[发明专利]内燃机系统及船舶

说明书

技术领域

本发明涉及内燃机系统及船舶，特别是涉及设置了具有与发电机直接连结的增压器(supercharger)的内燃机的内燃机系统及船舶。

背景技术

通常，已知使用内燃机的排气中含有的能量，将内燃机的进气空气增压的增压器(涡轮增压器)。另外，已知如下技术：通过将发电机与增压器直接连结，在内燃机以高负荷运转的情况下，使用增压器的旋转进行发电，由此，将废气中含有的能量作为电能量有效地回收(发电)，驱动与输出轴直接连结的电动机而辅助输出轴(例如，参照专利文献1)。

与搭载直接连结了发电机的增压器的情况同样，已知对于在大型船的主推进发动机(例如柴油发动机)使用混合增压器进行发电的技术。

另外，在大型船中装配与主推进发动机直接连结的电动发电机，使用船内产生的剩余电力辅助输出轴、或使用输出轴的动力进行发电来供给船内的电力需要的系统正在实用化。

但是，在主推进发动机以低负荷运转的情况下，混合增压器或轴电动发电机产生的发电量也降低，因此，存在不能供给船内的电力需要的问题。为了解决该问题，已知有设置与主推进发动机不同的内燃机、例如以柴油发动机驱动的发电机(下面，记载为“柴油发电机”)来补充不足的电力的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：(日本)特开平2006-238700号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，具备上述混合增压器的主推进发动机中，当主推进发动机以高负荷运转时，有时混合增压器的可发电电力超过船内需要的电力。该情况下，为了不浪费剩余的电力，进行控制以减少混合增压器的发电量、或将发电的剩余电力在负载箱等中变换成热而丢弃。

即，存在废气中含有的能量被浪费丢弃、或电能被浪费丢弃的问题。

另一方面，在装配有与主推进发动机的输出轴直接连结的电动发电机的情况下，通过使用剩余电力驱动电动发电机来辅助输出轴，可以降低主推进发动机的燃料消耗。或者也可以使用输出轴的动力由电动发电机进行发电来供给船内的电力需要。

在由电动发电机进行发电的情况下，输出轴的转速不稳定，所以电动发电机的旋转驱动速度也不固定。因此，由电动发电机发电的电力的频率及电压也不固定，所以需要用频率变换装置使供给电力或发电电力与船内的频率及电压一致。

对于混合增压器的发电也是同样由于转速不稳定，所以对发电的电力的频率及电压需要用频率变换装置使供给电力或发电电力与船内的频率及电压一致。

因此，在装配直接连结到输出轴的电动发电机且在主推进发动机上装配有混合增压器的船中，需要装配两组频率变换装置，存在不仅成本升高而且也难以确保空间的问题。

另外，在将由混合增压器发电的电力供给到输出轴的电动发电机来辅助主推进发动机的情况下，由于发电的电力通过配置于混合增压器的频率变换装置及配置于电动发电机的频率变换装置的两组频率变换装置，因此存在电力损失大、电力被浪费消耗的问题。

具体而言，由混合增压器发电的电力，由配置于混合增压器的频率变换装置的转换器整流成直流后，由逆变器变换成与船内电力同频率的电力，进而由配置于电动发电机的频率变换装置的转换器变换成直流后，由逆变器变换成适于驱动电动发电机的电压和频率。即，电力分别两次通过转换器及逆变器，因此存在这些设备的电力损失增大，电力被浪费消耗的问题。

另一方面，如上述，在主推进发动机以低负荷运转时，不仅需要混合增压器的发电，而且还需要进行柴油发电机的发电。例如，需要在主推进发动机的负荷逐渐降低，混合增压器的发电量中电力需要不足之前，起动柴油发电机的柴油发动机，使混合增压器及柴油发电机并行运转。

这样，为了并行进行柴油发电机产生的发电，柴油发电机起动后需要花费一定的时间，存在该期间柴油发动机所消耗的燃料造成浪费的问题。

另外，柴油发电机通常不能以低负荷连续运转，换言之，非强加规定的负荷(负荷的下限值)以上的负荷的状态时不能进行连续运转。因此，在需要使混合增压器和柴油发电机并行运转的情况下，即使抑制混合增压器的发电量，也需要确保柴油发电机的最低限的发电量。

因此，存在混合增压器的导入产生的节能效果受到损害的问题。

本发明为了解决所述课题而完成，其目的在于，提供可以抑制混合增压器的导入产生的节能效果的损害的内燃机系统及船舶。

用于解决课题的方案

为了实现所述目的，本发明提供如下方案。