[发明专利]发动机排气能量回收装置

说明书

技术领域

本发明涉及回收从船舶用柴油发动机、陆上发电机用柴油发动机等的发动机主体排出的废气(燃烧气体)的排气能量作为动力的排气能量回收装置。

背景技术

作为以废气(燃烧气体)中含有的排气能量为动力进行回收的排气能量回收装置，例如已知有专利文献所公开的增压器及动力涡轮。

专利文献1日本特开昭63-186916号公报

柴油发动机具备将从发动机主体排出的废气(燃烧气体)不仅导向增压器，而且将其一部分导向动力涡轮等而回收排气能量的装置，在此种柴油发动机中，由于废气的一部分的排气能量未使用于增压器的驱动，因此根据发动机的运转状态的不同，可能会发生增压器效率下降且从增压器向发动机主体的换气(吸气)压力不足，因而发动机的燃烧效率下降，燃料消耗率增加。

然而，近年来，通过增压器的排气涡轮部及被涡轮部的旋转驱动力所驱动的压缩器部的叶片的形状、将叶片包裹在内的壳体与叶片之间的间隙的减少、涡轮部及压缩器部的驱动阻力减少等的改善，增压器的性能获得提高，即使将来自发动机的废气超过以往情况地导向动力涡轮，增压器也能够向发动机主体供给充分的换气压力(供气压力)。

其结果是，上述专利文献所公开的柴油发动机在高负载运转的状态下，当缩小旁通阀(即，减少动力涡轮的输出)时，为了驱动动力涡轮而利用的废气向增压器的排气涡轮供给，排气涡轮的驱动力及转速上升，被排气涡轮所驱动的压缩器的转速也上升。

其结果是，从压缩器向柴油发动机供给的压缩空气的压力(换气压力：供气压力)超过发动机的容许运转压力，因此从发动机安全方面的观点出发，仅将换气压力控制成容许压力以下，因此发动机不会以最佳运转状态进行运转而无法实现热效率改善。

发明内容

本发明鉴于上述的情况而作出，其目的在于提供一种利用组装有相对于发动机的负载、发动机转速而发动机性能(燃料消耗率)成为最佳的换气压力(供气压力)的计算式或数据库的控制装置，以得到最佳换气压力的方式调整不通过动力涡轮及增压器而旁通的废气量，从而能够始终确保发动机的最佳运转状态的发动机排气能量回收装置。

另外，其目的在于即便由于经年老化而汽缸内的压缩压力下降，也能维持所述发动机的最佳运转状态。

发动机实现上述目的，涉及一种排气能量回收装置，其特征在于，具备：排气涡轮增压器，利用从所述发动机排出的废气对涡轮部进行驱动，具有通过该涡轮部的驱动而将外气向发动机主体进行压力输送的压缩器部；第一排气管，将该排气涡轮增压器与所述发动机的排气岐管之间连通；动力涡轮，由所述废气来驱动；第二排气管，将所述排气岐管与所述动力涡轮之间连通；气体入口控制阀，配设在该第二排气管的中途并控制废气向所述动力涡轮的流量；旁通管，与位于所述气体入口控制阀的上游侧的所述第二排气管连接而绕过所述动力涡轮；废气旁通控制阀，配设在该旁通管的中途并控制绕过所述动力涡轮的废气的流量；发动机负载检测机构，检测所述发动机的负载；发动机转速检测机构，检测所述发动机的转速；换气(供气)压力检测机构，检测所述发动机的换气(供气)压力；以及控制装置，具有根据发动机负载检测机构及发动机转速检测机构检测到的各个检测值而计算出发动机的燃料消耗率成为最佳的运转状态的最佳换气压力的数据库，所述控制装置以成为计算出的所述最佳换气(供气)压力的方式控制所述废气旁通控制阀。

根据本发明的发动机排气能量回收装置，控制装置根据检测到的发动机负载和发动机转速等检测值而计算出用于将发动机形成为最佳的运转状态的发动机的最佳换气压力，以成为该计算出的最佳换气压力的方式通过设置在动力涡轮跟前的上述废气旁通控制阀的控制来控制废气旁通量，始终将发动机维持成最佳运转状态，通过抑制燃料消耗率而得到发动机的运转成本减少及伴随于此的环境改善等的良好效果。

另外，还优选具备如下结构：在所述控制装置中还具备根据发动机负载检测机构及发动机转速检测机构检测到的各个检测值而计算出发动机的燃料消耗率成为最佳的运转状态的燃料喷射装置的最佳喷射时间的映射，参照该映射，控制所述燃料喷射装置的喷射时间。

伴随着与动力涡轮连结的被驱动装置的负载变化，而向动力涡轮流动的废气量进行变化，向排气涡轮增压器侧流动的废气量进行变化，换气压力进行变化。因此，除了换气压力之外，通过使燃料喷射时间变化而控制发动机的汽缸内的燃烧状态(燃烧时间)，能够始终将发动机维持成燃料消耗率最佳运转状态，因此能得到发动机的运转成本减少及与此相伴的环境改善等良好效果。