[发明专利]燃气发动机

说明书

本申请是申请日为2012年3月15日、申请号为201280002387.3、发明名称为“燃气发动机”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种适用于例如船舶的主发动机或发电机驱动发动机等、以天然气等的气体燃料为燃料而运转的燃气发动机。

背景技术

以往，以液化天然气(以下，称为“LNG”)所气化的天然气为燃料而运转的柴油机存在多种。近年来，作为现存的改善燃油低速柴油主发动机的环境排出性能的对策，高压气体喷射型低速两冲程柴油机(以下，称为“SSD-GI”)引起注目。与以往的LNG利用热发动机(例如蒸气涡轮等)相比，该SSD-GI是高热效率及高响应性的发动机，且是能够进行低速的输出的发动机，能够与螺旋桨直接连结而进行驱动。

然而，在以天然气为燃料的SSD-GI的情况下，与具有实际成绩的燃油的柴油机不同，将天然气以高压(约150～300bar)供给到燃烧室内的高压喷射技术不成熟，还未发现与LNG燃料供给相关的确立的技术。

以往，在将SSD-GI作为LNG船的主发动机候补时，研究了利用多级气体压缩机对于大致大气压的蒸发气体(以下，称为“BOG”)进行压缩，然后，在压缩过程或压缩后对BOG进行冷却而使用于发动机燃料的方法。然而，对BOG进行压缩及冷却的方法的缺点是需要大规模的设备，而且消耗较大的动力。

需要说明的是，作为LNG运输船的推进发动机，例如有下述的专利文献1(参照专利文献1的图7等)记载那样利用低压及高压的压缩机对气罐内的BOG进行两级压缩而导入到发动机室内的结构。

另一方面，在LNG船中实现BOG的再液化系统的近年来，不将BOG作为燃料而能够进行液化保存。因此，从BOG的有效利用的观点出发，在以往的LNG船中，对于以BOG为燃料的方法付出了努力，但是在以LNG为主发动机的主燃料的情况下，这一点的障碍得以消除。而且，在LNG船以外的船舶中以LNG为燃料时，由于使用加压方式的LNG罐而不需要BOG处理。

从这种背景出发，在近年来的船舶中，作为主发动机等的燃料而具有良好的环境排出性能的LNG的使用引起注目，与LNG的使用方法等相关的各种研究开发变得活跃。

而且，作为高压喷射天然气而进行燃料供给的方法，考虑了对LNG进行高压化然后进行加热·气化的方法。这种LNG的高压化通常使用往复泵进行升压。该往复泵由于旋转速度为300rpm左右，因此与一般的电动机速度的旋转速度即1800～3600rpm相比，成为相当低的速度。因此，在利用电动机来驱动往复泵时，需要减速至往复泵的旋转速度的机构。

另外，作为在往复泵的运转中使用的一般的减速机构，已知有齿轮方式或滑轮方式。齿轮方式的减速机构是将齿数不同的多个齿轮组合的减速机构，滑轮方式的减速机构是使由V传送带连结的大小的轮旋转的结构。

需要说明的是，在液化气体的再气体化设备中，例如下述的专利文献2公开那样，利用泵使从储存罐内取出的液化气体的压力以液体的状态进行升压而实现高压化。

另外，在近年来的船舶用柴油机中，为了应对世界性的对船舶用发动机的废气限制强化，而开发出了在氮氧化物减少等环境应对方面有效的电子控制发动机。该电子控制发动机是对于燃料喷射系统、排气动阀系统、起动系统及工作缸注油系统的至少一部分实现了以往的基于凸轮轴的驱动的电子控制化的发动机，采取利用控制器和电磁阀来控制高压工作油并驱动发动机的各装置的方式。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平9-209788号公报

专利文献2：日本特开2009-204026号公报

发明的概要

发明要解决的课题

如上述那样，在近年来的船舶中，作为主发动机的燃料而LNG的关注度不断增加，但是用于将天然气以高压喷射到燃烧室内的高压气体供给技术还未确立。并且，为了将天然气作为发动机燃料进行高压喷射，考虑需要进行基于往复式泵的LNG的高压化，并指出了与往复式泵的驱动控制相关的下述的问题。即，若采取使用电动机作为往复泵的驱动源并介有减速机构而减速至往复泵的旋转速度的运转方式时，关于减速机构或电动机，会产生下述的问题。

第一问题关于往复式泵的电动机驱动所需的机械性的减速机构。

具体而言，齿轮方式的减速机构中，预想到来自往复泵侧的转矩变动会对齿轮齿面或齿根造成损伤。因此，当考虑到对于长时间连续运转的耐久性时，需要考虑用于对转矩变动进行缓冲的弹性接头或惯性轮等联接器。