(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
給気路の燃焼室への接続部位である給気ポート又は燃焼室に燃料を直接噴射する燃料噴射手段から噴射された燃料と、給気路から導かれる燃焼用空気とを、燃焼室において圧縮して燃焼させることにより、クランク軸の回転を維持するエンジンと、
前記エンジンの排気路に設けられる排気タービンに前記燃焼室から排出される排気ガスを供給し、前記排気タービンに連結される状態で前記給気路に設けられる給気コンプレッサによって前記燃焼室に給気される流体を過給する過給機と、
前記エンジンの回転数を計測する回転数計測手段と、
前記回転数計測手段の計測結果に基づいて、前記エンジンの回転数を目標回転数に維持する回転数維持手段とを備えている排気タービン式過給機関にて使用する負荷投入方法であって、
前記エンジンの回転数の維持制御を実行している状態において、
燃料の供給状態を、前記燃料噴射手段から供給する直接供給状態と、前記給気コンプレッサの上流側の前記給気路へ供給する予混合供給状態とで切り換え可能な燃料供給状態切替手段を備え、前記予混合供給状態で前記エンジンへ初期負荷を投入し、
さらに、初期負荷投入完了を判定した後に、前記燃料供給状態切替手段にて、前記予混合供給状態から前記直接供給状態へ切り換える負荷投入方法。
【請求項２】
前記エンジンの回転数の維持制御を実行して前記目標回転数に維持している状態において、初期負荷投入の指令に基づいて、前記初期負荷投入の前に前記直接供給状態から前記予混合供給状態に切り換えて、前記過給機の回転数が前記直接供給状態の場合よりも増加している状態で前記エンジンへ初期負荷を投入する請求項１に記載の負荷投入方法。
【請求項３】
前記回転数維持手段が、前記給気コンプレッサの下流側で前記エンジンの上流側に設けられたスロットル弁の開度の制御、燃料供給量の制御、及び前記排気路で前記排気タービンをバイパスするバイパス路に設けられるウエストゲート弁の開度の制御の少なくとも何れか１つ以上の制御により、前記エンジンの回転数の維持制御を実行する請求項１又は２に記載の負荷投入方法。
【請求項４】
給気路の燃焼室への接続部位である給気ポート又は前記燃焼室に燃料を直接噴射する燃料噴射手段から噴射された燃料と、給気路から導かれる燃焼用空気とを、燃焼室において圧縮して燃焼させることにより、クランク軸の回転を維持するエンジンと、
前記エンジンの排気路に設けられる排気タービンに前記燃焼室から排出される排気ガスを供給し、前記排気タービンに連結される状態で前記給気路に設けられる給気コンプレッサによって前記燃焼室に給気される流体を過給する過給機と、
前記エンジンの回転数を計測する回転数計測手段と、
前記回転数計測手段の計測結果に基づいて、前記エンジンの回転数を目標回転数に維持する回転数維持手段とを備えている排気タービン式過給機関であって、
前記給気路を通流する燃焼用空気に燃料を予混合する燃料混合手段と、
前記燃料の供給状態を、前記燃料噴射手段から供給する直接供給状態と、前記給気コンプレッサの上流側の前記給気路を通流する燃焼用空気に前記燃料混合手段にて燃料を予混合する予混合供給状態とで切り換え可能な燃料供給状態切替手段とを備え、
前記回転数維持手段にて前記エンジンの回転数の維持制御が行われている状態において、前記予混合供給状態で前記エンジンに初期負荷を投入し、
さらに、初期負荷投入完了を判定した後に、前記燃料供給状態切替手段にて、前記予混合供給状態から前記直接供給状態へ切り換える排気タービン式過給機関。
【請求項５】
前記エンジンは、非常用発電機を回転駆動するものである請求項４に記載の排気タービン式過給機関。
【請求項６】
前記燃料供給状態切替手段が、
前記直接供給状態にて燃料を前記燃料噴射手段へ導く燃料供給路と、
前記予混合供給状態にて燃料を前記燃料混合手段へ導くバイパス路と、
前記バイパス路に設けられ当該バイパス路を開放状態と閉止状態とで切り換える開閉弁
と、
前記直接供給状態にて前記バイパス路を閉止状態にすると共に前記予混合供給状態にて前記バイパス路を開放状態にするように前記開閉弁を制御する開閉制御手段とにより構成されている請求項４又は５に記載の排気タービン式過給機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給気路の燃焼室への接続部位である給気ポート又は燃焼室に燃料を直接噴射する燃料噴射手段から噴射された燃料と、給気路から導かれる燃焼用空気とを、燃焼室において圧縮して燃焼させることにより、クランク軸の回転を維持するエンジンと、前記エンジンの排気路に設けられる排気タービンに前記燃焼室から排出される排気ガスを供給し、前記排気タービンに連結される状態で給気路に設けられる給気コンプレッサによって前記燃焼室に給気される流体を過給する過給機と、前記エンジンの回転数を計測する回転数計測手段と、前記回転数計測手段の計測結果に基づいて、前記給気コンプレッサの下流側で前記エンジンの上流側に設けられたスロットル弁の開度を制御して、前記エンジンの回転数を目標回転数に維持する回転数維持手段とを備えている排気タービン式過給機関及びその負荷投入方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの軸出力にて回転駆動されるエンジン駆動式発電機では、負荷の急変に対する追従性が求められる。特に、非常用発電機である場合、エンジンが起動した後、無負荷の状態からなるべく大きな負荷を投入できることが求められる（初期負荷投入）。初期負荷投入率が高ければ、停電が発生しても優先的に給電が必要な重要負荷に迅速且つ安定的に給電することができる。
一方で、排ガスの排気エネルギーにて回転する排気タービンと、当該排気タービンにより駆動力が与えられる給気コンプレッサとからなる過給機を備えた過給式のエンジンでは、負荷が急増した際、エンジンの調速装置の遅れに加え、過給機の応答遅れにより、迅速に必要な燃料（混合気）をエンジンに供給することができず、エンジン回転数が低下し、ストール（エンジン停止）に至る場合がある。
このような課題に対し、初期負荷投入時に過給機の回転上昇、つまり給気圧力の上昇による投入燃料量の増加を促すために、初期負荷投入時に排気タービン前に圧縮窒素を導入するもの（特許文献１を参照）、初期負荷投入時に一時的に空気補充源から圧縮空気をエンジンに供給するもの（特許文献２を参照）、初期負荷投入時に大きな負荷を投入する前に小さな負荷を投入するように負荷投入状態を切り替えるもの（特許文献３を参照）等が、提案されている。
また、エンジンには、給気路の上流で燃料を供給する、所謂予混合給気方式のものがあるが、燃料を燃焼用空気と予め混合して給気するため、空気のみを給気するディーゼル機関等と比較すると給気路で発生するポンピングロスが大きくなる。特に、過給式のエンジンの場合、給気圧力が排気圧力より高いため、吸気弁と排気弁の双方が開くオーバーラップ期間に、未燃焼の混合気が給気管から排気管へ吹き抜ける。混合気の吹き抜けが発生すると投入した燃料が有効に消費されず、エンジンの熱効率が低下する。そこで、給気弁直前や燃焼室内に燃料噴射弁を設け、給気行程中で、且つバルブオーバーラップ期間に入る前に燃料供給を完結させるポート噴射型や筒内直接噴射型の過給式エンジンが提案されている（特許文献４を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４５８００９２号公報
【特許文献２】特許第３６０８７７５号公報
【特許文献３】特許第３５９２５５５号公報
【特許文献４】特許第３６５３０３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１〜３に開示の過給式エンジンには、以下に示す課題があった。特許文献１に開示の技術では、圧縮窒素を常備する必要があり、高コストになると共に、構成が複雑となる。特許文献２に開示の技術では、エンジンが非常用発電機兼用の常用発電機を回転駆動する場合、常用発電機を回転駆動する運転中に給気圧力の一部を蓄圧することが可能であるが、エンジンが非常用発電機を回転駆動する場合は、上記特許文献１に開示の技術と同じく、圧縮空気を常備する必要があり高コストになると共に、構成が複雑となる。特許文献３に開示の技術では、負荷投入状態を切り替える必要があり、その負荷の切り替えに適合する負荷を準備する必要があり、汎用性に欠けるという問題があった。
そして、特許文献４に示すポート噴射型や筒内噴射型の過給式エンジンにおいては、初期負荷投入に対する応答性が低く、エンジンがストールに陥ることを防止できるものではなかった。
【０００５】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、比較的簡易な構成を維持して汎用性を保ちながらも、初期負荷投入に対する応答性が高く、エンジンがストールに陥ることを防止できるポート噴射型又は筒内噴射型の排気タービン式過給機関及びその負荷投入方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための本発明の負荷投入方法は、
給気路の燃焼室への接続部位である給気ポート又は燃焼室に燃料を直接噴射する燃料噴射手段から噴射された燃料と、給気路から導かれる燃焼用空気とを、燃焼室において圧縮して燃焼させることにより、クランク軸の回転を維持するエンジンと、
前記エンジンの排気路に設けられる排気タービンに前記燃焼室から排出される排気ガスを供給し、前記排気タービンに連結される状態で前記給気路に設けられる給気コンプレッサによって前記燃焼室に給気される流体を過給する過給機と、
前記エンジンの回転数を計測する回転数計測手段と、
前記回転数計測手段の計測結果に基づいて、前記エンジンの回転数を目標回転数に維持する回転数維持手段とを備えている排気タービン式過給機関にて使用する負荷投入方法であって、その特徴構成は、
前記エンジンの回転数の維持制御を実行している状態において、
燃料の供給状態を、前記燃料噴射手段から供給する直接供給状態と、前記給気コンプレッサの上流側の前記給気路へ供給する予混合供給状態とで切り換え可能な燃料供給状態切替手段を備え、前記予混合供給状態で前記エンジンへ初期負荷を投入し、
さらに、初期負荷投入完了を判定した後に、前記燃料供給状態切替手段にて、前記予混合供給状態から前記直接供給状態へ切り換える点にある。
【０００７】
上記特徴構成によれば、回転数維持手段にてエンジンの回転数を目標回転数に維持している状態において、エンジンに初期負荷を投入する前に、燃料供給状態切替手段にて、燃料の供給状態を、燃料を燃焼室等に直接供給する直接供給状態から、燃料を給気コンプレッサの上流側の給気路へ供給する予混合供給状態へ切り換えて、給気コンプレッサに導かれる流体の流量を増加して、過給機の仕事を増大させ過給機の回転数を上昇させることができる。過給機の応答性は、回転数が高い状態のほうが高いため、この状態にて、エンジンに初期負荷を投入することにより、エンジンの応答性を改善することができる。
ここで、本発明において、直接供給状態から予混合供給状態へ移行したときに、過給機の仕事が増大し回転数が上昇する点について、説明を加える。
燃料供給状態切替手段を働かせて、直接供給状態から予混合供給状態へ移行する場合、給気コンプレッサの前に燃料を供給することになるから、給気コンプレッサを通過する流体の流量が増加する。この状態とき、ポンピングロスは増大し、エンジンの軸出力は低下するので、この状態のままでは、エンジンの回転数が低下する。そこで、回転数維持手段がエンジンの回転数を維持すべく、例えばスロットル弁を開き側に制御し、エンジンに投入される熱量が増加することとなる。これにより、排気ガスの流量が増加して、排気エネルギが増大する。結果、増大した排気エネルギにて排気タービンの回転数が増加し、排気タービンに連結される給気コンプレッサの回転数も増加して、過給機の仕事が増大し回転数が増大するのである。
尚、エンジンに初期負荷を投入する前に、燃料の供給状態を、直接供給状態から予混合供給状態へ切り替えるのではなく、例えば、エンジンの起動時、無負荷時（低負荷時）においては、予め予混合供給状態とすることでも、本願の目的を良好に達成することができる。
【０００８】
排気タービン式過給機関では、給気圧力が排気圧力よりも高いため、予混合供給状態では、給気弁と排気弁との双方が開くオーバーラップ期間に、未燃焼の混合気が、給気管から排気管へ吹き抜ける。この場合、投入した未燃焼の燃料が有効に消費されず、エンジンの熱効率が低下するので、好ましくない。
そこで、エンジンに負荷を投入した後で、初期負荷投入完了を判定した後に、燃料の供給状態を、予混合供給状態から直接供給状態へ切り換えて、エンジンの熱効率の向上を図っている。
ここで、初期負荷投入完了の判定は、例えば、初期負荷が投入され始めた時点から、３０％程度の負荷投入が完了するまでの時間である初期負荷投入時間が経過することにより判定する。
【０００９】
本発明の負荷投入方法の更なる特徴構成は、
前記エンジンの回転数の維持制御を実行して前記目標回転数に維持している状態において、初期負荷投入の指令に基づいて、前記初期負荷投入の前に前記直接供給状態から前記予混合供給状態に切り換えて、前記過給機の回転数が前記直接供給状態の場合よりも増加している状態で前記エンジンへ初期負荷を投入する点にある。
即ち、過給機を、初期負荷の投入前に、回転数が高い状態で駆動させ、負荷への応答性を高くして、投入された初期負荷に対して過給機の回転数を良好に追従させる。そのため、エンジンに、初期負荷投入に追従して適切に混合気を供給することが出来る。それ故、初期負荷が投入された後も、エンジンが回転数を落としてストールに陥ることなく、エンジンの回転数を所定の回転数に維持することが出来る。
【００１０】
本発明の負荷投入方法の更なる特徴構成は、
前記回転数維持手段が、前記給気コンプレッサの下流側で前記エンジンの上流側に設けられたスロットル弁の開度の制御、燃料供給量の制御、及び前記排気路で前記排気タービンをバイパスするバイパス路に設けられるウエストゲート弁の開度の制御の少なくとも何れか１つ以上の制御により、前記エンジンの回転数の維持制御を実行する点にある。
【００１１】
即ち、回転数維持手段が、スロットル弁の開度の制御、燃料供給量の制御、およびウエストゲート弁の開度の制御の少なくとも何れか１つ以上の制御により、エンジンの回転数の制御を実行している状態で、燃料の供給状態を、直接供給状態から予混合供給状態へ切り替えることで過給機の回転数を良好に上昇させて、本願の目的を達成できる。
【００１２】
上記目的を達成するための本発明の排気タービン式過給機関は、
給気路の燃焼室への接続部位である給気ポート又は前記燃焼室に燃料を直接噴射する燃料噴射手段から噴射された燃料と、給気路から導かれる燃焼用空気とを、燃焼室において圧縮して燃焼させることにより、クランク軸の回転を維持するエンジンと、
前記エンジンの排気路に設けられる排気タービンに前記燃焼室から排出される排気ガスを供給し、前記排気タービンに連結される状態で前記給気路に設けられる給気コンプレッサによって前記燃焼室に給気される流体を過給する過給機と、
前記エンジンの回転数を計測する回転数計測手段と、
前記回転数計測手段の計測結果に基づいて、前記エンジンの回転数を目標回転数に維持する回転数維持手段とを備えている排気タービン式過給機関であって、
前記給気路を通流する燃焼用空気に燃料を予混合する燃料混合手段と、
前記燃料の供給状態を、前記燃料噴射手段から供給する直接供給状態と、前記給気コンプレッサの上流側の前記給気路を通流する燃焼用空気に前記燃料混合手段にて燃料を予混合する予混合供給状態とで切り換え可能な燃料供給状態切替手段とを備え、
前記回転数維持手段にて前記エンジンの回転数の維持制御が行われている状態において、前記予混合供給状態で前記エンジンに初期負荷を投入し、
さらに、初期負荷投入完了を判定した後に、前記燃料供給状態切替手段にて、前記予混合供給状態から前記直接供給状態へ切り換える点にある。
【００１３】
上述の排気タービン式過給機関は、これまで説明した負荷投入方法にて奏する作用効果と略同等の作用効果を発揮する。
即ち、上記特徴構成を有する排気タービン式過給機関によれば、回転数維持手段にてエンジンの回転数を目標回転数に維持している状態において、エンジンに初期負荷を投入する前に、燃料供給状態切替手段が、燃焼室等に燃料を直接供給する直接供給状態から予混合供給状態へ切り換えて、給気コンプレッサに導かれる流体の流量を増加して、過給機の仕事を増大させ過給機の回転数を上昇させることができる。過給機の応答性は、回転数が高い状態のほうが高いため、この状態にて、エンジンに初期負荷を投入することにより、エンジンの応答性を改善することができる。
結果、燃料供給状態切替手段にて、直接供給状態と予混合供給状態とを切り換えるという比較的簡易な構成にて、初期負荷投入に対する応答性の高い排気タービン式過給機関を提供できる。尚、エンジンに初期負荷を投入する前に、燃料の供給状態を、直接供給状態から予混合供給状態へ切り替えるのではなく、例えば、エンジンの起動時、無負荷時（低負荷時）においては、予め予混合供給状態としておくことでも、本願の目的を良好に達成できる。
また同様に、エンジンに負荷を投入した後で、初期負荷投入完了を判定した後に、燃料の供給状態を、予混合供給状態から直接供給状態へ切り換えて、エンジンの熱効率の向上を図っている。
【００１４】
本発明の排気タービン式過給機関の更なる特徴構成は、
前記エンジンは、非常用発電機を回転駆動するものである点にある。
【００１５】
上記特徴構成によれば、初期負荷投入時の応答性が高いエンジンが、非常用発電機を回転駆動するように構成されているので、商用電力の供給が停止する等の非常時でも、確実に非常用発電機を回転駆動することができる。
【００１６】
本発明の排気タービン式過給機関の更なる特徴構成は、
前記燃料供給状態切替手段が、
前記直接供給状態にて燃料を前記燃料噴射手段へ導く燃料供給路と、
前記予混合供給状態にて燃料を前記燃料混合手段へ導くバイパス路と、
前記バイパス路に設けられ当該バイパス路を開放状態と閉止状態とで切り換える開閉弁と、
前記直接供給状態にて前記バイパス路を閉止状態にすると共に前記予混合供給状態にて前記バイパス路を開放状態にするように前記開閉弁を制御する開閉制御手段とにより構成されている点にある。
【００１７】
上記特徴構成によれば、直接供給状態にする場合には、開閉制御手段にて開閉弁を閉止状態とし、予混合供給状態にする場合には、開閉制御手段にて開閉弁を開放状態にするという、比較的簡易な制御により、給気コンプレッサへ導かれる流体の流量を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の排気タービン式過給機関の概略構成図である。
【図２】本発明の負荷投入方法に係るフローチャートである。
【図３】本発明の負荷投入方法に係るタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明に係る排気タービン式過給機関１００、及び排気タービン式過給機関１００に使用される負荷投入方法は、比較的簡易な構成を維持して汎用性を保ちながらも、初期負荷投入に対する過給機３０の応答性が高く、エンジン２６がストールに陥ることを防止することができる点に特徴がある。
そこで、以下では、排気タービン式過給機関１００の基本構成を、図１に基づいて説明した後、その特徴構成について説明する。
【００２０】
本発明に係る排気タービン式過給機関１００は、燃焼室（図示せず）に燃料を直接噴射する直噴インジェクタ５４（燃料噴射弁の一例）から噴射される燃料と、給気路２０から導かれる燃焼用空気とを、燃焼室（図示せず）において圧縮して燃焼させることにより、クランク軸５０の回転を維持するエンジン２６と、当該エンジン２６の排気路２７に設けられる排気タービン３２に燃焼室（図示せず）から排出される排気ガスを供給し、排気タービン３２に連結される状態で給気路２０に設けられる給気コンプレッサ３１によって燃焼室(図示せず)に給気される流体を過給する過給機３０と、エンジン２６の回転数を計測する回転数センサ５１（回転数計測手段の一例）とを備えて構成されている。
【００２１】
即ち、本発明の排気タービン式過給機関１００では、燃料供給路１１から導かれる燃料を、燃焼室（図示せず）に直接噴射する筒内直噴型の過給式エンジンとして構成されている。
給気路２０には、エアクリーナ２１、燃焼用空気を圧縮する給気コンプレッサ３１、エンジン２６の回転数を目標回転数（当該実施形態では、一定）に維持すべくその開度が制御されるスロットル弁２４、燃焼用空気を冷却するインタークーラ２５が、上流側から記載順に設けられている。
スロットル弁２４は、回転数センサ５１にて計測されたエンジン２６の回転数に基づいて、エンジン２６の回転数を目標回転数に維持するように、その開度が制御装置４０（回転数維持手段４２の一例）にて制御される。
燃焼用空気は、給気コンプレッサ３１にて圧縮された後、スロットル弁２４を介して所望の流量に調整され、インタークーラ２５にて冷却されて、エンジン２６の燃焼室（図示せず）に導かれる。
【００２２】
エンジン２６は、そのクランク軸５０が非常用発電機２８に連結されており、非常用発電機２８を回転駆動可能に構成されている。非常用発電機２８にて発電された電力は、電力負荷２９に供給可能に構成されている。尚、当該電力負荷２９は、通常状態においては、商用電力系統（図示せず）から電力供給されるように構成されている。
即ち、本発明の排気タービン式過給機関１００は、停電等の非常事態が発生した場合に、電力負荷２９に対して迅速に電力供給できるものである。
【００２３】
エンジン２６の排気路２７には、エンジン２６から排出された排気ガスにて回転駆動する排気タービン３２が設けられている。当該排気タービン３２の駆動力が、排気タービン３２に連結されている給気コンプレッサ３１に伝達され、給気コンプレッサ３１が混合気を圧縮するように構成されている。
【００２４】
以上が、本発明の排気タービン式過給機関１００の基本構成であるが、以下、その特徴構成である初期負荷投入に係る構成、及び負荷投入方法について、図１〜３に基づいて説明する。
【００２５】
本発明の排気タービン式過給機関１００は、燃料を燃焼室（図示せず）に直接供給する直接供給状態と、燃料を給気コンプレッサ３１の上流側の給気路２０へ供給する予混合供給状態とが、択一的に切り換え可能に構成されている。
説明を加えると、本発明の排気タービン式過給機関１００には、直接供給状態にて燃料を直噴インジェクタ５４へ導く燃料供給路１１と、予混合供給状態にて燃料を給気路２０を通流する燃焼用空気に混合するベンチュリーミキサ１４へ導くバイパス路５２とが設けられ、当該バイパス路５２には、バイパス路５２を開放状態と閉止状態とに切り換える開閉弁５３が設けられている。
制御装置４０（開閉制御手段４１の一例）が、直接供給状態にてバイパス路５２を閉止状態にすると共に予混合供給状態にてバイパス路５２を開放状態にするように、開閉弁５３を制御する。
これにより、直接供給状態にあっては、燃料が直噴インジェクタ５４から燃焼室（図示せず）に直接供給され、予混合供給状態にあっては、燃料がバイパス路５２を通流してベンチュリーミキサ１４にて燃焼用空気と予混合され、混合気として給気路２０を介して燃焼室（図示せず）に供給される。
このように、燃料供給路１１、バイパス路５２、開閉弁５３、及び制御装置４０が、燃料供給状態切替手段として働く。
【００２６】
上記予混合供給状態について説明を加えると、バイパス路５２には、ベンチュリーミキサ１４の上流側の給気路２０の燃焼用空気の圧力との差を一定に保つ差圧レギュレータ１２が設けられていると共に、燃料供給量を目標の供給量に保つ燃料流量調整弁１３が設けられている。当該燃料流量調整弁１３は、制御装置４０（出力制御手段４３の一例）により、目標の出力制御になるように、その開度が制御される。
【００２７】
制御装置４０は、エンジン２６の起動指令があると、直接供給状態で、燃料を燃焼室（図示せず）に直接供給して、排気タービン式過給機関１００を働かせるのであるが、この状態において、初期負荷投入の指令があると、エンジン２６に負荷を投入する前に、燃料の供給状態を、直接供給状態から予混合供給状態に切り換える。
これにより、給気コンプレッサ３１及びスロットル弁２４を通流する流体の流量を増加させ、過給機３０（給気コンプレッサ３１及び排気タービン３２）の仕事量を増やし回転数を高める。過給機３０は、回転数が高いほうが負荷への応答性が高いので、この状態で、初期負荷を投入することで、過給機３０の回転数をスムーズに初期負荷の投入に追従させて、エンジン２６に適切に混合気を供給し、初期負荷に対して、エンジン２６の運転状態を良好に追従させることができる。
【００２８】
次に、上述した負荷投入方法を、図２のフローチャート、及び図３のタイムチャートに基づいて、より詳細に説明する。
【００２９】
制御装置４０は、エンジン２６の起動指令があると、当該起動指令に基づいて、燃料の供給状態を直接供給状態として、直噴インジェクタ５４を働かせて燃焼室（図示せず）に燃料を供給し、エンジン２６を起動させる（♯０１）。
その後、制御装置４０は、回転数センサ５１にて計測されるエンジン２６の回転数に基づいて、エンジン２６の回転数が一定の目標回転数となるように、スロットル弁２４の開度を制御する回転数維持制御を実行する回転数維持手段４２として働く（♯０２）。
尚、制御装置４０は、エンジン２６が起動されている間、当該回転数維持制御を実行し続ける。
【００３０】
次に、制御装置４０は、初期負荷投入の指令があると、当該初期負荷投入の指令に基づいて、燃料の供給状態を直接供給状態から予混合供給状態に切り換えて、燃料を予混合気にて供給する予混合供給処理を実行する（♯０３、０４）。
これにより、燃料は、バイパス路５２にてベンチュリーミキサ１４へ導かれ、給気コンプレッサ３１及びスロットル弁２４に導かれる流体の流量が増加（図３で、点線で示される流量から、実線で示される流量まで増加）し、ポンプロスが増大し、エンジン２６の軸出力が低下する。これにより、過給機３０（給気コンプレッサ３１及びスロットル弁２４）の仕事量を増やし回転数を上昇させる（図３で、点線で示される回転数から、実線で示される回転数まで上昇）。
【００３１】
説明を加えると、図３の♯０４に示すように、初期負荷が投入される前、即ち、エンジン２６が無負荷の状態において、予混合供給処理を実行することで、燃焼用空気に燃料を混合して、給気コンプレッサ３１及びスロットル弁２４を通流する流体の流量が増加し、ポンピングロスが増大するが、エンジン２６は、無負荷状態であるからエンジン２６の軸出力は変化しない状態となる。即ち、この状態では、ポンピングロスが増加した分だけ、エンジン２６の回転数が低下することとなる。
このため、制御装置４０（回転数維持手段４２の一例）は、エンジン２６の回転数を維持すべく、スロットル弁２４を開き側に制御する。これにより、エンジン２６に投入される熱量が増加し、排気ガスの流量が増加して、排気エネルギが増大する。結果、増大した排気エネルギにて排気タービン３２の回転数が増加し、排気タービン３２に連結される給気コンプレッサ３１の回転数も増加して、過給機３０の仕事が増大する。
【００３２】
制御装置４０は、予混合供給処理が実行され、過給機３０の回転数が増加している状態で、初期負荷を投入する。即ち、エンジン２６の軸出力にて非常用発電機２８を回転駆動する（♯０５）。
このとき、過給機３０は、図３に示すように、初期負荷の投入タイミング（♯０５にて示すタイミング）にて、回転数が高い状態で駆動しており、負荷への応答性が高くなっているので、投入された負荷に対して、その回転数が良好に追従する。結果、エンジン２６では、初期負荷投入に追従して適切に混合気が供給されることとなり、初期負荷が投入された後も、回転数を落としてストールに陥ることなく、所定の回転数が維持される。
【００３３】
制御装置４０は、初期負荷の投入が開始されてから、初期負荷投入時間が経過すると、初期負荷投入が完了したと判定して、燃料の供給状態を、直接供給状態から予混合供給状態へ切り換えて、予混合供給処理を解除する（♯０６）。
即ち、制御装置４０は、バイパス路５２に設けられる開閉弁５３を閉止状態とすると共に、直噴インジェクタ５４を働かせ、燃料を燃焼室（図示せず）に直接供給するように、制御する。
【００３４】
制御装置４０は、燃料供給状態切替処理を解除した後、定格負荷まで上昇させ、エンジン２６の出力を上昇させる（♯０７）。
【００３５】
〔別実施形態〕
（１）上記実施形態では、直接供給状態において、燃料は、燃焼室（図示せず）に設けられる直噴インジェクタ５４にて、燃焼室（図示せず）へ直接供給される例を示した。しかしながら、直接供給状態では、燃料が、燃焼室（図示せず）の近傍に直接供給されればよいので、例えば、直噴インジェクタ５４を給気路２０の燃焼室（図示せず）への接続部位である給気ポートに設け、燃料を当該給気ポートに直接供給するように構成しても構わない。
【００３６】
（２）上記実施形態では、エンジン２６の回転数を一定に維持する構成として、制御装置４０が、エンジン２６の回転数が一定になるように、スロットル弁２４の開度を制御する構成を示した。
ここで、エンジン２６の回転数を一定に維持する他の構成として、制御装置４０が、エンジン２６の回転数が一定になるように、燃料流量調整弁１３の弁開度を制御するように構成しても構わない。
また、エンジン２６の回転数を一定に維持する他の構成として、排気路２７にて排気タービン３２をバイパスするバイパス路（図示せず）にウエストゲート弁（図示せず）を設ける構成を採用し、制御装置４０が、エンジン２６の回転数が一定になるように、当該ウエストゲート弁開度を制御するように構成しても構わない。
【００３７】
（３）上記実施形態では、初期負荷投入完了の判定につき、エンジンへの初期負荷を投入した後で、初期負荷投入時間（一定時間）が経過したときに、初期負荷投が完了したと判定した。
しかしながら、初期負荷投入完了の判定につき、エンジン２６の回転数やエンジン２６にて回転駆動される非常用発電機２８の発電電力の周波数の変動が収まったときに、初期負荷投入が完了したと判定するように構成してもよい。
【００３８】
（４）上記実施形態では、初期負荷投入の指令に基づいて、燃料の供給状態を、直接供給状態から予混合供給状態へ切り替える構成を例に説明した。
しかしながら、エンジン２６の起動時、無負荷時（又は低負荷時）は常時、予混合供給状態とすることで、初期負荷投入の指令を省略できる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明の排気タービン式過給機関及びその負荷投入方法は、比較的簡易な構成を維持しながらも、初期負荷投入に対する応答性が高く、エンジンがストールに陥ることを防止できるポート噴射型又は筒内噴射型の排気タービン式過給機関及びその負荷投入方法として、有効に利用可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１１      ：燃料供給路
２０      ：給気路
２４      ：スロットル弁
２６      ：エンジン
２７      ：排気路
２８      ：非常用発電機
２９      ：電力負荷
３０      ：過給機
３１      ：給気コンプレッサ
３２      ：排気タービン
４０      ：制御装置
４１      ：開閉制御手段
４２      ：回転数維持手段
４３      ：出力制御手段
５１      ：回転数センサ
５２      ：バイパス路
５３      ：開閉弁
５４      ：直噴インジェクタ（燃料噴射手段の一例）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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