于船内所需的电力量时，根据所述发电机产生的发电量与船内所需的电力量之差，从所述控制部向所述发动机主体送出使喷射燃料的时刻推后的控制指令及/或使排气阀的打开时刻提前的控制指令。
4.一种发动机排气能量回收装置，其具备 混合动力排气涡轮增压器，其具有涡轮部、压缩器部、发电机，该涡轮部由从船舶用柴油机的发动机主体导出的废气来驱动，该压缩器部被该涡轮部驱动而向所述发动机主体压力输送外部气体，该发电机具有与所述涡轮部及所述压缩器部的旋转轴连结的旋转轴；控制部，其根据所述发电机产生的发电量与船内所需的电力量之差，来调整所述发电机的发电量， 在所述发动机排气能量回收装置中， 在假定为所述发电机的发电量达到预先设定的阈值而所述发电机产生的发电量低于船内所需的电力量时，根据所述发电机产生的发电量与船内所需的电力量之差，从所述控制部向所述发动机主体预先送出使喷射燃料的时刻推后的控制指令及/或使排气阀的打开时刻提前的控制指令。
5.一种船舶，其特征在于，具备权利要求1 4中任一项所述的发动机排气能量回收装置。
6.一种发动机排气能量回收装置的运转方法，所述发动机排气能量回收装置具备 动力涡轮，其由从船舶用柴油机的发动机主体导出的废气来驱动； 气体入口控制阀，其设置在从所述发动机主体向所述动力涡轮引导所述废气的排气管的中途； 发电机，其由所述动力涡轮驱动， 所述发动机排气能量回收装置根据所述发电机产生的发电量与船内所需的电力量之差，来调整所述气体入口阀的开度， 在所述发动机排气能量回收装置的运转方法中， 在所述气体入口控制阀的开度达到预先设定的阈值而所述发电机产生的发电量低于船内所需的电力量时，根据所述发电机产生的发电量与船内所需的电力量之差，使安装于所述发动机主体的燃料喷射阀的燃料喷射时刻推后、及/或使安装于所述发动机主体的排气阀的打开时刻提前。
7.一种发动机排气能量回收装置的运转方法，所述发动机排气能量回收装置具备 动力涡轮，其由从船舶用柴油机的发动机主体导出的废气来驱动； 气体入口控制阀，其设置在从所述发动机主体向所述动力涡轮引导所述废气的排气管的中途； 发电机，其由所述动力涡轮驱动， 所述发动机排气能量回收装置根据所述发电机产生的发电量与船内所需的电力量之差，来调整所述气体入口阀的开度， 在所述发动机排气能量回收装置的运转方法中， 在假定为所述气体入口控制阀的开度达到预先设定的阈值而所述发电机产生的发电量低于船内所需的电力量时，根据所述发电机产生的发电量与船内所需的电力量之差，预先使安装于所述发动机主体的燃料喷射阀的燃料喷射时刻推后、及/或预先使安装于所述发动机主体的排气阀的打开时刻提前。
8.一种发动机排气能量回收装置的运转方法，所述发动机排气能量回收装置具备混合动力排气涡轮增压器，该混合动力排气涡轮增压器具有涡轮部、压缩器部、发电机，该涡轮部由从船舶用柴油机的发动机主体导出的废气来驱动，该压缩器部被该涡轮部驱动而向所述发动机主体压力输送外部气体，该发电机具有与所述涡轮部及所述压缩器部的旋转轴连结的旋转轴， 所述发动机排气能量回收装置根据所述发电机产生的发电量与船内所需的电力量之差，来调整所述发电机的发电量， 在所述发动机排气能量回收装置的运转方法中， 在所述发电机的发电量达到预先设定的阈值而所述发电机产生的发电量低于船内所需的电力量时，根据所述发电机产生的发电量与船内所需的电力量之差，使安装于所述发动机主体的燃料喷射阀的燃料喷射时刻推后、及/或使安装于所述发动机主体的排气阀的打开时刻提前。
9.一种发动机排气能量回收装置的运转方法，所述发动机排气能量回收装置具备混合动力排气涡轮增压器，该混合动力排气涡轮增压器具有涡轮部、压缩器部、发电机，该涡轮部由从船舶用柴油机的发动机主体导出的废气来驱动，该压缩器部被该涡轮部驱动而向所述发动机主体压力输送外部气体，该发电机具有与所述涡轮部及所述压缩器部的旋转轴连结的旋转轴， 所述发动机排气能量回收装置根据所述发电机产生的发电量与船内所需的电力量之差，来调整所述发电机的发电量， 在所述发动机排气能量回收装置的运转方法中， 在假定为所述发电机的发电量达到预先设定的阈值而所述发电机产生的发电量低于船内所需的电力量时，根据所述发电机产生的发电量与船内所需的电力量之差，预先使安装于所述发动机主体的燃料喷射阀的燃料喷射时刻推后、及/或预先使安装于所述发动机主体的排气阀的打开时刻提前。
全文摘要
极力避免比船舶用柴油机(主机)的燃料利用率差的柴油机(辅机)起动的情况出现，满足船内电力的需要，抑制总的运行成本。在气体入口控制阀(V1)的开度达到预先设定的阈值而由发电机(11)产生的发电量低于船内所需的电力量时，根据由所述发电机(11)产生的发电量与船内所需的电力量之差，从控制部(23)向发动机主体(2)送出使喷射燃料的时刻推后的控制指令及/或使排气阀的打开时刻提前的控制指令。
文档编号F02D29/06GK103026037SQ20118003691
公开日2013年4月3日 申请日期2011年10月31日 优先权日2010年11月5日
发明者村田聪, 樋口纯 申请人:三菱重工业株式会社