專利名稱：內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)及船舶的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)及船舶，特別是涉及設(shè)置了具有與發(fā)電機(jī)直接連結(jié)的增壓器(supercharger)的內(nèi)燃機(jī)的內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)及船舶。
背景技術(shù)：
通常，已知使用內(nèi)燃機(jī)的排氣中含有的能量，將內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣空氣增壓的增壓器 (渦輪增壓器)。另外，已知如下技術(shù)通過將發(fā)電機(jī)與增壓器直接連結(jié)，在內(nèi)燃機(jī)以高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，使用增壓器的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行發(fā)電，由此，將廢氣中含有的能量作為電能量有效地回收(發(fā)電)，驅(qū)動(dòng)與輸出軸直接連結(jié)的電動(dòng)機(jī)而輔助輸出軸(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。與搭載直接連結(jié)了發(fā)電機(jī)的增壓器的情況同樣，已知對于在大型船的主推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)(例如柴油發(fā)動(dòng)機(jī))使用混合增壓器進(jìn)行發(fā)電的技術(shù)。另外，在大型船中裝配與主推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)直接連結(jié)的電動(dòng)發(fā)電機(jī)，使用船內(nèi)產(chǎn)生的剩余電力輔助輸出軸、或使用輸出軸的動(dòng)力進(jìn)行發(fā)電來供給船內(nèi)的電力需要的系統(tǒng)正在實(shí)用化。但是，在主推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)以低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，混合增壓器或軸電動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的發(fā)電量也降低，因此，存在不能供給船內(nèi)的電力需要的問題。為了解決該問題，已知有設(shè)置與主推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)不同的內(nèi)燃機(jī)、例如以柴油發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)(下面，記載為“柴油發(fā)電機(jī)”)來補(bǔ)充不足的電力的技術(shù)?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 (日本)特開平2006-238700號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題但是，具備上述混合增壓器的主推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)中，當(dāng)主推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)以高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)， 有時(shí)混合增壓器的可發(fā)電電力超過船內(nèi)需要的電力。該情況下，為了不浪費(fèi)剩余的電力，進(jìn)行控制以減少混合增壓器的發(fā)電量、或?qū)l(fā)電的剩余電力在負(fù)載箱等中變換成熱而丟棄。即，存在廢氣中含有的能量被浪費(fèi)丟棄、或電能被浪費(fèi)丟棄的問題。另一方面，在裝配有與主推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出軸直接連結(jié)的電動(dòng)發(fā)電機(jī)的情況下， 通過使用剩余電力驅(qū)動(dòng)電動(dòng)發(fā)電機(jī)來輔助輸出軸，可以降低主推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料消耗?；蛘咭部梢允褂幂敵鲚S的動(dòng)力由電動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電來供給船內(nèi)的電力需要。在由電動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電的情況下，輸出軸的轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定，所以電動(dòng)發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)速度也不固定。因此，由電動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電的電力的頻率及電壓也不固定，所以需要用頻率變換裝置使供給電力或發(fā)電電力與船內(nèi)的頻率及電壓一致。對于混合增壓器的發(fā)電也是同樣由于轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定，所以對發(fā)電的電力的頻率及電壓需要用頻率變換裝置使供給電力或發(fā)電電力與船內(nèi)的頻率及電壓一致。
因此，在裝配直接連結(jié)到輸出軸的電動(dòng)發(fā)電機(jī)且在主推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)上裝配有混合增壓器的船中，需要裝配兩組頻率變換裝置，存在不僅成本升高而且也難以確?？臻g的問題。另外，在將由混合增壓器發(fā)電的電力供給到輸出軸的電動(dòng)發(fā)電機(jī)來輔助主推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的情況下，由于發(fā)電的電力通過配置于混合增壓器的頻率變換裝置及配置于電動(dòng)發(fā)電機(jī)的頻率變換裝置的兩組頻率變換裝置，因此存在電力損失大、電力被浪費(fèi)消耗的問題。具體而言，由混合增壓器發(fā)電的電力，由配置于混合增壓器的頻率變換裝置的轉(zhuǎn)換器整流成直流后，由逆變器變換成與船內(nèi)電力同頻率的電力，進(jìn)而由配置于電動(dòng)發(fā)電機(jī)的頻率變換裝置的轉(zhuǎn)換器變換成直流后，由逆變器變換成適于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)發(fā)電機(jī)的電壓和頻率。即，電力分別兩次通過轉(zhuǎn)換器及逆變器，因此存在這些設(shè)備的電力損失增大，電力被浪費(fèi)消耗的問題。另一方面，如上述，在主推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)以低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，不僅需要混合增壓器的發(fā)電，而且還需要進(jìn)行柴油發(fā)電機(jī)的發(fā)電。例如，需要在主推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷逐漸降低，混合增壓器的發(fā)電量中電力需要不足之前，起動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，使混合增壓器及柴油發(fā)電機(jī)并行運(yùn)轉(zhuǎn)。這樣，為了并行進(jìn)行柴油發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的發(fā)電，柴油發(fā)電機(jī)起動(dòng)后需要花費(fèi)一定的時(shí)間，存在該期間柴油發(fā)動(dòng)機(jī)所消耗的燃料造成浪費(fèi)的問題。另外，柴油發(fā)電機(jī)通常不能以低負(fù)荷連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，換言之，非強(qiáng)加規(guī)定的負(fù)荷(負(fù)荷的下限值)以上的負(fù)荷的狀態(tài)時(shí)不能進(jìn)行連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，在需要使混合增壓器和柴油發(fā)電機(jī)并行運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，即使抑制混合增壓器的發(fā)電量，也需要確保柴油發(fā)電機(jī)的最低限的發(fā)電量。因此，存在混合增壓器的導(dǎo)入產(chǎn)生的節(jié)能效果受到損害的問題。本發(fā)明為了解決所述課題而完成，其目的在于，提供可以抑制混合增壓器的導(dǎo)入產(chǎn)生的節(jié)能效果的損害的內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)及船舶。用于解決課題的方案為了實(shí)現(xiàn)所述目的，本發(fā)明提供如下方案。本發(fā)明的第1方面的內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)的特征在于，設(shè)有內(nèi)燃機(jī)，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力；增壓器，接受從該內(nèi)燃機(jī)排出的廢氣供給，將所述內(nèi)燃機(jī)的吸入空氣增壓；輸出軸，由所述內(nèi)燃機(jī)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)；第1發(fā)電機(jī)，在與所述增壓器的旋轉(zhuǎn)軸之間可傳遞旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力地連接，進(jìn)行發(fā)電；第2發(fā)電機(jī)，其在與所述輸出軸之間可傳遞旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力地連接，進(jìn)行發(fā)電及所述輸出軸的驅(qū)動(dòng)；第1轉(zhuǎn)換器，將由所述第1發(fā)電機(jī)發(fā)電的交流電力變換成直流電力；第2轉(zhuǎn)換器， 將由所述第2發(fā)電機(jī)發(fā)電的交流電力持續(xù)變換成與由所述第1轉(zhuǎn)換器變換的直流電力同電壓的直流電力、或?qū)⒂伤龅?轉(zhuǎn)換器變換的直流電力變換成交流電力并供給到所述第2 發(fā)電機(jī)。在本發(fā)明的第1方面中，優(yōu)選的是，所述第1轉(zhuǎn)換器及所述第2轉(zhuǎn)換器通過電氣布線電連接。根據(jù)本發(fā)明的第1方面，可以由第1發(fā)電機(jī)及第2發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電。因此，即使第 1發(fā)電機(jī)的發(fā)電量比外部電力需要量小的情況、或第1發(fā)電機(jī)由于故障不能進(jìn)行發(fā)電的情況下，也能夠?qū)⒂傻?發(fā)電機(jī)發(fā)電的電力供給到外部。S卩，不需要使用上述柴油發(fā)電機(jī)。由此，不需要確保柴油發(fā)電機(jī)起動(dòng)所需要的時(shí)間，不需要向柴油發(fā)電機(jī)供給的燃料。在第1發(fā)電機(jī)的發(fā)電量大于外部電力需要量的情況下，將由第1發(fā)電機(jī)發(fā)電的電力的一部分經(jīng)由第1轉(zhuǎn)換器及第2轉(zhuǎn)換器，而不經(jīng)由船內(nèi)電力系統(tǒng)供給到第2發(fā)電機(jī)，從而第2發(fā)電機(jī)可以旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)并輔助輸出軸。由此，由輸出軸傳遞的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力由內(nèi)燃機(jī)及第2發(fā)電機(jī)供給，減輕內(nèi)燃機(jī)的負(fù)荷。其結(jié)果，可以降低內(nèi)燃機(jī)的燃料消耗。在本發(fā)明的第1方面中，優(yōu)選的是，還設(shè)有將由所述第1轉(zhuǎn)換器及所述第2轉(zhuǎn)換器的至少一方變換的直流電力變換成交流電力并供給到外部的逆變器。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過將由第1轉(zhuǎn)換器及第2轉(zhuǎn)換器變換的直流電力用一個(gè)逆變器變換成直流電力，可以降低本發(fā)明的第1方面的內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)的成本及設(shè)置空間。例如，通過將由第1轉(zhuǎn)換器及第2轉(zhuǎn)換器變換的直流電力的電壓設(shè)為相同，可以由一個(gè)逆變器應(yīng)對若電壓不同則每個(gè)電壓需要兩個(gè)逆變器的情況。這里，直流電力的電壓相同是指包含于以一個(gè)逆變器可應(yīng)對的電壓范圍。本發(fā)明的第2方面的船舶的特征在于，設(shè)有上述本發(fā)明的第1方面的內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明第2方面，由于設(shè)有所述本發(fā)明第1方面的內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)，所以可以抑制損害混合增壓器的導(dǎo)入產(chǎn)生的節(jié)能效果。根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)及船舶，由于可以利用由增壓器旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的第1發(fā)電機(jī)及由輸出軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的第2發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，所以不需要額外地具備柴油發(fā)電機(jī)等，因此， 具有可以抑制損害混合增壓器的導(dǎo)入產(chǎn)生的節(jié)能效果這樣的效果。另外，在第1發(fā)電機(jī)、第2發(fā)電機(jī)之間的電力交接通過DC總線進(jìn)行，因此，不需要從直流變換成船內(nèi)電力系統(tǒng)的交流的逆變器，可高效地進(jìn)行電力的供給。


圖1是說明本發(fā)明一實(shí)施方式的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的概要的示意圖。標(biāo)號說明1柴油發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)(內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng))2柴油發(fā)動(dòng)機(jī)(內(nèi)燃機(jī))3混合增壓器(增壓器)4軸電動(dòng)發(fā)電機(jī)(第2發(fā)電機(jī))5第1轉(zhuǎn)換器6第2轉(zhuǎn)換器7逆變器IODC總線(電線)25輸出軸33旋轉(zhuǎn)軸34增壓器發(fā)電機(jī)(第1發(fā)電機(jī))
具體實(shí)施例方式下面，參照圖1對本發(fā)明一實(shí)施方式的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行說明。
圖1是說明本實(shí)施方式的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的概要的示意圖。本實(shí)施方式中，將本發(fā)明的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)(內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng))1適用于船舶的主推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)所使用的例子來進(jìn)行說明。如圖1所示，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)1中主要設(shè)有具備混合增壓器(增壓器)3及軸電動(dòng)發(fā)電機(jī)(第2發(fā)電機(jī))4的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)(內(nèi)燃機(jī))2 ；第1轉(zhuǎn)換器5 ；第2轉(zhuǎn)換器6 ；逆變器 7;以及控制單元8。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)2產(chǎn)生推進(jìn)船舶的推進(jìn)力并同時(shí)供給在船舶內(nèi)所使用的電力。如圖1所示，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)2中主要設(shè)有混合增壓器3 ；發(fā)動(dòng)機(jī)主體21 ；空氣冷卻器22 ；掃氣室23 ；廢氣集合管M ；輸出軸25 ；以及軸電動(dòng)發(fā)電機(jī)4?；旌显鰤浩?將發(fā)動(dòng)機(jī)主體21的進(jìn)氣空氣增壓，同時(shí)根據(jù)情況供給在船舶內(nèi)所使用的電力。如圖1所示，混合增壓器3中主要設(shè)有渦輪31、壓縮機(jī)32、旋轉(zhuǎn)軸33、以及增壓器發(fā)電機(jī)(第1發(fā)電機(jī))34。渦輪31接受從發(fā)動(dòng)機(jī)主體21排出的高壓廢氣的供給并產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力。渦輪31 利用旋轉(zhuǎn)軸33繞其軸線可旋轉(zhuǎn)地被支承。壓縮機(jī)32通過旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，將從大氣吸入的空氣升壓并供給到發(fā)動(dòng)機(jī)主體21，換而言之，將發(fā)動(dòng)機(jī)主體的進(jìn)氣空氣增壓。壓縮機(jī)32利用旋轉(zhuǎn)軸33繞其軸線可旋轉(zhuǎn)地被支承。旋轉(zhuǎn)軸33可旋轉(zhuǎn)地支承渦輪31及壓縮機(jī)32，同時(shí)將在渦輪31產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力傳遞給壓縮機(jī)32及增壓器發(fā)電機(jī)34。增壓器發(fā)電機(jī)34通過旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生交流電力。在增壓器發(fā)電機(jī)34上可傳遞旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力地連接有旋轉(zhuǎn)軸33。另外，增壓器發(fā)電機(jī)34與第1轉(zhuǎn)換器5可供給發(fā)電的交流電力地連接。發(fā)動(dòng)機(jī)主體21是產(chǎn)生推進(jìn)船舶的推進(jìn)力的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。本實(shí)施方式中，作為船舶的主推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)，適用通常使用的二沖程循環(huán)的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)并說明。發(fā)動(dòng)機(jī)主體21為在多個(gè)氣缸內(nèi)使用增壓的空氣使從外部供給的柴油燃料燃燒， 由此使活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力的結(jié)構(gòu)。在發(fā)動(dòng)機(jī)主體21的周圍，作為附屬的設(shè)備配置有混合增壓器3、空氣冷卻器22、掃氣室23、廢氣集合管M。另外，在發(fā)動(dòng)機(jī)主體21上設(shè)有向推進(jìn)器沈傳遞旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力的輸出車由25 ο空氣冷卻器22對由混合增壓器3增壓的進(jìn)氣空氣進(jìn)行冷卻。在空氣冷卻器22上連接有供給由混合增壓器3的壓縮機(jī)32增壓過的進(jìn)氣空氣的流路。另外，構(gòu)成為使由空氣冷卻器22冷卻的增壓的進(jìn)氣空氣流入掃氣室23。掃氣室23是向發(fā)動(dòng)機(jī)主體21供給增壓的進(jìn)氣空氣的空間。構(gòu)成為向掃氣室23從空氣冷卻器22流入冷卻的增壓的進(jìn)氣空氣。另外，掃氣室 23成為將增壓的進(jìn)氣空氣積蓄在內(nèi)部并向氣缸等內(nèi)部分別供給增壓的進(jìn)氣空氣的結(jié)構(gòu)。廢氣集合管M是將從發(fā)動(dòng)機(jī)主體21排出的廢氣匯集并導(dǎo)向船舶外部的配管。構(gòu)成為將由氣缸等內(nèi)部的燃燒產(chǎn)生的廢氣分別流入廢氣集合管M。另外，廢氣集合管M構(gòu)成為將廢氣的一部分供給到混合增壓器3的渦輪31。輸出軸25將由發(fā)動(dòng)機(jī)主體21產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力傳遞給推進(jìn)器26。
輸出軸25構(gòu)成為在與軸電動(dòng)發(fā)電機(jī)4之間可進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力的傳遞。即，構(gòu)成為從輸出軸25向軸電動(dòng)發(fā)電機(jī)4可傳遞旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力，同時(shí)從軸電動(dòng)發(fā)電機(jī)4向輸出軸25可傳遞旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力。推進(jìn)器沈通過旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生船舶的推進(jìn)力。軸電動(dòng)發(fā)電機(jī)4是通過旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生交流電力的發(fā)電機(jī)，同時(shí)也是從外部接受交流電力的供給產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力的電動(dòng)機(jī)。換而言之，是發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)可逆的軸電動(dòng)發(fā)電機(jī)。軸電動(dòng)發(fā)電機(jī)4構(gòu)成為在與軸電動(dòng)發(fā)電機(jī)4之間可進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力的傳遞。另外， 軸電動(dòng)發(fā)電機(jī)4可構(gòu)成為對第2轉(zhuǎn)換器6可供給交流電力，同時(shí)也可從第2轉(zhuǎn)換器6接受交流電力的供給。第1轉(zhuǎn)換器5將在增壓器發(fā)電機(jī)34發(fā)電的交流電力變換成直流電力。另外，第1 轉(zhuǎn)換器5輸出與由第2轉(zhuǎn)換器6變換的直流電力的電壓同電壓的直流電力。另一方面，第1轉(zhuǎn)換器5構(gòu)成為從增壓器發(fā)電機(jī)34接受交流電力的供給。另外， 第1轉(zhuǎn)換器5構(gòu)成為利用DC總線(電線)10向逆變器7及第2轉(zhuǎn)換器6的至少一方可供給直流電力。構(gòu)成為將控制第1轉(zhuǎn)換器5的控制信號從控制單元8輸入到第1轉(zhuǎn)換器5。這里，由第1轉(zhuǎn)換器5變換的直流電力的電壓和由第2轉(zhuǎn)換器6變換的直流電力的電壓相同是指不僅這些電壓是相同電壓的情況，而且也是指包含于以一個(gè)逆變器可對應(yīng)的電壓的范圍的情況。DC總線10將第1轉(zhuǎn)換器5及逆變器7、第2轉(zhuǎn)換器6及逆變器7、第1轉(zhuǎn)換器5和第2轉(zhuǎn)換器6電連接。第2轉(zhuǎn)換器6將在軸電動(dòng)發(fā)電機(jī)4中發(fā)電的交流電力變換成直流電力，將從第1 轉(zhuǎn)換器5供給的直流電力變換成交流電力。另外，第2轉(zhuǎn)換器6輸出與由第1轉(zhuǎn)換器5變換的直流電力的電壓同電壓的直流電力。另一方面，第2轉(zhuǎn)換器6構(gòu)成為從軸電動(dòng)發(fā)電機(jī)4接受交流電力的供給，并且從第 1轉(zhuǎn)換器5經(jīng)由DC總線10接受直流電力的供給。另外，第2轉(zhuǎn)換器6構(gòu)成為經(jīng)由DC總線 10可向逆變器7供給直流電力。構(gòu)成為將控制第2轉(zhuǎn)換器6的控制信號從控制單元8輸入到第2轉(zhuǎn)換器6。逆變器7將由第1轉(zhuǎn)換器5及第2轉(zhuǎn)換器6變換的直流電力變換成規(guī)定頻率(例如50Hz或60Hz)的交流電力。逆變器7構(gòu)成為經(jīng)由DC總線從第1轉(zhuǎn)換器5及第2轉(zhuǎn)換器6接受直流電力的供給。另一方面，逆變器7構(gòu)成為可向船內(nèi)電力系統(tǒng)9供給交流電力。構(gòu)成為將控制逆變器7的控制信號從控制單元8輸入到逆變器7?？刂茊卧?控制第1轉(zhuǎn)換器5、第2轉(zhuǎn)換器6及逆變器7。換言之，控制增壓器發(fā)電機(jī)34的發(fā)電量和軸電動(dòng)發(fā)電機(jī)4分擔(dān)的發(fā)電量。另外，控制單元8控制將軸電動(dòng)發(fā)電機(jī)4作為發(fā)電機(jī)使用或是作為電動(dòng)機(jī)使用。接著，說明上述結(jié)構(gòu)構(gòu)成的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)1的動(dòng)作。首先，說明對發(fā)動(dòng)機(jī)主體21的負(fù)荷低的情況下的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)1的動(dòng)作，然后， 說明對發(fā)動(dòng)機(jī)主體21的負(fù)荷高的情況下的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)1的動(dòng)作。
如圖1所示，在對發(fā)動(dòng)機(jī)主體21的負(fù)荷低的情況下，從發(fā)動(dòng)機(jī)主體21排出到廢氣集合管M的廢氣流量減少，從廢氣集合管M供給到混合增壓器3的渦輪31的廢氣流量也減少。于是，混合增壓器3的旋轉(zhuǎn)軸33的旋轉(zhuǎn)速度變慢，由壓縮機(jī)32增壓的進(jìn)氣空氣的流量也減少。另一方面，增壓器發(fā)電機(jī)34的發(fā)電量也減少，小于船舶的電力需要量。因此， 電力需要量不足的部分通過由軸電動(dòng)發(fā)電機(jī)4發(fā)電的電力補(bǔ)充。為了與吸入壓縮機(jī)32的空氣溫度相同，設(shè)于混合增壓器3的增壓器發(fā)電機(jī)34產(chǎn)生的發(fā)電量對發(fā)動(dòng)機(jī)主體21的燃料效率造成影響。因此，控制單元8在考慮發(fā)動(dòng)機(jī)主體21 的燃料效率的同時(shí)，適當(dāng)進(jìn)行增壓器發(fā)電機(jī)34的發(fā)電量及軸電動(dòng)發(fā)電機(jī)4的發(fā)電量的比例 (分擔(dān))的控制。具體而言，控制單元8對于第1轉(zhuǎn)換器5輸出將由增壓器發(fā)電機(jī)34發(fā)電的交流電力變換成直流電力的控制信號，對于第2轉(zhuǎn)換器6輸出將由軸電動(dòng)發(fā)電機(jī)4發(fā)電的交流電力變換成直流電力的控制信號。另外，控制單元8對于逆變器7輸出將直流電力變換成交流電力的控制信號。這里，由增壓器發(fā)電機(jī)34發(fā)電的交流電力的頻率與混合增壓器3的旋轉(zhuǎn)軸33的旋轉(zhuǎn)速度成比例地變化，由軸電動(dòng)發(fā)電機(jī)4發(fā)電的交流電力的頻率與輸出軸25的旋轉(zhuǎn)速度成比例地變化。因此，在將由增壓器發(fā)電機(jī)34及軸電動(dòng)發(fā)電機(jī)4發(fā)電的交流電力向船內(nèi)電力系統(tǒng)9供給的情況下，經(jīng)由第1轉(zhuǎn)換器5及第2轉(zhuǎn)換器6及逆變器7變換成所定頻率的交流電力。由此，由增壓器發(fā)電機(jī)34發(fā)電的交流電力在第1轉(zhuǎn)換器5中被變換成直流電力。 另一方面，由軸電動(dòng)發(fā)電機(jī)4發(fā)電的交流電力在第2轉(zhuǎn)換器6中被變換成直流電力。這樣變換的直流電力經(jīng)由DC總線10供給到逆變器7，在變換成規(guī)定頻率的交流電力后供給到船內(nèi)電力系統(tǒng)9。另外，不僅在對發(fā)動(dòng)機(jī)主體21的負(fù)荷低的情況，而且在因故障而不能進(jìn)行增壓器發(fā)電機(jī)34的發(fā)電的情況下，也進(jìn)行上述動(dòng)作。如圖1所示，在對發(fā)動(dòng)機(jī)主體21的負(fù)荷高的情況下，從發(fā)動(dòng)機(jī)主體21排出到廢氣集合管M的廢氣的流量增大，從廢氣集合管M供給到混合增壓器3的渦輪31的廢氣的流量也增大。于是，混合增壓器3的旋轉(zhuǎn)軸33的旋轉(zhuǎn)速度變快，由壓縮機(jī)32增壓的進(jìn)氣空氣的流量也增大。另一方面，增壓器發(fā)電機(jī)34的發(fā)電量也增大，大于船舶的電力需要量。因此， 由增壓器發(fā)電機(jī)34發(fā)電的剩余電力被供給到軸電動(dòng)發(fā)電機(jī)4。為了發(fā)動(dòng)機(jī)主體21的燃料消耗為最少，控制單元8適當(dāng)進(jìn)行增壓器發(fā)電機(jī)34的發(fā)電量及軸電動(dòng)發(fā)電機(jī)4的輸出的控制。具體而言，控制單元8對于第1轉(zhuǎn)換器5輸出將由增壓器發(fā)電機(jī)34發(fā)電的交流電力變換成直流電力的控制信號，對于逆變器7輸出將直流電力變換成交流電力的控制信號。另一方面，對于第2轉(zhuǎn)換器6輸出將直流電力變換成交流電力的控制信號。由第2轉(zhuǎn)換器6變換的交流電力的頻率受到控制，以使軸電動(dòng)發(fā)電機(jī)4的轉(zhuǎn)速適合輔助輸出軸25的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)速。由此，由增壓器發(fā)電機(jī)34發(fā)電的交流電力在第1轉(zhuǎn)換器5中被變換成直流電力。變換的直流電力經(jīng)由DC總線10供給到逆變器7，在變換成規(guī)定頻率的交流電力后，供給到船內(nèi)電力系統(tǒng)9。另一方面，由增壓器發(fā)電機(jī)34發(fā)電的電力中的剩余部分在第1轉(zhuǎn)換器5中被變換成直流電力后，經(jīng)由DC總線10供給到第2轉(zhuǎn)換器6。在第2轉(zhuǎn)換器6中，將直流電力變換成交流電力并供給到軸電動(dòng)發(fā)電機(jī)4。接受了交流電力的供給的軸電動(dòng)發(fā)電機(jī)4旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)輸出軸25。由此，輸出軸25通過發(fā)動(dòng)機(jī)主體21及軸電動(dòng)發(fā)電機(jī)4雙方被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。換言之， 產(chǎn)生船舶所需要的推進(jìn)力的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力由發(fā)動(dòng)機(jī)主體21及軸電動(dòng)發(fā)電機(jī)4分擔(dān)。因此，與只由發(fā)動(dòng)機(jī)主體21產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力的情況相比較，發(fā)動(dòng)機(jī)主體21所要求的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力降低。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，可以由增壓器發(fā)電機(jī)34及軸電動(dòng)發(fā)電機(jī)4進(jìn)行發(fā)電。因此，即使在增壓器發(fā)電機(jī)34的發(fā)電量小于船舶的電力需要量的情況、或增壓器發(fā)電機(jī)34由于故障不能發(fā)電的情況下，也能夠?qū)⒂奢S電動(dòng)發(fā)電機(jī)4發(fā)電的電力供給到船舶。S卩，不需要額外使用上述柴油發(fā)電機(jī)，不需要確保柴油發(fā)電機(jī)起動(dòng)所需要的時(shí)間。 另外，不需要向柴油發(fā)電機(jī)供給燃料。其結(jié)果，可以抑制在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)1中損害混合增壓器3的導(dǎo)入帶來的節(jié)能效^ ο在增壓器發(fā)電機(jī)34的發(fā)電量大于船舶的電力需要量的情況下，將由增壓器發(fā)電機(jī)34發(fā)電的電力的一部分經(jīng)由第1轉(zhuǎn)換器5及第2轉(zhuǎn)換器6供給到軸電動(dòng)發(fā)電機(jī)4，由此， 軸電動(dòng)發(fā)電機(jī)4可以旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)并輔助輸出軸25。由此，由輸出軸25傳遞的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力通過發(fā)動(dòng)機(jī)主體21及軸電動(dòng)發(fā)電機(jī)4供給， 發(fā)動(dòng)機(jī)主體21的負(fù)荷減輕。其結(jié)果，能夠減少發(fā)動(dòng)機(jī)主體21的燃料消耗。通過將由第1轉(zhuǎn)換器5及第2轉(zhuǎn)換器6變換的直流電力的電壓設(shè)為相同，可以將若電壓不同則每種電壓需要兩個(gè)逆變器的情況設(shè)成一個(gè)逆變器7的情況。因此，可以削減本實(shí)施方式的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)1的成本及設(shè)置空間。
權(quán)利要求
1.內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)，設(shè)有 內(nèi)燃機(jī)，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力；增壓器，接受從該內(nèi)燃機(jī)排出的廢氣供給，將所述內(nèi)燃機(jī)的吸入空氣增壓； 輸出軸，由所述內(nèi)燃機(jī)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)；第一發(fā)電機(jī)，在與所述增壓器的旋轉(zhuǎn)軸之間可傳遞旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力地連接，進(jìn)行發(fā)電； 第二發(fā)電機(jī)，在與所述輸出軸之間可傳遞旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力地連接，進(jìn)行發(fā)電及所述輸出軸的驅(qū)動(dòng)；第一轉(zhuǎn)換器，將由所述第一發(fā)電機(jī)發(fā)電的交流電力變換成直流電力； 第二轉(zhuǎn)換器，將由所述第二發(fā)電機(jī)發(fā)電的交流電力持續(xù)變換成與由所述第一轉(zhuǎn)換器變換的直流電力同電壓的直流電力、或?qū)⒂伤龅谝晦D(zhuǎn)換器變換的直流電力變換成交流電力并供給到所述第二發(fā)電機(jī)。
2.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)，所述第一轉(zhuǎn)換器及所述第二轉(zhuǎn)換器通過電氣布線電連接。
3.如權(quán)利要求1或2所述的內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)，還設(shè)有逆變器，將由所述第一轉(zhuǎn)換器及所述第二轉(zhuǎn)換器的至少一方變換的直流電力變換成交流電力并供給外部。
4.設(shè)有權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)的船舶。
全文摘要
公開了內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)，第1發(fā)電機(jī)(34)通過增壓器(3)的旋轉(zhuǎn)軸(33)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行發(fā)電。第2發(fā)電機(jī)(4)進(jìn)行發(fā)電及輸出軸(25)的驅(qū)動(dòng)。第1轉(zhuǎn)換器(5)將第1發(fā)電機(jī)(34)發(fā)電的交流電力變換成直流電力。第2轉(zhuǎn)換器(6)將第2發(fā)電機(jī)(4)發(fā)電的交流電力持續(xù)變換成與由第1轉(zhuǎn)換器(5)變換的直流電力同電壓的直流電力的變換為直流電力、或?qū)⒌?轉(zhuǎn)換器(5)變換的直流電力變換成交流電力并供給到第2發(fā)電機(jī)(4)。逆變器(7)將第1轉(zhuǎn)換器及第2轉(zhuǎn)換器(5、6)的至少一方變換的直流電力變換成交流電力。
文檔編號H02P9/04GK102577088SQ201080042499
公開日2012年7月11日 申請日期2010年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月25日
發(fā)明者岡部雅彥, 白石啟一 申請人:三菱重工業(yè)株式會(huì)社