CN107407194B - 排气涡轮增压器、主机、船舶 - Google Patents

Abstract

在排气涡轮增压器、主机、船舶中，设置：同轴地连结的压缩机(21)以及涡轮(22)；和压缩机(21)的轴端连结的电动发电机(32)；向电动发电机(32)的定子(62)的绕组(66)供给电流从而加热的间隔加热器(60)；检测电动发电机(32)的转速的转速传感器(54)；以及在由转速传感器(54)检测出的电动发电机(32)的转速超过预先设定的规定转速时停止间隔加热器(60)的控制装置(5)，从而能够抑制在电动发电机产生结露，并能够使电动发电机正常地工作。

Description

排气涡轮增压器、主机、船舶

技术领域

本发明涉及包括电动发电机的排气涡轮增压器、包括排气涡轮增压器的主机、包括主机的船舶。

背景技术

例如，作为搭载于船舶的主机的内燃机，为了削减燃费增加或废气中的CO₂而安装增压器。该增压器利用从内燃机排出的废气来驱动涡轮以及压缩机，从而将进气压缩并供给到内燃机，使内燃机的输出提高。另外，存在这样一种排气涡轮增压器：将电动发电机直接连结到增压器的转子轴，并利用电动发电机驱动转子轴，从而旋转压缩机以及涡轮，另一方面，用驱动压缩机的剩余的能量来利用发电机进行发电。

这种排气涡轮增压器已记载于下述专利文献1以及非专利文献2。

现有技术文献

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1：三菱重工技术报Vol.49No.(2012)新产品·新技术特集“利用废气进行发电的大型船用混合动力增压器的实用化”

发明所要解决的技术问题

这种排气涡轮增压器一般和内燃机一起配置于内燃机室。由于船舶在环境条件不同的地域航行，故内燃机室的温度根据该地域而变化。此时，例如，从温度以及湿度较高的地域移动到温度较低的地域时，容易在电动发电机产生结露。因此，使电流在电动发电机的定子的绕组流动，从而利用电阻而加热该绕组，从而防止产生结露。然而，存在这样的问题：由于在内燃机启动时用该电动发电机来旋转压缩机以及涡轮，所以此时若使电流流动至定子的绕组来加热，则可能会因过电流流动至电动发电机而导致电路的保险丝切断。

发明内容

本发明是为了解决上述技术问题而做出的，其目的在于，提供能够抑制在电动发电机中产生结露并使电动发电机正常地工作的排气涡轮增压器、主机、船舶。

用于解决技术问题的手段

为了达成上述目的的本发明的排气涡轮增压器的特征在于，包括：同轴地连结的压缩机以及涡轮；和所述压缩机的轴端连结的电动发电机；向所述电动发电机的定子的绕组供给电流从而加热的加热器装置；在所述压缩机以及所述涡轮驱动前检测或推定所述电动发电机的转速的转速检测推定装置；以及在由所述转速检测推定装置检测出的所述电动发电机的转速超过预先设定的规定转速时停止加热器装置的控制装置，若输入向主机供给工作气体的工作气体指令信号，则所述控制装置停止所述加热器装置。

因此，通过设置向电动发电机的定子的绕组供给电流从而加热的加热器装置，从而能够抑制在该电动发电机中产生结露，若与压缩机以及涡轮连结的电动发电机的转速超过规定转速，则停止该加热器装置，从而停止向绕组供给电流，所以过电流不会流过电动发电机，能够防止切断保险丝并能够使电动发电机正常地工作。因此，通过工作气体指令信号停止加热器装置，从而在主机和压缩机以及涡轮驱动旋转前，加热器装置停止，过电流不会流过电动发电机，能够防止保险丝切断并能够使电动发电机正常地工作。

在本发明的排气涡轮增压器中，其特征在于，若输入所述工作气体指令信号，则所述控制装置在停止所述加热器装置后，在经过预先设定的规定的第一等待时间后，开始向所述主机供给工作气体。

因此，在从输入工作气体指令信号起经过第一等待时间后开始向主机供给工作气体，从而在加热器装置完全停止后向主机供给工作气体，所以即使发生信号的电路延迟，也能够在主机和压缩机以及涡轮驱动旋转前使加热器装置正常地停止。

本发明的排气涡轮增压器的特征在于，包括：同轴地连结的压缩机以及涡轮；和所述压缩机的轴端连结的电动发电机；向所述电动发电机的定子的绕组供给电流从而加热的加热器装置；在所述压缩机以及所述涡轮驱动前检测或推定所述电动发电机的转速的转速检测推定装置；以及在由所述转速检测推定装置检测出的所述电动发电机的转速超过预先设定的规定转速时停止加热器装置的控制装置，若输入向主机供给燃料的燃料供给指令信号，则所述控制装置停止所述加热器装置。

因此，通过燃料供给指令信号停止加热器装置，从而在主机和压缩机以及涡轮驱动旋转前，加热器装置停止，过电流不会流过电动发电机，能够防止保险丝切断并能够使电动发电机正常地工作。

在本发明的排气涡轮增压器中，其特征在于，若输入所述燃料供给指令信号，则所述控制装置在停止所述加热器装置后，在经过预先设定的规定的第一等待时间后开始向所述主机供给工作气体，然后向所述主机供给燃料。

因此，在从输入燃料供给指令信号起经过第一等待时间后开始向主机供给工作气体，然后，向主机供给燃料，从而在加热器装置完全停止后开始向主机供给工作气体，即使发生信号的电路延迟，也能够在主机和压缩机以及涡轮驱动旋转前使加热器装置正常地停止。

本发明的排气涡轮增压器的特征在于，包括：同轴地连结的压缩机以及涡轮；和所述压缩机的轴端连结的电动发电机；向所述电动发电机的定子的绕组供给电流从而加热的加热器装置；在所述压缩机以及所述涡轮驱动前检测或推定所述电动发电机的转速的转速检测推定装置；以及在由所述转速检测推定装置检测出的所述电动发电机的转速超过预先设定的规定转速时停止加热器装置的控制装置，设有向主机供给燃烧用气体的辅助鼓风机，若所述辅助鼓风机启动，则停止所述加热器装置。

因此，在辅助鼓风机启动时停止加热器装置，从而在主机和压缩机以及涡轮驱动旋转前使加热器装置停止，过电流不会流过电动发电机，能够防止保险丝切断并能够使电动发电机正常地工作。

在本发明的排气涡轮增压器中，其特征在于，若由所述转速检测推定装置检测或推定出的所述电动发电机的转速处于预先设定的规定转速以下，则所述控制装置在经过预先设定的规定的第二等待时间后工作所述加热器装置。

因此，在从电动发电机的转速处于规定转速以下起经过第二等待时间后，使加热器装置工作，从而在电动发电机停止后，驱动轴因惯性力而旋转规定时间，但在第二等待时间期间完全地停止，因此，能够在电动发电机完全停止后使加热器装置工作，能够提高可靠性。

在本发明的排气涡轮增压器中，其特征在于，若输入工作气体供给停止指令信号，则在经过预先设定的规定的第三等待时间后工作所述加热器装置。

因此，在从输入工作气体供给停止指令信号起经过第三等待时间后使加热器装置工作，从而在压缩机以及涡轮停止后，驱动轴因惯性力而旋转规定时间，但在第三等待时间期间完全地停止，能够在电动发电机完全停止后使加热器装置工作，能够提高可靠性。

在本发明的排气涡轮增压器中，其特征在于，若输入燃料供给停止指令信号，则在经过预先设定的规定的第四等待时间后工作所述加热器装置。

因此，在输入燃料供给停止指令信号后再经过第三等待时间后使加热器装置工作，从而在压缩机以及涡轮停止后，驱动轴因惯性力而旋转规定时间，但在第四等待时间期间内完全地停止，能够在电动发电机完全停止后使加热器装置工作，能够提高可靠性。

在本发明的排气涡轮增压器中，其特征在于，在所述辅助鼓风机的驱动停止起经过预先设定的规定的第五等待时间后工作所述加热器装置。

因此，在辅助鼓风机的驱动停止起经过第五等待时间后使加热器装置工作，从而在压缩机以及涡轮停止后，驱动轴因惯性力而旋转规定时间，但在第四等待时间期间内完全地停止，因此能够在电动发电机完全停止后使加热器装置工作，能够提高可靠性。

另外，本发明的主机的特征在于，包括主机主体和所述排气涡轮增压器。

因此，在排气涡轮增压器中，设置向电动发电机的定子的绕组供给电流从而加热的加热器装置，从而能够抑制在该电动发电机产生结露，若连结于压缩机以及涡轮的电动发电机的转速超过规定转速，则停止该加热器装置，从而停止向绕组供给电流，所以流过电动发电机的电流不会过大，能够防止切断保险丝并能够使电动发电机正常地工作。

另外，本发明的船舶的特征在于，包括所属主机。

因此，能够抑制在电动发电机中产生结露，能够防止切断保险丝并能够使电动发电机正常地工作，因此能够提高航行时的稳定性。

发明效果

根据本发明的排气涡轮增压器、主机、船舶，能够抑制在电动发电机中产生结露，并能够防止保险丝切断并能够使电动发电机正常地工作。

附图说明

图1是表示包括第一实施方式的排气涡轮增压器在内的主机的大致结构图。

图2是表示电动发电机的电流回路的大致图。

图3是表示柴油发动机的空气运行(日语：エアラン)模式的控制的流程图。

图4是表示柴油发动机的空气运行模式的控制的时序图。

图5是表示包括第二实施方式的排气涡轮增压器在内的柴油发动机的燃料运转模式的控制的流程图。

图6是表示柴油发动机的燃料运转模式的控制的时序图。

具体实施方式

下面，参照附图来对本发明的排气涡轮增压器、主机、船舶的优选的实施方式进行详细说明。并且，本发明并不因该实施方式而受到限定，另外，在存在多个实施方式的情况下，包含组合各实施方式而构成的情况。

(第一实施方式)

图1是表示包括第一实施方式的排气涡轮增压器在内的主机的大致结构图。

在第一实施方式中，如图1所示，作为主机的船用柴油发动机(内燃机)1包括柴油发动机主体2、排气涡轮增压器3、辅助鼓风机4、控制装置5。柴油发动机主体2设有多个气缸部13，虽未图示，但在各气缸部13的内部以能自如地往复移动的方式分别支承有活塞，各活塞的下部经由十字头而和曲柄轴连结。

气缸部13经由进气口14而和扫气总管15连结，并经由排气口16而和排气总管17连结。此外，扫气总管15经由进气管L1而和排气涡轮增压器3的压缩机21连结。另外，排气总管17经由排气管L2而和排气涡轮增压器3的涡轮22连结。另外，气缸部13分别设有朝内部喷射燃料的(例如重油、天然气等)喷射器(燃料供给装置)18。各喷射器18和未图示的燃料泵连结。

排气涡轮增压器3的压缩机21和涡轮22经由旋转轴23而同轴地连结，压缩机21和涡轮22能够根据旋转轴23一体旋转。压缩机21和从外部进气的进气管L3连结，并且和到达扫气总管15的进气管L1连结。涡轮22和到达排气总管17的排气管L2连结，并且和排气到外部的排气管L4连结。

因此，涡轮22由从排气总管17通过排气管L2而被引导出的废气(燃烧气体)驱动，在驱动压缩机21后，将废气从排气管L4排出到外部。另一方面，压缩机21由涡轮22驱动，在将从进气管L3吸入的空气等气体压缩后，将压缩后的空气等气体作为燃烧用气体从进气管L1压力输送到扫气总管15。

另外，柴油发动机主体2设有工作气体供给装置24，该工作气体供给装置24向气缸部13供给空气等工作气体，并通过使气缸部13的未图示的活塞工作，从而提高发动机转速。该工作气体供给装置24包括工作气体供给源25(例如储气筒、泵等)、开闭阀26、工作气体供给管L5。工作气体供给管L5的基端部和工作气体供给源25连结，顶端部和各气缸部13连结，并且设有多个和各气缸部13对应的开闭阀26。在船用柴油发动机1启动时，工作气体供给装置24通过对各开闭阀26进行开闭控制，从而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供给到气缸部13，或者停止供给到气缸部13。由此，不需要向气缸部13的内部喷射燃料，就能使设于气缸部13的未图示的活塞工作，然后经由十字头使曲柄轴旋转。

并且，在本实施方式中，柴油发动机主体2至少包括空气运行模式(试运转模式)和燃料运转模式。空气运行模式是仅利用工作气体供给装置24来使曲柄轴旋转的运转模式，例如，在维护柴油发动机主体2时实施。燃料运转模式是利用工作气体供给装置24来使曲柄轴开始旋转、并在曲柄轴达到一定转速以上后开始向气缸部的燃料喷射来使曲柄轴旋转的运转模式。

排气涡轮增压器3是混合增压器，经由和压缩机21以及涡轮22的旋转轴23同轴的旋转轴31而和电动发电机32连结。虽未图示，但电动发电机32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具有由废气驱动而发电的发电功能，并且具有驱动压缩机21以及涡轮22旋转的电动功能。

排气涡轮增压器3包括电力变换装置33。电力变换装置33包括第一电力变换部34、蓄电部35、第二电力变换部36。第一电力变换部34和电动发电机32连接，电动发电机32再生动作时，将电动发电机32所发电的交流电力变换为直流电力并输出。第二电力变换部36和船内电力系统37连接，在电动发电机32再生动作时，将来自第一电力变换部34的直流电力变换为适用于船内电力系统的三相交流电力并输出到船内电力系统37。蓄电部35连接于第一电力变换部34和第二电力变换部36之间，仅将来自第一电力变换部34的直流电力积蓄规定量。蓄电部35被设成用于将输出到第二电力变换部36的电力平滑化，并将电动发电机32再生动作开始时所积蓄的电力输出到第二电力变换部36。再生动作开始后输出到第二电力变换部36的电力经由第一电力变换部34而从电动发电机32输出。

另外，电动发电机32动力运行动作时，第二电力变换部36将来自船内电力系统37的三相交流电力变换为直流电力，并输出到第一电力变换部34。在电动发电机32动力运行动作时，第一电力变换部34将来自第二电力变换部36的直流电力变换为交流电力，并输出到电动发电机32。蓄电部35将来自第二电力变换部36的直流电力积蓄规定量。蓄电部35被设成用于将输出到第一电力变换部34的电力平滑化，并将电动发电机32动力运行动作开始时所积蓄的电力输出到第一电力变换部34。动力运行动作开始后输出到第一电力变换部34的电力经由第二电力变换部36而从船内电力系统37输出。

此处，虽未详细地说明电力变换装置33的结构，例如，第一电力变换部34是转换器，蓄电部35是电容器，第二电力变换部36是逆变器。

另外，排气涡轮增压器3设有间隔加热器(加热装置)60，该间隔加热器60向电动发电机32的定子的绕组供给电流从而加热。如图2所示，电动发电机32是在转子61的外周侧配置定子62而构成的，转子61是在旋转轴63固定磁体64而成的，定子62是在铁芯65卷绕绕组(线圈)66而成的。间隔加热器60向定子62的绕组66供给电流从而加热。

在该电动发电机32中，定子62的绕组(线圈)66经由第一开关67而和第一电源68连接，并经由保险丝69以及第二开关70而和第二电源71连接。定子62的绕组66表示三相星形接线的线路，并设有连接电缆72、73。此外，连接电缆72、73和第一分支电缆74、75连接，各第一分支电缆74、75经由第一开关67和第一电源68连接。另外，电缆72、73和第二分支电缆76、77连接，各第二分支电缆76、77经由保险丝69以及第二开关70而和第二电源71连接。此处，第一电源68是通过向电动发电机32供电从而产生转矩的装置，且是使用半导体的电力变换装置。第二电源71是向间隔加热器60供电从而使间隔加热器60加热的装置。并且，第一开关67和第二开关70能够选择性地连接，并以同时不接通(导通)的方式加以控制。

该间隔加热器60通过向定子62的绕组66供给电流来加热，从而通过电阻而加热该绕组66，并防止定子62产生结露。可是，若在将电流从第二电源71供给到定子62时，电动发电机32旋转而产生电压，则过电流流过第二分支电缆76、77，从而导致保险丝69断开。

因此，在本实施方式中，如图1所示，在排气涡轮增压器3中设置对电动发电机32的转速进行检测的转速传感器(转速检测推定装置)54，在由转速传感器54检测出的电动发电机32的转速超过预先设定的规定转速时，控制装置5切断间隔加热器60的第二开关70。

另一方面，该转速传感器54并不确保有足够的检测精度。也就是说，转速传感器54并不能充分地检测出电动发电机32的所有旋转域，另外，能充分地检测出电动发电机32的所有旋转域的部件非常昂贵，会导致部件成本大幅增加。因此，在本实施方式中，作为推定电动发电机32的转速的转速检测推定装置，并用各种装置的信号。

辅助鼓风机4由鼓风机用叶轮41和鼓风机用电动机(电动机)42构成。辅助鼓风机4在船用柴油发动机1启动时被驱动，从而在将从进气管L3经由压缩机21而吸收的空气等气体压缩后，辅助鼓风机4将压缩后的空气等气体作为燃烧用气体从进气管L6经由进气管L1压力输送到扫气总管15。并且，虽然将进气管L6设为和进气管L1并列，并将辅助鼓风机4(鼓风用叶轮41)设于该进气管L6，但是不一定要将进气管L1和进气管L6设为并列，也可以不设置进气管L6，仅设置进气管L1，并将辅助鼓风机4设于进气管L1。

控制装置5包括对电动发电机32进行控制的第一控制装置51、对柴油发动机主体2以及辅助鼓风机4进行控制的第二控制装置52。

通过控制第一电力变换部34和第二电力变换部36，第一控制装置51能够控制电动发电机32。即，第一控制装置51根据电动发电机32的驱动状态(再生动作状态或者动力运行状态)而控制第一电力变换部34和第二电力变换部36的功能。

第二控制装置52能够驱动控制柴油发动机主体2的喷射器18和工作气体供给装置24。另外，第二控制装置52驱动控制各喷射器18从而控制燃料喷射时期或燃料喷射量。并且，第二控制装置52对构成工作气体供给装置24的开闭阀26进行开闭控制，从而控制对气缸部13的工作气体供给时期或工作气体供给量。另外，通过驱动控制辅助鼓风机4，第二控制装置52能够供给用于柴油发动机主体2的压缩后的空气等燃烧用气体，从而控制扫气压力(进气压力)。

另外，第二控制装置52和操纵装置53连接，操纵装置53在使船舶航行的状态下输出各种指令信号。该操纵装置53至少能够选择空气运行模式和燃料运转模式，能够对第二控制装置52输出辅助鼓风机4的启动停止指令信号，能够对柴油发动机主体2输出空气运行指令信号(工作气体指令信号、工作气体供给停止指令信号)，能够对柴油发动机主体2输出燃料运转指令信号(燃料供给指令信号，燃料供给停止指令信号)。

若输入发动机启动准备信号，则通过开始辅助鼓风机4的驱动，控制装置5将压缩后的空气等气体作为燃烧用气体而压力输送到船用柴油发动机1的扫气总管15，使扫气压力(进气压力)上升。若发动机的旋转启动开始信号被输入，则通过开始工作气体供给装置24的驱动，控制装置5使发动机转速上升，若发动机转速达到预先设定的燃料供给开始转速，则驱动各喷射器18从而将燃料供给到柴油发动机主体2。这样的话，船用柴油发动机1开始由燃烧带动的运转。

另外，若输入发动机启动准备信号，则通过控制第二电力变换部36，控制装置5将来自船内电力系统37的三相交流电力变换为直流电力并对蓄电部35蓄电，从而使蓄电部35的电压达到预先设定的待机电压。然后，若蓄电部35的电压达到待机电压，则通过控制第一电力变换部34，控制装置5将蓄电部35的直流电力变换为交流电力并开始电动发电机32的驱动，同时停止辅助鼓风机4的驱动，将排气涡轮增压器3设为供电模式。之后，控制装置5设为排气涡轮增压器3仅利用废气进行驱动的通常运转模式。然后，负荷进一步上升，若与驱动排气涡轮增压器3所必需的能量相比，产生剩余的排气，则将剩余的废气能量作为电能加以回收，将由电动发电机32的驱动所产生的电力输出到船内电力系统37，将排气涡轮增压器3设为发电模式。

在第一实施方式中，在空气运行模式中，当由转速传感器54检测出的电动发电机32的转速超过预先设定的规定转速时，控制装置5停止间隔加热器60。即，若输入向柴油发动机主体2的气缸部13供给空气等工作气体的指令信号(工作气体指令信号)，则控制装置5停止间隔加热器60。此时，若输入空气运行指令信号，则控制装置5在停止了间隔加热器60后，在空气运行指令信号输入起经过预先设定的规定的第一等待时间T1后，开始空气运行。

另一方面，在空气运行模式中，若由转速传感器54检测出的电动发电机32的转速处于预先设定的规定转速以下，则控制装置5在经过预先设定的规定的第二等待时间T2后使间隔加热器60工作。即，若空气运行指令信号的输入消失(输入工作气体供给停止指令信号)，则控制装置5在经过预先设定的规定的第三等待时间T3后使间隔加热器60工作。

此处，用流程图和时序图来对第一实施方式的排气涡轮增压器的控制方法进行详细说明。图3是表示柴油发动机的空气运行模式的控制的流程图，图4是表示柴油发动机的空气运行模式的控制的时序图。

在第一实施方式的排气涡轮增压器的控制方法中，在船用柴油发动机1的空气运行模式中，如图3所示，在步骤S1中，控制装置5判定空气运行指令信号是否已从操纵装置53输入(接通)。此处，若判定为未输入空气运行指令信号(否)，则保持待机，若判定为已输入空气运行指令信号(是),则进入步骤S2。在步骤S2中，停止工作的间隔加热器60。

在步骤S3中，控制装置5判定在输入空气指令信号后是否已经过规定的第一等待时间T1。此处，若判定在输入空气指令信号后未经过规定的第一等待时间T1(否)，则保持待机，若判定为在输入空气指令信号后已经过规定的第一等待时间T1(是)，则在步骤S4中开始空气运行。

在步骤S5中，控制装置5判定空气运行指令信号的输入是否消失(断开)。此处，若判定为空气运行指令信号正在输入(否)，则保持待机，若判定为空气运行指令信号未输入(是)，则在步骤S6中结束空气运行。

在步骤S7中，控制装置5对在由转速传感器54检测出的电动发电机32的转速处于预先设定的规定转速(例如10rpm)以下后是否已经过规定的第二等待时间T2进行判定。此处，若判定为电动发电机32的转速处于规定转速以下后未经过第二等待时间T2(否)，则保持待机，若判定为在电动发电机32的转速处于规定转速以下后已经过第二待机时间T2(是),则转移至步骤S8。

在步骤S8中，控制装置5判定在空气运行指令信号的输入消失(断开)后是否已经过规定的第三等待时间T3。此处，若判定为空气运行指令信号的输入消失后未经过第三等待时间T3(否)，则保持待机，若判定为空气运行指令信号的输入消失后已经过第三等待时间T3(是),则在步骤S9中使间隔加热器60工作。

另外，对第一实施方式的排气涡轮增压器的间隔加热器的工作停止时间点进行说明。如图4所示，在时间t1处，若输入空气运行指令信号，则停止间隔加热器60。在该空气运行指令信号输入后经过了第一等待时间T1后的时间t2处，开始空气运行。这样的话，工作气体供给到柴油发动机主体2的气缸部13，从而曲柄轴旋转，该工作气体从气缸部13排出，从而压缩机21以及涡轮22旋转，增压器转速上升。

在时间t3处，若空气运行指令信号的输入消失，则结束空气运行。这样的话，停止向柴油发动机主体2的气缸部13供给工作气体，从而曲柄轴停止旋转，排出的工作气体减少，从而压缩机21以及涡轮22停止旋转，增压器转速下降。然后，从电动发电机32的转速处于规定转速以下的时间t4起经过第二等待时间T2，在从空气运行指令信号的输入消失的时间t3经过第三等待时间T3后的时间t5处，使停止的间隔加热器60工作。设定该第二、第三等待时间T2、T3的理由是：电动发电机32、压缩机21以及涡轮22即使输出驱动停止信号也不能立即停止，会因惯性力而旋转规定时间，因此在电动发电机32完全停止后使间隔加热器60工作。

并且，对在经过第二、第三等待时间T2、T3后同时到达时间t5处进行了说明，但因为第二、第三等待时间T2、T3的设定时间不同，所以有时经过T2、T3后到达的时间点不同。在这种情况下，在经过了全部的经过时间T2、T3后的时间点使间隔加热器60工作。

此处，在本实施方式中，构成为根据电动发电机32的转速和空气运行指令信号而使间隔加热器60工作，但并不限定于该结构。

这样，在第一实施方式的排气涡轮增压器中，设置：同轴地连结的压缩机21以及涡轮22；和压缩机21的轴端连结的电动发电机32；向电动发电机32的定子62的绕组66供给电流从而加热的间隔加热器60；检测电动发电机32的转速的转速传感器54；以及在由转速传感器54检测出的电动发电机32的转速超过预先设定的规定的转速时停止间隔加热器60的控制装置5。

因此，通过设置向电动发电机32的定子62的绕组66供给电流从而加热的间隔加热器60，从而能够抑制该电动发电机32产生结露。另外，若和压缩机21以及涡轮22连结的电动发电机32的转速超过规定转速，则通过停止该间隔加热器60，从而停止向绕组66的电流供给，因此，过电流不会流过电动发电机32，能够防止切断保险丝69并能够使电动发电机32正常地工作。

在第一实施方式的排气涡轮增压器中，若输入向柴油发动机主体2供给空气的工作气体指令信号，则控制装置5停止间隔加热器60。因此，在柴油发动机主体2和压缩机21以及涡轮22驱动旋转前，间隔加热器60停止，过电流不会流过电动发电机32，能够防止切断保险丝69并能够使电动发电机32正常地工作。

在第一实施方式的排气涡轮增压器中，若输入工作气体指令信号，则控制装置5在停止间隔加热器60后，经过第一等待时间T1后开始空气运行。因此，在间隔加热器60完全停止后再开始空气运行，所以即使发生信号的电路延迟，也能够在柴油发动机主体2和压缩机21以及涡轮22驱动旋转前使间隔加热器60正常地停止。

在第一实施方式的排气涡轮增压器中，若由转速传感器54检测出的电动发电机32的转速处于规定转速以下，则控制装置5在经过第二等待时间T2后使间隔加热器60工作。因此，在电动发电机32停止后，转子61因惯性力而旋转规定时间，但在第二等待时间T2的期间完全地停止，因此，能够在电动发电机32完全停止后使间隔加热器60工作，能够提高可靠性。

在第一实施方式的排气涡轮增压器中，若输入工作气体供给停止指令信号，则控制装置5在经过第三等待时间T3后使间隔加热器60工作。因此，在压缩机21以及涡轮22停止后，旋转轴23因惯性力而旋转规定时间，但在第三等待时间T3这段时间内完全地停止，因此能够在电动发电机32完全停止后工作间隔加热器60，能够提高可靠性。

另外，在第一实施方式的主机中，设置柴油发动机主体2和排气涡轮增压器3。因此，在排气涡轮增压器3中，设置向电动发电机32的定子62的绕组66供给电流从而加热的间隔加热器60，从而能够抑制电动发电机32产生结露。另外，若和压缩机21以及涡轮22连结的电动发电机32的转速超过规定转速，则通过停止该间隔加热器60，从而停止向绕组66的电流供给，因此，过电流不会流过电动发电机32，能够防止切断保险丝69并能够使电动发电机32正常地工作。

另外，第一实施方式的船舶包括船用柴油发动机1。因此，能够抑制在电动发电机32产生结露，能够防止切断保险丝69并能够使电动发电机32正常地工作，因此能够提高航行时的稳定性。

(第二实施方式)

图5是表示包括第二实施方式的排气涡轮增压器在内的柴油发动机的燃料运转模式的控制的流程图，图6是表示柴油发动机的燃料运转模式的控制的时序图。并且，本实施方式的基本结构和上述的第一实施方式基本一样，用图1说明，并且对于具有和第一实施方式一样的功能的部件，标注相同的符号并省略详细的说明。

在第二实施方式中，如图1所示，第二控制装置52和操纵装置53连接，操纵装置53在使船舶航行的状态下输出各种指令信号。该操纵装置53至少能够选择空气运行模式和燃料运转模式，能够对第二控制装置52输出辅助鼓风机4的启动停止指令信号，能够对柴油发动机主体2输出空气运行指令信号(工作气体指令信号、工作气体供给停止指令信号)，能够对柴油发动机主体2输出燃料运转指令信号(燃料供给指令信号，燃料供给停止指令信号)。

在燃料运转模式中，由转速传感器54检测出的电动发电机32的转速超过预先设定的规定转速时，控制装置5停止间隔加热器60。即，若输入向柴油发动机主体2的气缸部13供给空气等工作气体和燃料的燃料运转指令信号(燃料供给指令信号)，则控制装置5停止间隔加热器60。此时，若输入燃料运转指令信号，则控制装置5在停止了间隔加热器60后，在燃料运转指令信号被输入起经过预先设定的规定的第一等待时间T11后，开始将工作气体从工作气体供给装置24供给到气缸部13。利用工作气体来使曲柄轴开始旋转，在曲柄轴达到一定转速N1以上后开始燃料的供给。在燃料运转开始后曲柄轴的转速上升，在达到一定转速N2(N2＞N1)以上后，停止工作气体的供给。

另外，控制装置5在辅助鼓风机4启动时停止间隔加热器60。

另一方面，在燃料运转模式中，若由转速传感器54检测出的电动发电机32的转速处于预先设定的规定转速以下，则控制装置5在经过预先设定的规定的第二等待时间T12后使间隔加热器60工作。即，若燃料运转指令信号的输入消失(输入燃料供给停止指令信号)，则控制装置5在经过预先设定的规定的第四等待时间T14后使间隔加热器60工作。另外，控制装置5在从辅助鼓风机4停止起经过预先设定的规定的第五等待时间T15后使间隔加热器60工作。

此处，用流程图和时序图，对第二实施方式的排气涡轮增压器的控制方法进行详细说明。

在第二实施方式的排气涡轮增压器的控制方法中，在船用柴油发动机1的燃料运转模式中，如图5所示，在步骤S21中，若从操纵装置53输入发动机启动准备信号，则控制装置5使辅助鼓风机4工作并经由扫气总管15而将燃烧用气体压力输送到气缸部13，从而使扫气压力(进气压力)上升。然后，在步骤S22中，停止工作的间隔加热器60。在步骤S23中，控制装置5判定燃料运转指令信号是否已从操纵装置53输入(接通)。此处，若判定为燃料运转指令信号未输入(否)，则保持待机，若判定为燃料运转指令信号已输入(是)，则进入步骤S24。

在步骤S24中，控制装置5判定在输入燃料运转指令信号后是否已经过规定的第一等待时间T11。此处，若判定为在输入燃料运转指令信号后未经过规定的第一等待时间T11(否)，则保持待机，若判定为在输入燃料运转信号后已经过规定的第一等待时间T11(是)，则在步骤S25中开始空气运行。在步骤S26中，控制装置5判定空气运行是否已结束。此处，若判定为空气运行未结束(否)，则保持待机，若判定为空气运行已结束(是)，则在步骤S27中结束空气运行。然后，在步骤S28中，对柴油发动机主体2开始燃料供给，从而控制装置5启动该柴油发动机主体2。

此外，若输入发动机旋转启动开始信号，则控制装置5对开闭阀26进行开闭控制并将工作气体供给到柴油发动机主体2，从而执行空气运行并使发动机转速上升。若发动机转速达到燃料供给开始转速，则控制装置5驱动喷射器18，从而将燃料喷射到柴油发动机主体2的气缸部13。于是，船用柴油发动机1在气缸部13中对燃料进行点火而开始燃烧，因此，开始燃烧运转。

在步骤S29中，控制装置5判定燃料运转指令信号的输入是否消失(断开)。此处，若判定为正在输入燃料运转指令信号(否)，则保持待机，若判定为未输入燃料运转指令信号(是),则在步骤S30中，停止对柴油发动机主体2的燃料供给。然后，在步骤S31中，控制装置5停止辅助鼓风机4的工作。

在步骤S32中，控制装置5判定在由转速传感器54检测出的电动发电机32的转速处于预先设定的规定转速(例如10rpm)以下后是否已经过规定的第二等待时间T12。此处，若判定为电动发电机32的转速处于规定转速以下后未经过第二等待时间T12(否)，则保持待机，若判定为在电动发电机32的转速处于规定转速以下后已经过第二待机时间T12(是),则进入步骤S33。

在步骤S33中，控制装置5判定燃料运转指令信号的输入停止(断开)后是否已经过规定的第四等待时间T14。此处，若判定为在燃料运转指令信号的输入停止后未经过规定的第四等待时间T14(否)，则保持待机，若判定为在燃料运转指令信号的输入停止后已经过规定的第四等待时间T14(是)，则进入步骤S34。

在步骤S34中，控制装置5判定在辅助鼓风机4的驱动停止后是否已经过规定的第五等待时间T15。此处，若判定为在辅助鼓风机4的驱动停止后未经过第五等待时间T15(否)，则保持待机，若判定为在辅助鼓风机4的驱动停止后已经过第五等待时间T15(是),则在步骤S35中使间隔加热器60工作。

另外，对第二实施方式的排气涡轮增压器的间隔加热器的工作停止时间点进行说明。如图6所示，在时间t11处，辅助鼓风机4启动并停止间隔加热器60。在时间t12处，输入燃料运转指令信号，在输入该燃料运转指令信号后经过第一等待时间T11后的时间t13处，开始空气运行。这样的话，气体被供给到柴油发动机主体2，从而曲柄轴旋转，该空气排出，从而压缩机21以及涡轮22旋转，增压器转速上升。另外，在时间t14处，结束空气运行，并开始燃料供给，从而启动该柴油发动机主体2。

此后，在时间t15处，若燃料运转指令信号的输入消失，则通过结束燃料供给，从而停止柴油发动机主体2的驱动。这样的话，柴油发动机主体2停止，从而曲柄轴的旋转停止，废气减少，从而压缩机21以及涡轮22的旋转停止，增压器转速降低。然后，在时间t18处使停止的间隔加热器60工作，该时间t18是从电动发电机32的转速处于规定转速以下的时间t16经过第二等待时间T12后的时间、从燃料运转指令信号的输入消失的时间t15经过第四等待时间T14后的时间、从辅助鼓风机4的驱动停止的时间t17再经过第五等待时间T15后的时间。

另外，对在经过第二、第四、第五等待时间T12、T14、T15后同时到达时间t18进行了说明，但因为第二、第四、第五等待时间T12、T14、T15的设定时间不同，所以有时也以不同的时间经过。在这种情况下，在经过了全部的T12、T14、T15后的时间使间隔加热器60工作。

此处，在本实施方式中，构成为根据电动发电机32的转速、燃料运转指令信号、以及辅助鼓风机4的驱动停止的各信号使间隔加热器60工作，但并不限定于该结构。如前所述，通过向电动发电机32供电，排气涡轮增压器3能够在柴油发动机主体2启动时使压缩机21以及涡轮22旋转，因此，能够不使用辅助鼓风机4。

没有辅助鼓风机4时，如图6的双点划线所示，在时间t12处，在输入空气运行指令信号时停止间隔加热器60，在间隔加热器60停止后，在输入燃料运转指令信号后经过了第一等待时间T11后的时间t13处，开始空气运行。并且，设定该第一等待时间T11的理由是因为：相对于空气运行指令信号的输入，在间隔加热器60完全停止后才开始空气运行。此外，在时间t18处，使已停止的间隔加热器60工作，时间t18是从电动发电机32的转速处于规定转速以下的时间t16经过第二等待时间T12后的时间、从燃料运转指令信号的输入消失的时间t15经过第四等待时间T14后的时间。

这样，在第二实施方式的排气涡轮增压器中，若输入向柴油发动机主体2供给空气和燃料的燃料供给指令信号，则控制装置5停止间隔加热器60。因此，在柴油发动机主体2和压缩机21以及涡轮22驱动旋转前，间隔加热器60停止，过电流不会流过电动发电机32，能够防止切断保险丝69并能够使电动发电机32正常地工作。

在第二实施方式的排气涡轮增压器中，若输入燃料供给指令信号，则控制装置5在停止间隔加热器60后，经过第一等待时间T11后开始空气运行，在空气运行结束后供给燃料。因此，在间隔加热器60完全停止后再开始空气运行，即使发生信号的电路延迟，也能够在柴油发动机主体2和压缩机21以及涡轮22驱动旋转前使间隔加热器60正常地停止。

在第二实施方式的排气涡轮增压器中，若辅助鼓风机4启动，则控制装置5停止间隔加热器60。因此，在柴油发动机主体2和压缩机21以及涡轮22驱动旋转前，间隔加热器60停止，过电流不会流过电动发电机32，能够防止切断保险丝69并能够使电动发电机32正常地工作。

在第二实施方式的排气涡轮增压器中，若由转速传感器54检测出的电动发电机32的转速处于规定转速以下，则控制装置5在经过第二等待时间T12后使间隔加热器60工作。因此，在电动发电机32停止后，转子61因惯性力而旋转规定时间，但在第二等待时间T12的期间完全地停止，因此，能够在电动发电机32完全停止后使间隔加热器60工作，能够提高可靠性。

在第二实施方式的排气涡轮增压器中，若输入燃料供给停止指令信号，则控制装置5在经过第四等待时间T14后使间隔加热器60工作。因此，在压缩机21以及涡轮22停止后，旋转轴23因惯性力而旋转规定时间，但在第四等待时间T14的期间完全地停止，因此，能够在电动发电机32完全停止后使间隔加热器60工作，能够提高可靠性。

在第二实施方式的排气涡轮增压器中，控制装置5在辅助鼓风机4的驱动停止起经过第五等待时间T15后使间隔加热器60工作。因此，在压缩机21以及涡轮22停止后，旋转轴23因惯性力而旋转规定时间，但在第五等待时间T15这段时间内完全地停止，因此，能够在电动发电机32完全停止后使间隔加热器60工作，能够提高可靠性。

并且，在上述实施方式中，根据空气运行指令信号、燃料运转指令信号、辅助鼓风机4的停止信号而控制间隔加热器60的停止，并根据电动发电机32的转速、空气运行指令信号、燃料运转指令信号、辅助鼓风机4的驱动停止信号而控制间隔加热器60的工作，但并不限定于该组合。也可以仅根据电动发电机32的转速来控制间隔加热器60的工作，也可以不使用电动发电机32的转速而仅根据其他的信号或者各信号的组合来控制间隔加热器60的工作。

符号说明

1 船用柴油发动机(主机)

2 柴油发动机主体

3 排气涡轮增压器(增压器)

4 辅助鼓风机

5 控制装置

13 气缸部

18 喷射器

21 压缩机

22 涡轮

24 工作气体供给装置

25 工作气体供给源

26 开闭阀

32 电动发电机

33 电力变换装置

34 第一电力变换部

35 蓄电部

36 第二电力变换部

37 船内电力系统

51 第一控制装置

52 第二控制装置

53 操纵装置

54 转速传感器(转速检测推定装置)

60 间隔加热器(加热器装置)

61 转子

62 定子

66 绕组(线圈)

67 第一开关

68 第一电源

69 保险丝

70 第二开关

71 第二电源

L1、L3 进气管

L2、L4 排气管

L5 工作气体供给管

Claims (12)

1.一种排气涡轮增压器，其特征在于，包括：

同轴地连结的压缩机以及涡轮；

和所述压缩机的轴端连结的电动发电机；

向所述电动发电机的定子的绕组供给电流从而加热的加热器装置；

在所述压缩机以及所述涡轮驱动前检测或推定所述电动发电机的转速的转速检测推定装置；以及

在由所述转速检测推定装置检测或推定出的所述电动发电机的转速超过预先设定的规定转速时停止所述加热器装置的控制装置，

若输入向主机供给工作气体的工作气体指令信号，则所述控制装置停止所述加热器装置。

2.如权利要求1所述的排气涡轮增压器，其特征在于，

若输入所述工作气体指令信号，则所述控制装置在停止所述加热器装置后，在经过预先设定的规定的第一等待时间后，开始向所述主机供给工作气体。

3.一种排气涡轮增压器，其特征在于，包括：

同轴地连结的压缩机以及涡轮；

和所述压缩机的轴端连结的电动发电机；

向所述电动发电机的定子的绕组供给电流从而加热的加热器装置；

在所述压缩机以及所述涡轮驱动前检测或推定所述电动发电机的转速的转速检测推定装置；以及

在由所述转速检测推定装置检测或推定出的所述电动发电机的转速超过预先设定的规定转速时停止所述加热器装置的控制装置，

若输入向主机供给燃料的燃料供给指令信号，则所述控制装置停止所述加热器。

4.如权利要求3所述的排气涡轮增压器，其特征在于，

若输入所述燃料供给指令信号，则所述控制装置在停止所述加热器装置后，在经过预先设定的规定的第一等待时间后，开始向所述主机供给工作气体，然后，向所述主机供给燃料。

5.一种排气涡轮增压器，其特征在于，包括：

同轴地连结的压缩机以及涡轮；

和所述压缩机的轴端连结的电动发电机；

向所述电动发电机的定子的绕组供给电流从而加热的加热器装置；

在所述压缩机以及所述涡轮驱动前检测或推定所述电动发电机的转速的转速检测推定装置；以及

在由所述转速检测推定装置检测或推定出的所述电动发电机的转速超过预先设定的规定转速时停止所述加热器装置的控制装置，

设有向主机供给燃烧用气体的辅助鼓风机，若所述辅助鼓风机启动，则所述控制装置停止所述加热器装置。

6.如权利要求1至5中任一项所述的排气涡轮增压器，其特征在于，

设有检测或推定所述电动发电机的转速的转速检测推定装置，若由所述转速检测推定装置检测或推定出的所述电动发电机的转速处于预先设定的规定转速以下，则所述控制装置在经过预先设定的规定的第二等待时间后，使所述加热器装置工作。

7.如权利要求1或权利要求2所述的排气涡轮增压器，其特征在于，

若输入工作气体供给停止指令信号，则所述控制装置在经过预先设定的规定的第三等待时间后，使所述加热器装置工作。

8.如权利要求3或权利要求4所述的排气涡轮增压器，其特征在于，

若输入燃料供给停止指令信号，则所述控制装置在经过预先设定的规定的第四等待时间后，使所述加热器装置工作。

9.如权利要求3至5中任一项所述的排气涡轮增压器，其特征在于，

所述控制装置在从向所述主机供给燃烧用气体的辅助鼓风机的驱动停止起经过预先设定的规定的第五等待时间后，使所述加热器装置工作。

10.如权利要求8所述的排气涡轮增压器，其特征在于，

所述控制装置在从向所述主机供给燃烧用气体的辅助鼓风机的驱动停止起经过预先设定的规定的第五等待时间后，使所述加热器装置工作。

11.一种主机，其特征在于，包括：

主机主体；以及

如权利要求1至权利要求10中任一项所述的排气涡轮增压器。

12.一种船舶，其特征在于，包括：

包括权利要求11所述的主机。