JP2005248850A

JP2005248850A - 主機関のエアーアシスト制御装置

Info

Publication number: JP2005248850A
Application number: JP2004061008A
Authority: JP
Inventors: Masaru Mochizuki; 勝望月; Shuichi Shimomura; 秀一下村; Junya Nakajo; 淳也中條
Original assignee: Daihatsu Diesel Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Diesel Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2004-03-04
Filing date: 2004-03-04
Publication date: 2005-09-15
Anticipated expiration: 2024-03-04
Also published as: JP4250102B2

Abstract

【課題】内燃機関の負荷が急激に増大しても、内燃機関のストールを防止でき、スモークの発生量を低減できる主機関のエアーアシスト制御装置を提供する。
【解決手段】操縦ハンドルによる指令に応じて駆動されるディーゼル機関には、排気タービン過給機２の圧縮空気を供給している。排気タービン過給機２のインペラと空気源３との間の空気流路は電磁弁５で開閉される。電磁弁５は、ディーゼル機関１の負荷が急激に増大すべき特定の操作に応じて制御装置１２で開かれる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ディーゼル機関やガス機関等の主機関のエアーアシスト制御装置に関する。

船舶は、推進力を得るためのスクリュープロペラを回転させる主機関と、この主機関を補助する補機関とを備えている。

従来、船舶の主機関としては、例えば特開平７−５４６６５号公報（特許文献１）に開示されているようなディーゼル機関が使用さている。このディーゼル機関は、過給機の圧縮空気を供給することにより、平均有効圧力を高めることができる。

しかしながら、上記従来のディーゼル機関に過給機で過給をしている場合、ディーゼル機関の負荷が急激に増大すると、過給機はディーゼル機関への圧縮空気の供給量を増大できなくて、逆に、減少してしまう。すなわち、上記ディーゼル機関の負荷が急激に変化すると、過給機からの空気の供給量が減少し、その結果、上記ディーゼル機関の回転数が低下して、ディーゼル機関がストールしたり、燃焼不良が生じて、多量のスモーク(黒煙)が発生したりするという問題が生じてしまう。
特開平７−５４６６５号公報

そこで、本発明の課題は、内燃機関の負荷が急激に増大しても、内燃機関のストールを防止でき、スモークの発生量を低減できる主機関のエアーアシスト制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の主機関のエアーアシスト制御装置は、
操縦ハンドルと、
上記操縦ハンドルによる指令に応じて駆動される内燃機関と、
上記内燃機関の排気を受けるタービンを有すると共に、上記内燃機関に圧縮空気を送るインペラを有する排気タービン過給機と、
上記インペラに加圧空気を補助供給する空気源と、
上記空気源から上記排気タービン過給機までの空気流路を開閉する開閉弁と、
上記内燃機関の負荷が急激に増大すべき特定の操作に応じて上記開閉弁を開ける制御手段と
を備えたことを特徴としている。

上記構成の主機関のエアーアシスト制御装置によれば、上記内燃機関の負荷が急激に増大すべき特定の操作が行われると、制御手段が開閉弁を開ける。これにより、上記空気源の圧縮空気が排気タービン過給機のインペラに補助供給されて、内燃機関に供給されるから、内燃機関の回転数が低くならず、内燃機関にストールが起こるのを防止でき、内燃機関によるスモークの発生量を低減できる。

一実施形態の主機関のエアーアシスト制御装置では、上記特定の操作は、上記内燃機関を起動させる操作である。

上記実施形態の主機関のエアーアシスト制御装置によれば、上記内燃機関を起動させる操作に応じて、開閉弁を制御手段で開けることによって、排気タービン過給機が低速である内燃機関の起動時に充分に空気を供給できるから、内燃機関にストールが起こるのを防止でき、内燃機関によるスモークの発生量を低減できる。

一実施形態の主機関のエアーアシスト制御装置では、上記特定の操作は、上記内燃機関に関するクラッチがつながっている状態で、上記操縦ハンドルを所定の範囲を超えて動かす操作である。

上記実施形態の主機関のエアーアシスト制御装置によれば、上記内燃機関に関するクラッチがつながっている状態で、操縦ハンドルが所定の範囲を超えて動かされることに応じて、開閉弁を制御手段で開けることによって、操縦ハンドルの急激な操作が行われて排気タービン過給機が高速になっていない状態で内燃機関への燃料供給が急激に増えても、これに見合った空気が開閉弁から排気タービン過給機を介して内燃機関に供給されるから、内燃機関にストールが起こるのを防止でき、内燃機関によるスモークの発生量を低減できる。

一実施形態の主機関のエアーアシスト制御装置では、上記特定の操作は、上記内燃機関が起動していて上記内燃機関に関するクラッチが切られている状態で、上記クラッチをつなぐために上記操縦ハンドルを動かす操作である。

上記実施形態の主機関のエアーアシスト制御装置によれば、上記内燃機関が起動していて内燃機関に関するクラッチが切られている状態で、クラッチをつなぐために操縦ハンドルが動かされることに応じて、開閉弁を制御手段で開けることによって、クラッチの接続により負荷が急激に増大しても、内燃機関の回転数が低くならず、内燃機関にストールが起こるのを防止でき、内燃機関によるスモークの発生量を低減できる。

一実施形態の主機関のエアーアシスト制御装置では、上記特定の操作に応じて、上記制御手段は、上記開閉弁を開けると共に、上記内燃機関に関するガバナブーストを行い、次に、上記ガバナブーストを行いながら上記開閉弁を閉じ、次に、上記ガバナブーストを停止して、上記開閉弁を開ける。

本明細書で、「ガバナブースト」とは、内燃機関に関するクラッチが切れている状態からクラッチをつなげた後、操縦ハンドルからの速度指令を所定の時間だけ大きくすることを意味する。すなわち、上記ガバナブーストは、クラッチを接続した直後では、内燃機関の回転数が低くなろうとするから、与えられた速度指令よりも大きな速度指令を燃料供給手段に与えて、燃料供給手段による燃料供給を増やす制御をいう。

上記実施形態の主機関のエアーアシスト制御装置によれば、上記内燃機関が起動していて内燃機関に関するクラッチが切られている状態で、クラッチをつなぐために操縦ハンドルが動かされることに応じて、制御手段は、開閉弁を開けると共に、内燃機関に関するガバナブーストを行う。次に、上記制御手段は、ガバナブーストを行いながら、開閉弁を閉る。次に、上記制御手段は、ガバナブーストを停止して、開閉弁を制御手段で再び開ける。これにより、上記ガバナブーストが停止した後も、内燃機関の回転数が低くならず、内燃機関によるスモーク濃度が低くなるから、内燃機関にストールが起こるのを防止でき、内燃機関によるスモークの発生量を低減できる。

また、上記ガバナブーストを行いながら開閉弁を閉じるから、内燃機関の回転数が低くなるのを防ぐことができると共に、排気タービン過給機のインペラに対して無駄に加圧空気が供給されるのを防ぐことできる。

本発明の主機関のエアーアシスト制御装置は、内燃機関の負荷が急激に増大すべき特定の操作に応じて、制御手段が開閉弁を開けることによって、内燃機関の負荷が急激に増大する前に、空気源の圧縮空気が排気タービン過給機のインペラに補助供給されるから、内燃機関の負荷が急激に増加しても、内燃機関の回転数が低くなるのを防ぐことができ、内燃機関にストールが起こるのを防止でき、内燃機関によるスモーク濃度を低減でき、内燃機関によるスモークの発生量を低減できる。

以下、本発明の主機関のエアーアシスト制御装置を図示の実施の形態により詳細に説明する。

図１に、本発明の一実施の形態の主機関のエアーアシスト制御装置の概略構成図を示す。

上記エアーアシスト制御装置は、操縦装置６と、この操縦装置６による指令に応じて駆動されるディーゼル機関１と、このディーゼル機関１に圧縮空気を送るインペラを有する排気タービン過給機２と、この排気タービン過給機２のインペラに加圧空気を補助供給する空気源３と、この空気源３からインペラの補助吸入口２ｅまで延びる空気流路の一例としての補助空気管４と、この補助空気管４に設けられた開閉弁の一例としての電磁弁５と、この電磁弁５の開閉を制御する制御手段の一例としての制御装置１２とを備えている。

上記ディーゼル機関１の吸気口１ａには、排気タービン過給機２におけるインペラの吐出口２ｂに接続されている。また、上記ディーゼル機関１の排気口１ｂには、排気タービン過給機２が有するタービンの吸入口２ｃに接続されている。また、上記ディーゼル機関１には燃料噴射ポンプ７によって燃料が供給される。この燃料噴射ポンプ７のラック７ａはコモンロッド８を介して燃料ガバナ用アクチュエータ９に連結されている。上記コモンロッド８が矢印Ａの方向に回転すると、ラック７ａが移動して、燃料噴射ポンプ７の燃料噴射量が増加する。

上記排気タービン過給機２では、ディーゼル機関１の排気がタービンの吸入口２ｃから入ってタービンの吐出口２ｄに抜ける。このとき、上記ディーゼル機関１の排気がタービンに当たることによって、タービンが回転する。すなわち、上記タービンがディーゼル機関１の排気を受けて回転する。そうすると、上記タービンに同軸に取り付けられたインペラが回転駆動して、排気タービン過給機２の吸入口２ａから吸い込んだ空気をインペラで圧縮して吐出口２ｂからディーゼル機関１の吸気口１ａに供給する。一方、上記空気圧源３から補助吸入口２eに供給される空気の圧力は、例えば８気圧である。

上記制御装置１２は、機関回転検出用センサ１１および過給機回転検出用センサ１３が出力する信号を受けている。上記機関回転検出用センサ１１は、ディーゼル機関１の出力軸１０の回転数を検出して、その回転数を表す信号を制御装置１２に出力する。一方、上記過給機回転検出用センサ１３は排気タービン過給機２の回転数を検出して、その回転数を表す信号を制御装置１２に出力する。すなわち、上記過給機回転検出用センサ１３は、タービン，インペラの回転数を表す信号を制御装置１２に出力する。また、上記制御装置１２は、操縦装置６からの指令に応じて燃料ガバナ用アクチュエータ９を制御している。

図２（ａ）に、上記操縦装置６の概略正面図を示す。また、図２（ｂ）に、上記操縦装置６の表示部２４の形状を説明するための概略図を示す。さらに、図２（ｃ）に、上記表示部２４と操縦ハンドル２２の位置と対応関係を説明するための概略図を示す。

上記操縦装置６は、図２（ａ）に示すように、本体２１と、この本体２１に回動自在に取り付けられた操縦ハンドル２２と、この操縦ハンドル２２の回動角を検出するポテンショメータ２３とを有している。上記本体２１の上面には表示部２４を設けている。この表示部２４には図２（ｂ）に示すような目盛が付けられている。この目盛から判るように、本実施の形態のエアーアシスト制御装置を搭載している船舶は１速〜１０速で前進または後進することができる。すなわち、上記船舶は異なる１０段階の速度で前進または後進することができる。上記船舶を何速でどの方向に進めるかは操縦ハンドル２２の回動角によって決めることができる。例えば、上記ディーゼル機関１を起動しても、図２（ｃ）に示すように、操縦ハンドル２２が水平面に対して垂直になっている場合、ディーゼル機関１の出力軸１０に設けたギヤ（図示せず）はニュートラルの状態になっているので、船舶は前進も後進もしない。すなわち、上記ディーゼル機関１に関するクラッチ（図示せず）が切れているため、ディーゼル機関１の回転駆動力がスクリュープロペラに伝達されていない。そして、上記操縦ハンドル２２を回動して二点鎖線で示す位置Ｐ１に位置させると、出力軸１０のギヤが入って、船舶は１０速で前進する。また、上記操縦ハンドル２２を回動して二点鎖線で示す位置Ｐ２に位置させると、出力軸１０のギヤが入って、船舶は１０速で後進する。このように、上記操縦ハンドル２２の位置に応じて船舶の移動速度および移動方向が決定する。

上記構成のエアーアシスト制御装置は、ディーゼル機関１が起動すると、空気源３の加圧空気を排気タービン過給機２のインペラに供給する。このようなディーゼル機関１の起動に応じたエアーアシストは、図３のフローチャートにしたがって行われる。

以下、上記ディーゼル機関１の起動に応じて行われるエアーアシストについて説明する。

まず、上記エアーアシスト制御装置が、図３に示すステップＳ１０１で、予め設定された条件１が満たされているか否かを判定し、条件１が満たされていると判定すると、ステップＳ１０２に進む一方、条件１が満たされていないと判定すると、条件１が満たされるまでステップＳ１０１を繰り返す。上記条件１はディーゼル機関１の性能に基いて決められる。本実施の形態では、ディーゼル機関１の出力軸１０の回転数が３０ｍ^-1に到達したか否かを条件１としている。

すなわち、上記エアーアシスト制御装置が、ステップＳ１０１で、ディーゼル機関１の出力軸１０の回転数を機関回転検出用センサ１１で検出し、その回転数が３０^-1ｍ以上だと判定すると、ステップＳ１０２に進む一方、ディーゼル機関１の出力軸１０の回転数が３０^-1ｍ未満だと判定すると、その出力軸１０の回転数が３０^-1ｍ以上になるまで、ステップＳ１０１を繰り返す。

次に、上記エアーアシスト制御装置はステップＳ１０２でエアーアシストＯＮの処理を行う。すなわち、上記制御装置１２が電磁弁５を開くことにより、空気源３の加圧空気が排気タービン過給機２のインペラに供給される。

次に、上記エアーアシスト制御装置が、ステップＳ１０３で、予め設定された条件２が満たされているか否かを判定し、条件２が満たされていると判定すると、ステップＳ１０４に進む一方、条件２が満たされていないと判定すると、ステップＳ１０６に進む。本実施の形態では、ディーゼル機関１の停止操作（例えば手動停止操作や緊急停止操作）が行われたか否かを条件２としている。このような条件２の一例としては、ディーゼル機関１を停止させるための停止用電磁弁が作動したか否かという条件がある。

すなわち、上記エアーアシスト制御装置が、ステップＳ１０３で、ディーゼル機関１の停止操作が行われたか否かを判定し、ディーゼル機関１の停止操作が行われていると判定すると、ステップＳ１０６に進む一方、ディーゼル機関１の停止操作が行われていないと判定すると、ステップＳ１０４に進む。

次に、上記エアーアシスト制御装置が、ステップＳ１０４で、予め設定された条件３が満たされているか否かを判定し、条件３が満たされていると判定すると、ステップＳ１０６に進む一方、条件３が満たされていないと判定すると、ステップＳ１０５に進む。本実施の形態では、排気タービン過給機２の回転数が予め設定された設定回転数に到達したか否かを条件３としている。

すなわち、上記エアーアシスト制御装置が、ステップＳ１０４で、排気タービン過給機２の回転数を過給機回転検出用センサ１３で検出し、その回転数が上記設定回転数以上であると判定すると、ステップＳ１０６に進む一方、排気タービン過給機２の回転数が上記設定回転数未満であると判定すると、ステップＳ１０５に進む。

次に、上記エアーアシスト制御装置が、ステップＳ１０５で、予め設定された条件４が満たされているか否かを判定し、条件４が満たされていると判定すると、ステップＳ１０６に進む一方、条件４が満たされていないと判定すると、ステップＳ１０２に戻る。本実施の形態では、ディーゼル機関１の起動から５秒経過したか否かを条件４としている。

すなわち、上記エアーアシスト制御装置が、ステップＳ１０５で、ディーゼル機関１の起動から５秒経過していると判定すると、ステップＳ１０６に進む一方、ディーゼル機関１の起動から５秒経過していないと判定すると、ステップＳ１０２に戻る。

次に、上記エアーアシスト制御装置が、ステップＳ１０６で、エアーアシストＯＦＦの処理を行う。すなわち、上記制御装置１２が電磁弁５を閉じることにより、空気源３から排気タービン過給機２への加圧空気の供給が停止する。

最後に、ステップＳ１０７で、ディーゼル機関１がアイドリングの状態になる（機関アイドル運転）。

図１１に、上記ディーゼル機関１が起動することによりエアーアシストが行われる場合の機関回転数（出力軸１０の回転数）、スモーク濃度およびアシスト空気圧力の時間的推移と、ディーゼル機関１が起動してもエアーアシストが行われない場合の機関回転数およびスモーク濃度の時間的推移とを示す。

図１１から判るように、ディーゼル機関１が起動した後、ディーゼル機関１の出力軸１０の回転数が３０^-1ｍ以上になってからエアーアシストを行うことによって、このエアーアシストを行わない場合に比べて、ディーゼル機関１の回転数が高くなり、ディーゼル機関１によるスモーク濃度が極めて低くなる。したがって、上記ディーゼル機関１を起動しても、ディーゼル機関１のストールを防止でき、ディーゼル機関１によるスモークの発生量を低減できる。

また、上記エアーアシスト制御装置が、ディーゼル機関１に関するクラッチがつながっている状態で操縦ハンドル２２が急激に操作されたときにも、空気源３の加圧空気を排気タービン過給機２のインペラに供給する。このような操縦ハンドル２２の急激な操作に応じたエアーアシストは、図４のフローチャートにしたがって行われる。

以下、上記操縦ハンドル２２が急激に操作されることに応じて行われるエアーアシストについて説明する。

まず、上記エアーアシスト制御装置が、図４に示すように、ステップＳ２０１で、予め設定された条件１が満たされているか否かを判定し、条件１が満たされていると判定すると、ステップＳ２０２に進む一方、条件１が満たされていないと判定すると、条件１が満たされるまでステップＳ２０１を繰り返す。本実施の形態では、操縦ハンドル２２が前進または後進の１速〜４速に対応する位置にあるか否かを条件１としている。

すなわち、上記エアーアシスト制御装置が、ステップＳ２０１で、操縦ハンドル２２の回動角をポテンショメータ２３で検出し、操縦ハンドル２２が前進または後進の１速〜４速に対応する位置にあると判定すると、ステップＳ２０２に進む一方、操縦ハンドル２２が前進または後進の１速〜４速に対応する位置にないと判定すると、操縦ハンドル２２がその位置になるまでステップＳ２０１を繰り返す。

次に、操縦者が、ステップＳ２０２で、操縦ハンドル２２を急速に回動させる。すなわち、上記操縦ハンドル２２が急速操作される（ハンドル急速操作）。

次に、上記エアーアシスト制御装置が、ステップＳ２０３で、予め設定された条件２が満たされているか否かを判定し、条件２が満たされていると判定すると、ステップＳ２０４進む一方、条件２が満たされていないと判定すると、ステップＳ２０１に戻る。本実施の形態では、操縦ハンドル２２が０．３［秒／ノッチ］以下で回動したか否かを条件２としている。

すなわち、上記エアーアシスト制御装置が、ステップＳ２０３で、操縦ハンドル２２の回動速度をポテンショメータ２３で検出し、操縦ハンドル２２が０．３［秒／ノッチ］以下で回動していると判定すると、ステップＳ２０４に進む一方、操縦ハンドル２２が０．３［秒／ノッチ］を越えて回動していると判定すると、ステップＳ２０１に戻る。

次に、上記エアーアシスト制御装置が、ステップＳ２０４で、エアーアシストＯＮの処理を行う。すなわち、上記制御装置１２が電磁弁５を開くことにより、空気源３の加圧空気が排気タービン過給機２のインペラに供給される。

次に、上記エアーアシスト制御装置が、ステップＳ２０５で、エアーアシストを開始してから、予め設定された設定時間が経過したか否かを判定し、エアーアシストを開始してから上記設定時間が経過していると判定すると、ステップＳ２０６に進む一方、エアーアシストを開始してから上記設定時間が経過していないと判定すると、ステップＳ２１１，Ｓ２１２に進む（作動タイマＴＩＭＥＵＰ）。

上記ステップＳ２１１では、操縦ハンドル２２による減速操作が行われた否かが判定され、その減速操作が行われていると判定されると、ステップＳ２０６に進む一方、操縦ハンドル２２による減速操作が行われていないと判定されると、ステップＳ２０５に戻る（ハンドル減速操作）。

上記ステップＳ２１２では、エアーアシストの作動中断条件として予め設定された条件３が満たされているか否かが判定され、条件３が満たされていると判定されると、ステップＳ２０６に進む一方、条件３が満たされていないと判定されと、ステップＳ２０５に戻る。本実施の形態では、排気タービン過給機２の回転数が上限回転数に到達したか否かを条件３としている。この上限回転数とは、排気タービン過給機２が異常を来たすことなく作動できる最大回転数を意味する。

すなわち、上記ステップＳ２１２では、排気タービン過給機２の回転数を過給機回転検出用センサ１３で検出し、その回転数が上限設定回転数を超えていると判定されると、ステップＳ２０６に進む一方、排気タービン過給機２の回転数が上限回転数を超えていないと判定されると、ステップＳ２０５に戻る。

最後に、上記エアーアシスト制御装置が、ステップＳ２０６で、エアーアシストＯＦＦの処理を行う。すなわち、上記制御装置１２が電磁弁５を閉じることにより、空気源３から排気タービン過給機２への加圧空気の供給が停止する。

図１２に、上記操縦ハンドル２２が急激に操作されることによりエアーアシストが行われる場合の機関回転数（出力軸１０の回転数）、スモーク濃度およびアシスト空気圧力の時間的推移と、操縦ハンドル２２が急激に操作されてもエアーアシストが行われない場合の機関回転数およびスモーク濃度の時間的推移とを示す。

図１２から判るように、上記クラッチがつながっている状態で操縦ハンドル２２が所定の範囲を超えて０．３［秒／ノッチ］以下で回動したことに応じてエアーアシストを行うことによって、このエアーアシストを行わない場合に比べて、ディーゼル機関１の回転数が高くなり、ディーゼル機関１によるスモーク濃度が極めて低くなる。したがって、上記操縦ハンドル２２が所定の範囲を超えるように急激に操作されても、ディーゼル機関１にストールが起こるのを防止でき、ディーゼル機関１によるスモークの発生量を低減できる。

また、上記エアーアシスト制御装置は、ディーゼル機関１を起動した後、出力軸１０のギヤを中立（ニュートラル）から前進または後進の０速（いわゆるＤＳ（Dead Slow:最微速））に入ると、空気源３の加圧空気を排気タービン過給機２のインペラに供給する。このときのエアーアシストは、図５および図６のフローチャートにしたがって行われる。

以下、上記出力軸１０のギヤが中立から前進または後進の０速に入ることに応じて行われるエアーアシストについて説明する。

まず、図５に示すステップＳ３０１では、出力軸１０のギヤが中立になっている。すなわち、上記操縦ハンドル２２が表示部２４の中立を指すように位置している（ハンドル位置中立）。

次に、操縦者が、ステップＳ３０２で、操縦ハンドル２２が前進または後進の０速を指すように、操縦ハンドル２２を操作する（ハンドル前後進操作）。

次に、上記エアーアシスト制御装置が、ステップＳ３０３で、エアーアシストＯＮの処理を行う。すなわち、上記制御装置１２が電磁弁５を開くことにより、空気源３の加圧空気が排気タービン過給機２のインペラに供給される。このステップＳ３０３を行うと共に、ステップＳ３０４でクラッチ嵌入となる。すなわち、上記出力軸１０のギヤが前進または後進の０速に入る。

次に、上記エアーアシスト制御装置が、ステップＳ３０５で、エアーアシストを開始してから、予め設定された設定時間が経過したか否かを判定し、エアーアシストを開始してから上記設定時間が経過していると判定すると、ステップＳ３０６に進む一方、エアーアシストを開始してから上記設定時間が経過していないと判定すると、図６に示すステップＳ３１１，Ｓ３１２に進む（作動タイマＴＩＭＥＵＰ）。

上記ステップＳ３１１では、予め設定された条件１が満たされているか否かが判定され、条件１が満たされていると判定されると、図５に示すステップＳ３０６に進む一方、条件１が満たされていないと判定されると、ステップＳ３０５に戻る。本実施の形態では、操縦ハンドル２２が表示部２４の中立を指しているか否を条件１としている。

すなわち、上記ステップＳ３１１では、操縦ハンドル２２が表示部２４の中立を指していると判定されると、ステップＳ３０６に進む一方、操縦ハンドル２２が表示部２４の中立を指していないと判定されると、ステップＳ３０５に戻る。

上記ステップＳ３１２では、エアーアシストの作動中断条件として予め設定された条件２が満たされているか否かが判定されると、条件２が満たされていると判定されると、ステップＳ３０６に進む一方、条件２が満たされていないと判定されると、ステップＳ３０５に戻る。本実施の形態では、排気タービン過給機２の回転数が上限回転数に到達したか否かを条件２としている。この上限回転数とは、排気タービン過給機２が異常を来たすことなく作動できる最大回転数を意味する。

すなわち、上記ステップＳ３１２では、排気タービン過給機２の回転数を過給機回転検出用センサ１３で検出し、その回転数が上限回転数を超えていると判定されると、ステップＳ３０６に進む一方、排気タービン過給機２の回転数が上限回転数を超えていないと判定されると、ステップＳ３０５に戻る。

最後に、上記エアーアシスト制御装置が、ステップＳ３０６で、エアーアシストＯＦＦの処理を行う。すなわち、上記制御装置１２が電磁弁５を閉じることにより、空気源３から排気タービン過給機２への加圧空気の供給を停止する。

図１３に、上記出力軸１０のギヤが中立から前進または後進の０速に入ることによりエアーアシストが行われる場合の機関回転数（出力軸１０の回転数）、スモーク濃度およびアシスト空気圧力の時間的推移と、出力軸１０のギヤが中立から前進または後進の０速に入ってもエアーアシストを行わない場合の機関回転数およびスモーク濃度の時間的推移とを示す。

図１３から判るように、上記出力軸１０のギヤが中立から前進または後進の０速に入ることに応じてエアーアシストを行うことによって、このエアーアシストを行わない場合に比べて、機関回転数が高くなり、ディーゼル機関１によるスモーク濃度が極めて低くなる。したがって、上記出力軸１０のギヤが中立から前進または後進の０速に入れても、ディーゼル機関１にストールが起こるのを防止でき、ディーゼル機関１によるスモークの発生量を低減できる。

また、上記エアーアシスト制御装置は、ディーゼル機関１を起動した後、出力軸１０のギヤが中立から前進または後進の１速以上に入るときも、空気源３の加圧空気を排気タービン過給機２のインペラに供給する。このときのエアーアシストは、図７〜図１０のフローチャートにしたがって行われる。

以下、上記出力軸１０のギヤが中立から前進または後進の１速以上に入ることに応じて行われるエアーアシストについて説明する。

まず、図７に示すステップＳ４０１では、出力軸１０のギヤが中立になっている。すなわち、上記操縦ハンドル２２が表示部２４の中立を指すように位置している（ハンドル位置中立）。

次に、操縦者が、ステップＳ４０２で、操縦ハンドル２２が前進または後進の１速以上を指すように、操縦ハンドル２２を操作する（ハンドル前後進操作）。

次に、上記エアーアシスト制御装置が、ステップＳ４０３で、電磁弁５を制御装置１２で開くことにより、空気源３の加圧空気が排気タービン過給機２のインペラに供給し（エアーアシストＯＮ）、ステップＳ４０４で、操縦ハンドル２２が指す速度より大きな速度でディーゼル機関１が作動するようにし（ガバナブーストＯＮ）、ステップＳ４０５で、出力軸１０のギヤを前進または後進の１速以上に入れる（クラッチ嵌入）。

次に、上記エアーアシスト制御装置が、ステップＳ４０６で、エアーアシストを開始してから、エアーアシストに関して予め設定された第１設定時間（例えば５秒）が経過したか否かを判定し、エアーアシストを開始してから上記第１設定時間が経過していると判定すると、ステップＳ４０７に進む一方、エアーアシストを開始してから上記第１設定時間が経過していないと判定すると、図８に示すステップＳ４２１，Ｓ４２２，Ｓ４２３に進む（アシストＴＩＭＥＵＰ）。

上記ステップＳ４２１では、予め設定された条件１が満たされているか否かが判定され、条件１が満たされていると判定されると、図９に示すステップＳ４１１進む一方、条件１が満たされていないと判定されると、ステップＳ４０６に戻る。本実施の形態では、操縦ハンドル２２が表示部２４の中立を指しているか否を条件１としている。

すなわち、上記ステップＳ４２１では、操縦ハンドル２２が表示部２４の中立を指していると判定されると、ステップＳ４１１に進む一方、操縦ハンドル２２が表示部２４の中立を指していないと判定されると、ステップＳ４０６に戻る。

上記ステップＳ４２２では、予め設定された条件２が満たされているか否かが判定され、条件２が満たされていると判定されると、図９に示すステップＳ４１１進む一方、条件２が満たされていないと判定されると、ステップＳ４０６に戻る。本実施の形態では、操縦ハンドル２２による減速操作が行われた否かを条件２としている。

すなわち、上記ステップＳ４２２では、操縦ハンドル２２による減速操作が行われたと判定されると、ステップＳ４１１に進む一方、操縦ハンドル２２による減速操作が行われていないと判定されると、ステップＳ４０６に戻る。

上記ステップＳ４２３では、エアーアシストの作動中断条件として予め設定された条件３が満たされているか否かが判定されると、条件３が満たされていると判定されると、ステップＳ４１１に進む一方、条件３が満たされていないと判定されると、ステップＳ４０６に戻る。本実施の形態では、排気タービン過給機２の回転数が上限回転数に到達したか否かを条件３としている。この上限回転数とは、排気タービン過給機２が異常を来たすことなく作動できる最大回転数を意味する。

すなわち、上記ステップＳ４２３では、排気タービン過給機２の回転数を過給機回転検出用センサ１３で検出し、その回転数が上限回転数を超えていると判定されると、ステップＳ４１１に進む一方、排気タービン過給機２の回転数が上限回転数を超えていないと判定されると、ステップＳ４０６に戻る。

次に、上記エアーアシスト制御装置が、図７に示すステップＳ４０７で、エアーアシストＯＦＦの処理を行う。すなわち、上記制御装置１２が電磁弁５を閉じることにより、空気源３から排気タービン過給機２への加圧空気の供給が停止する。

次に、上記エアーアシスト制御装置が、図９に示すステップＳ４０８で、ガバナブーストを開始してから、ガバナブーストに関して予め設定された第２設定時間（例えば１０秒）が経過したか否かを判定し、ガバナブーストを開始してから上記第２設定時間が経過していると判定すると、ステップＳ４０９に進む一方、ガバナブーストを開始してから上記第２設定時間が経過していないと判定すると、上記第２設定時間が経過するまでステップＳ４０８を繰り返す（ブーストタイマＴＩＭＥＵＰ）。

次に、上記エアーアシスト制御装置が、ステップＳ４０９で、再びエアーアシストＯＮの処理を行う。すなわち、上記制御装置１２が電磁弁５を再び開くことにより、空気源３の加圧空気が排気タービン過給機２のインペラに再び供給される。

次に、上記エアーアシスト制御装置が、ステップＳ４１０で、エアーアシストを開始してから、エアーアシストに関して予め設定された第３設定時間（例えば３秒）が経過したか否かを判定し、エアーアシストを開始してから上記第３設定時間が経過していると判定すると、ステップＳ４１１に進む一方、エアーアシストを開始してから上記第３設定時間が経過していないと判定すると、図１０に示すステップＳ４２４，Ｓ４２５，Ｓ４２６に進む（アシストＴＩＭＥＵＰ）。

上記ステップＳ４２４では、予め設定された条件４が満たされているか否かが判定され、条件４が満たされていると判定されると、図９に示すステップＳ４１１進む一方、条件４が満たされていないと判定されると、ステップＳ４１０に戻る。本実施の形態では、操縦ハンドル２２が表示部２４の中立を指しているか否を条件４としている。

すなわち、上記ステップＳ４２４では、操縦ハンドル２２が表示部２４の中立を指していると判定されると、ステップＳ４１１に進む一方、操縦ハンドル２２が表示部２４の中立を指していないと判定されると、ステップＳ４１０に戻る。

上記ステップＳ４２５では、予め設定された条件５が満たされているか否かが判定され、条件５が満たされていると判定されると、図９に示すステップＳ４１１進む一方、条件５が満たされていないと判定されると、ステップＳ４１０に戻る。本実施の形態では、操縦ハンドル２２による減速操作が行われた否かを条件５としている。

すなわち、上記ステップＳ４２５では、操縦ハンドル２２による減速操作が行われたと判定されると、ステップＳ４１１に進む一方、操縦ハンドル２２による減速操作が行われていないと判定されると、ステップＳ４１０に戻る。

上記ステップＳ４２６では、エアーアシストの作動中断条件として予め設定された条件６が満たされているか否かが判定されると、条件６が満たされていると判定されると、ステップＳ４１１に進む一方、条件６が満たされていないと判定されると、ステップＳ４１０に戻る。本実施の形態では、排気タービン過給機２の回転数が上限回転数に到達したか否かを条件６としている。この上限回転数とは、排気タービン過給機２が異常を来たすことなく作動できる最大回転数を意味する。

すなわち、上記ステップＳ４２６では、排気タービン過給機２の回転数を過給機回転検出用センサ１３で検出し、その回転数が上限回転数を超えていると判定されると、ステップＳ４１１に進む一方、排気タービン過給機２の回転数が上限回転数を超えていないと判定されると、ステップＳ４１０に戻る。

最後に、上記エアーアシスト制御装置が、ステップＳ４１１で、エアーアシストＯＦＦの処理を行う。すなわち、上記制御装置１２が電磁弁５を閉じることにより、空気源３から排気タービン過給機２への加圧空気の供給が停止する。

図１４に、上記出力軸１０のギヤが中立から前進または後進の１速以上に入ることよりエアーアシストが行われた場合の機関回転数、スモーク濃度およびアシスト空気圧力の時間的推移と、出力軸１０のギヤが中立から前進または後進の０速に入ってもエアーアシストが行われない場合の機関回転数およびスモーク濃度の時間的推移とを示す。

図１４から判るように、上記出力軸１０のギヤが中立から前進または後進の１速以上に入ることに応じて２段階のエアーアシストを行うことによって、この２段階のエアーアシストを行わない場合に比べて、機関回転数が高くなり、ディーゼル機関１によるスモーク濃度が極めて低くなる。したがって、上記出力軸１０のギヤが中立から前進または後進の１速以上に入れても、ディーゼル機関１にストールが起こるのを防止でき、ディーゼル機関１によるスモークの発生量を低減できる。

また、上記ガバナブーストを行いながら、ステップＳ４０７でエアーアシストを一端停止するから、機関回転数が低くなるのを防ぐことができると共に、排気タービン過給機２のインペラに対して無駄に加圧空気が供給されるのを防ぐことできる。

上記実施の形態では、ディーゼル機関１が起動した後、ステップＳ１０１，Ｓ１０２によって、出力軸１０の回転数が３０ｍ^-1に達したときに、排気タービン過給機２のインペラに加圧空気を供給していたが、ディーゼル機関１の起動と同時に、排気タービン過給機２のインペラに加圧空気を供給するようにしてもよい。または、上記ディーゼル機関１が起動してから所定の時間経過したときに、排気タービン過給機２のインペラに加圧空気を供給するようにしてもよい。

上記実施の形態では、ディーゼル機関１の起動から５秒経過したか否かをステップＳ１０５の条件４としていたが、空気源３が排気タービン過給機２のインペラに加圧空気を供給し始めてから、すなわち、エアーアシストを開始してから、予め設定された時間が経過したか否かをステップＳ１０５の条件４としてもよいし、ディーゼル機関１の出力軸１０の回転数が予め設定された回転数以上になったか否かをステップＳ１０５の条件４としてもよい。

上記実施の形態において、ディーゼル機関１の代わりにガス機関等を用いてもよい。

図１は本発明の一実施の形態の主機関のエアーアシスト制御装置の概略構成図である。図２（ａ）は上記エアーアシスト制御装置の操縦装置の概略正面図であり、図２（ｂ）は上記操縦装置の表示部の形状を説明するための概略図であり、図２（ｃ）は上記表示部および操縦ハンドルの位置と対応関係を説明するための概略図である。図３は上記エアーアシスト制御装置においてディーゼル機関の起動に応じて行われるエアーアシストに関するフローチャートである。図４は上記操縦ハンドルの急激な操作に応じて行われるエアーアシストに関するフローチャートである。図５は上記ディーゼル機関の出力軸のギヤが中立から前進または後進の０速に入ることに応じて行われるエアーアシストに関するフローチャートである。図６は上記ディーゼル機関の出力軸のギヤが中立から前進または後進の０速に入ることに応じて行われるエアーアシストに関するフローチャートである。図７は上記出力軸のギヤが中立から前進または後進の１速以上に入ることに応じて行われるエアーアシストに関するフローチャートである。図８は上記出力軸のギヤが中立から前進または後進の１速以上に入ることに応じて行われるエアーアシストに関するフローチャートである。図９は上記出力軸のギヤが中立から前進または後進の１速以上に入ることに応じて行われるエアーアシストに関するフローチャートである。図１０は上記出力軸のギヤが中立から前進または後進の１速以上に入ることに応じて行われるエアーアシストに関するフローチャートである。図１１は図３のエアーアシストを行った場合の機関回転数、スモーク濃度およびアシスト空気圧力の時間的推移を示す図である。図１２は図４のエアーアシストを行った場合の機関回転数、スモーク濃度およびアシスト空気圧力の時間的推移を示す図である。図１３は図５および図６のエアーアシストを行った場合の機関回転数、スモーク濃度およびアシスト空気圧力の時間的推移を示す図である。図１４は図７〜図１０のエアーアシストを行う場合の機関回転数、スモーク濃度およびアシスト空気圧力の時間的推移を示す図である。

符号の説明

１ディーゼル機関
２排気タービン過給機
３空気源
５電磁弁
１２制御装置
２２操縦ハンドル

Claims

操縦ハンドルと、
上記操縦ハンドルによる指令に応じて駆動される内燃機関と、
上記内燃機関の排気を受けるタービンを有すると共に、上記内燃機関に圧縮空気を送るインペラを有する排気タービン過給機と、
上記インペラに加圧空気を補助供給する空気源と、
上記空気源から上記排気タービン過給機までの空気流路を開閉する開閉弁と、
上記内燃機関の負荷が急激に増大すべき特定の操作に応じて上記開閉弁を開ける制御手段と
を備えたことを特徴とする主機関のエアーアシスト制御装置。
請求項１に記載の主機関のエアーアシスト制御装置において、
上記特定の操作は、上記内燃機関を起動させる操作であることを特徴とする主機関のエアーアシスト制御装置。
請求項１に記載の主機関のエアーアシスト制御装置において、
上記特定の操作は、上記内燃機関に関するクラッチがつながっている状態で、上記操縦ハンドルを所定の範囲を超えて動かす操作であることを特徴とする主機関のエアーアシスト制御装置。
請求項１に記載の主機関のエアーアシスト制御装置において、
上記特定の操作は、上記内燃機関が起動していて上記内燃機関に関するクラッチが切られている状態で、上記クラッチをつなぐために上記操縦ハンドルを動かす操作であることを特徴とする主機関のエアーアシスト制御装置。
請求項４に記載の主機関のエアーアシスト制御装置において、
上記特定の操作に応じて、上記制御手段は、上記開閉弁を開けると共に、上記内燃機関に関するガバナブーストを行い、次に、上記ガバナブーストを行いながら上記開閉弁を閉じ、次に、上記ガバナブーストを停止して、上記開閉弁を開けることを特徴とする主機関のエアーアシスト制御装置。