JP2018031272A

JP2018031272A - Supercharger

Info

Publication number: JP2018031272A
Application number: JP2016162731A
Authority: JP
Inventors: 中野　賢治; Kenji Nakano; 賢治中野; 幸弘前田; Sachihiro Maeda; 孝臣石綿; Takaomi Ishiwata
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2016-08-23
Filing date: 2016-08-23
Publication date: 2018-03-01
Anticipated expiration: 2036-08-23
Also published as: JP6666811B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a supercharger considering a startability, exhaust emission control, and fuel consumption in a diesel engine.SOLUTION: A supercharger 1 is equipped with a compressor 3 which compresses air and supplies the air to a diesel engine 53; a branch flow path 71 which makes a part of the air compressed by the compressor 3 branch off from a discharge port 11 of the compressor 3 to carry the air to a sending destination other than the diesel engine 53; and a gate portion 73 which opens/closes the branch flow path 71. The gate portion 73 opens the branch flow path 71 when a load factor of the diesel engine 53 is within a range from a predetermined lower limit threshold value to an upper limit threshold value, and closes the branch flow path 71 in other times.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、過給機に関するものである。 The present invention relates to a supercharger.

従来、下記特許文献１に記載の過給機付きエンジンが知られている。この装置は、エンジン本体からの排ガス中のＮＯｘを除去するための排気浄化装置を備えている。この装置では、過給機からエンジン本体に供給される給気の一部が給気管の外部に排出され、エンジン本体への給気量が調整されることで、エンジン本体の排ガスの温度が調整される。これにより、排ガスの温度を排気浄化装置が十分に機能する温度に調整することが提案されている。 Conventionally, an engine with a supercharger described in Patent Document 1 below is known. This device is provided with an exhaust purification device for removing NOx in the exhaust gas from the engine body. In this device, a part of the air supplied from the turbocharger to the engine body is discharged outside the air supply pipe, and the amount of air supplied to the engine body is adjusted to adjust the exhaust gas temperature of the engine body. Is done. Thus, it has been proposed to adjust the temperature of the exhaust gas to a temperature at which the exhaust purification device functions sufficiently.

特開2015-81554号公報JP-A-2015-81554

上記の装置では、エンジン本体の出力の情報等に応じてエンジン本体への給気量が調整され、排ガスの温度が調整される。しかしながら、エンジン本体への給気量はエンジン起動時の始動性や、燃費にも関係するので、排ガス温度のみを重視して安易に給気量を調整すれば、起動時の始動性や燃費を損なってしまう場合がある。このように、過給機からのエンジン本体への給気量の調整を実行する場合には、始動性、排ガス浄化性、及び燃費をそれぞれ考慮する必要がある。 In the above apparatus, the amount of air supplied to the engine body is adjusted according to the output information of the engine body, and the temperature of the exhaust gas is adjusted. However, the amount of air supplied to the engine body is also related to the startability at the start of the engine and the fuel consumption, so if the air supply amount is adjusted easily with emphasis only on the exhaust gas temperature, the startability and fuel consumption at the start will be improved. May be lost. Thus, when adjusting the amount of air supplied from the supercharger to the engine body, it is necessary to consider startability, exhaust gas purification performance, and fuel consumption, respectively.

本発明は、ディーゼル機関における始動性、排ガス浄化性及び燃費を考慮した過給機を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the supercharger in consideration of the startability, exhaust gas purification property, and fuel consumption in a diesel engine.

本発明の過給機は、空気を圧縮しディーゼル機関に供給するコンプレッサと、コンプレッサで圧縮された空気の一部をコンプレッサの吐出口から分岐させディーゼル機関以外の送出先に搬送する分岐流路と、分岐流路を開閉するゲート部と、を備え、ゲート部は、ディーゼル機関の負荷率が、所定の下限閾値から上限閾値までの範囲内であるときには分岐流路を開き、それ以外のときには分岐流路を閉じる。 The supercharger according to the present invention includes a compressor that compresses air and supplies the compressed air to a diesel engine, a branch passage that branches a part of the air compressed by the compressor from a discharge port of the compressor, and conveys the air to a destination other than the diesel engine. A gate portion that opens and closes the branch flow channel, and the gate portion opens the branch flow channel when the load factor of the diesel engine is within a range from a predetermined lower threshold value to an upper threshold value, and branches at other times. Close the channel.

また、ゲート部は、直列に接続された第１ゲート及び第２ゲートを有し、第１ゲートは、コンプレッサの吐出口の圧力が、上限閾値の負荷率に対応する上限圧力以下のときに分岐流路を開き、それ以外のときには分岐流路を閉じ、第２ゲートは、コンプレッサの吐出口の圧力が、下限閾値の負荷率に対応する下限圧力以上のときに分岐流路を開き、それ以外のときには分岐流路を閉じる、ようにしてもよい。 The gate section has a first gate and a second gate connected in series, and the first gate branches when the pressure at the discharge port of the compressor is equal to or lower than the upper limit pressure corresponding to the load factor of the upper limit threshold. Open the flow path and close the branch flow path at other times. The second gate opens the branch flow path when the pressure at the discharge port of the compressor is equal to or higher than the lower limit pressure corresponding to the load factor of the lower limit threshold. In this case, the branch channel may be closed.

また、第１ゲート及び第２ゲートは、分岐流路の開閉操作を行う開閉操作レバーと、コンプレッサの吐出口に連通されると共に隔壁の一部としてダイヤフラムを有する圧力室と、ダイヤフラムの変形に伴って軸方向に往復移動し開閉操作レバーを駆動するロッドと、を備えるようにしてもよい。 The first gate and the second gate are connected to an opening / closing operation lever for opening and closing the branch flow path, a pressure chamber having a diaphragm as a part of the partition wall and being connected to the discharge port of the compressor, and accompanying the deformation of the diaphragm And a rod that reciprocates in the axial direction and drives the opening / closing operation lever.

また、分岐流路による空気の一部の送出先は、コンプレッサの吸入口であるようにしてもよい。 Further, a part of the air to be delivered by the branch flow path may be a compressor inlet.

本発明によれば、ディーゼル機関における始動性、排ガス浄化性及び燃費を考慮した過給機を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the supercharger which considered the startability, exhaust gas purification property, and fuel consumption in a diesel engine can be provided.

第１実施形態の過給機を備える発電システムの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a power generation system provided with the supercharger of 1st Embodiment. 図１の過給機を詳細に示した図である。It is the figure which showed the supercharger of FIG. 1 in detail. （ａ），（ｂ）は、アクチュエータを示す断面図である。(A), (b) is sectional drawing which shows an actuator. ディーゼル機関の負荷率と吐出圧力との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the load factor of a diesel engine, and discharge pressure. ディーゼル機関の負荷率と空気流量比の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the load factor of a diesel engine, and an air flow rate ratio. 第２実施形態の過給機を示す図である。It is a figure which shows the supercharger of 2nd Embodiment. 図６の過給機の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the supercharger of FIG.

以下、図面を参照しながら、本発明に係る過給機の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of a supercharger according to the present invention will be described with reference to the drawings.

（第１実施形態）
まず、図１を参照しながら、本実施形態の過給機１を備える発電システム５１について説明する。発電システム５１は、例えば船舶内の発電用として使用される。発電システム５１は、ディーゼル機関５３と、ディーゼル機関５３によって駆動される発電機５５とを備えている。また、発電システム５１は、過給機１とＳＣＲ（selective catalytic reduction；選択触媒還元脱硝装置）５７とを備えている。 (First embodiment)
First, a power generation system 51 including the supercharger 1 of the present embodiment will be described with reference to FIG. The power generation system 51 is used, for example, for power generation in a ship. The power generation system 51 includes a diesel engine 53 and a generator 55 driven by the diesel engine 53. The power generation system 51 includes a supercharger 1 and an SCR (selective catalytic reduction denitration device) 57.

過給機１のコンプレッサ３は、コンプレッサ翼車の回転により空気を圧縮してディーゼル機関５３に供給する。コンプレッサ３からの給気は、ディーゼル機関５３のインタークーラ６１及び給気マニホールド６３を経由して、燃料と一緒にディーゼル機関５３の各シリンダ６５に供給される。燃料の燃焼により各シリンダ６５で発生する排ガスは、排気マニホールド６７を通じて過給機１のタービン２に導入される。タービン２は導入された排ガスによりタービン翼車を回転させ、当該タービン翼車に連結された前述のコンプレッサ翼車を回転させる。タービン２を通過した排ガスは、更にＳＣＲ５７を経由することでＮＯｘが低減され、外部に排出される。 The compressor 3 of the supercharger 1 compresses air by the rotation of the compressor wheel and supplies the compressed air to the diesel engine 53. The supply air from the compressor 3 is supplied to each cylinder 65 of the diesel engine 53 together with the fuel via the intercooler 61 and the supply manifold 63 of the diesel engine 53. The exhaust gas generated in each cylinder 65 by the combustion of fuel is introduced into the turbine 2 of the supercharger 1 through the exhaust manifold 67. The turbine 2 rotates the turbine impeller by the introduced exhaust gas, and rotates the compressor impeller connected to the turbine impeller. The exhaust gas that has passed through the turbine 2 further passes through the SCR 57 to reduce NOx and is discharged to the outside.

図２を参照しながら過給機１の詳細について更に説明する。前述の通り、過給機１は、タービン２とコンプレッサ３とを備えている。タービン２は、タービンハウジング４と、タービンハウジング４に収納されたタービン翼車６と、を備えている。コンプレッサ３は、コンプレッサハウジング５と、コンプレッサハウジング５に収納されたコンプレッサ翼車７と、を備えている。タービン翼車６は回転軸１４の一端に設けられており、コンプレッサ翼車７は回転軸１４の他端に設けられている。タービンハウジング４とコンプレッサハウジング５との間には、軸受ハウジング１３が設けられている。回転軸１４は、軸受１５を介して軸受ハウジング１３に回転可能に支持されており、回転軸１４、タービン翼車６及びコンプレッサ翼車７が一体の回転体１２として回転軸線Ａ周りに回転する。 Details of the supercharger 1 will be further described with reference to FIG. As described above, the supercharger 1 includes the turbine 2 and the compressor 3. The turbine 2 includes a turbine housing 4 and a turbine impeller 6 housed in the turbine housing 4. The compressor 3 includes a compressor housing 5 and a compressor impeller 7 housed in the compressor housing 5. The turbine impeller 6 is provided at one end of the rotating shaft 14, and the compressor impeller 7 is provided at the other end of the rotating shaft 14. A bearing housing 13 is provided between the turbine housing 4 and the compressor housing 5. The rotating shaft 14 is rotatably supported by the bearing housing 13 via a bearing 15, and the rotating shaft 14, the turbine impeller 6 and the compressor impeller 7 rotate around the rotation axis A as an integral rotating body 12.

タービンハウジング４には、排ガス流入口８及び排ガス流出口１０が設けられている。ディーゼル機関５３（図１参照）から排出された排ガスが、排ガス流入口８を通じてタービンハウジング４内に流入し、タービン翼車６を回転させ、その後、排ガス流出口１０を通じてタービンハウジング４外に流出する。コンプレッサハウジング５には、吸入口９及び吐出口１１が設けられている。上記のようにタービン翼車６が回転すると、回転軸１４を介してコンプレッサ翼車７が回転する。回転するコンプレッサ翼車７は、吸入口９を通じて外部の空気を吸入し、圧縮して吐出口１１から吐出する。吐出口１１から吐出された圧縮空気は、前述の通りディーゼル機関５３に供給される。 The turbine housing 4 is provided with an exhaust gas inlet 8 and an exhaust gas outlet 10. Exhaust gas discharged from the diesel engine 53 (see FIG. 1) flows into the turbine housing 4 through the exhaust gas inlet 8, rotates the turbine impeller 6, and then flows out of the turbine housing 4 through the exhaust gas outlet 10. . The compressor housing 5 is provided with a suction port 9 and a discharge port 11. When the turbine impeller 6 rotates as described above, the compressor impeller 7 rotates via the rotating shaft 14. The rotating compressor wheel 7 sucks external air through the suction port 9, compresses it, and discharges it from the discharge port 11. The compressed air discharged from the discharge port 11 is supplied to the diesel engine 53 as described above.

過給機１は、コンプレッサ３の吸入口９に取り付けられたサイレンサ２１を備えている。外部からコンプレッサ３に供給される空気は、サイレンサ２１を経由してコンプレッサ３の吸入口９に吸入される。サイレンサ２１はコンプレッサ翼車７で発生する騒音の外部への放出を低減する。 The supercharger 1 includes a silencer 21 attached to the suction port 9 of the compressor 3. Air supplied to the compressor 3 from the outside is sucked into the suction port 9 of the compressor 3 via the silencer 21. The silencer 21 reduces the release of noise generated in the compressor impeller 7 to the outside.

更に、過給機１は、コンプレッサ３で圧縮された空気の一部を吐出口１１から分岐させサイレンサ２１に搬送する分岐流路７１を備えている。分岐流路７１の一端は、吐出口１１のフランジ１１ａの直ぐ上流側の位置に連結されている。分岐流路７１の他端は、サイレンサ２１の天蓋に連結されている。分岐流路７１上には、当該分岐流路７１を開閉するゲート部７３が設けられている。ゲート部７３が開いた状態では、吐出口１１とサイレンサ２１の内部とが分岐流路７１を介して連通され、両者の圧力差によって、吐出口１１から分岐流路７１及びサイレンサ２１を通じて吸入口９に空気が搬送される。すなわち、吐出口１１からの空気の一部が分岐流路７１を通じて循環する。その一方、ゲート部７３が閉じた状態では、上記のような空気の搬送は発生しない。 Further, the supercharger 1 includes a branch flow path 71 that branches a part of the air compressed by the compressor 3 from the discharge port 11 and conveys the air to the silencer 21. One end of the branch channel 71 is connected to a position immediately upstream of the flange 11 a of the discharge port 11. The other end of the branch channel 71 is connected to the canopy of the silencer 21. On the branch channel 71, a gate portion 73 for opening and closing the branch channel 71 is provided. In the state where the gate portion 73 is opened, the discharge port 11 and the inside of the silencer 21 are communicated with each other through the branch flow channel 71, and the suction port 9 from the discharge port 11 through the branch flow channel 71 and the silencer 21 due to the pressure difference therebetween. Air is conveyed to That is, part of the air from the discharge port 11 circulates through the branch flow path 71. On the other hand, when the gate portion 73 is closed, the above-described air conveyance does not occur.

次に、ゲート部７３の開閉特性について説明する。ゲート部７３は、第１ゲート７５ａと第２ゲート７５ｂとを備えている。第１ゲート７５ａと第２ゲート７５ｂは分岐流路７１上で直列に接続されており、互いに独立して開閉可能である。第１ゲート７５ａは、吐出口１１の圧力（以下、吐出圧力Ｐと言う）が所定の上限圧力（以下、上限圧力Ｐ１と言う）以下のときに分岐流路７１を開き、それ以外のときには分岐流路７１を閉じる。第２ゲート７５ｂは、吐出圧力Ｐが所定の下限圧力（以下、下限圧力Ｐ２と言う）以上のときに分岐流路７１を開き、それ以外のときには分岐流路７１を閉じる。なお、上限圧力Ｐ１と下限圧力Ｐ２とは、Ｐ２＜Ｐ１の関係にある。従って、ゲート部７３全体としては、吐出圧力Ｐが下限圧力Ｐ２から上限圧力Ｐ１の範囲内にあるときには分岐流路７１を開き、それ以外のときには分岐流路７１を閉じるといった開閉特性を示す。 Next, the opening / closing characteristics of the gate portion 73 will be described. The gate unit 73 includes a first gate 75a and a second gate 75b. The first gate 75a and the second gate 75b are connected in series on the branch channel 71 and can be opened and closed independently of each other. The first gate 75a opens the branch channel 71 when the pressure at the discharge port 11 (hereinafter referred to as discharge pressure P) is equal to or lower than a predetermined upper limit pressure (hereinafter referred to as upper limit pressure P1), and branches at other times. The flow path 71 is closed. The second gate 75b opens the branch flow path 71 when the discharge pressure P is equal to or higher than a predetermined lower limit pressure (hereinafter referred to as the lower limit pressure P2), and closes the branch flow path 71 otherwise. The upper limit pressure P1 and the lower limit pressure P2 are in a relationship of P2 <P1. Accordingly, the gate portion 73 as a whole exhibits an opening / closing characteristic such that the branch flow path 71 is opened when the discharge pressure P is within the range from the lower limit pressure P2 to the upper limit pressure P1, and the branch flow path 71 is closed otherwise.

上記のように、第１ゲート７５ａ及び第２ゲート７５ｂが、吐出圧力Ｐに応じて自動的に動作するための構成について説明する。第１ゲート７５ａ及び第２ゲート７５ｂは、それぞれ、分岐流路７１を開閉する開閉弁７６と、開閉弁７６の開閉操作を行う開閉操作レバー７６ａと、開閉操作レバー７６ａを駆動するアクチュエータ７７と、を備えている。 A configuration for automatically operating the first gate 75a and the second gate 75b in accordance with the discharge pressure P as described above will be described. The first gate 75a and the second gate 75b are respectively an opening / closing valve 76 for opening / closing the branch flow path 71, an opening / closing operation lever 76a for opening / closing the opening / closing valve 76, an actuator 77 for driving the opening / closing operation lever 76a, It has.

図３（ａ）に示されるように、アクチュエータ７７は、筐体８１と、筐体８１内部の中央に設けられたダイヤフラム８２と、を備えている。筐体８１にはチューブ８３の一端が接続されており、筐体８１内部には、チューブ８３を通じて吐出口１１と連通する圧力室８４が形成されている。なお、チューブ８３の他端は、吐出口１１のフランジ１１ａの直ぐ上流側の位置に接続されている。ダイヤフラム８２は、圧力室８４を仕切る隔壁の一部を構成している。ダイヤフラム８２の中央には、ロッド８５の基端側が取り付けられている。ロッド８５は、ダイヤフラム８２に直交する方向に延びると共に、ダイヤフラム８２の変形に伴って延在方向に往復移動する。ロッド８５は、筐体８１を貫通して外側まで延びており、ロッド８５の先端は開閉弁７６の開閉操作レバー７６ａに接続されている。また、筐体８１の内部において圧力室８４の外側には、ダイヤフラム８２を圧力室８４の内側に向けて付勢するバネ８６が設けられている。 As shown in FIG. 3A, the actuator 77 includes a housing 81 and a diaphragm 82 provided at the center inside the housing 81. One end of a tube 83 is connected to the housing 81, and a pressure chamber 84 communicating with the discharge port 11 through the tube 83 is formed inside the housing 81. The other end of the tube 83 is connected to a position immediately upstream of the flange 11 a of the discharge port 11. The diaphragm 82 constitutes a part of a partition that partitions the pressure chamber 84. A proximal end side of the rod 85 is attached to the center of the diaphragm 82. The rod 85 extends in a direction orthogonal to the diaphragm 82 and reciprocates in the extending direction as the diaphragm 82 is deformed. The rod 85 penetrates the casing 81 and extends to the outside, and the tip of the rod 85 is connected to the opening / closing operation lever 76 a of the opening / closing valve 76. In addition, a spring 86 that biases the diaphragm 82 toward the inside of the pressure chamber 84 is provided outside the pressure chamber 84 inside the housing 81.

図３（ｂ）に示されるように、吐出口１１の圧力が高くなると、吐出口１１に連通された圧力室８４の圧力が高くなる。これに伴い、ダイヤフラム８２がバネ８６の付勢力に抵抗しながら圧力室８４の外側に膨らむように変形する。これにより、ロッド８５は、筐体８１から伸び出すように軸方向に移動し、開閉操作レバー７６ａを押す方向に駆動する。また、上記の逆の動作により、吐出口１１の圧力が低くなると、バネ８６がダイヤフラム８２を押し戻し、ロッド８５が開閉操作レバー７６ａを引き込む方向に駆動する。 As shown in FIG. 3B, when the pressure of the discharge port 11 increases, the pressure of the pressure chamber 84 communicated with the discharge port 11 increases. Along with this, the diaphragm 82 is deformed so as to swell outside the pressure chamber 84 while resisting the biasing force of the spring 86. As a result, the rod 85 moves in the axial direction so as to extend from the housing 81, and is driven in a direction to push the opening / closing operation lever 76a. Further, when the pressure at the discharge port 11 is lowered by the reverse operation described above, the spring 86 pushes back the diaphragm 82, and the rod 85 drives in the direction in which the opening / closing operation lever 76a is pulled.

ここで、第１ゲート７５ａにおいては、開閉操作レバー７６ａがロッド８５から押されたときに開閉弁７６が閉じ、開閉操作レバー７６ａがロッド８５から引き込まれたときに開閉弁７６が開くような機構が構築されている。第２ゲート７５ｂにおいては、開閉操作レバー７６ａがロッド８５から押されたときに開閉弁７６が開き、開閉操作レバー７６ａがロッド８５から引き込まれたときに開閉弁７６が閉じるような機構が構築されている。上記のような機構及び開閉操作レバー７６ａとしては、公知の機構を適宜採用することができる。 Here, in the first gate 75a, the on / off valve 76 is closed when the on / off operating lever 76a is pushed from the rod 85, and the on / off valve 76 is opened when the on / off operating lever 76a is pulled from the rod 85. Has been built. In the second gate 75b, a mechanism is constructed in which the opening / closing valve 76 opens when the opening / closing operation lever 76a is pushed from the rod 85, and the opening / closing valve 76 is closed when the opening / closing operation lever 76a is pulled from the rod 85. ing. As the mechanism and the opening / closing operation lever 76a as described above, a known mechanism can be appropriately adopted.

第１ゲート７５ａにおいては、アクチュエータ７７のバネ８６のバネ定数が調整され、前述の上限圧力Ｐ１を開閉閾値とする特性が第１ゲート７５ａに付与されている。同様に、第２ゲート７５ｂにおいても、アクチュエータ７７のバネ８６のバネ定数が調整され、前述の下限圧力Ｐ２を開閉閾値とする特性が第２ゲート７５ｂに付与されている。ここで、吐出圧力Ｐとディーゼル機関５３の負荷率との間には相関関係が存在する。この相関関係に基づき、例えばここでは、上限圧力Ｐ１は、ディーゼル機関５３の負荷率５０％のときの吐出圧力Ｐに設定されており、下限圧力Ｐ２は、ディーゼル機関５３の負荷率１０％のときの吐出圧力Ｐに設定されている。 In the first gate 75a, the spring constant of the spring 86 of the actuator 77 is adjusted, and the first gate 75a has a characteristic in which the above-described upper limit pressure P1 is the opening / closing threshold value. Similarly, also in the second gate 75b, the spring constant of the spring 86 of the actuator 77 is adjusted, and the second gate 75b has a characteristic in which the above-described lower limit pressure P2 is the opening / closing threshold value. Here, there is a correlation between the discharge pressure P and the load factor of the diesel engine 53. Based on this correlation, for example, here, the upper limit pressure P1 is set to the discharge pressure P when the load factor of the diesel engine 53 is 50%, and the lower limit pressure P2 is when the load factor of the diesel engine 53 is 10%. Is set to the discharge pressure P.

以上のような設定によって、ゲート部７３は、ディーゼル機関５３の負荷率が、所定の下限閾値（例えば１０％）から上限閾値（例えば５０％）までの範囲内であるときには分岐流路７１を開き、それ以外のときには分岐流路７１を閉じるように、自動的に動作する。なお、以下の説明では、上記の上限閾値を５０％、下限閾値を１０％とする例で説明するが、これらの値に限定されるものではなく、上限閾値及び下限閾値はディーゼル機関５３の特性等に応じて適切な値に設定することができる。 With the above settings, the gate unit 73 opens the branch flow path 71 when the load factor of the diesel engine 53 is within a range from a predetermined lower threshold (for example, 10%) to an upper threshold (for example, 50%). In other cases, it automatically operates to close the branch flow path 71. In the following description, an example in which the upper threshold value is 50% and the lower threshold value is 10% will be described. However, the upper threshold value and the lower threshold value are not limited to these values. An appropriate value can be set according to the above.

続いて、上述のような過給機１及び発電システム５１の作用効果について説明する。図４は、ディーゼル機関５３の負荷率とタービン２の排ガス流出口１０の排ガス温度との関係について、シミュレーションで得た結果を示すグラフである。図４中、実線は、過給機１が分岐流路７１を備えていない場合を示すグラフであり、破線は、過給機１が分岐流路７１を備える場合を示すグラフである。図５は、ディーゼル機関５３の負荷率と過給機１からシリンダ６５への給気量（流量）との関係のシミュレーション結果を示すグラフである。図５のグラフでは、ディーゼル機関５３が負荷率１００％であるときの給気量を１としたときの給気量（空気流量比という）を縦軸としている。また、図５中、実線は、過給機１が分岐流路７１を備えていない場合を示すグラフであり、破線は、過給機１が分岐流路７１を備える場合を示すグラフである。 Then, the effect of the above superchargers 1 and the electric power generation system 51 is demonstrated. FIG. 4 is a graph showing results obtained by simulation regarding the relationship between the load factor of the diesel engine 53 and the exhaust gas temperature at the exhaust gas outlet 10 of the turbine 2. In FIG. 4, the solid line is a graph showing a case where the supercharger 1 is not provided with the branch flow path 71, and the broken line is a graph showing a case where the supercharger 1 is provided with the branch flow path 71. FIG. 5 is a graph showing a simulation result of the relationship between the load factor of the diesel engine 53 and the amount of air supplied (flow rate) from the supercharger 1 to the cylinder 65. In the graph of FIG. 5, the vertical axis represents the amount of air supply (referred to as the air flow ratio) when the amount of air supply when the diesel engine 53 has a load factor of 100% is 1. In FIG. 5, the solid line is a graph showing a case where the supercharger 1 does not include the branch flow path 71, and the broken line is a graph showing a case where the supercharger 1 includes the branch flow path 71.

一般的に、ＳＣＲ５７が十分に機能するためには、ＳＣＲ５７に供給される排ガス温度が３００℃以上であることが好ましい。しかしながら、ディーゼル機関５３の負荷率と排ガス温度との間には、図４の実線のグラフで例示されるような関係があり、ディーゼル機関の負荷率が低い場合には、排ガス温度が低下する場合がある。当該グラフによれば、ディーゼル機関５３の負荷率が５０％以下になると、排ガス温度の低下が顕著になることが判る。 Generally, in order for the SCR 57 to function sufficiently, the exhaust gas temperature supplied to the SCR 57 is preferably 300 ° C. or higher. However, between the load factor of the diesel engine 53 and the exhaust gas temperature, there is a relationship as illustrated by the solid line graph in FIG. 4. When the load factor of the diesel engine is low, the exhaust gas temperature decreases. There is. According to the graph, it can be seen that when the load factor of the diesel engine 53 is 50% or less, the exhaust gas temperature is significantly reduced.

そこで、過給機１では、ディーゼル機関５３の負荷率が５０％以下の場合には、ゲート部７３が分岐流路７１を開き、吐出口１１からの空気の一部が吸入口９に搬送される。これにより、図５の破線で示されるように、過給機１からシリンダ６５への給気量が低下する。そうすると、ディーゼル機関５３は適正な給気量が得られなくなり、ディーゼル機関５３の燃費が低下する。そして、ディーゼル機関５３による発電機５５側への供給エネルギーを維持するために、ディーゼル機関５３で消費される燃料が増加し、その結果、シリンダ６５からＳＣＲ５７に排出される排ガスの温度が上昇する。このように過給機１が分岐流路７１を備える場合の排ガスの温度は、例えば図４の破線のグラフで示される。よって、ディーゼル機関５３が５０％以下の低負荷率で運転される場合にも、排ガス温度の低下が抑制され、ＳＣＲ５７の機能低下が抑制され、排ガス浄化性の低下が抑制される。 Therefore, in the supercharger 1, when the load factor of the diesel engine 53 is 50% or less, the gate portion 73 opens the branch flow path 71, and a part of the air from the discharge port 11 is conveyed to the suction port 9. The As a result, the air supply amount from the supercharger 1 to the cylinder 65 decreases as indicated by the broken line in FIG. If it does so, the diesel engine 53 will not be able to obtain an appropriate air supply amount, and the fuel efficiency of the diesel engine 53 will decrease. And in order to maintain the supply energy to the generator 55 side by the diesel engine 53, the fuel consumed by the diesel engine 53 increases, As a result, the temperature of the waste gas discharged | emitted from the cylinder 65 to SCR57 rises. Thus, the temperature of the exhaust gas in the case where the supercharger 1 includes the branch flow path 71 is shown by a broken line graph in FIG. 4, for example. Therefore, even when the diesel engine 53 is operated at a low load factor of 50% or less, a decrease in the exhaust gas temperature is suppressed, a decrease in the function of the SCR 57 is suppressed, and a decrease in the exhaust gas purification performance is suppressed.

その一方、ディーゼル機関５３の起動時（負荷率がゼロ付近のとき）には、始動性の悪化を回避するために、過給機１からディーゼル機関５３への給気量は低下させないことが好ましい。そこで、発電システム５１では、ディーゼル機関５３の負荷率が１０％未満の場合には、ゲート部７３が分岐流路７１を閉じ、吐出口１１から吸入口９への空気の搬送を止める。これにより、ディーゼル機関５３の起動時においては過給機１からシリンダ６５への給気量が適切に確保され始動性が確保される。なお、前述したとおり、上記の負荷率１０％との閾値はこれに限定されるものではなく、この閾値の負荷率は更に小さい値であってもよい。また例えば、ディーゼル機関５３の起動時のみ過給機１からの給気量を低下させないように分岐流路７１を閉じるようにしてもよい。 On the other hand, when the diesel engine 53 is started (when the load factor is near zero), it is preferable not to reduce the amount of air supplied from the supercharger 1 to the diesel engine 53 in order to avoid deterioration of startability. . Therefore, in the power generation system 51, when the load factor of the diesel engine 53 is less than 10%, the gate unit 73 closes the branch flow path 71 and stops the conveyance of air from the discharge port 11 to the suction port 9. Thereby, at the time of starting of the diesel engine 53, the air supply amount from the supercharger 1 to the cylinder 65 is appropriately ensured and startability is ensured. As described above, the threshold value with the load factor of 10% is not limited to this, and the load factor of this threshold value may be a smaller value. Further, for example, the branch flow path 71 may be closed so as not to reduce the amount of air supplied from the supercharger 1 only when the diesel engine 53 is started.

また、ディーゼル機関５３の負荷率が５０％より大きい場合には、図４に示されるように、排ガス温度も十分であるので、ＳＣＲ５７は良好に機能する。そしてこの場合、分岐流路７１が閉じられることで、過給機１からディーゼル機関５３への給気量が確保され、ディーゼル機関５３は適正な給気量により良好な燃費で運転される。 Further, when the load factor of the diesel engine 53 is larger than 50%, as shown in FIG. 4, the exhaust gas temperature is sufficient, so that the SCR 57 functions well. In this case, the branch flow path 71 is closed, so that an air supply amount from the supercharger 1 to the diesel engine 53 is ensured, and the diesel engine 53 is operated with a good fuel consumption by an appropriate air supply amount.

以上説明したように、上述のような過給機１によれば、ディーゼル機関５３の各負荷率に対応して、ディーゼル機関５３の始動性、排ガス浄化性及び燃費が適切に確保される。なお、ディーゼル機関５３の負荷率１０〜５０％の範囲においては、ディーゼル機関５３の燃費性能が若干低下するが、これと引き替えに排ガスの浄化性が確保されるといった有利な効果が得られるものである。また、この作用効果を得るためには、従来の過給機に対して、吐出口１１のフランジ１１ａの直ぐ上流側とサイレンサ２１とを繋ぐ分岐流路７１等を追加すればよい。従って、過給機１単独の改造により完結され、過給機１以外の構成要素（例えばディーゼル機関５３等）の改造を行う必要がない。また、過給機１では、ディーゼル機関５３の負荷率に応じて分岐流路７１の開閉を自動的に行う仕組みを、ダイヤフラム８２とロッド８５とを有するシンプルなアクチュエータ７７を用いて構築することができ、分岐流路７１の開閉を電子制御する必要がない。 As described above, according to the supercharger 1 as described above, the startability, the exhaust gas purification performance, and the fuel consumption of the diesel engine 53 are appropriately ensured corresponding to each load factor of the diesel engine 53. In addition, in the range of 10 to 50% of the load factor of the diesel engine 53, the fuel efficiency of the diesel engine 53 is slightly lowered. However, in exchange for this, an advantageous effect that the purification of exhaust gas is ensured is obtained. is there. Moreover, in order to obtain this effect, the branched flow path 71 etc. which connect the silencer 21 and the upstream immediately of the flange 11a of the discharge port 11 should just be added with respect to the conventional supercharger. Therefore, it is completed by remodeling of the supercharger 1 alone, and it is not necessary to remodel components other than the supercharger 1 (for example, the diesel engine 53). In the supercharger 1, a mechanism for automatically opening and closing the branch flow path 71 according to the load factor of the diesel engine 53 can be constructed using a simple actuator 77 having a diaphragm 82 and a rod 85. It is not necessary to electronically control the opening and closing of the branch channel 71.

また、分岐流路７１からの空気の送出先が仮に過給機１の外部である場合、分岐流路７１から外部に排出される高温の空気がユーザに危険を及ぼさないように、邪魔板を設置するなどの安全対策措置が必要である。これに対し、過給機１では、分岐流路７１からの空気が吸入口９に返送されるので、上記のような安全対策措置を省略することができる点で好ましい。なお、分岐流路７１からの空気が吸入口９に返送されることは必須ではなく、分岐流路７１からの空気が過給機１の外部に排出されてもよい。 In addition, if the delivery destination of the air from the branch flow path 71 is outside the supercharger 1, a baffle plate is provided so that the high-temperature air discharged from the branch flow path 71 to the outside does not pose a danger to the user. Safety measures such as installation are necessary. On the other hand, in the supercharger 1, since the air from the branch flow path 71 is returned to the suction port 9, it is preferable at the point that the above safety measure measures can be omitted. It is not essential for the air from the branch flow path 71 to be returned to the suction port 9, and the air from the branch flow path 71 may be discharged to the outside of the supercharger 1.

（第２実施形態）
図６を参照しながら本発明の第２実施形態に係る過給機１Ａについて説明する。過給機１Ａにおいて、前述の過給機１と同一又は同等の構成要素には図面に同一の符号を付して重複する説明を省略する。過給機１Ａは、ゲート部７３に代えてゲート部１７３を備えており、更に、ゲート部１７３を電子制御する制御装置９１を備えている。ゲート部１７３は、制御装置９１からの駆動信号に対応してロッド８５を往復移動させる電子制御アクチュエータ１７７を備えている。制御装置９１は、チューブ８３を通じて吐出圧力Ｐを検知し、検知した吐出圧力Ｐに応じて電子制御アクチュエータ１７７へ駆動信号を送信する。 (Second Embodiment)
A supercharger 1A according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the supercharger 1A, the same or equivalent components as those of the supercharger 1 described above are denoted by the same reference numerals in the drawings, and redundant description is omitted. The supercharger 1 </ b> A includes a gate unit 173 instead of the gate unit 73, and further includes a control device 91 that electronically controls the gate unit 173. The gate unit 173 includes an electronic control actuator 177 that reciprocates the rod 85 in response to a drive signal from the control device 91. The control device 91 detects the discharge pressure P through the tube 83 and transmits a drive signal to the electronic control actuator 177 according to the detected discharge pressure P.

このようなゲート部１７３によっても、ゲート部７３と同じように、吐出圧力Ｐが下限圧力Ｐ２から上限圧力Ｐ１の範囲内にあるときには分岐流路７１を開き、それ以外のときには分岐流路７１を閉じるといった開閉特性を実現することができる。よって、ゲート部１７３によって、ディーゼル機関５３の負荷率が、所定の下限閾値（例えば１０％）から上限閾値（例えば５０％）までの範囲内であるときには分岐流路７１を開き、それ以外のときには分岐流路７１を閉じるように構成することができる。 Even with such a gate portion 173, as with the gate portion 73, the branch flow path 71 is opened when the discharge pressure P is within the range of the lower limit pressure P2 to the upper limit pressure P1, and the branch flow path 71 is opened at other times. Opening / closing characteristics such as closing can be realized. Therefore, when the load factor of the diesel engine 53 is within a range from a predetermined lower threshold (for example, 10%) to an upper threshold (for example, 50%), the branch passage 71 is opened by the gate unit 173, and otherwise The branch channel 71 can be closed.

また、図７に示されるように、制御装置９１は、回転センサ９２で検知される回転軸１４の回転数に応じて電子制御アクチュエータ１７７へ駆動信号を送信するようにしてもよい。回転センサ９２は、例えば、軸受ハウジング１３に取り付けられており、回転軸１４の回転数を非接触で検知する。ここで、ディーゼル機関５３の負荷率は、過給機１Ａの回転軸１４の回転数との間にも相関関係を有しているので、この相関関係に基づいて、制御装置９１は、ディーゼル機関５３の負荷率に応じてゲート部１７３を開閉させることができる。以上のように、図６及び図７の過給機１Ａによっても、過給機１と同様の作用効果が奏される。 Further, as shown in FIG. 7, the control device 91 may transmit a drive signal to the electronic control actuator 177 in accordance with the rotational speed of the rotary shaft 14 detected by the rotation sensor 92. The rotation sensor 92 is attached to, for example, the bearing housing 13 and detects the rotation speed of the rotation shaft 14 in a non-contact manner. Here, since the load factor of the diesel engine 53 also has a correlation with the rotational speed of the rotating shaft 14 of the supercharger 1A, the control device 91 is based on this correlation. The gate portion 173 can be opened and closed according to the load factor of 53. As described above, the same effect as that of the supercharger 1 can be obtained by the supercharger 1A shown in FIGS.

本発明は、上述した実施形態を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した様々な形態で実施することができる。また、上述した実施形態に記載されている技術的事項を利用して、実施例の変形例を構成することも可能である。各実施形態の構成を適宜組み合わせて使用してもよい。実施形態では、発電用のディーゼル機関５３に使用する過給機１を例として説明したが、本発明の過給機が使用されるディーゼル機関は発電用には限定されない。また、実施形態の過給機では、分岐流路７１の空気がサイレンサ２１を介して吸入口９に搬送されるが、空気がサイレンサを介さずに吸入口９に直接搬送されてもよい。また、分岐流路７１から噴出する空気を、人に直接かからないように措置を施した上で大気に開放してもよい。 The present invention can be implemented in various forms including various modifications and improvements based on the knowledge of those skilled in the art including the above-described embodiments. Moreover, it is also possible to configure a modification of the example using the technical matters described in the above-described embodiment. You may use combining the structure of each embodiment suitably. In the embodiment, the supercharger 1 used for the diesel engine 53 for power generation has been described as an example. However, the diesel engine in which the supercharger of the present invention is used is not limited to power generation. In the supercharger of the embodiment, the air in the branch flow path 71 is conveyed to the suction port 9 via the silencer 21, but the air may be directly conveyed to the suction port 9 without passing through the silencer. Moreover, you may open | release to air | atmosphere after taking measures so that the air ejected from the branch flow path 71 may not be directly applied to a person.

１、１Ａ過給機
３コンプレッサ
９吸入口
１１吐出口
５３ディーゼル機関
７１分岐流路
７３、１７３ゲート部
７５ａ第１ゲート
７５ｂ第２ゲート
７６ａ開閉操作レバー
８２ダイヤフラム
８４圧力室
８５ロッド 1, 1A Supercharger 3 Compressor 9 Suction port 11 Discharge port 53 Diesel engine 71 Branch flow path 73, 173 Gate portion 75a First gate 75b Second gate 76a Opening / closing operation lever 82 Diaphragm 84 Pressure chamber 85 Rod

Claims

空気を圧縮しディーゼル機関に供給するコンプレッサと、
前記コンプレッサで圧縮された空気の一部を前記コンプレッサの吐出口から分岐させ前記ディーゼル機関以外の送出先に搬送する分岐流路と、
前記分岐流路を開閉するゲート部と、を備え、
前記ゲート部は、
前記ディーゼル機関の負荷率が、所定の下限閾値から上限閾値までの範囲内であるときには前記分岐流路を開き、それ以外のときには前記分岐流路を閉じる、過給機。 A compressor that compresses air and supplies it to a diesel engine;
A branch flow path for branching a part of the air compressed by the compressor from a discharge port of the compressor and conveying it to a destination other than the diesel engine;
A gate part for opening and closing the branch flow path,
The gate part is
A turbocharger that opens the branch passage when the load factor of the diesel engine is within a range from a predetermined lower limit threshold to an upper limit threshold, and closes the branch passage otherwise.

前記ゲート部は、直列に接続された第１ゲート及び第２ゲートを有し、
前記第１ゲートは、
前記コンプレッサの吐出口の圧力が、前記上限閾値の負荷率に対応する上限圧力以下のときに前記分岐流路を開き、それ以外のときには前記分岐流路を閉じ、
前記第２ゲートは、
前記コンプレッサの吐出口の圧力が、前記下限閾値の負荷率に対応する下限圧力以上のときに前記分岐流路を開き、それ以外のときには前記分岐流路を閉じる、請求項１に記載の過給機。 The gate unit includes a first gate and a second gate connected in series,
The first gate is
When the pressure at the discharge port of the compressor is equal to or lower than the upper limit pressure corresponding to the load factor of the upper limit threshold, the branch flow path is opened; otherwise, the branch flow path is closed,
The second gate is
The supercharging according to claim 1, wherein the branch flow path is opened when a pressure at a discharge port of the compressor is equal to or higher than a lower limit pressure corresponding to the load factor of the lower limit threshold, and the branch flow path is closed otherwise. Machine.

前記第１ゲート及び前記第２ゲートは、
前記分岐流路の開閉操作を行う開閉操作レバーと、
前記コンプレッサの吐出口に連通されると共に隔壁の一部としてダイヤフラムを有する圧力室と、
前記ダイヤフラムの変形に伴って軸方向に往復移動し前記開閉操作レバーを駆動するロッドと、を備える、請求項２に記載の過給機。 The first gate and the second gate are:
An opening / closing operation lever for opening / closing the branch flow path;
A pressure chamber communicated with the discharge port of the compressor and having a diaphragm as a part of the partition;
The supercharger according to claim 2, further comprising: a rod that reciprocally moves in an axial direction along with the deformation of the diaphragm to drive the opening / closing operation lever.

前記分岐流路による前記空気の一部の前記送出先は、前記コンプレッサの吸入口である、請求項１〜３の何れか１項に記載の過給機。 The supercharger according to any one of claims 1 to 3, wherein the delivery destination of a part of the air by the branch flow path is an intake port of the compressor.