内燃机、船舶及内燃机的运行方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种进行EGR的内燃机、船舶及内燃机的运行方法。
【背景技术】
[0002]为了减小废气中所包含的氮氧化物(NOx)而进行使从发动机(内燃机)主体排出的废气的一部分返回到发动机主体的供气侧的EGR(排气再循环；Exhaust GasRecirculat1n)(参考下述专利文献I)。
[0003]并且，作为EGR的一种，已知有通过增压器的涡轮，使完成作业的废气再循环而返回到增压器的压缩机的入口的低压EGR。
以往技术文献专利文献
[0004]专利文献1:日本专利公开2011-69305号公报发明的概要
发明要解决的技术课题
[0005]但是，低压EGR中，使废气返回到增压器的压缩机中，因此压缩机有可能被废气污损。
并且，在低压EGR中，采用用于将再循环气体向增压器的压缩机侧加压而推送的EGR鼓风机。若在发动机主体的负荷较低的低负荷下进行EGR，则增压器的转速较低且压缩机的吸入负压较小，通过EGR鼓风机的加压，容易超过吸入负压，废气有可能从混合废气和空气的混合器向大气中逆流，因此需要细微控制用于推送再循环气体的EGR鼓风机的转速，存在运行变得困难的问题。
[0006]本发明是鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供一种在进行低压EGR时，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的内燃机、船舶及内燃机的运行方法。
用于解决技术课题的手段
[0007]为了解决上述课题，本发明的内燃机、船舶及内燃机的运行方法采用以下手段。
即，本发明的第I方式所涉及的内燃机具备: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、及与该涡轮连结并对吸气进行压缩的压缩机；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；&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鼓风机与所述压缩机之间的所述EGR路径上连接有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。
[0008]对于通过EGR路径由EGR鼓风机导入的废气，能够通过EGR旁通切换机构，使废气通过EGR旁通路径导入到内燃机主体的扫气总管中。由此，能够使废气旁通压缩机而直接导入到内燃机主体的扫气总管中，能够防止由废气引起的压缩机的污染。
并且，在使用EGR旁通路径时，废气不会被导入到增压器的压缩机中，因此流入到压缩机中的流体的组成不会因废气而发生变化(例如只被导入空气)，能够进行稳定的增压器的运行。
[0009]另外，在上述第I方式的内燃机中，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。
[0010]当低于内燃机主体的额定负荷时，内燃机主体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鼓风机的工作点，与额定负荷时相比有余裕。另外，在内燃机主体中，扫气压力也比额定负荷时低，因此能够使用EGR鼓风机旁通增压器的压缩机而进行供气。因此，当内燃机主体成为低负荷时，通过选择EGR旁通路径，使废气旁通增压器的压缩机而直接导入到内燃机主体的扫气总管中。由此，不受增压器的压缩机的运行状态的影响而能够运行EGR鼓风机，且在低负荷下也能够简单地进行控制。
作为低于使EGR旁通切换机构进行动作时所使用的额定负荷的规定负荷，例如根据能够以EGR鼓风机可输出的吐出压力进行供气的内燃机主体的扫气压力来决定。例如，当EGR鼓风机成为在额定负荷时弥补其上游侧的压力损失(例如，上游侧路径、EGR切换阀、洗涤器等的压力损失)的程度的容量时，能够由可通过该容量输出的吐出压力来决定。典型地，例如为内燃机主体的额定的30%负荷以下，优选为25%负荷以下，进一步优选为20%负荷。
[0011]另外，在上述第I方式的内燃机中，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。
[0012]若通过EGR旁通切换机构选择EGR旁通路径，则废气不会流向设置于EGR旁通切换阀的下游侧的EGR冷却器。此时，能够减少或停止供给至EGR冷却器的冷却介质(例如冷却水)，因此能够削减向EGR冷却器供给冷却介质的实用性。
[0013]并且，本发明的第2方式的船舶具备上述任意一种内燃机。
[0014]通过上述结构，可以实现具备能够降低增压器的压缩机的污损隐患的内燃机的船舶。
[0015]并且，本发明的第3方式的内燃机的运行方法具备以下工序: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。
[0016]对于通过EGR路径由EGR鼓风机导入的废气，能够通过EGR旁通切换机构，使废气通过EGR旁通路径而导入到内燃机主体的扫气总管中。由此，能够使废气旁通压缩机而直接导入到内燃机主体的扫气总管中，能够防止由废气引起的压缩机的污染。
并且，在使用EGR旁通路径时，废气不会被导入到增压器的压缩机中，因此流入到压缩机中的流体的组成不会因废气而发生变化(例如只被导入空气)，能够进行稳定的增压器的运行。
发明效果
[0017]通过EGR旁通切换机构，使废气旁通增压器的压缩机而直接导入到内燃机主体的扫气总管中，因此能够降低增压器的压缩机的污损隐患。
并且，进行如下切换:在低于内燃机主体的额定负荷的规定负荷下，选择EGR旁通路径，由此使废气旁通增压器的压缩机而直接导入到内燃机主体的扫气总管中，因此不会受到增压器的压缩机的运行状态的影响而能够运行EGR鼓风机，且在低负荷下也能够简单地进行控制。
【附图说明】
[0018]图1是表示本发明的一实施方式所涉及的柴油发动机(内燃机)周围的概略结构图。
图2是表示EGR鼓风机动力相对于发动机主体的负荷的曲线图。
图3是表示图1的变形例的概略结构图。
【具体实施方式】
[0019]以下，参考附图对本发明所涉及的一实施方式进行说明。
在图1中示出设置于船舶的柴油发动机(内燃机)I周围的概略结构。
柴油发动机I具备:作为船舶推进用主机的柴油发动机主体(以下，仅称为“发动机主体”)3 ;通过来自发动机主体(内燃机主体)3的废气而被驱动的增压器5 ;及从增压器5导入的废气的一部分向发动机主体3再循环而进行低压EGR的EGR系统7。
[0020]发动机主体3设为船用二冲程柴油发动机，例如采用以从下方供气并向上方排气的方式向I个方向扫气的直流型。来自发动机主体3的输出经由未图示的螺旋桨轴与螺旋桨直接或间接地连接。
发动机主体3的各汽缸的缸体部9(图1中仅例示出4个汽缸)的排气口与作为废气集合管的排气静压管11连接。排气静压管11经由第I排气路径LI与增压器5的涡轮5a的入口侧连接。
[0021]另一方面，各缸体部9的扫气口与扫气总管13连接，扫气总管13经由扫气路径Kl与增压器5的压缩机5b连接。并且，在扫气路径Kl上设有作为中冷器的空气冷却器15。
[0022]增压器5具备涡轮5a和压缩机5b。涡轮5a和压缩机5b通过旋转轴5c同轴连结。涡轮5a通过来自发动机主体3的废气而被驱动，通过涡轮5a而得到的涡轮作业经由旋转轴5c被传递至压缩机5b。压缩机5b吸入外部气体(空气)或外部气体与再循环气体的混合气并升压至规定的扫气压。
[0023]通过涡轮5a被赋予涡轮作业之后的废气向第2排气路径L2流出。第2排气路径L2在分支点17处向第3排气路径L3或EGR路径L4分支。通过设置于EGR路径L4的上游侧的EGR阀19来进行第3排气路径L3和EGR路径L4的废气量的分配。EGR阀19通过未图示的控制部调整开度，发动机主体3在额定负荷下运行时全开，在未进行EGR时全闭。
[0024]在第3排气路径L3上依次连接有节约器21和洗涤器23。节约器21通过来自发动机主体3的废气而生成蒸汽。所生成的蒸汽用于船内的各处。
洗涤器23通过向废气喷射水等液体来去除废气中所包含的SOx (硫氧化物)和PM(粒状物质)等杂质。另外，在使用包含0.1 %以上的硫磺成分的燃料作为发动机主体3的燃料时应用洗涤器23，而在使用包含0.1 %以下的硫磺成分的燃料时，可以省略。
[0025]在设置于EGR路径L4的EGR阀19的下游侧依次连接有EGR洗涤器25和EGR鼓风机27。
EGR洗涤器25通过向流过EGR路径L4的废气喷射水等液体来去除废气中所包含的SOx和PM等杂质。
EGR鼓风机27通过可由逆变器改变频率的电动马达29而被旋转驱动。EGR鼓风机27用于弥补通过EGR阀19及EGR洗涤器25流经构成EGR路径L4的配管时所产生的废气的压力损失。通过EGR鼓风机27加压的废气被导向设置于EGR路径L4的第IEGR旁通切换阀(EGR旁通切换机构)31。在EGR鼓风机27与第IEGR旁通切换阀31之间设有分支点33，EGR旁通路径L5从该分支点33分支。在EGR旁通路径L5上设有第2EGR旁通切换阀(EGR旁通切换机构)35。第IEGR旁通切换阀31及第2EGR旁通切换阀35通过未图示的控制部控制开闭。
[0026]通过第IEGR旁通切换阀31和第2EGR旁通切换阀35，再循环的废气选择EGR路径L4或EGR旁通路径L5。另外，也可以设置三通阀来代替第IEGR旁通切换阀31及第2EGR旁通切换阀35。
EGR旁通路径L5与压缩机5b的下游侧且空气冷却器15的上游侧的扫气路径Kl连接。由此，通过EGR旁通路径L5的废气能够旁通压缩机5b。
[0027]在EGR路径L4的第IEGR旁通切