[go: up one dir, main page]

KR102181617B1 - 선박용 디젤 엔진 - Google Patents

선박용 디젤 엔진 Download PDF

Info

Publication number
KR102181617B1
KR102181617B1 KR1020197013672A KR20197013672A KR102181617B1 KR 102181617 B1 KR102181617 B1 KR 102181617B1 KR 1020197013672 A KR1020197013672 A KR 1020197013672A KR 20197013672 A KR20197013672 A KR 20197013672A KR 102181617 B1 KR102181617 B1 KR 102181617B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
exhaust valve
engine
range
load
change
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
KR1020197013672A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190060854A (ko
Inventor
다카시 우에다
가즈히사 이토
다카히로 나카가와
Original Assignee
미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
가부시키가이샤 자판엔진코포레숀
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤, 가부시키가이샤 자판엔진코포레숀 filed Critical 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Publication of KR20190060854A publication Critical patent/KR20190060854A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102181617B1 publication Critical patent/KR102181617B1/ko
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0242—Variable control of the exhaust valves only
    • F02D13/0249—Variable control of the exhaust valves only changing the valve timing only
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D31/00—Use of speed-sensing governors to control combustion engines, not otherwise provided for
    • F02D31/001—Electric control of rotation speed
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

위험 회전수 영역에서의 연소를 안정시켜, 엔진 본체를 보다 양호한 조건으로 운전시킬 수 있는 선박용 디젤 엔진을 제공한다.
배기 밸브를 개폐하고, 연소실 내의 공기의 배기를 제어하는 엔진 본체와, 엔진 본체를 제어하고, 엔진 본체의 회전수가 높아짐에 따라, 연소 사이클에 있어서의 배기 밸브를 폐쇄하는 타이밍이 늦어지는 배기 밸브 폐쇄 타이밍 패턴에 기초하여, 배기 밸브의 동작을 제어하는 제어 장치를 갖고, 배기 밸브 폐쇄 타이밍 패턴은, 엔진 본체의 회전수가, 위험 회전수 영역을 통과하는 동안을 포함하는 위험 회전 범위와, 위험 회전 범위보다 회전수가 낮은 제 1 범위에서, 회전수의 상승에 대한 배기 밸브를 폐쇄하는 타이밍의 변화의 변화율이 변화하는 변곡점을 갖고, 변곡점보다 위험 회전 범위측의 변화율이, 변곡점보다 제 1 범위측의 변화율보다 작다.

Description

선박용 디젤 엔진
본 발명은, 선박용 디젤 엔진에 관한 것이다.
선박용 디젤 엔진은, 운전이 개시되면 회전수를 증가시킨다. 엔진은, 회전 기계이기 때문에, 공진 등이 발생하여, 그 회전수 영역에서의 장시간의 운전이 금지되는 위험 회전수 영역 (Barred Range, Critical Speed) 이 있다. 특허문헌 1 에는, 엔진의 회전수가 위험 회전수 영역이 되는 상태에서는, 연료를 분사하는 각도와 연소 영역에서 연소된 공기를 배기하는 배기 밸브를 개방하는 각도를 조정하는 것이 기재되어 있다. 구체적으로는, 위험 회전수 영역에서의 배기 각도를, 위험 회전수 영역보다 낮은 영역에서의 배기 각도보다 작게 하는 것이 기재되어 있다.
일본 실용신안등록 제3174346호
또, 선박용 디젤 엔진에서는, 위험 회전수 영역에서 운전하는 시간을 짧게 하기 위하여, 위험 회전수 영역에서는, 엔진의 회전수를 단시간에 증가시키기 위한 제어를 실행하는 경우가 있다. 이와 같이, 엔진의 회전수를 증가시키는 제어를 실행하면, 엔진에서의 연료와 공기의 밸런스가 무너져, 연료의 연소가 불충분해지고, 회전수의 증가 속도가 저하되거나 흑연이 발생하거나 할 우려가 있다.
본 발명은 상기 서술한 과제를 해결하는 것으로, 위험 회전수 영역에서의 연소를 안정시켜, 엔진 본체를 보다 양호한 조건으로 운전시킬 수 있는 선박용 디젤 엔진을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 선박용 디젤 엔진으로서, 배기 밸브를 개폐하고, 연소실 내로부터의 배기를 제어하는 엔진 본체와, 상기 엔진 본체를 제어하고, 상기 엔진 본체의 부하 또는 회전수가 높아짐에 따라, 연소 사이클에 있어서의 상기 배기 밸브를 폐쇄하는 타이밍이 늦어지는 배기 밸브 폐쇄 타이밍 패턴에 기초하여, 상기 배기 밸브의 동작을 제어하는 제어 장치를 갖고, 상기 배기 밸브 폐쇄 타이밍 패턴은, 상기 엔진 본체의 부하 또는 회전수가, 위험 회전수 영역을 통과하는 동안을 포함하는 위험 회전 범위와, 상기 위험 회전 범위보다 부하 또는 회전수가 낮은 제 1 범위에서, 상기 부하 또는 상기 회전수의 상승에 대한 상기 배기 밸브를 폐쇄하는 타이밍의 변화의 변화율이 변화하는 변곡점을 갖고, 상기 변곡점보다 상기 위험 회전 범위측에 있어서의 변화율이, 상기 변곡점보다 상기 제 1 범위측에 있어서의 변화율보다 작은 것을 특징으로 한다.
선박용 디젤 엔진은, 엔진 본체의 회전수가 높아짐에 따라, 연소 사이클에 있어서의 배기 밸브를 폐쇄하는 타이밍이 늦어지는 배기 밸브 폐쇄 타이밍 패턴을 설정하고, 또한, 배기 밸브 폐쇄 타이밍 패턴의 변곡점보다 위험 회전 범위측의 변화율을, 변곡점보다 제 1 범위측의 변화율보다 작게 한다. 이로써, 선박용 디젤 엔진은, 엔진 본체가 위험 회전수에서 회전하고 있는 상태일 때에, 연소실에 보다 많은 공기가 유지된 상태에서 연소를 실시할 수 있다. 이로써, 위험 회전수 영역에서의 연소를 안정시킬 수 있다. 이로써, 위험 회전수 영역에서 엔진의 회전수가 증가하는 속도를 보다 높게 하고, 또한, 연소시의 흑연의 발생을 억제할 수 있다.
또, 상기 배기 밸브 폐쇄 타이밍 패턴은, 회전수를 포함하는 파라미터로 산출되는 상기 엔진 본체의 부하와, 상기 배기 밸브를 폐쇄하는 타이밍이 대응되고, 상기 엔진의 부하가 높아짐에 따라, 연소 사이클에 있어서의 상기 배기 밸브를 폐쇄하는 타이밍이 늦어지는 것이 바람직하다.
또, 상기 배기 밸브 폐쇄 타이밍 패턴은, 상기 위험 회전 범위에서, 상기 배기 밸브가 폐쇄되는 타이밍이 일정한 것이 바람직하다.
또, 상기 배기 밸브 폐쇄 타이밍 패턴은, 상기 엔진 본체의 회전수가 증가하는 경우와, 상기 엔진 본체의 회전수가 감소하는 경우에서 상기 위험 운전 범위의 상기 엔진 본체의 부하 또는 회전수와 상기 배기 밸브를 폐쇄하는 타이밍이 상이한 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 위험 회전수 영역에서의 운전시여도 연소실에서의 공기량을 많게 할 수 있고, 위험 회전수 영역에서의 연소를 안정시킬 수 있다. 이로써, 위험 회전수 영역에서 엔진의 회전수가 증가하는 속도를 보다 높게 하고, 또한, 연소시의 흑연의 발생을 억제할 수 있다.
도 1 은, 본 실시형태의 EGR 시스템을 구비한 선박용 디젤 엔진을 나타내는 개략도이다.
도 2 는, 본 실시형태의 EGR 시스템을 나타내는 개략 구성도이다.
도 3 은, 본 실시형태의 엔진 본체의 개략 구성을 나타내는 모식도이다.
도 4 는, 엔진 부하와 배기 밸브 폐쇄 타이밍의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5 는, 엔진 부하와 배기 밸브 폐쇄 타이밍의 관계의 다른 예를 나타내는 그래프이다.
도 6 은, 엔진 본체의 회전수와 배기 밸브 폐쇄 타이밍의 관계를 나타내는 그래프이다.
이하에 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시형태를 상세하게 설명한다. 또한, 이 실시형태에 의해 본 발명이 한정되는 것이 아니며, 또 실시형태가 복수 있는 경우에는, 각 실시형태를 조합하여 구성하는 것도 포함하는 것이다.
도 1 은, EGR 시스템을 구비한 선박용 디젤 엔진을 나타내는 개략도이고, 도 2 는, EGR 시스템을 나타내는 개략 구성도이다.
도 1 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 선박용 디젤 엔진 (10) 은, 엔진 본체 (엔진) (11) 와, 과급기 (12) 와, EGR 시스템 (13) 을 구비하고 있다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 엔진 본체 (11) 는, 도시하지 않지만, 프로펠러축을 개재하여 추진용 프로펠러를 구동 회전시키는 추진용 기관 (주기관) 이다. 이 엔진 본체 (11) 는, 유니플로 소배기식의 크로스 헤드식 디젤 엔진으로서, 2 스트로크 디젤 엔진이고, 실린더 내의 흡배기의 흐름을 하방으로부터 상방으로의 일방향으로 하여, 배기의 잔류를 없애도록 한 것이다. 엔진 본체 (11) 는, 피스톤이 상하 이동하는 복수의 실린더 (21) 와, 각 실린더 (21) 에 연통하는 소기 트렁크 (22) 와, 각 실린더 (21) 에 연통하는 배기 매니폴드 (23) 를 구비하고 있다. 그리고, 각 실린더 (21) 와 소기 트렁크 (22) 사이에 소기 포트 (24) 가 형성되고, 각 실린더 (21) 와 배기 매니폴드 (23) 사이에 배기 유로 (25) 가 형성되어 있다. 그리고, 엔진 본체 (11) 는, 소기 트렁크 (22) 에 급기 라인 (G1) 이 연결되고, 배기 매니폴드 (23) 에 배기 라인 (G2) 이 연결되어 있다.
도 3 은, 엔진 본체를 나타내는 개략도이다. 도 3 은, 엔진 본체 (11) 중 1 개의 피스톤 및 실린더 (21) 에 대응하는 부분을 나타내고 있다. 엔진 본체 (11) 는, 하방에 위치하는 받침판 (111) 과, 받침판 (111) 상에 형성되는 가구 (架構) (112) 와, 가구 (112) 상에 형성되는 실린더 재킷 (113) 을 갖고 있다. 이 받침판 (111) 과 가구 (112) 와 실린더 재킷 (113) 은, 상하 방향으로 연장되는 복수의 텐션 볼트 (타이 볼트/연결 부재) (114) 및 너트 (115) 에 의해 일체로 체결되어 고정되어 있다.
실린더 재킷 (113) 은, 실린더 라이너 (116) 가 형성되어 있고, 이 실린더 라이너 (116) 의 상단에 실린더 커버 (117) 가 형성되어 있다. 실린더 라이너 (116) 와 실린더 커버 (117) 는, 공간부 (118) 를 구획하고 있고, 이 공간부 (118) 내에 피스톤 (119) 이 상하로 자유롭게 왕복동할 수 있게 형성됨으로써, 연소실 (120) 이 형성된다. 또, 실린더 커버 (117) 는, 배기 밸브 (배기 가스 밸브) (121) 가 형성되어 있다. 이 배기 밸브 (121) 는, 연소실 (120) 과 배기 가스관 (122) 을 개폐하는 것이다. 또한, 배기 밸브 (121) 는, 연소실 (120) 과 배기 가스관 (122) 을 개폐하는 기능을 갖고 있으면 되고, 반드시 실린더 커버 (117) 의 중앙부에 형성할 필요는 없다.
그 때문에, 연소실 (120) 에 대해, 연료 분사 펌프로부터 공급된 연료와, 과급기 (12) 에 의해 압축된 연소용 가스가 공급됨으로써 연소된다. 그리고, 이 연소로 발생한 에너지에 의해 피스톤 (119) 이 상하동한다. 또, 이 때, 배기 밸브 (121) 에 의해 연소실 (120) 이 개방되면, 연소에 의해 발생한 배기 가스가 배기 가스관 (122) 으로 밀려나오는 한편, 소기 포트 (24) 로부터 연소용 가스가 연소실 (120) 로 도입된다. 배기 가스관 (122) 은, 배기 매니폴드 (23) 와 접속되어 있다.
피스톤 (119) 은, 피스톤봉 (123) 의 상단부에 접속됨과 함께, 피스톤봉 (123) 과 함께 피스톤축 방향으로 이동 가능하게 연결되어 있다. 받침판 (111) 은, 크랭크 케이스로 되어 있고, 크랭크 샤프트 (124) 를 자유롭게 회전할 수 있게 지지하는 베어링 (125) 이 형성되어 있다. 또, 크랭크 샤프트 (124) 는, 크랭크 (126) 를 통하여 연접봉 (127) 의 하단부가 자유롭게 회동 (回動) 할 수 있도록 연결되어 있다. 가구 (112) 는, 상하 방향으로 연장되는 1 쌍의 가이드판 (128) 이 소정 간격을 두고 고정되어 있고, 1 쌍의 가이드판 (128) 의 사이에 크로스 헤드 (129) 가 상하로 자유롭게 이동할 수 있도록 지지되어 있다. 크로스 헤드 (129) 는, 피스톤봉 (123) 의 하단부에 형성된 크로스 헤드핀의 하반부를 연접봉 (127) 의 상단부에 접속되는 크로스 헤드 베어링이 자유롭게 회동할 수 있도록 연결되어 있다.
그 때문에, 실린더 재킷 (113) 의 연소실 (120) 에서 발생한 에너지가 전달된 피스톤 (119) 은, 피스톤봉 (123) 과 함께, 엔진 본체 (11) 의 설치면을 향하여 (받침판 (111) 측의 방향, 즉, 피스톤축 방향에 있어서의 하방) 눌러내린다. 그러면, 피스톤봉 (123) 은, 크로스 헤드 (129) 를 피스톤축 방향으로 눌러내려, 연접봉 (127) 및 크랭크 (126) 를 통하여 크랭크 샤프트 (124) 를 회전시킨다.
엔진 본체 (11) 에는, 회전수 검출부 (62) 와, 연료 투입량 검출부 (64) 가 배치되어 있다. 회전수 검출부 (62) 는, 엔진 본체 (11) 의 회전수 (프로펠러축과 접속된 회전축의 회전수) 를 검출한다. 회전수 검출부 (62) 는, 엔진 본체 (11) 에 삽입된 회전축의 회전수를 검출해도 되지만, 프로펠러축의 회전수를 검출해도 된다. 연료 투입량 검출부 (64) 는, 엔진 본체 (11) 의 연료 투입량을 검출한다.
엔진 제어 장치 (26) 는, 엔진 본체 (11) 의 운전을 제어한다. 엔진 제어 장치 (26) 는, 요구 부하 등의 각종 입력 조건 및 회전수 검출부 (62) 와 연료 투입량 검출부 (64) 등의 각종 센서로 검출한 결과에 기초하여, 엔진 본체 (11) 의 운전을 제어한다. 엔진 제어 장치 (26) 는, 실린더 (21) 로의 연료의 분사 타이밍이나, 분사량, 배기 밸브 (121) 의 개폐 타이밍을 제어하여, 엔진 본체 (11) 의 연료 투입량이나 회전수, 연소실 (120) 에서의 연소를 제어한다. 엔진 제어 장치 (26) 는, 연료 투입량이나 회전수를 제어함으로써, 엔진 본체 (11) 의 출력을 제어한다.
과급기 (12) 는, 컴프레서 (압축기) (31) 와 터빈 (32) 이 회전축 (33) 에 의해 일체로 회전하도록 연결되어 구성되어 있다. 이 과급기 (12) 는, 엔진 본체 (11) 의 배기 라인 (G2) 으로부터 배출된 배기 가스에 의해 터빈 (32) 이 회전하고, 터빈 (32) 의 회전이 회전축 (33) 에 의해 전달되어 컴프레서 (31) 가 회전하고, 이 컴프레서 (31) 가 공기 및 재순환 가스의 적어도 일방을 압축하고, 압축된 압축 기체로서 급기 라인 (G1) 으로부터 엔진 본체 (11) 에 공급한다. 컴프레서 (31) 는 외부 (대기) 로부터 공기를 흡입하는 흡입 라인 (G6) 에 접속되어 있다.
과급기 (12) 는, 터빈 (32) 을 회전시킨 배기 가스를 배출하는 배기 라인 (G3) 이 연결되어 있고, 이 배기 라인 (G3) 은, 도시되지 않은 연돌 (퍼널) 에 연결되어 있다. 또, 배기 라인 (G3) 에서 급기 라인 (G1) 까지의 사이에 EGR 시스템 (13) 이 형성되어 있다.
EGR 시스템 (13) 은, 배기 가스 재순환 라인 (G4, G5, G7) 과, 스크러버 (42) 와, 데미스터 유닛 (14) 과, EGR 블로어 (송풍기) (47) 와, EGR 제어 장치 (60) 를 구비하고 있다. 이 EGR 시스템 (13) 은, 엔진 본체 (11) 로부터 배출된 배기 가스의 일부를 재순환 가스로서 공기와 혼합한 후, 과급기 (12) 에 의해 압축하여 연소용 가스로서 선박용 디젤 엔진 (10) 에 재순환시킴으로써, 연소에 의한 NOx 의 생성을 억제하는 것이다. 또한, 여기서는, 터빈 (32) 의 하류측으로부터 배기 가스의 일부를 추기 (抽氣) 했지만, 터빈 (32) 의 상류측으로부터 배기 가스의 일부를 추기해도 된다.
또한, 이하의 설명에서, 배기 가스란, 엔진 본체 (11) 로부터 배기 라인 (G2) 에 배출된 후, 배기 라인 (G3) 으로부터 외부에 배출되는 가스이다. 재순환 가스란, 배기 라인 (G3) 으로부터 분리된 일부의 배기 가스를 가리킨다. 재순환 가스는 배기 가스 재순환 라인 (G4, G5, G7) 에 의해 엔진 본체 (11) 로 되돌려지는 것이다.
배기 가스 재순환 라인 (G4) 은, 일단이 배기 라인 (G3) 의 중도부에 접속되어 있다. 배기 가스 재순환 라인 (G4) 은, EGR 입구 밸브 (개폐 밸브) (41A) 가 형성되어 있고, 타단이 스크러버 (42) 에 접속되어 있다. EGR 입구 밸브 (41A) 는, 배기 가스 재순환 라인 (G4) 을 개폐함으로써, 배기 라인 (G3) 으로부터 배기 가스 재순환 라인 (G4) 으로 분류하는 배기 가스를 ON/OFF 한다. 또한, EGR 입구 밸브 (41A) 를 유량 조정 밸브로 하고, 배기 가스 재순환 라인 (G4) 을 통과하는 배기 가스의 유량을 조정하도록 해도 된다.
스크러버 (42) 는, 벤투리식의 스크러버이고, 중공 형상을 이루는 스로트부 (43) 와, 배기 가스가 도입되는 벤투리부 (44) 와, 원래의 유속으로 단계적으로 되돌리는 확대부 (45) 를 구비하고 있다. 스크러버 (42) 는, 벤투리부 (44) 에 도입된 재순환 가스에 대해 물을 분사하는 수 (水) 분사부 (46) 를 구비하고 있다. 스크러버 (42) 는, SOx 나 매진 등의 미립자 (PM) 와 같은 유해 물질이 제거된 재순환 가스 및 유해 물질을 함유하는 배수를 배출하는 배기 가스 재순환 라인 (G5) 이 연결되어 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 스크러버로서 벤투리식을 채용하고 있지만, 이 구성에 한정되는 것은 아니다. 또, 선박용 디젤 엔진 (10) 은, 스크러버 (42) 이외의 배기 가스 세정 장치를 구비하고 있어도 된다.
배기 가스 재순환 라인 (G5) 은, 데미스터 유닛 (14) 과 EGR 블로어 (47) 가 형성되어 있다.
데미스터 유닛 (14) 은, 수 분사에 의해 유해 물질이 제거된 재순환 가스와 배수를 분리하는 것이다. 데미스터 유닛 (14) 은, 배수를 스크러버 (42) 의 수 분사부 (46) 로 순환시키는 배수 순환 라인 (W1) 이 형성되어 있다. 그리고, 이 배수 순환 라인 (W1) 은, 미스트 (배수) 를 일시적으로 저류하는 홀드 탱크 (49) 와 펌프 (50) 가 형성되어 있다.
EGR 블로어 (47) 는, 스크러버 (42) 내의 재순환 가스를 배기 가스 재순환 라인 (G5) 으로부터 데미스터 유닛 (14) 을 경유하여, 컴프레서 (31) 에 이송하는 것이다.
배기 가스 재순환 라인 (G7) 은, 일단이 EGR 블로어 (47) 에 접속됨과 함께, 타단이 혼합기 (도시 생략) 를 통하여 컴프레서 (31) 에 접속되어 있고, EGR 블로어 (47) 에 의해 재순환 가스가 컴프레서 (31) 에 이송된다. 배기 가스 재순환 라인 (G7) 은, EGR 출구 밸브 (개폐 밸브 또는 유량 조정 밸브) (41B) 가 형성되어 있다. 흡입 라인 (G6) 으로부터의 공기와 배기 가스 재순환 라인 (G7) 으로부터의 재순환 가스는, 혼합기에서 혼합됨으로써 연소용 가스가 생성된다. 또한, 이 혼합기는, 사일렌서와 별도로 형성되어도 되고, 혼합기를 별도 형성하지 않고, 재순환 가스와 공기를 혼합하는 기능을 부가하도록 사일렌서를 구성해도 된다. 그리고, 과급기 (12) 는, 컴프레서 (31) 가 압축한 연소용 가스를 급기 라인 (G1) 으로부터 엔진 본체 (11) 에 공급 가능하고, 급기 라인 (G1) 에 에어 쿨러 (냉각기) (48) 가 형성되어 있다. 이 에어 쿨러 (48) 는, 컴프레서 (31) 에 의해 압축되어 고온이 된 연소용 가스와 냉각수를 열교환함으로써, 연소용 가스를 냉각시키는 것이다. 또, EGR 시스템 (13) 은, 급기 라인 (G1) 또는 소기 트렁크 (22) 에 산소 농도 검출부 (66) 가 배치되어 있다. 본 실시형태의 산소 농도 검출부 (66) 는, 에어 쿨러 (48) 보다 엔진 본체 (11) 측에 배치되어 있다. 산소 농도 검출부 (66) 는, 엔진 본체 (11) 에 공급되는 공기의 산소 농도, 요컨대 EGR 시스템 (13) 이 가동되고 있는 경우에는, 연소용 가스의 산소 농도를 검출한다.
EGR 제어 장치 (60) 는, EGR 시스템 (13) 의 각 부의 동작을 제어한다. EGR 제어 장치 (60) 는, 엔진 제어 장치 (26) 로부터 부하 정보를 취득한다. EGR 제어 장치 (60) 는, 엔진 제어 장치 (26) 에 EGR 시스템 (13) 의 ON, OFF 의 정보를 이송한다. EGR 제어 장치 (60) 는, 회전수 검출부 (62) 로부터 엔진 본체 (11) 의 회전수 정보를 취득한다. EGR 제어 장치 (60) 는, 연료 투입량 검출부 (64) 로부터 엔진 본체 (11) 의 연료 투입량의 정보를 취득한다. EGR 제어 장치 (60) 는, 산소 농도 검출부 (66) 로부터 엔진 본체 (11) 에 공급되는 연소용 가스의 산소 농도의 정보를 취득한다. EGR 제어 장치 (60) 는, 취득한 엔진 본체 (11) 의 부하 정보와, 엔진 본체 (11) 에 공급되는 공기의 산소 농도에 기초하여, EGR 블로어 (47) 의 운전 상태, EGR 시스템 (13) 으로부터 엔진 본체 (11) 에 공급하는 재순환 가스의 양을 제어한다. EGR 제어 장치 (60) 는, 엔진 본체 (11) 의 부하와 산소 농도의 목표값의 관계를 기억하고 있고, 부하에 따라 산소 농도의 목표값을 산출한다. EGR 제어 장치 (60) 는, 엔진 본체 (11) 의 부하와 산소 농도의 목표값의 관계에 기초하여 산소 농도의 목표값을 산출하고, 산출된 산소 농도의 목표값과 취득한 산소 농도의 관계와 현재의 EGR 블로어 (47) 의 주파수에 기초하여, EGR 블로어 (47) 의 주파수 (운전 주파수) 를 산출한다. EGR 제어 장치 (60) 는, 산출된 EGR 블로어 (47) 의 주파수로 EGR 블로어 (47) 를 회전시킨다. EGR 제어 장치 (60) 는, EGR 블로어 (47) 이외의 각 부, 예를 들어, EGR 입구 밸브 (41A), EGR 출구 밸브 (41B) 의 개폐나, 스크러버 (42) 의 운전도 제어한다.
이하, 본 실시형태의 EGR 시스템 (13) 의 작용을 설명한다. 도 2 에 나타내는 바와 같이, 엔진 본체 (11) 는, 소기 트렁크 (22) 로부터 실린더 (21) 내에 연소용 가스가 공급되면, 피스톤에 의해 이 연소용 가스가 압축되고, 이 고온의 연소용 가스에 대해 연료를 분사함으로써 자연 착화되어, 연소된다. 그리고, 발생한 연소 가스는, 배기 가스로서, 배기 매니폴드 (23) 로부터 배기 라인 (G2) 에 배출된다. 엔진 본체 (11) 로부터 배출된 배기 가스는, 과급기 (12) 에 있어서의 터빈 (32) 을 회전시킨 후, 배기 라인 (G3) 에 배출되고, EGR 입구 밸브 (41A) 및 EGR 출구 밸브 (41B) 가 폐지되어 있을 때에는, 전체량이 배기 라인 (G3) 으로부터 외부에 배출된다.
한편, EGR 입구 밸브 (41A) 및 EGR 출구 밸브 (41B) 가 개방되어 있을 때, 배기 가스는, 그 일부가 재순환 가스로서 배기 라인 (G3) 으로부터 배기 가스 재순환 라인 (G4) 에 흐른다. 배기 가스 재순환 라인 (G4) 에 흐른 재순환 가스는, 스크러버 (42) 에 의해, 유해 물질이 제거된다. 즉, 스크러버 (42) 는, 재순환 가스가 벤투리부 (44) 를 고속으로 통과할 때, 수 분사부 (46) 로부터 물을 분사함으로써, 이 물에 의해 재순환 가스를 냉각시킴과 함께, 유해 물질을 물과 함께 낙하시켜 제거한다. 그리고, 유해 물질을 함유하는 미스트 (배수) 는, 재순환 가스와 함께 데미스터 유닛 (14) 에 유입된다.
스크러버 (42) 에 의해 유해 물질이 제거된 재순환 가스는, 배기 가스 재순환 라인 (G5) 에 배출되고, 데미스터 유닛 (14) 에 의해 미스트 (배수) 가 분리된 후, 배기 가스 재순환 라인 (G7) 에 의해 과급기 (12) 에 이송된다. 그리고, 이 재순환 가스는, 흡입 라인 (G6) 으로부터 흡입된 공기와 혼합되어 연소용 가스가 되고, 과급기 (12) 의 컴프레서 (31) 에서 압축된 후, 에어 쿨러 (48) 에서 냉각되고, 급기 라인 (G1) 으로부터 엔진 본체 (11) 에 공급된다.
다음으로, 도 4 를 사용하여, 선박용 디젤 엔진 (10) 의 엔진 제어 장치 (26) 에서 실행하는 엔진 본체 (11) 의 제어에 대해 설명한다. 도 4 는, 엔진 부하와 배기 밸브 폐쇄 타이밍의 관계를 나타내는 그래프이다. 엔진 제어 장치 (26) 는, 도 4 에 나타내는 엔진 부하와 배기 밸브 폐쇄 타이밍의 관계인 배기 밸브 폐쇄 타이밍 패턴에 기초하여, 엔진 부하에 따라, 배기 밸브 폐쇄 타이밍을 변화시킨다. 배기 밸브 폐쇄 타이밍은, 연소 사이클에 있어서 배기 밸브를 폐쇄하는 타이밍으로서, 연소 사이클의 각도로 나타낼 수 있다. 도 4 의 실선으로 나타내는 배기 밸브 폐쇄 타이밍 패턴 (210) 은, 본 실시형태의 엔진 부하와 배기 밸브 폐쇄 타이밍의 관계를 나타내고 있다. 도 4 의 점선으로 나타내는 배기 밸브 폐쇄 타이밍 패턴 (212) 은, 비교예의 엔진 부하와 배기 밸브 폐쇄 타이밍의 관계를 나타내고 있다. 배기 밸브 폐쇄 타이밍 패턴 (210, 212) 은, 모두 엔진 부하가 증가하면, 배기 밸브 폐쇄 타이밍이 늦어지는 관계가 된다. 엔진 제어 장치 (26) 는, 엔진 부하를 검출하고, 검출된 엔진 부하와 도 4 의 실선으로 나타내는 배기 밸브 폐쇄 타이밍 패턴 (210) 의 관계에 기초하여 배기 밸브 (121) 를 폐쇄하는 타이밍인 배기 밸브 폐쇄 타이밍을 제어한다.
배기 밸브 (121) 를 폐쇄하는 타이밍은, 상기 서술한 바와 같이 엔진 본체 (11) 의 피스톤의 1 스트로크를 360 도로 한 각도, 요컨대 크랭크 각도에 기초하여 제어한다. 요컨대, 엔진 제어 장치 (26) 는, 크랭크 각도가 설정된 각도가 된 경우에 배기 밸브 (121) 를 개방한다. 배기 밸브 (121) 가 폐쇄하는 타이밍이 늦어지면, 크랭크 각도가 보다 큰 각도로 배기 밸브 (121) 가 폐쇄된다.
비교예의 배기 밸브 폐쇄 타이밍 패턴 (212) 은, 엔진 부하의 변화량에 대한 배기 밸브 폐쇄 타이밍의 변화량인 변화율이 일정해진다. 또한, 도 4 의 비교예에서는, 변화율을 일정하게 했지만 변화량이 변화해도 된다. 여기서, 배기 밸브 폐쇄 타이밍 패턴 (212) 은, 위험 회전수를 고려하지 않고, 각 엔진 부하에서 연비 등의 엔진 성능이 높아지는 배기 밸브 폐쇄 타이밍을 산출하여, 그 결과에 기초하여 설정한 이상선이 되는 엔진 부하와 배기 밸브 폐쇄 타이밍의 관계이다. 여기서, 이상선은, 먼저, 엔진의 설계 출력으로부터 연소시 최대 압력을 결정한다. 그곳으로부터 각 부하의 연소시 압력을 결정하고, 그 연소시 압력으로부터 압축 압력을 설계하여, 그 압축 압력이 되도록 계획의 배기 밸브의 폐쇄 타이밍을 결정한다. 그 후, 시운전에 의해 계획한 배기 밸브 폐쇄 타이밍 부근에서, 변경·조정하고, 연비 및 배기 가스 출구 온도 등의 파라미터가 최적이 되도록 배기 밸브 폐쇄 타이밍을 결정한다. 각 부하에서 상기 서술한 배기 밸브 폐쇄 타이밍을 실시하고, 최적인 배기 밸브 폐쇄 타이밍의 각도를 각 부하에서 결정한다. 배기 밸브 폐쇄 타이밍 패턴 (212) 은, 이 때 각 부하의 타이밍을 매끄럽게 연결되도록 미세 조정을 실시하여, 결정한다.
본 실시형태의 배기 밸브 폐쇄 타이밍 패턴 (210) 은, 엔진 부하가 위험 회전수 영역과 겹치는 범위 (엔진 부하 (A1) 이상 엔진 부하 (A2) 이하의 범위) 인 위험 회전 범위 (220) 와, 위험 회전 범위 (220) 보다 엔진 부하가 작은 범위 (엔진 부하 (A1) 미만의 범위) 인 제 1 범위 (222) 및 위험 회전 범위 (220) 보다 엔진 부하가 큰 범위 (엔진 부하 (A2) 보다 큰 범위) 인 제 2 범위 (224) 와, 엔진 부하에 대한 배기 밸브 폐쇄 타이밍의 변화량의 변화율이 상이하다. 여기서, 엔진 부하 (A2) 는, 엔진 부하 (A1) 보다 높은 부하이다. 또, 엔진 부하는, 엔진 회전수와 연료 투입량 등에 의해 변화한다. 위험 회전수 영역은, 각종 조건에서 변화하는 연료 투입량의 변화폭을 고려하여, 회전수가 위험 회전수 영역이 되는 부하의 범위이다. 엔진 부하 (A1) 는, 위험 회전수 영역에서 상정되는 연료 투입량의 최소값과 위험 회전수의 최소값에 기초하여 산출된다. 엔진 부하 (A2) 는, 위험 회전수 영역에서 상정되는 연료 투입량의 최대값과 위험 회전수의 최대값에 기초하여 산출된다. 또한, 엔진 부하는, 연료 투입량 이외의 파라미터와 엔진 본체 (11) 의 회전수에 기초하여 산출된다.
배기 밸브 폐쇄 타이밍 패턴 (210) 은, 엔진 부하 (A1) 에서 변화율이 변화하는 변곡점 (230) 이 있고, 엔진 부하 (A2) 에서 변화율이 변화하는 변곡점 (232) 이 있고, 엔진 부하 (A2) 보다 높은 값인 엔진 부하 (A3) 에서 변화율이 변화하는 변곡점 (234) 이 있다. 배기 밸브 폐쇄 타이밍 패턴 (210) 은, 변곡점 (230) (엔진 부하 (A1)) 보다 엔진 부하가 낮은 부분이 선분 (240) 이 되고, 변곡점 (230) (엔진 부하 (A1)) 과 변곡점 (232) (엔진 부하 (A2)) 사이가 선분 (242) 이 되고, 변곡점 (232) (엔진 부하 (A2)) 과 변곡점 (234) (엔진 부하 (A3)) 사이가 선분 (244) 이 되고, 변곡점 (234) (엔진 부하 (A3)) 보다 엔진 부하가 높은 부분이 선분 (246) 이 된다. 선분 (240) 과 선분 (246) 은, 배기 밸브 폐쇄 타이밍 패턴 (212) 과 동일한 기울기가 된다. 선분 (242) 은, 선분 (240) 과 선분 (244) 을 연결하고 있고, 변화율이 변화하지 않는, 요컨대, 배기 밸브 폐쇄 타이밍이 변화하지 않는다. 선분 (244) 은, 선분 (242) 과 선분 (246) 을 연결하고 있고, 변화율이 선분 (242) 및 선분 (246) 보다 크다. 따라서, 배기 밸브 폐쇄 타이밍 패턴 (210) 은, 엔진 부하 (엔진 본체 (11) 의 회전수) 가, 위험 회전수 영역을 통과하는 동안을 포함하는 위험 회전 범위 (220) 와, 위험 회전 범위 (220) 보다 회전수가 낮은 제 1 범위 (222) 에서, 회전수의 상승에 대한 배기 밸브를 폐쇄하는 타이밍의 변화의 변화율이 변화하는 변곡점 (230) 을 갖고, 변곡점 (230) 보다 위험 회전 범위 (220) 측의 선분 (242) 의 변화율이, 변곡점 (230) 보다 제 1 범위 (222) 측의 선분 (240) 의 변화율보다 작다.
엔진 제어 장치 (26) 는, 배기 밸브 폐쇄 타이밍 패턴 (210) 에 기초하여, 배기 밸브 폐쇄 타이밍을 제어함으로써, 배기 밸브 폐쇄 타이밍 패턴 (212) 으로 운전한 경우보다 위험 회전 범위 (220) 에서의 배기 밸브 폐쇄 타이밍이 빨라진다. 이로써, 위험 회전수로 운전되고 있는 경우, 위험 회전 범위 (220) 이외의 경우에 비하여, 엔진 본체 (11) 의 부하 (회전수) 의 상승에 비례한 연소실 (120) 에서의 연료 연소시의 산소 과잉률의 저하를 억제할 수 있다. 배기 밸브 폐쇄 타이밍 패턴 (212) 으로 운전한 경우와 비교하여 동일한 부하에서의 연소실 (120) 의 산소 과잉률의 저하를 억제할 수 있다.
엔진 제어 장치 (26) 는, 위험 회전 범위 (220) 에서 부하가 상승해도 연소실 (120) 에 공급하는 연료의 증가에 대응하여 산소의 양을 증가시킬 수 있고, 공기 과잉률의 저하를 억제할 수 있음으로써, 연료의 연소를 바람직하게 실시할 수 있다. 구체적으로는, 엔진 제어 장치 (26) 는, 위험 회전 범위 (220) 의 부하를 단시간에 통과하기 위하여, 연료 투입량을 증가시켜, 연소로 발생하는 출력을 증가시키고, 회전수를 단시간에 증속시키는 처리를 실행한다. 엔진 제어 장치 (26) 는, 이 처리를 실행함으로써 연료 투입량이 많아진다. 여기서, 디젤 엔진 시스템 (10) 은, 엔진 부하가 상승하면 과급기 (12) 의 회전수가 상승하기 때문에, 단위 시간당 공급되는 공기량은 증가하지만, 위험 회전 범위 (220) 에서는, 연료의 증가의 상승에 대해, 과급기 (12) 의 회전수의 상승이 적어지기 쉬워, 배기 밸브 폐쇄 타이밍이 다른 영역과 마찬가지로 변화하면, 연료에 대한 산소량이 적어진다. 엔진 제어 장치 (26) 는, 배기 밸브 폐쇄 타이밍 패턴 (210) 에 기초하여, 배기 밸브 폐쇄 타이밍을 제어함으로써, 연료 투입량이 증가한 경우여도 연소실 (120) 에 공급하는 연료의 증가에 대응하여 공기량을 많게 유지할 수 있기 때문에, 연소실 (120) 에 공급하는 연료에 대해 산소가 적어지는 것을 억제할 수 있다. 이로써, 연료에 대해 산소가 적어져, 연소가 불안정해지는 것을 억제할 수 있어, 불완전 연소로 흑연이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 또, 연소를 안정적으로 실행할 수 있음으로써, 원하는 출력을 얻을 수 있어, 회전수를 바람직하게 상승시킬 수 있다. 특히, 본 실시형태의 선박용 디젤 엔진 (10) 은, EGR 시스템 (13) 을 가동시킴으로써, 연소실 (120) 에 공급되는 공기의 산소 농도가 낮아져, 연소의 불안정성이나 흑연 발생의 리스크가 커지지만, 배기 밸브 폐쇄 타이밍 패턴 (210) 에 기초하여, 배기 밸브 폐쇄 타이밍을 제어함으로써, 연소가 불안정해지는 것을 억제할 수 있어, 불완전 연소로 흑연이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 또, 연소를 안정적으로 실행할 수 있음으로써, 원하는 출력을 얻을 수 있어, 회전수를 바람직하게 상승시킬 수 있다.
배기 밸브 폐쇄 타이밍 패턴 (210) 은, 위험 회전 범위 (220) 에서의 배기 밸브의 폐쇄 타이밍을 일정하게 함으로써, 위험 회전 범위 (220) 에 있어서 엔진 부하가 상승해도 연소실 (120) 내에 유지하는 산소의 양을, 엔진 부하가 작은 조건과 동일 이상의 양으로 할 수 있다. 또, 위험 회전 범위 (220) 에서의 배기 밸브의 폐쇄 타이밍을 일정하게 함으로써, 파라미터의 설정을 간단하게 할 수 있어, 제어를 간단하게 할 수 있다. 제어를 간단하게 할 수 있음으로써 엔진 본체 (11) 의 운전을 안정시킬 수 있다.
또, 배기 밸브 폐쇄 타이밍 패턴 (210) 은, 위험 회전 범위 (220) 의 선분 (242) 과, 배기 밸브 폐쇄 타이밍 패턴 (210) 을 배기 밸브 폐쇄 타이밍 패턴 (212) 에 접근하는 선분 (244) 이외에는, 이상선이 되도록 산출한 배기 밸브 폐쇄 타이밍 패턴 (212) 과 일치하는 패턴으로 하는 것이 바람직하다. 이로써, 위험 회전 범위 (220) 이외의 부하의 범위에서, 엔진 본체 (11) 를 보다 효율적으로 운전할 수 있다.
여기서, 배기 밸브 폐쇄 타이밍 패턴 (210) 은, 선분 (242) 의 변화율은 제로에 가까운 것이 바람직하다. 이로써, 엔진 본체 (11) 의 부하가 선분 (242) 의 범위에서 증감된 경우에, 배기 밸브 폐쇄 타이밍의 변동이 지나치게 커져, 엔진 본체 (11) 의 운전이 불안정해지는 것을 억제할 수 있다.
또, 배기 밸브 폐쇄 타이밍 패턴 (210) 은, 회전수를 포함하는 파라미터로 산출되는 엔진 본체 (11) 의 부하와 배기 밸브를 폐쇄하는 타이밍을 대응시켜, 엔진 본체 (11) 의 부하가 높아짐에 따라, 연소 사이클에 있어서의 배기 밸브를 폐쇄하는 타이밍이 늦어지는 관계로 함으로써, 엔진 본체 (11) 의 운전 효율을 높게 할 수 있다.
여기서, 배기 밸브 폐쇄 타이밍 패턴 (210) 은, 위험 회전 범위 (220) 에서 배기 밸브 폐쇄 타이밍을 일정하게 했지만 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 또, 엔진 제어 장치 (26) 는, 부하가 증가 (상승) 하는 경우와, 감소하는 경우에서, 적용하는 배기 밸브 폐쇄 타이밍 패턴 (210) 을 전환해도 된다.
도 5 는, 엔진 부하와 배기 밸브 폐쇄 타이밍의 관계의 다른 예를 나타내는 그래프이다. 이하, 도 5 를 사용하여, 배기 밸브 폐쇄 타이밍 패턴 그 밖의 예를 설명한다. 도 5 의 엔진 부하와 배기 밸브 폐쇄 타이밍의 관계를 사용하는 엔진 제어 장치 (26) 는, 배기 밸브 폐쇄 타이밍 패턴 (250) 과 배기 밸브 폐쇄 타이밍 패턴 (252) 을 갖는다. 배기 밸브 폐쇄 타이밍 패턴 (250) 은, 엔진 부하가 증가하는 경우에 적용되는 엔진 부하와 배기 밸브 폐쇄 타이밍의 관계이다. 배기 밸브 폐쇄 타이밍 패턴 (252) 은, 엔진 부하가 감소하는 경우에 적용되는 엔진 부하와 배기 밸브 폐쇄 타이밍의 관계이다.
배기 밸브 폐쇄 타이밍 패턴 (250) 은, 엔진 부하 (A1) 에서 변화율이 변화하는 변곡점 (230a) 이 있고, 엔진 부하 (A2) 에서 변화율이 변화하는 변곡점 (232a) 이 있고, 엔진 부하 (A2) 보다 높은 값인 엔진 부하 (A3) 에서 변화율이 변화하는 변곡점 (234a) 이 있다. 배기 밸브 폐쇄 타이밍 패턴 (250) 은, 변곡점 (230a) (엔진 부하 (A1)) 보다 엔진 부하가 낮은 부분이 선분 (240a) 이 되고, 변곡점 (230a) (엔진 부하 (A1)) 과 변곡점 (232a) (엔진 부하 (A2)) 사이가 선분 (242a) 이 되고, 변곡점 (232a) (엔진 부하 (A2)) 과 변곡점 (234a) (엔진 부하 (A3)) 사이가 선분 (244a) 이 되고, 변곡점 (234a) (엔진 부하 (A3)) 보다 엔진 부하가 높은 부분이 선분 (246a) 이 된다. 선분 (240a) 과 선분 (246a) 은, 배기 밸브 폐쇄 타이밍 패턴 (210) 과 마찬가지로 이상선에 기초하여 산출되는 배기 밸브 폐쇄 타이밍 패턴과 동일한 기울기가 된다. 선분 (242a) 은, 선분 (240a) 과 선분 (244a) 을 연결하고 있고, 부하가 증가함에 따라 배기 밸브 폐쇄 타이밍이 늦어진다. 선분 (242a) 은, 선분 (240a) 에 비하여 변화율이 작아진다. 요컨대 선분 (242a) 은, 도 5 에 나타내는 세로축을 배기 밸브 폐쇄 타이밍의 각도로 하고, 가로축을 엔진 본체 (11) 의 부하로 한 그래프에 있어서, 선분 (240a) 보다 기울기가 작아진다. 선분 (244a) 은, 선분 (242a) 과 선분 (246a) 을 연결하고 있고, 변화율이 선분 (242a) 및 선분 (246a) 보다 크다.
이와 같이, 배기 밸브 폐쇄 타이밍 패턴 (250) 은, 선분 (242a) 의 변화율이 0 은 아니지만, 엔진 부하 (엔진 본체의 회전수) 가, 위험 회전수 영역을 통과하는 동안을 포함하는 위험 회전 범위 (220) 와, 위험 회전 범위 (220) 보다 회전수가 낮은 제 1 범위 (222) 에서, 회전수의 상승에 대한 배기 밸브를 폐쇄하는 타이밍의 변화의 변화율이 변화하는 변곡점 (230a) 을 갖고, 변곡점 (230a) 보다 위험 회전 범위 (220) 측의 선분 (242a) 의 변화율이, 변곡점 (230a) 보다 제 1 범위 (222) 측의 선분 (240a) 의 변화율보다 작은 관계를 만족한다. 엔진 제어 장치 (26) 는, 선분 (242a) 의 변화율이 0 이 아닌 경우에도 변곡점 (230a) 보다 위험 회전 범위 (220) 측의 선분 (242a) 의 변화율이, 변곡점 (230a) 보다 제 1 범위 (222) 측의 선분 (240a) 의 변화율보다 작은 관계를 만족함으로써, 상기와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또, 배기 밸브 폐쇄 타이밍 패턴 (250) 은, 위험 회전 범위 (220) 에서의 엔진 본체 (11) 의 운전이, 배기 밸브 폐쇄 타이밍 패턴 (210) 의 경우보다 불안정해질 우려가 있지만, 운전의 효율을 상승시킬 수 있다.
배기 밸브 폐쇄 타이밍 패턴 (252) 은, 엔진 부하 (A1) 보다 부하가 작은 엔진 부하 (A4) 에서 변화율이 변화하는 변곡점이 있고, 엔진 부하 (A1) 에서 변화율이 변화하는 변곡점이 있고, 엔진 부하 (A2) 에서 변화율이 변화하는 변곡점이 있다. 배기 밸브 폐쇄 타이밍 패턴 (252) 은, 엔진 부하 (A4) 보다 엔진 부하가 낮은 부분이 선분 (240b) 이 되고, 엔진 부하 (A4) 와 엔진 부하 (A1) 사이가 선분 (248) 이 되고, 엔진 부하 (A1) 와 엔진 부하 (A2) 사이가 선분 (244b) 이 되고, 엔진 부하 (A2) 보다 엔진 부하가 높은 부분이 선분 (246b) 이 된다. 선분 (240b) 과 선분 (246b) 은, 배기 밸브 폐쇄 타이밍 패턴 (250) 과 마찬가지로 이상선에 기초하여 산출되는 배기 밸브 폐쇄 타이밍 패턴과 동일한 기울기가 된다. 선분 (248) 은, 선분 (240b) 과 선분 (244b) 을 연결하고 있고, 변화율이 선분 (240b) 및 선분 (244b) 보다 크다. 선분 (244b) 은, 선분 (248) 과 선분 (246b) 을 연결하고 있고, 부하가 변화해도 배기 밸브 폐쇄 타이밍이 변화하지 않는다. 선분 (244b) 은, 변화율이 0 이 된다.
엔진 제어 장치 (26) 는, 엔진 본체 (11) 의 부하가 감소하는 경우, 예를 들어, 소정의 선속 (船速) 으로 항행하고 있는 상태로부터 엔진 본체 (11) 를 정지시키는 경우, 배기 밸브 폐쇄 타이밍 패턴 (252) 에 기초하여 배기 밸브 폐쇄 타이밍을 제어한다. 엔진 제어 장치 (26) 는, 엔진 본체 (11) 의 부하가 감소하는 경우, 위험 회전 범위 (220) 에서, 연료의 투입이 적어지기 때문에, 배기 밸브 폐쇄 타이밍 패턴 (252) 에 나타내는 바와 같이, 변곡점 (230a) 보다 위험 회전 범위 (220) 측의 선분 (244b) 의 변화율이, 변곡점 (230a) 보다 제 1 범위 (222) 측의 선분 (248) 의 변화율보다 작은 관계를 만족함으로써, 위험 회전 범위 (220) 에서의 배기 밸브 폐쇄 타이밍의 변동을 억제할 수 있다. 이로써, 위험 회전 범위 (220) 에 있어서 산소 과잉률이 급격하게 변화하는 것을 억제할 수 있어, 연소를 안정시킬 수 있다.
엔진 제어 장치 (26) 는, 배기 밸브 폐쇄 타이밍 패턴으로서, 엔진 본체의 회전수가 증가하는 경우와, 엔진 본체의 회전수가 감소하는 경우와, 위험 회전 범위 (220) 의 엔진 본체 (11) 의 회전수와 배기 밸브를 폐쇄하는 타이밍이 상이한 관계를 사용함으로써, 엔진 본체 (11) 를 보다 안정적으로 운전시킬 수 있다.
또, 상기 실시형태는, 엔진 부하에 기초하여 배기 밸브 폐쇄 타이밍을 제어했지만, 이것에 한정되지 않는다. 엔진 제어 장치 (26) 는, 엔진 본체 (11) 의 회전수에 기초하여, 배기 밸브 폐쇄 타이밍을 제어해도 된다. 도 6 은, 엔진 본체의 회전수와 배기 밸브 폐쇄 타이밍의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 6 은, 도 4 와 마찬가지로 이상선에서 산출한 엔진 본체의 회전수와 배기 밸브 폐쇄 타이밍의 관계인 배기 밸브 폐쇄 타이밍 패턴 (262) 도 나타낸다. 도 6 에 나타내는 배기 밸브 폐쇄 타이밍 패턴 (260) 은, 엔진 본체의 회전수가 위험 회전수 영역과 겹치는 범위 (엔진 회전수 (B1) 이상 엔진 회전수 (B2) 이하의 범위) 인 위험 회전 범위 (220a) 와, 위험 회전 범위 (220a) 보다 엔진 회전수가 작은 범위 (엔진 회전수 (B1) 미만의 범위) 인 제 1 범위 (222a) 및 위험 회전 범위 (220a) 보다 엔진 회전수가 큰 범위 (엔진 회전수 (B2) 보다 큰 범위) 인 제 2 범위 (224a) 에서 엔진 회전수에 대한 배기 밸브 폐쇄 타이밍의 변화량의 변화율이 상이하다. 여기서, 엔진 회전수 (B2) 는, 엔진 회전수 (B1) 보다 높은 회전수이다.
배기 밸브 폐쇄 타이밍 패턴 (260) 은, 엔진 회전수 (B1) 에서 변화율이 변화하는 변곡점 (230c) 이 있고, 엔진 회전수 (B2) 에서 변화율이 변화하는 변곡점 (232c) 이 있고, 엔진 회전수 (B2) 보다 높은 값인 엔진 회전수 (B3) 에서 변화율이 변화하는 변곡점 (234c) 이 있다. 배기 밸브 폐쇄 타이밍 패턴 (260) 은, 변곡점 (230c) (엔진 회전수 (B1)) 보다 엔진 회전수가 낮은 부분이 선분 (240c) 이 되고, 변곡점 (230c) (엔진 회전수 (B1)) 과 변곡점 (232c) (엔진 회전수 (B2)) 사이가 선분 (242c) 이 되고, 변곡점 (232c) (엔진 회전수 (B2)) 과 변곡점 (234c) (엔진 회전수 (B3)) 사이가 선분 (244c) 이 되고, 변곡점 (234c) (엔진 회전수 (B3)) 보다 엔진 회전수가 높은 부분이 선분 (246c) 이 된다. 선분 (240c) 과 선분 (246c) 은, 배기 밸브 폐쇄 타이밍 패턴 (262) 과 동일한 기울기가 된다. 선분 (242c) 은, 선분 (240c) 과 선분 (244c) 을 연결하고 있고, 변화율이 변화하지 않는, 요컨대, 배기 밸브 폐쇄 타이밍이 변화하지 않는다. 선분 (244c) 은, 선분 (242c) 과 선분 (246c) 을 연결하고 있고, 변화율이 선분 (242c) 및 선분 (246c) 보다 크다. 따라서, 배기 밸브 폐쇄 타이밍 패턴 (260) 은, 엔진 회전수 (엔진 본체의 회전수) 가, 위험 회전수 영역을 통과하는 동안을 포함하는 위험 회전 범위 (220a) 와, 위험 회전 범위 (220a) 보다 회전수가 낮은 제 1 범위 (222a) 에서, 회전수의 상승에 대한 배기 밸브를 폐쇄하는 타이밍의 변화의 변화율이 변화하는 변곡점 (230c) 을 갖고, 변곡점 (230c) 보다 위험 회전 범위 (220a) 측의 선분 (242c) 의 변화율이, 변곡점 (230c) 보다 제 1 범위 (222a) 측의 선분 (240c) 의 변화율보다 작다.
엔진 제어 장치 (26) 는, 배기 밸브 폐쇄 타이밍 패턴 (260) 에 기초하여, 배기 밸브 폐쇄 타이밍을 제어함으로써, 배기 밸브 폐쇄 타이밍 패턴 (262) 으로 운전한 경우보다 위험 회전 범위 (220a) 에서의 배기 밸브 폐쇄 타이밍이 빨라진다. 이로써, 위험 회전수로 운전되고 있는 경우, 위험 회전 범위 (220a) 이외의 경우에 비하여, 엔진 본체 (11) 의 부하 (회전수) 의 상승 (증가) 에 비례하여 연소실 (120) 에서의 연료 연소시의 산소 과잉률이 저하되는 것을 억제할 수 있다. 요컨대, 투입되는 연료에 대한 산소의 양의 감소를 적게 할 수 있고, 배기 밸브 폐쇄 타이밍 패턴 (262) 으로 운전한 경우와 비교하여 동일한 부하에서의 연소실 (120) 의 산소의 양을 많게 할 수 있다. 이와 같이, 엔진 제어 장치 (26) 는, 엔진 부하가 아니라, 엔진 본체 (11) 의 회전수에 기초하여 제어를 실시해도, 엔진 부하의 경우와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또, 엔진 제어 장치 (26) 는, 배기 밸브 폐쇄 타이밍에 더하여, 배기 밸브를 개방하는 타이밍인 배기 밸브 개방 타이밍도, 위험 회전수 영역과 그 밖의 회전수 영역에서 변화율을 변화시켜도 된다.
또, 상기 실시형태에 있어서는, EGR 을 구비하는 내연 기관을 예로 했지만, EGR 을 구비하지 않는 내연 기관에도 적용된다.
10 : 선박용 디젤 엔진
11 : 엔진 본체
12 : 과급기
13 : EGR 시스템
14 : 데미스터 유닛
26 : 엔진 제어 장치
41A : EGR 입구 밸브
41B : EGR 출구 밸브
42 : 스크러버
47 : EGR 블로어
48 : 에어 쿨러 (냉각기)
60 : EGR 제어 장치
62 : 회전수 검출부
64 : 연료 투입량 검출부
66 : 산소 농도 검출부
111 : 받침판
112 : 가구
113 : 실린더 재킷
114 : 텐션 볼트 (타이 볼트/연결 부재)
115 : 너트
116 : 실린더 라이너
117 : 실린더 커버
118 : 공간부
119 : 피스톤
120 : 연소실
121 : 배기 밸브
122 : 배기 가스관
123 : 피스톤봉
124 : 크랭크 샤프트
125 : 베어링
126 : 크랭크
127 : 연접봉
128 : 가이드판
129 : 크로스 헤드

Claims (4)

  1. 배기 밸브를 개폐하고, 연소실 내로부터의 배기를 제어하는 엔진 본체와,
    상기 엔진 본체를 제어하고, 상기 엔진 본체의 부하 또는 회전수가 높아짐에 따라, 연소 사이클에 있어서의 상기 배기 밸브를 폐쇄하는 타이밍이 늦어지는 배기 밸브 폐쇄 타이밍 패턴에 기초하여, 상기 배기 밸브의 동작을 제어하는 제어 장치를 갖고,
    상기 엔진 본체의 부하 또는 회전수는, 공진이 발생하여, 그 회전수 영역에서의 장시간의 운전이 금지되는 위험 회전수 영역을 통과하는 동안인 위험 회전 범위와, 상기 위험 회전 범위보다 부하 또는 회전수가 낮은 제 1 범위 및 상기 위험 회전 범위보다 부하 또는 회전수가 높은 제 2 범위를 갖고,
    상기 배기 밸브 폐쇄 타이밍 패턴은, 상기 부하 또는 상기 회전수의 상승에 대한 상기 배기 밸브를 폐쇄하는 타이밍의 변화의 변화율이 변화하는 변곡점을 갖고, 상기 변곡점보다 상기 위험 회전 범위에 있어서의 변화율이, 상기 변곡점보다 상기 제 1 범위에 있어서의 변화율보다 작고,
    상기 위험 회전 범위에 있어서의 변화율은, 0 또는 상기 엔진 본체의 부하 또는 회전수가 높아짐에 따라, 상기 제 1 범위에서의 상기 변화율보다 연소 사이클에 있어서의 상기 배기 밸브를 폐쇄하는 타이밍이 늦어지는 방향으로 작아지고,
    상기 제 2 범위에서는, 상기 엔진 본체의 부하 또는 회전수가 높아짐에 따라, 상기 제 1 범위에서의 상기 변화율보다 변화율이 커지고 나서 상기 제 1 범위에서의 상기 변화율과 동일해지는 것을 특징으로 하는 선박용 디젤 엔진.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배기 밸브 폐쇄 타이밍 패턴은, 회전수를 포함하는 파라미터로 산출되는 상기 엔진 본체의 부하와, 상기 배기 밸브를 폐쇄하는 타이밍이 대응되고,
    상기 엔진 본체의 부하가 높아짐에 따라, 연소 사이클에 있어서의 상기 배기 밸브를 폐쇄하는 타이밍이 늦어지는 것을 특징으로 하는 선박용 디젤 엔진.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 배기 밸브 폐쇄 타이밍 패턴은, 상기 위험 회전 범위에서, 상기 배기 밸브가 폐쇄하는 타이밍이 일정한 것을 특징으로 하는 선박용 디젤 엔진.
  4. 배기 밸브를 개폐하고, 연소실 내로부터의 배기를 제어하는 엔진 본체와,
    상기 엔진 본체를 제어하고, 상기 엔진 본체의 부하 또는 회전수가 높아짐에 따라, 연소 사이클에 있어서의 상기 배기 밸브를 폐쇄하는 타이밍이 늦어지는 배기 밸브 폐쇄 타이밍 패턴에 기초하여, 상기 배기 밸브의 동작을 제어하는 제어 장치를 갖고,
    상기 엔진 본체의 부하 또는 회전수는, 공진이 발생하여, 그 회전수 영역에서의 장시간의 운전이 금지되는 위험 회전수 영역을 통과하는 동안인 위험 회전 범위와, 상기 위험 회전 범위보다 부하 또는 회전수가 낮은 제 1 범위를 갖고,
    상기 배기 밸브 폐쇄 타이밍 패턴은, 상기 부하 또는 상기 회전수의 상승에 대한 상기 배기 밸브를 폐쇄하는 타이밍의 변화의 변화율이 변화하는 변곡점을 갖고, 상기 변곡점보다 상기 위험 회전 범위측에 있어서의 변화율이, 상기 변곡점보다 상기 제 1 범위측에 있어서의 변화율보다 작고,
    상기 배기 밸브 폐쇄 타이밍 패턴은, 상기 엔진 본체의 부하 또는 회전수가 증가하는 경우와, 상기 엔진 본체의 부하 또는 회전수가 감소하는 경우에서 상기 위험 회전 범위의 상기 엔진 본체의 부하 또는 회전수와 상기 배기 밸브를 폐쇄하는 타이밍이 상이한 것을 특징으로 하는 선박용 디젤 엔진.
KR1020197013672A 2016-11-30 2017-11-22 선박용 디젤 엔진 Active KR102181617B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016233379A JP6938141B2 (ja) 2016-11-30 2016-11-30 舶用ディーゼルエンジン
JPJP-P-2016-233379 2016-11-30
PCT/JP2017/042104 WO2018101152A1 (ja) 2016-11-30 2017-11-22 舶用ディーゼルエンジン

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190060854A KR20190060854A (ko) 2019-06-03
KR102181617B1 true KR102181617B1 (ko) 2020-11-23

Family

ID=62241383

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020197013672A Active KR102181617B1 (ko) 2016-11-30 2017-11-22 선박용 디젤 엔진

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP6938141B2 (ko)
KR (1) KR102181617B1 (ko)
CN (1) CN109983210B (ko)
WO (1) WO2018101152A1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009103122A (ja) 2007-10-03 2009-05-14 Mazda Motor Corp 内燃機関の制御方法および内燃機関の制御装置
JP2016061262A (ja) 2014-09-19 2016-04-25 スズキ株式会社 内燃機関の制御装置

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2770236B2 (ja) * 1989-05-09 1998-06-25 本田技研工業株式会社 自動変速機を備えた車輌の内燃エンジンのバルブタイミング制御方法
JPH10339147A (ja) * 1997-06-06 1998-12-22 Yamaha Motor Co Ltd 滑走艇用エンジン
JP2002339764A (ja) * 2001-03-13 2002-11-27 Komatsu Ltd ディーゼルエンジン
JP3931900B2 (ja) * 2004-10-06 2007-06-20 いすゞ自動車株式会社 ディーゼルエンジンの制御装置
JP2006250029A (ja) * 2005-03-10 2006-09-21 Isuzu Motors Ltd ディーゼルエンジン及びその燃焼制御方法
EP1739296B1 (de) 2005-06-30 2013-03-06 Wärtsilä Schweiz AG Verfahren zur Optimierung eines Betriebsparameters einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, sowie Hubkolbenbrennkraftmaschine
JP4442659B2 (ja) * 2007-08-09 2010-03-31 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP4816591B2 (ja) * 2007-08-10 2011-11-16 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JP4803151B2 (ja) * 2007-10-03 2011-10-26 マツダ株式会社 ガソリンエンジンの制御装置
JP2009103093A (ja) * 2007-10-25 2009-05-14 Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp ディーゼルエンジンの制御装置
JP5482716B2 (ja) * 2010-08-20 2014-05-07 マツダ株式会社 ディーゼルエンジンの制御装置及びディーゼルエンジンの制御方法
JP2013036377A (ja) * 2011-08-08 2013-02-21 Daihatsu Motor Co Ltd 制御装置
JP5795731B2 (ja) * 2011-12-16 2015-10-14 川崎重工業株式会社 ねじり振動応力低減制御装置、これを備えた船舶、及びねじり振動応力低減方法
JP6019941B2 (ja) * 2012-08-31 2016-11-02 株式会社Ihi ユニフロー掃気式２サイクルエンジン
JP5826346B1 (ja) * 2014-09-03 2015-12-02 三菱電機株式会社 内燃機関の制御装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009103122A (ja) 2007-10-03 2009-05-14 Mazda Motor Corp 内燃機関の制御方法および内燃機関の制御装置
JP2016061262A (ja) 2014-09-19 2016-04-25 スズキ株式会社 内燃機関の制御装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190060854A (ko) 2019-06-03
JP6938141B2 (ja) 2021-09-22
JP2018091181A (ja) 2018-06-14
CN109983210B (zh) 2021-11-09
CN109983210A (zh) 2019-07-05
WO2018101152A1 (ja) 2018-06-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7909025B2 (en) Method of controlling scavenging of the burnt gas of an indirect-injection engine, notably a supercharged engine, and engine using such a method
JP5587091B2 (ja) ２ストロークガス機関
JP6807443B2 (ja) 大型２ストロークユニフロー掃気式ガス燃料エンジンおよび過早点火またはディーゼルノックを低減する方法
KR101380795B1 (ko) 길이방향으로 소기되는 2행정 대형 디젤 엔진의 작동 방법및 길이방향으로 소기되는 대형 디젤 엔진
KR102155495B1 (ko) 선박용 디젤 엔진
KR102181617B1 (ko) 선박용 디젤 엔진
KR102154473B1 (ko) 선박용 디젤 엔진
JP2014098346A (ja) ユニフロー式ディーゼル機関
US20050217648A1 (en) Method of controlling recirculation of the exhaust gas of an internal-combustion supercharged engine and engine using such a method
KR102168262B1 (ko) 내연 기관
US6691672B2 (en) Direct-injection internal combustion engine with controlled valves
KR102145720B1 (ko) 엔진 및 엔진 제어 방법
KR102011234B1 (ko) Egr 시스템
CN111094724B (zh) 内燃机和用于控制这种内燃机的方法
KR102013087B1 (ko) Egr 시스템
JP2020060175A (ja) 往復動エンジンの内部ｅｇｒ

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
AMND Amendment
PA0105 International application

Patent event date: 20190513

Patent event code: PA01051R01D

Comment text: International Patent Application

PA0201 Request for examination
PG1501 Laying open of application
E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20200409

Patent event code: PE09021S01D

AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
PE0601 Decision on rejection of patent

Patent event date: 20200729

Comment text: Decision to Refuse Application

Patent event code: PE06012S01D

Patent event date: 20200409

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event code: PE06011S01I

X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
PX0901 Re-examination

Patent event code: PX09011S01I

Patent event date: 20200729

Comment text: Decision to Refuse Application

Patent event code: PX09012R01I

Patent event date: 20200609

Comment text: Amendment to Specification, etc.

Patent event code: PX09012R01I

Patent event date: 20190513

Comment text: Amendment to Specification, etc.

PX0701 Decision of registration after re-examination

Patent event date: 20200929

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event code: PX07013S01D

Patent event date: 20200922

Comment text: Amendment to Specification, etc.

Patent event code: PX07012R01I

Patent event date: 20200729

Comment text: Decision to Refuse Application

Patent event code: PX07011S01I

Patent event date: 20200609

Comment text: Amendment to Specification, etc.

Patent event code: PX07012R01I

Patent event date: 20190513

Comment text: Amendment to Specification, etc.

Patent event code: PX07012R01I

X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20201117

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20201117

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration
PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20231004

Start annual number: 4

End annual number: 4