发动机系统以及船舶的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及有效地回收废热能量的发动机系统。
【背景技术】
[0002]在具备由排气能量驱动的增压器和动力涡轮这两者的发动机系统(例如参照专利文献I)中，执行优先向增压器侧供给所需量的排气而将剩余的排气供给至动力涡轮侧的控制。
[0003]又，在具备增压器和动力涡轮这两者的发动机系统中，存在执行如下控制的情况:将开闭阀设置在向动力涡轮侧供给的排气的流路中，并根据运行条件关闭该开闭阀而避免排气向动力涡轮侧流入。
[0004]现有技术文献:
专利文献:
专利文献1:日本特开平10-169455号公报。
【发明内容】
[0005]发明要解决的问题:
在执行如优先向上述增压器侧供给排气的控制的发动机系统中，受到来自从发动机主体排出的排气量变化的影响最大的是动力涡轮，动力涡轮的设定成为了问题。例如，在发动机主体进行正常运行时将动力涡轮设定为处于高效率，这是合理的做法，但是在该情况下，如果供给比正常运行时更多的排气，则放弃排气的一部分以避免动力涡轮转速超过允许值。这样的运用不一定能够充分回收废热能量。又，对于发动机系统当然会要求系统的简单化。
[0006]又，至于不使排气流入动力涡轮侧的控制，即便将上述开闭阀关闭而防止排气流入动力涡轮，在动力涡轮与发动机主体连接的情况下，动力涡轮也仍由发动机主体驱动。此时，动力涡轮如送风机那样工作，从而试图输送气体，但是上述开闭阀处于关闭状态导致气体不流动。因此，驱动动力涡轮时需要较大的力，导致发动机主体承受较大的负荷。
[0007]本发明是鉴于这样的情况而形成，其目的是提供能够高效地回收废热能量且能够谋求系统的简单化的发动机系统。
[0008]又，本发明的目的是能够在动力涡轮不由排气驱动时，抑制对发动机主体产生过度的负荷。
[0009]解决问题的手段:
根据本发明的一种形态的发动机系统具备:发动机主体；由从所述发动机主体排出的排气驱动的增压器；由从所述发动机主体排出的排气驱动的动力涡轮；将从所述发动机主体排出的排气导入至所述增压器的增压器入口配管；和将从排气发动机主体排出的排气导入至所述动力涡轮的动力涡轮入口配管；所述动力涡轮具有设置于入口侧的可变喷嘴；并且形成为如下结构:执行排气流量控制，所述排气流量控制，在从所述发动机主体排出的排气的量减少时，减小所述可变喷嘴的开口面积，以此，增大供给至所述增压器的排气的量相对于从所述发动机主体排出的排气的量的比例，且在从所述发动机主体排出的排气的量增加时，增大所述可变喷嘴的开口面积，以此，减小供给至所述增压器的排气的量相对于从所述发动机主体排出的排气的量的比例。
[0010]通常情况下，可变喷嘴用于改变其开口面积以此根据排气量改善涡轮(上述结构中动力涡轮)的效率。根据上述结构，通过改变该可变喷嘴的开口面积，还可以同时调节供给至增压器的排气的量。即，根据上述结构，可以通过可变喷嘴执行根据排气量高效地回收废热能量的控制、和向增压器供给适当量的排气的控制这两个控制。因此，根据上述发动机系统，可以高效地回收废热能量，且可以谋求系统的简单化。
[0011 ] 也可以是在上述发动机系统中，所述动力涡轮入口配管形成为从所述增压器入口配管分叉，且将所述增压器入口配管内的排气的一部分导入至所述动力涡轮的结构。
[0012]又，也可以是在上述发动机系统中，所述发动机主体具有容纳由所述增压器升压的新气的扫气管；在所述扫气管内的压力小于规定的下限值时减小所述可变喷嘴的开度，且在所述扫气管内的压力大于规定的上限值时增大所述可变喷嘴的开度，以此进行所述排气流量控制。根据上述结构，可变喷嘴基于扫气管内的压力进行开闭，因此能够更加可靠且容易地向增压器供给适当量的排气。
[0013]又，也可以是在上述发动机系统中，所述规定的下限值以及所述规定的上限值设定为随着所述发动机主体的负荷增大而增大。根据上述结构，可以根据发动机负荷适当地设定扫气管内的压力的上限值以及下限值。
[0014]此外，根据本发明的另一种形态的发动机系统，具备:发动机主体；由从所述发动机主体排出的排气驱动的增压器；由从所述发动机主体排出的排气驱动，且与所述发动机主体的曲轴连接的动力涡轮；将从所述发动机主体排出的排气导入至所述增压器的增压器入口配管；将从所述发动机主体排出的排气导入至所述动力涡轮的动力涡轮入口配管；设置于所述动力涡轮入口配管，且根据所述发动机主体的运行条件进行开闭的开闭阀；与所述动力涡轮入口配管中比所述开闭阀靠近下游侧的部分连接，且从所述动力涡轮入口配管抽出气体的抽气配管；和设置于所述抽气配管的抽气阀；并且形成为如下结构:在所述发动机主体正转且所述发动机主体的负荷大于规定的切换负荷的第一条件时，打开所述开闭阀且关闭所述抽气阀；在所述发动机主体反转时或者所述发动机主体的负荷小于所述规定的切换负荷的第二条件时，关闭所述开闭阀或者设置为比所述第一条件中的所述开闭阀的开度小的小开度，且打开所述抽气阀。
[0015]根据上述结构，在动力涡轮不由排气驱动时，即便动力涡轮由发动机主体的曲轴驱动，通过了动力涡轮的气体从抽气配管被抽气，因此也能够抑制对驱动动力涡轮的发动机主体产生过度的负荷。
[0016]又，也可以是在上述发动机系统中，所述动力涡轮入口配管形成为从所述增压器入口配管分叉，且将所述增压器入口配管内的排气的一部分导入至所述动力涡轮的结构。
[0017]又，也可以是在上述发动机系统中，所述发动机主体的负荷上升时的所述切换负荷，即上升切换负荷，设定为比所述发动机主体的负荷下降时的所述切换负荷即下降切换负荷大。根据上述结构，可以在考虑发动机主体的负荷上升时和下降时的不同特性的基础上，运用发动机系统。因此，可以实现更适合的发动机系统的运用。
[0018]又，也可以是上述发动机系统形成为在所述发动机主体的负荷上升而大于所述上升切换负荷时，关闭所述抽气阀后打开所述开闭阀的结构。根据上述结构，在关闭抽气阀后打开开闭阀而不是在关闭抽气阀的同时打开开闭阀，因此一瞬间都不会形成阻力较小的流路，可以稳定地进行向增压器的排气供给。
[0019]又，也可以是上述发动机系统形成为在所述发动机主体的负荷下降而小于所述下降切换负荷时，关闭所述开闭阀后打开所述抽气阀的结构。在该情况下，也同样地一瞬间都不会形成阻力较小的流路，可以稳定地进行向增压器的排气供给。
[0020]又，也可以是在上述发动机系统中，还具备排出通过了所述动力涡轮的排气的动力涡轮出口配管；所述抽气配管与所述动力涡轮出口配管连接，将从所述动力涡轮入口配管抽出的气体排出至所述动力涡轮出口配管。根据上述结构，在动力涡轮不由排气驱动时，即便动力涡轮由发动机主体的曲轴驱动，通过了动力涡轮的气体在包括抽气配管的循环流路中循环，因此也能够抑制对发动机主体产生过度的负荷。
[0021]又，也可以是在上述发动机系统还具备:在所述动力涡轮出口配管中，连接于连接有所述抽气配管的部分和所述动力涡轮之间，能够将外气引入至所述动力涡轮出口配管的空气引入配管；和设置于该空气引入配管的空气引入阀；并且形成为如下结构:在所述第一条件时关闭所述空气引入阀，在所述第二条件时打开所述空气引入阀。根据上述结构，上述循环流路内的气体被替换，因此能够抑制该循环流路内的气体的温度过度上升。
[0022]又，也可以是在上述发动机系统中，还具备将通过了所述增压器的排气排出的增压器出口配管；所述抽气配管与所述增压器出口配管连接，将从所述动力涡轮入口配管抽出的气体排出至所述增压器出口配管。根据上述结构，根本未形成有如上述循环流路，因此不会存在循环流路内的气体的温度过度上升的情况。
[0023]此外，根据本发明的一种形态的船舶具备上述中的任意一种发动机系统。
[0024]发明效果:
如上所述，根据上述一种形态的发动机系统，能够高效地回收废热能量，且能够谋求系统的简单化。
[0025]又，根据另一种形态的发动机系统，可以在动力涡轮不由排气驱动时，抑制对发动机主体产生过度的负荷。
【附图说明】
[0026]图1是根据第一实施形态的发动机系统的整体图；
图2是上述发动机系统的控制系统的框图；
图3是示出上述发动机系统的控制内容的流程图；
图4是示出适当的扫气压的范围的图表；
图5是根据第二实施形态的发动机系统的整体图；
图6是根据第三实施形态的发动机系统的整体图。
【具体实施方式】
[0027]以下，参照【附图说明】根据实施形态的发动机系统。以下，在所有附图中对于相同或相当的要素标以相同的符号，并省略重复说明。
[0028](第一实施形态)
<发动机系统的整体结构>
首先，说明根据第一实施形态的发动机系统100的整体结构。图1是根据本实施形态的发动机系统100的整体图。如图1所示，根据本实施形态的发动机系统100是用于使船舶101航行的所谓主机，并且具备发动机主体10、增压器20、动力涡轮30、各种配管41?45和各种阀51、52。以下，对此依次进行说明。
[0029]发动机主体10是发动机系统100的中心装置。本实施形态的发动机主体10是所谓的低速柴油发动机。发动机主体10使梢端安装有螺旋桨102的螺旋桨轴103旋转，并且可以执行产生使船舶101前进的方向的推进力的正转、和产生使船舶101后退的方向的推进力的反转。螺旋桨轴103与曲轴11连接，曲轴11与多个活塞12连接。各活塞12在汽缸13内随着燃料爆炸进行往复运动，曲轴11通过