CN107110009B - 内燃机、内燃机的控制装置以及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种内燃机的控制装置以及方法，控制装置(38)在柴油发动机主体(11)的起动时，在利用电动发电机(32)辅助排气涡轮增压器(12)的旋转时，在排气涡轮增压器(12)的转速到达喘振转速时，通过使溢流阀(26)开放，来抑制在内燃机的起动时或者停止时产生喘振而提高内燃机的控制性。

Description

内燃机、内燃机的控制装置以及方法

技术领域

本发明涉及具有增压器的内燃机、该内燃机的控制装置以及方法。

背景技术

在专利文献1中公开了一种混合排气涡轮增压器，其具有：利用从内燃机导入的排气进行驱动的涡轮部；被涡轮部驱动而向内燃机压送燃烧用气体的压缩机部；具有与将涡轮部以及压缩机部的旋转轴连接的旋转轴的电动发电机。该混合排气涡轮增压器在内燃机的内燃机输出增加的情况下，电动发电机作为电动机发挥作用。因此，在内燃机中，能够抑制产生暂时的进气不足。

另外，在非专利文献1中，公开了一种如内燃机的起动时那样，在足够的燃烧用气体不能向内燃机进气的情况下，利用辅助鼓风机向内燃机供给进气的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2010-127239号公报

专利文献2:日本特开2009-167799号公报

非专利文献

非专利文献1：三菱重工技报Vol.49No.1(2012)新产品·新技术特集“利用排气发电的大型船用混合增压器的实用化”

近年，提出了在内燃机起动时，不使用辅助鼓风机，而使在专利文献1中公开的混合排气涡轮增压器的电动发电机作为电动机发挥作用而使压缩机起动，并在内燃机中进行进气的方案。在通过电动机使增压器起动时，向内燃机的缸体内强制地送入燃料用气体，在比内燃机的起动时靠前的时间点，由于不能从内燃机的缸体内排出压缩机向缸体压送的燃烧用气体，因此可能产生喘振。此外，作为抑制产生喘振的技术，有上述专利文献2所记载的技术，该技术并没有考虑到内燃机的起动时。

发明内容

发明所要解决的课题

本发明为解决上述课题的发明，其目的在于提供一种抑制在内燃机的起动时、停止时产生喘振，而提高内燃机的控制性的内燃机、内燃机的控制装置以及方法。

用于解决课题的手段

用于达成上述目的本发明的内燃机具有：内燃机主体；增压器，所述增压器具有利用配管与所述内燃机主体连接而向所述内燃机主体供给燃烧用气体的压缩机以及与所述压缩机同轴旋转的涡轮；电动机，所述电动机驱动所述压缩机；蓄电部，所述蓄电部向所述电动机供给电力；开闭装置，所述开闭装置对设于所述内燃机主体与所述压缩机之间的所述配管、和所述配管的外部进行开闭；以及控制装置，所述控制装置对所述电动机和所述开闭装置进行驱动控制，所述控制装置在所述内燃机主体的起动开始前通过驱动所述电动机而驱动所述压缩机，在所述压缩机的转速到达预先设定的喘振转速的时间点以前，所述控制装置驱动所述开闭装置而使所述配管和所述配管的外部成为开状态，在所述蓄电部的电压到达预先设定的待机电压后，利用所述蓄电部的电力开始驱动电动机来驱动压缩机，在所述压缩机的转速到达预先设定的所述内燃机主体的起动开始转速时，不供给燃料地使内燃机主体起动。

因此，在内燃机主体的起动开始前，在通过驱动电动机来驱动增压器的情况下，在增压器的转速到达喘振转速的时间点以前，使配管和配管的外部成为开状态。即，在内燃机的起动时，由于调整从增压器向内燃机主体供给的空气流量，因此抑制向缸体压送的空气在低流量下成为高压力，通过抑制在内燃机的起动时产生喘振，能够提高内燃机的控制性。

在本发明的内燃机中，所述控制装置开始向所述蓄电部的蓄电，并且驱动所述开闭装置而使所述配管和所述配管的外部成为开状态。

因此，开始向蓄电部的蓄电，并且使配管和配管的外部成为开状态，因此不使用辅助鼓风机等其他装置，而使用用于驱动压缩机的电动机使内燃机起动，既能够抑制设备成本的增加，又能够提高内燃机的起动性。

在本发明的内燃机中，还具有内燃机旋转起动装置，所述内燃机旋转起动装置不向所述内燃机主体供给燃料地使所述内燃机主体开始旋转起动，所述控制装置在驱动内燃机旋转起动装置后，驱动所述开闭装置而使所述配管和所述配管的外部成为闭状态。

因此，通过在内燃机旋转起动装置的驱动后使配管和配管的外部成为闭状态，能够以燃烧用气体的压力比以及流量不超过喘振线的程度从喘振线接近，能够尽早地使压缩机的转速与内燃机的转速上升，能够顺利执行内燃机的起动。

在本发明的内燃机中，所述控制装置在开始开闭驱动所述内燃机主体的排气阀后，驱动所述开闭装置而使所述配管和所述配管的外部成为闭状态。

因此，能够尽早地使压缩机的转速和内燃机的转速上升，能够顺利执行内燃机的起动。

在本发明的内燃机中，所述开闭装置为流量调整阀，所述控制装置在驱动所述开闭装置时，使所述流量调整阀的开度以预先设定的预定的变化率增大。

因此，在驱动空气排出装置时，由于流量调整阀的开度以预定的变化率增大，因此能够提高燃料经济性。

另外，在本发明的内燃机的控制装置中，所述内燃机具有：内燃机主体；增压器，所述增压器具有利用配管与所述内燃机主体连接而向所述内燃机主体供给燃烧用气体的压缩机以及与所述压缩机同轴旋转的涡轮；电动机，所述电动机驱动所述压缩机；蓄电部，所述蓄电部向所述电动机供给电力；以及开闭装置，所述开闭装置对设于所述内燃机主体与所述压缩机之间的所述配管、和所述配管的外部进行开闭，所述内燃机的控制装置在所述内燃机主体的起动开始前通过驱动所述电动机而驱动所述压缩机，在所述压缩机的转速到达预先设定的喘振转速的时间点以前，所述内燃机的控制装置驱动所述开闭装置而使所述配管和所述配管的外部成为开状态，在所述蓄电部的电压到达预先设定的待机电压后，利用所述蓄电部的电力开始驱动电动机来驱动压缩机，在所述压缩机的转速到达预先设定的所述内燃机主体的起动开始转速时，不供给燃料地使所述内燃机主体起动。

因此，在内燃机的起动开始前，由于调整从增压器向内燃机主体供给的空气流量，因此抑制向缸体压送的空气在低流量下成为高压力，通过抑制在内燃机的起动时产生喘振，能够提高内燃机的控制性。

另外，本发明的内燃机的控制方法具有如下工序：开始蓄电部的蓄电；在所述蓄电部的电压到达预先设定的待机电压后，利用所述蓄电部的电力开始驱动电动机来驱动压缩机；在所述压缩机的转速到达预先设定的喘振转速的时间点以前，对设于内燃机主体与所述压缩机之间的配管、和所述配管的外部进行开闭；在所述压缩机的转速到达预先设定的内燃机起动开始转速时，不供给燃料地使所述内燃机主体起动；以及在所述内燃机主体的转速到达预先设定的燃料供给开始转速时，向所述内燃机主体供给燃料。

因此，在内燃机的起动时，调整从增压器向内燃机主体供给的空气流量，因此抑制向缸体压送的空气在低流量下成为高压力，通过抑制在内燃机的起动时产生喘振，能够提高内燃机的控制性。

发明的效果

利用本发明的内燃机、内燃机的控制装置以及方法，通过抑制在内燃机的起动时产生喘振，能够提高内燃机的控制性。

附图说明

图1是表示第一实施方式的内燃机的概略结构图。

图2是表示第一实施方式的内燃机的控制方法的流程图。

图3是表示内燃机的控制方法的时序流程图。

图4是表示内燃机的喘振线的图表。

图5是表示考虑了消耗电力后的内燃机的喘振线的图表。

图6是表示第二实施方式的内燃机的控制方法的时序流程图。

图7是表示第三实施方式的内燃机的控制方法的时序流程图。

图8是表示第四实施方式的内燃机的控制方法的流程图。

图9是表示内燃机的控制方法的时序流程图。

符号说明

10 船用柴油发动机(内燃机)

11 柴油发动机主体(内燃机主体)

12 排气涡轮增压器(增压器)

13 缸体部

18 喷射器(燃料供给装置)

21 压缩机

22 涡轮

24 内燃机旋转起动装置

25 动作气体供给源

26 开闭阀

27 开闭装置

28 溢流阀

32 电动发电机(电动机)

33 电力转换装置

34 第一电力转换部

35 蓄电部

36 第二电力转换部

37 船内电力系统

38 控制装置

L1，L3 进气管

L2，L4 排气管

L5 动作气体供给管

L6 排出管

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的内燃机、内燃机的控制装置以及方法的适当的实施方式进行具体说明。此外，并不利用该实施方式来限定本发明，另外，在有多个实施方式的情况下，包括将各实施方式进行组合而构成的结构。

[第一实施方式]

图1是表示第一实施方式的内燃机的概略结构图。

如图1所示，在第一实施方式中，作为内燃机的船用柴油发动机10具有柴油发动机主体11、排气涡轮增压器12、控制装置38。柴油发动机主体11设置有多个缸体部13，各个缸体部13虽未图示，但在内部分别往复移动自如地支承有活塞，各活塞的下部经由十字头与曲轴连接。

缸体部13经由进气口14连接有进气歧管15，并且经由排气口16连接有排气歧管17。并且，进气歧管15经由进气管L1连接于排气涡轮增压器12的压缩机21。另外，排气歧管17经由排气管L2连接于排气涡轮增压器12的涡轮22。另外，缸体部13在内部分别设置有作为喷射燃料(例如，柴油、天然气等)的燃料供给装置的喷射器18。各喷射器18连接有未图示的燃料箱。

另外，柴油发动机主体11设置有不向缸体部13的内部喷射燃料，而能够使发动机起动的发动机旋转起动装置24。发动机旋转起动装置24是例如通过向缸体部13供给动作气体，而使缸体部13的未图示的活塞动作的装置。发动机旋转起动装置24具有动作气体供给源25(例如，储压器、泵等)、开闭阀26、动作气体供给管L5。动作气体供给管L5在基端部连接有动作气体供给源25，顶端部与各自缸体部13连接，并且设置有多个与各个缸体部对应的开闭阀26。发动机旋转起动装置24在船用柴油发动机10起动时，通过开闭控制各个开闭阀26，而反复从动作气体供给管L5向缸体部13供给动作气体供给源25的动作气体或停止从动作气体供给管L5向缸体部13供给动作气体供给源25的动作气体。由此，能够不向缸体部13的内部喷射燃料，而使设于缸体部13的未图示的活塞动作，而经由十字头使曲轴开始旋转(开始驱动)。

另外，柴油发动机10设置有对进气管(配管)L1与该进气管L1的外部进行开闭的开闭装置27，该进气管L1设于柴油发动机主体11与压缩机21之间。即，构成开闭装置27的排出管L6的基端部连接于进气管L1，顶端部向大气开放，并设有溢流阀(开闭阀或流量调整阀)28。因此，在船用柴油发动机10起动时，通过使溢流阀28开放，能够使由排气涡轮增压器12的压缩机21压缩并向缸体部13供给的燃烧用气体的流量或压力降低。

排气涡轮增压器12通过压缩机(压缩机)21和涡轮22经由旋转轴23连接于同轴上而构成，压缩机21和涡轮22能够利用旋转轴23一体旋转。压缩机21连接有从外部进气的进气管L3，并连接有到达进气歧管15的进气管L1。涡轮22连接有到达排气歧管17的排气管L2，并且连接有向外部排气的排气管L4。

因此，涡轮22利用从排气歧管17通过排气管L2而被引导的排气(燃烧气体)驱动，在驱动压缩机21后，将排气从排气管L4向外部排出。另一方面，压缩机21在对利用涡轮22驱动，而从进气管L3进气的空气等气体进行压缩后，将压缩后的空气等气体作为燃烧用气体从进气管L1向进气歧管15压送。

排气涡轮增压器12为混合增压器，经由与压缩机21以及涡轮22的旋转轴23同轴上的旋转轴31连接有电动发电机(电动机)32。电动发电机32虽未图示，但由固定于旋转轴31的转子、和固定于壳体并配置于转子的周围的定子构成。该电动发电机32具有通过由排气驱动而发电的发电功能，并具有旋转驱动压缩机21以及涡轮22的电动功能。

排气涡轮增压器12具有电力转换装置33。电力转换装置33具有第一电力转换部34、蓄电部35、第二电力转换部36。第一电力转换部34与电动发电机32连接，在电动发电机32的再生动作时，将电动发电机32产生的交流电力转换为直流电力并输出。第二电力转换部36与船内电力系统37连接，在电动发电机32的再生动作时，将来自第一电力转换部34的直流电力转换为适用于船内电力系统37的三相交流电力并向船内电力系统37输出。蓄电部35连接在第一电力转换部34与第二电力转换部36之间，仅储存预定量的来自第一电力转换部34的直流电力。蓄电部35是为了使向第二电力转换部36输出的电力平滑化而设置的，在电动发电机32的再生动作开始时，将储存的电力输出到第二电力转换部36。在再生动作开始后，向第二电力转换部36输出的电力经由第一电力转换部34从电动发电机32被输出。

另外，在电动发电机32的动力运行动作时，第二电力转换部36将来自船内电力系统37的三相交流电力转换为直流电力并向第一电力转换部34输出。在电动发电机32的动力运行动作时，第一电力转换部34将来自第二电力转换部36的直流电力转换为交流电力并向电动发电机32输出。蓄电部35仅储存预定量的来自第二电力转换部36的直流电力。蓄电部35是为了使向第一电力转换部34输出的电力平滑化而设置的，在电动发电机32的动力运行动作开始时,将储存的电力向第一电力转换部34输出。在动力运行动作开始后，向第一电力转换部34输出的电力经由第二电力转换部36从船内电力系统37输出。

在此，电力转换装置33的结构未具体说明，但例如，第一电力转换部34为转换器，蓄电部35为电容器，第二电力转换部36为逆变器。

控制装置38具有控制电动发电机32的第一控制装置38a、控制柴油发动机主体11的第二控制装置38b。

第一控制装置38a能够通过控制第一电力转换部34、第二电力转换部36来控制电动发电机32。即，第一控制装置38a根据电动发电机32的驱动状态(再生动作状态或动力运行动作状态)控制第一电力转换部34和第二电力转换部36的功能。

第二控制装置38b能够驱动控制柴油发动机主体11的喷射器(燃料供给装置)18、发动机旋转起动装置24。另外，第二控制装置38b驱动控制各喷射器18而控制燃料喷射时机、燃料喷射量。进一步地，第二控制装置38b对构成发动机旋转起动装置24的开闭阀26进行开闭控制而控制向缸体13的动作气体供给时机和动作气体供给量。

另外，在第一实施方式中，控制装置38在柴油发动机主体11的起动时，在通过使喷射器18驱动前使电动发电机32驱动，来驱动排气涡轮增压器12的情况下，在排气涡轮增压器12的涡轮转速达到预先设定的喘振转速的时间点以前，对开闭装置27进行驱动而使进气管L1与进气管L1的外部成为开状态。并且，控制装置38在输入有发动机旋转起动开始信号(内燃机旋转起动开始信号)102，并且，在涡轮转速(涡轮转速是“压缩机转速”，与“增压器转速”相等)到达预先设定的发动机旋转起动开始转速(内燃机旋转起动开始转速)时，对开闭阀26进行开闭控制而开始反复向柴油发动机主体11供给或停止向柴油发动机主体11供给动作气体的气体运行(エアラン)。并且，控制装置38在船用柴油发动机10的转速到达预先设定的燃料供给开始转速时，驱动各喷射器18而开始向柴油发动机主体11供给燃料。

具体而言，控制装置38在输入有电动回转起动准备信号101时，通过控制第二电力转换部36，而将来自船内电力系统37的三相交流电力转换为直流电力并在蓄电部35蓄电，使蓄电部35的电压到达预先设定的待机电压，并且使溢流阀28开放。另外，控制装置38在蓄电部35的电压到达待机电压时，通过控制第一电力转换部34，而将蓄电部35的直流电力转换为交流电力并开始驱动电动发电机32。并且，将来自船内电力系统37的电力输出到电动发电机32而使涡轮转速到达预先设定的发动机旋转起动开始转速，并维持。并且，控制装置38在被输入有发动机旋转起动开始信号102时，对各个开闭阀26进行开闭控制而开始反复向柴油发动机主体11供给或停止向柴油发动机主体11供给动作气体的气体运行，从而使发动机转速上升。控制装置38在发动机转速到达预先设定的燃料供给开始转速时，驱动各喷射器18而向柴油发动机主体11供给燃料。于是，船用柴油发动机10开始基于燃烧进行的运转。

此外，电动回转起动准备信号101和发动机旋转起动开始信号102是通过船内的操作人员操作操作盘(省略图示)而输出的信号，设置有用于发送电动回转起动准备信号101的开关、用于发送发动机旋转起动开始信号102的开关。

在此，关于使用第一实施方式的内燃机的控制装置的起动方法，参照流程图、时间图进行具体说明。图2是表示第一实施方式的内燃机的控制方法的流程图，图3是表示内燃机的控制方法的时序流程图。

在第一实施方式的内燃机的控制方法中，如图1以及图2所示，在步骤S1中，控制装置38判定是否输入有电动回转起动准备信号101。在此，在判定为未输入电动回转起动准备信号101(否)时，保持原状地待机。另一方面，在判定为输入有电动回转起动准备信号101(是)时，在步骤S2中，控制装置38通过控制第二电力转换部36，将来自船内电力系统37的三相交流电力转换为直流电力并在蓄电部35蓄电，即，开始预充电。另外，在步骤S3中，控制装置38使溢流阀28开放。然后，在步骤S4中，控制装置38检测蓄电部35的DC总线电压，判定蓄电部35的DC总线电压是否到达规定值以上，即，是否达到前述待机电压以上。

在此，在判定为蓄电部35的DC总线电压未达到待机电压(否)时，继续预充电。另一方面，在判定为蓄电部35的DC总线电压到达待机电压(是)时，在步骤S5中，控制装置38通过控制第一电力转换部34，将蓄电部35的直流电力转换为交流电力并开始驱动电动发电机32，并将来自船内电力系统37的电力输出到电动发电机32，开始电动回转。即，利用电动发电机32，使排气涡轮增压器12的压缩机21以及涡轮22驱动旋转，而使涡轮转速上升。然后，在步骤S6中，控制装置38使电动回转稳定，并判定涡轮转速(压缩机转速)是否到达发动机旋转起动开始转速。

在判定为涡轮转速未达到发动机旋转起动开始转速(否)时，使涡轮转速进一步上升。此时，由于柴油发动机主体11未起动(旋转开始)，因此缸体部13的未图示的排气阀关闭。即，由于压缩机21向缸体部13压送的燃烧用气体未从缸体部13排出，因此可能发生喘振。但是，在步骤S3中，溢流阀28开放，在进气管L1流动的燃烧用气体的一部分从排出管L6排出，可抑制发生喘振。

然后，在判定为涡轮转速到达发动机旋转起动开始转速(是)时，在步骤S7中，停止涡轮转速的上升，维持该转速。在此，控制装置38等待发动机旋转起动开始信号102的输入。在该情况下，控制装置38将蓄电部35的DC总线电压维持为待机电压(例如，600V)，将涡轮转速维持为发动机旋转起动开始转速(例如，500rpm)。

然后，在步骤S8中，控制装置38判定是否输入有发动机旋转起动开始信号102。在此，在判定为未输入发动机旋转起动开始信号102(否)时，维持该待机状态。另一方面，在判定为输入有发动机旋转起动开始信号102(是)时，在步骤S9中，通过对开闭阀26进行开闭控制而向柴油发动机主体11供给动作气体，从而执行气体运行而使发动机转速上升。该气体运行是指通过反复向柴油发动机主体11的缸体部13内供给或停止向柴油发动机主体11的缸体部13内供给动作气体而使活塞往复移动，并经由十字头而使曲轴旋转。然后，在曲轴的转速成为预定的转速以上时，使未图示的排气阀开始开闭动作。

然后，在步骤10中，控制装置38判定是否开始了气体运行。在此，在判定为开始了气体运行(是)时，在步骤S11中，封闭溢流阀28。此外，步骤10的处理也可以变更为判定是否开始了气体运行，并判定未图示的排气阀是否开始了开闭动作。

在步骤S12中，控制装置38判定发动机转速是否达到了燃料供给开始转速(例如，5rpm)。在此，在判定为发动机转速未达到燃料供给开始转速(否)时，继续气体运行。另一方面，在判定为发动机转速达到了燃料供给开始转速(是)时，在步骤S13，驱动各喷射器18，向柴油发动机主体11的缸体部13内(燃烧室)喷射燃料。于是，船用柴油发动机10由于在缸体部13内(燃烧室)使燃料点火而开始燃烧，因此能够开始燃烧运转。

另外，对第一实施方式的内燃机的控制装置的动作时机进行说明。如图1以及图3所示，在时间t1，在输出电动回转起动准备信号101时，第二电力转换部36将来自船内电力系统37的三相交流电力转换为直流电力并在蓄电部35蓄电，由此开始预充电，蓄电部35的DC总线电压上升。另外，此时，溢流阀28开放。在时间t2，在蓄电部35的DC总线电压成为待机电压时，蓄电部35的DC总线电压维持为待机电压。另外，在此，在第一电力转换部34将蓄电部35的直流电力转换为交流电力而开始驱动电动发电机32，将来自船内电力系统37的电力输出到电动发电机32，由此，排气涡轮增压器12的涡轮转速上升。并且，在时间t3，在涡轮转速到达发动机旋转起动开始转速时，涡轮转速维持为该发动机旋转起动开始转速。

此时，虽然缸体部13的未图示的排气阀维持关闭状态，但通过使溢流阀28开放，而将在进气管L1流动的燃烧用气体的一部分从排出管L6排出，从而可抑制产生喘振。并且，在时间t3，在涡轮转速到达发动机旋转起动开始转速时，将涡轮转速维持为该发动机旋转起动开始转速。

在涡轮转速维持为发动机旋转起动开始转速的状态下，等待发动机旋转起动开始信号102的输入。在时间t4，在输入发动机旋转起动开始信号102时，通过执行反复进行开闭阀26的开放和开放停止的气体运行，发动机转速上升。此时，通过利用气体运行供给至缸体部13的动作气体以及压缩机21所压送的燃烧用气体被排出，而使涡轮22旋转，因此涡轮转速也上升。并且，在时间t5，在开始气体运行时，将溢流阀28封闭。进一步地，在时间t6，在发动机转速到达燃料供给开始转速时，驱动喷射器18，向缸体部13内喷射燃料。于是，船用柴油发动机10在缸体部13内(燃烧室)开始燃烧，发动机转速上升到规定转速而开始燃烧运转。

图4是表示内燃机的喘振线的图表，图5是表示考虑了消耗电力后的内燃机的喘振线的图表。这些图表根据内燃机的不同而不同，根据设计条件或之前的数据制成。图4的图表是表示相对于向缸体部13供给的燃烧用气体的流量的、缸体部13的燃烧用气体的压力比的图表。如前所述，若压缩机21向缸体部13压送的燃烧用气体未从缸体部13排出时，由于发生喘振，因此在燃烧用气体的流量与压力比之间形成喘振线。在该燃烧用气体的流量超过喘振线而增多，或者燃烧用气体的压力比超过喘振线而升高时，发生喘振。另外，相对于该喘振线，设置有等转速线。因此，控制装置38根据发动机转速调整溢流阀28的开度，以使得燃烧用气体的流量和压力比不超过喘振线。

另外，图5的图表是表示相对于向缸体部13供给的燃烧用气体的流量的、缸体部13的燃烧用气体的压力比的图表，是除了记载有等转速以外，还记载了等消耗电力线的图表。电动发电机32的消耗电力越靠近喘振线则越少。因此，控制装置38根据发动机转速、消耗电力调整溢流阀28的开度，以使得燃烧用气体的流量、压力比不超过喘振线。

这样一来，在第一实施方式的内燃机中设置有：柴油发动机主体11、排气涡轮增压器12、电动发电机32、蓄电部35、发动机旋转起动装置24(动作气体供给管L5，动作气体供给源25，开闭阀26)、燃料供给装置(喷射器18)、开闭装置27(溢流阀28)、对电动发电机32、发动机旋转起动装置24、喷射器18、开闭装置27进行控制的控制装置38，控制装置38在柴油发动机主体11的起动时，在驱动喷射器18之前，通过驱动电动发电机32而驱动排气涡轮增压器12的情况下，在排气涡轮增压器12的涡轮转速到达预先设定的喘振转速的时间点以前，使溢流阀28开放。

因此，在柴油发动机主体11的起动前，在通过电动发电机32使排气涡轮增压器12旋转时，在排气涡轮增压器12的涡轮转速到达喘振转速的时间点以前使溢流阀28开放。即，在柴油发动机主体11的起动时，由于对从排气涡轮增压器12向缸体部13供给的燃烧用气体的流量进行调整，因此能够抑制发生喘振，其结果是，能够提高内燃机的控制性。在该情况下，使溢流阀28开放的时机优选在排气涡轮增压器12的涡轮转速刚要到达喘振转速之前。由此，由于燃烧用气体的压力比以及流量以未超过喘振线的程度从喘振线接近，因此能够进一步减少电动发电机32的消耗电力。

在第一实施方式的内燃机的控制装置中，在输入电动回转起动准备信号101时，开始蓄电部35的蓄电并且使溢流阀28开放，在蓄电部35的电压到达待机电压时，利用蓄电部35的电力开始驱动电动发电机32，将来自船内电力系统37的电力输出到电动发电机32而将排气涡轮增压器12的涡轮转速维持为发动机旋转起动开始转速，在输入发动机旋转起动开始信号102时，驱动发动机旋转起动装置24，在发动机转速到达燃料供给开始转速时，驱动燃料供给装置。因此，由于能够在输入有电动回转起动准备信号101的阶段(开始向蓄电部35蓄电的阶段)使溢流阀28开放，因此在驱动电动发电机32而开始基于增压器(压缩机21)12进行的燃烧用气体的供给前，能够确保燃烧用气体的排出目的地。因此，能够更切实地抑制喘振。

在第一实施方式的内燃机的控制装置中，在驱动内燃机旋转起动装置后，将溢流阀28封闭。在驱动内燃机旋转起动装置24之后，开始排气阀的开闭动作，因此与驱动内燃机旋转起动装置24之前相比，缸体部13的燃烧用气体的压力比以及流量降低。因此，燃烧用气体通过使溢流阀28关闭而能够使燃烧用气体的压力比以及流量以不超过喘振线的程度从喘振线接近。由此，能够尽早使涡轮转速、发动机转速上升，能够顺利地执行船用柴油发动机10的起动。

另外，在第一实施方式的内燃机的控制方法中，具有如下工序：接收电动回转起动准备信号101而开始蓄电部35的蓄电；在蓄电部35的电压到达待机电压后，利用蓄电部35的电力开始驱动电动发电机32，将来自船内电力系统37的电力输出到电动发电机32而驱动排气涡轮增压器12；在排气涡轮增压器12的涡轮转速到达喘振转速的时间点以前使溢流阀28开放；在排气涡轮增压器12的涡轮转速到达燃料供给开始转速时，接收发动机旋转起动开始信号102而向缸体部13供给燃料。

因此，在柴油发动机主体11的起动时，由于调整从排气涡轮增压器12向缸体部13供给的燃烧用气体的流量，因此能够抑制产生喘振，其结果是，能够提高内燃机的控制性。

此外，在该第一实施方式中，在控制装置38输入有电动回转起动准备信号(第一起动信号)101时，使溢流阀28开放，但使溢流阀28开放的时机不限于该时机。例如，如图3中双点划线所示，也可以在蓄电部35的DC总线电压到达待机电压时，或者利用蓄电部35的直流电力开始驱动电动发电机32时。

[第二实施方式]

图6是表示第二实施方式的内燃机的控制方法的时序流程图。此外，本实施方式的内燃机的控制装置的基本结构与上述第一实施方式大致相同，参照图1进行说明，并且对与上述第一实施方式具有同样功能的部件，标注相同的附图标记并省略具体说明。

在第二实施方式的内燃机的控制装置中，如图1以及图6所示，控制装置38在柴油发动机主体11的起动前，利用电动发电机32使排气涡轮增压器12旋转时，在排气涡轮增压器12的涡轮转速刚要到达喘振转速(产生超过喘振线的压力比或流量的燃烧用气体的排气涡轮增压器12的涡轮转速)的时间点之前，使溢流阀28开放。

在此，对第二实施方式的内燃机的控制方法进行说明。在时间t11，在输出电动回转起动准备信号101时，第二电力转换部36将来自船内电力系统37的三相交流电力转换为直流电力并在蓄电部35蓄电，从而开始预充电，使蓄电部35的DC总线电压上升。在时间t12，在蓄电部35的DC总线电压成为待机电压时，蓄电部35的DC总线电压维持为待机电压。另外，在此，在第一电力转换部34将蓄电部35的直流电力转换为交流电力而开始驱动电动发电机32。然后，通过将来自船内电力系统37的电力输出到电动发电机32，排气涡轮增压器12的涡轮转速上升。

于是，排气涡轮增压器12的涡轮转速上升，在时间t13，在排气涡轮增压器12的涡轮转速刚要到达喘振转速(例如，20rpm)的时间点之前，使溢流阀28开放。虽然排气涡轮增压器12的涡轮转速上升，并且缸体部13的未图示的排气阀关闭，但在此使溢流阀28开放，将在进气管L1流动的燃烧用气体的一部分从排出管L6排出，而抑制产生喘振。然后，在时间t14，在涡轮转速到达发动机旋转起动开始转速时，涡轮转速维持为该发动机旋转起动开始转速。

在涡轮转速维持为发动机旋转起动开始转速的状态下，等待发动机旋转起动开始信号102的输入。在时间t15，在输入发动机旋转起动开始信号102时，通过执行反复进行开闭阀26的开放或停止开放的气体运行，使发动机转速上升。此时，利用气体运行供给到缸体部13的动作气体以及压缩机21压送的燃烧用气体被排出，从而使涡轮22旋转，因此涡轮转速也上升。然后，在时间t16，在开始气体运行时，溢流阀28封闭。进一步地，在时间t17，在发动机转速到达燃料供给开始转速时，驱动喷射器18，向缸体部13内喷射燃料。

这样一来，在第二实施方式的内燃机的控制装置中，在柴油发动机主体11的起动前，在利用电动发电机32使排气涡轮增压器12旋转时，在排气涡轮增压器12的涡轮转速到达喘振转速时，使溢流阀28开放。

因此，在柴油发动机主体11的起动时，由于调整从排气涡轮增压器12向缸体部13供给的燃烧用气体的流量，因此能够抑制产生喘振，其结果是，能够提高内燃机的控制性。

[第三实施方式]

图7是表示第三实施方式的内燃机的控制方法的时序流程图。此外，本实施方式的内燃机的控制装置的基本结构与上述第一实施方式大致相同，参照图1进行说明，并且对与上述第一实施方式具有同样功能的部件标注同一附图标记并省略具体说明。

在第三实施方式的内燃机的控制装置中，如图1以及图7所示，控制装置38在柴油发动机主体11的起动前，在利用电动发电机32使排气涡轮增压器12旋转时，在输入电动回转起动准备信号101时，将溢流阀28的开度开放为以预先设定的预定的变化率增大。

在此，对第三实施方式的内燃机的控制方法进行说明。在时间t21，在输出电动回转起动准备信号101时，第二电力转换部36通过将来自船内电力系统37的三相交流电力转换为直流电力并在蓄电部35蓄电，而开始预充电，使蓄电部35的DC总线电压上升。此时，溢流阀28的开度以预定的变化率增大地开放。在时间t22，在蓄电部35的DC总线电压成为待机电压时，蓄电部35的DC总线电压维持为待机电压。另外，在此，第一电力转换部34将蓄电部35的直流电力转换为交流电力而开始驱动电动发电机32。然后，通过将来自船内电力系统37的电力输出到电动发电机32，使排气涡轮增压器12的涡轮转速上升。于是，伴随排气涡轮增压器12的涡轮转速上升，溢流阀28的开度增大。然后，在时间t23，溢流阀28的开度成为全开，但该溢流阀28的开度成为全开的时机优选为根据排气涡轮增压器12的涡轮转速来设定。

因此，虽然排气涡轮增压器12的涡轮转速上升，并且缸体部13的未图示的排气阀关闭，但是在此通过使溢流阀28逐渐开放而使在进气管L1流动的燃烧用气体的一部分从排出管L6排出，抑制产生喘振。并且，在时间t24，在涡轮转速到达发动机旋转起动开始转速时，涡轮转速维持为该发动机旋转起动开始转速。

在涡轮转速维持为发动机旋转起动开始转速的状态下，等待发动机旋转起动开始信号102的输入。在时间t25，在输入发动机旋转起动开始信号102时，通过执行反复进行开闭阀26的开放或停止开放的气体运行，使发动机转速上升。此时，利用气体运行而供给到缸体部13的动作气体以及压缩机21所压送的燃烧用气体被排出，从而使涡轮22旋转，因此涡轮转速也上升。然后，在时间t26，在气体运行开始时，溢流阀28封闭。进一步地，在时间t27，在发动机转速到达燃料供给开始转速时，驱动喷射器18，向缸体部13内喷射燃料。

这样一来，在第三实施方式的内燃机的控制装置中，在柴油发动机主体11的起动前，在利用电动发电机32使排气涡轮增压器12旋转时，在输入电动回转起动准备信号101时，溢流阀28的开度以预先设定的预定的变化率增大地开放。

因此，在柴油发动机主体11的起动时，由于调整从排气涡轮增压器12向缸体部13供给的燃烧用气体的流量，因此能够抑制产生喘振，其结果是，能够提高内燃机的控制性。另外，由于逐渐增加溢流阀28的开度，因此能够将燃烧用气体的流量和压力比设定在喘振线的附近(参照图5)，能够进一步减小电动发电机32的消耗电力。

此外，在该第三实施方式中，控制装置38在输入有电动回转起动准备信号(第一起动信号)101时，使溢流阀28逐渐开放，但也可以在蓄电部35的DC总线电压成为待机电压时，在与开始驱动电动发电机32的相同的时机使溢流阀28逐渐开放。

[第四实施方式]

图8是表示第四实施方式的内燃机的控制方法的流程图，图9是表示内燃机的控制方法的时序流程图。此外，本实施方式的内燃机的控制装置的基本结构是与上述第一实施方式大致同样的结构，参照图1进行说明，并且对与上述第一实施方式具有同样功能的部件标注同一附图标记并省略具体说明。

在第四实施方式的内燃机的控制装置中，如图1所示，控制装置38在输入有电动回转起动准备信号101时，通过控制第二电力转换部36，将来自船内电力系统37的三相交流电力转换为直流电力而在蓄电部35蓄电，维持为预先设定的待机电压，并且使溢流阀28开放而将向缸体部13供给的燃烧用气体的一部分排出。控制装置38在输入有发动机旋转起动开始信号102时，通过控制第一电力转换部34，将蓄电部35的直流电力转换为交流电力而开始驱动电动发电机32。然后，将来自船内电力系统37的电力输入到电动发电机32，使排气涡轮增压器12的涡轮转速上升。并且，在涡轮转速到达发动机旋转起动开始转速时，反复进行开闭阀26的开放或停止开放，而向柴油发动机主体11供给动作气体并开始气体运行，从而使发动机转速上升。控制装置38在发动机转速到达燃料供给开始转速时，驱动各喷射器18，向柴油发动机主体11供给燃料。于是，船用柴油发动机10开始燃烧运转。

在此，对于使用第四实施方式的内燃机的控制装置的起动方法，参照流程图和时间图进行具体说明。

在第四实施方式的内燃机的控制方法中，如图1以及图8所示，在步骤S21中，控制装置38判定是否输入有电动回转起动准备信号101。在此，在判定为未输入电动回转起动准备信号101(否)时，保持原状地待机。另一方面，在判定为输入有电动回转起动准备信号101(是)时，在步骤S22，控制装置38通过控制第二电力转换部36，将来自船内电力系统37的三相交流电力转换为直流电力并在蓄电部35蓄电，即，开始预充电。另外，在步骤S23中，控制装置38使溢流阀28开放。

然后，在步骤S24，控制装置38检测蓄电部35的DC总线电压，判定蓄电部35的DC总线电压是否达到待机电压。在此，在判定为蓄电部35的DC总线电压未达到待机电压判定(否)时，继续预充电。另一方面，在判定为蓄电部35的DC总线电压到达待机电压(是)时，将DC总线电压维持为待机电压。在此，控制装置38等待发动机旋转起动开始信号102的输入。

在步骤S25，控制装置38判定是否输入有发动机旋转起动开始信号102。在此，在判定为未输入发动机旋转起动开始信号102(否)时，维持该待机状态。另一方面，在判定为输入有发动机旋转起动开始信号102(是)时，在步骤S26，控制装置38通过控制第一电力转换部34，将蓄电部35的直流电力转换为交流电力而开始驱动电动发电机32。然后，将来自船内电力系统37的电力输出到电动发电机32，而开始电动回转。即，利用电动发电机32，使排气涡轮增压器12的压缩机21以及涡轮22驱动旋转，而使涡轮转速上升。此时，由于柴油发动机主体11未起动，因此缸体部13的未图示的排气阀关闭，有可能发生喘振。但是，在步骤S13中，溢流阀28开放，在进气管L1流动的燃烧用气体的一部分从排出管L6排出，抑制发生喘振。

然后，在步骤S27中，控制装置38使电动回转稳定，并判定涡轮转速是否到达发动机旋转起动开始转速。在此，在判定为涡轮转速未到达发动机旋转起动开始转速(否)时，使涡轮转速进一步上升。然后，在判定为涡轮转速到达了发动机旋转起动开始转速(是)时，在步骤S28，通过反复进行开闭阀26的开放或停止开放，而向柴油发动机主体11供给动作气体，从而执行气体运行，使发动机转速上升。

然后，在步骤29中，控制装置38判定是否开始了气体运行。在此，在判定为开始了气体运行(是)时，在步骤S30中，使溢流阀28封闭。此外，步骤29的处理也可以变更为判定是否开始了气体运行，并判定未图示的排气阀是否开始了开闭动作。

在步骤S31中，控制装置38判定发动机转速是否到达了燃料供给开始转速。在此，在判定为发动机转速未达到燃料供给开始转速(否)时，继续气体运行。另一方面，在判定为发动机转速到达了燃料供给开始转速(是)时，在步骤S32，控制装置38驱动各喷射器18，向柴油发动机主体11的缸体部13内(燃烧室)喷射燃料。

另外，对第四实施方式的内燃机的控制装置的动作时机进行说明。如图1以及图9所示，在时间t31，在输出电动回转起动准备信号101时，第二电力转换部36将来自船内电力系统37的三相交流电力转换为直流电力并在蓄电部35蓄电，从而开始预充电，使蓄电部35的DC总线电压上升。另外，此时，溢流阀28开放。在时间t32，在蓄电部35的DC总线电压成为待机电压时，蓄电部35的DC总线电压维持为待机电压。在蓄电部35的DC总线电压维持为待机电压的状态下，等待发动机旋转起动开始信号102的输入。

在时间t33，在输入发动机旋转起动开始信号102时，第一电力转换部34将蓄电部35的直流电力转换为交流电力并驱动电动发电机32，从而使排气涡轮增压器12的涡轮转速上升。此时，虽然缸体部13的未图示的排气阀关闭，但通过使溢流阀28开放，在进气管L1流动的燃烧用气体的一部从排出管L6排出，从而抑制产生喘振。然后，在时间t34，在涡轮转速到达发动机旋转起动开始转速时，通过执行反复进行开闭阀26的开放或停止开放的气体运行，使发动机转速上升。此时，利用气体运行而供给到缸体部13的动作气体以及压缩机21所压送的燃烧用气体被排出，从而使涡轮22旋转，因此涡轮转速也上升。然后，在时间t35，在气体运行开始时，封闭溢流阀28。进一步地，在时间t36，在发动机转速到达燃料供给开始转速时，驱动喷射器18，向缸体部13内喷射燃料。

这样一来，在第四实施方式的内燃机的控制装置中，控制装置38在柴油发动机主体11的起动前，利用电动发电机32使排气涡轮增压器12旋转时，在输入电动回转起动准备信号101时，使溢流阀28开放。因此，能够将燃烧用气体向外部排出，能够抑制产生喘振，其结果是，能够提高内燃机的控制性。

在第四实施方式的内燃机的控制装置中，在输入电动回转起动准备信号101时，将来自船内电力系统37的三相交流电力转换为直流电力并在蓄电部35蓄电，维持为待机电压，在输入发动机旋转起动开始信号102时，将蓄电部35的直流电力转换为交流电力而开始驱动电动发电机32。然后，将来自船内电力系统37的电力输出到电动发电机32，使排气涡轮增压器12的涡轮转速上升，在涡轮转速到达发动机旋转起动开始转速时，通过反复进行开闭阀26的开放或停止开放，而向缸体部13供给动作气体，从而使发动机转速上升，在发动机转速到达燃料供给开始转速时，驱动各喷射器18而向缸体部13供给燃料。因此，在用于驱动排气涡轮增压器12的电力在蓄电部35蓄电的状态下，成为相对于发动机旋转起动开始信号102的待机状态，在输入该发动机旋转起动开始信号102时，利用蓄电部35的电力驱动电动发电机32而使排气涡轮增压器12的旋转上升，因此在待机状态下，不会消耗蓄电部35的电力，能够降低电力消耗量。

另外，实施方式4的内燃机的控制方法具有如下工序：接收电动回转起动准备信号101而开始蓄电部35的蓄电；接收电动回转起动准备信号101而使溢流阀28开放；将蓄电部35的电压维持为待机电压；接收发动机旋转起动开始信号102而利用蓄电部35的电力开始驱动电动发电机12，使来自船内电力系统37的电力输出到电动发电机32而驱动排气涡轮增压器12；在排气涡轮增压器12的涡轮转速到达发动机旋转起动开始转速时，向缸体部13供给燃烧用气体；在发动机转速到达燃料供给开始转速时，向缸体部13供给燃料。

因此，在输入发动机旋转起动开始信号102时，利用蓄电部35的电力驱动电动发电机32而使涡轮旋转上升，因此在待机状态下，不会消耗蓄电部35的电力，能够降低电力消耗量。另外，由于接收电动回转起动准备信号101而使溢流阀28开放，因此能够抑制产生喘振，其结果是，能够提高内燃机的控制性。

另外，在上述实施方式中，将作为本发明的增压器的排气涡轮增压器12设为混合增压器，将本发明的电动机设为电动发电机32，但不限于该结构。例如，也可以将电动发电机32仅作为电动机(马达)，在该电动机上连接有作为蓄电部的电池。

另外，在上述各实施方式中，利用动作气体供给源25、开闭阀26、动作气体供给管L5构成发动机旋转起动装置24，但不限于该结构。例如，也可以将内燃机旋转起动装置作为电动机，将该电动机连接于内燃机的曲轴，利用电动机使曲轴强制地驱动旋转。

Claims (7)

1.一种内燃机，其特征在于，具有：

内燃机主体；

增压器，所述增压器具有利用配管与所述内燃机主体连接而向所述内燃机主体供给燃烧用气体的压缩机以及与所述压缩机同轴旋转的涡轮；

电动机，所述电动机驱动所述压缩机；

蓄电部，所述蓄电部向所述电动机供给电力；

开闭装置，所述开闭装置对设于所述内燃机主体与所述压缩机之间的所述配管、和所述配管的外部进行开闭；以及

控制装置，所述控制装置对所述电动机和所述开闭装置进行驱动控制，

所述控制装置在所述内燃机主体的起动开始前通过驱动所述电动机而驱动所述压缩机，

在所述压缩机的转速到达预先设定的喘振转速的时间点以前，所述控制装置驱动所述开闭装置而使所述配管和所述配管的外部成为开状态，

在所述蓄电部的电压到达预先设定的待机电压后，利用所述蓄电部的电力开始驱动电动机来驱动压缩机，在所述压缩机的转速到达预先设定的所述内燃机主体的起动开始转速时，不供给燃料地使内燃机主体起动。

2.如权利要求1所述的内燃机，其特征在于，

所述控制装置开始向所述蓄电部的蓄电，并且驱动所述开闭装置而使所述配管和所述配管的外部成为开状态。

3.如权利要求1或2所述的内燃机，其特征在于，

还具有内燃机旋转起动装置，所述内燃机旋转起动装置不向所述内燃机主体供给燃料地使所述内燃机主体开始旋转起动，

所述控制装置在驱动所述内燃机旋转起动装置后，驱动所述开闭装置而使所述配管和所述配管的外部成为闭状态。

4.如权利要求1或2所述的内燃机，其特征在于，

所述控制装置在开始开闭驱动所述内燃机主体的排气阀后，驱动所述开闭装置而使所述配管和所述配管的外部成为闭状态。

5.如权利要求2所述的内燃机，其特征在于，

所述开闭装置为流量调整阀，所述控制装置在驱动所述开闭装置时，使所述流量调整阀的开度以预先设定的规定变化率增大。

6.一种内燃机的控制装置，其特征在于，所述内燃机具有：

内燃机主体；

增压器，所述增压器具有利用配管与所述内燃机主体连接而向所述内燃机主体供给燃烧用气体的压缩机以及与所述压缩机同轴旋转的涡轮；

电动机，所述电动机驱动所述压缩机；

蓄电部，所述蓄电部向所述电动机供给电力；以及

开闭装置，所述开闭装置对设于所述内燃机主体与所述压缩机之间的所述配管、和所述配管的外部进行开闭，

所述内燃机的控制装置在所述内燃机主体的起动开始前通过驱动所述电动机而驱动所述压缩机，在所述压缩机的转速到达预先设定的喘振转速的时间点以前，所述内燃机的控制装置驱动所述开闭装置而使所述配管和所述配管的外部成为开状态，

在所述蓄电部的电压到达预先设定的待机电压后，利用所述蓄电部的电力开始驱动电动机来驱动压缩机，

在所述压缩机的转速到达预先设定的所述内燃机主体的起动开始转速时，不供给燃料地使所述内燃机主体起动。

7.一种内燃机的控制方法，其特征在于，具有如下工序：

开始蓄电部的蓄电；

在所述蓄电部的电压到达预先设定的待机电压后，利用所述蓄电部的电力开始驱动电动机来驱动压缩机；

在所述压缩机的转速到达预先设定的喘振转速的时间点以前，对设于内燃机主体与所述压缩机之间的配管、和所述配管的外部进行开闭；

在所述压缩机的转速到达预先设定的内燃机起动开始转速时，不供给燃料地使所述内燃机主体起动；以及

在所述内燃机主体的转速到达预先设定的燃料供给开始转速时，向所述内燃机主体供给燃料。