(57)【要約】【課題】内燃機関の制御装置及び方法において、内燃機関の起動時や停止時におけるサージングの発生を抑制して内燃機関の制御性を向上する。【解決手段】制御装置３８は、ディーゼルエンジン本体１１の起動時に、電動発電機３２により排気タービン過給機１２の回転をアシストするとき、排気タービン過給機１２の回転数がサージング回転数に到達すると、逃がし弁２６を開放する。【選択図】図１
2016128672.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関本体と、
前記内燃機関本体と配管により接続されて前記内燃機関本体に燃焼用気体を供給する圧縮機及び前記圧縮機と同軸回転するタービンを備える過給機と、
前記過給機を駆動する電動機と、
前記内燃機関本体と前記圧縮機との間に設けられた前記配管と前記配管の外部とを開閉する開閉装置と、
前記電動機と前記開閉装置を駆動制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記内燃機関本体の起動開始前に前記電動機を駆動させることにより前記過給機を駆動する場合、
前記過給機の回転数が予め設定されたサージング回転数に到達する時点以前に、前記開閉装置を駆動して前記配管と前記配管の外部とを開状態とする、
ことを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
前記電動機に電力を供給する蓄電部をさらに備え、
前記制御装置は、前記蓄電部への蓄電を開始すると共に前記開閉装置を駆動して前記配管と前記配管の外部とを開状態とすることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記内燃機関本体に燃料を供給せずに前記内燃機関本体を回転起動開始させる内燃機関回転起動装置をさらに備え、
前記制御装置は、内燃機関回転起動装置の駆動後に前記開閉装置を駆動して前記配管と前記配管の外部とを閉状態とすることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記制御装置は、前記内燃機関本体の排気弁が開閉駆動を開始した後に前記開閉装置を駆動して前記配管と前記配管の外部とを閉状態とすることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の内燃機関。
【請求項５】
前記開閉装置は、流量調整弁であり、前記制御装置は、前記開閉装置の駆動時に前記流量調整弁の開度を予め設定された所定の変化率で大きくすることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の内燃機関。
【請求項６】
内燃機関本体と、
前記内燃機関本体と配管により接続されて前記内燃機関本体に燃焼用気体を供給する圧縮機及び前記圧縮機と同軸回転するタービンを備える過給機と、
前記過給機を駆動する電動機と、
前記内燃機関本体と前記圧縮機との間に設けられた前記配管と前記配管の外部とを開閉する開閉装置と、
を備える内燃機関において、
前記内燃機関本体の起動開始前に前記電動機を駆動させることにより前記過給機を駆動する場合、前記過給機の回転数が予め設定されたサージング回転数に到達する時点以前に、前記開閉装置を駆動して前記配管と前記配管の外部とを開状態とする、
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項７】
蓄電部の蓄電を開始する工程と、
前記蓄電部の電圧が予め設定された待機電圧に到達した後に前記蓄電部の電力により電動機を駆動開始して圧縮機を駆動する工程と、
前記過給機の回転数が予め設定されたサージング回転数に到達する時点以前に内燃機関本体と前記圧縮機との間に設けられた配管と前記配管の外部とを開閉する工程と、
前記圧縮機の回転数が予め設定された内燃機関起動開始回転数に到達すると燃料を供給せずに前記内燃機関を起動する工程と、
前記内燃機関の回転数が予め設定された燃料供給開始回転数に到達すると前記内燃機関に燃料を供給する工程と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過給機を有する内燃機関、この内燃機関の制御装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、内燃機関から導かれた排気ガスによって駆動されるタービン部と、タービン部により駆動されて内燃機関に燃焼用気体を圧送するコンプレッサ部と、タービン部およびコンプレッサ部の回転軸と連結される回転軸を有する電動発電機とを有するハイブリッド排気タービン過給機が開示されている。このハイブリッド排気タービン過給機は、内燃機関の機関出力が増加する場合において、電動発電機が電動機として機能する。このため、内燃機関において、一時的な吸気不足が発生することを抑制できる。
【０００３】
また、非特許文献１には、内燃機関の起動時のように、十分な燃焼用気体を内燃機関に吸気できない場合に、補助ブロワを用いて内燃機関に吸気を供給する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１２７２３９号公報
【特許文献２】特開２００９−１６７７９９号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】三菱重工技報  Ｖｏｌ．４９  Ｎｏ．１（２０１２）新製品・新技術特集「排ガスで発電する大型舶用ハイブリッド過給機の実用化」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、内燃機関の起動時に、補助ブロワを用いず、特許文献１に示されているハイブリッド排気タービン過給機の電動発電機を電動機として機能させてコンプレッサを起動し、内燃機関に吸気を行うことが提案されている。電動機により過給機が起動すると、内燃機関のシリンダ内に強制的に燃料用気体を送り込むこととなるが、内燃機関の起動時よりも前の時点においては、内燃機関のシリンダ内からコンプレッサがシリンダに圧送する燃焼用気体を排出することが出来ないため、サージングが発生するおそれがある。なお、サージングの発生を抑制するものとして、上記特許文献２に記載されたものがあるが、この技術は、内燃機関の起動時を考慮したものではない。
【０００７】
本発明は、上述した課題を解決するものであり、内燃機関の起動時や停止時におけるサージングの発生を抑制して内燃機関の制御性を向上する内燃機関、内燃機関の制御装置及び方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するための本発明の内燃機関は、内燃機関本体と、内燃機関本体と配管により接続されて前記内燃機関本体に燃焼用気体を供給する圧縮機及び前記圧縮機と同軸回転するタービンを備える過給機と、前記過給機を駆動する電動機と、前記内燃機関本体と前記圧縮機との間に設けられた前記配管と前記配管の外部とを開閉する開閉装置と、前記電動機と前記開閉装置を駆動制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記内燃機関本体の起動開始前に前記電動機を駆動させることにより前記過給機を駆動する場合、前記過給機の回転数が予め設定されたサージング回転数に到達する時点以前に、前記開閉装置を駆動して前記配管と前記配管の外部とを開状態とする、ことを特徴とするものである。
【０００９】
従って、内燃機関本体の起動開始前に、電動機を駆動させることにより過給機を駆動する場合、過給機の回転数がサージング回転数に到達する時点以前に、配管と配管の外部とを開状態とする。即ち、内燃機関の起動時に、過給機から内燃機関本体に供給する空気流量を調整するため、シリンダに圧送する空気が低流量で高圧力になることが抑制され、内燃機関の起動時におけるサージングの発生を抑制することで、内燃機関の制御性を向上することができる。
【００１０】
本発明の内燃機関では、前記電動機に電力を供給する蓄電部をさらに備え、前記制御装置は、前記蓄電部への蓄電を開始すると共に前記開閉装置を駆動して前記配管と前記配管の外部とを開状態とすることを特徴としている。
【００１１】
従って、蓄電部への蓄電を開始すると共に配管と配管の外部とを開状態とするため、補助ブロワなどの別装置を使用することなく、圧縮機を駆動するための電動機を用いて内燃機関を起動することとなり、設備コストの増加を抑制しながら、内燃機関の起動性を向上することができる。
【００１２】
本発明の内燃機関では、前記内燃機関本体に燃料を供給せずに前記内燃機関本体を回転起動開始させる内燃機関回転起動装置をさらに備え、前記制御装置は、内燃機関回転起動装置の駆動後に前記開閉装置を駆動して前記配管と前記配管の外部とを閉状態とすることを特徴としている。
【００１３】
従って、内燃機関回転起動装置の駆動後に配管と配管の外部とを閉状態にすることで、燃焼用気体の圧力比及び流量をサージラインを超えない程度でサージラインにより近づけることができ、早期に圧縮機の回転数と内燃機関の回転数を上昇させることができ、内燃機関のスムースな起動を実行することができる。
【００１４】
本発明の内燃機関では、前記制御装置は、前記内燃機関本体の排気弁が開閉駆動を開始した後に前記開閉装置を駆動して前記配管と前記配管の外部とを閉状態とすることを特徴としている。
【００１５】
従って、早期に圧縮機の回転数と内燃機関の回転数を上昇させることができ、内燃機関のスムースな起動を実行することができる。
【００１６】
本発明の内燃機関では、前記空気放出装置は、流量調整弁であり、前記制御装置は、前記開閉装置の駆動時に前記流量調整弁の開度を予め設定された所定の変化率で大きくすることを特徴としている。
【００１７】
従って、空気放出装置の駆動時に、流量調整弁の開度を所定の変化率で大きくすることから、燃費を向上することができる。
【００１８】
また、本発明の内燃機関の制御装置は、内燃機関本体と、内燃機関本体と配管により接続されて前記内燃機関本体に燃焼用気体を供給する圧縮機及び前記圧縮機と同軸回転するタービンを備える過給機と、前記内燃機関本体と前記圧縮機との間に設けられた前記配管と前記配管の外部とを開閉する開閉装置と、を備える内燃機関において、前記内燃機関本体の起動開始前に、前記電動機を駆動させることにより前記過給機を駆動する場合、前記過給機の回転数が予め設定されたサージング回転数に到達する時点以前に、前記開閉装置を駆動して前記配管と前記配管の外部とを開状態とする、ことを特徴とするものである。
【００１９】
従って、内燃機関の起動開始前に、過給機から内燃機関本体に供給する空気流量を調整するため、シリンダに圧送する空気が低流量で高圧力になることが抑制され、内燃機関の起動時におけるサージングの発生を抑制することで、内燃機関の制御性を向上することができる。
【００２０】
また、本発明の内燃機関の制御方法は、蓄電部の蓄電を開始する工程と、前記蓄電部の電圧が予め設定された待機電圧に到達した後に前記蓄電部の電力により電動機を駆動開始して圧縮機を駆動する工程と、前記過給機の回転数が予め設定されたサージング回転数に到達する時点以前に内燃機関本体と前記圧縮機との間に設けられた配管と前記配管の外部とを開閉する工程と、前記圧縮機の回転数が予め設定された内燃機関起動開始回転数に到達すると燃料を供給せずに前記内燃機関を起動する工程と、前記内燃機関の回転数が予め設定された燃料供給開始回転数に到達すると前記内燃機関に燃料を供給する工程と、を備えることを特徴とするものである。
【００２１】
従って、内燃機関の起動時に、過給機から内燃機関本体に供給する空気流量を調整するため、シリンダに圧送する空気が低流量で高圧力になることが抑制され、内燃機関の起動時におけるサージングの発生を抑制することで、内燃機関の制御性を向上することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の内燃機関、内燃機関の制御装置及び方法によれば、内燃機関の起動時におけるサージングの発生を抑制することで、内燃機関の制御性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、第１実施形態の内燃機関を表す概略構成図である。
【図２】図２は、第１実施形態の内燃機関の制御方法を表すフローチャートである。
【図３】図３は、内燃機関の制御方法を表すタイムフローチャートである。
【図４】図４は、内燃機関のサージラインを表すグラフである。
【図５】図５は、消費電力を考慮した内燃機関のサージラインを表すグラフである。
【図６】図６は、第２実施形態の内燃機関の制御方法を表すタイムフローチャートである。
【図７】図７は、第３実施形態の内燃機関の制御方法を表すタイムフローチャートである。
【図８】図８は、第４実施形態の内燃機関の制御方法を表すフローチャートである。
【図９】図９は、内燃機関の制御方法を表すタイムフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る内燃機関、内燃機関の制御装置及び方法の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。
【００２５】
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態の内燃機関を表す概略構成図である。
【００２６】
第１実施形態にて、図１に示すように、内燃機関としての舶用ディーゼルエンジン１０は、ディーゼルエンジン本体１１と、排気タービン過給機１２と、制御装置３８とを備えている。ディーゼルエンジン本体１１は、複数のシリンダ部１３が設けられており、各々のシリンダ部１３は、図示しないが、内部にピストンがそれぞれ往復移動自在に支持されており、各ピストンは、下部がクロスヘッドを介してクランク軸に連結されている。
【００２７】
シリンダ部１３は、吸気ポート１４を介して吸気マニホールド１５が連結されると共に、排気ポート１６を介して排気マニホールド１７が連結されている。そして、吸気マニホールド１５は、吸気管Ｌ１を介して排気タービン過給機１２のコンプレッサ２１に連結されている。また、排気マニホールド１７は、排気管Ｌ２を介して排気タービン過給機１２のタービン２２に連結されている。また、シリンダ部１３は、内部に燃料（例えば、重油、天然ガスなど）を噴射する燃料供給装置としてのインジェクタ１８がそれぞれ設けられている。各インジェクタ１８は、図示しない燃料タンクが連結されている。
【００２８】
また、ディーゼルエンジン本体１１は、シリンダ部１３の内部に燃料を噴射することなく、エンジンを起動可能なエンジン回転起動装置２４が設けられている。エンジン回転起動装置２４は、例えば、シリンダ部１３に作動気体を供給することで、シリンダ部１３の図示しないピストンを作動させる装置である。エンジン回転起動装置２４は、作動気体供給源２５（例えば、アキュムレータやポンプなど）と、開閉弁２６と、作動気体供給管Ｌ５を備えている。作動気体供給管Ｌ５は、基端部に作動気体供給源２５が連結され、先端部が各々のシリンダ部１３に連結されるとともに、各々のシリンダ部に対応する開閉弁２６が複数設けられている。エンジン回転起動装置２４は、舶用ディーゼルエンジン１０の起動時に、各々の開閉弁２６を開閉制御することで、作動気体供給源２５の作動気体を作動気体供給管Ｌ５からシリンダ部１３に供給・供給停止を繰り返す。これにより、シリンダ部１３の内部に燃料を噴射することなく、シリンダ部１３に設けられた図示しないピストンを作動させ、クロスヘッドを介してクランク軸を回転開始（駆動開始）させることができる。
【００２９】
また、ディーゼルエンジン１０は、ディーゼルエンジン本体１１とコンプレッサ２１との間に設けられた吸気管（配管）Ｌ１とこの吸気管Ｌ１の外部とを開閉する開閉装置２７が設けられている。即ち、開閉装置２７を構成する放出管Ｌ６は、基端部が吸気管Ｌ１に連結され、先端部が大気に開放されており、逃がし弁（開閉弁または流量調整弁）２８が設けられている。そのため、舶用ディーゼルエンジン１０の起動時に、逃がし弁２８を開放することで、排気タービン過給機１２のコンプレッサ２１で圧縮してシリンダ部１３に供給する燃焼用気体の流量または圧力を低下させることができる。
【００３０】
排気タービン過給機１２は、コンプレッサ（圧縮機）２１とタービン２２が回転軸２３を介して同軸上に連結されて構成されており、コンプレッサ２１とタービン２２は、回転軸２３により一体回転することができる。コンプレッサ２１は、外部から吸気する吸気管Ｌ３が連結されると共に、吸気マニホールド１５に至る吸気管Ｌ１が連結されている。タービン２２は、排気マニホールド１７に至る排気管Ｌ２が連結されると共に、外部に排気する排気管Ｌ４が連結されている。
【００３１】
そのため、タービン２２は、排気マニホールド１７から排気管Ｌ２を通して導かれた排ガス（燃焼ガス）によって駆動し、コンプレッサ２１を駆動した後、排ガスを排気管Ｌ４から外部に排出する。一方、コンプレッサ２１は、タービン２２により駆動し、吸気管Ｌ３から吸気した空気等の気体を圧縮した後、圧縮した空気等の気体を燃焼用気体として吸気管Ｌ１から吸気マニホールド１５に圧送する。
【００３２】
排気タービン過給機１２は、ハイブリッド過給機であって、コンプレッサ２１及びタービン２２の回転軸２３と同軸上の回転軸３１を介して電動発電機（電動機）３２が連結されている。電動発電機３２は、図示しないが、回転軸３１に固定されるロータと、ケーシングに固定されてロータの周囲に配置されるステータにより構成される。この電動発電機３２は、排ガスにより駆動されることで発電する発電機能を有すると共に、コンプレッサ２１及びタービン２２を駆動回転する電動機能を有している。
【００３３】
排気タービン過給機１２は、電力変換装置３３を備えている。電力変換装置３３は、第１電力変換部３４と、蓄電部３５と、第２電力変換部３６とを備えている。第１電力変換部３４は、電動発電機３２に接続され、電動発電機３２の回生動作時に、電動発電機３２が発電した交流電力を直流電力に変換して出力する。第２電力変換部３６は、船内電力系統３７に接続され、電動発電機３２の回生動作時に、第１電力変換部３４からの直流電力を船内電力系統３７に適した三相交流電力に変換して船内電力系統３７に出力する。蓄電部３５は、第１電力変換部３４と第２電力変換部３６との間に接続され、第１電力変換部３４からの直流電力を所定量だけ蓄電する。蓄電部３５は、第２電力変換部３６に出力される電力を平滑化するために設けられ、電動発電機３２の回生動作開始時に蓄電した電力を第２電力変換部３６に出力する。回生動作開始後に第２電力変換部３６に出力される電力は、第１電力変換部３４を介して電動発電機３２から出力される。
【００３４】
また、第２電力変換部３６は、電動発電機３２の力行動作時に、船内電力系統３７からの三相交流電力を直流電力に変換して第１電力変換部３４に出力する。第１電力変換部３４は、電動発電機３２の力行動作時に、第２電力変換部３６からの直流電力を交流誘電力に変換して電動発電機３２に出力する。蓄電部３５は、第２電力変換部３６からの直流電力を所定量だけ蓄電する。蓄電部３５は、第１電力変換部３４に出力される電力を平滑化するために設けられ、電動発電機３２の力行動作開始時に蓄電した電力を第１電力変換部３４に出力する。力行動作開始後に第１電力変換部３４に出力される電力は、第２電力変換部３６を介して船内電力系統３７から出力される。
【００３５】
ここで、電力変換装置３３の構成は、詳細に説明しないが、例えば、第１電力変換部３４は、コンバータ、蓄電部３５は、コンデンサ、第２電力変換部３６は、インバータである。
【００３６】
制御装置３８は、電動発電機３２を制御する第１制御装置３８ａと、ディーゼルエンジン本体１１を制御する第２制御装置３８ｂとを備えている。
【００３７】
第１制御装置３８ａは、第１電力変換部３４と第２電力変換部３６を制御することで、電動発電機３２を制御することができる。即ち、第１制御装置３８ａは、電動発電機３２の駆動状態（回生動作状態、または、力行動作状態）に応じて第１電力変換部３４と第２電力変換部３６の機能を制御する。
【００３８】
第２制御装置３８ｂは、ディーゼルエンジン本体１１におけるインジェクタ（燃料供給装置）１８とエンジン回転起動装置２４を駆動制御することができる。また、第２制御装置３８ｂは、各インジェクタ１８を駆動制御して燃料噴射時期や燃料噴射量を制御する。更に、第２制御装置３８ｂは、エンジン回転起動装置２４を構成する開閉弁２６を開閉制御してシリンダ１３への作動気体供給時期や作動気体供給量を制御する。
【００３９】
また、第１実施形態にて、制御装置３８は、ディーゼルエンジン本体１１の起動時において、インジェクタ１８を駆動させる前に電動発電機３２を駆動させることにより排気タービン過給機１２を駆動する場合、排気タービン過給機１２の回転数が予め設定されたサージング回転数に到達する時点以前に、開閉装置２７を駆動して吸気管Ｌ１と吸気管Ｌ１の外部とを開状態とする。そして、制御装置３８は、エンジン回転起動開始信号（内燃機関回転起動開始信号）１０２が入力され、且つ、タービン回転数（タービン回転数とは「圧縮機回転数」、「過給機回転数」と等しい）が予め設定されたエンジン回転起動開始回転数（内燃機関回転起動開始回転数）に到達すると、エンジン回転起動開始回転数（内燃機関回転起動開始回転数）に到達すると、開閉弁２６を開閉制御してディーゼルエンジン本体１１に作動気体の供給・供給停止を繰り返すエアランを開始する。そして、制御装置３８は、舶用ディーゼルエンジン１０の回転数が予め設定された燃料供給開始回転数に到達すると各インジェクタ１８を駆動してディーゼルエンジン本体１１に燃料の供給を開始する。
【００４０】
具体的に、制御装置３８は、モータリング起動準備信号１０１が入力されると、第２電力変換部３６を制御することで、船内電力系統３７からの三相交流電力を直流電力に変換して蓄電部３５に蓄電し、蓄電部３５の電圧を予め設定された待機電圧に到達させると共に、逃がし弁２８を開放する。また、制御装置３８は、蓄電部３５の電圧が待機電圧に到達すると、第１電力変換部３４を制御することで、蓄電部３５の直流電力を交流電力に変換して電動発電機３２を駆動開始する。その後、船内電力系統３７からの電力を電動発電機３２に出力してタービン回転数を予め設定されたエンジン回転起動開始回転数に到達させ、維持させる。そして、制御装置３８は、エンジン回転起動開始信号１０２が入力されると、各々の開閉弁２６を開閉制御してディーゼルエンジン本体１１に作動気体を供給・供給停止を繰り返すエアランを開始することで、エンジン回転数を上昇させる。制御装置３８は、エンジン回転数が予め設定された燃料供給開始回転数に到達すると、各インジェクタ１８を駆動してディーゼルエンジン本体１１に燃料を供給する。すると、舶用ディーゼルエンジン１０が燃焼による運転を開始する。
【００４１】
なお、モータリング起動準備信号１０１とエンジン回転起動開始信号１０２は、船内の担当者が操作盤（図示略）を操作することで出力されるものであり、モータリング起動準備信号１０１を発信するためのスイッチと、エンジン回転起動開始信号１０２を発信するためのスイッチが設けられている。
【００４２】
ここで、第１実施形態の内燃機関の制御装置を用いた起動方法について、フローチャートとタイムチャートを用いて詳細に説明する。図２は、第１実施形態の内燃機関の制御方法を表すフローチャート、図３は、内燃機関の制御方法を表すタイムフローチャートである。
【００４３】
第１実施形態の内燃機関の制御方法において、図１及び図２に示すように、ステップＳ１にて、制御装置３８は、モータリング起動準備信号１０１が入力されたかどうかを判定する。ここで、モータリング起動準備信号１０１が入力していないと判定（Ｎｏ）されると、このまま待機する。一方、モータリング起動準備信号１０１が入力したと判定（Ｙｅｓ）されると、ステップＳ２にて、制御装置３８は、第２電力変換部３６を制御することで、船内電力系統３７からの三相交流電力を直流電力に変換して蓄電部３５に蓄電、つまり、プリチャージを開始する。また、ステップＳ３にて、制御装置３８は、逃がし弁２６を開放する。そして、ステップＳ４にて、制御装置３８は、蓄電部３５のＤＣバス電圧を検出しており、蓄電部３５のＤＣバス電圧が規定値以上、つまり、前述した待機電圧以上に到達したかどうかを判定する。
【００４４】
ここで、蓄電部３５のＤＣバス電圧が待機電圧に到達していないと判定（Ｎｏ）されると、プリチャージを継続する。一方、蓄電部３５のＤＣバス電圧が待機電圧に到達したと判定（Ｙｅｓ）されると、ステップＳ５にて、制御装置３８は、第１電力変換部３４を制御することで、蓄電部３５の直流電力を交流電力に変換して電動発電機３２を駆動開始し、船内電力系統３７からの電力を電動発電機３２に出力し、モータリングを開始する。即ち、電動発電機３２により、排気タービン過給機１２のコンプレッサ２１及びタービン２２を駆動回転し、タービン回転数を上昇させる。そして、ステップＳ６にて、制御装置３８は、モータリングが安定し、タービン回転数（コンプレッサ回転数）がエンジン回転起動開始回転数に到達したかどうかを判定する。
【００４５】
タービン回転数がエンジン回転起動開始回転数に到達していないと判定（Ｎｏ）されると、タービン回転数を更に上昇させる。このとき、ディーゼルエンジン本体１１が起動（回転開始）していないことから、シリンダ部１３の図示しない排気弁が閉じている。つまり、コンプレッサ２１がシリンダ部１３に圧送する燃焼用気体がシリンダ部１３から排出されないため、サージングが発生するおそれがある。しかし、ステップＳ３にて、逃がし弁２６が開放されており、吸気管Ｌ１を流れる燃焼用気体の一部が放出管Ｌ６から排出され、サージングの発生が抑制される。
【００４６】
そして、タービン回転数がエンジン回転起動開始回転数に到達したと判定（Ｙｅｓ）されると、ステップＳ７にて、タービン回転数の上昇を停止し、この回転数を維持する。ここで、制御装置３８は、エンジン回転起動開始信号１０２の入力を待つ。この場合、制御装置３８は、蓄電部３５のＤＣバス電圧を待機電圧（例えば、６００Ｖ）に維持し、タービン回転数をエンジン回転起動開始回転数（例えば、５００ｒｐｍ）に維持する。
【００４７】
その後、ステップＳ８にて、制御装置３８は、エンジン回転起動開始信号１０２が入力したかどうかを判定する。ここで、エンジン回転起動開始信号１０２が入力していないと判定（Ｎｏ）されると、この待機状態を維持する。一方、エンジン回転起動開始信号１０２が入力したと判定（Ｙｅｓ）されると、ステップＳ９にて、開閉弁２６を開閉制御してディーゼルエンジン本体１１に作動気体を供給することで、エアランを実行してエンジン回転数を上昇させる。このエアランとは、ディーゼルエンジン本体１１のシリンダ部１３内に作動気体を供給・供給停止を繰り返すことでピストンを往復移動させ、クロスヘッドを介してクランク軸を回転させることである。その後、クランク軸の回転数が所定の回転数以上になると、図示しない排気弁が開閉動作を開始する。
【００４８】
その後、ステップ１０にて、制御装置３８は、エアランが開始したかどうかを判定する。ここで、エアランが開始されたと判定（Ｙｅｓ）されると、ステップＳ１１にて、逃がし弁２８を閉止する。なお、ステップ１０の処理は、エアランが開始したかどうかを判定することに変えて、図示しない排気弁が開閉動作を開始したかどうかを判定してもよい。
【００４９】
ステップＳ１２にて、制御装置３８は、エンジン回転数が燃料供給開始回転数（例えば、５ｒｐｍ）に到達したかどうかを判定する。ここで、エンジン回転数が燃料供給開始回転数に到達していないと判定（Ｎｏ）されると、エアランを継続する。一方、エンジン回転数が燃料供給開始回転数に到達したと判定（Ｙｅｓ）されると、ステップＳ１３にて、各インジェクタ１８を駆動し、ディーゼルエンジン本体１１のシリンダ部１３内（燃焼室）に燃料を噴射する。すると、舶用ディーゼルエンジン１０は、シリンダ部１３内（燃焼室）で燃料に着火して燃焼を開始するため、燃焼運転を開始することができる。
【００５０】
また、第１実施形態の内燃機関の制御装置の作動タイミングについて説明する。図１及び図３に示すように、時間ｔ１にて、モータリング起動準備信号１０１が出力されると、第２電力変換部３６が船内電力系統３７からの三相交流電力を直流電力に変換して蓄電部３５に蓄電することで、プリチャージが開始され、蓄電部３５のＤＣバス電圧が上昇する。また、このとき、逃がし弁４６が開放する。時間ｔ２にて、蓄電部３５のＤＣバス電圧が待機電圧になると、蓄電部３５のＤＣバス電圧が待機電圧に維持される。また、ここで、第１電力変換部３４が蓄電部３５の直流電力を交流電力に変換して電動発電機３２を駆動開始し、船内電力系統３７からの電力を電動発電機３２に出力することで、排気タービン過給機１２のタービン回転数が上昇する。そして、時間ｔ３にて、タービン回転数がエンジン回転起動開始回転数に到達すると、タービン回転数がこのエンジン回転起動開始回転数に維持される。
【００５１】
このとき、シリンダ部１３の図示しない排気弁が閉状態を維持しているものの、逃がし弁２６が開放されていることで、吸気管Ｌ１を流れる燃焼用気体の一部が放出管Ｌ６から排出されるため、サージングの発生が抑制される。そして、時間ｔ３にて、タービン回転数がエンジン回転起動開始回転数に到達すると、タービン回転数がこのエンジン回転起動開始回転数に維持される。
【００５２】
タービン回転数がエンジン回転起動開始回転数に維持された状態で、エンジン回転起動開始信号１０２の入力を待つ。時間ｔ４にて、エンジン回転起動開始信号１０２が入力されると、開閉弁２６の開放・開放停止を繰り返すエアランを実行することで、エンジン回転数が上昇する。このとき、エアランによりシリンダ部１３に供給された作動気体及びコンプレッサ２１が圧送する燃焼用気体が排出されることで、タービン２２が回転するため、タービン回転数も上昇する。そして、時間ｔ５にて、エアランが開始されると逃がし弁２６を閉止する。さらに時間ｔ６にて、エンジン回転数が燃料供給開始回転数に到達すると、インジェクタ１８が駆動し、シリンダ部１３内に燃料を噴射する。すると、舶用ディーゼルエンジン１０は、シリンダ部１３内（燃焼室）で燃焼を開始し、エンジン回転数が規定回転数まで上昇して燃焼運転を開始する。
【００５３】
図４は、内燃機関のサージラインを表すグラフ、図５は、消費電力を考慮した内燃機関のサージラインを表すグラフである。これらのグラフは、内燃機関によって異なるが、設計条件や過去のデータから作成されている。図４のグラフは、シリンダ部１３に供給される燃焼用気体の流量に対するシリンダ部１３における燃焼用気体の圧力比を表すグラフである。前述したように、コンプレッサ２１がシリンダ部１３に圧送する燃焼用気体がシリンダ部１３から排出されないと、サージングが発生することから、燃焼用気体の流量と圧力比との間にサージラインが形成される。この燃焼用気体の流量がサージラインを越えて多くなったり、燃焼用気体の圧力比がサージラインを越えて高くなったりすると、サージングが発生する。また、このサージラインに対して、等回転数ラインが設けられている。そのため、制御装置３８は、燃焼用気体の流量と圧力比がサージラインを越えないように、エンジン回転数に応じて逃がし弁２６の開度を調整する。
【００５４】
また、図５のグラフは、シリンダ部１３に供給される燃焼用気体の流量に対するシリンダ部１３における燃焼用気体の圧力比を表すグラフであり、等回転数ラインに加えて等消費電力ラインが記載されたグラフである。電動発電機３２の消費電力は、サージラインに近いほど少ない。そのため、制御装置３８は、燃焼用気体の流量と圧力比がサージラインを越えないように、エンジン回転数と消費電力に応じて逃がし弁２６の開度を調整する。
【００５５】
このように第１実施形態の内燃機関にあっては、ディーゼルエンジン本体１１と、排気タービン過給機１２と、電動発電機３２と、蓄電部３５と、エンジン回転起動装置２４（作動気体供給管Ｌ５、作動気体供給源２５、開閉弁２６）と、燃料供給装置（インジェクタ１８）と、開閉装置２７（逃がし弁２８）と、電動発電機３２とエンジン回転起動装置２４とインジェクタ１８と開閉装置２７とを制御する制御装置３８とを設け、制御装置３８は、ディーゼルエンジン本体１１の起動時においてインジェクタ１８を駆動させる前に電動発電機３２を駆動させることにより排気タービン過給機１２を駆動する場合、排気タービン過給機の回転数が予め設定されたサージング回転数に到達する時点以前に、逃がし弁２６を開放する。
【００５６】
従って、ディーゼルエンジン本体１１の起動前に、電動発電機３２により排気タービン過給機１２の回転させるとき、排気タービン過給機１２の回転数がサージング回転数に到達する時点以前に逃がし弁２６を開放する。即ち、ディーゼルエンジン本体１１の起動時、排気タービン過給機１２からシリンダ部１３に供給する燃焼用気体の流量を調整するため、サージングの発生を抑制することができ、その結果、内燃機関の制御性を向上することができる。この場合において、逃がし弁２６を開放するタイミングは排気タービン過給機１２の回転数がサージング回転数に到達する直前であることが好ましい。これにより、燃焼用気体の圧力比及び流量がサージラインを超えない程度でサージラインにより近づくため、電動発電機３２の消費電力をより小さくすることができる。
【００５７】
第１実施形態の内燃機関の制御装置では、モータリング起動準備信号１０１が入力すると、蓄電部３５の蓄電を開始すると共に逃がし弁２６を開放し、蓄電部３５の電圧が待機電圧に到達すると、蓄電部３５の電力により電動発電機３２を駆動開始し、船内電力系統３７からの電力を電動発電機３２に出力して排気タービン過給機１２の回転数をエンジン回転起動開始回転数に維持し、エンジン回転起動開始信号１０２が入力すると、エンジン回転起動装置２４を駆動し、エンジン回転数が燃料供給開始回転数に到達すると、燃料供給装置を駆動する。従って、モータリング起動準備信号１０１が入力された段階（蓄電部３５への蓄電を開始した段階）で逃がし弁２６を開放することができるため、電動発電機３２が駆動して過給機（コンプレッサ２１）１２による燃焼用気体の供給が始まる前に燃焼用気体の排出先を確保できる。このため、より確実にサージングを抑制することができる。
【００５８】
第１実施形態の内燃機関の制御装置では、内燃機関回転起動装置を駆動した後に、逃がし弁２６を閉止する。内燃機関回転起動装置２４の駆動後は、排気弁の開閉動作が開始されるため、内燃機関回転起動装置２４の駆動前と比較してシリンダ部１３における燃焼用気体の圧力比及び流量が低くなる。このため、燃焼用気体が逃がし弁２６を閉じることで燃焼用気体の圧力比及び流量を、サージラインを超えない程度でサージラインにより近づけることができる。これにより、早期にタービン回転数とエンジン回転数を上昇させることができ、舶用ディーゼルエンジン１０のスムースな起動を実行することができる。
【００５９】
また、第１実施形態の内燃機関の制御方法にあっては、モータリング起動準備信号１０１を受けて蓄電部３５の蓄電を開始する工程と、蓄電部３５の電圧が待機電圧に到達した後に蓄電部３５の電力により電動発電機３２を駆動開始し、船内電力系統３７からの電力を電動発電機３２に出力して排気タービン過給機１２を駆動する工程と、排気タービン過給機１２の回転数がサージング回転数に到達する時点以前に逃がし弁２８を開放する工程と、排気タービン過給機１２の回転数が燃料供給開始回転数に到達するとエンジン回転起動開始信号１０２を受けてシリンダ部１３に燃料を供給する工程とを有している。
【００６０】
従って、ディーゼルエンジン本体１１の起動時、排気タービン過給機１２からシリンダ部１３に供給する燃焼用気体の流量を調整するため、サージングの発生を抑制することができ、その結果、内燃機関の制御性を向上することができる。
【００６１】
なお、この第１実施形態にて、制御装置３８は、モータリング起動準備信号（第１起動信号）１０１が入力すると、逃がし弁２６を開放したが、逃がし弁２６を開放するタイミングは、このタイミングに限定されるものではない。例えば、図３に２点鎖線で示すように、蓄電部３５のＤＣバス電圧が待機電圧になったとき、または、蓄電部３５の直流電力により電動発電機３２の駆動を開始したときであってもよい。
【００６２】
［第２実施形態］
図６は、第２実施形態の内燃機関の制御方法を表すタイムフローチャートである。なお、本実施形態の内燃機関の制御装置の基本的な構成は、上述した第１実施形態とほぼ同様の構成であり、図１を用いて説明すると共に、上述した第１実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６３】
第２実施形態の内燃機関の制御装置にて、図１及び図６に示すように、制御装置３８は、ディーゼルエンジン本体１１の起動前に、電動発電機３２により排気タービン過給機１２の回転させるとき、排気タービン過給機１２の回転数がサージング回転数（サージラインを超える圧力比または流量の燃焼用気体を生じさせる排気タービン過給機１２の回転数）に到達する時点の直前に、逃がし弁２６を開放する。
【００６４】
ここで、第２実施形態の内燃機関の制御方法において説明する。時間ｔ１１にて、モータリング起動準備信号１０１が出力されると、第２電力変換部３６が船内電力系統３７からの三相交流電力を直流電力に変換して蓄電部３５に蓄電することで、プリチャージが開始され、蓄電部３５のＤＣバス電圧が上昇する。時間ｔ１２にて、蓄電部３５のＤＣバス電圧が待機電圧になると、蓄電部３５のＤＣバス電圧が待機電圧に維持される。また、ここで、第１電力変換部３４が蓄電部３５の直流電力を交流電力に変換して電動発電機３２を駆動開始する。その後、船内電力系統３７からの電力を電動発電機３２に出力することで、排気タービン過給機１２のタービン回転数が上昇する。
【００６５】
すると、排気タービン過給機１２のタービン回転数が上昇し、時間ｔ１３にて、排気タービン過給機１２のタービン回転数がサージング回転数（例えば、２０ｒｐｍ）に到達する時点の直前に、逃がし弁２６を開放する。排気タービン過給機１２のタービン回転数が上昇する一方で、シリンダ部１３の図示しない排気弁が閉じているものの、ここで逃がし弁２６が開放されることで、吸気管Ｌ１を流れる燃焼用気体の一部が放出管Ｌ６から排出され、サージングの発生が抑制される。そして、時間ｔ１４にて、タービン回転数がエンジン回転起動開始回転数に到達すると、タービン回転数がこのエンジン回転起動開始回転数に維持される。
【００６６】
タービン回転数がエンジン回転起動開始回転数に維持された状態で、エンジン回転起動開始信号１０２の入力を待つ。時間ｔ１５にて、エンジン回転起動開始信号１０２が入力されると、開閉弁２６の開放・開放停止を繰り返すエアランを実行することで、エンジン回転数が上昇する。このとき、エアランによりシリンダ部１３に供給された作動気体及びコンプレッサ２１が圧送する燃焼用気体が排出されることで、タービン２２が回転するため、タービン回転数も上昇する。そして、時間ｔ１６にて、エアランが開始されると逃がし弁２６を閉止する。さらに時間ｔ１７にて、エンジン回転数が燃料供給開始回転数に到達すると、インジェクタ１８が駆動し、シリンダ部１３内に燃料を噴射する。
【００６７】
このように第２実施形態の内燃機関の制御装置にあっては、ディーゼルエンジン本体１１の起動前に、電動発電機３２により排気タービン過給機１２の回転させるとき、排気タービン過給機１２の回転数がサージング回転数に到達すると、逃がし弁２６を開放する。
【００６８】
従って、ディーゼルエンジン本体１１の起動時、排気タービン過給機１２からシリンダ部１３に供給する燃焼用気体の流量を調整するため、サージングの発生を抑制することができ、その結果、内燃機関の制御性を向上することができる。
【００６９】
［第３実施形態］
図７は、第３実施形態の内燃機関の制御方法を表すタイムフローチャートである。なお、本実施形態の内燃機関の制御装置の基本的な構成は、上述した第１実施形態とほぼ同様の構成であり、図１を用いて説明すると共に、上述した第１実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００７０】
第３実施形態の内燃機関の制御装置にて、図１及び図７に示すように、制御装置３８は、ディーゼルエンジン本体１１の起動前に、電動発電機３２により排気タービン過給機１２の回転させるとき、モータリング起動準備信号１０１が入力すると、逃がし弁２６の開度が予め設定された所定の変化率で大きくなるように開放する。
【００７１】
ここで、第３実施形態の内燃機関の制御方法において説明する。時間ｔ２１にて、モータリング起動準備信号１０１が出力されると、第２電力変換部３６が船内電力系統３７からの三相交流電力を直流電力に変換して蓄電部３５に蓄電することで、プリチャージが開始され、蓄電部３５のＤＣバス電圧が上昇する。このとき、逃がし弁２６の開度が所定の変化率で大きくなるように開放する。時間ｔ２２にて、蓄電部３５のＤＣバス電圧が待機電圧になると、蓄電部３５のＤＣバス電圧が待機電圧に維持される。また、ここで、第１電力変換部３４が蓄電部３５の直流電力を交流電力に変換して電動発電機３２を駆動開始する。その後、船内電力系統３７からの電力を電動発電機３２に出力することで、排気タービン過給機１２のタービン回転数が上昇する。すると、排気タービン過給機１２のタービン回転数が上昇するのに伴って、逃がし弁２６の開度が大きくなる。そして、時間ｔ２３にて、逃がし弁２６の開度が全開となるが、この逃がし弁２６の開度が全開となるタイミングは、排気タービン過給機１２のタービン回転数に応じて設定することが望ましい。
【００７２】
そのため、排気タービン過給機１２のタービン回転数が上昇する一方で、シリンダ部１３の図示しない排気弁が閉じているものの、ここで逃がし弁２６が徐々に開放されることで、吸気管Ｌ１を流れる燃焼用気体の一部が放出管Ｌ６から排出され、サージングの発生が抑制される。そして、時間ｔ２４にて、タービン回転数がエンジン回転起動開始回転数に到達すると、タービン回転数がこのエンジン回転起動開始回転数に維持される。
【００７３】
タービン回転数がエンジン回転起動開始回転数に維持された状態で、エンジン回転起動開始信号１０２の入力を待つ。時間ｔ２５にて、エンジン回転起動開始信号１０２が入力されると、開閉弁２６の開放・開放停止を繰り返すエアランを実行することで、エンジン回転数が上昇する。このとき、エアランによりシリンダ部１３に供給された作動気体およびコンプレッサ２１が圧送する燃焼用気体が排出されることで、タービン２２が回転するため、タービン回転数も上昇する。そして、時間ｔ２６にて、エアランが開始されると逃がし弁２６を閉止する。さらに時間ｔ２７にて、エンジン回転数が燃料供給開始回転数に到達すると、インジェクタ１８が駆動し、シリンダ部１３内に燃料を噴射する。
【００７４】
このように第３実施形態の内燃機関の制御装置にあっては、ディーゼルエンジン本体１１の起動前に、電動発電機３２により排気タービン過給機１２の回転させるとき、モータリング起動準備信号１０１が入力すると、逃がし弁２６の開度を予め設定された所定の変化率で大きくなるように開放する。
【００７５】
従って、ディーゼルエンジン本体１１の起動時、排気タービン過給機１２からシリンダ部１３に供給する燃焼用気体の流量を調整するため、サージングの発生を抑制することができ、その結果、内燃機関の制御性を向上することができる。また、逃がし弁２６の開度を徐々に大きくすることから、燃焼用気体の流量と圧力比をサージラインの近傍（図５参照）に設定することができ、電動発電機３２の消費電力をより小さくすることができる。
【００７６】
なお、この第３実施形態にて、制御装置３８は、モータリング起動準備信号（第１起動信号）１０１が入力すると、逃がし弁２６を徐々に開放したが、蓄電部３５のＤＣバス電圧が待機電圧になったときに、電動発電機３２の駆動を開始と同じタイミングで逃がし弁２６を徐々に開放してもよい。
【００７７】
［第４実施形態］
図８は、第４実施形態の内燃機関の制御方法を表すフローチャート、図９は、内燃機関の制御方法を表すタイムフローチャートである。なお、本実施形態の内燃機関の制御装置の基本的な構成は、上述した第１実施形態とほぼ同様の構成であり、図１を用いて説明すると共に、上述した第１実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００７８】
第４実施形態の内燃機関の制御装置において、図１に示すように、制御装置３８は、モータリング起動準備信号１０１が入力すると、第２電力変換部３６を制御することで、船内電力系統３７からの三相交流電力を直流電力に変換して蓄電部３５に蓄電し、予め設定された待機電圧に維持させると共に、逃がし弁２６を開放してシリンダ部１３に供給する燃焼用気体の一部を排出する。制御装置３８は、エンジン回転起動開始信号１０２が入力すると、第１電力変換部３４を制御することで、蓄電部３５の直流電力を交流電力に変換して電動発電機３２を駆動開始する。その後、船内電力系統３７からの電力を電動発電機３２に出力し、排気タービン過給機１２の回転数を上昇させる。そして、タービン回転数がエンジン回転起動開始回転数に到達すると、開閉弁２６の開放・開放停止を繰り返し、ディーゼルエンジン本体１１に作動気体を供給してエアランを開始することで、エンジン回転数を上昇させる。制御装置３８は、エンジン回転数が燃料供給開始回転数に到達すると、各インジェクタ１８を駆動してディーゼルエンジン本体１１に燃料を供給する。すると、舶用ディーゼルエンジン１０が燃焼運転を開始する。
【００７９】
ここで、第４実施形態の内燃機関の制御装置を用いた起動方法について、フローチャートとタイムチャートを用いて詳細に説明する。
【００８０】
第４実施形態の内燃機関の制御方法において、図１及び図８に示すように、ステップＳ２１にて、制御装置３８は、モータリング起動準備信号１０１が入力されたかどうかを判定する。ここで、モータリング起動準備信号１０１が入力していないと判定（Ｎｏ）されると、このまま待機する。一方、モータリング起動準備信号１０１が入力したと判定（Ｙｅｓ）されると、ステップＳ２２にて、制御装置３８は、第２電力変換部３６を制御することで、船内電力系統３７からの三相交流電力を直流電力に変換して蓄電部３５に蓄電、つまり、プリチャージを開始する。また、ステップＳ２３にて、制御装置３８は、逃がし弁２６を開放する。
【００８１】
そして、ステップＳ２４にて、制御装置３８は、蓄電部３５のＤＣバス電圧を検出しており、蓄電部３５のＤＣバス電圧が待機電圧に到達したかを判定する。ここで、蓄電部３５のＤＣバス電圧が待機電圧に到達していないと判定（Ｎｏ）されると、プリチャージを継続する。一方、蓄電部３５のＤＣバス電圧が待機電圧に到達したと判定（Ｙｅｓ）されると、ＤＣバス電圧を待機電圧に維持する。ここで、制御装置３８は、エンジン回転起動開始信号１０２の入力を待つ。
【００８２】
ステップＳ２５にて、制御装置３８は、エンジン回転起動開始信号１０２が入力したかどうかを判定する。ここで、エンジン回転起動開始信号１０２が入力していないと判定（Ｎｏ）されると、この待機状態を維持する。一方、エンジン回転起動開始信号１０２が入力したと判定（Ｙｅｓ）されると、ステップＳ２６にて、制御装置３８は、第１電力変換部３４を制御することで、蓄電部３５の直流電力を交流電力に変換して電動発電機３２を駆動開始する。その後、船内電力系統３７からの電力を電動発電機３２に出力し、モータリングを開始する。即ち、電動発電機３２により、排気タービン過給機１２のコンプレッサ２１及びタービン２２を駆動回転し、タービン回転数を上昇させる。このとき、ディーゼルエンジン本体１１が起動していないことから、シリンダ部１３の図示しない排気弁が閉じており、サージングが発生するおそれがある。しかし、ステップＳ１３にて、逃がし弁２６が開放されており、吸気管Ｌ１を流れる燃焼用気体の一部が放出管Ｌ６から排出され、サージングの発生が抑制される。
【００８３】
そして、ステップＳ２７にて、制御装置３８は、モータリングが安定し、タービン回転数がエンジン回転起動開始回転数に到達したかどうかを判定する。ここで、タービン回転数がエンジン回転起動開始回転数に到達していないと判定（Ｎｏ）されると、タービン回転数を更に上昇させる。そして、タービン回転数がエンジン回転起動開始回転数に到達したと判定（Ｙｅｓ）されると、ステップＳ２８にて、開閉弁２６の開放・開放停止を繰り返し、ディーゼルエンジン本体１１に作動気体を供給することで、エアランを実行してエンジン回転数を上昇させる。
【００８４】
その後、ステップ２９にて、制御装置３８は、エアランが開始したかどうかを判定する。ここで、エアランが開始されたと判定（Ｙｅｓ）されると、ステップＳ３０にて、逃がし弁２８を閉止する。なお、ステップ２９の処理は、エアランが開始したかどうかを判定することに変えて、図示しない排気弁が開閉動作を開始したかどうかを判定してもよい。
【００８５】
ステップＳ３１にて、制御装置３８は、エンジン回転数が燃料供給開始回転数に到達したかどうかを判定する。ここで、エンジン回転数が燃料供給開始回転数に到達していないと判定（Ｎｏ）されると、エアランを継続する。一方、エンジン回転数が燃料供給開始回転数に到達したと判定（Ｙｅｓ）されると、ステップＳ３２にて、制御装置３８は、各インジェクタ１８を駆動し、ディーゼルエンジン本体１１のシリンダ部１３内（燃焼室）に燃料を噴射する。
【００８６】
また、第４実施形態の内燃機関の制御装置の作動タイミングについて説明する。図１及び図９に示すように、時間ｔ３１にて、モータリング起動準備信号１０１が出力されると、第２電力変換部３６が船内電力系統３７からの三相交流電力を直流電力に変換して蓄電部３５に蓄電することで、プリチャージが開始され、蓄電部３５のＤＣバス電圧が上昇する。また、このとき、逃がし弁４６が開放する。時間ｔ３２にて、蓄電部３５のＤＣバス電圧が待機電圧になると、蓄電部３５のＤＣバス電圧が待機電圧に維持される。蓄電部３５のＤＣバス電圧が待機電圧に維持された状態で、エンジン回転起動開始信号１０２の入力を待つ。
【００８７】
時間ｔ３３にて、エンジン回転起動開始信号１０２が入力されると、第１電力変換部３４が蓄電部３５の直流電力を交流電力に変換して電動発電機３２を駆動することで、排気タービン過給機１２のタービン回転数が上昇する。このとき、シリンダ部１３の図示しない排気弁が閉じているものの、逃がし弁２６が開放されていることで、吸気管Ｌ１を流れる燃焼用気体の一部が放出管Ｌ６から排出され、サージングの発生が抑制される。そして、時間ｔ３４にて、タービン回転数がエンジン回転起動開始回転数に到達すると、開閉弁２６の開放・開放停止を繰り返すエアランを実行することで、エンジン回転数が上昇する。このとき、エアランによりシリンダ部１３に供給された作動気体及びコンプレッサ２１が圧送する燃焼用気体が排出されることで、タービン２２が回転するため、タービン回転数も上昇する。そして、時間ｔ３５にて、エアランが開始されると逃がし弁２６を閉止する。さらに時間ｔ３６にて、エンジン回転数が燃料供給開始回転数に到達すると、インジェクタ１８が駆動し、シリンダ部１３内に燃料を噴射する。
【００８８】
このように第４実施形態の内燃機関の制御装置にあっては、制御装置３８は、ディーゼルエンジン本体１１の起動前に、電動発電機３２により排気タービン過給機１２の回転させるとき、モータリング起動準備信号１０１が入力すると、逃がし弁２６を開放する。従って、燃焼用気体を外部に排出できるため、サージングの発生を抑制することができ、その結果、内燃機関の制御性を向上することができる。
【００８９】
第４実施形態の内燃機関の制御装置では、モータリング起動準備信号１０１が入力すると、船内電力系統３７からの三相交流電力を直流電力に変換して蓄電部３５に蓄電し、待機電圧に維持し、エンジン回転起動開始信号１０２が入力すると、蓄電部３５の直流電力を交流電力に変換して電動発電機３２を駆動開始する。その後、船内電力系統３７からの電力を電動発電機３２に出力し、排気タービン過給機１２の回転数を上昇させ、タービン回転数がエンジン回転起動開始回転数に到達すると、開閉弁２６の開放・開放停止を繰り返しシリンダ部１３に作動気体を供給することで、エンジン回転数を上昇させ、エンジン回転数が燃料供給開始回転数に到達すると、各インジェクタ１８を駆動してシリンダ部１３に燃料を供給する。従って、排気タービン過給機１２を駆動するための電力を蓄電部３５に蓄電した状態で、エンジン回転起動開始信号１０２に対する待機状態となり、このエンジン回転起動開始信号１０２の入力時に、蓄電部３５の電力により電動発電機３２を駆動して排気タービン過給機１２の回転を上昇させることから、待機状態で蓄電部３５の電力を消費することはなく、電力消費量を低減することができる。
【００９０】
また、実施形態４の内燃機関の制御方法にあっては、モータリング起動準備信号１０１を受けて蓄電部３５の蓄電を開始する工程と、モータリング起動準備信号１０１を受けて逃がし弁２６を開放する工程と、蓄電部３５の電圧を待機電圧に維持する工程と、エンジン回転起動開始信号１０２を受けて蓄電部３５の電力により電動発電機１２を駆動開始し、船内電力系統３７からの電力を電動発電機３２に出力して排気タービン過給機１２を駆動する工程と、排気タービン過給機１２の回転数がエンジン回転起動開始回転数に到達すると、シリンダ部１３に燃焼用気体を供給する工程と、エンジン回転数が燃料供給開始回転数に到達するとシリンダ部１３に燃料を供給する工程とを有している。
【００９１】
従って、エンジン回転起動開始信号１０２の入力時に、蓄電部３５の電力により電動発電機３２を駆動してタービン回転を上昇させることから、待機状態で蓄電部３５の電力を消費することはなく、電力消費量を低減することができる。また、モータリング起動準備信号１０１を受けて逃がし弁２６を開放するため、サージングの発生を抑制することができ、その結果、内燃機関の制御性を向上することができる。
【００９２】
また、上述した実施形態では、本発明の過給機としての排気タービン過給機１２をハイブリッド過給機とし、本発明の電動機を電動発電機３２としたが、この構成に限定されるものではない。例えば、電動発電機３２を単なる電動機（モータ）とし、この電動機に蓄電部としてのバッテリを接続してもよい。
【００９３】
また、上述した各実施形態では、エンジン回転起動装置２４を作動気体供給源２５、開閉弁２６、作動気体供給管Ｌ５により構成したが、この構成に限定されるものではない。例えば、内燃機関回転起動装置を電動機とし、この電動機を内燃機関のクランク軸に接続し、電動機によりクランク軸を強制的に駆動回転してもよい。
【符号の説明】
【００９４】
１０  舶用ディーゼルエンジン（内燃機関）
１１  ディーゼルエンジン本体（内燃機関本体）
１２  排気タービン過給機（過給機）
１３  シリンダ部
１８  インジェクタ（燃料供給装置）
２１  コンプレッサ
２２  タービン
２４  内燃機関回転起動装置
２５  作動気体供給源
２６  開閉弁
２７  開閉装置
２８  逃がし弁
３２  電動発電機（電動機）
３３  電力変換装置
３４  第１電力変換部
３５  蓄電部
３６  第２電力変換部
３７  船内電力系統
３８  制御装置
Ｌ１，Ｌ３  吸気管
Ｌ２，Ｌ４  排気管
Ｌ５  作動気体供給管
Ｌ６  放出管
【図１】
2016128672.tif 000003
【図２】
2016128672.tif 000004
【図３】
2016128672.tif 000005
【図４】
2016128672.tif 000006
【図５】
2016128672.tif 000007
【図６】
2016128672.tif 000008
【図７】
2016128672.tif 000009
【図８】
2016128672.tif 000010
【図９】
2016128672.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成27年8月21日(2015.8.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項７】
蓄電部の蓄電を開始する工程と、
前記蓄電部の電圧が予め設定された待機電圧に到達した後に前記蓄電部の電力により電動機を駆動開始して圧縮機を駆動する工程と、
過給機の回転数が予め設定されたサージング回転数に到達する時点以前に内燃機関本体と前記圧縮機との間に設けられた配管と前記配管の外部とを開閉する工程と、
前記圧縮機の回転数が予め設定された内燃機関起動開始回転数に到達すると燃料を供給せずに前記内燃機関を起動する工程と、
前記内燃機関の回転数が予め設定された燃料供給開始回転数に到達すると前記内燃機関に燃料を供給する工程と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
また、本発明の内燃機関の制御方法は、蓄電部の蓄電を開始する工程と、前記蓄電部の電圧が予め設定された待機電圧に到達した後に前記蓄電部の電力により電動機を駆動開始して圧縮機を駆動する工程と、過給機の回転数が予め設定されたサージング回転数に到達する時点以前に内燃機関本体と前記圧縮機との間に設けられた配管と前記配管の外部とを開閉する工程と、前記圧縮機の回転数が予め設定された内燃機関起動開始回転数に到達すると燃料を供給せずに前記内燃機関を起動する工程と、前記内燃機関の回転数が予め設定された燃料供給開始回転数に到達すると前記内燃機関に燃料を供給する工程と、を備えることを特徴とするものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2016128672.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成28年2月17日(2016.2.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関本体と、
前記内燃機関本体と配管により接続されて前記内燃機関本体に燃焼用気体を供給する圧縮機及び前記圧縮機と同軸回転するタービンを備える過給機と、
前記圧縮機を駆動する電動機と、
前記内燃機関本体と前記圧縮機との間に設けられた前記配管と前記配管の外部とを開閉する開閉装置と、
前記電動機と前記開閉装置を駆動制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記内燃機関本体の起動開始前に前記電動機を駆動させることにより前記圧縮機を駆動し、
前記圧縮機の回転数が予め設定されたサージング回転数に到達する時点以前に、前記開閉装置を駆動して前記配管と前記配管の外部とを開状態とし、
前記圧縮機の回転数が予め設定された前記内燃機関本体の起動開始回転数に到達すると燃料を供給せずに内燃機関本体を起動する、
ことを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
内燃機関本体と、
前記内燃機関本体と配管により接続されて前記内燃機関本体に燃焼用気体を供給する圧縮機と、
前記圧縮機を駆動する電動機と、
前記内燃機関本体と前記圧縮機との間に設けられた前記配管と前記配管の外部とを開閉する開閉装置と、
前記電動機と前記開閉装置を駆動制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記内燃機関本体の起動開始前に前記電動機を駆動させることにより前記圧縮機を駆動し、
前記圧縮機の回転数が予め設定されたサージング回転数に到達する時点以前に、前記開閉装置を駆動して前記配管と前記配管の外部とを開状態とし、
前記圧縮機の回転数が予め設定された前記内燃機関本体の起動開始回転数に到達すると燃料を供給せずに内燃機関本体を起動する、
ことを特徴とする内燃機関。
【請求項３】
前記電動機に電力を供給する蓄電部をさらに備え、
前記制御装置は、前記蓄電部への蓄電を開始すると共に前記開閉装置を駆動して前記配管と前記配管の外部とを開状態とすることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記内燃機関本体に燃料を供給せずに前記内燃機関本体を回転起動開始させる内燃機関回転起動装置をさらに備え、
前記制御装置は、前記内燃機関回転起動装置の駆動後に前記開閉装置を駆動して前記配管と前記配管の外部とを閉状態とすることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の内燃機関。
【請求項５】
前記制御装置は、前記内燃機関本体の排気弁が開閉駆動を開始した後に前記開閉装置を駆動して前記配管と前記配管の外部とを閉状態とすることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の内燃機関。
【請求項６】
前記開閉装置は、流量調整弁であり、前記制御装置は、前記開閉装置の駆動時に前記流量調整弁の開度を予め設定された所定の変化率で大きくすることを特徴とする請求項３から請求項５のいずれか一項に記載の内燃機関。
【請求項７】
内燃機関本体と、
前記内燃機関本体と配管により接続されて前記内燃機関本体に燃焼用気体を供給する圧縮機及び前記圧縮機と同軸回転するタービンを備える過給機と、
前記圧縮機を駆動する電動機と、
前記内燃機関本体と前記圧縮機との間に設けられた前記配管と前記配管の外部とを開閉する開閉装置と、
を備える内燃機関において、
前記内燃機関本体の起動開始前に前記電動機を駆動させることにより前記圧縮機を駆動し、前記圧縮機の回転数が予め設定されたサージング回転数に到達する時点以前に、前記開閉装置を駆動して前記配管と前記配管の外部とを開状態とし、
前記圧縮機の回転数が予め設定された前記内燃機関本体の起動開始回転数に到達すると燃料を供給せずに前記内燃機関本体を起動する、
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項８】
内燃機関本体と、
前記内燃機関本体と配管により接続されて前記内燃機関本体に燃焼用気体を供給する圧縮機と、
前記圧縮機を駆動する電動機と、
前記内燃機関本体と前記圧縮機との間に設けられた前記配管と前記配管の外部とを開閉する開閉装置と、
を備える内燃機関において、
前記内燃機関本体の起動開始前に前記電動機を駆動させることにより前記圧縮機を駆動し、前記圧縮機の回転数が予め設定されたサージング回転数に到達する時点以前に、前記開閉装置を駆動して前記配管と前記配管の外部とを開状態とし、
前記圧縮機の回転数が予め設定された前記内燃機関本体の起動開始回転数に到達すると燃料を供給せずに前記内燃機関本体を起動する、
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項９】
蓄電部の蓄電を開始する工程と、
前記蓄電部の電圧が予め設定された待機電圧に到達した後に前記蓄電部の電力により電動機を駆動開始して圧縮機を駆動する工程と、
前記圧縮機の回転数が予め設定されたサージング回転数に到達する時点以前に内燃機関本体と前記圧縮機との間に設けられた配管と前記配管の外部とを開閉する工程と、
前記圧縮機の回転数が予め設定された内燃機関起動開始回転数に到達すると燃料を供給せずに前記内燃機関本体を起動する工程と、
前記内燃機関本体の回転数が予め設定された燃料供給開始回転数に到達すると前記内燃機関本体に燃料を供給する工程と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御方法。
【請求項１０】
電動機を駆動開始して圧縮機を駆動する工程と、
前記圧縮機の回転数が予め設定されたサージング回転数に到達する時点以前に内燃機関本体と前記圧縮機との間に設けられた配管と前記配管の外部とを開閉する工程と、
前記圧縮機の回転数が予め設定された内燃機関起動開始回転数に到達すると燃料を供給せずに前記内燃機関本体を起動する工程と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過給機を有する内燃機関、この内燃機関の制御装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、内燃機関から導かれた排気ガスによって駆動されるタービン部と、タービン部により駆動されて内燃機関に燃焼用気体を圧送するコンプレッサ部と、タービン部およびコンプレッサ部の回転軸と連結される回転軸を有する電動発電機とを有するハイブリッド排気タービン過給機が開示されている。このハイブリッド排気タービン過給機は、内燃機関の機関出力が増加する場合において、電動発電機が電動機として機能する。このため、内燃機関において、一時的な吸気不足が発生することを抑制できる。
【０００３】
また、非特許文献１には、内燃機関の起動時のように、十分な燃焼用気体を内燃機関に吸気できない場合に、補助ブロワを用いて内燃機関に吸気を供給する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１２７２３９号公報
【特許文献２】特開２００９−１６７７９９号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】三菱重工技報  Ｖｏｌ．４９  Ｎｏ．１（２０１２）新製品・新技術特集「排ガスで発電する大型舶用ハイブリッド過給機の実用化」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、内燃機関の起動時に、補助ブロワを用いず、特許文献１に示されているハイブリッド排気タービン過給機の電動発電機を電動機として機能させてコンプレッサを起動し、内燃機関に吸気を行うことが提案されている。電動機により過給機が起動すると、内燃機関のシリンダ内に強制的に燃料用気体を送り込むこととなるが、内燃機関の起動時よりも前の時点においては、内燃機関のシリンダ内からコンプレッサがシリンダに圧送する燃焼用気体を排出することが出来ないため、サージングが発生するおそれがある。なお、サージングの発生を抑制するものとして、上記特許文献２に記載されたものがあるが、この技術は、内燃機関の起動時を考慮したものではない。
【０００７】
本発明は、上述した課題を解決するものであり、内燃機関の起動時や停止時におけるサージングの発生を抑制して内燃機関の制御性を向上する内燃機関、内燃機関の制御装置及び方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するための本発明の内燃機関は、内燃機関本体と、内燃機関本体と配管により接続されて前記内燃機関本体に燃焼用気体を供給する圧縮機及び前記圧縮機と同軸回転するタービンを備える過給機と、前記過給機を駆動する電動機と、前記内燃機関本体と前記圧縮機との間に設けられた前記配管と前記配管の外部とを開閉する開閉装置と、前記電動機と前記開閉装置を駆動制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記内燃機関本体の起動開始前に前記電動機を駆動させることにより前記過給機を駆動する場合、前記過給機の回転数が予め設定されたサージング回転数に到達する時点以前に、前記開閉装置を駆動して前記配管と前記配管の外部とを開状態とする、ことを特徴とするものである。
【０００９】
従って、内燃機関本体の起動開始前に、電動機を駆動させることにより過給機を駆動する場合、過給機の回転数がサージング回転数に到達する時点以前に、配管と配管の外部とを開状態とする。即ち、内燃機関の起動時に、過給機から内燃機関本体に供給する空気流量を調整するため、シリンダに圧送する空気が低流量で高圧力になることが抑制され、内燃機関の起動時におけるサージングの発生を抑制することで、内燃機関の制御性を向上することができる。
【００１０】
本発明の内燃機関では、前記電動機に電力を供給する蓄電部をさらに備え、前記制御装置は、前記蓄電部への蓄電を開始すると共に前記開閉装置を駆動して前記配管と前記配管の外部とを開状態とすることを特徴としている。
【００１１】
従って、蓄電部への蓄電を開始すると共に配管と配管の外部とを開状態とするため、補助ブロワなどの別装置を使用することなく、圧縮機を駆動するための電動機を用いて内燃機関を起動することとなり、設備コストの増加を抑制しながら、内燃機関の起動性を向上することができる。
【００１２】
本発明の内燃機関では、前記内燃機関本体に燃料を供給せずに前記内燃機関本体を回転起動開始させる内燃機関回転起動装置をさらに備え、前記制御装置は、内燃機関回転起動装置の駆動後に前記開閉装置を駆動して前記配管と前記配管の外部とを閉状態とすることを特徴としている。
【００１３】
従って、内燃機関回転起動装置の駆動後に配管と配管の外部とを閉状態にすることで、燃焼用気体の圧力比及び流量をサージラインを超えない程度でサージラインにより近づけることができ、早期に圧縮機の回転数と内燃機関の回転数を上昇させることができ、内燃機関のスムースな起動を実行することができる。
【００１４】
本発明の内燃機関では、前記制御装置は、前記内燃機関本体の排気弁が開閉駆動を開始した後に前記開閉装置を駆動して前記配管と前記配管の外部とを閉状態とすることを特徴としている。
【００１５】
従って、早期に圧縮機の回転数と内燃機関の回転数を上昇させることができ、内燃機関のスムースな起動を実行することができる。
【００１６】
本発明の内燃機関では、前記空気放出装置は、流量調整弁であり、前記制御装置は、前記開閉装置の駆動時に前記流量調整弁の開度を予め設定された所定の変化率で大きくすることを特徴としている。
【００１７】
従って、空気放出装置の駆動時に、流量調整弁の開度を所定の変化率で大きくすることから、燃費を向上することができる。
【００１８】
また、本発明の内燃機関の制御装置は、内燃機関本体と、内燃機関本体と配管により接続されて前記内燃機関本体に燃焼用気体を供給する圧縮機及び前記圧縮機と同軸回転するタービンを備える過給機と、前記内燃機関本体と前記圧縮機との間に設けられた前記配管と前記配管の外部とを開閉する開閉装置と、を備える内燃機関において、前記内燃機関本体の起動開始前に、前記電動機を駆動させることにより前記過給機を駆動する場合、前記過給機の回転数が予め設定されたサージング回転数に到達する時点以前に、前記開閉装置を駆動して前記配管と前記配管の外部とを開状態とする、ことを特徴とするものである。
【００１９】
従って、内燃機関の起動開始前に、過給機から内燃機関本体に供給する空気流量を調整するため、シリンダに圧送する空気が低流量で高圧力になることが抑制され、内燃機関の起動時におけるサージングの発生を抑制することで、内燃機関の制御性を向上することができる。
【００２０】
また、本発明の内燃機関の制御方法は、蓄電部の蓄電を開始する工程と、前記蓄電部の電圧が予め設定された待機電圧に到達した後に前記蓄電部の電力により電動機を駆動開始して圧縮機を駆動する工程と、前記過給機の回転数が予め設定されたサージング回転数に到達する時点以前に内燃機関本体と前記圧縮機との間に設けられた配管と前記配管の外部とを開閉する工程と、前記圧縮機の回転数が予め設定された内燃機関起動開始回転数に到達すると燃料を供給せずに前記内燃機関を起動する工程と、前記内燃機関の回転数が予め設定された燃料供給開始回転数に到達すると前記内燃機関に燃料を供給する工程と、を備えることを特徴とするものである。
【００２１】
従って、内燃機関の起動時に、過給機から内燃機関本体に供給する空気流量を調整するため、シリンダに圧送する空気が低流量で高圧力になることが抑制され、内燃機関の起動時におけるサージングの発生を抑制することで、内燃機関の制御性を向上することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の内燃機関、内燃機関の制御装置及び方法によれば、内燃機関の起動時におけるサージングの発生を抑制することで、内燃機関の制御性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、第１実施形態の内燃機関を表す概略構成図である。
【図２】図２は、第１実施形態の内燃機関の制御方法を表すフローチャートである。
【図３】図３は、内燃機関の制御方法を表すタイムフローチャートである。
【図４】図４は、内燃機関のサージラインを表すグラフである。
【図５】図５は、消費電力を考慮した内燃機関のサージラインを表すグラフである。
【図６】図６は、第２実施形態の内燃機関の制御方法を表すタイムフローチャートである。
【図７】図７は、第３実施形態の内燃機関の制御方法を表すタイムフローチャートである。
【図８】図８は、第４実施形態の内燃機関の制御方法を表すフローチャートである。
【図９】図９は、内燃機関の制御方法を表すタイムフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る内燃機関、内燃機関の制御装置及び方法の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。
【００２５】
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態の内燃機関を表す概略構成図である。
【００２６】
第１実施形態にて、図１に示すように、内燃機関としての舶用ディーゼルエンジン１０は、ディーゼルエンジン本体１１と、排気タービン過給機１２と、制御装置３８とを備えている。ディーゼルエンジン本体１１は、複数のシリンダ部１３が設けられており、各々のシリンダ部１３は、図示しないが、内部にピストンがそれぞれ往復移動自在に支持されており、各ピストンは、下部がクロスヘッドを介してクランク軸に連結されている。
【００２７】
シリンダ部１３は、吸気ポート１４を介して吸気マニホールド１５が連結されると共に、排気ポート１６を介して排気マニホールド１７が連結されている。そして、吸気マニホールド１５は、吸気管Ｌ１を介して排気タービン過給機１２のコンプレッサ２１に連結されている。また、排気マニホールド１７は、排気管Ｌ２を介して排気タービン過給機１２のタービン２２に連結されている。また、シリンダ部１３は、内部に燃料（例えば、重油、天然ガスなど）を噴射する燃料供給装置としてのインジェクタ１８がそれぞれ設けられている。各インジェクタ１８は、図示しない燃料タンクが連結されている。
【００２８】
また、ディーゼルエンジン本体１１は、シリンダ部１３の内部に燃料を噴射することなく、エンジンを起動可能なエンジン回転起動装置２４が設けられている。エンジン回転起動装置２４は、例えば、シリンダ部１３に作動気体を供給することで、シリンダ部１３の図示しないピストンを作動させる装置である。エンジン回転起動装置２４は、作動気体供給源２５（例えば、アキュムレータやポンプなど）と、開閉弁２６と、作動気体供給管Ｌ５を備えている。作動気体供給管Ｌ５は、基端部に作動気体供給源２５が連結され、先端部が各々のシリンダ部１３に連結されるとともに、各々のシリンダ部に対応する開閉弁２６が複数設けられている。エンジン回転起動装置２４は、舶用ディーゼルエンジン１０の起動時に、各々の開閉弁２６を開閉制御することで、作動気体供給源２５の作動気体を作動気体供給管Ｌ５からシリンダ部１３に供給・供給停止を繰り返す。これにより、シリンダ部１３の内部に燃料を噴射することなく、シリンダ部１３に設けられた図示しないピストンを作動させ、クロスヘッドを介してクランク軸を回転開始（駆動開始）させることができる。
【００２９】
また、ディーゼルエンジン１０は、ディーゼルエンジン本体１１とコンプレッサ２１との間に設けられた吸気管（配管）Ｌ１とこの吸気管Ｌ１の外部とを開閉する開閉装置２７が設けられている。即ち、開閉装置２７を構成する放出管Ｌ６は、基端部が吸気管Ｌ１に連結され、先端部が大気に開放されており、逃がし弁（開閉弁または流量調整弁）２８が設けられている。そのため、舶用ディーゼルエンジン１０の起動時に、逃がし弁２８を開放することで、排気タービン過給機１２のコンプレッサ２１で圧縮してシリンダ部１３に供給する燃焼用気体の流量または圧力を低下させることができる。
【００３０】
排気タービン過給機１２は、コンプレッサ（圧縮機）２１とタービン２２が回転軸２３を介して同軸上に連結されて構成されており、コンプレッサ２１とタービン２２は、回転軸２３により一体回転することができる。コンプレッサ２１は、外部から吸気する吸気管Ｌ３が連結されると共に、吸気マニホールド１５に至る吸気管Ｌ１が連結されている。タービン２２は、排気マニホールド１７に至る排気管Ｌ２が連結されると共に、外部に排気する排気管Ｌ４が連結されている。
【００３１】
そのため、タービン２２は、排気マニホールド１７から排気管Ｌ２を通して導かれた排ガス（燃焼ガス）によって駆動し、コンプレッサ２１を駆動した後、排ガスを排気管Ｌ４から外部に排出する。一方、コンプレッサ２１は、タービン２２により駆動し、吸気管Ｌ３から吸気した空気等の気体を圧縮した後、圧縮した空気等の気体を燃焼用気体として吸気管Ｌ１から吸気マニホールド１５に圧送する。
【００３２】
排気タービン過給機１２は、ハイブリッド過給機であって、コンプレッサ２１及びタービン２２の回転軸２３と同軸上の回転軸３１を介して電動発電機（電動機）３２が連結されている。電動発電機３２は、図示しないが、回転軸３１に固定されるロータと、ケーシングに固定されてロータの周囲に配置されるステータにより構成される。この電動発電機３２は、排ガスにより駆動されることで発電する発電機能を有すると共に、コンプレッサ２１及びタービン２２を駆動回転する電動機能を有している。
【００３３】
排気タービン過給機１２は、電力変換装置３３を備えている。電力変換装置３３は、第１電力変換部３４と、蓄電部３５と、第２電力変換部３６とを備えている。第１電力変換部３４は、電動発電機３２に接続され、電動発電機３２の回生動作時に、電動発電機３２が発電した交流電力を直流電力に変換して出力する。第２電力変換部３６は、船内電力系統３７に接続され、電動発電機３２の回生動作時に、第１電力変換部３４からの直流電力を船内電力系統３７に適した三相交流電力に変換して船内電力系統３７に出力する。蓄電部３５は、第１電力変換部３４と第２電力変換部３６との間に接続され、第１電力変換部３４からの直流電力を所定量だけ蓄電する。蓄電部３５は、第２電力変換部３６に出力される電力を平滑化するために設けられ、電動発電機３２の回生動作開始時に蓄電した電力を第２電力変換部３６に出力する。回生動作開始後に第２電力変換部３６に出力される電力は、第１電力変換部３４を介して電動発電機３２から出力される。
【００３４】
また、第２電力変換部３６は、電動発電機３２の力行動作時に、船内電力系統３７からの三相交流電力を直流電力に変換して第１電力変換部３４に出力する。第１電力変換部３４は、電動発電機３２の力行動作時に、第２電力変換部３６からの直流電力を交流誘電力に変換して電動発電機３２に出力する。蓄電部３５は、第２電力変換部３６からの直流電力を所定量だけ蓄電する。蓄電部３５は、第１電力変換部３４に出力される電力を平滑化するために設けられ、電動発電機３２の力行動作開始時に蓄電した電力を第１電力変換部３４に出力する。力行動作開始後に第１電力変換部３４に出力される電力は、第２電力変換部３６を介して船内電力系統３７から出力される。
【００３５】
ここで、電力変換装置３３の構成は、詳細に説明しないが、例えば、第１電力変換部３４は、コンバータ、蓄電部３５は、コンデンサ、第２電力変換部３６は、インバータである。
【００３６】
制御装置３８は、電動発電機３２を制御する第１制御装置３８ａと、ディーゼルエンジン本体１１を制御する第２制御装置３８ｂとを備えている。
【００３７】
第１制御装置３８ａは、第１電力変換部３４と第２電力変換部３６を制御することで、電動発電機３２を制御することができる。即ち、第１制御装置３８ａは、電動発電機３２の駆動状態（回生動作状態、または、力行動作状態）に応じて第１電力変換部３４と第２電力変換部３６の機能を制御する。
【００３８】
第２制御装置３８ｂは、ディーゼルエンジン本体１１におけるインジェクタ（燃料供給装置）１８とエンジン回転起動装置２４を駆動制御することができる。また、第２制御装置３８ｂは、各インジェクタ１８を駆動制御して燃料噴射時期や燃料噴射量を制御する。更に、第２制御装置３８ｂは、エンジン回転起動装置２４を構成する開閉弁２６を開閉制御してシリンダ１３への作動気体供給時期や作動気体供給量を制御する。
【００３９】
また、第１実施形態にて、制御装置３８は、ディーゼルエンジン本体１１の起動時において、インジェクタ１８を駆動させる前に電動発電機３２を駆動させることにより排気タービン過給機１２を駆動する場合、排気タービン過給機１２の回転数が予め設定されたサージング回転数に到達する時点以前に、開閉装置２７を駆動して吸気管Ｌ１と吸気管Ｌ１の外部とを開状態とする。そして、制御装置３８は、エンジン回転起動開始信号（内燃機関回転起動開始信号）１０２が入力され、且つ、タービン回転数（タービン回転数とは「圧縮機回転数」、「過給機回転数」と等しい）が予め設定されたエンジン回転起動開始回転数（内燃機関回転起動開始回転数）に到達すると、エンジン回転起動開始回転数（内燃機関回転起動開始回転数）に到達すると、開閉弁２６を開閉制御してディーゼルエンジン本体１１に作動気体の供給・供給停止を繰り返すエアランを開始する。そして、制御装置３８は、舶用ディーゼルエンジン１０の回転数が予め設定された燃料供給開始回転数に到達すると各インジェクタ１８を駆動してディーゼルエンジン本体１１に燃料の供給を開始する。
【００４０】
具体的に、制御装置３８は、モータリング起動準備信号１０１が入力されると、第２電力変換部３６を制御することで、船内電力系統３７からの三相交流電力を直流電力に変換して蓄電部３５に蓄電し、蓄電部３５の電圧を予め設定された待機電圧に到達させると共に、逃がし弁２８を開放する。また、制御装置３８は、蓄電部３５の電圧が待機電圧に到達すると、第１電力変換部３４を制御することで、蓄電部３５の直流電力を交流電力に変換して電動発電機３２を駆動開始する。その後、船内電力系統３７からの電力を電動発電機３２に出力してタービン回転数を予め設定されたエンジン回転起動開始回転数に到達させ、維持させる。そして、制御装置３８は、エンジン回転起動開始信号１０２が入力されると、各々の開閉弁２６を開閉制御してディーゼルエンジン本体１１に作動気体を供給・供給停止を繰り返すエアランを開始することで、エンジン回転数を上昇させる。制御装置３８は、エンジン回転数が予め設定された燃料供給開始回転数に到達すると、各インジェクタ１８を駆動してディーゼルエンジン本体１１に燃料を供給する。すると、舶用ディーゼルエンジン１０が燃焼による運転を開始する。
【００４１】
なお、モータリング起動準備信号１０１とエンジン回転起動開始信号１０２は、船内の担当者が操作盤（図示略）を操作することで出力されるものであり、モータリング起動準備信号１０１を発信するためのスイッチと、エンジン回転起動開始信号１０２を発信するためのスイッチが設けられている。
【００４２】
ここで、第１実施形態の内燃機関の制御装置を用いた起動方法について、フローチャートとタイムチャートを用いて詳細に説明する。図２は、第１実施形態の内燃機関の制御方法を表すフローチャート、図３は、内燃機関の制御方法を表すタイムフローチャートである。
【００４３】
第１実施形態の内燃機関の制御方法において、図１及び図２に示すように、ステップＳ１にて、制御装置３８は、モータリング起動準備信号１０１が入力されたかどうかを判定する。ここで、モータリング起動準備信号１０１が入力していないと判定（Ｎｏ）されると、このまま待機する。一方、モータリング起動準備信号１０１が入力したと判定（Ｙｅｓ）されると、ステップＳ２にて、制御装置３８は、第２電力変換部３６を制御することで、船内電力系統３７からの三相交流電力を直流電力に変換して蓄電部３５に蓄電、つまり、プリチャージを開始する。また、ステップＳ３にて、制御装置３８は、逃がし弁２８を開放する。そして、ステップＳ４にて、制御装置３８は、蓄電部３５のＤＣバス電圧を検出しており、蓄電部３５のＤＣバス電圧が規定値以上、つまり、前述した待機電圧以上に到達したかどうかを判定する。
【００４４】
ここで、蓄電部３５のＤＣバス電圧が待機電圧に到達していないと判定（Ｎｏ）されると、プリチャージを継続する。一方、蓄電部３５のＤＣバス電圧が待機電圧に到達したと判定（Ｙｅｓ）されると、ステップＳ５にて、制御装置３８は、第１電力変換部３４を制御することで、蓄電部３５の直流電力を交流電力に変換して電動発電機３２を駆動開始し、船内電力系統３７からの電力を電動発電機３２に出力し、モータリングを開始する。即ち、電動発電機３２により、排気タービン過給機１２のコンプレッサ２１及びタービン２２を駆動回転し、タービン回転数を上昇させる。そして、ステップＳ６にて、制御装置３８は、モータリングが安定し、タービン回転数（コンプレッサ回転数）がエンジン回転起動開始回転数に到達したかどうかを判定する。
【００４５】
タービン回転数がエンジン回転起動開始回転数に到達していないと判定（Ｎｏ）されると、タービン回転数を更に上昇させる。このとき、ディーゼルエンジン本体１１が起動（回転開始）していないことから、シリンダ部１３の図示しない排気弁が閉じている。つまり、コンプレッサ２１がシリンダ部１３に圧送する燃焼用気体がシリンダ部１３から排出されないため、サージングが発生するおそれがある。しかし、ステップＳ３にて、逃がし弁２８が開放されており、吸気管Ｌ１を流れる燃焼用気体の一部が放出管Ｌ６から排出され、サージングの発生が抑制される。
【００４６】
そして、タービン回転数がエンジン回転起動開始回転数に到達したと判定（Ｙｅｓ）されると、ステップＳ７にて、タービン回転数の上昇を停止し、この回転数を維持する。ここで、制御装置３８は、エンジン回転起動開始信号１０２の入力を待つ。この場合、制御装置３８は、蓄電部３５のＤＣバス電圧を待機電圧（例えば、６００Ｖ）に維持し、タービン回転数をエンジン回転起動開始回転数（例えば、５００ｒｐｍ）に維持する。
【００４７】
その後、ステップＳ８にて、制御装置３８は、エンジン回転起動開始信号１０２が入力したかどうかを判定する。ここで、エンジン回転起動開始信号１０２が入力していないと判定（Ｎｏ）されると、この待機状態を維持する。一方、エンジン回転起動開始信号１０２が入力したと判定（Ｙｅｓ）されると、ステップＳ９にて、開閉弁２６を開閉制御してディーゼルエンジン本体１１に作動気体を供給することで、エアランを実行してエンジン回転数を上昇させる。このエアランとは、ディーゼルエンジン本体１１のシリンダ部１３内に作動気体を供給・供給停止を繰り返すことでピストンを往復移動させ、クロスヘッドを介してクランク軸を回転させることである。その後、クランク軸の回転数が所定の回転数以上になると、図示しない排気弁が開閉動作を開始する。
【００４８】
その後、ステップ１０にて、制御装置３８は、エアランが開始したかどうかを判定する。ここで、エアランが開始されたと判定（Ｙｅｓ）されると、ステップＳ１１にて、逃がし弁２８を閉止する。なお、ステップ１０の処理は、エアランが開始したかどうかを判定することに変えて、図示しない排気弁が開閉動作を開始したかどうかを判定してもよい。
【００４９】
ステップＳ１２にて、制御装置３８は、エンジン回転数が燃料供給開始回転数（例えば、５ｒｐｍ）に到達したかどうかを判定する。ここで、エンジン回転数が燃料供給開始回転数に到達していないと判定（Ｎｏ）されると、エアランを継続する。一方、エンジン回転数が燃料供給開始回転数に到達したと判定（Ｙｅｓ）されると、ステップＳ１３にて、各インジェクタ１８を駆動し、ディーゼルエンジン本体１１のシリンダ部１３内（燃焼室）に燃料を噴射する。すると、舶用ディーゼルエンジン１０は、シリンダ部１３内（燃焼室）で燃料に着火して燃焼を開始するため、燃焼運転を開始することができる。
【００５０】
また、第１実施形態の内燃機関の制御装置の作動タイミングについて説明する。図１及び図３に示すように、時間ｔ１にて、モータリング起動準備信号１０１が出力されると、第２電力変換部３６が船内電力系統３７からの三相交流電力を直流電力に変換して蓄電部３５に蓄電することで、プリチャージが開始され、蓄電部３５のＤＣバス電圧が上昇する。また、このとき、逃がし弁４６が開放する。時間ｔ２にて、蓄電部３５のＤＣバス電圧が待機電圧になると、蓄電部３５のＤＣバス電圧が待機電圧に維持される。また、ここで、第１電力変換部３４が蓄電部３５の直流電力を交流電力に変換して電動発電機３２を駆動開始し、船内電力系統３７からの電力を電動発電機３２に出力することで、排気タービン過給機１２のタービン回転数が上昇する。そして、時間ｔ３にて、タービン回転数がエンジン回転起動開始回転数に到達すると、タービン回転数がこのエンジン回転起動開始回転数に維持される。
【００５１】
このとき、シリンダ部１３の図示しない排気弁が閉状態を維持しているものの、逃がし弁２８が開放されていることで、吸気管Ｌ１を流れる燃焼用気体の一部が放出管Ｌ６から排出されるため、サージングの発生が抑制される。そして、時間ｔ３にて、タービン回転数がエンジン回転起動開始回転数に到達すると、タービン回転数がこのエンジン回転起動開始回転数に維持される。
【００５２】
タービン回転数がエンジン回転起動開始回転数に維持された状態で、エンジン回転起動開始信号１０２の入力を待つ。時間ｔ４にて、エンジン回転起動開始信号１０２が入力されると、開閉弁２６の開放・開放停止を繰り返すエアランを実行することで、エンジン回転数が上昇する。このとき、エアランによりシリンダ部１３に供給された作動気体及びコンプレッサ２１が圧送する燃焼用気体が排出されることで、タービン２２が回転するため、タービン回転数も上昇する。そして、時間ｔ５にて、エアランが開始されると逃がし弁２８を閉止する。さらに時間ｔ６にて、エンジン回転数が燃料供給開始回転数に到達すると、インジェクタ１８が駆動し、シリンダ部１３内に燃料を噴射する。すると、舶用ディーゼルエンジン１０は、シリンダ部１３内（燃焼室）で燃焼を開始し、エンジン回転数が規定回転数まで上昇して燃焼運転を開始する。
【００５３】
図４は、内燃機関のサージラインを表すグラフ、図５は、消費電力を考慮した内燃機関のサージラインを表すグラフである。これらのグラフは、内燃機関によって異なるが、設計条件や過去のデータから作成されている。図４のグラフは、シリンダ部１３に供給される燃焼用気体の流量に対するシリンダ部１３における燃焼用気体の圧力比を表すグラフである。前述したように、コンプレッサ２１がシリンダ部１３に圧送する燃焼用気体がシリンダ部１３から排出されないと、サージングが発生することから、燃焼用気体の流量と圧力比との間にサージラインが形成される。この燃焼用気体の流量がサージラインを越えて多くなったり、燃焼用気体の圧力比がサージラインを越えて高くなったりすると、サージングが発生する。また、このサージラインに対して、等回転数ラインが設けられている。そのため、制御装置３８は、燃焼用気体の流量と圧力比がサージラインを越えないように、エンジン回転数に応じて逃がし弁２８の開度を調整する。
【００５４】
また、図５のグラフは、シリンダ部１３に供給される燃焼用気体の流量に対するシリンダ部１３における燃焼用気体の圧力比を表すグラフであり、等回転数ラインに加えて等消費電力ラインが記載されたグラフである。電動発電機３２の消費電力は、サージラインに近いほど少ない。そのため、制御装置３８は、燃焼用気体の流量と圧力比がサージラインを越えないように、エンジン回転数と消費電力に応じて逃がし弁２８の開度を調整する。
【００５５】
このように第１実施形態の内燃機関にあっては、ディーゼルエンジン本体１１と、排気タービン過給機１２と、電動発電機３２と、蓄電部３５と、エンジン回転起動装置２４（作動気体供給管Ｌ５、作動気体供給源２５、開閉弁２６）と、燃料供給装置（インジェクタ１８）と、開閉装置２７（逃がし弁２８）と、電動発電機３２とエンジン回転起動装置２４とインジェクタ１８と開閉装置２７とを制御する制御装置３８とを設け、制御装置３８は、ディーゼルエンジン本体１１の起動時においてインジェクタ１８を駆動させる前に電動発電機３２を駆動させることにより排気タービン過給機１２を駆動する場合、排気タービン過給機１２におけるタービン回転数が予め設定されたサージング回転数に到達する時点以前に、逃がし弁２８を開放する。
【００５６】
従って、ディーゼルエンジン本体１１の起動前に、電動発電機３２により排気タービン過給機１２を回転させるとき、排気タービン過給機１２の回転数がサージング回転数に到達する時点以前に逃がし弁２８を開放する。即ち、ディーゼルエンジン本体１１の起動時、排気タービン過給機１２からシリンダ部１３に供給する燃焼用気体の流量を調整するため、サージングの発生を抑制することができ、その結果、内燃機関の制御性を向上することができる。この場合において、逃がし弁２８を開放するタイミングは排気タービン過給機１２の回転数がサージング回転数に到達する直前であることが好ましい。これにより、燃焼用気体の圧力比及び流量がサージラインを超えない程度でサージラインにより近づくため、電動発電機３２の消費電力をより小さくすることができる。
【００５７】
第１実施形態の内燃機関の制御装置では、モータリング起動準備信号１０１が入力すると、蓄電部３５の蓄電を開始すると共に逃がし弁２８を開放し、蓄電部３５の電圧が待機電圧に到達すると、蓄電部３５の電力により電動発電機３２を駆動開始し、船内電力系統３７からの電力を電動発電機３２に出力して排気タービン過給機１２の回転数をエンジン回転起動開始回転数に維持し、エンジン回転起動開始信号１０２が入力すると、エンジン回転起動装置２４を駆動し、エンジン回転数が燃料供給開始回転数に到達すると、燃料供給装置を駆動する。従って、モータリング起動準備信号１０１が入力された段階（蓄電部３５への蓄電を開始した段階）で逃がし弁２８を開放することができるため、電動発電機３２が駆動して過給機（コンプレッサ２１）１２による燃焼用気体の供給が始まる前に燃焼用気体の排出先を確保できる。このため、より確実にサージングを抑制することができる。
【００５８】
第１実施形態の内燃機関の制御装置では、内燃機関回転起動装置を駆動した後に、逃がし弁２８を閉止する。内燃機関回転起動装置２４の駆動後は、排気弁の開閉動作が開始されるため、内燃機関回転起動装置２４の駆動前と比較してシリンダ部１３における燃焼用気体の圧力比及び流量が低くなる。このため、燃焼用気体が逃がし弁２８を閉じることで燃焼用気体の圧力比及び流量を、サージラインを超えない程度でサージラインにより近づけることができる。これにより、早期にタービン回転数とエンジン回転数を上昇させることができ、舶用ディーゼルエンジン１０のスムースな起動を実行することができる。
【００５９】
また、第１実施形態の内燃機関の制御方法にあっては、モータリング起動準備信号１０１を受けて蓄電部３５の蓄電を開始する工程と、蓄電部３５の電圧が待機電圧に到達した後に蓄電部３５の電力により電動発電機３２を駆動開始し、船内電力系統３７からの電力を電動発電機３２に出力して排気タービン過給機１２を駆動する工程と、排気タービン過給機１２の回転数がサージング回転数に到達する時点以前に逃がし弁２８を開放する工程と、排気タービン過給機１２の回転数が燃料供給開始回転数に到達するとエンジン回転起動開始信号１０２を受けてシリンダ部１３に燃料を供給する工程とを有している。
【００６０】
従って、ディーゼルエンジン本体１１の起動時、排気タービン過給機１２からシリンダ部１３に供給する燃焼用気体の流量を調整するため、サージングの発生を抑制することができ、その結果、内燃機関の制御性を向上することができる。
【００６１】
なお、この第１実施形態にて、制御装置３８は、モータリング起動準備信号（第１起動信号）１０１が入力すると、逃がし弁２８を開放したが、逃がし弁２８を開放するタイミングは、このタイミングに限定されるものではない。例えば、図３に２点鎖線で示すように、蓄電部３５のＤＣバス電圧が待機電圧になったとき、または、蓄電部３５の直流電力により電動発電機３２の駆動を開始したときであってもよい。
【００６２】
［第２実施形態］
図６は、第２実施形態の内燃機関の制御方法を表すタイムフローチャートである。なお、本実施形態の内燃機関の制御装置の基本的な構成は、上述した第１実施形態とほぼ同様の構成であり、図１を用いて説明すると共に、上述した第１実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６３】
第２実施形態の内燃機関の制御装置にて、図１及び図６に示すように、制御装置３８は、ディーゼルエンジン本体１１の起動前に、電動発電機３２により排気タービン過給機１２を回転させるとき、排気タービン過給機１２の回転数がサージング回転数（サージラインを超える圧力比または流量の燃焼用気体を生じさせる排気タービン過給機１２の回転数）に到達する時点の直前に、逃がし弁２８を開放する。
【００６４】
ここで、第２実施形態の内燃機関の制御方法において説明する。時間ｔ１１にて、モータリング起動準備信号１０１が出力されると、第２電力変換部３６が船内電力系統３７からの三相交流電力を直流電力に変換して蓄電部３５に蓄電することで、プリチャージが開始され、蓄電部３５のＤＣバス電圧が上昇する。時間ｔ１２にて、蓄電部３５のＤＣバス電圧が待機電圧になると、蓄電部３５のＤＣバス電圧が待機電圧に維持される。また、ここで、第１電力変換部３４が蓄電部３５の直流電力を交流電力に変換して電動発電機３２を駆動開始する。その後、船内電力系統３７からの電力を電動発電機３２に出力することで、排気タービン過給機１２のタービン回転数が上昇する。
【００６５】
すると、排気タービン過給機１２のタービン回転数が上昇し、時間ｔ１３にて、排気タービン過給機１２のタービン回転数がサージング回転数（例えば、２０ｒｐｍ）に到達する時点の直前に、逃がし弁２８を開放する。排気タービン過給機１２のタービン回転数が上昇する一方で、シリンダ部１３の図示しない排気弁が閉じているものの、ここで逃がし弁２８が開放されることで、吸気管Ｌ１を流れる燃焼用気体の一部が放出管Ｌ６から排出され、サージングの発生が抑制される。そして、時間ｔ１４にて、タービン回転数がエンジン回転起動開始回転数に到達すると、タービン回転数がこのエンジン回転起動開始回転数に維持される。
【００６６】
タービン回転数がエンジン回転起動開始回転数に維持された状態で、エンジン回転起動開始信号１０２の入力を待つ。時間ｔ１５にて、エンジン回転起動開始信号１０２が入力されると、開閉弁２６の開放・開放停止を繰り返すエアランを実行することで、エンジン回転数が上昇する。このとき、エアランによりシリンダ部１３に供給された作動気体及びコンプレッサ２１が圧送する燃焼用気体が排出されることで、タービン２２が回転するため、タービン回転数も上昇する。そして、時間ｔ１６にて、エアランが開始されると逃がし弁２８を閉止する。さらに時間ｔ１７にて、エンジン回転数が燃料供給開始回転数に到達すると、インジェクタ１８が駆動し、シリンダ部１３内に燃料を噴射する。
【００６７】
このように第２実施形態の内燃機関の制御装置にあっては、ディーゼルエンジン本体１１の起動前に、電動発電機３２により排気タービン過給機１２を回転させるとき、排気タービン過給機１２の回転数がサージング回転数に到達すると、逃がし弁２８を開放する。
【００６８】
従って、ディーゼルエンジン本体１１の起動時、排気タービン過給機１２からシリンダ部１３に供給する燃焼用気体の流量を調整するため、サージングの発生を抑制することができ、その結果、内燃機関の制御性を向上することができる。
【００６９】
［第３実施形態］
図７は、第３実施形態の内燃機関の制御方法を表すタイムフローチャートである。なお、本実施形態の内燃機関の制御装置の基本的な構成は、上述した第１実施形態とほぼ同様の構成であり、図１を用いて説明すると共に、上述した第１実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００７０】
第３実施形態の内燃機関の制御装置にて、図１及び図７に示すように、制御装置３８は、ディーゼルエンジン本体１１の起動前に、電動発電機３２により排気タービン過給機１２を回転させるとき、モータリング起動準備信号１０１が入力すると、逃がし弁２８の開度が予め設定された所定の変化率で大きくなるように開放する。
【００７１】
ここで、第３実施形態の内燃機関の制御方法において説明する。時間ｔ２１にて、モータリング起動準備信号１０１が出力されると、第２電力変換部３６が船内電力系統３７からの三相交流電力を直流電力に変換して蓄電部３５に蓄電することで、プリチャージが開始され、蓄電部３５のＤＣバス電圧が上昇する。このとき、逃がし弁２８の開度が所定の変化率で大きくなるように開放する。時間ｔ２２にて、蓄電部３５のＤＣバス電圧が待機電圧になると、蓄電部３５のＤＣバス電圧が待機電圧に維持される。また、ここで、第１電力変換部３４が蓄電部３５の直流電力を交流電力に変換して電動発電機３２を駆動開始する。その後、船内電力系統３７からの電力を電動発電機３２に出力することで、排気タービン過給機１２のタービン回転数が上昇する。すると、排気タービン過給機１２のタービン回転数が上昇するのに伴って、逃がし弁２８の開度が大きくなる。そして、時間ｔ２３にて、逃がし弁２８の開度が全開となるが、この逃がし弁２８の開度が全開となるタイミングは、排気タービン過給機１２のタービン回転数に応じて設定することが望ましい。
【００７２】
そのため、排気タービン過給機１２のタービン回転数が上昇する一方で、シリンダ部１３の図示しない排気弁が閉じているものの、ここで逃がし弁２８が徐々に開放されることで、吸気管Ｌ１を流れる燃焼用気体の一部が放出管Ｌ６から排出され、サージングの発生が抑制される。そして、時間ｔ２４にて、タービン回転数がエンジン回転起動開始回転数に到達すると、タービン回転数がこのエンジン回転起動開始回転数に維持される。
【００７３】
タービン回転数がエンジン回転起動開始回転数に維持された状態で、エンジン回転起動開始信号１０２の入力を待つ。時間ｔ２５にて、エンジン回転起動開始信号１０２が入力されると、開閉弁２６の開放・開放停止を繰り返すエアランを実行することで、エンジン回転数が上昇する。このとき、エアランによりシリンダ部１３に供給された作動気体およびコンプレッサ２１が圧送する燃焼用気体が排出されることで、タービン２２が回転するため、タービン回転数も上昇する。そして、時間ｔ２６にて、エアランが開始されると逃がし弁２８を閉止する。さらに時間ｔ２７にて、エンジン回転数が燃料供給開始回転数に到達すると、インジェクタ１８が駆動し、シリンダ部１３内に燃料を噴射する。
【００７４】
このように第３実施形態の内燃機関の制御装置にあっては、ディーゼルエンジン本体１１の起動前に、電動発電機３２により排気タービン過給機１２を回転させるとき、モータリング起動準備信号１０１が入力すると、逃がし弁２８の開度を予め設定された所定の変化率で大きくなるように開放する。
【００７５】
従って、ディーゼルエンジン本体１１の起動時、排気タービン過給機１２からシリンダ部１３に供給する燃焼用気体の流量を調整するため、サージングの発生を抑制することができ、その結果、内燃機関の制御性を向上することができる。また、逃がし弁２８の開度を徐々に大きくすることから、燃焼用気体の流量と圧力比をサージラインの近傍（図５参照）に設定することができ、電動発電機３２の消費電力をより小さくすることができる。
【００７６】
なお、この第３実施形態にて、制御装置３８は、モータリング起動準備信号（第１起動信号）１０１が入力すると、逃がし弁２８を徐々に開放したが、蓄電部３５のＤＣバス電圧が待機電圧になったときに、電動発電機３２の駆動を開始と同じタイミングで逃がし弁２８を徐々に開放してもよい。
【００７７】
［第４実施形態］
図８は、第４実施形態の内燃機関の制御方法を表すフローチャート、図９は、内燃機関の制御方法を表すタイムフローチャートである。なお、本実施形態の内燃機関の制御装置の基本的な構成は、上述した第１実施形態とほぼ同様の構成であり、図１を用いて説明すると共に、上述した第１実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００７８】
第４実施形態の内燃機関の制御装置において、図１に示すように、制御装置３８は、モータリング起動準備信号１０１が入力すると、第２電力変換部３６を制御することで、船内電力系統３７からの三相交流電力を直流電力に変換して蓄電部３５に蓄電し、予め設定された待機電圧に維持させると共に、逃がし弁２８を開放してシリンダ部１３に供給する燃焼用気体の一部を排出する。制御装置３８は、エンジン回転起動開始信号１０２が入力すると、第１電力変換部３４を制御することで、蓄電部３５の直流電力を交流電力に変換して電動発電機３２を駆動開始する。その後、船内電力系統３７からの電力を電動発電機３２に出力し、排気タービン過給機１２の回転数を上昇させる。そして、タービン回転数がエンジン回転起動開始回転数に到達すると、開閉弁２６の開放・開放停止を繰り返し、ディーゼルエンジン本体１１に作動気体を供給してエアランを開始することで、エンジン回転数を上昇させる。制御装置３８は、エンジン回転数が燃料供給開始回転数に到達すると、各インジェクタ１８を駆動してディーゼルエンジン本体１１に燃料を供給する。すると、舶用ディーゼルエンジン１０が燃焼運転を開始する。
【００７９】
ここで、第４実施形態の内燃機関の制御装置を用いた起動方法について、フローチャートとタイムチャートを用いて詳細に説明する。
【００８０】
第４実施形態の内燃機関の制御方法において、図１及び図８に示すように、ステップＳ２１にて、制御装置３８は、モータリング起動準備信号１０１が入力されたかどうかを判定する。ここで、モータリング起動準備信号１０１が入力していないと判定（Ｎｏ）されると、このまま待機する。一方、モータリング起動準備信号１０１が入力したと判定（Ｙｅｓ）されると、ステップＳ２２にて、制御装置３８は、第２電力変換部３６を制御することで、船内電力系統３７からの三相交流電力を直流電力に変換して蓄電部３５に蓄電、つまり、プリチャージを開始する。また、ステップＳ２３にて、制御装置３８は、逃がし弁２８を開放する。
【００８１】
そして、ステップＳ２４にて、制御装置３８は、蓄電部３５のＤＣバス電圧を検出しており、蓄電部３５のＤＣバス電圧が待機電圧に到達したかを判定する。ここで、蓄電部３５のＤＣバス電圧が待機電圧に到達していないと判定（Ｎｏ）されると、プリチャージを継続する。一方、蓄電部３５のＤＣバス電圧が待機電圧に到達したと判定（Ｙｅｓ）されると、ＤＣバス電圧を待機電圧に維持する。ここで、制御装置３８は、エンジン回転起動開始信号１０２の入力を待つ。
【００８２】
ステップＳ２５にて、制御装置３８は、エンジン回転起動開始信号１０２が入力したかどうかを判定する。ここで、エンジン回転起動開始信号１０２が入力していないと判定（Ｎｏ）されると、この待機状態を維持する。一方、エンジン回転起動開始信号１０２が入力したと判定（Ｙｅｓ）されると、ステップＳ２６にて、制御装置３８は、第１電力変換部３４を制御することで、蓄電部３５の直流電力を交流電力に変換して電動発電機３２を駆動開始する。その後、船内電力系統３７からの電力を電動発電機３２に出力し、モータリングを開始する。即ち、電動発電機３２により、排気タービン過給機１２のコンプレッサ２１及びタービン２２を駆動回転し、タービン回転数を上昇させる。このとき、ディーゼルエンジン本体１１が起動していないことから、シリンダ部１３の図示しない排気弁が閉じており、サージングが発生するおそれがある。しかし、ステップＳ１３にて、逃がし弁２８が開放されており、吸気管Ｌ１を流れる燃焼用気体の一部が放出管Ｌ６から排出され、サージングの発生が抑制される。
【００８３】
そして、ステップＳ２７にて、制御装置３８は、モータリングが安定し、タービン回転数がエンジン回転起動開始回転数に到達したかどうかを判定する。ここで、タービン回転数がエンジン回転起動開始回転数に到達していないと判定（Ｎｏ）されると、タービン回転数を更に上昇させる。そして、タービン回転数がエンジン回転起動開始回転数に到達したと判定（Ｙｅｓ）されると、ステップＳ２８にて、開閉弁２６の開放・開放停止を繰り返し、ディーゼルエンジン本体１１に作動気体を供給することで、エアランを実行してエンジン回転数を上昇させる。
【００８４】
その後、ステップ２９にて、制御装置３８は、エアランが開始したかどうかを判定する。ここで、エアランが開始されたと判定（Ｙｅｓ）されると、ステップＳ３０にて、逃がし弁２８を閉止する。なお、ステップ２９の処理は、エアランが開始したかどうかを判定することに変えて、図示しない排気弁が開閉動作を開始したかどうかを判定してもよい。
【００８５】
ステップＳ３１にて、制御装置３８は、エンジン回転数が燃料供給開始回転数に到達したかどうかを判定する。ここで、エンジン回転数が燃料供給開始回転数に到達していないと判定（Ｎｏ）されると、エアランを継続する。一方、エンジン回転数が燃料供給開始回転数に到達したと判定（Ｙｅｓ）されると、ステップＳ３２にて、制御装置３８は、各インジェクタ１８を駆動し、ディーゼルエンジン本体１１のシリンダ部１３内（燃焼室）に燃料を噴射する。
【００８６】
また、第４実施形態の内燃機関の制御装置の作動タイミングについて説明する。図１及び図９に示すように、時間ｔ３１にて、モータリング起動準備信号１０１が出力されると、第２電力変換部３６が船内電力系統３７からの三相交流電力を直流電力に変換して蓄電部３５に蓄電することで、プリチャージが開始され、蓄電部３５のＤＣバス電圧が上昇する。また、このとき、逃がし弁４６が開放する。時間ｔ３２にて、蓄電部３５のＤＣバス電圧が待機電圧になると、蓄電部３５のＤＣバス電圧が待機電圧に維持される。蓄電部３５のＤＣバス電圧が待機電圧に維持された状態で、エンジン回転起動開始信号１０２の入力を待つ。
【００８７】
時間ｔ３３にて、エンジン回転起動開始信号１０２が入力されると、第１電力変換部３４が蓄電部３５の直流電力を交流電力に変換して電動発電機３２を駆動することで、排気タービン過給機１２のタービン回転数が上昇する。このとき、シリンダ部１３の図示しない排気弁が閉じているものの、逃がし弁２８が開放されていることで、吸気管Ｌ１を流れる燃焼用気体の一部が放出管Ｌ６から排出され、サージングの発生が抑制される。そして、時間ｔ３４にて、タービン回転数がエンジン回転起動開始回転数に到達すると、開閉弁２６の開放・開放停止を繰り返すエアランを実行することで、エンジン回転数が上昇する。このとき、エアランによりシリンダ部１３に供給された作動気体及びコンプレッサ２１が圧送する燃焼用気体が排出されることで、タービン２２が回転するため、タービン回転数も上昇する。そして、時間ｔ３５にて、エアランが開始されると逃がし弁２８を閉止する。さらに時間ｔ３６にて、エンジン回転数が燃料供給開始回転数に到達すると、インジェクタ１８が駆動し、シリンダ部１３内に燃料を噴射する。
【００８８】
このように第４実施形態の内燃機関の制御装置にあっては、制御装置３８は、ディーゼルエンジン本体１１の起動前に、電動発電機３２により排気タービン過給機１２を回転させるとき、モータリング起動準備信号１０１が入力すると、逃がし弁２８を開放する。従って、燃焼用気体を外部に排出できるため、サージングの発生を抑制することができ、その結果、内燃機関の制御性を向上することができる。
【００８９】
第４実施形態の内燃機関の制御装置では、モータリング起動準備信号１０１が入力すると、船内電力系統３７からの三相交流電力を直流電力に変換して蓄電部３５に蓄電し、待機電圧に維持し、エンジン回転起動開始信号１０２が入力すると、蓄電部３５の直流電力を交流電力に変換して電動発電機３２を駆動開始する。その後、船内電力系統３７からの電力を電動発電機３２に出力し、排気タービン過給機１２の回転数を上昇させ、タービン回転数がエンジン回転起動開始回転数に到達すると、開閉弁２６の開放・開放停止を繰り返しシリンダ部１３に作動気体を供給することで、エンジン回転数を上昇させ、エンジン回転数が燃料供給開始回転数に到達すると、各インジェクタ１８を駆動してシリンダ部１３に燃料を供給する。従って、排気タービン過給機１２を駆動するための電力を蓄電部３５に蓄電した状態で、エンジン回転起動開始信号１０２に対する待機状態となり、このエンジン回転起動開始信号１０２の入力時に、蓄電部３５の電力により電動発電機３２を駆動して排気タービン過給機１２の回転を上昇させることから、待機状態で蓄電部３５の電力を消費することはなく、電力消費量を低減することができる。
【００９０】
また、実施形態４の内燃機関の制御方法にあっては、モータリング起動準備信号１０１を受けて蓄電部３５の蓄電を開始する工程と、モータリング起動準備信号１０１を受けて逃がし弁２８を開放する工程と、蓄電部３５の電圧を待機電圧に維持する工程と、エンジン回転起動開始信号１０２を受けて蓄電部３５の電力により電動発電機１２を駆動開始し、船内電力系統３７からの電力を電動発電機３２に出力して排気タービン過給機１２を駆動する工程と、排気タービン過給機１２の回転数がエンジン回転起動開始回転数に到達すると、シリンダ部１３に燃焼用気体を供給する工程と、エンジン回転数が燃料供給開始回転数に到達するとシリンダ部１３に燃料を供給する工程とを有している。
【００９１】
従って、エンジン回転起動開始信号１０２の入力時に、蓄電部３５の電力により電動発電機３２を駆動してタービン回転を上昇させることから、待機状態で蓄電部３５の電力を消費することはなく、電力消費量を低減することができる。また、モータリング起動準備信号１０１を受けて逃がし弁２８を開放するため、サージングの発生を抑制することができ、その結果、内燃機関の制御性を向上することができる。
【００９２】
また、上述した実施形態では、本発明の過給機としての排気タービン過給機１２をハイブリッド過給機とし、本発明の電動機を電動発電機３２としたが、この構成に限定されるものではない。例えば、電動発電機３２を単なる電動機（モータ）とし、この電動機に蓄電部としてのバッテリを接続してもよい。
【００９３】
また、上述した各実施形態では、エンジン回転起動装置２４を作動気体供給源２５、開閉弁２６、作動気体供給管Ｌ５により構成したが、この構成に限定されるものではない。例えば、内燃機関回転起動装置を電動機とし、この電動機を内燃機関のクランク軸に接続し、電動機によりクランク軸を強制的に駆動回転してもよい。
【符号の説明】
【００９４】
１０  舶用ディーゼルエンジン（内燃機関）
１１  ディーゼルエンジン本体（内燃機関本体）
１２  排気タービン過給機（過給機）
１３  シリンダ部
１８  インジェクタ（燃料供給装置）
２１  コンプレッサ
２２  タービン
２４  内燃機関回転起動装置
２５  作動気体供給源
２６  開閉弁
２７  開閉装置
２８  逃がし弁
３２  電動発電機（電動機）
３３  電力変換装置
３４  第１電力変換部
３５  蓄電部
３６  第２電力変換部
３７  船内電力系統
３８  制御装置
Ｌ１，Ｌ３  吸気管
Ｌ２，Ｌ４  排気管
Ｌ５  作動気体供給管
Ｌ６  放出管