CN107208595A - 内燃机的启动装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种内燃机的启动装置及方法。本发明的内燃机的启动装置及方法中，所述装置设置有排气涡轮增压器(12)；电动发电机(32)；蓄电部(35)；发动机旋转启动装置(24)；喷射器(18)；以及控制电动发电机(32)、发动机旋转启动装置(24)及喷射器(18)的控制装置(38)，若发动机旋转启动开始信号(102)被输入且排气涡轮增压器(12)的转速达到发动机旋转启动开始转速，则控制装置(38)开始发动机旋转启动装置(24)的驱动，若发动机转速达到燃料供给开始转速，则控制装置(38)开始喷射器(18)的驱动，由此提高内燃机的启动性。

Description

内燃机的启动装置及方法
技术领域
本发明涉及一种具有增压器的内燃机的启动装置及方法。
背景技术
例如，船用内燃机中，为了改善油耗及减少排气中的CO2而安装有增压器。该增压器通过利用由内燃机排出的排气来驱动涡轮及压缩机，对进气进行压缩后向内燃机供给而提高内燃机的输出。并且，有利用驱动增压器后的压缩机的剩余能量来用发电机进行发电的涡轮增压器发电装置。该涡轮增压器发电装置在增压器中直接连结发电机并将剩余的排气能量作为电能来回收，由此减少船内的其他发电机的发电量。
作为这种涡轮增压器发电装置，有下述专利文献1中所记载的装置。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-224672号公报
非专利文献
非专利文献1：三菱重工技报Vol.49 NO.1(2012)新产品/新技术特辑“用排气发电的大型船用混合式增压器的实用化”
发明内容
发明要解决的技术课题
另一方面，如非专利文献1所记载，在内燃机启动时或低负荷运行时，仅靠增压器无法向内燃机供给充分的燃烧用气体，因此使用辅助鼓风机来确保向内燃机供给的进气。但是，辅助鼓风机以恒定的速度运行并向内燃机供给恒定量的空气，因此内燃机启动时供给所需量的空气变得困难，从而存在启动性不良的问题。并且，控制的自由度较低，最佳运行较难，从而存在效率差的问题。
本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种提高内燃机的启动性的内燃机的启动装置及方法。
用于解决技术课题的手段
用于实现上述目的的本发明的内燃机的启动装置的特征为，具备：压缩机，向内燃机供给燃烧用气体；电动机，驱动所述压缩机；内燃机旋转启动装置，不供给燃料而驱动所述内燃机；燃料供给装置，向所述内燃机供给燃料；及控制装置，驱动控制所述电动机、所述内燃机旋转启动装置及所述燃料供给装置，若所述压缩机的转速达到预先设定的内燃机旋转启动开始转速，则所述控制装置驱动所述内燃机旋转启动装置，若所述内燃机的转速达到预先设定的燃料供给开始转速，则所述控制装置开始所述燃料供给装置的驱动。
因此，若压缩机的转速达到内燃机旋转启动开始转速，则驱动内燃机旋转启动装置，若内燃机的转速达到燃料供给开始转速，则驱动燃料供给装置，由此启动内燃机。因此，使用用于驱动压缩机的电动机来启动内燃机，而无需使用辅助鼓风机等其他装置，从而能够抑制设备成本的增加，并且提高内燃机的启动性。
本发明的内燃机的启动装置的特征为，设置有向所述电动机供给电力的蓄电部，所述蓄电部接受来自外部的电源装置的电力来进行蓄电，所述控制装置在开始对所述蓄电部的蓄电而使所述蓄电部的电压达到预先设定的待机电压后，开始所述压缩机的驱动，若所述压缩机的转速达到所述内燃机旋转启动开始转速，则开始所述内燃机旋转启动装置的驱动。
因此，设置积蓄用于驱动压缩机的电力的蓄电部，并在蓄电部的电压达到待机电压后，通过蓄电部的电力开始驱动压缩机，然后将来自船内电力系统的电力向电动机输出，由此能够适当地提高压缩机的转速及内燃机的转速，并能够执行内燃机的平稳启动。
本发明的内燃机的启动装置的特征为，若所述蓄电部的电压达到所述待机电压，则所述控制装置通过所述蓄电部的电力开始所述电动机的驱动而将所述压缩机的转速设成所述内燃机旋转启动开始转速后，将所述压缩机的转速维持在所述内燃机旋转启动开始转速，当内燃机旋转启动信号输入到所述控制装置时，开始所述内燃机旋转启动装置的驱动。
因此，在将用于驱动压缩机的电力蓄电在蓄电部，且将压缩机的转速维持在内燃机旋转启动开始转速的状态下，成为相对于内燃机旋转启动信号的待机状态，因此在输入该内燃机旋转启动信号时，能够提前提高压缩机的转速及内燃机的转速，并能够执行内燃机的平稳启动。
本发明的内燃机的启动装置的特征为，所述控制装置当所述蓄电部的电压达到所述待机电压，且内燃机旋转启动信号输入到所述控制装置时，通过所述蓄电部的电力开始所述电动机的驱动，若所述压缩机的转速达到所述内燃机旋转启动开始转速，则开始所述内燃机旋转启动装置的驱动。
因此，在将用于驱动压缩机的电力蓄电在蓄电部的状态下，成为相对于内燃机旋转启动信号的待机状态，在输入该内燃机旋转启动信号时，通过蓄电部的电力开始驱动电动机，然后将来自船内电力系统的电力向电动机输出而提高压缩机的旋转，因此在待机状态下不会消耗蓄电部的电力，从而能够降低耗电量。
并且，本发明的内燃机的启动方法的特征为，具备如下工序：开始蓄电部的蓄电；在所述蓄电部的电压达到预先设定的待机电压后，通过所述蓄电部的电力驱动电动机来驱动压缩机；若所述压缩机的转速达到预先设定的内燃机旋转启动开始转速，则不供给燃料而旋转启动所述内燃机；及若所述内燃机的转速达到预先设定的燃料供给开始转速，则向所述内燃机供给燃料。
因此，使用用于驱动压缩机的电动机来启动内燃机，而无需使用辅助鼓风机等其他装置，从而能够抑制设备成本的增加，并且提高内燃机的启动性。
本发明的内燃机的启动方法的特征为，所述压缩机的转速达到所述内燃机旋转启动开始转速后维持在所述内燃机旋转启动开始转速，接受内燃机旋转启动信号后开始所述内燃机旋转启动装置的驱动。
因此，在将用于驱动压缩机的电力蓄电在蓄电部，且将压缩机的转速维持在内燃机旋转启动开始转速的状态下，成为相对于内燃机旋转启动信号的待机状态，因此在输入该内燃机旋转启动信号时，能够提前提高压缩机的转速及内燃机的转速，并能够执行内燃机的平稳启动。
本发明的内燃机的启动方法的特征为，所述蓄电部的电压达到所述待机电压后进行维持，接受所述内燃机旋转启动信号后通过所述蓄电部的电力开始所述电动机的驱动，并且所述压缩机的转速达到所述内燃机旋转启动开始转速后开始内燃机旋转启动装置的驱动。
因此，在将用于驱动压缩机的电力蓄电在蓄电部的状态下，成为相对于内燃机旋转启动信号的待机状态，在输入该内燃机旋转启动信号时，通过蓄电部的电力开始驱动电动机，然后将来自船内电力系统的电力向电动机输出而提高压缩机的旋转，因此在待机状态下不会消耗蓄电部的电力，从而能够降低耗电量。
发明效果
根据本发明的内燃机的启动装置及方法，能够提高内燃机的启动性。
附图说明
图1是表示第1实施方式的内燃机的启动装置的概略结构图。
图2是表示第1实施方式的内燃机的启动方法的流程图。
图3是表示内燃机的启动方法的时间流程图。
图4是表示第2实施方式的内燃机的启动方法的流程图。
图5是表示内燃机的启动方法的时间流程图。
图6是表示第3实施方式的内燃机的启动方法的流程图。
图7是表示内燃机的启动方法的时间流程图。
图8是表示第4实施方式的内燃机的启动方法的流程图。
图9是表示内燃机的启动方法的时间流程图。
图10是表示第5实施方式的内燃机的启动装置的概略结构图。
图11是表示第5实施方式的内燃机的启动方法的流程图。
图12是表示内燃机的启动方法的时间流程图。
图13是表示第6实施方式的内燃机的启动方法的流程图。
图14是表示内燃机的启动方法的时间流程图。
具体实施方式
以下，参考附图，对本发明所涉及的内燃机的启动装置及方法的优选实施方式进行详细的说明。另外，本发明并不限定于该实施方式，并且，当有多个实施方式时，包括将各实施方式进行组合的结构。
[第1实施方式]
图1是表示第1实施方式的内燃机的启动装置的概略结构图。
在第1实施方式中，如图1所示，作为内燃机的船用柴油机10具备柴油发动机主体11及排气涡轮增压器12。柴油发动机主体11设置有多个缸体部13，虽然未图示，但在每个缸体部13的内部，活塞分别往复移动自如地被支承，各活塞的下部经由十字头与曲轴连结。
缸体部13经由进气口14连结有进气歧管15，并且经由排气口16连结有排气歧管17。而且，进气歧管15经由进气管L1与排气涡轮增压器12的压缩机21连结。并且，排气歧管17经由排气管L2与排气涡轮增压器12的涡轮22连结。并且，缸体部13中，分别设置有作为向内部喷射燃料(例如，重油、天然气等)的燃料供给装置的喷射器18。各喷射器18中，连结有未图示的燃料箱。
排气涡轮增压器12构成为压缩机(compressor)21与涡轮22经由旋转轴23连结在同轴上，压缩机21及涡轮22通过旋转轴23能够一体旋转。压缩机21中，连结有从外部进气的进气管L3，并且连结有至进气歧管15的进气管L1。涡轮22中，连结有至排气歧管17的排气管L2，并且连结有向外部排气的排气管L4。
因此，涡轮22由从排气歧管17通过排气管L2而所引导的排气(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由涡轮22驱动，在对从进气管L3进气的空气等气体进行压缩后，将已进行压缩的空气等气体作为燃烧用气体来从进气管L1向进气歧管15压送。
并且，柴油发动机主体11设置有无需向缸体部13的内部喷射燃料便能够启动发动机的发动机旋转启动装置24。发动机旋转启动装置24例如为通过向缸体部13供给工作气体来使缸体部13的未图示的活塞工作的装置。发动机旋转启动装置24具备工作气体供给源25(例如，蓄能器或泵等)、开关阀26及工作气体供给管L5。工作气体供给管L5中，在基端部连结有工作气体供给源25，前端部与每个缸体部13连结，并且设置有多个与每个缸体部对应的开关阀26。发动机旋转启动装置24在船用柴油机10启动时，通过对每个开关阀26进行开关控制，重复进行将工作气体供给源25的工作气体从工作气体供给管L5向缸体部13的供给/停止供给。由此，无需向缸体部13的内部喷射燃料，便能够使设置在缸体部13的未图示的活塞工作，且经由十字头使曲轴开始旋转(开始驱动)。
排气涡轮增压器12为混合式增压器，且经由与压缩机21及涡轮22的旋转轴23同轴上的旋转轴31连结有电动发电机(电动机)32。虽然未图示，但电动发电机32由固定在旋转轴31上的转子及固定在套管且配置于转子的周围的定子构成。该电动发电机32具有由排气驱动来发电的发电功能，并且具有驱动旋转压缩机21及涡轮22的电动功能。
排气涡轮增压器12具备电力转换装置33。电力转换装置33具备第1电力转换部34、蓄电部35及第2电力转换部36。第1电力转换部34与电动发电机32连接，并在电动发电机32进行再生动作时，将由电动发电机32发电的交流电力转换为直流电力后输出。第2电力转换部36与船内电力系统37连接，并在电动发电机32进行再生动作时，将来自第1电力转换部34的直流电力转换为适合于船内电力系统37的三相交流电力后向船内电力系统37输出。蓄电部35连接在第1电力转换部34与第2电力转换部36之间，并对来自第1电力转换部34的直流电力仅蓄电规定量。蓄电部35是为了对向第2电力转换部36输出的电力进行平滑化而设置，在开始电动发电机32的再生动作时，将所蓄电的电力向第2电力转换部36输出。开始再生动作后向第2电力转换部36输出的电力经由第1电力转换部34从电动发电机32输出。
并且，第2电力转换部36在电动发电机32进行动力运行动作时，将来自船内电力系统37的三相交流电力转换为直流电力后向第1电力转换部34输出。第1电力转换部34在电动发电机32进行动力运行动作时，将来自第2电力转换部36的直流电力转换为交流电力后向电动发电机32输出。蓄电部35对来自第2电力转换部36的直流电力仅蓄电规定量。蓄电部35是为了对向第1电力转换部34输出的电力进行平滑化而设置，在开始电动发电机32的动力运行动作时，将所蓄电的电力向第1电力转换部34输出。开始动力运行动作后向第1电力转换部34输出的电力经由第2电力转换部36从船内电力系统37输出。
在此，对电力转换装置33的结构并不进行详细的说明，但例如，第1电力转换部34为变换器，蓄电部35为电容器，第2电力转换部36为逆变器。
控制装置38具备控制电动发电机32的第1控制装置38a及控制柴油发动机主体11的第2控制装置38b。
第1控制装置38a通过控制第1电力转换部34及第2电力转换部36，能够控制电动发电机32。即，第1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1电力转换部34及第2电力转换部36的功能。
第2控制装置38b能够驱动控制柴油发动机主体11中的喷射器(燃料供给装置)18及发动机旋转启动装置24。并且，第2控制装置38b驱动控制各喷射器18来控制燃料喷射时期及燃料喷射量。而且，第2控制装置38b对构成发动机旋转启动装置24的开关阀26进行开关控制来控制向缸体部13的工作气体供给时期及工作气体供给量。
并且，在第1实施方式中，若发动机旋转启动开始信号(内燃机旋转启动开始信号)102被输入且涡轮转速(涡轮转速与“压缩机转速”及“增压器转速”相等)达到预先设定的发动机旋转启动开始转速(内燃机旋转启动开始转速)，则控制装置38开放开关阀26而开始向柴油发动机主体11供给工作气体的空气运行。然后，若船用柴油机10的转速达到预先设定的燃料供给开始转速，则控制装置38驱动各喷射器18来开始向柴油发动机主体11供给燃料。
具体而言，若电动回转启动准备信号101被输入，则控制装置38通过控制第2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后蓄电在蓄电部35，并使蓄电部35的电压达到预先设定的待机电压。并且，若蓄电部35的电压到达待机电压，则控制装置38通过控制第1电力转换部34，将蓄电部35的直流电力转换为交流电力后开始驱动电动发电机32。然后，将来自船内电力系统37的电力向电动发电机32输出而使涡轮转速达到预先设定的发动机旋转启动开始转速，之后进行维持。然后，若发动机旋转启动开始信号102被输入，则控制装置38开始对每个开关阀26进行开关控制来重复向柴油发动机主体11供给/停止供给工作气体的空气运行，由此提高发动机转速。若发动机转速达到预先设定的燃料供给开始转速，则控制装置38驱动各喷射器18来向柴油发动机主体11供给燃料。于是，船用柴油机10开始基于燃烧的运行。
另外，电动回转启动准备信号101及发动机旋转启动开始信号102是由船内的负责人通过对操作盘(省略图示)进行操作来输出的信号，且设置有用于发送电动回转启动准备信号101的开关及用于发送发动机旋转启动开始信号102的开关。
在此，利用流程图及时间图对使用了第1实施方式的内燃机的启动装置的启动方法进行详细的说明。图2是表示第1实施方式的内燃机的启动方法的流程图，图3是表示内燃机的启动方法的时间流程图。
第1实施方式的内燃机的启动方法中，如图2所示，在步骤S1中，控制装置38判定电动回转启动准备信号101是否有输入。在此，若判定(否)为电动回转启动准备信号101未输入，则直接待机。另一方面，若判定(是)为电动回转启动准备信号101已输入，则在步骤S2中，控制装置38通过控制第2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后蓄电在蓄电部35，即，开始进行预充电。然后，在步骤S3中，控制装置38检测蓄电部35的DC母线电压，并判定蓄电部35的DC母线电压是否达到规定值以上即是否达到前述的待机电压。
在此，若判定(否)为蓄电部35的DC母线电压未达到待机电压，则继续进行预充电。另一方面，若判定(是)为蓄电部35的DC母线电压达到待机电压，则在步骤S4中，控制装置38通过控制第1电力转换部34，将蓄电部35的直流电力转换为交流电力后开始驱动电动发电机32，将来自船内电力系统37的电力向电动发电机32输出，并开始电动回转。即，通过电动发电机32，驱动旋转排气涡轮增压器12的压缩机21及涡轮22，并提高涡轮转速。然后，在步骤S5中，控制装置38判定电动回转是否稳定，且涡轮转速(压缩机转速)是否达到发动机旋转启动开始转速。
若判定(否)为涡轮转速未达到发动机旋转启动开始转速，则进一步提高涡轮转速。然后，若判定(是)为涡轮转速达到了发动机旋转启动开始转速，则在步骤S6中，停止提高涡轮转速，并维持该转速。在此，控制装置38等待发动机旋转启动开始信号102的输入。此时，控制装置38将蓄电部35的DC母线电压维持在待机电压(例如，600V)，将涡轮转速维持在发动机旋转启动开始转速(例如，500rpm)。
然后，在步骤S7中，控制装置38判定发动机旋转启动开始信号102是否有输入。在此，若判定(否)为发动机旋转启动开始信号102未输入，则维持该待机状态。另一方面，若判定(是)为发动机旋转启动开始信号102已输入，则在步骤S8中，通过对开关阀26进行开关控制来向柴油发动机主体11供给工作气体，从而执行空气运行来提高发动机转速。该空气运行是指通过重复进行向柴油发动机主体11的缸体部13内供给/停止供给工作气体，使活塞往复移动，并经由十字头使曲轴旋转。然后，若曲轴的转速成为规定的转速以上，则未图示的排气阀开始进行开关动作。
在步骤S9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，若判定(否)为发动机转速未到达燃料供给开始转速，则继续空气运行。另一方面，若判定(是)为发动机转速达到了燃料供给开始转速，则在步骤S9中，驱动各喷射器18，并向柴油发动机主体11的缸体部13内(燃烧室)喷射燃料。于是，在缸体部13内(燃烧室)燃料被点燃而开始燃烧，因此船用柴油机10能够开始燃烧运行。
并且，对第1实施方式的内燃机的启动装置的工作时间进行说明。如图1及图3所示，时间t1时，若电动回转启动准备信号101被输出，则第2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后蓄电在蓄电部35，由此开始进行预充电，蓄电部35的DC母线电压上升。时间t2时，若蓄电部35的DC母线电压成为待机电压，则蓄电部35的DC母线电压维持在待机电压。并且，在此，第1电力转换部34将蓄电部35的直流电力转换为交流电力后开始驱动电动发电机32，且将来自船内电力系统37的电力向电动发电机32输出，由此涡轮转速上升。然后，时间t3时，若涡轮转速达到发动机旋转启动开始转速，则涡轮转速维持在该发动机旋转启动开始转速。
在蓄电部35的DC母线电压维持在待机电压，且涡轮转速维持在发动机旋转启动开始转速的状态下，等待发动机旋转启动开始信号102的输入。时间t4时，若发动机旋转启动开始信号102被输入，则通过执行重复开关阀26的开放/停止开放的空气运行，从而发动机转速上升。此时，通过空气运行供给至缸体部13的工作气体及由压缩机21压送的燃烧用气体被排出，从而涡轮22旋转，因此涡轮转速也上升。然后，时间t5时，若发动机转速达到燃料供给开始转速，则喷射器18驱动，并向缸体部13内喷射燃料。于是，在缸体部13内(燃烧室)开始进行燃烧，发动机转速上升至规定转速，从而船用柴油机10开始燃烧运行。
如此，在第1实施方式的内燃机的启动装置中，设置有排气涡轮增压器12；电动发电机32；蓄电部35；发动机旋转启动装置24(工作气体供给管L5、工作气体供给源25及开关阀26)；燃料供给装置(喷射器18)；及控制电动发电机32、发动机旋转启动装置24及喷射器18的控制装置38，若发动机旋转启动开始信号102被输入且涡轮转速达到发动机旋转启动开始转速，则控制装置38驱动发动机旋转启动装置24，若发动机转速达到燃料供给开始转速，则控制装置38驱动喷射器18。
因此，若发动机旋转启动开始信号102被输入而涡轮转速达到发动机旋转启动开始转速，则不供给燃料而驱动柴油发动机主体11，若发动机转速达到燃料供给开始转速，则驱动喷射器18，由此船用柴油机10开始燃烧运行。因此，使用用于驱动排气涡轮增压器12的电动发电机32来启动船用柴油机10，而无需使用辅助鼓风机等其他装置，从而能够抑制设备成本的增加，并且提高船用柴油机10的启动性。
在第1实施方式的内燃机的启动装置中，若电动回转启动准备信号101被输入，则开始蓄电部35的蓄电而设成待机电压，若发动机旋转启动开始信号102被输入且涡轮转速达到发动机旋转启动开始转速，则驱动发动机旋转启动装置24。因此，在输入电动回转启动准备信号101时，将用于驱动排气涡轮增压器12的电力蓄电在蓄电部35，并维持在待机电压来待机，从而在输入发动机旋转启动开始信号102时，能够适当地提高涡轮转速及发动机转速，并能够执行船用柴油机10的平稳启动。
在第1实施方式的内燃机的启动装置中，若蓄电部35的电压达到待机电压，则通过蓄电部35的电力开始驱动电动发电机32，并将来自船内电力系统37的电力向电动发电机32输出而将涡轮转速维持在发动机旋转启动开始转速，若发动机旋转启动开始信号102被输入，则驱动发动机旋转启动装置24。因此，在将用于驱动排气涡轮增压器12的电力蓄电在蓄电部35，且将涡轮转速维持在发动机旋转启动开始转速的状态下，成为相对于发动机旋转启动开始信号102的待机状态，因此在输入该发动机旋转启动开始信号102时，能够提前提高涡轮转速及发动机转速，并能够执行船用柴油机10的平稳启动。
并且，第1实施方式的内燃机的启动方法具有如下工序：接受电动回转启动准备信号101后开始蓄电部35的蓄电；若蓄电部35的电压达到待机电压，则通过蓄电部35的电力驱动电动发电机32来驱动排气涡轮增压器12；将蓄电部35的电压维持在待机电压，并且将涡轮转速维持在发动机旋转启动开始转速；接受发动机旋转启动开始信号102后不供给燃料而开始旋转启动柴油发动机主体11；及若发动机转速达到燃料供给开始转速，则向缸体部13供给燃料。
因此，在输入发动机旋转启动开始信号102时，能够提前提高涡轮转速及发动机转速，并能够执行船用柴油机10的平稳启动。
[第2实施方式]
图4是表示第2实施方式的内燃机的启动方法的流程图，图5是表示内燃机的启动方法的时间流程图。另外，本实施方式的内燃机的启动装置的基本结构是与上述的第1实施方式几乎相同的结构，利用图1进行说明，并且对于具有与上述的第1实施方式相同的功能的部件，标注相同的符号并省略详细说明。
第2实施方式的内燃机的启动装置中，如图1所示，若电动回转启动准备信号101被输入，则控制装置38通过控制第2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后蓄电在蓄电部35，并使蓄电部35的电压达到预先设定的待机电压之后进行维持。若发动机旋转启动开始信号102被输入，则控制装置38通过控制第1电力转换部34，将蓄电部35的直流电力转换为交流电力后开始驱动电动发电机32，将来自船内电力系统37的电力向电动发电机32输出，从而提高涡轮转速。然后，若涡轮转速达到发动机旋转启动开始转速，则重复进行开关阀26的开放/停止开放，并向柴油发动机主体11供给工作气体而开始空气运行，由此提高发动机转速。若发动机转速达到燃料供给开始转速，则控制装置38驱动各喷射器18来向柴油发动机主体11供给燃料。于是，船用柴油机10开始燃烧运行。
在此，利用流程图及时间图对使用了第2实施方式的内燃机的启动装置的启动方法进行详细的说明。
第2实施方式的内燃机的启动方法中，如图1及图4所示，在步骤S11中，控制装置38判定电动回转启动准备信号101是否有输入。在此，若判定(否)为电动回转启动准备信号101未输入，则直接待机。另一方面，若判定(是)为电动回转启动准备信号101已输入，则在步骤S12中，控制装置38通过控制第2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后蓄电在蓄电部35，即开始进行预充电。
然后，在步骤S13中，控制装置38检测蓄电部35的DC母线电压，并判定蓄电部35的DC母线电压是否达到了规定值以上即是否达到了前述的待机电压。在此，若判定(否)为蓄电部35的DC母线电压未达到待机电压，则继续进行预充电。另一方面，若判定(是)为蓄电部35的DC母线电压达到了待机电压，则将DC母线电压维持在待机电压。在此，控制装置38等待发动机旋转启动开始信号102的输入。
在步骤S14中，控制装置38判定发动机旋转启动开始信号102是否有输入。在此，若判定(否)为发动机旋转启动开始信号102未输入，则维持该待机状态。另一方面，若判定(是)为发动机旋转启动开始信号102已输入，则在步骤S15中，控制装置38通过控制第1电力转换部34，将蓄电部35的直流电力转换为交流电力后开始驱动电动发电机32，将来自船内电力系统37的电力向电动发电机32输出，并开始电动回转。即，通过电动发电机32，驱动旋转排气涡轮增压器12的压缩机21及涡轮22，并提高涡轮转速。然后，在步骤S16中，控制装置38判定电动回转是否稳定，且涡轮转速是否达到了发动机旋转启动开始转速。
在此，若判定(否)为涡轮转速未达到发动机旋转启动开始转速，则进一步提高涡轮转速。然后，若判定(是)为涡轮转速达到了发动机旋转启动开始转速，则在步骤S17中，重复进行开关阀26的开放/停止开放，并向柴油发动机主体11供给工作气体，由此执行空气运行来提高发动机转速。
在步骤S18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。在此，若判定(否)为发动机转速未达到燃料供给开始转速，则继续空气运行。另一方面，若判定(是)为发动机转速达到了燃料供给开始转速，则在步骤S19中，控制装置38驱动各喷射器18，并向柴油发动机主体11的缸体部13内(燃烧室)喷射燃料。于是，在缸体部13内(燃烧室)燃料被点燃而开始燃烧，因此船用柴油机10能够开始燃烧运行。
并且，对第2实施方式的内燃机的启动装置的工作时间进行说明。如图1及图5所示，时间t11时，若电动回转启动准备信号101被输出，则第2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后蓄电在蓄电部35，由此开始进行预充电，从而蓄电部35的DC母线电压上升。时间t12时，若蓄电部35的DC母线电压成为待机电压，则蓄电部35的DC母线电压维持在待机电压。在蓄电部35的DC母线电压维持在待机电压的状态下，等待发动机旋转启动开始信号102的输入。
时间t13时，若发动机旋转启动开始信号102被输入，则第1电力转换部34将蓄电部35的直流电力转换为交流电力后开始驱动电动发电机32，并将来自船内电力系统37的电力向电动发电机32输出，由此排气涡轮增压器12的涡轮转速上升。然后，时间t14时，若涡轮转速达到发动机旋转启动开始转速，则重复进行开关阀26的开放/停止开放，并执行空气运行，由此发动机转速上升。此时，通过空气运行供给至缸体部13的工作气体及由压缩机21压送的燃烧用气体被排出，由此涡轮22旋转，因此涡轮转速也上升。然后，时间t15时，若发动机转速达到燃料供给开始转速，则喷射器18驱动，并向缸体部13内喷射燃料。于是，船用柴油机10在缸体部13内(燃烧室)开始燃烧运行。
如此，第2实施方式的内燃机的启动装置中，若电动回转启动准备信号101被输入，则控制装置38将来自船内电力系统37的三相交流电力转换为直流电力后蓄电在蓄电部35，并维持在待机电压，若发动机旋转启动开始信号102被输入，则控制装置38将蓄电部35的直流电力转换为交流电力后开始驱动电动发电机32，将来自船内电力系统37的电力向电动发电机32输出，从而提高涡轮转速，若涡轮转速达到发动机旋转启动开始转速，则控制装置38开放开关阀26来向缸体部13供给工作气体，由此提高发动机转速，若发动机转速达到燃料供给开始转速，则控制装置38驱动各喷射器18来向缸体部13供给燃料。
因此，在将用于驱动排气涡轮增压器12的电力蓄电在蓄电部35的状态下，成为相对于发动机旋转启动开始信号102的待机状态，在输入该发动机旋转启动开始信号102时，通过蓄电部35的电力开始驱动电动发电机32，并将来自船内电力系统37的电力向电动发电机32输出而提高涡轮转速，因此无需向蓄电部35供给所需以上的电力，因此在待机状态下不会消耗蓄电部35的电力，从而能够降低耗电量。
并且，第2实施方式的内燃机的启动方法具有如下工序：接受电动回转启动准备信号101后开始蓄电部35的蓄电；将蓄电部35的电压维持在待机电压；接受发动机旋转启动开始信号102后通过蓄电部35的电力驱动电动发电机32来驱动排气涡轮增压器12；若涡轮转速达到发动机旋转启动开始转速，则开始旋转驱动柴油发动机主体11；及若发动机转速达到燃料供给开始转速，则向缸体部13供给燃料。
因此，在输入发动机旋转启动开始信号102时，通过蓄电部35的电力开始驱动电动发电机32，并将来自船内电力系统37的电力向电动发电机32输出而提高涡轮转速，因此无需向蓄电部35供给所需以上的电力，因此在待机状态下不会消耗蓄电部35的电力，从而能够降低耗电量。
[第3实施方式]
图6是表示第3实施方式的内燃机的启动方法的流程图，图7是表示内燃机的启动方法的时间流程图。另外，本实施方式的内燃机的启动装置的基本结构是与上述的第1实施方式几乎相同的结构，利用图1进行说明，并且对于具有与上述的第1实施方式相同的功能的部件，标注相同的符号并省略详细说明。
第3实施方式的内燃机的启动装置中，如图1所示，若发动机旋转启动开始信号102被输入，则控制装置38重复进行开关阀26的开放/停止开放来向柴油发动机主体11供给工作气体而开始空气运行，由此提高发动机转速，并且提高涡轮转速。若发动机转速达到燃料供给开始转速，则控制装置38驱动各喷射器18来向缸体部13供给燃料。然后，若涡轮转速达到电动回转开始转速，则控制装置38通过控制第2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后蓄电在蓄电部35，若达到待机电压，则控制装置38通过控制第1电力转换部34，将蓄电部35的直流电力转换为交流电力后开始驱动电动发电机32(捕捉旋转)，并将来自船内电力系统37的电力向电动发电机32输出，从而提高涡轮转速。于是，船用柴油机10启动。
在此，利用流程图及时间图对使用了第3实施方式的内燃机的启动装置的启动方法进行详细的说明。
第3实施方式的内燃机的启动方法中，如图1及图6所示，在步骤S21中，控制装置38判定发动机旋转启动开始信号102是否有输入。在此，若判定(否)为发动机旋转启动开始信号102未输入，则直接待机。另一方面，若判定(是)为发动机旋转启动开始信号102已输入，则步骤S22中，通过重复进行开关阀26的开放/停止开放来向柴油发动机主体11供给工作气体，从而执行空气运行来提高发动机转速。
在步骤S23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。在此，若判定(否)为发动机转速未达到燃料供给开始转速，则继续空气运行。另一方面，若判定(是)为发动机转速达到了燃料供给开始转速，则在步骤S24中，控制装置38驱动各喷射器18，并向柴油发动机主体11的缸体部13内(燃烧室)喷射燃料。
在步骤S25中，控制装置38判定涡轮转速是否达到了电动回转开始转速。在此，若判定(否)为涡轮转速未达到电动回转开始转速(例如，1000rpm)，则进一步提高涡轮转速。然后，若判定(是)为涡轮转速达到了电动回转开始转速，则在步骤S26中，控制装置38通过控制第2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后蓄电在蓄电部35，即开始进行预充电。
然后，在步骤S27中，控制装置38检测蓄电部35的DC母线电压，并判定蓄电部35的DC母线电压是否达到了规定值以上即是否达到了待机电压。在此，若判定(否)为蓄电部35的DC母线电压未达到待机电压，则继续进行预充电。另一方面，若判定(是)为蓄电部35的DC母线电压达到了待机电压，则将DC母线电压维持在待机电压。然后，在步骤S28中，控制装置38通过控制第1电力转换部34，将蓄电部35的直流电力转换为交流电力后开始驱动电动发电机32，将来自船内电力系统37的电力向电动发电机32输出，并开始电动回转。即，通过电动发电机32，驱动旋转排气涡轮增压器12的压缩机21及涡轮22，并提高涡轮转速。于是，发动机转速上升至规定转速而能够启动船用柴油机10。
并且，对第3实施方式的内燃机的启动装置的工作时间进行说明。如图1及图7所示，时间t21时，若发动机旋转启动开始信号102被输入，则通过重复进行开关阀26的开放/停止开放来执行空气运行，从而发动机转速上升。时间t22时，若发动机转速达到燃料供给开始转速，则喷射器18驱动，并向缸体部13内(燃烧室)喷射燃料。
于是，船用柴油机10在缸体部13内(燃烧室)开始进行燃烧，从而发动机转速上升。时间t23时，若涡轮转速达到电动回转开始转速，则第2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后蓄电在蓄电部35，由此开始进行预充电，蓄电部35的DC母线电压上升。然后，时间t24时，若蓄电部35的DC母线电压成为待机电压，则DC母线电压维持在待机电压，同时，第1电力转换部34将蓄电部35的直流电力转换为交流电力后开始驱动电动发电机32，并将来自船内电力系统37的电力向电动发电机32输出，由此开始电动回转，排气涡轮增压器12的涡轮转速上升。于是，发动机转速上升至规定转速而船用柴油机10启动。
如此，第3实施方式的内燃机的启动装置中，若发动机旋转启动开始信号102被输入，则控制装置38通过重复进行开关阀26的开放/停止开放来向缸体部13供给工作气体，从而提高发动机转速，若发动机转速达到燃料供给开始转速，则控制装置38驱动各喷射器18来向缸体部13供给燃料，若涡轮转速达到电动回转开始转速，则控制装置38将来自船内电力系统37的三相交流电力转换为直流电力后蓄电在蓄电部35，将蓄电部35的直流电力转换为交流电力后开始驱动电动发电机32，将来自船内电力系统37的电力向电动发电机32输出，从而提高涡轮转速。
因此，使用用于驱动排气涡轮增压器12的电动发电机32来启动船用柴油机10，而无需使用辅助鼓风机等其他装置，从而能够抑制设备成本的增加，并且提高船用柴油机10的启动性。
并且，第3实施方式的内燃机的启动方法具有如下工序：接受发动机旋转启动开始信号102后向缸体部13供给工作气体；若发动机转速达到燃料供给开始转速，则向缸体部13供给燃料；若涡轮转速达到电动回转开始转速，则开始蓄电部35的蓄电；及若蓄电部35成为待机电压，则通过该蓄电部35的电力驱动电动发电机32来提高涡轮转速。
因此，使用用于驱动排气涡轮增压器12的电动发电机32来启动船用柴油机10，从而能够抑制设备成本的增加，并且提高船用柴油机10的启动性。
[第4实施方式]
图8是表示第4实施方式的内燃机的启动方法的流程图，图9是表示内燃机的启动方法的时间流程图。另外，本实施方式的内燃机的启动装置的基本结构是与上述的第1实施方式几乎相同的结构，利用图1进行说明，并且对于具有与上述的第1实施方式相同的功能的部件，标注相同的符号并省略详细说明。
在第4实施方式的内燃机的启动装置中，如图1所示，若电动回转启动准备信号101被输入，则控制装置38通过控制第2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后蓄电在蓄电部35，并维持在待机电压。若发动机旋转启动开始信号102被输入，则控制装置38通过重复进行开关阀26的开放/停止开放来向柴油发动机主体11供给工作气体而开始空气运行，从而提高发动机转速，并且提高涡轮转速。若发动机转速达到燃料供给开始转速，则控制装置38驱动各喷射器18来向缸体部13供给燃料。然后，若涡轮转速达到电动回转开始转速，则控制装置38通过控制第1电力转换部34，将蓄电部35的直流电力转换为交流电力后开始驱动电动发电机32(捕捉旋转)，将来自船内电力系统37的电力向电动发电机32输出，从而提高涡轮转速。于是，船用柴油机10启动。
在此，利用流程图及时间图对使用了第4实施方式的内燃机的启动装置的启动方法进行详细的说明。
第4实施方式的内燃机的启动方法中，如图1及图8所示，在步骤S31中，控制装置38判定电动回转启动准备信号101是否有输入。在此，若判定(否)为电动回转启动准备信号101未输入，则直接待机。另一方面，若判定(是)为电动回转启动准备信号101已输入，则在步骤S32中，控制装置38通过控制第2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后蓄电在蓄电部35，即开始进行预充电。
然后，在步骤S33中，控制装置38检测蓄电部35的DC母线电压，并判定蓄电部35的DC母线电压是否达到了待机电压。在此，若判定(否)为蓄电部35的DC母线电压未达到待机电压，则继续进行预充电。另一方面，若判定(是)为蓄电部35的DC母线电压达到了待机电压，则将DC母线电压维持在待机电压。
在步骤S34中，控制装置38判定发动机旋转启动开始信号102是否有输入。在此，若判定(否)为发动机旋转启动开始信号102未输入，则直接待机。另一方面，若判定(是)为发动机旋转启动开始信号102已输入，则在步骤S35中，通过重复进行开关阀26的开放/停止开放来向柴油发动机主体11供给工作气体，从而执行空气运行来提高发动机转速。
在步骤S36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。在此，若判定(否)为发动机转速未达到燃料供给开始转速，则继续空气运行。另一方面，若判定(是)为发动机转速达到了燃料供给开始转速，则在步骤S37中，控制装置38驱动各喷射器18，并向柴油发动机主体11的缸体部13内(燃烧室)喷射燃料。
在步骤S38中，控制装置38判定涡轮转速是否达到了电动回转开始转速。在此，若判定(否)为涡轮转速未达到电动回转开始转速，则进一步提高涡轮转速。然后，若判定(是)为涡轮转速达到了电动回转开始转速，则在步骤S39中，控制装置38通过控制第1电力转换部34，将蓄电部35的直流电力转换为交流电力后开始驱动电动发电机32，将来自船内电力系统37的电力向电动发电机32输出，并开始电动回转。即，通过电动发电机32，驱动旋转排气涡轮增压器12的压缩机21及涡轮22，并提高涡轮转速。于是，发动机转速上升至规定转速而能够启动船用柴油机10。
并且，对第4实施方式的内燃机的启动装置的工作时间进行说明。如图1及图9所示，时间t31时，若电动回转启动准备信号101被输入，则第2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后蓄电在蓄电部35，由此开始进行预充电，蓄电部35的DC母线电压上升。然后，时间t32时，若蓄电部35的DC母线电压成为待机电压，则DC母线电压维持在待机电压。时间t33时，若发动机旋转启动开始信号102被输入，则通过重复进行开关阀26的开放/停止开放来执行空气运行，从而发动机转速上升。时间t34时，若发动机转速达到燃料供给开始转速，则喷射器18驱动，并向缸体部13内(燃烧室)喷射燃料。
于是，船用柴油机10在缸体部13内(燃烧室)开始进行燃烧，发动机转速上升。时间t35时，若涡轮转速达到电动回转开始转速，则第1电力转换部34将蓄电部35的直流电力转换为交流电力后开始驱动电动发电机32，并将来自船内电力系统37的电力向电动发电机32输出，由此开始电动回转，排气涡轮增压器12的涡轮转速上升。于是，发动机转速上升至规定转速而船用柴油机10启动。
如此，第4实施方式的内燃机的启动装置中，若电动回转启动准备信号101被输入，则控制装置38将来自船内电力系统37的三相交流电力转换为直流电力后蓄电在蓄电部35而维持在待机电压，若发动机旋转启动开始信号102被输入，则控制装置38通过重复进行开关阀26的开放/停止开放来向缸体部13供给工作气体，从而提高发动机转速，若发动机转速达到燃料供给开始转速，则控制装置38驱动各喷射器18来向缸体部13供给燃料，若涡轮转速达到电动回转开始转速，则控制装置38将蓄电部35的直流电力转换为交流电力后开始驱动电动发电机32，将来自船内电力系统37的电力向电动发电机32输出，从而提高涡轮转速。
因此，使用用于驱动排气涡轮增压器12的电动发电机32来启动船用柴油机10，而无需使用辅助鼓风机等其他装置，从而能够抑制设备成本的增加，并且提高船用柴油机10的启动性。
并且，第4实施方式的内燃机的启动方法具有如下工序：接受电动回转启动准备信号101后开始蓄电部35的蓄电；将蓄电部35的DC母线电压维持在待机电压；接受发动机旋转启动开始信号102后向缸体部13供给工作气体；若发动机转速达到燃料供给开始转速，则向缸体部13供给燃料；及若涡轮转速达到电动回转开始转速，则通过蓄电部35的电力驱动电动发电机32来提高涡轮转速。
因此，使用用于驱动排气涡轮增压器12的电动发电机32来启动船用柴油机10，从而能够抑制设备成本的增加，并且提高船用柴油机10的启动性。
[第5实施方式]
图10是表示第5实施方式的内燃机的启动装置的概略结构图，图11是表示第5实施方式的内燃机的启动方法的流程图，图12是表示内燃机的启动方法的时间流程图。另外，对于具有与上述的第1实施方式相同的功能的部件，标注相同的符号并省略详细说明。
第5实施方式中，如图10所示，作为内燃机的船用柴油机10具备柴油发动机主体11、排气涡轮增压器12及辅助鼓风机41。柴油发动机主体11设置有多个缸体部13，虽然未图示，在每个缸体部13的内部，活塞分别往复移动自如地被支承，各活塞的下部经由十字头与曲轴连结。
缸体部13经由进气口14连结有进气歧管15，并且经由排气口16连结有排气歧管17。而且，进气歧管15经由进气管L1与排气涡轮增压器12的压缩机21连结。并且，排气歧管17经由排气管L2与排气涡轮增压器12的涡轮22连结。并且，各缸体部13中，分别设置有作为向内部喷射燃料(例如，重油、天然气等)的燃料供给装置的喷射器18。各喷射器18中连接有未图示的燃料箱。
并且，柴油发动机主体11设置有无需向缸体部13的内部喷射燃料便能够启动发动机的发动机旋转启动装置24。发动机旋转启动装置24例如为通过向缸体部13供给工作气体，使缸体部13的未图示的活塞工作的装置。发动机旋转启动装置24具备工作气体供给源25(例如，蓄能器或泵等)、开关阀26及工作气体供给管L5。工作气体供给管L5中，在基端部连结有工作气体供给源25，前端部与每个缸体部13连结，并且设置有多个与每个缸体部对应的开关阀26。发动机旋转启动装置24在船用柴油机10启动时，通过对每个开关阀26进行开关控制，重复进行将工作气体供给源25的工作气体从工作气体供给管L5向缸体部13的供给/停止供给。由此，无需向缸体部13的内部喷射燃料，便能够使设置于缸体部13的未图示的活塞工作，且经由十字头使曲轴开始旋转(开始驱动)。
排气涡轮增压器12构成为压缩机(compressor)21与涡轮22经由旋转轴23连结在同轴上，压缩机21与涡轮22通过旋转轴23能够一体旋转。压缩机21中，连结有从外部进气的进气管L3，并且连结有至进气歧管15的进气管L1。涡轮22中，连结有至排气歧管17的排气管L2，并且连结有向外部排气的排气管L4。
因此，涡轮22由从排气歧管17通过排气管L2而所引导的排气(燃烧气体)驱动，并在驱动压缩机21后，将排气从排气管L4向外部排出。另一方面，压缩机21由涡轮22驱动，并在对从进气管L3进气的空气等气体进行压缩后，将已进行压缩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为混合式增压器，且经由与压缩机21及涡轮22的旋转轴23同轴上的旋转轴31连结有电动发电机(电动机)32。虽然未图示，但电动发电机32由固定在旋转轴31上的转子及固定在套管而配置于转子的周围的定子构成。该电动发电机32具有由排气驱动来发电的发电功能，并且具有驱动旋转压缩机21及涡轮22的电动功能。
排气涡轮增压器12具备电力转换装置33。电力转换装置33具备第1电力转换部34、蓄电部35及第2电力转换部36。第1电力转换部34与电动发电机32连接，并在电动发电机32进行再生动作时，将由电动发电机32发电的交流电力转换为直流电力后输出。第2电力转换部36与船内电力系统37连接，并在电动发电机32进行再生动作时，将来自第1电力转换部34的直流电力转换为适合于船内电力系统37的三相交流电力后向船内电力系统37输出。蓄电部35连接在第1电力转换部34与第2电力转换部36之间，并对来自第1电力转换部34的直流电力仅蓄电规定量。蓄电部35是为了对向第2电力转换部36输出的电力进行平滑化而设置，在开始电动发电机32的再生动作时，将所蓄电的电力向第2电力转换部36输出。开始再生动作后向第2电力转换部36输出的电力经由第1电力转换部34从电动发电机32输出。
并且，第2电力转换部36在电动发电机32进行动力运行动作时，将来自船内电力系统37的三相交流电力转换为直流电力后向第1电力转换部34输出。第1电力转换部34在电动发电机32进行动力运行动作时，将来自第2电力转换部36的直流电力转换为交流电力后向电动发电机32输出。蓄电部35对来自第2电力转换部36的直流电力仅蓄电规定量。蓄电部35是为了对向第1电力转换部34输出的电力进行平滑化而设置，在开始电动发电机32的动力运行动作时，将所蓄电的电力向第1电力转换部34输出。开始动力运行动作后向第1电力转换部34输出的电力经由第2电力转换部36从船内电力系统37输出。
在此，对电力转换装置33的结构并不进行详细的说明，但例如，第1电力转换部34为变换器，蓄电部35为电容器，第2电力转换部36为逆变器。
辅助鼓风机41由鼓风机用叶轮42及鼓风机用电动机(马达)43构成。辅助鼓风机41在船用柴油机10启动时被驱动，由此对从进气管L3经由压缩机进气的空气等气体进行压缩后，将已进行压缩的空气等气体作为燃烧用气体来从进气管L6经由进气管L1向进气歧管15压送。另外，与进气管L1并列设置进气管L6，并在该进气管L6中设置了辅助鼓风机41(鼓风机用叶轮42)，但无需并列设置进气管L1与进气管L6，也可以不设置进气管L6，而仅设置进气管L1，并在进气管L1中设置辅助鼓风机41。
控制装置38具备控制电动发电机32的第1控制装置38a及控制柴油发动机主体11的第2控制装置38b。
第1控制装置38a通过控制第1电力转换部34及第2电力转换部36，能够控制电动发电机32。即，第1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1电力转换部34及第2电力转换部36的功能。
第2控制装置38b能够驱动控制柴油发动机主体11中的喷射器(燃料供给装置)18、发动机旋转启动装置24及辅助鼓风机41。并且，第2控制装置38b驱动控制各喷射器18来控制燃料喷射时期及燃料喷射量。而且，第2控制装置38b对构成发动机旋转启动装置24的开关阀26进行开关控制来控制向缸体部13的工作气体供给时期及工作气体供给量。
第5实施方式的内燃机的启动装置中，若电动回转启动准备信号101被输入，则控制装置38运转辅助鼓风机41并经由进气歧管15向缸体部13压送燃烧用气体。若发动机旋转启动开始信号102被输入，则控制装置38重复进行开关阀26的开放/停止开放来向柴油发动机主体11供给工作气体而开始空气运行，由此提高发动机转速，并且提高涡轮转速。若发动机转速达到燃料供给开始转速，则控制装置38驱动各喷射器18来向缸体部13供给燃料。然后，若涡轮转速达到电动回转开始转速，则控制装置38通过控制第2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后蓄电在蓄电部35，若达到待机电压，则控制装置38通过控制第1电力转换部34，将蓄电部35的直流电力转换为交流电力后开始驱动电动发电机32(捕捉旋转)，将来自船内电力系统37的电力向电动发电机32输出，从而提高涡轮转速。于是，船用柴油机10启动。
在此，利用流程图及时间图对使用了第5实施方式的内燃机的启动装置的启动方法进行详细的说明。
在第5实施方式的内燃机的启动方法中，如图10及图11所示，在步骤S41中，控制装置38判定电动回转启动准备信号101是否有输入。在此，若判定(否)为电动回转启动准备信号101未输入，则直接待机。另一方面，若判定(是)为电动回转启动准备信号101已输入，则在步骤S42中，启动辅助鼓风机41。在步骤S43中，控制装置38判定发动机旋转启动开始信号102是否有输入。在此，若判定(否)为发动机旋转启动开始信号102未输入，则直接待机。另一方面，若判定(是)为发动机旋转启动开始信号102已输入，则在步骤S44中，通过重复进行开关阀26的开放/停止开放来向柴油发动机主体11供给工作气体，从而执行空气运行来提高发动机转速。
在步骤S45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。在此，若判定(否)为发动机转速未达到燃料供给开始转速，则继续空气运行。另一方面，若判定(是)为发动机转速达到了燃料供给开始转速，则在步骤S46中，控制装置38驱动各喷射器18，并向柴油发动机主体11的缸体部13内(燃烧室)喷射燃料。
在步骤S47中，控制装置38判定涡轮转速是否达到了电动回转开始转速。在此，若判定(否)为涡轮转速未达到电动回转开始转速，则进一步提高涡轮转速。然后，若判定(是)为涡轮转速达到了电动回转开始转速，则在步骤S48中，控制装置38通过控制第2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后蓄电在蓄电部35，即开始进行预充电。
然后，在步骤S49中，控制装置38检测蓄电部35的DC母线电压，并判定蓄电部35的DC母线电压是否达到了待机电压。在此，若判定(否)为蓄电部35的DC母线电压未达到待机电压，则继续进行预充电。另一方面，若判定(是)为蓄电部35的DC母线电压达到了待机电压，则将DC母线电压维持在待机电压。然后，在步骤S50中，控制装置38通过控制第1电力转换部34，将蓄电部35的直流电力转换为交流电力后开始驱动电动发电机32，将来自船内电力系统37的电力向电动发电机32输出，并开始电动回转。即，通过电动发电机32，驱动旋转排气涡轮增压器12的压缩机21及涡轮22，并提高涡轮转速。
在步骤S51中，控制装置38判定涡轮转速是否达到了涡轮规定转速(例如，3000rpm)。在此，若判定(否)为涡轮转速未达到涡轮规定转速，则进一步提高涡轮转速。然后，若判定(是)为涡轮转速达到了涡轮规定转速，则在步骤S52中，控制装置38停止辅助鼓风机41。于是，发动机转速上升至规定转速以上而能够启动船用柴油机10。
并且，对第5实施方式的内燃机的启动装置的工作时间进行说明。如图10及图12所示，时间t41时，若电动回转启动准备信号101被输入，则辅助鼓风机41启动。时间t42时，若发动机旋转启动开始信号102被输入，则通过重复进行开关阀26的开放/停止开放来执行空气运行，从而发动机转速上升。时间t43时，若发动机转速达到燃料供给开始转速，则喷射器18驱动，并向缸体部13内(燃烧室)喷射燃料。
于是，船用柴油机10在缸体部13内(燃烧室)开始进行燃烧，从而发动机转速上升。时间t44时，若涡轮转速达到电动回转开始转速，则第2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后蓄电在蓄电部35，由此开始进行预充电，蓄电部35的DC母线电压上升。然后，时间t45时，若蓄电部35的DC母线电压成为待机电压，则DC母线电压维持在待机电压，同时，第1电力转换部34将蓄电部35的直流电力转换为交流电力后开始驱动电动发电机32，并将来自船内电力系统37的电力向电动发电机32输出，由此开始电动回转，排气涡轮增压器12的涡轮转速上升。然后，时间t46时，若涡轮转速达到涡轮规定转速，则辅助鼓风机41停止。于是，发动机转速上升至规定转速而船用柴油机10启动。
如此，第5实施方式的内燃机的启动装置中，若电动回转启动准备信号101被输入，则控制装置38运转辅助鼓风机41来向缸体部13压送工作气体，若发动机旋转启动开始信号102被输入，则控制装置38通过重复进行开关阀26的开放/停止开放来向缸体部13供给工作气体，从而提高发动机转速，若发动机转速达到燃料供给开始转速，则控制装置38驱动各喷射器18来向缸体部13供给燃料，若涡轮转速达到电动回转开始转速，则控制装置38将来自船内电力系统37的三相交流电力转换为直流电力后蓄电在蓄电部35，将蓄电部35的直流电力转换为交流电力后开始驱动电动发电机32，将来自船内电力系统37的电力向电动发电机32输出，从而提高涡轮转速。
因此，使用辅助鼓风机41来确保向缸体部13供给的燃烧用气体的量，并且使用用于驱动排气涡轮增压器12的电动发电机32来启动船用柴油机10，由此能够提高船用柴油机10的启动性。
[第6实施方式]
图13是表示第6实施方式的内燃机的启动方法的流程图，图14是表示内燃机的启动方法的时间流程图。另外，本实施方式的内燃机的启动装置的基本结构是与上述的第5实施方式几乎相同的结构，利用图10进行说明，并且对于具有与上述的第5实施方式相同的功能的部件，标注相同的符号并省略详细说明。
在第6实施方式的内燃机的启动装置中，如图10所示，若电动回转启动准备信号101被输入，则控制装置38通过控制第2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后蓄电在蓄电部35，并维持在待机电压。并且，控制装置38运转辅助鼓风机41来向缸体部13压送工作气体。若发动机旋转启动开始信号102被输入，则控制装置38重复进行开关阀26的开放/停止开放来向柴油发动机主体11供给燃烧用气体而开始空气运行，由此提高发动机转速，并且提高涡轮转速。若发动机转速达到燃料供给开始转速，则控制装置38驱动各喷射器18来向缸体部13供给燃料。然后，若涡轮转速达到电动回转开始转速，则控制装置38通过控制第1电力转换部34，将蓄电部35的直流电力转换为交流电力后开始驱动电动发电机32(捕捉旋转)，将来自船内电力系统37的电力向电动发电机32输出，从而提高涡轮转速。于是，船用柴油机10启动。
在此，利用流程图及时间图对使用了第6实施方式的内燃机的启动装置的启动方法进行详细的说明。
在第6实施方式的内燃机的启动方法中，如图10及图13所示，在步骤S61中，控制装置38判定电动回转启动准备信号101是否有输入。在此，若判定(否)为电动回转启动准备信号101未输入，则直接待机。另一方面，若判定(是)为电动回转启动准备信号101已输入，则在步骤S62中，启动辅助鼓风机41。在步骤S63中，控制装置38通过控制第2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后蓄电在蓄电部35，即开始进行预充电。
然后，在步骤S64中，控制装置38检测蓄电部35的DC母线电压，并判定蓄电部35的DC母线电压是否达到了待机电压。在此，若判定(否)为蓄电部35的DC母线电压未达到待机电压，则继续进行预充电。另一方面，若判定(是)为蓄电部35的DC母线电压达到了待机电压，则将DC母线电压维持在待机电压。
在步骤S65中，控制装置38判定发动机旋转启动开始信号102是否有输入。在此，若判定(否)为发动机旋转启动开始信号102未输入，则直接待机。另一方面，若判定(是)为发动机旋转启动开始信号102已输入，则在步骤S66中，通过重复进行开关阀26的开放/停止开放来向柴油发动机主体11供给工作气体，从而执行空气运行来提高发动机转速。
在步骤S67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。在此，若判定(否)为发动机转速未达到燃料供给开始转速，则继续空气运行。另一方面，若判定(是)为发动机转速达到了燃料供给开始转速，则在步骤S68中，控制装置38驱动各喷射器18，并向柴油发动机主体11的缸体部13内(燃烧室)喷射燃料。
在步骤S69中，控制装置38判定涡轮转速是否达到了电动回转开始转速。在此，若判定(否)为涡轮转速未达到电动回转开始转速，则进一步提高涡轮转速。然后，若判定(是)为涡轮转速达到了电动回转开始转速，则在步骤S70中，控制装置38通过控制第1电力转换部34，将蓄电部35的直流电力转换为交流电力后开始驱动电动发电机32，将来自船内电力系统37的电力向电动发电机32输出，并开始电动回转。即，通过电动发电机32，驱动旋转排气涡轮增压器12的压缩机21及涡轮22，并提高涡轮转速。
在步骤S71中，控制装置38判定涡轮转速是否达到了涡轮规定转速(例如，3000rpm)。在此，若判定(否)为涡轮转速未达到涡轮规定转速，则进一步提高涡轮转速。然后，若判定(是)为涡轮转速达到了涡轮规定转速，则在步骤S72中，控制装置38停止辅助鼓风机41。于是，发动机转速上升至规定转速以上而能够启动船用柴油机10。
并且，对第6实施方式的内燃机的启动装置的工作时间进行说明。如图10及图14所示，时间t61时，若电动回转启动准备信号101被输入，则第2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后蓄电在蓄电部35，由此开始进行预充电，蓄电部35的DC母线电压上升。并且，此时，启动辅助鼓风机41。然后，时间t62时，若蓄电部35的DC母线电压成为待机电压，则DC母线电压维持在待机电压。时间t63时，若发动机旋转启动开始信号102被输入，则重复进行开关阀26的开放/停止开放来执行空气运行，由此发动机转速上升。时间t64时，若发动机转速达到燃料供给开始转速，则喷射器18驱动，并向缸体部13内(燃烧室)喷射燃料。
于是，船用柴油机10在缸体部13内(燃烧室)开始进行燃烧，发动机转速上升。时间t65时，若涡轮转速达到电动回转开始转速，则第1电力转换部34将蓄电部35的直流电力转换为交流电力后开始驱动电动发电机32，并将来自船内电力系统37的电力向电动发电机32输出，由此开始电动回转，排气涡轮增压器12的涡轮转速上升。然后，时间t66时，若涡轮转速达到涡轮规定转速，则辅助鼓风机41停止。于是，发动机转速上升至规定转速而船用柴油机10启动。
如此，第6实施方式的内燃机的启动装置中，若电动回转启动准备信号101被输入，则控制装置38将来自船内电力系统37的三相交流电力转换为直流电力后蓄电在蓄电部35而维持在待机电压，并且运转辅助鼓风机41来向缸体部13压送工作气体，若发动机旋转启动开始信号102被输入，则控制装置38通过重复进行开关阀26的开放/停止开放来向缸体部13供给工作气体，从而提高发动机转速，若发动机转速达到燃料供给开始转速，则控制装置38驱动各喷射器18来向缸体部13供给燃料，若涡轮转速达到电动回转开始转速，则控制装置38将蓄电部35的直流电力转换为交流电力后开始驱动电动发电机32，并将来自船内电力系统37的电力向电动发电机32输出，从而提高涡轮转速。
因此，使用辅助鼓风机41来确保向缸体部13供给的燃烧用气体的量，并且使用用于驱动排气涡轮增压器12的电动发电机32来启动船用柴油机10，由此能够提高船用柴油机10的启动性。
另外，在上述的实施方式中，将作为本发明的增压器的排气涡轮增压器12设为混合式增压器，并将本发明的电动机设为电动发电机32，但并不限定于这种结构。例如，也可以将电动发电机32设为单纯的电动机(马达)，并且在该电动机中连接作为蓄电部的电池。
并且，在上述的第3～第6实施方式中，通过由控制装置38控制第1电力转换部34，执行将蓄电部35的直流电力转换为交流电力后驱动电动发电机32的捕捉旋转，但例如，也可以在电动发电机32中设置编码器等旋转位置检测传感器，此时，能够以高精度来进行电动发电机32的启动时间。
并且，在上述的各实施方式中，由工作气体供给源25、开关阀26及工作气体供给管L5构成了发动机旋转启动装置24，但并不限定于这种结构。例如，也可以将发动机旋转启动装置24设为电动机，将该电动机连接在内燃机的曲轴上，并通过电动机强制驱动旋转曲轴。
符号说明
10-船用柴油机(内燃机)，11-柴油发动机主体，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(compressor)，22-涡轮，24-发动机旋转启动装置(内燃机旋转启动装置)，25-工作气体供给源，26-开关阀，32-电动发电机(电动机)，33-电力转换装置，34-第1电力转换部，35-蓄电部，36-第2电力转换部，37-船内电力系统，38-控制装置，41-辅助鼓风机，L1、L3-进气管，L2、L4-排气管，L5-工作气体供给管。

Claims (7)

1.一种内燃机的启动装置，其特征在于，具备：
压缩机，向内燃机供给燃烧用气体；
电动机，驱动所述压缩机；
内燃机旋转启动装置，不供给燃料而驱动所述内燃机；
燃料供给装置，向所述内燃机供给燃料；以及
控制装置，驱动控制所述电动机、所述内燃机旋转启动装置及所述燃料供给装置，
若所述压缩机的转速达到预先设定的内燃机旋转启动开始转速，则所述控制装置驱动所述内燃机旋转启动装置，
若所述内燃机的转速达到预先设定的燃料供给开始转速，则所述控制装置开始所述燃料供给装置的驱动。
2.根据权利要求1所述的内燃机的启动装置，其特征在于，
设置有向所述电动机供给电力的蓄电部，所述蓄电部接受来自外部的电源装置的电力来进行蓄电，所述控制装置在开始对所述蓄电部的蓄电而使所述蓄电部的电压达到预先设定的待机电压后，开始所述压缩机的驱动，若所述压缩机的转速达到所述内燃机旋转启动开始转速，则开始所述内燃机旋转启动装置的驱动。
3.根据权利要求2所述的内燃机的启动装置，其特征在于，
若所述蓄电部的电压达到所述待机电压，则所述控制装置在通过所述蓄电部的电力开始所述电动机的驱动而将所述压缩机的转速设成所述内燃机旋转启动开始转速后，将所述压缩机的转速维持在所述内燃机旋转启动开始转速，当内燃机旋转启动信号输入到所述控制装置时，开始所述内燃机旋转启动装置的驱动。
4.根据权利要求2所述的内燃机的启动装置，其特征在于，
所述控制装置当所述蓄电部的电压达到所述待机电压，且内燃机旋转启动信号输入到所述控制装置时，通过所述蓄电部的电力开始所述电动机的驱动，若所述压缩机的转速达到所述内燃机旋转启动开始转速，则开始所述内燃机旋转启动装置的驱动。
5.一种内燃机的启动方法，其特征在于，具备如下工序：
开始蓄电部的蓄电；
在所述蓄电部的电压达到预先设定的待机电压后，通过所述蓄电部的电力驱动电动机来驱动压缩机；
若所述压缩机的转速达到预先设定的内燃机旋转启动开始转速，则不供给燃料而旋转启动内燃机；及
若所述内燃机的转速达到预先设定的燃料供给开始转速，则向所述内燃机供给燃料。
6.根据权利要求5所述的内燃机的启动方法，其特征在于，
所述压缩机的转速达到所述内燃机旋转启动开始转速后维持在所述内燃机旋转启动开始转速，接受内燃机旋转启动信号后开始内燃机旋转启动装置的驱动。
7.根据权利要求5所述的内燃机的启动方法，其特征在于，
所述蓄电部的电压达到所述待机电压后进行维持，接受内燃机旋转启动信号后通过所述蓄电部的电力开始所述电动机的驱动，并且所述压缩机的转速达到所述内燃机旋转启动开始转速后开始内燃机旋转启动装置的驱动。
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