(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
過給機からの空気が過給気通路を介して給気される内燃機関本体への負荷投入に先立ち、前記過給機のコンプレッサーインペラへの第１燃焼アシストエアの供給を開始し、
前記過給機への前記第１燃焼アシストエアの供給を開始してから前記内燃機関本体への前記負荷投入を実行するまでの間に、
前記過給機の最大到達回転速度に対して定めた第１範囲に前記過給機の回転速度が達したと判定した場合に前記過給気通路への前記第２燃焼アシストエアの供給を開始し、
前記内燃機関本体の機関定格出力時の過給機回転速度に対して定めた第２範囲に前記過給機の回転速度が達したと判定した場合に前記内燃機関本体への前記負荷投入を実行する
ことを特徴とする内燃機関の制御方法。
【請求項２】
前記過給機への前記第１燃焼アシストエアの供給を開始する段階で、前記内燃機関本体が無負荷運転状態にある
ことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御方法。
【請求項３】
過給機からの空気が過給気通路を介して給気され、運転停止状態から始動することにより負荷がかかる内燃機関本体を含む内燃機関の制御方法であって、
機関始動指令の取得により、前記過給機による過給停止状態から前記過給機のコンプレッサーインペラへの第１燃焼アシストエアの供給を行い、前記供給を開始した後、前記過給機の最大到達回転速度に対して定めた第１範囲に前記過給機の回転速度が達したと判定した場合に前記過給気通路への前記内燃機関本体の給気圧を高める第２燃焼アシストエアの供給の開始と、前記内燃機関本体の始動とを実行する、
ことを特徴とする内燃機関の制御方法。
【請求項４】
前記過給気通路へ供給する前記第２燃焼アシストエアの供給圧力を、前記内燃機関本体の回転速度に対応する圧力に調整する
ことを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御方法。
【請求項５】
前記過給気通路に前記過給機からの空気を冷却する給気冷却器が設けられ、前記給気冷却器の下流の過給気通路に前記第２燃焼アシストエアを供給する
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の内燃機関の制御方法。
【請求項６】
前記内燃機関本体の回転速度が定格回転速度範囲になった場合に、前記第１燃焼アシストエアの供給と、前記第２燃焼アシストエアの供給とを停止させる
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の内燃機関の制御方法。
【請求項７】
前記過給機へ供給する前記第１燃焼アシストエアを貯留する空気貯留槽と、前記過給気通路へ供給する前記第２燃焼アシストエアを貯留する空気貯留槽とを共用し、前記過給機への前記第１燃焼アシストエアの供給の開始に応じて、前記空気貯留槽への空気の供給を開始する
ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の内燃機関の制御方法。
【請求項８】
過給機からの空気が過給気通路を介して給気される内燃機関本体と、
過給機への第１燃焼アシストエアを供給する第１燃焼アシストエア供給手段と、
前記過給気通路へ第２燃焼アシストエアを供給する第２燃焼アシストエア供給手段と、
前記内燃機関本体への負荷投入に先立ち、前記過給機への前記第１燃焼アシストエアの供給を開始させる第１開始信号を発し、前記第１開始信号を発した後にさらに前記過給気通路への第２燃焼アシストエアの供給を開始させる第２開始信号を発し、次いで前記内燃機関本体への負荷投入を実行する制御信号を発する制御手段と、
前記過給機の回転速度を測定する過給機回転速度測定手段と、
を備え、
前記制御手段は、
前記過給機への前記第１燃焼アシストエアの供給を開始してから前記内燃機関本体への前記負荷投入を実行するまでの間に、前記過給機の最大到達回転速度に対して定めた第１範囲に前記過給機の回転速度が達したと判定した場合に前記第２開始信号を発し、前記内燃機関本体の機関定格出力時の過給機回転速度に対して定めた第２範囲に前記過給機の回転速度が達したと判定した場合に、前記負荷投入を実行する制御信号を発する
ことを特徴とする内燃機関。
【請求項９】
前記制御手段は、
前記内燃機関本体が無負荷運転状態にある状態で前記過給機への前記第１燃焼アシスト
エアの供給を開始する
ことを特徴とする請求項８記載の内燃機関。
【請求項１０】
過給機により給気され、運転停止状態から始動することにより負荷がかかる内燃機関本体と、
過給機への第１燃焼アシストエアを供給する第１燃焼アシストエア供給手段と、
前記過給機から前記内燃機関本体に前記過給機からの空気を供給する過給気通路へ第２燃焼アシストエアを供給する第２燃焼アシストエア供給手段と、
機関始動指令の取得により、前記過給機への前記第１燃焼アシストエアの供給を開始させる第１開始信号を発し、前記第１開始信号を発した後に、前記過給機の最大到達回転速度に対して定めた第１範囲に前記過給機の回転速度が達したと判定した場合に前記過給気通路への第２燃焼アシストエアの供給を開始させる第２開始信号と、前記内燃機関本体を始動させる機関始動信号とを発する制御手段と
を備えることを特徴とする内燃機関。
【請求項１１】
前記制御手段は、
前記過給気通路へ供給する前記第２燃焼アシストエアの供給圧力を前記内燃機関本体の回転速度に対応する圧力に調整する
ことを特徴とする請求項１０に記載の内燃機関。
【請求項１２】
前記第２燃焼アシストエア供給手段は、
前記過給気通路に前記過給機からの空気を冷却する給気冷却器が設けられ、前記給気冷却器の下流の過給気通路に前記第２燃焼アシストエアを供給する
ことを特徴とする請求項８から請求項１１のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項１３】
前記制御手段は、
前記内燃機関本体の回転速度が定格回転速度範囲になった場合に、前記第１燃焼アシストエアの供給の停止信号と、前記第２燃焼アシストエアの供給の停止信号とを発する
ことを特徴とする請求項８から請求項１２のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項１４】
前記第１燃焼アシストエア供給手段と前記第２燃焼アシストエア供給手段とは、空気貯留槽を共用し、
前記制御手段は、
前記第１燃焼アシストエア供給手段による前記第１燃焼アシストエアの供給の開始に応じて、前記空気貯留槽への空気の供給を開始させる制御信号を発する
ことを特徴とする請求項８から請求項１３のいずれか１項に記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御方法、及び内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関には、内燃機関本体としてディーゼル機関やデュアルフューエル機関などの機関を含むものがある。このような内燃機関においては、機関始動時および負荷投入時などの負荷が変動する際に黒煙が発生したり、負荷投入時に機関回転速度が低下したりするなどの問題が知られている。内燃機関は、非常用設備に利用されているが、非常用設備における機関始動直後の負荷投入は、運転中の常用設備の負荷変動より大きなものとなる。このような用途では、急速始動することと、機関始動直後の負荷投入の影響を受けにくいことなどが必要とされている。
【０００３】
また、過給機を備えることで高出力を可能にした内燃機関が知られている。過給機の回転速度の応答性が低いため、過給機の回転速度が瞬時の負荷変動に追従できず、負荷変動の大きな用途に過給機を適用できないことがある。始動時等に過給機の回転を高めるようにアシストして、始動時等における黒煙の発生抑制や負荷投入時における瞬時速度変動率の改善を図る技術が知られている（例えば、特許文献１から６を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１２２０３１号公報
【特許文献２】特開２０１４−０５８９５８号公報
【特許文献３】特開２０００−３２０３６１号公報
【特許文献４】特開２００４−  １１５５１号公報
【特許文献５】特開２００４−１０８２６８号公報
【特許文献６】特許第４４０１９９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の特許文献による技術では、機関始動直後の負荷投入の影響を十分に低減させることができない場合があった。
【０００６】
本発明は、機関始動直後の負荷投入による影響を抑制する内燃機関の制御方法、及び内燃機関を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明の一態様は、過給機からの空気が過給気通路を介して給気される内燃機関本体への負荷投入に先立ち、前記過給機のコンプレッサーインペラへの第１燃焼アシストエアの供給を開始し、前記過給機への前記第１燃焼アシストエアの供給を開始してから前記内燃機関本体への前記負荷投入を実行するまでの間に、前記過給機の最大到達回転速度に対して定めた第１範囲に前記過給機の回転速度が達したと判定した場合に前記過給気通路への前記第２燃焼アシストエアの供給を開始し、前記内燃機関本体の機関定格出力時の過給機回転速度に対して定めた第２範囲に前記過給機の回転速度が達したと判定した場合に前記内燃機関本体への前記負荷投入を実行することを特徴とする内燃機関の制御方法である。
【０００８】
上記の制御方法によれば、過給機のコンプレッサーインペラへの第１アシストエアを供給している状態で、過給気通路への第２燃焼アシストエアの供給を行うので、第２燃焼アシストエアによる供給空気量と過給機からの空気流量とが加算された状態で内燃機関本体に流入する。その結果、内燃機関本体から過給機のタービンに流入する排気ガス量が増加し、過給機の回転速度がさらに上昇する。内燃機関本体に負荷投入が行われればさらに排気ガス量が増加し、さらに過給機速度が上昇する。かくの如き好循環サイクルにより、負荷投入時にシリンダ内に増量噴射される燃料を燃焼させるのに十分な空気量を、燃焼アシストエアの供給により確保する。
なお、本発明においては、前記過給気通路を最も広義に解するものとし、吸気管、吸気集合管、吸気ヘッダー、吸気マニホルド、吸気室、吸気筒、吸気部、給気ダクト等を含む概念として取り扱う。
【００１０】
上記制御方法によれば、第１燃焼アシストエアの供給を開始した後、過給機回転速度が一次遅れ特性に従って遅れて上昇するため、過給機の最大到達回転速度に対して定めた第１範囲に過給機の回転速度が達するまでの時間は概ね揃う。上記制御方法は、過給機の回転速度が第１範囲に達したと判定した場合に過給気通路への第２燃焼アシストエアの供給を開始する。また、上記制御方法は、その後、内燃機関本体の機関定格出力時の過給機回転速度に対して定めた第２範囲に、過給機の回転速度が達した場合に内燃機関本体への負荷投入を実行する。
【００１１】
（３）また、上記制御方法の一態様は、前記過給機への前記第１燃焼アシストエアの供給を開始する段階で、前記内燃機関本体が無負荷運転状態にあることを特徴とする。
【００１２】
上記制御方法によれば、第１燃焼アシストエアの供給を開始する段階で、無負荷運転状態にある内燃機関本体を制御する。
【００１３】
（４）また、本発明の一態様は、過給機からの空気が過給気通路を介して給気され、運転停止状態から始動することにより負荷がかかる内燃機関本体を含む内燃機関の制御方法であって、機関始動指令の取得により、前記過給機による過給停止状態から前記過給機のコンプレッサーインペラへの第１燃焼アシストエアの供給を行い、前記供給を開始した後、前記過給機の最大到達回転速度に対して定めた第１範囲に前記過給機の回転速度が達したと判定した場合に前記過給気通路への前記内燃機関本体の給気圧を高める第２燃焼アシストエアの供給の開始と、前記内燃機関本体の始動とを実行する、ことを特徴とする。
【００１４】
上記制御方法によれば、第１燃焼アシストエアの供給と第２燃焼アシストエアの供給を行い、運転停止状態から始動することにより負荷がかかる内燃機関本体を始動させる。
【００１５】
（５）また、上記制御方法の一態様は、前記過給気通路へ供給する前記第２燃焼アシストエアの供給圧力を、前記内燃機関本体の回転速度に対応する圧力に調整することを特徴とする。
【００１６】
上記制御方法によれば、過給気通路へ供給する前記第２燃焼アシストエアの供給圧力を、内燃機関本体の回転速度に対応する圧力に調整して、内燃機関本体の回転速度に対応する燃焼用空気を適量に供給する。
【００１７】
（６）また、上記制御方法の一態様は、前記過給気通路に前記過給機からの空気を冷却する給気冷却器が設けられ、前記給気冷却器の下流の過給気通路に前記第２燃焼アシストエアを供給することを特徴とする。
【００１８】
上記制御方法によれば、給気冷却器の下流の過給気通路に第２燃焼アシストエアを供給することにより、該給気冷却器が第２燃焼アシストエアの逆流防止として作用し、第１燃焼アシストエアの供給だけでは供給しきれない燃焼用空気をシリンダ内に供給するとともに、燃焼用空気の圧力を高める。
【００１９】
（７）また、上記制御方法の一態様は、前記内燃機関本体の回転速度が定格回転速度範囲になった場合に、前記第１燃焼アシストエアの供給と、前記第２燃焼アシストエアの供給とを停止させることを特徴とする。
【００２０】
上記制御方法によれば、内燃機関本体の回転速度が定格回転速度範囲になった場合に、第１燃焼アシストエアの供給と前記第２燃焼アシストエアの供給とを停止させることで、無駄に供給する空気を削減する。
【００２１】
（８）また、上記制御方法の一態様は、前記過給機へ供給する前記第１燃焼アシストエアを貯留する空気貯留槽と、前記過給気通路へ供給する第２燃焼アシストエアを貯留する空気貯留槽とを共用し、前記過給機への前記第１燃焼アシストエアの供給の開始に応じて、前記空気貯留槽への空気の供給を開始することを特徴とする。
【００２２】
上記制御方法によれば、共通の空気貯留槽から第１燃焼アシストエアと第２燃焼アシストエアを供給し、第１燃焼アシストエアの供給の開始に応じて空気貯留槽への空気の供給を開始することで、１つの空気貯留槽を用いた制御を可能にする。第１燃焼アシストエアと第２燃焼アシストエアを並行して供給することで、燃焼アシストエアの消費が増大して、より大きな空気貯留槽が必要となることを、第１燃焼アシストエアの供給開始に同期させて空気貯留槽への空気の供給を開始することで、必要とされる空気量を確保して、空気貯留槽の容量を削減する。
【００２３】
（９）また、本発明の一態様は、過給機からの空気が過給気通路を介して給気される内燃機関本体と、過給機への第１燃焼アシストエアを供給する第１燃焼アシストエア供給手段と、前記過給気通路へ第２燃焼アシストエアを供給する第２燃焼アシストエア供給手段と、前記内燃機関本体への負荷投入に先立ち、前記過給機への前記第１燃焼アシストエアの供給を開始させる第１開始信号を発し、前記第１開始信号を発した後にさらに前記過給気通路への第２燃焼アシストエアの供給を開始させる第２開始信号を発し、次いで前記内燃機関本体への負荷投入を実行する制御信号を発する制御手段と、前記過給機の回転速度を測定する過給機回転速度測定手段とを備え、前記制御手段は、前記過給機への前記第１燃焼アシストエアの供給を開始してから前記内燃機関本体への前記負荷投入を実行するまでの間に、前記過給機の最大到達回転速度に対して定めた第１範囲に前記過給機の回転速度が達したと判定した場合に前記第２開始信号を発し、前記内燃機関本体の機関定格出力時の過給機回転速度に対して定めた第２範囲に前記過給機の回転速度が達したと判定した場合に、前記負荷投入を実行する制御信号を発することを特徴とする内燃機関である。
【００２５】
（１１）また、上記内燃機関の一態様は、前記制御手段は、前記内燃機関本体が無負荷運転状態にある状態で前記過給機への前記第１燃焼アシストエアの供給を開始することを特徴とする。
【００２６】
（１２）また、本発明の一態様は、過給機により給気され、運転停止状態から始動することにより負荷がかかる内燃機関本体と、過給機への第１燃焼アシストエアを供給する第１燃焼アシストエア供給手段と、前記過給機から前記内燃機関本体に前記過給機からの空気を供給する過給気通路へ第２燃焼アシストエアを供給する第２燃焼アシストエア供給手段と、機関始動指令の取得により、前記過給機への前記第１燃焼アシストエアの供給を開始させる第１開始信号を発し、前記第１開始信号を発した後に、前記過給機の最大到達回転速度に対して定めた第１範囲に前記過給機の回転速度が達したと判定した場合に前記過給気通路への第２燃焼アシストエアの供給を開始させる第２開始信号と、前記内燃機関本体を始動させる機関始動信号とを発する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００２７】
（１３）また、上記内燃機関の一態様は、前記制御手段は、前記過給気通路へ供給する前記第２燃焼アシストエアの供給圧力を前記内燃機関本体の回転速度に対応する圧力に調整することを特徴とする。
【００２８】
（１４）また、上記内燃機関の一態様は、前記第２燃焼アシストエア供給手段は、前記過給気通路に前記過給機からの空気を冷却する給気冷却器が設けられ、前記給気冷却器の下流の過給気通路に前記第２燃焼アシストエアを供給することを特徴とする。
【００２９】
（１５）また、上記内燃機関の一態様は、前記制御手段は、前記内燃機関本体の回転速度が定格回転速度範囲になった場合に、前記第１燃焼アシストエアの供給の停止信号と、前記第２燃焼アシストエアの供給の停止信号とを発することを特徴とする。
【００３０】
（１６）また、上記内燃機関の一態様は、前記第１燃焼アシストエア供給手段と前記第２燃焼アシストエア供給手段とは、空気貯留槽を共用し、前記制御手段は、前記第１燃焼アシストエア供給手段による前記第１燃焼アシストエアの供給の開始に応じて、前記空気貯留槽への空気の供給を開始させる制御信号を発することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３１】
請求項に記載の発明によれば、過給機からの空気が過給気通路を介して給気される内燃機関本体への負荷投入に先立ち、前記過給機のコンプレッサーインペラへの第１燃焼アシストエアの供給を開始し、前記供給を開始した後にさらに前記過給気通路への第２燃焼アシストエアの供給を開始することにより、機関始動直後の負荷投入による影響を抑制する内燃機関の制御方法、及び内燃機関を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】第１の実施形態のディーゼル発電装置１（内燃機関）の構成を示す図である。
【図２】本実施形態のディーゼル発電装置１の燃焼アシストエア配管の系統図である。
【図３】本実施形態のディーゼル発電装置１におけるエンジン１１０の構成例を示す図である。
【図４】本実施形態のディーゼル発電装置１のＥＣＵ２００の構成を示す図である。
【図５】本実施形態のディーゼル発電装置１における制御の手順を示すフローチャートである。
【図６】本実施形態のディーゼル発電装置１における制御の手順を示すフローチャートである。
【図７】本実施形態のディーゼル発電装置１の動作を示す図である。
【図８】比較例のディーゼル発電装置の動作を示す図である。
【図９】比較例のディーゼル発電装置の動作を示す図である。
【図１０】本実施形態のディーゼル発電装置１の負荷特性について説明するための図である。
【図１１】本実施形態のディーゼル発電装置１の負荷特性について説明するための図である。
【図１２】第２の実施形態のポンプ駆動装置１Ａ（内燃機関）の構成を示す図である。
【図１３】本実施形態のポンプ駆動装置１ＡのＥＣＵ２００Ａの構成を示す図である。
【図１４】本実施形態のポンプ駆動装置１Ａにおける制御の手順を示すフローチャートである。
【図１５】本実施形態のポンプ駆動装置１Ａの動作を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、図面を参照し、本発明の内燃機関の制御方法、及び内燃機関の実施形態について説明する。
【００３４】
（第１の実施形態）
本実施形態は、内燃機関の一例として、ディーゼル発電装置を例示する。例示するディーゼル発電装置は、負荷を駆動する内燃機関本体として、過給機付きレシプロ式ディーゼル機関（以下、エンジンという。）を含む。このようなディーゼル発電装置は、例えば非常用発電機関であってもよい。
【００３５】
一般的に、非常用発電機関の場合には、非常時における防災負荷の瞬時投入量が大きく、急峻な負荷変動を招く。例えば、非常用発電機関では、遮断機（または遮断器）等を嵌入接続し瞬時に負荷を投入することがある。瞬時に負荷を投入する際に、機関の同期回転速度に対して発電機の回転速度の低下が発生し、発電機が出力する交流の周波数変動が生じる。この周波数変動は瞬時投入負荷量によって変化し瞬時投入負荷量が大きいほど周波数変動が大きくなる。一般に、周波数変動に対しては最大許容値が定められており、その範囲は１０％以下とされている。そのため非常用発電機関の体格は機関の最大出力ではなく許容負荷投入量で決定される場合があった。
【００３６】
また、近年の内燃機関には、高圧力比過給機を搭載し燃焼空気の取込み量を増大して、最大出力時の正味平均有効圧力が大気圧の数倍に達する高過給機関がある。比較例としての高過給機関には、最大出力時の排気ガスエネルギーを利用して高い圧力を得るように構成されている。そのような高過給機関のなかには、無負荷運転状態のように排気ガスエネルギーが少ない場合には過給機の回転速度が低くなり過給効果を得ることができず、給気圧力が無過給機関と同様の大気圧程度のものがある。また、無負荷運転状態から負荷投入を実施する場合には、過給機回転速度が排気ガスエネルギーの増大に伴って一次遅れ特性で上昇する。そのため、高過給機関であっても、急峻な負荷変動に対して適量の過給を瞬時に実施することができない場合があった。
【００３７】
本実施形態のディーゼル発電装置は、最大出力時の正味平均有効圧力が大気圧の数倍に達するような高過給機関（内燃機関）の一例である。本実施形態では、ディーゼル発電装置への負荷投入に際し、燃焼アシストエアの供給方法およびそのタイミングの適正化を行い、エンジンの燃焼室に取込む燃焼空気を増大させて、負荷投入時にガバナーにより増量噴射される燃料を良好に燃焼させ、許容瞬時負荷投入量の向上を図るとともに黒煙発生を低減するように抑制する。
【００３８】
以下、実施形態として例示するディーゼル発電装置の構成と、その制御方法とについて詳細に述べる。
【００３９】
（ディーゼル発電装置の構成）
図１から図４を参照して実施形態の制御方法が適用されるディーゼル発電装置の構成を説明する。
【００４０】
図１は、本実施形態のディーゼル発電装置１（内燃機関）の構成を示す図である。ディーゼル発電装置１は、コンプレッサ２、高圧空気貯留槽３（空気貯留槽）、主配管４、主配管５、減圧弁６、空気操作弁７、過給機８、減圧弁９、空気操作弁１０、過給気通路１１、操作弁駆動部１３、及び、空気冷却器等の給気冷却器１９を備える。図１に示すように、ディーゼル発電装置１には、コンプレッサ２により高圧空気が貯留される高圧空気貯留槽３が設けられている。高圧空気貯留槽３には燃焼アシストエア供給用の主配管４と主配管５がそれぞれ接続されており、主配管４は減圧弁６を経て空気操作弁７の入口に接続され、空気操作弁７の出口はディーゼル発電装置１の過給機８に接続されている。また、主配管５は減圧弁９を経て空気操作弁１０の入口に接続され、空気操作弁１０の出口はディーゼル発電装置１の給気冷却器１９の下流の過給気通路１１に接続されている。
【００４１】
さらに、ディーゼル発電装置１は、制御用空気配管１６、制御用空気配管２０、エンジン（ＥＮＧ）１１０（内燃機関本体）、発電機１２０（負荷）、図示しない遮断機１３０、及び、ＥＣＵ２００（制御手段）を備える。エンジン１１０には、過給気通路１１を介して過給機８から過給気が供給され、燃焼により生じた排気が過給機８に供給される。エンジン１１０と発電機１２０とは、フランジを介して直結されており、エンジン１１０は、発電機１２０を駆動する。発電機１２０には、図示しない遮断機１３０を介して電気的負荷が接続される。遮断機１３０はＥＣＵ２００からの制御に基づいて嵌入接続されて、発電機１２０が電気的負荷に接続される。
【００４２】
図２は、本実施形態のディーゼル発電装置１の燃焼アシストエア配管の系統図である。高圧空気貯留槽３には、制御空気配管１２が接続されており、制御空気配管１２を介して操作弁駆動部１３が接続されている。
【００４３】
操作弁駆動部１３は、減圧弁１４、電磁弁１５、減圧弁１７、及び、電磁弁１８を備える。制御空気配管１２は、操作弁駆動部１３内で、減圧弁１４と減圧弁１７とに分岐接続される。減圧弁１４の下流には電磁弁１５が接続され、電磁弁１５の下流には、空気操作弁７が設けられ、制御用空気配管１６を介して空気操作弁７に接続されている。減圧弁１７の下流には電磁弁１８が接続され、電磁弁１８の下流には、空気操作弁１０が設けられ、制御用空気配管２０を介して空気操作弁１０に接続されている。電磁弁１５と電磁弁１８は、ＥＣＵ２００により制御される。その制御により、電磁弁１５は、備える弁を開とすることにより空気操作弁７に制御用空気を送ってこれを開とし、高圧空気貯留槽３の高圧空気を第１燃焼アシストエアＡ１として各過給機８に供給する。また、同様に、その制御により、電磁弁１８は、備える弁を開とすることにより空気操作弁１０に制御用空気を送ってこれを開とし、高圧空気貯留槽３の高圧空気を第２燃焼アシストエアＡ２として過給気通路１１に供給する。
【００４４】
本実施形態においては、高圧空気貯留槽３、制御空気配管１２、主配管４、減圧弁１４、電磁弁１５、減圧弁６、空気操作弁７、及び、アシストノズル４７の組み合わせは、第１燃焼アシストエア供給手段の一例であり、高圧空気貯留槽３、制御空気配管１２、主配管５、減圧弁１７、電磁弁１８、減圧弁９、空気操作弁１０、及び、アシストノズル４９の組み合わせは、第２燃焼アシストエア供給手段の一例である。実施形態は、高圧空気貯留槽３を第１燃焼アシストエア供給手段と第２燃焼アシストエア供給手段とで共用する一例である。なお、上記の制御に用いる制御用空気は、燃焼アシストエアを供給する高圧空気貯留槽３からの系統とは別の系統の計装用空気を用いてもよい。また、空気操作弁７と空気操作弁１０とに代えて制御用空気の不要な電磁弁を用いてもよく、この場合、ＥＣＵ２００は、空気操作弁７と空気操作弁１０とに代えて設ける電磁弁を、電磁弁１５と電磁弁１８とに代えて駆動してもよい。
【００４５】
図３は、本実施形態のディーゼル発電装置１におけるエンジン１１０の構成例を示す図である。エンジン１１０は、例えば、複数列を有する多気筒の機関として構成される。図３においては、そのうちの一つのシリンダ３０を代表して図示する。エンジン１１０は、シリンダ３０と、シリンダ３０の内部に昇降自在に設けられたピストン３１と、シリンダ３０の上部に設けられたシリンダヘッド３２を有している。シリンダヘッド３２には、吸気弁３３で開閉される吸気ポート３４および排気弁３５で開閉される排気ポート３６が形成され、吸気ポート３４と排気ポート３６には、それぞれ吸気管３７及び排気管３８が連通されている。また、シリンダヘッド３２には、燃料カム３９に連動する燃料噴射ポンプ４０に接続された燃料噴射弁４１がシリンダ３０内に向けて設けられている。
【００４６】
図３に示すように、実施形態のディーゼル発電装置１は、過給機８（ターボチャージャ）を有している。過給機８は、タービン軸４２に連結された回動自在のタービン４３及びコンプレッサ４４を備えている。タービン４３は、排気管３８に接続された排気ガス出口管４５において、タービンノズル４８の下流に設けられている。コンプレッサ４４は、吸込口５０と吸気管３７とに接続された吸気入口管４６において、吸気ディフューザー５４の上流側に設けられている。吸気ディフューザー５４と吸気管３７の間には給気冷却器１９が設けられている。過給機８に送り込まれる第１燃焼アシストエアＡ１は、吸気入口管４６においてコンプレッサ４４の上流に設けられたアシストノズル４７に供給される。例えば、アシストノズル４７は、コンプレッサ４４のインペラ（以下、コンプレッサーインペラという。）の外周付近に１又は複数設けられ、ノズルから射出する第１燃焼アシストエアＡ１をコンプレッサーインペラに供給して、噴射される空気の運動エネルギーにより過給機８の回転速度（以下、過給機回転速度という。）の上昇をはかる。さらにその空気が燃焼室に導かれ燃焼用空気として利用される。なお、過給機８には、第１燃焼アシストエアＡ１の他に、吸込口５０から吸入される空気が燃焼用空気として供給される。
【００４７】
また、図３に示すように、実施形態のディーゼル発電装置１は、ピストン３１の移動により回転するクランク軸５１と、クランク軸５１の回転数に応じて燃料噴射ポンプ４０からの燃料の供給量を調整するガバナー５２と、エンジン１１０内の各部に潤滑油を供給するプライミングポンプ５３とを有している。クランク軸５１の回転により、吸気弁３３、排気弁３５、燃料カム３９、ガバナー５２等のエンジン１１０内の各部、及びエンジン１１０の外部に接続される負荷が機能する。プライミングポンプ５３は、ＥＣＵ２００からの制御により、エンジン１１０を起動させる前などに潤滑油を供給する。
【００４８】
また、ディーゼル発電装置１には、その制御のために、ディーゼル発電装置１の状態を検出する各種センサーが設けられている。例えば、各種センサーには、クランク軸５１の回転速度（機関回転速度Ｎ）を検出する回転速度検出部１１２、過給機回転速度Ｔ/Ｃを検出する過給機回転速度検出器９０（過給機回転速度測定手段）等が含まれる。プライミングポンプ５３の吐出圧は、プライミングポンプ５３に設けられた図示しない圧力検出部により検出される。
【００４９】
また、上記の他、各種センサーには、図１に示すように、高圧空気貯留槽３の圧力を検出する検出部８１と、高圧空気貯留槽３の温度を検出する検出部８２と、空気操作弁７の下流側の圧力を検出する検出部８３と、第１燃焼アシストエアＡ１の供給圧ＰＡ１を検出する検出部８４、過給機８により過給された過給気の圧力を給気冷却器１９の上流側で検出する検出部８５と、空気操作弁１０の下流側の圧力を検出する検出部８６と、第２燃焼アシストエアＡ２の供給圧ＰＡ２を検出する検出部８７、給気冷却器１９の下流側で過給気の圧力（以下過給圧ＢＰという。）を検出する検出部８８等が含まれる。
【００５０】
図４は、本実施形態のディーゼル発電装置１のＥＣＵ２００の構成を示す図である。ＥＣＵ２００は、記憶部２１０、取得部２２０、及び、判定処理部２３０を備える。取得部２２０、及び、判定処理部２３０とのうち一部または全部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサがプログラムを実行することにより機能するソフトウェア機能部である。また、これらのうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のハードウェア機能部であってもよい。また、記憶部２１０は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、フラッシュメモリ等で実現される。プロセッサが実行するプログラムは、予め記憶部２１０に格納されていてもよいし、外部装置からダウンロードされてもよい。また、プログラムを格納した可搬型記憶媒体が図示しないドライブ装置に装着されることで記憶部２１０にインストールされてもよい。
【００５１】
記憶部２１０は、ディーゼル発電装置１を制御するためのプログラム、各種設定情報等を記憶する。記憶部２１０は、設定情報として、機関定格回転速度ＮＲ、潤滑油プライミング圧力ＬＯＰ、待機時間ＷＴ、過給機回転速度Ｔ/Ｃｒｅｖなどの情報を記憶する。例えば、機関定格回転速度ＮＲは、クランク軸５１の回転速度の制御目標値である。潤滑油プライミング圧力ＬＯＰは、プライミングポンプ５３から吐出される潤滑油の圧力（吐出圧）の下限値である。待機時間ＷＴは、過給機８のタービン軸４２の回転速度（以下、過給機回転速度という。）の変化に対応して定められた待機時間を示す。待機時間ＷＴについての詳細は後述する。過給機回転速度Ｔ/Ｃｒｅｖは、過給機回転速度の許容範囲（第２範囲）の下限値を示す。
【００５２】
取得部２２０は、初期設定処理部２２１、機関始動指令取得部２２２、潤滑油プライミングポンプ吐出圧力取得部２２３、機関回転速度取得部２２４、負荷投入指令取得部２２５、計時部２２６、及び、過給機回転速度取得部２２７を備える。
【００５３】
初期設定処理部２２１は、外部装置３００等または図示しない入力部から設定情報を取得して、記憶部２１０に書き込む。機関始動指令取得部２２２は、外部装置３００等から機関始動指令を取得して、取得した場合に、プライミングポンプ５３を始動させる信号をエンジン１１０に送る。潤滑油プライミングポンプ吐出圧力取得部２２３は、プライミングポンプ５３からプライミングポンプ５３の吐出圧を取得する。機関回転速度取得部２２４は、回転速度検出部１１２により検出された機関回転速度Ｎをエンジン１１０から取得する。負荷投入指令取得部２２５は、負荷投入指令を取得して、取得した場合、電磁弁１５を開いて第１アシストエアの供給を開始させる信号を操作弁駆動部１３に送る。計時部２２６は、図示しないタイマーを有しており、過給機８への第１燃焼アシストエアＡ１の供給を開始させる信号の送出からの経過時間を測る。過給機回転速度取得部２２７は、過給機回転速度検出器９０により検出された過給機回転速度Ｔ／Ｃを取得する。
【００５４】
判定処理部２３０は、ガバナー制御部２３１、潤滑油圧力判定部２３２、機関回転速度判定部２３３、アシスト開始待機処理部２３４、及び、過給機回転速度判定部２３５を備える。ガバナー制御部２３１は、記憶部２１０から機関定格回転速度ＮＲを取得して、その情報をエンジン１１０に送り、機関回転速度制御目標値を設定する。潤滑油圧力判定部２３２、機関回転速度判定部２３３、アシスト開始待機処理部２３４、及び、過給機回転速度判定部２３５については後述する。
【００５５】
（ディーゼル発電装置の制御方法）
図５から図１１を参照して実施形態の制御方法について説明する。
【００５６】
図５と図６は、本実施形態のディーゼル発電装置１における制御の手順を示すフローチャートである。図５と図６に分割して示す手順は、上記の図１から図４に示す実施形態のディーゼル発電装置１を起動して、定格回転速度無負荷運転状態にした後に、負荷を投入する場合の制御の手順を示す。
【００５７】
まず、ディーゼル発電装置１は、エンジン１１０を、負荷投入前に定格回転速度無負荷運転状態にするまでの処理を実施する。例えば、初期設定処理部２２１は、機関定格回転速度ＮＲ、潤滑油プライミング圧力ＬＯＰ、待機時間ＷＴ、過給機回転速度Ｔ/Ｃｒｅｖなどの設定情報を取得して、取得した情報を記憶部２１０に書き込む（Ｓ１１２）。ガバナー制御部２３１は、記憶部２１０から機関定格回転速度ＮＲを取得して、その情報をエンジン１１０に送り、機関回転速度制御目標値を設定する。
【００５８】
次に、機関始動指令取得部２２２は、機関始動指令を取得して（Ｓ１１４）、プライミングポンプ５３を始動させるための信号をエンジン１１０に送り、プライミングポンプ５３を始動させる（Ｓ１１６）。潤滑油プライミングポンプ吐出圧力取得部２２３は、プライミングポンプ５３の吐出圧ＯＰを取得する（Ｓ１１８）。潤滑油圧力判定部２３２は、プライミングポンプ５３の吐出圧ＯＰが潤滑油プライミング圧力ＬＯＰ以上であるか否かを判定し（Ｓ１２０）、プライミングポンプ５３の吐出圧ＯＰが潤滑油プライミング圧力ＬＯＰ以上になるまで、Ｓ１１８からの処理を繰り返し行う。一方、潤滑油圧力判定部２３２は、プライミングポンプ５３の吐出圧ＯＰが潤滑油プライミング圧力ＬＯＰ以上になった後に、機関始動指令の信号（機関始動信号）をエンジン１１０に送り、機関を始動させる（Ｓ１２２）。
【００５９】
次に、機関回転速度取得部２２４は、機関回転速度Ｎをエンジン１１０から取得する（Ｓ１２３）。機関回転速度判定部２３３は、機関回転速度Ｎが機関定格回転速度ＮＲ以上であるか否かを判定し（Ｓ１２４）、機関回転速度Ｎが機関定格回転速度ＮＲ以上になるまで、Ｓ１２３からの処理を繰り返し行う。一方、機関回転速度判定部２３３は、機関回転速度Ｎが機関定格回転速度ＮＲ以上になった後に、エンジン１１０が機関定格回転速度無負荷運転状態に遷移したことを検出し（Ｓ１２５）、負荷投入指令を各部に送る（Ｓ１２６）。
【００６０】
続いて、ディーゼル発電装置１は、第１燃焼アシストエアＡ１を供給する制御を行い過給機８のコンプレッサ４４の駆動を空気力でアシストする。例えば、負荷投入指令取得部２２５は、負荷投入指令を取得した場合、電磁弁１５を開いて第１アシストエアの供給を開始させる信号（第１開始信号）を操作弁駆動部１３に送り（Ｓ１３０）、また、計時部２２６のタイマーを開始させる（Ｓ１３２）。上記の制御により電磁弁１５が開となり、高圧空気貯留槽３からの高圧空気が減圧弁１４で適切な圧力に減圧された制御空気となり、空気操作弁７を操作して開にする。その結果、高圧空気貯留槽３からの高圧の燃焼アシストエアが主配管４及び減圧弁６で適切な圧力に減圧され空気操作弁７を経由し、過給機８のコンプレッサ４４の外周近傍のアシストノズル４７に供給され、コンプレッサ４４の回転をアシストする。上記のアシストにより、過給機回転速度が上昇する。なお、検出部８１により検出された高圧空気貯留槽３の圧力が第１アシストエアの供給の開始により低下する場合がある。上記の低下を防ぐため、ＥＣＵ２００は、第１アシストエアの供給の開始時にコンプレッサ２に制御信号を送り、コンプレッサ２を稼働させて高圧空気貯留槽３の圧力を高めるようにしてもよい。
【００６１】
次に、アシスト開始待機処理部２３４は、計時部２２６により計時されたタイマー時間が待機時間ＷＴを過ぎたか否かを判定し（Ｓ１３４）、タイマー時間が待機時間ＷＴを過ぎるまで待機する。一方、アシスト開始待機処理部２３４は、上記のタイマー時間が待機時間ＷＴを過ぎた後、電磁弁１８を開いて第２アシストエアの供給を開始させる信号（第２開始信号）を操作弁駆動部１３に送る（Ｓ１３６）。これにより、電磁弁１８が開となり、高圧空気貯留槽３からの高圧空気が減圧弁１７で適切な圧力に減圧された制御空気となり、空気操作弁１０を操作して開とし、過給機８への第１燃焼アシストエアＡ１の供給と並行して過給気通路１１に第２燃焼アシストエアＡ２が供給される。
【００６２】
続いて、ディーゼル発電装置１は、第２燃焼アシストエアＡ２を供給する制御を行い、第２燃焼アシストエアＡ２の供給によって、エンジン１１０の給気圧を高めるようにアシストする。例えば、過給機回転速度取得部２２７は、過給機回転速度Ｔ／Ｃを過給機回転速度検出器９０から取得する（Ｓ１３８）。過給機回転速度取得部２２７は、過給機回転速度Ｔ／Ｃが過給機回転速度Ｔ/Ｃｒｅｖ以上であるか否かを判定し（Ｓ１４０）、過給機回転速度Ｔ／Ｃが過給機回転速度Ｔ/Ｃｒｅｖ以上になるまで待機する。
【００６３】
続いて、ディーゼル発電装置１は、負荷を投入する。例えば、過給機回転速度取得部２２７は、過給機回転速度Ｔ／Ｃが過給機回転速度Ｔ/Ｃｒｅｖ以上になった後に、負荷投入指令の実行を指示する信号を遮断機１３０に送り、嵌入接続させて負荷を投入させる（Ｓ１４２）。
【００６４】
次に、機関回転速度取得部２２４は、機関回転速度Ｎをエンジン１１０から取得する（Ｓ１４４）。機関回転速度判定部２３３は、機関回転速度Ｎが機関定格回転速度ＮＲ以上であるか否かを判定し（Ｓ１４８）、機関回転速度Ｎが機関定格回転速度ＮＲ以上になるまで待機する。機関回転速度判定部２３３は、機関回転速度Ｎが機関定格回転速度ＮＲ以上になった後に、エンジン１１０が機関定格回転速度ＮＲを基準にして定めた範囲（定格回転速度範囲）に復帰したことを検出し、電磁弁１５および電磁弁１８を閉じる信号（停止信号）を操作弁駆動部１３に送る（Ｓ１５０）。操作弁駆動部１３の電磁弁１５および電磁弁１８は、その操作により空気操作弁７および空気操作弁１０を閉として過給機８および過給気通路１１への燃焼アシストエアの供給を遮断する。
【００６５】
本実施形態のディーゼル発電装置１は、上記の手順による制御を実施することにより、燃焼アシストエア供給の方法およびタイミングの適正化を図ることで、高出力機関の許容瞬時負荷投入量を増大させている。
【００６６】
例えば、ディーゼル発電装置１は、空気操作弁７によって、高圧空気貯留槽３から減圧弁６を経由して適切に減圧した第１燃焼アシストエアＡ１を任意に供給及び遮断することにより、シリンダ３０へ適切な空気量を供給する。ディーゼル発電装置１は、空気操作弁７の制御によって過給機８のコンプレッサインペラ（コンプレッサ４４）の外周に、過給機回転速度Ｔ／Ｃを上昇させるように第１燃焼アシストエアＡ１を必要に応じて吹付けるようにした。これにより、ディーゼル発電装置１は、負荷投入前に過給機回転速度Ｔ／Ｃを上昇させて、供給する燃焼空気量を増やすと同時に、第１燃焼アシストエアＡ１自体をシリンダ３０内に取り込み燃焼空気として利用する。
【００６７】
また、ディーゼル発電装置１は、過給気通路１１へ直接、第２燃焼アシストエアＡ２を供給し、各燃焼アシストエアをそれぞれ供給する相乗効果により燃焼空気量を増やし、第２燃焼アシストエアＡ２自体もシリンダ３０内に取り込む燃焼空気として利用する。
【００６８】
ディーゼル発電装置１は、例えば下記するように、それらの燃焼アシストエアを供給するタイミングおよび負荷投入のタイミングを適正化することにより、機関の始動時や負荷投入時に必要な空気量を確保して、機関出力の向上および黒煙の発生を抑制する。
【００６９】
（第２燃焼アシストエアＡ２の供給を開始するタイミングについて）
第２燃焼アシストエアＡ２の供給を開始するタイミングについて説明する。本実施形態のディーゼル発電装置１は、過給機８への第１燃焼アシストエアＡ１の供給を負荷の投入に対して先行して供給し、第１燃焼アシストエアＡ１の供給を開始してから一定時間（待機時間ＷＴ）経過後に第２燃焼アシストエアＡ２を供給する。ディーゼル発電装置１は、第２燃焼アシストエアＡ２を供給するタイミングを、例えば下記のように定められ待機時間ＷＴに基づいて決定する。
【００７０】
本実施形態では、定量の第１アシストエアＡ１の供給を開始した後の過給機回転速度Ｔ／Ｃの応答特性を、一次遅れ特性に従うものと同定する。例えば、第１アシストエアＡ１の供給量が定まれば、過給機回転速度Ｔ／Ｃが所定の回転速度に達するまでの時間は、一次遅れ特性の時定数に基づいて算出できる。例えば、ＥＣＵ２００は、エンジン１１０の無負荷運転状態に第１アシストエアＡ１が供給された場合、その供給量に対する過給機８の飽和過給機回転速度（最大到達回転速度）と過給機回転速度Ｔ／Ｃの応答特性とを算出する。例えば、ＥＣＵ２００は、最大到達回転速度と過給機回転速度Ｔ／Ｃの応答特性とを、エンジン１１０を無負荷運転状態のもとで事前に検出した観測データに基づいた近似処理により算出する。ＥＣＵ２００は、過給機回転速度Ｔ／Ｃの応答特性として一次遅れ特性の時定数を得る。
【００７１】
ＥＣＵ２００は、上記のように算出した一次遅れ特性の時定数に基づいて待機時間ＷＴを決定する。これにより、待機時間ＷＴが経過した時点で、飽和過給機回転速度の約６３%の回転速度に達したものとみなすことができる。このように、ＥＣＵ２００は、待機時間ＷＴを判定基準にした判定をすることで、第１燃焼アシストエアＡ１の供給を開始してから、過給機８の飽和過給機回転速度に対して定めた回転数以上の範囲（第１範囲）に過給機回転速度Ｔ／Ｃが達したと判定をすることが可能になる。ＥＣＵ２００は、待機時間ＷＴを判定基準にした判定をすることで、過給機回転速度Ｔ／Ｃの検出値に基づいた判定を実施することなく、過給機回転速度Ｔ／Ｃを判定することが可能になる。
【００７２】
なお、ＥＣＵ２００は、待機時間ＷＴを一次遅れ特性の時定数に基づいて算出するものとしたが、これに代えて、過給機の最大到達回転速度の６０〜６５％の回転数に到達するまでの時間を待機時間ＷＴとして決定してもよい。この場合も、待機時間ＷＴを時定数に基づいて決定する場合と同様の手順に従って制御することができる。
【００７３】
本実施形態の制御方法によれば、第１燃焼アシストエアＡ１の供給の開始と、第２燃焼アシストエアＡ２の供給の開始とを分けて、順に実施するようにしたことにより、過給機８のコンプレッサーインペラに第１燃焼アシストエアを供給している状態で、過給気通路１１への第２燃焼アシストエアＡ２の供給を行うので、第２燃焼アシストエアＡ２が過給機８側に逆流することなく、過給機８からの空気流量と第２燃焼アシストエアＡ２の流量が加算された状態でシリンダ３０に流入させることができる。
【００７４】
（負荷を投入するタイミングについて）
負荷を投入するタイミングについて説明する。負荷を投入するタイミングは、負荷の投入後にエンジン１１０の状態が変化することを見込んで決定する。例えば、エンジン１１０に負荷を投入すると、許容範囲の機関回転速度Ｎが一時的に低下する。これに応じて、ガバナー５２は、機関回転速度Ｎの低下を補うように燃料の供給量を増やすため、エンジン１１０の出力が上昇するとともに排気量も増加する。これに伴って過給機回転速度Ｔ／Ｃも上昇する。そのため、過給機回転速度Ｔ／Ｃが許容最大回転速度に近づいてから負荷を投入すると、過給機回転速度Ｔ／Ｃがその許容最大回転速度を超える場合がある。
【００７５】
そこで、本実施形態のＥＣＵ２００は、第２燃焼アシストエアＡ２の供給を開始するタイミングを、負荷投入後の過給機回転速度Ｔ／Ｃの上昇で過給機回転速度Ｎが許容最大回転速度を超えないようなタイミングに決定する。例えば、ＥＣＵ２００は、上記のタイミングとして、機関定格出力時の過給機回転速度Ｔ／Ｃの６０〜７０％になる時点を設定し、その時点の過給機回転速度Ｔ／Ｃの値を過給機回転速度Ｔ/Ｃｒｅｖにする。上記のように、ディーゼル発電装置１は、過給機回転速度Ｔ/Ｃｒｅｖを定めることにより、過給機回転速度Ｔ／Ｃは許容最大回転速度以内におさまり、負荷投入時のガバナー５２による燃料増に対して充分な燃焼空気の供給が可能となり良好な燃焼が得られる。
【００７６】
なお、本実施形態の制御方法では、上記のとおり、第１燃焼アシストエアＡ１の供給の開始と、第２燃焼アシストエアＡ２の供給の開始と、負荷の投入のそれぞれのタイミングを互いにずらして、順に実施するようにしたことにより、負荷を投入する時点の過給圧ＢＰを、上記のアシスト処理をしない場合に比べて高めることができる。
【００７７】
また、上記のタイミングで制御することにより、下記の制御が可能なる。例えば、ＥＣＵ２００は、第１燃焼アシストエアＡ１の供給を開始した後、過給機最大到達回転速度の６０〜６５％さらに好ましくは６３％まで上昇した時点で、第２燃焼アシストエアＡ２の供給を開始し、機関定格出力時の過給機回転速度の６０〜７０%となった時点で負荷投入を行う。これにより、ＥＣＵ２００は、負荷投入による過給機回転速度の上昇で過給機回転速度が許容最大回転速度を超えないように制御することができる。
【００７８】
また、ディーゼル発電装置１は、第１燃焼アシストエアを供給している状態で、圧力損失の大きい給気冷却器１９の下流の過給気通路１１に直接、第２燃焼アシストエアの供給を行う。これにより、第２燃焼アシストエア供給空気が過給機８側に逆流することなく、確実に過給機８からの空気流量と第２燃焼アシストエアの流量が加算された状態でシリンダに流入する。その結果、過給機８のタービン４３に流入するシリンダ３０からの排気ガス量が増加し、過給機回転速度Ｔ／Ｃがさらに上昇する。さらに、エンジン１１０への負荷投入が行われて、負荷の増加に伴う燃料噴射量が増加して排気ガス量がさらに増加し、過給機回転速度Ｔ／Ｃが上昇する。ディーゼル発電装置１は、このような好循環サイクルを確実に形成でき、燃料に対し十分なアシスト空気を供給することが出来、燃焼室に取込む燃焼空気を確実に増大させることができる。
【００７９】
（燃焼アシストエアの供給を終了するタイミングについて）
第１燃焼アシストエアＡ１と第２燃焼アシストエアＡ２の供給を終了するタイミングは、例えば、空気の消費を抑える目的で、負荷投入後に機関回転速度Ｎが機関定格回転速度ＮＲを基準にして定めた範囲（定格回転速度範囲）に復帰する時点にする。機関回転速度Ｎが機関定格回転速度ＮＲに復帰した場合、ガバナー５２による燃料増指令が解除される。これに同期して、燃焼アシストエアの供給を終了することにより、燃料の噴射量の減少に同期して、燃焼用空気量を減少させることができる。
【００８０】
（第２燃焼アシストエアを供給する位置について）
図３に示すように、第１燃焼アシストエアＡ１を供給するアシストノズル４７の位置として、コンプレッサ４４（コンプレッサーインペラ）を例示した。第１燃焼アシストエアＡ１を供給する位置は、上記とは異なる位置を選択してもよい。例えば、アシストノズル４７を、図３に例示する位置に代えて、吸気入口管４６におけるコンプレッサ４４の上流側に設けてもよい。この場合、上記同様に第１燃焼アシストエアＡ１により過給機回転速度の上昇を図るとともに、第１燃焼アシストエアＡ１を燃焼用空気として利用できる。また、例えば、アシストノズル４７を、図３に例示する位置に代えて、排気ガス出口管４５におけるタービン４３の上流側に設けてもよい。この場合、上記同様に第１燃焼アシストエアＡ１により過給機回転速度の上昇を図ることができるが、上記と異なり第１燃焼アシストエアＡ１を燃焼用空気として利用することができない。このように、第１燃焼アシストエアＡ１をコンプレッサ４４に供給する方が、燃焼用空気として有効に利用できる点で好適である。
【００８１】
（第２燃焼アシストエアを供給する位置について）
ディーゼル発電装置１は、過給機８からの空気が供給される過給気通路１１に第２燃焼アシストエアＡ２を供給する。過給気通路１１には、例えば、吸気管３７、図示されない吸気集合管、吸気ヘッダー、吸気マニホルド、吸気室、吸気筒、吸気部、給気ダクト等が含まれる。図３に示すように吸気入口管４６に給気冷却器１９が設けられた場合には、第２燃焼アシストエアＡ２を供給するアシストノズル４９の位置を給気冷却器１９の下流側の過給気通路１１、例えば図３に示す給気冷却器１９の下流、かつ、吸気管３７の上流の過給気通路１１にするとよい。なお、給気冷却器１９の上流側の吸気入口管４６にアシストノズル４９を設けた場合、給気冷却器１９による圧力損失が生じるが、給気冷却器１９の下流側の過給気通路１１にアシストノズル４９を設けた場合、給気冷却器１９による圧力損失の影響を受けることがない。上記のとおり、ディーゼル発電装置１は、図３に示すようにアシストノズル４９を過給気通路１１に設けることにより、第２燃焼アシストエアをシリンダ３０に供給することが可能になるとともに、吸気入口管４６における逆流を防ぐ。
【００８２】
（ディーゼル発電装置の動作）
図７から図１１を参照して、ディーゼル発電装置１の動作を説明する。
【００８３】
図７は、本実施形態のディーゼル発電装置１の動作を示す図である。図７に示すグラフは、実施形態のディーゼル発電装置１において無負荷運転状態から負荷を投入した場合の動作をタイミングチャートとして示したものである。図７（ａ）に過給機回転速度Ｔ／Ｃと、第１燃焼アシストエアＡ１の圧力ＰＡ１と、第２燃焼アシストエアＡ２の圧力ＰＡ２と、機関回転速度Ｎとを示す。図７（ｂ）にエンジン１１０の過給圧ＢＰと、燃料噴射ポンプ４０の燃料噴射ポンプラック値（燃料ラック）ＦＯＲと、排気ガスのオパシティメータ値（オパシティメータ）ＯＰＡとを示す。なお、同図は、エンジン１１０の定格出力に対して８５％の負荷を投入した場合を例示するものである。
【００８４】
時刻ｔ１１において、ディーゼル発電装置１は、機関始動指令を取得する。時刻ｔ１２において、ディーゼル発電装置１は、アシストノズル４７にかける第１燃焼アシストエアＡ１の圧力ＰＡ１を高めて第１アシストエアＡ１の供給を開始する。第１アシストエアＡ１の供給が開始されると、過給機回転速度Ｔ／Ｃが徐々に上昇する。
【００８５】
時刻ｔ１２から待機時間ＷＴ経過した時刻ｔ１３において、ディーゼル発電装置１は、アシストノズル４９にかける第２燃焼アシストエアＡ２の圧力ＰＡ２を高めて第２アシストエアＡ２の供給を開始する。時刻ｔ１３以降に、第２燃焼アシストエアＡ２の圧力ＰＡ２の上昇とともに、過給機回転速度Ｔ／Ｃが徐々に上昇する。
【００８６】
ディーゼル発電装置１は、過給機回転速度Ｔ／Ｃが所定の値に達したことを検出し、時刻ｔ１４において、遮断機１３０を嵌入接続し負荷を投入する。負荷の投入に伴い、機関回転速度Ｎに最大８％程度の低下がみられるが、安定に定格値に回復している。機関回転速度Ｎの上昇時に過給機回転速度Ｔ／Ｃが上昇するが、過給機回転速度Ｔ／Ｃの最大値も過給機回転速度許容値Ｔ／ＣＬ以下に収まっている。
【００８７】
ここで、負荷の投入後の機関回転速度Ｎと過給圧ＢＰの変化を対比する。負荷の投入による機関回転速度Ｎの一時的な低下に伴い、瞬時に燃料ラックＦＯＲが上昇する。その後、機関回転速度Ｎの上昇に伴って、燃料ラックＦＯＲが徐々に減少して、制御目標値近傍で安定する。一方で、過給圧ＢＰは、第１燃焼アシストエアＡ１と第２燃焼アシストエアＡ２の供給により、負荷を投入するまでに所望の値に上昇している。負荷の投入により、上述したとおり過給機回転速度Ｔ／Ｃが上昇することに伴い、過給圧ＢＰがさらに上昇する。過給圧ＢＰの応答は、燃料ラックＦＯＲの応答に対して緩やかに変化しているが、負荷の投入段階の初期圧を、第１燃焼アシストエアＡ１と第２燃焼アシストエアＡ２の供給によって所望の圧力まで高めている。このようにして、ディーゼル発電装置１は、負荷投入時点の出力を確保している。
【００８８】
この負荷投入時におけるオパシティメータ値ＯＰＡは、負荷投入前の値に対して約１０％の上昇がみられるが、そのピーク値が２０％程度に収まっている。上記のような各測定値に変動がみられるが、時刻ｔ１５までに各測定値の値に見られた変動が収斂している。
【００８９】
時刻ｔ１６において、ディーゼル発電装置１は、第１燃焼アシストエアＡ１の供給を停止し、時刻ｔ１７において、第２燃焼アシストエアＡ２の供給を停止する。この測定結果には、第２燃焼アシストエアＡ２のみを供給する期間（時刻ｔ１６から時刻ｔ１７）が含まれるが、過給機回転速度Ｔ／Ｃ及びエンジン１１０の出力も十分に高まっているため、第２燃焼アシストエアＡ２の供給のみを継続していても、ディーゼル発電装置１の動作が不安定になることはない。なお、図５と図６に示した手順に従って、ディーゼル発電装置１は、第１燃焼アシストエアＡ１と第２燃焼アシストエアＡ２の供給を同時に遮断してもよい。ディーゼル発電装置１は、上記の手順に従うことにより、時刻ｔ１７を時刻ｔ１６まで早めることができる。
【００９０】
図８と図９は、比較例のディーゼル発電装置の動作を示す図である。図８と図９に示すグラフは、図７に示すグラフに対応する。
【００９１】
図８に、燃焼アシストエアの供給を実施しない比較例１のディーゼル発電装置の動作を示す。比較例１のディーゼル発電装置は、燃焼アシストエアの供給を実施することなく時刻ｔ２４に負荷を投入する。比較例１のディーゼル発電装置は、所望の過給圧ＢＰを負荷投入時点で得ることができず、負荷を投入すると、機関回転速度Ｎの低下を招き、過給機回転速度Ｔ／Ｃが十分に上昇する前に、機関回転速度Ｎが失速している。また、オパシティメータ値ＯＰＡが測定上限に達している。なお、同図に示す結果は、機関回転速度の低下が著しく機関がストールする虞があり、安定稼働に至ることなく時刻ｔ２８において負荷を遮断した場合のものである。なお、燃料ラックＦＯＲが負荷投入前と後では同一の値を示しているが、これは上記の負荷遮断によるものであって、前述の手順に従って制御した結果ではない。
【００９２】
図９に、第１燃焼アシストエアＡ１の供給のみを実施して、第２燃焼アシストエアＡ２の供給を実施しない比較例２のディーゼル発電装置の動作を示す。比較例２のディーゼル発電装置は、時刻ｔ３１に機関始動指令を取得する。時刻ｔ３２において、ディーゼル発電装置は、アシストノズル４７から第１アシストエアＡ１の供給を開始する。第１アシストエアＡ１の供給が開始されると、過給機回転速度Ｔ／Ｃが徐々に上昇する。比較例２のディーゼル発電装置は、第２燃焼アシストエアＡ２の供給を実施することなく時刻ｔ３４に負荷を投入する。負荷の投入に伴い、機関回転速度Ｎに最大１０％程度の低下がみられるが、安定に定格値に回復している。ただし、比較例２のディーゼル発電装置の場合、過給圧ＢＰに、第１燃焼アシストエアＡ１の供給による上昇がみられるものの、負荷を投入するまでに十分な値まで上昇していない。そのため、負荷の投入により、上述したとおり過給機回転速度Ｔ／Ｃが上昇することに伴い、過給圧ＢＰがさらに上昇しているが、負荷を投入した直後に十分な過給圧を得ることができず、オパシティメータ値ＯＰＡの上昇幅が、本実施形態の場合に比べて大きな値（ピーク値で５５％以上の値）を示している。
【００９３】
また、図示を省略するが、他の構成の比較例として、第２燃焼アシストエアＡ２の供給のみを実施して、第１燃焼アシストエアＡ１の供給を実施しない場合が挙げられる。この場合、十分な過給圧を得ようとして第２燃焼アシストエアＡ２の供給を増やすと、過給気の逆流を招いて過給機８を失速させる場合があり得る。
上記に比較例１と比較例２の結果を例示したが、実施形態のディーゼル発電装置１は、比較例に対して、負荷投入による負荷変動の影響を十分に低減していることが分かる。
【００９４】
図１０と図１１は、本実施形態のディーゼル発電装置１の負荷特性について説明するための図である。図１０に、実施形態のディーゼル発電装置１の負荷特性を示す。同図に示すグラフは、横軸に正味平均有効圧力と負荷率をとり、縦軸に負荷特性を評価するための一指標である速度変動率をとる。図示するディーゼル発電装置１は、最大出力時の正味平均有効圧力が２．５ＭＰａに達するような高過給機関の一例である。図示するディーゼル発電装置１の負荷の大きさを１．７６ＭＰａとした場合の負荷率を１００％とする。
【００９５】
図１１を参照して、速度変動率について説明する。
速度変動率は、負荷投入前の周波数ｆａと、負荷投入による瞬時最低周波数ｆｂと、定格周波数ｆｃとに基づいて、式（１）により算出する。
【００９６】
速度変動率（％）＝（（ｆａ−ｆｂ）／ｆｃ）ｘ１００    ・・・（１）
【００９７】
また、周波数変動の最大許容値内で瞬時投入可能な負荷量を機関定格出力に対するパーセンテージで表したものを負荷投入率という。
【００９８】
図１０に戻り、同図には、前述の図７と図８と図９に示した各ディーゼル発電装置の結果を示す。グラフＧ１が実施形態のディーゼル発電装置１の速度変動率を示し、グラフＧ２が比較例１のディーゼル発電装置の速度変動率を示し、グラフＧ３が比較例２のディーゼル発電装置の速度変動率を示す。
【００９９】
グラフＧ１に示すディーゼル発電装置１の場合には、負荷率１００％の負荷を投入した場合であっても、負荷変動率が約１０％に留まっているのに対して、各比較例の場合、負荷率１００％の負荷を投入した場合には、負荷変動率が約１０％を大きく超えてしまう。
【０１００】
例えば、グラフＧ２に示す比較例１の場合、負荷率６０％の負荷を投入しただけで、負荷変動率が１０％を超えてしまい、負荷率７０％の負荷を投入すると、図示する範囲外の負荷変動率が発生している。また、グラフＧ３に示す比較例２の場合、負荷率８０％以下の負荷であれば、負荷変動率が１０％の範囲に収まるが、それを超えると負荷変動率が急に大きくなる傾向がみられる。
【０１０１】
このように本実施形態のディーゼル発電装置１は、エンジン１１０の定格出力に対する負荷率が高い負荷が瞬時に投入されたとしても、エンジン１１０の回転速度の変動率が所望の範囲に収まるため、従来よりも大きな負荷が投入された場合であっても安定に電力を供給するものである。
【０１０２】
実施形態のディーゼル発電装置１によれば、過給機８からの空気が過給気通路１１を介して給気されるエンジン１１０への負荷投入に先立ち、過給機８のコンプレッサーインペラへの第１燃焼アシストエアＡ１の供給を開始し、第１燃焼アシストエアＡ１の供給を開始した後にさらに過給気通路１１への第２燃焼アシストエアＡ２の供給を開始し、次いでエンジン１１０への負荷投入を実行することにより、負荷の稼働状態を変更し、その変更に伴って生じる負荷変動による影響を抑制することができる。
【０１０３】
また、ディーゼル発電装置１によれば、燃焼室に取込む燃焼空気量を適切に増大させ、完全燃焼できる燃料量を増やすと共に、許容瞬時負荷投入量を向上させることができる。さらには、負荷投入時の黒煙発生をより適切に抑制することが可能となる。
【０１０４】
また、ディーゼル発電装置１によれば、比較例に対して定格出力が小さなエンジン１１０を利用しても、比較例並みの負荷を起動させることが可能になる。これにより、ディーゼル発電装置１によれば、比較例に対して設備全体的なコストメリットが得られるとともに、負荷投入時にも黒煙の発生を低減させた、環境に与える負荷の小さい機関を提供することができる。
【０１０５】
なお、図５と図６において、エンジン１１０を起動して定格回転速度無負荷運転状態にするまでの手順の一例を示すが、定格回転速度無負荷運転状態にするまでの手順は一般的な手順により実施することができる。また、前記吸気ダクトへの直接アシストエア供給を開始するタイミングや負荷投入指令を実行のタイミングは、上記に示す判定処理に代えて、タイマー等に基づいた一連のシーケンスに従って実施してもよい。
例えば、エンジン１１０を停止状態から機関定格回転速度ＮＲで稼働する無負荷運転状態にする起動方法は、図５に示す手順以外に種々あり、過給機回転速度Ｔ／Ｃの微小単位時間当たりの増加分が所定値以下になったタイミングで、エンジン１１０を始動させるようにしてもよい。微小単位時間は、例えば、２５０ｍｓ（ミリ秒）から５００ｍｓ程度であるとよい。上記の増加分を判定する基準値として所定値を、零に近い値にする。すなわち、過給機回転速度Ｔ／Ｃが増加しなくなった場合に、燃料の噴射を開始してエンジン１１０を始動させるようにしてもよい。
【０１０６】
上記の実施形態のディーゼル発電装置１によれば、非常時の緊急立上げのように急激な負荷投入を実施することができ、機関の負荷投入率の改善を図ることが可能になる。
【０１０７】
（第１の実施形態の変形例）
第１の実施形態の変形例について説明する。第１の実施形態では、無負荷運転状態のエンジン１１０に、図示しない遮断機１３０の操作により、比較的容量の大きな負荷を投入する場合を例示して説明したが、エンジン１１０と負荷を接続している発電機１２０との間に、エンジン１１０の出力を遮断するクラッチを設け、負荷の投入を遮断器などによる電気的な操作に代えて、機械的なクラッチの操作により実施するようにしてもよい。この場合も、前述の第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１０８】
さらに、第１の実施形態の変形例において、負荷の投入を段階的に実施する場合には、初期状態を無負荷運転状態とせずに軽負荷運転状態にしてもよい。このような軽負荷運転状態から、急峻に負荷の容量を増大させる場合には、急峻に負荷の容量を増大させるタイミングを第１の実施形態の負荷投入のタイミングに代えることにより、第１の実施形態と同様の制御方法を適用することができる。
【０１０９】
（第２の実施形態）
本実施形態は、内燃機関の一例として、ポンプ駆動機関を例示する。例示するポンプ駆動機関は、負荷を駆動する過給機付きレシプロ式ディーゼル機関（以下、エンジンという。）を含む。ポンプ駆動機関には、運転停止状態から始動することにより負荷がかかるものがある。以下、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。
【０１１０】
図１２は、本実施形態のポンプ駆動装置１Ａ（内燃機関）の構成を示す図である。ポンプ駆動装置１Ａは、コンプレッサ２、高圧空気貯留槽３、主配管４、主配管５、減圧弁６、空気操作弁７、過給機８、減圧弁９、空気操作弁１０、過給気通路１１、操作弁駆動部１３、及び、空気冷却器等の給気冷却器１９を備える。なお、実施形態の減圧弁９は、減圧量を調整可能な電動型の減圧弁である。減圧弁９は、ＥＣＵ２００Ａによる制御に基づいて減圧量を調整する。
【０１１１】
さらに、ポンプ駆動装置１Ａは、制御用空気配管１６、制御用空気配管２０、エンジン（ＥＮＧ）１１０Ａ、ポンプ１２０Ａ（負荷）、及び、ＥＣＵ２００Ａ（制御手段）を備える。エンジン１１０Ａは、稼働時にはポンプ１２０Ａを駆動する。
【０１１２】
図１３は、本実施形態のポンプ駆動装置１ＡのＥＣＵ２００Ａの構成を示す図である。ＥＣＵ２００Ａは、記憶部２１０Ａ、取得部２２０Ａ、及び、判定処理部２３０Ａを備える。
【０１１３】
記憶部２１０Ａは、ポンプ駆動装置１Ａを制御するためのプログラム、各種設定情報等を記憶する。記憶部２１０Ａは、設定情報として、機関始動時回転速度ＮＳ、機関定格回転速度ＮＲ、潤滑油プライミング圧力ＬＯＰ、待機時間ＷＴ、減圧弁９初期圧力Ｐｉｎｉｔなどの情報を記憶する。例えば、機関始動時回転速度ＮＳは、機関始動時のクランク軸５１の回転速度の制御目標値である。減圧弁９初期圧力Ｐｉｎｉｔは、減圧量を調整する減圧弁９の圧力調整値の初期値（初期圧力）である。機関定格回転速度ＮＲ、潤滑油プライミング圧力ＬＯＰ、待機時間ＷＴ、及び、過給機回転速度Ｔ/Ｃｒｅｖについては、第１の実施形態と同様である。
【０１１４】
取得部２２０Ａは、初期設定処理部２２１Ａ、機関始動指令取得部２２２、潤滑油プライミングポンプ吐出圧力取得部２２３、機関回転速度取得部２２４、及び、計時部２２６を備える。初期設定処理部２２１Ａは、外部装置３００等または図示しない入力部から設定情報を取得して、記憶部２１０Ａに書き込む。
【０１１５】
判定処理部２３０Ａは、ガバナー制御部２３１Ａ、潤滑油圧力判定部２３２Ａ、機関回転速度判定部２３３Ａ、及び、アシスト開始待機処理部２３４Ａを備える。ガバナー制御部２３１Ａは、記憶部２１０Ａから機関始動時回転速度ＮＳを取得して、その情報をエンジン１１０Ａに送り、機関始動時回転速度制御目標値を設定する。ガバナー制御部２３１Ａは、記憶部２１０Ａから機関定格回転速度ＮＲを取得して、その情報をエンジン１１０Ａに送り、機関回転速度制御目標値を設定する。潤滑油圧力判定部２３２Ａ、機関回転速度判定部２３３Ａ、及び、アシスト開始待機処理部２３４Ａについては後述する。
【０１１６】
（ポンプ駆動装置の制御方法）
図１４と図１５を参照して実施形態のポンプ駆動装置の制御方法について説明する。
【０１１７】
図１４は、本実施形態のポンプ駆動装置１Ａにおける制御の手順を示すフローチャートである。同図示す手順は、上記の図１２から図１３に示す実施形態のポンプ駆動装置１Ａを運転停止状態から始動することにより当初から負荷がかかる内燃機関の場合の制御の手順を示す。
【０１１８】
まず、ポンプ駆動装置１Ａは、エンジン１１０Ａを、始動から定格回転速度すなわち定格出力運転状態にするまでの処理を実施する。例えば、初期設定処理部２２１Ａは、機関始動時回転速度ＮＳ、機関定格回転速度ＮＲ、潤滑油プライミング圧力ＬＯＰ、待機時間ＷＴ、減圧弁９初期圧力Ｐｉｎｉｔなどの設定情報を取得して、取得した情報を記憶部２１０Ａに書き込む（Ｓ２１２）。ガバナー制御部２３１Ａは、記憶部２１０Ａから機関始動時回転速度ＮＳを取得して、その情報をエンジン１１０Ａに送り、機関始動時回転速度を設定する。
【０１１９】
次に、機関始動指令取得部２２２は、機関始動指令を取得して（Ｓ２１４）、プライミングポンプ５３を始動させるための信号をエンジン１１０Ａに送り、プライミングポンプ５３を始動させる（Ｓ２１６）。潤滑油プライミングポンプ吐出圧力取得部２２３は、プライミングポンプ５３の吐出圧ＯＰを取得する（Ｓ２１８）。潤滑油圧力判定部２３２Ａは、プライミングポンプ５３の吐出圧ＯＰが潤滑油プライミング圧力ＬＯＰ以上であるか否かを判定し（Ｓ２２０）、プライミングポンプ５３の吐出圧ＯＰが潤滑油プライミング圧力ＬＯＰ以上になるまで、Ｓ２１８からの処理を繰り返し行う。
【０１２０】
一方、プライミングポンプ５３の吐出圧ＯＰが潤滑油プライミング圧力ＬＯＰ以上になった後に、ポンプ駆動装置１Ａは、過給機８による過給停止状態から第１燃焼アシストエアＡ１を供給する制御を行い過給機８のコンプレッサ４４の駆動を空気力でアシストする。例えば、潤滑油圧力判定部２３２Ａは、プライミングポンプ５３の吐出圧ＯＰが潤滑油プライミング圧力ＬＯＰ以上になった場合、電磁弁１５を開いて第１アシストエアの供給を開始させる信号を操作弁駆動部１３に送り（Ｓ２３０）、また、計時部２２６のタイマーを開始させる（Ｓ２３２）。上記の制御により電磁弁１５が開となり、高圧空気貯留槽３からの高圧空気が減圧弁１４で適切な圧力に減圧された制御空気となり、空気操作弁７を操作して開にする。その結果、高圧空気貯留槽３からの高圧の燃焼アシストエアが主配管４及び減圧弁６で適切な圧力に減圧され空気操作弁７を経由し、過給機８のコンプレッサ４４の外周近傍のアシストノズル４７に供給され、コンプレッサ４４の回転をアシストする。上記のアシストにより、過給機回転速度が上昇する。
【０１２１】
次に、アシスト開始待機処理部２３４Ａは、計時部２２６により計時されたタイマー時間が待機時間ＷＴを過ぎたか否かを判定し（Ｓ２３４）、タイマー時間が待機時間ＷＴを過ぎるまで待機する。一方、アシスト開始待機処理部２３４Ａは、上記のタイマー時間が待機時間ＷＴを過ぎた後、電磁弁１８を開いて第２アシストエアの供給を開始させる信号を操作弁駆動部１３に送ると同時に、エンジン１１０Ａを始動させる信号（機関始動信号）をエンジン１１０Ａに送る（Ｓ２３６、Ｓ２４２）。ポンプ駆動装置１Ａは、第２燃焼アシストエアＡ２を供給する制御を行い、第２燃焼アシストエアＡ２の供給によって、エンジン１１０Ａの給気圧を高めるようにアシストする。
【０１２２】
次に、ガバナー制御部２３１Ａは、機関回転速度Ｎを上昇させて負荷を上昇させるように、機関定格回転速度ＮＲをエンジン１１０Ａに送る（Ｓ２４２）。
【０１２３】
次に、機関回転速度取得部２２４は、機関回転速度Ｎをエンジン１１０Ａから取得する（Ｓ２４４）。機関回転速度判定部２３３Ａは、取得した機関回転速度Ｎに対応する圧力の第２アシストエアを供給するように減圧弁９の設定圧力を調整する（Ｓ２４６）。例えば、機関回転速度判定部２３３Ａは、減圧弁９の設定圧力を、機関回転速度Ｎに基づいて比例制御する。この調整により、機関回転速度判定部２３３Ａは、機関回転速度Ｎの上昇に伴いエンジン１１０Ａに掛る負荷が増加するのに伴い、第２アシストエアの供給量を増やすことで、エンジン１１０Ａの出力を徐々に上昇させることで、第２アシストエアが過給機８に逆流することを防ぎつつエンジン１１０Ａの出力を高めることができる。
【０１２４】
次に、機関回転速度判定部２３３Ａは、機関回転速度Ｎが機関定格回転速度ＮＲ以上であるか否かを判定し（Ｓ２４８）、機関回転速度Ｎが機関定格回転速度ＮＲ以上になるまで待機する。機関回転速度判定部２３３Ａは、機関回転速度Ｎが機関定格回転速度ＮＲ以上になった後に、エンジン１１０Ａが機関定格回転速度運転状態に遷移したことを検出し、電磁弁１５および電磁弁１８を閉じる信号を操作弁駆動部１３に送る（Ｓ２５０）。操作弁駆動部１３の電磁弁１５および電磁弁１８は、その操作により空気操作弁７および空気操作弁１０を閉として過給機８および過給気通路１１への燃焼アシストエアの供給を遮断する。
【０１２５】
図１５は、本実施形態のポンプ駆動装置１Ａの動作を示す図である。図１５に示すグラフは、実施形態のポンプ駆動装置１Ａにおいて機関を始動させる当初から負荷がかかる場合の動作をタイミングチャートとして示したものである。図１５の縦軸に、過給機回転速度Ｔ／Ｃと、機関回転速度Ｎと、燃料噴射ポンプ４０の燃料噴射ポンプラック値（燃料ラック）ＦＯＲと、排気ガスのオパシティメータ値（オパシティメータ）ＯＰＡとを示す。
【０１２６】
時刻ｔ４１において、ポンプ駆動装置１Ａは、機関始動指令を取得する。ポンプ駆動装置１Ａは、アシストノズル４７にかける第１燃焼アシストエアＡ１の圧力ＰＡ１を高めて第１アシストエアＡ１の供給を開始する。第１アシストエアＡ１の供給が開始されると、過給機回転速度Ｔ／Ｃが徐々に上昇する。
【０１２７】
時刻ｔ４１から待機時間ＷＴ経過した時刻ｔ４４において、ポンプ駆動装置１Ａは、アシストノズル４９にかける第２燃焼アシストエアＡ２の圧力ＰＡ２を高めて第２アシストエアＡ２の供給を開始するとともに、エンジン１１０Ａを始動させる。時刻ｔ４４以降に、燃料ラックＦＯＲの上昇に伴って、機関回転速度Ｎ、オパシティメータＯＰＳが上昇し、過給機回転速度Ｔ／Ｃが徐々に上昇する。
【０１２８】
ポンプ駆動装置１Ａは、機関回転速度Ｎが機関始動時回転速度ＮＳに達するか否かを検出しつつ、時刻ｔ４５から時刻ｔ４６にかけて機関回転速度を上昇させながら減圧弁９を調整することにより第２燃焼アシストエアの供給量を徐々に増やす。図示する機関定格回転速度ＮＲに基づいて定めた所定の値ＮＳは、機関定格回転速度ＮＲの０．３〜０．４倍の値にした一例を示している。なお、この間、燃料ラックＦＯＲも機関回転速度Ｎに基づいて調整され、徐々に上昇する。
【０１２９】
時刻ｔ４６において、機関回転速度Ｎが機関定格回転速度ＮＲに達したことを検出し、ポンプ駆動装置１Ａは、燃焼アシストエアの供給を停止して、機関定格回転速度ＮＲを基準にエンジン１１０Ａの稼働を継続する。
【０１３０】
上記のポンプ駆動装置１Ａは、運転停止状態から始動することにより負荷がかかるディーゼル機関の一例である。ポンプ直結のディーゼル機関の場合には、機関回転速度Ｎの上昇に伴い、機関回転速度Ｎの三乗に比例して負荷が増大する。このようなポンプ駆動装置１Ａの場合には、機関停止状態において、過給機８のコンプレッサーインペラへの第１燃焼アシストエアの供給を開始して、その後にさらにエンジン１１０Ａの始動と過給気通路１１への第２燃焼アシストエアの供給とを同時に開始することにより、エンジン１１０Ａの機関回転数Ｎの立ち上げ特性を向上し、機関定格回転速度ＮＲに達するまでの時間を短縮することができる。また、負荷が機関回転速度Ｎの三乗に比例して増大することに対しては、第２燃焼アシストエア供給圧力ＰＡ２を機関回転速度Ｎに比例させて高めることにより負荷の変動分を吸収することができる。例えば、第２燃焼アシストエア供給圧力ＰＡ２の調整時の変動幅を０.６〜１．４ＭＰａの範囲に収まるようにして、機関回転速度Ｎに対して比例制御するとよい。
【０１３１】
上記のように、ポンプ駆動装置１Ａは、機関始動時にシリンダ３０内に噴射される燃料に対し十分な燃焼アシストエアを供給することにより、燃焼室に取込む燃焼空気を適切に増大させ、完全燃焼する燃料量を増やすと共に、エンジン１１０Ａの立ち上げ特性の向上を図ることができ、黒煙の発生をより適切に抑制することが可能となる。
【０１３２】
上記の実施形態によれば、過給機８を備えるポンプ駆動装置１Ａは、機関始動時から負荷のかかるような機関に対する立上げ特性を改善することができる。
【０１３３】
以上説明した実施形態によれば、過給機８からの空気が過給気通路１１を介して給気される内燃機関本体、すなわちエンジン１１０等への負荷投入に先立ち、過給機８のコンプレッサーインペラへの第１燃焼アシストエアＡ１の供給を開始し、第１燃焼アシストエアＡ１の供給を開始した後にさらに過給気通路１１への第２燃焼アシストエアＡ２の供給を開始し、次いで内燃機関本体への前記負荷投入を実行することにより、負荷の稼働状態の変更に伴う負荷変動による影響を抑制することができる。
【０１３４】
以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。
【０１３５】
例えば、上記の実施形態では、内燃機関本体がディーゼル機関である場合を例示したが、これに代えて、内燃機関本体がデュアルフューエル機関であってもよい。
【符号の説明】
【０１３６】
１  ディーゼル発電装置（内燃機関）、１Ａ  ポンプ駆動装置（内燃機関）、３  高圧空気貯留槽、６  減圧弁、７  空気操作弁、８  過給機、９  減圧弁、１０  空気操作弁、１１  過給気通路、１３  操作弁駆動部、１４  減圧弁、１５  電磁弁、１７  減圧弁、１８  電磁弁、１９  給気冷却器、４４  コンプレッサ、４７  アシストノズル、４９  アシストノズル、５２  ガバナー、１１０、１１０Ａ  エンジン、２００、２００Ａ  ＥＣＵ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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