JP2020197199A - エンジンシステム - Google Patents
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Abstract
【課題】2段式の過給を行う複数のエンジンを備えたエンジンシステムにおいて、過給機に対するメンテナンスの簡素化を実現する。【解決手段】個別吸気路12から新気Aを吸気して個別排気路16に排ガスEを排出する複数のエンジン1を備え、複数のエンジン1の夫々に、個別吸気路12に配置されたコンプレッサ21を個別排気路16に配置されたタービン22で回転させる個別過給機20を備えたエンジンシステムであって、複数のエンジン1の夫々の個別吸気路12が接続された共通吸気路31と、複数のエンジン1の夫々の個別排気路16が接続された共通排気路32と、共通吸気路31に配置されたコンプレッサ41を共通排気路32に配置されたタービン42で回転させる共通過給機40と、を備えた。【選択図】図2
Description
本発明は、個別吸気路から新気を吸気して個別排気路に排ガスを排出する複数のエンジンを備え、前記複数のエンジンの夫々に、前記個別吸気路に配置されたコンプレッサを前記個別排気路に配置されたタービンで回転させる個別過給機を備えたエンジンシステムに関する。
例えば船舶に装備されるエンジンシステムでは、推進用エンジンとは別に、船内の消費電力を発電するための複数の発電用エンジンを備える場合がある(例えば、特許文献1を参照。)。
また、例えば船舶に設置されるエンジンとして、高圧側と低圧側の2つの過給機とを設けて2段式の過給を行うものが知られている(例えば、特許文献2を参照。)。
また、例えば船舶に設置されるエンジンとして、高圧側と低圧側の2つの過給機とを設けて2段式の過給を行うものが知られている(例えば、特許文献2を参照。)。
船舶等に装備されるエンジンシステムにおいて、複数のエンジンの夫々に高圧側と低圧側の2つの過給機を設けて2段式の過給を行う場合には、エンジンの台数の2倍となる多数の過給機が必要となる。そのため、これら多数の過給機のメンテナンスに大きな労力が必要となる上に、過給機の台数分に相当する多数の予備部品等を準備する必要があり、手間とコストが甚大となるという問題があった。
更に、複数のエンジンの夫々に対して個別に設けられた過給システムでは、対応するエンジンの始動時や低負荷運転時や負荷上昇時において充分な過給を行うことができない場合がある。エンジンへの過給が充分に行えない場合には、当該エンジンにおける燃焼性の悪化や空燃比の低下に起因して、排ガス中のスモークが増加するという問題が生じる。
更に、複数のエンジンの夫々に対して個別に設けられた過給システムでは、対応するエンジンの始動時や低負荷運転時や負荷上昇時において充分な過給を行うことができない場合がある。エンジンへの過給が充分に行えない場合には、当該エンジンにおける燃焼性の悪化や空燃比の低下に起因して、排ガス中のスモークが増加するという問題が生じる。
この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、2段式の過給を行う複数のエンジンを備えたエンジンシステムにおいて、過給機に対するメンテナンスの簡素化を実現する技術を提供する点にある。
本発明の第1特徴構成は、個別吸気路から新気を吸気して個別排気路に排ガスを排出する複数のエンジンを備え、前記複数のエンジンの夫々に、前記個別吸気路に配置されたコンプレッサを前記個別排気路に配置されたタービンで回転させる個別過給機を備えたエンジンシステムであって、
前記複数のエンジンの夫々の個別吸気路が接続された共通吸気路と、
前記複数のエンジンの夫々の個別排気路が接続された共通排気路と、
前記共通吸気路に配置されたコンプレッサを前記共通排気路に配置されたタービンで回転させる共通過給機と、を備えた点にある。
前記複数のエンジンの夫々の個別吸気路が接続された共通吸気路と、
前記複数のエンジンの夫々の個別排気路が接続された共通排気路と、
前記共通吸気路に配置されたコンプレッサを前記共通排気路に配置されたタービンで回転させる共通過給機と、を備えた点にある。
本構成によれば、複数のエンジンの夫々において当該エンジンから個別排気路に排出された排ガスを、個別過給機のタービンを通過させた後に共通排気路に集約させて共通過給機のタービンを通過させて、当該共通過給機を作動させることができる。また、このように作動した共通過給機のコンプレッサで加圧された新気を、共通吸気路から夫々の個別吸気路に分配して個別過給機のコンプレッサで一層加圧した後に、複数のエンジンの夫々に吸気させることができる。
即ち、複数のエンジンの夫々に対して、個別の個別過給機を高圧側の過給機として設けると共に共通の共通過給機を低圧側の過給機として設ける形態で、過給機の設置台数をできるだけ減らしながら2段の過給を実施することができる。
従って、本発明により、2段式の過給を行う複数のエンジンを備えたエンジンシステムにおいて、過給機に対するメンテナンスの簡素化を実現する技術を提供することができる。
即ち、複数のエンジンの夫々に対して、個別の個別過給機を高圧側の過給機として設けると共に共通の共通過給機を低圧側の過給機として設ける形態で、過給機の設置台数をできるだけ減らしながら2段の過給を実施することができる。
従って、本発明により、2段式の過給を行う複数のエンジンを備えたエンジンシステムにおいて、過給機に対するメンテナンスの簡素化を実現する技術を提供することができる。
本発明の第2特徴構成は、前記複数のエンジンの夫々に、前記個別吸気路における前記個別過給機のコンプレッサの上流側から分岐する分岐吸気路を備えると共に、前記個別吸気路への新気の供給元を前記共通吸気路側と前記分岐吸気路側とで切替可能な吸気切替手段を備えた点にある。
本構成によれば、複数のエンジンの夫々において、上記吸気切替手段による個別吸気路への新気の供給元の切替操作により、共通過給機による過給の有無を切り替えることができる。
即ち、複数のエンジンの夫々において、上記吸気切替手段により個別吸気路への新気の供給元を共通吸気路側に設定すれば、共通過給機のコンプレッサで加圧された新気を共通吸気路から個別吸気路に供給する形態で、エンジンに対する共通過給機による過給を実施することができる。これにより、例えば当該エンジンの高効率化を図ることができる。
また、複数のエンジンの夫々において、上記吸気切替手段により個別吸気路への新気の供給元を分岐吸気路側に設定すれば、共通過給機のコンプレッサをバイパスして直接大気側から取り込んだ新気を分岐吸気路から個別吸気路に供給する形態で、エンジンに対する共通過給機による過給を停止することができる。これにより、例えば別のエンジンに対する共通過給機による過給効率を向上させることができる。
即ち、複数のエンジンの夫々において、上記吸気切替手段により個別吸気路への新気の供給元を共通吸気路側に設定すれば、共通過給機のコンプレッサで加圧された新気を共通吸気路から個別吸気路に供給する形態で、エンジンに対する共通過給機による過給を実施することができる。これにより、例えば当該エンジンの高効率化を図ることができる。
また、複数のエンジンの夫々において、上記吸気切替手段により個別吸気路への新気の供給元を分岐吸気路側に設定すれば、共通過給機のコンプレッサをバイパスして直接大気側から取り込んだ新気を分岐吸気路から個別吸気路に供給する形態で、エンジンに対する共通過給機による過給を停止することができる。これにより、例えば別のエンジンに対する共通過給機による過給効率を向上させることができる。
本発明の第3特徴構成は、前記複数のエンジンの夫々に、前記個別排気路における前記個別過給機のタービンの下流側から分岐して選択還元触媒部が配置された分岐排気路を備えると共に、前記個別排気路からの排ガスの排出先を前記共通排気路側と前記分岐排気路側とで切替可能な排気切替手段を備えた点にある。
本構成によれば、複数のエンジンの夫々において、上記排気切替手段による個別排気路からの排ガスの排出先の切替操作により、共通過給機による排ガスのエネルギ回収を優先する状態とエンジンの夫々に配置された選択還元触媒部を使用する状態とを切り替えることができる。
即ち、複数のエンジンの夫々において、上記排気切替手段により個別排気路からの排ガスの排出先を共通排気路側に設定すれば、当該エンジンから排出された排ガスを個別排気路から共通排気路に配置された共通過給機のタービンに供給する形態で、当該エンジンから排出された排ガスのエネルギを共通過給機の作動力として回収することができる。
また、複数のエンジンの夫々において、上記排気切替手段により個別排気路からの排ガスの排出先を選択還元触媒部が配置された分岐排気路側に設定すれば、当該エンジンから排出された排ガスを個別排気路から分岐排気路に配置された選択還元触媒部に供給する形態で、選択還元触媒部により当該排ガスを適切に浄化して大気に放出することができる。
即ち、複数のエンジンの夫々において、上記排気切替手段により個別排気路からの排ガスの排出先を共通排気路側に設定すれば、当該エンジンから排出された排ガスを個別排気路から共通排気路に配置された共通過給機のタービンに供給する形態で、当該エンジンから排出された排ガスのエネルギを共通過給機の作動力として回収することができる。
また、複数のエンジンの夫々において、上記排気切替手段により個別排気路からの排ガスの排出先を選択還元触媒部が配置された分岐排気路側に設定すれば、当該エンジンから排出された排ガスを個別排気路から分岐排気路に配置された選択還元触媒部に供給する形態で、選択還元触媒部により当該排ガスを適切に浄化して大気に放出することができる。
本発明の第4特徴構成は、前記共通吸気路における前記コンプレッサの上流側にEGRガスを導入可能なEGR手段を備えた点にある。
本構成によれば、共通過給機の後流側に選択還元触媒部を設置しなくとも、EGRの効果にて排気エミッションの低減を図ることができる。例えば他の燃焼機器等から排出される排ガスをEGRガスとして、共通吸気路におけるコンプレッサの上流側に比較的低圧で導入して、そのEGRガスが混合された新気を夫々のエンジンに分配供給することで、EGRの効果を得ることができる。
本発明に係るエンジンシステムの実施形態について図面に基づいて説明する。
尚、図1〜図4に示すエンジンシステムにおいて、ガスが通流している流路を実線で示し、ガスの通流が停止している流路を破線で表している。また、同図において、閉弁状態にある弁は黒塗りで表し、開弁状態にある弁は白抜きで表している。
尚、図1〜図4に示すエンジンシステムにおいて、ガスが通流している流路を実線で示し、ガスの通流が停止している流路を破線で表している。また、同図において、閉弁状態にある弁は黒塗りで表し、開弁状態にある弁は白抜きで表している。
本実施形態のエンジンシステム(以下、「本エンジンシステム」と呼ぶ。)は、図1〜図4に示すように、個別吸気路12から新気Aを吸気して個別排気路16に排ガスEを排出する複数のエンジン1と、それらエンジン1の運転を制御する制御装置60とを備える。
尚、本実施形態では、複数のエンジン1として3台のエンジン1A,1B,1Cを設けた例を説明するが、当該エンジン1の台数については適宜変更可能である。
尚、本実施形態では、複数のエンジン1として3台のエンジン1A,1B,1Cを設けた例を説明するが、当該エンジン1の台数については適宜変更可能である。
本エンジンシステムは、船舶に搭載されるエンジンシステムであって、船内の消費電力を発電する発電機を駆動するための複数のエンジン1を備える。本エンジンシステムに備えられる制御装置60は、船内の電力負荷に応じてこれら複数のエンジン1の夫々を適宜作動されるように構成されている。
複数のエンジン1の夫々には、個別吸気路12に配置されたコンプレッサ21を個別排気路16に配置されたタービン22で回転させる所謂ターボ式の個別過給機20が設けられている。即ち、個別過給機20では、個別排気路16を通流する排ガスEのエネルギを回収して当該個別排気路16に配置されたタービン22が回転する。すると、タービン22に連結されたコンプレッサ21が回転し、コンプレッサ21が配置された個別吸気路12を通流する新気Aが加圧される。そして、コンプレッサ21で加圧された新気Aを対応するエンジン1に吸気させることができる。尚、以下の説明において、説明を簡単にするために、個別過給機20のコンプレッサ21を個別コンプレッサ21と呼び、個別過給機20のタービン22を個別タービン22と呼ぶ。
本エンジンシステムには、複数のエンジン1に対して共通の共通吸気路31と共通排気路32とが設けられている。
そして、複数のエンジン1の夫々における個別吸気路12が、個別コンプレッサ21の一次側(上流側)において吸気側三方切替弁25を介して共通吸気路31に接続されている。一方、複数のエンジン1の夫々における個別排気路16が、個別タービン22の二次側(下流側)において排気側三方切替弁28を介して共通排気路32に接続されている。
そして、複数のエンジン1の夫々における個別吸気路12が、個別コンプレッサ21の一次側(上流側)において吸気側三方切替弁25を介して共通吸気路31に接続されている。一方、複数のエンジン1の夫々における個別排気路16が、個別タービン22の二次側(下流側)において排気側三方切替弁28を介して共通排気路32に接続されている。
複数のエンジン1の夫々には、分岐吸気路26と分岐排気路29とが設けられている。分岐吸気路26は、個別吸気路12における個別コンプレッサ21の一次側から分岐してエアフィルタ等を介して大気側に通じる流路として構成されている。分岐排気路29は、個別排気路16における個別タービン22の二次側から分岐して選択還元触媒部30等を介して大気側に通じる流路として構成されている。
更に、個別吸気路12における分岐吸気路26の分岐部には吸気側三方切替弁25が設けられている。この吸気側三方切替弁25が、個別吸気路12への新気Aの供給元を共通吸気路31側と分岐吸気路26側とで切替可能な吸気切替手段として機能する。
尚、本実施形態において、個別吸気路12への新気Aの供給元を共通吸気路31側とする吸気側三方切替弁25の状態(例えば図3の吸気側三方切替弁25の状態を参照。)を「共通吸気状態」と呼び、個別吸気路12への新気Aの供給元を分岐吸気路26側とする吸気側三方切替弁25の状態(図4の吸気側三方切替弁25の状態を参照。)を「個別吸気状態」と呼ぶ。
尚、本実施形態において、個別吸気路12への新気Aの供給元を共通吸気路31側とする吸気側三方切替弁25の状態(例えば図3の吸気側三方切替弁25の状態を参照。)を「共通吸気状態」と呼び、個別吸気路12への新気Aの供給元を分岐吸気路26側とする吸気側三方切替弁25の状態(図4の吸気側三方切替弁25の状態を参照。)を「個別吸気状態」と呼ぶ。
また、個別排気路16における分岐排気路29の分岐部には排気側三方切替弁28が設けられている。この排気側三方切替弁28が、個別排気路16からの排ガスEの排出先を共通排気路32側と分岐排気路29側とで切替可能な排気切替手段として機能する。
尚、本実施形態において、個別排気路16からの排ガスEの排出先を共通排気路32側とする排気側三方切替弁28の状態(図3の排気側三方切替弁28の状態を参照。)を「共通排気状態」と呼び、個別排気路16からの排ガスEの排出先を分岐排気路29側とする排気側三方切替弁28の状態(図4の排気側三方切替弁28の状態を参照。)を「個別排気状態」と呼ぶ。
尚、本実施形態において、個別排気路16からの排ガスEの排出先を共通排気路32側とする排気側三方切替弁28の状態(図3の排気側三方切替弁28の状態を参照。)を「共通排気状態」と呼び、個別排気路16からの排ガスEの排出先を分岐排気路29側とする排気側三方切替弁28の状態(図4の排気側三方切替弁28の状態を参照。)を「個別排気状態」と呼ぶ。
複数のエンジン1の夫々の分岐排気路29には選択還元触媒部30が設けられており、一方、共通排気路32にはこのような選択還元触媒部が設けられていない。夫々の分岐排気路29に設けられた選択還元触媒部30は、排ガスE中のNOx(窒素酸化物)を選択的に還元させて浄化するSCR(選択還元触媒:Selective Catalytic Reduction)を用いた排ガス浄化部として構成されている。即ち、選択還元触媒部30では、噴射された尿素水が排ガスEの熱により加水分解され、それにより生成されるアンモニアの還元作用により、排ガスE中のNOxが選択的に水と窒素に還元されて、排ガスEが浄化される。
本エンジンシステムは、過給機の台数をできるだけ少なく抑えながら、複数のエンジン1の夫々に対して2段式の過給を行うことができるものとして構成されており、以下にその詳細構成について説明を加える。
本エンジンシステムには、複数のエンジン1の夫々に設けられた個別過給機20とは別に、共通吸気路31に配置されたコンプレッサ41を共通排気路32に配置されたタービン42で回転させる共通過給機40が、複数のエンジン1に対して共通に設けられている。即ち、共通過給機40では、夫々の個別排気路16から共通排気路32に導入されて当該共通排気路32を通流する排ガスEのエネルギを回収して当該共通排気路32に配置されたタービン42が回転する。すると、タービン42に連結されたコンプレッサ41が回転し、コンプレッサ41が配置された共通吸気路31を通流する新気Aが加圧される。そして、コンプレッサ41で加圧された新気Aを対応するエンジン1の個別吸気路12に導入し、更に個別コンプレッサ21で一層加圧した上でエンジン1に吸気させることができる。
即ち、複数のエンジン1の夫々に対して、個別過給機20を高圧側の過給機として設けると共に共通の共通過給機40を低圧側の過給機として設ける形態で、過給機20,40の設置台数をできるだけ減らしながら2段の過給が実現されている。
尚、以下の説明において、説明を簡単にするために、共通過給機40のコンプレッサ41を共通コンプレッサ41と呼び、共通過給機40のタービン42を共通タービン42と呼ぶ。
本エンジンシステムには、複数のエンジン1の夫々に設けられた個別過給機20とは別に、共通吸気路31に配置されたコンプレッサ41を共通排気路32に配置されたタービン42で回転させる共通過給機40が、複数のエンジン1に対して共通に設けられている。即ち、共通過給機40では、夫々の個別排気路16から共通排気路32に導入されて当該共通排気路32を通流する排ガスEのエネルギを回収して当該共通排気路32に配置されたタービン42が回転する。すると、タービン42に連結されたコンプレッサ41が回転し、コンプレッサ41が配置された共通吸気路31を通流する新気Aが加圧される。そして、コンプレッサ41で加圧された新気Aを対応するエンジン1の個別吸気路12に導入し、更に個別コンプレッサ21で一層加圧した上でエンジン1に吸気させることができる。
即ち、複数のエンジン1の夫々に対して、個別過給機20を高圧側の過給機として設けると共に共通の共通過給機40を低圧側の過給機として設ける形態で、過給機20,40の設置台数をできるだけ減らしながら2段の過給が実現されている。
尚、以下の説明において、説明を簡単にするために、共通過給機40のコンプレッサ41を共通コンプレッサ41と呼び、共通過給機40のタービン42を共通タービン42と呼ぶ。
本システムが搭載される船舶には、ボイラや蒸気タービンや他のエンジンなどのようなエンジン1とは別の燃焼機器50が設置されている。そして、共通吸気路31における共通コンプレッサ41の一次側(上流側)には、上記燃焼機器50から排出された排ガスをEGRガスGとして共通吸気路31側に導入可能なEGRガス路52が接続されている。このEGRガス路52には、EGRガスGの通流を断続可能なEGR弁51が設けられている。即ち、EGRガス路52及びEGR弁51は、当該EGR弁51を開弁させた状態において、共通吸気路31における共通コンプレッサ41の一次側にEGRガスGを導入可能なEGR手段として機能する。
即ち、EGR弁51を開弁させると、共通吸気路31における共通コンプレッサ41の一次側を通流する新気Aに対して、EGRガス路52から供給されるEGRガスGを混合することができる。そして、EGRガスGが混合された新気Aを、共通コンプレッサ41を介して夫々の個別吸気路12に適宜分配供給し、個別コンプレッサ21を介してエンジン1に吸気させる。このことで、当該エンジン1の排気エミッションの低減を図ることができる。
次に、本エンジンシステムにおいて制御装置60による運転制御により実現される各種運転状態について、図1〜図4の夫々を参照しながら説明を加える。
尚、図1乃至図3に示す第1乃至第3運転状態は、詳細は後述するが、共通過給機40を作動させながら複数のエンジン1のうちの作動台数を2台から3台に増加させる際の運転状態の推移を示している。
また、図4に示す排気エミッション規制状態は、詳細は後述するが、排ガスEを選択還元触媒部30で浄化した後に大気に放出して排気エミッションの低減を図る第4状態を示す。
尚、図1乃至図3に示す第1乃至第3運転状態は、詳細は後述するが、共通過給機40を作動させながら複数のエンジン1のうちの作動台数を2台から3台に増加させる際の運転状態の推移を示している。
また、図4に示す排気エミッション規制状態は、詳細は後述するが、排ガスEを選択還元触媒部30で浄化した後に大気に放出して排気エミッションの低減を図る第4状態を示す。
(第1状態)
図1に示す第1運転状態は、3台のエンジン1のうち、第1エンジン1A及び第2エンジン1Bが作動し、第3エンジン1Cが停止している状態である。
この第1運転状態では、作動中の第1エンジン1A及び第2エンジン1Bの夫々において、吸気側三方切替弁25は共通吸気状態とされ、排気側三方切替弁28は共通排気状態とされている。一方、第3エンジン1Cにおいて、吸気側三方切替弁25及び排気側三方切替弁28は、何れも共通吸気路31及び共通排気路32側を閉弁している状態とされている。
図1に示す第1運転状態は、3台のエンジン1のうち、第1エンジン1A及び第2エンジン1Bが作動し、第3エンジン1Cが停止している状態である。
この第1運転状態では、作動中の第1エンジン1A及び第2エンジン1Bの夫々において、吸気側三方切替弁25は共通吸気状態とされ、排気側三方切替弁28は共通排気状態とされている。一方、第3エンジン1Cにおいて、吸気側三方切替弁25及び排気側三方切替弁28は、何れも共通吸気路31及び共通排気路32側を閉弁している状態とされている。
すると、作動中の第1及び第2エンジン1A,1Bから夫々の個別タービン22を介して排出された排ガスEが、共通排気状態の排気側三方切替弁28を介して共通タービン42に供給される。すると、当該共通過給機40が作動し、その共通タービン42を通過した排ガスEが大気に放出される。
また、大気から共通吸気路31に取り込まれた新気Aが、共通コンプレッサ41を通過して加圧された後に、共通吸気状態の吸気側三方切替弁25及び夫々の個別コンプレッサ21を介して夫々の第1及び第2エンジン1A,1Bに吸気されることになる。
即ち、第1及び第2エンジン1A,1Bは、排出する排ガスEのエネルギで個別過給機20及び共通過給機40を作動させながら、これら個別過給機20及び共通過給機40により2段式で新気Aを過給する形態で、作動している状態となる。
また、大気から共通吸気路31に取り込まれた新気Aが、共通コンプレッサ41を通過して加圧された後に、共通吸気状態の吸気側三方切替弁25及び夫々の個別コンプレッサ21を介して夫々の第1及び第2エンジン1A,1Bに吸気されることになる。
即ち、第1及び第2エンジン1A,1Bは、排出する排ガスEのエネルギで個別過給機20及び共通過給機40を作動させながら、これら個別過給機20及び共通過給機40により2段式で新気Aを過給する形態で、作動している状態となる。
(第2状態)
図2に示す第2運転状態は、上記第1運転状態が遷移して、3台のエンジン1のうち、第1エンジン1A及び第2エンジン1Bが作動し、第3エンジン1Cが始動している状態である。
この第2運転状態では、作動中の第1及び第2エンジン1A,1Bの夫々において、吸気側三方切替弁25は個別吸気状態とされ、排気側三方切替弁28は共通排気状態とされている。一方、第3エンジン1Cにおいて、吸気側三方切替弁25は共通吸気状態とされ、排気側三方切替弁28は共通排気状態とされている。
図2に示す第2運転状態は、上記第1運転状態が遷移して、3台のエンジン1のうち、第1エンジン1A及び第2エンジン1Bが作動し、第3エンジン1Cが始動している状態である。
この第2運転状態では、作動中の第1及び第2エンジン1A,1Bの夫々において、吸気側三方切替弁25は個別吸気状態とされ、排気側三方切替弁28は共通排気状態とされている。一方、第3エンジン1Cにおいて、吸気側三方切替弁25は共通吸気状態とされ、排気側三方切替弁28は共通排気状態とされている。
すると、作動中の第1及び第2エンジン1A,1B並びに始動中の第3エンジン1Cから夫々の個別タービン22を介して排出された排ガスEが、共通排気状態の排気側三方切替弁28を介して共通タービン42に供給される。すると、当該共通過給機40が作動し、その共通タービン42を通過した排ガスEが大気に放出される。
また、作動中の第1及び第2エンジン1A,1Bでは、共通コンプレッサ41側からではなく、大気から分岐吸気路26に取り込まれた新気Aが、個別吸気状態の吸気側三方切替弁25及び夫々の個別コンプレッサ21を介して夫々の第1及び第2エンジン1A,1Bに吸気されることになる。
一方、始動中の第3エンジン1Cでは、大気から共通吸気路31に取り込まれた新気Aが、共通コンプレッサ41を通過して加圧された後に、共通吸気状態の吸気側三方切替弁25及び夫々の個別コンプレッサ21を介して第3エンジン1Cに吸気されることになる。
即ち、第1及び第2エンジン1A,1Bは、排出する排ガスEのエネルギで個別過給機20及び共通過給機40を作動させながら、これら個別過給機20のみによる1段式で新気Aを過給する形態で、作動している状態となる。そして、第3エンジン1Cは、主に第1及び第2エンジン1A,1Bから排出された排ガスEのエネルギを回収して共通過給機40を作動させて当該共通過給機40により新気Aを過給しながら、良好に始動することができる。
また、作動中の第1及び第2エンジン1A,1Bでは、共通コンプレッサ41側からではなく、大気から分岐吸気路26に取り込まれた新気Aが、個別吸気状態の吸気側三方切替弁25及び夫々の個別コンプレッサ21を介して夫々の第1及び第2エンジン1A,1Bに吸気されることになる。
一方、始動中の第3エンジン1Cでは、大気から共通吸気路31に取り込まれた新気Aが、共通コンプレッサ41を通過して加圧された後に、共通吸気状態の吸気側三方切替弁25及び夫々の個別コンプレッサ21を介して第3エンジン1Cに吸気されることになる。
即ち、第1及び第2エンジン1A,1Bは、排出する排ガスEのエネルギで個別過給機20及び共通過給機40を作動させながら、これら個別過給機20のみによる1段式で新気Aを過給する形態で、作動している状態となる。そして、第3エンジン1Cは、主に第1及び第2エンジン1A,1Bから排出された排ガスEのエネルギを回収して共通過給機40を作動させて当該共通過給機40により新気Aを過給しながら、良好に始動することができる。
(第3状態)
図3に示す第3運転状態は、上記第2運転状態で第3エンジン1Cの始動が完了して、3台のエンジン1の全てが作動している状態である。
この第3運転状態では、作動中の3台のエンジン1A,1B,1Cの夫々において、吸気側三方切替弁25は共通吸気状態とされ、排気側三方切替弁28は共通排気状態とされている。
図3に示す第3運転状態は、上記第2運転状態で第3エンジン1Cの始動が完了して、3台のエンジン1の全てが作動している状態である。
この第3運転状態では、作動中の3台のエンジン1A,1B,1Cの夫々において、吸気側三方切替弁25は共通吸気状態とされ、排気側三方切替弁28は共通排気状態とされている。
すると、作動中の3台のエンジン1A,1B,1Cから夫々の個別タービン22を介して排出された排ガスEが、共通排気状態の排気側三方切替弁28を介して共通タービン42に供給される。すると、当該共通過給機40が作動し、その共通タービン42を通過した排ガスEが大気に放出される。
また、大気から共通吸気路31に取り込まれた新気Aが、共通コンプレッサ41を通過して加圧された後に、共通吸気状態の吸気側三方切替弁25及び夫々の個別コンプレッサ21を介して夫々のエンジン1A,1B,1Cに吸気されることになる。
即ち、夫々のエンジン1A,1B,1Cは、排出する排ガスEのエネルギで個別過給機20及び共通過給機40を作動させながら、これら個別過給機20及び共通過給機40により2段式で新気Aを過給する形態で、作動している状態となる。
また、大気から共通吸気路31に取り込まれた新気Aが、共通コンプレッサ41を通過して加圧された後に、共通吸気状態の吸気側三方切替弁25及び夫々の個別コンプレッサ21を介して夫々のエンジン1A,1B,1Cに吸気されることになる。
即ち、夫々のエンジン1A,1B,1Cは、排出する排ガスEのエネルギで個別過給機20及び共通過給機40を作動させながら、これら個別過給機20及び共通過給機40により2段式で新気Aを過給する形態で、作動している状態となる。
(第4状態)
図4に示す第4状態は、共通過給機40を作動させずに大気汚染物質放出規制海域(ECA:Emission Control Area)を操行するための運転状態である。この第4状態では、共通過給機40によるEGRの効果を得ることができないため、選択還元触媒部30によって大気汚染物質の大気への排出量を減少させる。
即ち、この排気エミッション規制状態では、何れの作動中のエンジン1においても、吸気側三方切替弁25は個別吸気状態とされ、排気側三方切替弁28は個別排気状態とされている。
図4に示す第4状態は、共通過給機40を作動させずに大気汚染物質放出規制海域(ECA:Emission Control Area)を操行するための運転状態である。この第4状態では、共通過給機40によるEGRの効果を得ることができないため、選択還元触媒部30によって大気汚染物質の大気への排出量を減少させる。
即ち、この排気エミッション規制状態では、何れの作動中のエンジン1においても、吸気側三方切替弁25は個別吸気状態とされ、排気側三方切替弁28は個別排気状態とされている。
すると、作動中のエンジン1から夫々の個別タービン22を介して排出された排ガスEが、共通タービン42側ではなく、個別排気状態の排気側三方切替弁28を介して選択還元触媒部30を通過した後に大気に放出される。このとき、選択還元触媒部30に供給される排ガスEは、個別タービン22のみでしかエネルギが回収されていないことから比較的高温に維持されているので、選択還元触媒部30が充分に昇温する。このことで、選択還元触媒部30により適切に排ガスEを浄化して大気に放出することができる。
一方、この状態において共通過給機40が停止していることから、作動中のエンジン1では、共通コンプレッサ41側からではなく、大気から分岐吸気路26に取り込まれた新気Aが、個別吸気状態の吸気側三方切替弁25及び夫々の個別コンプレッサ21を介して夫々のエンジン1に吸気されることになる。
一方、この状態において共通過給機40が停止していることから、作動中のエンジン1では、共通コンプレッサ41側からではなく、大気から分岐吸気路26に取り込まれた新気Aが、個別吸気状態の吸気側三方切替弁25及び夫々の個別コンプレッサ21を介して夫々のエンジン1に吸気されることになる。
〔別実施形態〕
本発明の他の実施形態について説明する。尚、以下に説明する各実施形態の構成は、それぞれ単独で適用することに限らず、他の実施形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。
本発明の他の実施形態について説明する。尚、以下に説明する各実施形態の構成は、それぞれ単独で適用することに限らず、他の実施形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。
(1)上記実施形態では、複数のエンジン1の夫々において、個別吸気路12における個別コンプレッサ21の一次側から分岐する分岐吸気路26を備え、当該分岐吸気路26からも新気Aを吸気できるように構成したが、当該分岐吸気路26を省略して、常に共通コンプレッサ41側から新気Aを吸気するように構成しても構わない。
(2)上記実施形態では、複数のエンジン1の夫々において、個別排気路16における個別タービン22の二次側から分岐する分岐排気路29を備え、当該分岐排気路29からも排ガスEを排出できるように構成したが、当該分岐排気路29を省略して、常に共通タービン42側へ排ガスEを排出するように構成しても構わない。また、上記実施形態では、分岐排気路29に選択還元触媒部30を設けたが、分岐排気路29は残しつつ選択還元触媒部30を他の形態の排ガス処理部に変更したり省略することもできる。
(3)上記実施形態では、共通吸気路31における共通コンプレッサ41の一次側にEGRガスGを導入可能なEGR手段としてのEGRガス路52及びEGR弁51を設けたが、これらEGR手段は適宜改変又は省略可能である。
1,1A,1B,1C エンジン
12 個別吸気路
16 個別排気路
20 個別過給機
21 コンプレッサ
22 タービン
25 吸気側三方切替弁(吸気切替手段)
26 分岐吸気路
28 排気側三方切替弁(排気切替手段)
29 分岐排気路
30 選択還元触媒部
31 共通吸気路
32 共通排気路
40 共通過給機
41 コンプレッサ
42 タービン
51 EGR弁(EGR手段)
52 EGRガス路(EGR手段)
A 新気
E 排ガス
G EGRガス
12 個別吸気路
16 個別排気路
20 個別過給機
21 コンプレッサ
22 タービン
25 吸気側三方切替弁(吸気切替手段)
26 分岐吸気路
28 排気側三方切替弁(排気切替手段)
29 分岐排気路
30 選択還元触媒部
31 共通吸気路
32 共通排気路
40 共通過給機
41 コンプレッサ
42 タービン
51 EGR弁(EGR手段)
52 EGRガス路(EGR手段)
A 新気
E 排ガス
G EGRガス
Claims (4)
- 個別吸気路から新気を吸気して個別排気路に排ガスを排出する複数のエンジンを備え、
前記複数のエンジンの夫々に、前記個別吸気路に配置されたコンプレッサを前記個別排気路に配置されたタービンで回転させる個別過給機を備えたエンジンシステムであって、
前記複数のエンジンの夫々の個別吸気路が接続された共通吸気路と、
前記複数のエンジンの夫々の個別排気路が接続された共通排気路と、
前記共通吸気路に配置されたコンプレッサを前記共通排気路に配置されたタービンで回転させる共通過給機と、を備えたエンジンシステム。 - 前記複数のエンジンの夫々に、前記個別吸気路における前記個別過給機のコンプレッサの上流側から分岐する分岐吸気路を備えると共に、前記個別吸気路への新気の供給元を前記共通吸気路側と前記分岐吸気路側とで切替可能な吸気切替手段を備えた請求項1に記載のエンジンシステム。
- 前記複数のエンジンの夫々に、前記個別排気路における前記個別過給機のタービンの下流側から分岐して選択還元触媒部が配置された分岐排気路を備えると共に、前記個別排気路からの排ガスの排出先を前記共通排気路側と前記分岐排気路側とで切替可能な排気切替手段を備えた請求項1又は2に記載のエンジンシステム。
- 前記共通吸気路における前記コンプレッサの上流側にEGRガスを導入可能なEGR手段を備えた請求項1〜3の何れか1項に記載のエンジンシステム。
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2019
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- 2020-06-01 WO PCT/JP2020/021584 patent/WO2020246424A1/ja active Application Filing
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
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