專利名稱：燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于例如船舶的主發(fā)動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)等、以天然氣等的氣體燃料為燃料而運(yùn)轉(zhuǎn)的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
以往，以液化天然氣(以下，稱為“LNG”)所氣化的天然氣為燃料而運(yùn)轉(zhuǎn)的柴油機(jī)存在多種。近年來，作為現(xiàn)存的改善燃油低速柴油主發(fā)動(dòng)機(jī)的環(huán)境排出性能的對(duì)策，高壓氣體噴射型低速兩沖程柴油機(jī)(以下，稱為“SSD-GI”)引起注目。與以往的LNG利用熱發(fā)動(dòng)機(jī)(例如蒸氣渦輪等)相比，該SSD-GI是高熱效率及高響應(yīng)性的發(fā)動(dòng)機(jī)，且是能夠進(jìn)行低速的輸出的發(fā)動(dòng)機(jī)，能夠與螺旋槳直接連結(jié)而進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。然而，在以天然氣為燃料的SSD-GI的情況下，與具有實(shí)際成績的燃油的柴油機(jī)不同，將天然氣以高壓(約150 300bar)供給到燃燒室內(nèi)的高壓噴射技術(shù)不成熟，還未發(fā)現(xiàn)與LNG燃料供給相關(guān)的確立的技術(shù)。以往，在將SSD-GI作為LNG船的主發(fā)動(dòng)機(jī)候補(bǔ)時(shí)，研究了利用多級(jí)氣體壓縮機(jī)對(duì)于大致大氣壓的蒸發(fā)氣體(以下，稱為“B0G”)進(jìn)行壓縮，然后，在壓縮過程或壓縮后對(duì)BOG進(jìn)行冷卻而使用于發(fā)動(dòng)機(jī)燃料的方法。然而，對(duì)BOG進(jìn)行壓縮及冷卻的方法的缺點(diǎn)是需要大規(guī)模的設(shè)備，而且消耗較大的動(dòng)力。需要說明的是，作為LNG運(yùn)輸船的推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)，例如有下述的專利文獻(xiàn)I (參照?qǐng)D7等)記載那樣利用低壓及高壓的壓縮機(jī)對(duì)氣罐內(nèi)的BOG進(jìn)行兩級(jí)壓縮而導(dǎo)入到發(fā)動(dòng)機(jī)室內(nèi)的結(jié)構(gòu)。另一方面，在LNG船中實(shí)現(xiàn)BOG的再液化系統(tǒng)的近年來，不將BOG作為燃料而能夠進(jìn)行液化保存。因此，從BOG的有效利用的觀點(diǎn)出發(fā)，在以往的LNG船中，對(duì)于以BOG為燃料的方法付出了努力，但是在以LNG為主發(fā)動(dòng)機(jī)的主燃料的情況下，這一點(diǎn)的障礙得以消除。而且，在LNG船以外的船舶中以LNG為燃料時(shí)，由于使用加壓方式的LNG罐而不需要BOG處理。從這種背景出發(fā)，在近年來的船舶中，作為主發(fā)動(dòng)機(jī)等的燃料而具有良好的環(huán)境排出性能的LNG的使用引起注目，與LNG的使用方法等相關(guān)的各種研究開發(fā)變得活躍。而且，作為高壓噴射天然氣而進(jìn)行燃料供給的方法，考慮了對(duì)LNG進(jìn)行高壓化然后進(jìn)行加熱·氣化的方法。這種LNG的高壓化通常使用往復(fù)泵進(jìn)行升壓。該往復(fù)泵由于旋轉(zhuǎn)速度為300rpm左右，因此與一般的電動(dòng)機(jī)速度的旋轉(zhuǎn)速度即1800 3600rpm相比，成為相當(dāng)?shù)偷乃俣取Ｒ虼?，在利用電?dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)往復(fù)泵時(shí)，需要減速至往復(fù)泵的旋轉(zhuǎn)速度的機(jī)構(gòu)。另外，作為在往復(fù)泵的運(yùn)轉(zhuǎn)中使用的一般的減速機(jī)構(gòu)，已知有齒輪方式或滑輪方式。齒輪方式的減速機(jī)構(gòu)是將齒數(shù)不同的多個(gè)齒輪組合的減速機(jī)構(gòu)，滑輪方式的減速機(jī)構(gòu)是使由V傳送帶連結(jié)的大小的輪旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)。需要說明的是，在液化氣體的再氣體化設(shè)備中，例如下述的專利文獻(xiàn)2公開那樣，利用泵使從儲(chǔ)存罐內(nèi)取出的液化氣體的壓力以液體的狀態(tài)進(jìn)行升壓而實(shí)現(xiàn)高壓化。另外，在近年來的船舶用柴油機(jī)中，為了應(yīng)對(duì)世界性的對(duì)船舶用發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣限制強(qiáng)化，而開發(fā)出了在氮氧化物減少等環(huán)境應(yīng)對(duì)方面有效的電子控制發(fā)動(dòng)機(jī)。該電子控制發(fā)動(dòng)機(jī)是對(duì)于燃料噴射系統(tǒng)、排氣動(dòng)閥系統(tǒng)、起動(dòng)系統(tǒng)及工作缸注油系統(tǒng)的至少一部分實(shí)現(xiàn)了以往的基于凸輪軸的驅(qū)動(dòng)的電子控制化的發(fā)動(dòng)機(jī)，采取利用控制器和電磁閥來控制高壓工作油并驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的各裝置的方式。在先技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1:日本特開平9-209788號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 :日本特開2009-204026號(hào)公報(bào)發(fā)明的概要發(fā)明要解決的課題如上述那樣，在近年來的船舶中，作為主發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料而LNG的關(guān)注度不斷增加，但是用于將天然氣以高壓噴射到燃燒室內(nèi)的高壓氣體供給技術(shù)還未確立。并且，為了將天然氣作為發(fā)動(dòng)機(jī)燃料進(jìn)行高壓噴射，考慮需要進(jìn)行基于往復(fù)式泵的LNG的高壓化，并指出了與往復(fù)式泵的驅(qū)動(dòng)控制相關(guān)的下述的問題。即，若采取使用電動(dòng)機(jī)作為往復(fù)泵的驅(qū)動(dòng)源并介有減速機(jī)構(gòu)而減速至往復(fù)泵的旋轉(zhuǎn)速度的運(yùn)轉(zhuǎn)方式時(shí)，關(guān)于減速機(jī)構(gòu)或電動(dòng)機(jī)，會(huì)產(chǎn)生下述的問題。第一問題關(guān)于往復(fù)式泵的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)所需的機(jī)械性的減速機(jī)構(gòu)。具體而言，齒輪方式的減速機(jī)構(gòu)中，預(yù)想到來自往復(fù)泵側(cè)的轉(zhuǎn)矩變動(dòng)會(huì)對(duì)齒輪齒面或齒根造成損傷。因此，當(dāng)考慮到對(duì)于長時(shí)間連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的耐久性時(shí)，需要考慮用于對(duì)轉(zhuǎn)矩變動(dòng)進(jìn)行緩沖的彈性接頭或慣性輪等聯(lián)接器。另一方面，滑輪方式的減速機(jī)構(gòu)雖然具有通過傳送帶的滑動(dòng)而能夠緩和活塞泵特有的轉(zhuǎn)矩變動(dòng)這樣的優(yōu)點(diǎn)，但由于傳送帶是需要短期間內(nèi)的更換的消耗品，因此是不適合長期間的連續(xù)使用的方式。而且，滑輪方式的減速機(jī)構(gòu)由于擔(dān)心在露出的高速接觸部會(huì)產(chǎn)生火花，因此向氣體危險(xiǎn)區(qū)域的設(shè)置從安全方面出發(fā)的話，不優(yōu)選。第二問題關(guān)于驅(qū)動(dòng)往復(fù)泵的電動(dòng)機(jī)。具體而言，電動(dòng)機(jī)在通過減速機(jī)構(gòu)減速至往復(fù)泵的旋轉(zhuǎn)速度時(shí)，即使采用上述的齒輪方式及滑輪方式中的任一方式，也需要頻率控制機(jī)構(gòu)(逆變器)。然而，由于電動(dòng)機(jī)的頻率控制機(jī)構(gòu)在低頻率下的精度難以確保，因此在控制范圍寬，尤其是在相當(dāng)?shù)退俚男D(zhuǎn)區(qū)域也需要高精度的控制時(shí)不利。另外，在將電動(dòng)機(jī)等電氣設(shè)備類設(shè)置于氣體危險(xiǎn)區(qū)域時(shí)，可使用的設(shè)備的選擇受到制約，因此將電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的往復(fù)泵設(shè)置于氣體危險(xiǎn)區(qū)域會(huì)受到較多的制約。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決上述的課題而作出，其目的是在例如電子控制化的高壓氣體噴射型低速兩沖程柴油機(jī)那樣將燃料氣體(例如天然氣)以高壓供給到燃燒室內(nèi)的高壓氣體噴射柴油機(jī)所應(yīng)用的高壓噴射技術(shù)中，提供一種使用能夠容易地向氣體危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行配置的往復(fù)式泵，實(shí)現(xiàn)燃料的液化氣體(例如LNG)的高壓化而進(jìn)行供給的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)。
用于解決課題的手段本發(fā)明為了解決上述的課題，而采用下述的手段。本發(fā)明的第一形態(tài)的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)是高壓氣體噴射柴油機(jī)的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)，具備電子控制單元，其通過利用控制器及電磁閥對(duì)高壓工作油進(jìn)行控制來驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)；氣體燃料供給裝置，其使向燃燒室內(nèi)噴射的燃料氣體升壓成高壓的液化氣體而供給，所述燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)中，所述氣體燃料供給裝置具備往復(fù)式泵，其由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，將導(dǎo)入的液化氣體升壓至所希望的壓力而噴出；液壓導(dǎo)入系統(tǒng)，其從所述電子控制單元的液壓系統(tǒng)導(dǎo)入所述高壓工作油的一部分而向所述液壓馬達(dá)供給·驅(qū)動(dòng)；液壓返回系統(tǒng)，其用于使所述液壓馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)所使用后的所述高壓工作油返回所述液壓系統(tǒng)；加熱裝置，其對(duì)從所述往復(fù)式泵供給的升壓后的液化氣體進(jìn)行加熱而使之氣化；控制部，其調(diào)整所述液壓馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)速度而將所述加熱裝置的氣體燃料出口壓力保持為恒定；發(fā)動(dòng)機(jī)入口氣體減壓閥，其調(diào)整向所述燃燒室內(nèi)噴射的氣體燃料壓力。根據(jù)所述第一形態(tài)的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)，氣體燃料供給裝置具備往復(fù)式泵，其由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，將導(dǎo)入的液化氣體升壓至所希望的壓力而噴出；液壓導(dǎo)入系統(tǒng)，其從電子控制單元的液壓系統(tǒng)導(dǎo)入高壓工作油的一部分而向液壓馬達(dá)供給·驅(qū)動(dòng)；液壓返回系統(tǒng)，其用于使液壓馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)所使用后的高壓工作油返回所述液壓系統(tǒng)；加熱裝置，其對(duì)從往復(fù)式泵供給的升壓后的液化氣體進(jìn)行加熱而使之氣化；控制部，其調(diào)整液壓馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)速度而將加熱裝置的氣體燃料出口壓力保持為恒定；發(fā)動(dòng)機(jī)入口氣體減壓閥，其調(diào)整向燃燒室內(nèi)噴射的氣體燃料壓力。由此，通過有效利用電子控制單元的高壓工作油而將新的追加設(shè)備類抑制成最小限度，通過液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的往復(fù)式泵能夠使液化氣體升壓。這種燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)中，由于發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載的上升而發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速也上升，因此向電子控制單元供給高壓工作油的發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的液壓泵噴出量及液壓上升。因此，對(duì)于當(dāng)燃料(氣化的液化氣體)消耗量增加時(shí)而要求的流量及壓力也增加的液化氣體升壓用的往復(fù)式泵而言，電子控制單元的高壓工作油成為優(yōu)選的液壓源。在所述第一形態(tài)的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)中，可以是，調(diào)整向所述電子控制單元供給所述高壓工作油的液壓泵的噴出量來控制所述液壓馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)速度。即，實(shí)施向電子控制單元內(nèi)供給高壓工作油的液壓泵的容量控制(油量控制)來進(jìn)行驅(qū)動(dòng)往復(fù)式泵的液壓馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)速度的控制，因此不需要機(jī)械性的減速機(jī)構(gòu)或電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制的追加。另外，由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的往復(fù)式泵與向液壓馬達(dá)供給液壓的液壓泵單元之間彼此通過液壓配管來連接，而能夠另行設(shè)置，因此沒有電氣設(shè)備或減速機(jī)構(gòu)的往復(fù)式泵向氣體危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)的設(shè)置變得容易。本發(fā)明的第二形態(tài)的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)是高壓氣體噴射柴油機(jī)的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)，具備氣體燃料供給裝置，該氣體燃料供給裝置使向燃燒室內(nèi)噴射的燃料氣體升壓成高壓的液化氣體而供給，所述燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)中，所述氣體燃料供給裝置具備往復(fù)式泵，其由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，將導(dǎo)入的液化氣體升壓至所希望的壓力而噴出；液壓泵單元，其從由排氣渦輪的旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)的液壓泵向所述液壓馬達(dá)供給驅(qū)動(dòng)用的液壓，該排氣渦輪從發(fā)動(dòng)機(jī)排氣靜壓管抽出廢氣的一部分而運(yùn)轉(zhuǎn)；加熱裝置，其對(duì)從所述往復(fù)式泵供給的升壓后的液化氣體進(jìn)行加熱而使之氣化；控制部，其調(diào)整所述液壓馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)速度而將所述加熱裝置的氣體燃料出口壓力保持為恒定；發(fā)動(dòng)機(jī)入口氣體減壓閥，其調(diào)整向所述燃燒室內(nèi)噴射的氣體燃料壓力。
根據(jù)所述第二形態(tài)的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)，氣體燃料供給裝置具備往復(fù)式泵，其由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，將導(dǎo)入的液化氣體升壓至所希望的壓力而噴出；液壓泵單元，其從由排氣渦輪的旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)的液壓泵向液壓馬達(dá)供給驅(qū)動(dòng)用的液壓，該排氣渦輪從發(fā)動(dòng)機(jī)排氣靜壓管抽出廢氣的一部分而運(yùn)轉(zhuǎn)；加熱裝置，其對(duì)從往復(fù)式泵供給的升壓后的液化氣體進(jìn)行加熱而使之氣化；控制部，其調(diào)整液壓馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)速度而將加熱裝置的氣體燃料出口壓力保持為恒定；發(fā)動(dòng)機(jī)入口氣體減壓閥，其調(diào)整向燃燒室內(nèi)噴射的氣體燃料壓力。由此，通過伴隨著發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載的上升而產(chǎn)生量增加的廢氣的有效利用來驅(qū)動(dòng)液壓泵單元，并通過液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的往復(fù)式泵能夠使液化氣體升壓。這種情況下，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載上升時(shí)廢氣量也增加，因此對(duì)于當(dāng)燃料(氣化的液化氣體)消耗量增加時(shí)要求的流量及壓力也增加的液化氣體升壓用的往復(fù)式泵而言，排氣渦輪驅(qū)動(dòng)的液壓泵成為優(yōu)選的液壓源。另外，能夠?qū)⑿碌淖芳釉O(shè)備類抑制成最小限度，通過液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的往復(fù)式泵能夠使液化氣體升壓。本發(fā)明的第三形態(tài)的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)是高壓氣體噴射柴油機(jī)的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)，具備增壓器和氣體燃料供給裝置，該氣體燃料供給裝置使向燃燒室內(nèi)噴射的燃料氣體升壓成高壓的液化氣體而供給，所述燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)中，所述氣體燃料供給裝置具備往復(fù)式泵，其由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，將導(dǎo)入的液化氣體升壓至所希望的壓力而噴出；液壓泵單元，其從由所述增壓器的旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)的液壓泵向所述液壓馬達(dá)供給驅(qū)動(dòng)用的液壓；加熱裝置，其對(duì)從所述往復(fù)式泵供給的升壓后的液化氣體進(jìn)行加熱而使之氣化；控制部，其調(diào)整所述液壓馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)速度而將所述加熱裝置的氣體燃料出口壓力保持為恒定；發(fā)動(dòng)機(jī)入口氣體減壓閥，其調(diào)整向所述燃燒室內(nèi)噴射的氣體燃料壓力。根據(jù)所述第三形態(tài)的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)，氣體燃料供給裝置具備往復(fù)式泵，其由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，將導(dǎo)入的液化氣體升壓至所希望的壓力而噴出；液壓泵單元，其從由增壓器的旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)的液壓泵向液壓馬達(dá)供給驅(qū)動(dòng)用的液壓；加熱裝置，其對(duì)從往復(fù)式泵供給的升壓后的液化氣體進(jìn)行加熱而使之氣化；控制部，其調(diào)整液壓馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)速度而將加熱裝置的氣體燃料出口壓力保持為恒定；發(fā)動(dòng)機(jī)入口氣體減壓閥，其調(diào)整向燃燒室內(nèi)噴射的氣體燃料壓力。由此，通過伴隨著發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載的上升而產(chǎn)生量增加的廢氣的有效利用來驅(qū)動(dòng)液壓泵單元，并通過液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的往復(fù)式泵能夠使液化氣體升壓。這種情況下，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載上升時(shí)廢氣量也增加，因此對(duì)于當(dāng)燃料(氣化的液化氣體)消耗量增加時(shí)要求的流量及壓力也增加的液化氣體升壓用的往復(fù)式泵而言，排氣渦輪驅(qū)動(dòng)的液壓泵成為優(yōu)選的液壓源。另外，能夠?qū)⑿碌淖芳釉O(shè)備類抑制成最小限度，通過液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的往復(fù)式泵能夠使液化氣體升壓。在所述第二形態(tài)或所述第三形態(tài)的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)中，可以是，所述氣體燃料供給裝置中，所述液壓泵為可變?nèi)萘啃?，所述控制部通過所述液壓泵的可變?nèi)萘靠刂苼碚{(diào)整所述液壓馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)速度而將所述氣體燃料出口壓力保持為恒定。由此，借助液壓泵的容量控制(油量控制)來進(jìn)行驅(qū)動(dòng)往復(fù)式泵的液壓馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)速度的調(diào)整，因此不需要機(jī)械性的減速機(jī)構(gòu)或電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制。這種情況下，作為優(yōu)選的可變?nèi)萘靠刂?，有例如將液壓泵設(shè)為斜板式，適當(dāng)調(diào)整斜板角度而控制泵噴出量的方式。另外，由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的往復(fù)式泵與向液壓馬達(dá)供給液壓的液壓泵單元之間彼此通過液壓配管來連接，而能夠另行設(shè)置，因此沒有電氣設(shè)備或減速機(jī)構(gòu)的往復(fù)式泵向氣體危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)的設(shè)置變得容易。在所述第二形態(tài)的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)中，可以是，所述氣體燃料供給裝置中，所述液壓泵為恒定容量型，所述控制部通過所述排氣渦輪的轉(zhuǎn)速控制來調(diào)整所述液壓馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)速度而將所述氣體燃料出口壓力保持為恒定。這種情況下，只要在排氣渦輪的入口側(cè)設(shè)置廢氣流量的控制閥，適當(dāng)調(diào)整閥開度而控制排氣渦輪的轉(zhuǎn)速即可。即便如此，也通過控制驅(qū)動(dòng)側(cè)的排氣渦輪轉(zhuǎn)速來進(jìn)行驅(qū)動(dòng)往復(fù)式泵的液壓馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)速度的調(diào)整，因此不需要機(jī)械性的減速機(jī)構(gòu)或電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制。而且，由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的往復(fù)式泵與向液壓馬達(dá)供給液壓的液壓泵單元之間彼此通過液壓配管來連接，而能夠另行設(shè)置，因此沒有電氣設(shè)備或減速機(jī)構(gòu)的往復(fù)式泵向氣體危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)的設(shè)置變得容易。發(fā)明效果根據(jù)上述的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)，在例如電子控制化的高壓氣體噴射型低速兩沖程柴油機(jī)那樣以高壓將燃料氣體(例如天然氣)供給到燃燒室內(nèi)的高壓氣體噴射柴油機(jī)中，使用能夠容易地向氣體危險(xiǎn)區(qū)域配置的液壓泵驅(qū)動(dòng)的往復(fù)式泵，實(shí)現(xiàn)燃料的液化氣體(例如LNG)的高壓化而進(jìn)行供給。并且，若從發(fā)動(dòng)機(jī)側(cè)的電子控制單元接受液壓的供給，則不需要向往復(fù)式泵驅(qū)動(dòng)用的液壓馬達(dá)供給液壓的新的液壓單元的設(shè)置。由此，能夠減少燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)置空間、成本，特別是在有限的船舶內(nèi)，能夠增加載貨空間等而實(shí)現(xiàn)船內(nèi)空間的有效利用。另外，在利用通過廢氣而運(yùn)轉(zhuǎn)的排氣渦輪或增壓器的軸輸出來驅(qū)動(dòng)液壓泵的方式中，能夠?qū)⑾蛲鶑?fù)式泵驅(qū)動(dòng)用的液壓馬達(dá)供給液壓的液壓單元的結(jié)構(gòu)設(shè)備抑制成最小限度。因此，能夠減少燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)置空間、成本，特別是在有限的船舶內(nèi)，能夠增加載貨空間等而實(shí)現(xiàn)船內(nèi)空間的有效利用。


圖1是作為本發(fā)明的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的一實(shí)施方式而表不第一實(shí)施方式的系統(tǒng)圖。圖2是作為本發(fā)明的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的一實(shí)施方式而表不第二實(shí)施方式的系統(tǒng)圖。圖3是作為本發(fā)明的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的一實(shí)施方式而表不第三實(shí)施方式的系統(tǒng)圖。圖4是以橫軸為運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)(OP)且縱軸表示往復(fù)式泵的泵負(fù)載及再循環(huán)控制閥(RCV)開度的說明圖。
具體實(shí)施例方式以下，基于附圖，說明本發(fā)明的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的一實(shí)施方式。<第一實(shí)施方式>圖1所示的實(shí)施方式的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)I是高壓氣體噴射柴油機(jī)，具備通過利用控制器及電磁閥對(duì)高壓工作油進(jìn)行控制來驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的電子控制單元60;將噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室內(nèi)的燃料氣體升壓成高壓的液化氣體進(jìn)行供給的氣體燃料供給裝置10。需要說明的是，后述的電子控制單元60對(duì)于燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)I的燃料噴射系統(tǒng)、排氣動(dòng)閥系統(tǒng)、起動(dòng)系統(tǒng)及工作缸注油系統(tǒng)的至少一部分，實(shí)現(xiàn)了以往的基于凸輪軸的驅(qū)動(dòng)的電子控制化。在圖示的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)I設(shè)有氣體燃料供給裝置10，該氣體燃料供給裝置10具備將液化氣體發(fā)生氣化而成的燃料氣體噴射并供給到高壓氣體噴射柴油機(jī)的燃燒室內(nèi)的“高壓模式”。作為本實(shí)施方式的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)I的具體例子，存在高壓氣體噴射柴油機(jī)、例如高壓氣體噴射型低速兩沖程柴油機(jī)(以下，稱為“SSD-GI”)。需要說明的是，在以下的說明中，將液化氣體作為液化天然氣(以下，稱為“LNG”)，將LNG氣化的天然氣作為燃料氣體，但本實(shí)施方式的發(fā)動(dòng)機(jī)及裝置也可以適用于例如以液化石油氣體(LPG)等液化氣體為燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)。氣體燃料供給裝置10具備利用往復(fù)式泵20將LNG升壓后而氣化的天然氣噴射并供給到高壓氣體噴射發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室內(nèi)的LNG燃料系統(tǒng)；向驅(qū)動(dòng)往復(fù)式泵20的液壓馬達(dá)50供給液壓的液壓系統(tǒng)；進(jìn)行液壓馬達(dá)50等的控制的控制部(未圖示)。需要說明的是，在圖示的結(jié)構(gòu)例中，示出了 I組LNG燃料系統(tǒng)及液壓系統(tǒng)，但也可以是分別設(shè)置多組并連結(jié)的結(jié)構(gòu)，并未限定于此。LNG燃料系統(tǒng)具備通過液壓馬達(dá)50驅(qū)動(dòng)的往復(fù)式泵20。該往復(fù)式泵20是導(dǎo)入處于大致大氣壓的狀態(tài)的LNG，并升壓至所希望的壓力而噴出的泵。與往復(fù)式泵20的噴出側(cè)連接的LNG供給配管22具備從泵側(cè)依次配置的加熱裝置30及發(fā)動(dòng)機(jī)入口氣體減壓閥(以下，稱為“氣體減壓閥”)40。加熱裝置30是對(duì)于從往復(fù)式泵20供給的升壓后的LNG進(jìn)行加熱而使其氣化的裝置。即，向加熱裝置30流入的高壓的LNG在裝置內(nèi)被加熱，由此LNG作為氣化的天然氣而流出。在加熱裝置30的出口附近設(shè)有壓力傳感器(未圖示)，由該壓力傳感器檢測(cè)到的天然氣出口壓力PV作為氣體燃料出口壓力而向控制部輸入。該控制部為了保持為預(yù)先確定了天然氣出口壓力PV的恒定的壓力值，而調(diào)整后述的液壓馬達(dá)50的旋轉(zhuǎn)速度。需要說明的是，該控制部可以與后述的電子控制單元60的控制部一體構(gòu)成。從加熱裝置30供給的天然氣在由氣體減壓閥40調(diào)整成所希望的壓力之后，噴射并供給到高壓的燃燒室內(nèi)。即，由于噴射到由活塞壓縮而處于高壓的狀態(tài)的燃燒室內(nèi)，因此由氣體減壓閥40調(diào)整的天然氣的噴射(供給)壓力需要設(shè)定為比燃燒室內(nèi)的壓力高的壓力。這種以高壓將天然氣噴射到燃燒室內(nèi)的運(yùn)轉(zhuǎn)模式稱為“高壓模式”。需要說明的是，在SSD-Gl的情況下，高壓模式的天然氣的噴射壓力大致為150 300bar。氣體減壓閥40除了上述的“高壓模式”之外，還具備將氣體燃料的天然氣作為氣體火花式四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料進(jìn)行供給的“低壓模式”。該“低壓模式”例如在對(duì)提供船內(nèi)電力的發(fā)電發(fā)動(dòng)機(jī)等供給氣體燃料時(shí)使用，與“高壓模式”相比，成為低壓。LNG供給配管22具備從加熱裝置30的上游側(cè)分支的再循環(huán)管線23。該再循環(huán)管線23是使由往復(fù)式泵20升壓后的LNG從加熱裝置30的上游側(cè)分支而向吸入筒24流動(dòng)的配管系統(tǒng)，在吸入筒24的上游側(cè)設(shè)有流量調(diào)整閥的再循環(huán)控制閥25。與吸入筒24連接的LNG導(dǎo)入配管21連接在未圖示的LNG罐等上。通過設(shè)置這種再循環(huán)管線23，在無法控制液壓馬達(dá)50的旋轉(zhuǎn)速度的低速區(qū)域或緊急地減少LNG流量時(shí)，通過流量調(diào)整閥25的開度調(diào)整來控制流過再循環(huán)管線23的LNG再循環(huán)流量，從而能夠應(yīng)對(duì)。具體而言，例如圖4所示的說明圖那樣，在泵負(fù)載小的低速區(qū)域中，增大再循環(huán)控制閥25的開度來確保再循環(huán)流量，即，在泵負(fù)載小的運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)OP處，通過增大再循環(huán)流量來確保流過往復(fù)動(dòng)泵20的LNG的總流量，維持成能夠進(jìn)行液壓馬達(dá)50的控制的轉(zhuǎn)速區(qū)域。而且，在緊急地減少LNG量時(shí)，只要增大再循環(huán)控制閥25的開度而使繞過加熱裝置30的再循環(huán)流量增加，對(duì)向加熱裝置30供給的供給量進(jìn)行限制即可。吸入筒24是收集從LNG供給配管22分支而導(dǎo)入的LNG，并使之返回往復(fù)式泵20的再循環(huán)吸入部的LNG容器。向再循環(huán)管線23導(dǎo)入的LNG的再循環(huán)流量由再循環(huán)控制閥25調(diào)整，該再循環(huán)控制閥25基于從控制部輸出的運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)OP的控制信號(hào)而進(jìn)行動(dòng)作。該運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)OP的控制信號(hào)是基于例如由發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速提供的設(shè)定點(diǎn)SP和由壓力傳感器檢測(cè)到的天然氣出口壓力PV，來確定控制部輸出的運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)的開度信號(hào)。需要說明的是，這種情況的設(shè)定點(diǎn)SP既可以如上述的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速那樣采用氣體減壓閥40的控制性高的壓力值的變動(dòng)值，或者也可以將設(shè)定點(diǎn)SP設(shè)為固定值。并且，這種情況的液壓系統(tǒng)將電子控制單元60保有的液壓的一部分導(dǎo)入，并向驅(qū)動(dòng)往復(fù)式泵20的液壓馬達(dá)50供給。S卩，具備:從電子控制單元60的液壓系統(tǒng)61導(dǎo)入高壓工作油的一部分而向液壓馬達(dá)50供給.驅(qū)動(dòng)的液壓導(dǎo)入系統(tǒng)51 ;用于使液壓馬達(dá)50的驅(qū)動(dòng)所使用的高壓工作油返回液壓系統(tǒng)61的液壓返回系統(tǒng)52。電子控制單元60的液壓系統(tǒng)61使用積存在曲軸箱62內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油的一部分作為高壓的液壓工作油。曲軸箱62內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油借助設(shè)于潤滑油管線63的電動(dòng)的潤滑油泵64而向過濾器單元65供給。該發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油由過濾器單元65除去雜質(zhì)，之后，將由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)泵66或電動(dòng)泵67升壓的高壓工作油向液壓系統(tǒng)61供給。這種情況下，上述的電動(dòng)泵67在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)是必要的部件，在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后的通常運(yùn)轉(zhuǎn)中主要使用來自發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)泵66的液壓供給。需要說明的是，在由燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)I驅(qū)動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)泵66與液壓系統(tǒng)61之間設(shè)有切換閥體68，該切換閥體68在燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)I的反轉(zhuǎn)時(shí)使泵吸入方向及泵噴出方向變化。液壓導(dǎo)入系統(tǒng)51是在電子控制單元60的上游側(cè)從液壓系統(tǒng)61分支，并將高壓工作油的一部分向液壓馬達(dá)50供給的配管系統(tǒng)。液壓返回系統(tǒng)52是使液壓馬達(dá)50的驅(qū)動(dòng)所使用的高壓工作油返回液壓系統(tǒng)61的配管系統(tǒng)。在該回油系統(tǒng)52設(shè)有副積存罐53,該副積存罐53用于暫時(shí)積存液壓馬達(dá)50的驅(qū)動(dòng)所使用的高壓工作油。通過使電動(dòng)的回油泵54運(yùn)轉(zhuǎn)，而積存在該副積存罐53內(nèi)的工作油通過液壓返回系統(tǒng)52返回曲軸箱62。另外，圖中的符號(hào)55是將液壓導(dǎo)入系統(tǒng)51與副積存罐53之間連結(jié)的管路，符號(hào)56是設(shè)于管路55的止回閥。通過具備管路55和止回閥56，在發(fā)動(dòng)機(jī)的緊急停止時(shí)等，通過從副積存罐53汲取油，而能夠避免液壓導(dǎo)入系統(tǒng)51成為負(fù)壓。這樣的話，本實(shí)施方式的氣體燃料供給裝置10不用新設(shè)置用于驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)50的液壓供給系統(tǒng)(液壓泵等)，通過有效利用燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)I保有的電子控制單元60的高壓工作油，而借助由液壓馬達(dá)50驅(qū)動(dòng)的往復(fù)式泵20來使LNG升壓。因此，本實(shí)施方式的氣體燃料供給裝置10在為了供給LNG作為發(fā)動(dòng)機(jī)燃料所需的液壓系統(tǒng)中，通過共用電子控制單元60的液壓設(shè)備，而能夠?qū)⑿伦芳釉O(shè)備類抑制成最小限度。這種燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)I對(duì)應(yīng)于船速而在船側(cè)能夠任意地變更發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。例如由于發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載的上升而發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速也上升，因此向電子控制單元60供給高壓工作油的發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)泵66的泵噴出量及液壓上升。即，對(duì)于當(dāng)使LNG氣化的氣體燃料的消耗量增加時(shí)而流量及壓力的要求值增大的液化氣體升壓用的往復(fù)式泵20而言，電子控制單元60的高壓工作油成為優(yōu)選的液壓源。換言之，驅(qū)動(dòng)往復(fù)式泵20的液壓馬達(dá)50的旋轉(zhuǎn)速度通過實(shí)施向電子控制單元60供給高壓工作油的發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)泵66的容量控制(油量控制)而能夠控制，即，通過調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)泵66的噴出量而能夠控制，因此，不需要機(jī)械性的減速機(jī)構(gòu)或電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制。這種情況下，在發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)泵66中，優(yōu)選采用例如柱塞泵那樣的可變?nèi)萘啃?，通過調(diào)整柱塞傾斜角來控制噴出量。因此，往復(fù)式泵20的LNG噴出量通過液壓馬達(dá)50的轉(zhuǎn)速及液壓能夠控制，因此，與伴隨著發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載的變動(dòng)而高壓工作油的供給量及液壓增減的情況聯(lián)動(dòng)，從而能夠容易地控制(增減)LNG的對(duì)于加熱裝置30的供給量。另外，由液壓馬達(dá)50驅(qū)動(dòng)的往復(fù)式泵20與向液壓馬達(dá)50供給液壓的作為液壓泵單元的發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)泵66之間彼此通過液壓導(dǎo)入系統(tǒng)51及液壓返回系統(tǒng)52的液壓配管來連接。即，由液壓馬達(dá)50驅(qū)動(dòng)的往復(fù)式泵20與作為液壓供給源的發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)泵66之間通過液壓導(dǎo)入系統(tǒng)51及液壓返回系統(tǒng)52來連接，由此能夠另行設(shè)置，因此沒有電氣設(shè)備或減速機(jī)構(gòu)的往復(fù)式泵20向氣體危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)的設(shè)置變得容易。而且，由于成為從船舶的主發(fā)動(dòng)機(jī)供給液壓的結(jié)構(gòu)，因此不再需要為了向另行設(shè)置的液壓單元供給驅(qū)動(dòng)電力而驅(qū)動(dòng)比主機(jī)的兩沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率差的發(fā)電用四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，從而能夠減少運(yùn)行成本。<第二實(shí)施方式>接下來，關(guān)于本發(fā)明的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)，基于圖2，說明第二實(shí)施方式。需要說明的是，對(duì)于與上述的實(shí)施方式同樣的部分標(biāo)注相同符號(hào)，省略其詳細(xì)的說明。圖2所示的實(shí)施方式的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)IA具備與上述的實(shí)施方式不同的結(jié)構(gòu)的氣體燃料供給裝置10A。在該氣體燃料供給裝置IOA中，雖然LNG燃料系統(tǒng)與上述的實(shí)施方式是實(shí)質(zhì)上相同的結(jié)構(gòu)，但向液壓馬達(dá)50供給液壓的液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不同。這種情況下的液壓系統(tǒng)有效地利用燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)IA的廢氣，從而驅(qū)動(dòng)向液壓馬達(dá)50供給驅(qū)動(dòng)用的液壓的液壓泵單元的液壓泵70。該液壓泵70是以從發(fā)動(dòng)機(jī)排氣靜壓管80抽出廢氣的一部分而運(yùn)轉(zhuǎn)的排氣渦輪81為驅(qū)動(dòng)源的可變?nèi)萘啃偷谋?，例如使用柱塞泵。在排氣渦輪81上連接有從發(fā)動(dòng)機(jī)排氣靜壓管80導(dǎo)入廢氣的一部分的廢氣供給流路82 ;將由排氣渦輪81作功后的廢氣向大氣排放用的煙囪引導(dǎo)的廢氣排出流路83。在廢氣供給流路82上設(shè)置廢氣流量控制閥84，以便于必要時(shí)進(jìn)行向排氣渦輪81供給的廢氣流量的調(diào)整。而且，在廢氣供給流路82上設(shè)有從廢氣流量控制閥84的上游側(cè)分支的廢氣旁通流路85。該廢氣旁通流路85與廢氣排出流路83連接，在該流路中途設(shè)有旁通流量調(diào)整閥86及節(jié)流器87。從發(fā)動(dòng)機(jī)排氣靜壓管80排出的廢氣的主流通過主廢氣供給流路88向增壓器89的排氣渦輪89a供給。該廢氣主流在驅(qū)動(dòng)了排氣渦輪89a之后，通過主廢氣排出流路90而被導(dǎo)向煙囪。需要說明的是，在該主廢氣排出流路90上連接有上述的廢氣排出流路83。增壓器89中，由排氣渦輪89a的旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)89b對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)室內(nèi)的空氣進(jìn)行吸入并壓縮。由壓縮機(jī)89b壓縮后的供氣(掃氣)用的壓縮空氣由空氣冷卻器91冷卻，由此成為空氣密度升高的狀態(tài)而向供氣岐管92供給。需要說明的是，圖中的符號(hào)93是燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)IA的工作缸，在圖示的結(jié)構(gòu)例中成為六氣缸，但并未限定于此。根據(jù)這種燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)1A，通過有效利用向大氣排放的廢氣作為氣體燃料供給裝置IOA的液壓供給源，而能夠使液壓泵70運(yùn)轉(zhuǎn)并向液壓馬達(dá)50供給液壓。從液壓泵70噴出的高壓工作油通過液壓導(dǎo)入系統(tǒng)51A而向液壓馬達(dá)50供給。需要說明的是，驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)50而向副積存罐53流入的工作油在電動(dòng)的回油泵54的作用下返回工作油儲(chǔ)存罐59。根據(jù)這種本實(shí)施方式的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)1A，氣體燃料供給裝置IOA具備液壓泵單元的液壓泵70，該液壓泵單元從液壓泵70向液壓馬達(dá)50供給驅(qū)動(dòng)用的液壓，液壓泵70由從發(fā)動(dòng)機(jī)排氣靜壓管80抽出廢氣的一部分而運(yùn)轉(zhuǎn)的排氣渦輪81來驅(qū)動(dòng)。由此，通過伴隨著發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載的上升而產(chǎn)生量增加的廢氣的有效利用來驅(qū)動(dòng)液壓泵70，并通過液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的往復(fù)式泵20能夠使LNG升壓。這種情況下，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載上升時(shí)，使LNG氣化的天然氣(發(fā)動(dòng)機(jī)燃料)的消耗量增加并且廢氣量也增加，因此往復(fù)式泵20要求的LNG的流量及壓力也增加。因此，對(duì)于這種LNG升壓用的往復(fù)式泵20而言，排氣渦輪81所驅(qū)動(dòng)的液壓泵70中，燃料側(cè)的要求變動(dòng)與向驅(qū)動(dòng)燃料供給側(cè)的往復(fù)式泵20的液壓馬達(dá)50供給的液壓變動(dòng)表現(xiàn)出大致同樣的傾向，從而成為優(yōu)選的液壓供給源。另外，上述的實(shí)施方式的液壓系統(tǒng)能夠?qū)⑿碌淖芳釉O(shè)備類抑制成最小限度，通過液壓馬達(dá)50所驅(qū)動(dòng)的往復(fù)式泵20能夠使液化氣體升壓。然而，在上述的實(shí)施方式的氣體燃料供給裝置IOA中，優(yōu)選將液壓泵70設(shè)為可變?nèi)萘啃?，未圖示的控制部實(shí)施液壓泵70的可變?nèi)萘靠刂贫{(diào)整液壓馬達(dá)50的旋轉(zhuǎn)速度，將從氣體減壓閥40向燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)IA供給的天然氣(氣體燃料)的氣體燃料出口壓力保持為恒定。通過這種可變?nèi)萘靠刂?，借助液壓?0的容量控制(油量控制)來進(jìn)行驅(qū)動(dòng)往復(fù)式泵20的液壓馬達(dá)50的旋轉(zhuǎn)速度的調(diào)整，因此不需要機(jī)械性的減速機(jī)構(gòu)或電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制。這種情況下，作為優(yōu)選的可變?nèi)萘靠刂疲欣鐚⒁簤罕迷O(shè)為斜板式，將廢氣流量控制閥84的開度固定并適當(dāng)調(diào)整斜板角度來控制泵噴出量的方式。另外，上述的實(shí)施方式的氣體燃料供給裝置IOA也可以是將液壓泵70設(shè)為恒定容量型，未圖示的控制部通過排氣渦輪81的轉(zhuǎn)速控制來調(diào)整液壓馬達(dá)50的旋轉(zhuǎn)速度，將氣體減壓閥40的氣體燃料出口壓力保持為恒定的變形例。這種情況下，只要在排氣渦輪81的入口側(cè)設(shè)置廢氣流量的控制閥、即能夠進(jìn)行開度調(diào)整的流量控制閥84，適當(dāng)調(diào)整流量控制閥84的閥開度，來控制基于廢氣供給量的排氣渦輪的轉(zhuǎn)速即可。即便如此，驅(qū)動(dòng)往復(fù)式泵20的液壓馬達(dá)50的旋轉(zhuǎn)速度也通過控制驅(qū)動(dòng)側(cè)的排氣渦輪轉(zhuǎn)速來調(diào)整，因此不需要機(jī)械性的減速機(jī)構(gòu)或電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制。另外，由液壓馬達(dá)50驅(qū)動(dòng)的往復(fù)式泵20與向液壓馬達(dá)50供給液壓的液壓泵單元(液壓泵70)之間彼此通過液壓配管連接，而能夠另行設(shè)置，因此沒有電氣設(shè)備或減速機(jī)構(gòu)的往復(fù)式泵20向氣體危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)的設(shè)置變得容易。
此外，由于成為有效利用從船舶的主發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣能量作為液壓的結(jié)構(gòu)，因此不再需要為了向另行設(shè)置的液壓單元供給驅(qū)動(dòng)電力而驅(qū)動(dòng)比主機(jī)的兩沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率差的發(fā)電用四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，從而能夠減少運(yùn)行成本?！吹谌龑?shí)施方式〉接下來，關(guān)于本發(fā)明的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)，基于圖3，說明第三實(shí)施方式。需要說明的是，對(duì)于與上述的實(shí)施方式同樣的部分標(biāo)注相同符號(hào)，省略其詳細(xì)的說明。圖3所示的實(shí)施方式的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)IB具備與上述的實(shí)施方式不同的結(jié)構(gòu)的氣體燃料供給裝置10B。在該氣體燃料供給裝置IOB中，雖然LNG燃料系統(tǒng)與上述的實(shí)施方式是實(shí)質(zhì)上相同的結(jié)構(gòu)，但向液壓馬達(dá)50供給液壓的液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不同。這種情況下的液壓系統(tǒng)有效地利用燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)IB的廢氣，從而驅(qū)動(dòng)向液壓馬達(dá)50供給驅(qū)動(dòng)用的液壓的液壓泵單元的液壓泵70A。該液壓泵70A是借助從發(fā)動(dòng)機(jī)排氣靜壓管80排出的廢氣而運(yùn)轉(zhuǎn)的增壓器89的排氣渦輪89a的旋轉(zhuǎn)軸所驅(qū)動(dòng)的可變?nèi)萘啃偷谋?，例如使用柱塞泵。在排氣渦輪89a上連接有從發(fā)動(dòng)機(jī)排氣靜壓管80導(dǎo)入廢氣的主廢氣供給流路88 ；將由排氣渦輪89a作功后的廢氣向大氣排放用的煙囪引導(dǎo)的主廢氣排出流路90。從發(fā)動(dòng)機(jī)排氣靜壓管80排出的廢氣通過主廢氣供給流路88而向增壓器89的排氣渦輪89a供給。該廢氣流在驅(qū)動(dòng)了排氣渦輪89a之后，通過主廢氣排出流路90而被導(dǎo)向煙囪。增壓器89中，由排氣渦輪89a的旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)89b對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)室內(nèi)的空氣進(jìn)行吸入并壓縮。由壓縮機(jī)89b壓縮后的供氣(掃氣)用的壓縮空氣由空氣冷卻器91冷卻，由此成為空氣密度升高的狀態(tài)而向供氣岐管92供給。需要說明的是，圖中的符號(hào)93是燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)IB的工作缸，在圖示的結(jié)構(gòu)例中成為六氣缸，但并未限定于此。根據(jù)這種燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)1B，有效利用向大氣排放的廢氣作為氣體燃料供給裝置IOB的液壓供給源。由此，利用增壓器89的排氣渦輪89a的軸驅(qū)動(dòng)來使液壓泵70運(yùn)轉(zhuǎn)，能夠使從工作油儲(chǔ)存罐59導(dǎo)入的工作油升壓而向液壓馬達(dá)50供給液壓。從液壓泵70噴出的高壓工作油通過液壓導(dǎo)入系統(tǒng)51A而向液壓馬達(dá)50供給。需要說明的是，驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)50而向副積存罐53流入的工作油在電動(dòng)的回油泵54的作用下返回工作油儲(chǔ)存罐59。根據(jù)這種本實(shí)施方式的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)1B，氣體燃料供給裝置IOB具備液壓泵單元的液壓泵70，該液壓泵單元從液壓泵70向液壓馬達(dá)50供給驅(qū)動(dòng)用的液壓，液壓泵70由從發(fā)動(dòng)機(jī)排氣靜壓管80導(dǎo)入廢氣而運(yùn)轉(zhuǎn)的排氣渦輪89a來驅(qū)動(dòng)。由此，通過伴隨著發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載的上升而產(chǎn)生量增加的廢氣的有效利用來驅(qū)動(dòng)液壓泵70，并通過液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的往復(fù)式泵20能夠使LNG升壓。這種情況下，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載上升時(shí)，使LNG氣化的天然氣(發(fā)動(dòng)機(jī)燃料)的消耗量增加并且廢氣量也增加，因此往復(fù)式泵20要求的LNG的流量及壓力也增加。因此，對(duì)于這種LNG升壓用的往復(fù)式泵20而言，排氣渦輪89a所驅(qū)動(dòng)的液壓泵70中，燃料側(cè)的要求變動(dòng)與向驅(qū)動(dòng)燃料供給側(cè)的往復(fù)式泵20的液壓馬達(dá)50供給的液壓變動(dòng)表現(xiàn)出大致同樣的傾向，從而成為優(yōu)選的液壓供給源。
另外，上述的實(shí)施方式的液壓系統(tǒng)能夠?qū)⑿碌淖芳釉O(shè)備類抑制成最小限度，通過液壓馬達(dá)50所驅(qū)動(dòng)的往復(fù)式泵20能夠使液化氣體升壓。然而，在上述的實(shí)施方式的氣體燃料供給裝置IOB中，優(yōu)選將液壓泵70A設(shè)為可變?nèi)萘啃停磮D示的控制部實(shí)施液壓泵70A的可變?nèi)萘靠刂贫{(diào)整液壓馬達(dá)50的旋轉(zhuǎn)速度，將從氣體減壓閥40向燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)IB供給的天然氣(氣體燃料)的氣體燃料出口壓力保持為恒定。通過這種可變?nèi)萘靠刂疲柚簤罕?0的容量控制(油量控制)來進(jìn)行驅(qū)動(dòng)往復(fù)式泵20的液壓馬達(dá)50的旋轉(zhuǎn)速度的調(diào)整，因此不需要機(jī)械性的減速機(jī)構(gòu)或電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制。這種情況下，作為優(yōu)選的可變?nèi)萘靠刂疲欣鐚⒁簤罕迷O(shè)為斜板式，適當(dāng)調(diào)整斜板角度來控制泵噴出量的方式。即便如此，驅(qū)動(dòng)往復(fù)式泵20的液壓馬達(dá)50的旋轉(zhuǎn)速度也通過控制驅(qū)動(dòng)側(cè)的排氣渦輪轉(zhuǎn)速來調(diào)整，因此不需要機(jī)械性的減速機(jī)構(gòu)或電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制。另外，由液壓馬達(dá)50驅(qū)動(dòng)的往復(fù)式泵20與向液壓馬達(dá)50供給液壓的液壓泵單元(液壓泵70)之間彼此通過液壓配管連接，而能夠另行設(shè)置，因此沒有電氣設(shè)備或減速機(jī)構(gòu)的往復(fù)式泵20向氣體危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)的設(shè)置變得容易。此外，由于成為有效利用從船舶的主發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣能量作為液壓的結(jié)構(gòu)，因此不再需要為了向另行設(shè)置的液壓單元供給驅(qū)動(dòng)電力而驅(qū)動(dòng)比主機(jī)的兩沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率差的發(fā)電用四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，從而能夠減少運(yùn)行成本。如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)1、ΙΑ、1B,在例如電子控制化的高壓氣體噴射型低速兩沖程柴油機(jī)那樣以高壓將燃料的天然氣供給到燃燒室內(nèi)的高壓氣體噴射柴油機(jī)中，使用能夠容易地向氣體危險(xiǎn)區(qū)域配置的液壓泵驅(qū)動(dòng)的往復(fù)式泵20，實(shí)現(xiàn)燃料的液化氣體(例如LNG)的高壓化而進(jìn)行供給。并且，若從發(fā)動(dòng)機(jī)側(cè)的電子控制單元60接受液壓的供給，則不需要向往復(fù)式泵驅(qū)動(dòng)用的液壓馬達(dá)50供給液壓的新的液壓單元的設(shè)置。因此，能夠減少燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)I的設(shè)置空間、成本，特別是在有限的船舶內(nèi)，能夠增加載貨空間等而實(shí)現(xiàn)船內(nèi)空間的有效利用。另外，如燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)1A、1B那樣，利用通過廢氣而運(yùn)轉(zhuǎn)的排氣渦輪81或增壓器89的軸輸出來驅(qū)動(dòng)液壓泵70、70A的方式中，能夠?qū)⑾蛲鶑?fù)式泵驅(qū)動(dòng)用的液壓馬達(dá)50供給液壓的液壓單元的結(jié)構(gòu)設(shè)備抑制成最小限度。因此，能夠減少燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)1A、1B的設(shè)置空間、成本，特別是在有限的船舶內(nèi)，能夠增加載貨空間等而實(shí)現(xiàn)船內(nèi)空間的有效利用。需要說明的是，本發(fā)明并未限定為上述的實(shí)施方式，在不脫離其要點(diǎn)的范圍內(nèi)能夠適當(dāng)變更。符號(hào)說明1、1A、1B燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)10、10AU0B氣體燃料供給裝置20往復(fù)式泵2ILNG導(dǎo)入配管22LNG供給配管23再循環(huán)管線
24吸入筒25再循環(huán)控制閥30加熱裝置40發(fā)動(dòng)機(jī)入口氣體減壓閥(氣體減壓閥)50液壓馬達(dá)51、51A液壓導(dǎo)入系統(tǒng)52液壓返回系統(tǒng)53副積存罐54回油泵59工作油儲(chǔ)存罐60電子控制單元61液壓系統(tǒng)62曲軸箱63潤滑油管線64潤滑油泵65過濾器單元66發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)泵67電動(dòng)泵70、70A 液壓泵80發(fā)動(dòng)機(jī)排氣靜壓管81排氣渦輪82廢氣供給流路83廢氣排出流路84廢氣流量控制閥88主廢氣供給流路89增壓器89a排氣渦輪89b壓縮機(jī)90主廢氣排出流路91空氣冷卻器92供氣岐管OP運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)RCV再循環(huán)控制閥
權(quán)利要求
1.一種燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)，其是高壓氣體噴射柴油機(jī)的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)，具備:電子控制單元，其通過利用控制器及電磁閥對(duì)高壓工作油進(jìn)行控制來驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)；氣體燃料供給裝置，其使向燃燒室內(nèi)噴射的燃料氣體升壓成高壓的液化氣體而供給，所述燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)中， 所述氣體燃料供給裝置具備: 往復(fù)式泵，其由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，將導(dǎo)入的液化氣體升壓至所希望的壓力而噴出； 液壓導(dǎo)入系統(tǒng)，其從所述電子控制單元的液壓系統(tǒng)導(dǎo)入所述高壓工作油的一部分而向所述液壓馬達(dá)供給.驅(qū)動(dòng)； 液壓返回系統(tǒng)，其用于使所述液壓馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)所使用后的所述高壓工作油返回所述液壓系統(tǒng)； 加熱裝置，其對(duì)從所述往復(fù)式泵供給的升壓后的液化氣體進(jìn)行加熱而使其氣化；控制部，其調(diào)整所述液壓馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)速度而將所述加熱裝置的氣體燃料出口壓力保持為恒定； 發(fā)動(dòng)機(jī)入口氣體減壓閥，其調(diào)整向所述燃燒室內(nèi)噴射的氣體燃料壓力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)，其中， 調(diào)整向所述電子控制單元供給所述高壓工作油的液壓泵的噴出量來控制所述液壓馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)速度。
3.一種燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)，其是高壓氣體噴射柴油機(jī)的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)，具備氣體燃料供給裝置，該氣體燃料供給裝置使向 燃燒室內(nèi)噴射的燃料氣體升壓成高壓的液化氣體而供給，所述燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)中， 所述氣體燃料供給裝置具備: 往復(fù)式泵，其由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，將導(dǎo)入的液化氣體升壓至所希望的壓力而噴出； 液壓泵單元，其從由排氣渦輪的旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)的液壓泵向所述液壓馬達(dá)供給驅(qū)動(dòng)用的液壓，該排氣渦輪從發(fā)動(dòng)機(jī)排氣靜壓管抽出廢氣的一部分而運(yùn)轉(zhuǎn)； 加熱裝置，其對(duì)從所述往復(fù)式泵供給的升壓后的液化氣體進(jìn)行加熱而使其氣化；控制部，其調(diào)整所述液壓馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)速度而將所述加熱裝置的氣體燃料出口壓力保持為恒定； 發(fā)動(dòng)機(jī)入口氣體減壓閥，其調(diào)整向所述燃燒室內(nèi)噴射的氣體燃料壓力。
4.一種燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)，其是高壓氣體噴射柴油機(jī)的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)，具備增壓器和氣體燃料供給裝置，該氣體燃料供給裝置使向燃燒室內(nèi)噴射的燃料氣體升壓成高壓的液化氣體而供給，所述燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)中， 所述氣體燃料供給裝置具備: 往復(fù)式泵，其由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，將導(dǎo)入的液化氣體升壓至所希望的壓力而噴出； 液壓泵單元，其從由所述增壓器的旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)的液壓泵向所述液壓馬達(dá)供給驅(qū)動(dòng)用的液壓； 加熱裝置，其對(duì)從所述往復(fù)式泵供給的升壓后的液化氣體進(jìn)行加熱而使其氣化；控制部，其調(diào)整所述液壓馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)速度而將所述加熱裝置的氣體燃料出口壓力保持為恒定； 發(fā)動(dòng)機(jī)入口氣體減壓閥，其調(diào)整向所述燃燒室內(nèi)噴射的氣體燃料壓力。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述氣體燃料供給裝置中，所述液壓泵為可變?nèi)萘啃?，所述控制部通過所述液壓泵的可變?nèi)萘靠刂苼碚{(diào)整所述液壓馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)速度而將所述氣體燃料出口壓力保持為恒定。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)，其中， 所述氣體燃料供給裝置中，所述液壓泵為恒定容量型，所述控制部通過所述排氣渦輪的轉(zhuǎn)速控制來調(diào)整所述 液壓馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)速度而將所述氣體燃料出口壓力保持為恒定。
全文摘要
本發(fā)明提供一種使用能夠容易地向氣體危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行配置的往復(fù)式泵，實(shí)現(xiàn)燃料的液化氣體(例如LNG)的高壓化而進(jìn)行供給的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)。燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)(1)的氣體燃料供給裝置(10)具備往復(fù)式泵(20)，其由液壓馬達(dá)(50)驅(qū)動(dòng)，將導(dǎo)入的液化氣體升壓至所希望的壓力而噴出；液壓導(dǎo)入系統(tǒng)，其從電子控制單元(60)的液壓系統(tǒng)(61)導(dǎo)入高壓工作油的一部分而向液壓馬達(dá)(50)供給·驅(qū)動(dòng)；液壓返回系統(tǒng)，其用于使液壓馬達(dá)(50)的驅(qū)動(dòng)所使用后的高壓工作油返回液壓系統(tǒng)；加熱裝置(30)，其對(duì)從往復(fù)式泵(20)供給的升壓后的液化氣體進(jìn)行加熱而使其氣化；控制部(40)，其調(diào)整液壓馬達(dá)(50)的旋轉(zhuǎn)速度而將加熱裝置(30)的氣體燃料出口壓力保持為恒定；發(fā)動(dòng)機(jī)入口氣體減壓閥(40)，其調(diào)整向燃燒室內(nèi)噴射的氣體燃料壓力。
文檔編號(hào)F02B43/00GK103080525SQ201280002387
公開日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2012年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月31日
發(fā)明者村田聰, 岡勝 申請(qǐng)人:三菱重工業(yè)株式會(huì)社