WO2016152809A1 - 排気タービン過給機、主機、船舶 - Google Patents

排気タービン過給機、主機、船舶 Download PDF

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WO2016152809A1
WO2016152809A1 PCT/JP2016/058822 JP2016058822W WO2016152809A1 WO 2016152809 A1 WO2016152809 A1 WO 2016152809A1 JP 2016058822 W JP2016058822 W JP 2016058822W WO 2016152809 A1 WO2016152809 A1 WO 2016152809A1
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WO
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motor generator
command signal
heater
control device
waiting time
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PCT/JP2016/058822
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English (en)
French (fr)
Inventor
晃洋 三柳
基輝 和泉
Original Assignee
三菱重工業株式会社
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/04Engines with exhaust drive and other drive of pumps, e.g. with exhaust-driven pump and mechanically-driven second pump
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B39/00Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
    • F02B39/16Other safety measures for, or other control of, pumps
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to an exhaust turbine turbocharger equipped with a motor generator, a master equipped with an exhaust turbine turbocharger, and a ship equipped with a master.
  • an internal combustion engine as a main engine mounted on a ship is equipped with a supercharger to improve fuel consumption and reduce CO 2 in exhaust gas.
  • the supercharger compresses and supplies intake air to the internal combustion engine by driving a turbine and a compressor using exhaust gas discharged from the internal combustion engine to improve the output of the internal combustion engine.
  • the motor generator directly to the rotor shaft of the turbocharger and drivingly rotating the rotor shaft with the motor generator, while rotating the compressor and turbine, the generator is generated using surplus energy that has driven the compressor.
  • Such exhaust gas turbine superchargers include those described in Patent Document 1 and Non-Patent Document 1 below.
  • Such exhaust turbine turbochargers are generally arranged in the engine compartment together with the internal combustion engine. Since the ship sails in areas with different environmental conditions, the temperature of the engine room changes according to the area. At this time, for example, when moving from a high temperature and humidity area to a low temperature area, dew condensation is likely to occur in the motor generator. Therefore, it is considered to prevent the occurrence of condensation by heating the winding by electrical resistance by supplying current to the winding of the stator in the motor generator. However, since the compressor and the turbine are rotated using this motor generator at the start of the internal combustion engine, an overcurrent flows in the motor generator if heating is performed by supplying current to the stator winding at this time. And there is a problem that the fuse of the circuit is blown.
  • the present invention solves the above-mentioned problems, and aims to provide an exhaust gas turbine supercharger, a main machine, and a ship that can suppress the occurrence of condensation in a motor generator and enable the motor generator to properly operate. I assume.
  • an exhaust turbine turbocharger comprises a compressor and a turbine coaxially connected, a motor generator connected to an axial end of the compressor, and a stator of the motor generator.
  • a heater device for heating by supplying a current to a winding a rotation number detection and estimation device for detecting or estimating the rotation number of the motor generator, and rotation of the motor generator detected or estimated by the rotation number detection and estimation device
  • the heater device for supplying current to the winding of the stator of the motor generator for heating, generation of condensation in the motor generator can be suppressed, and the motor generator connected to the compressor and the turbine is provided.
  • the heater device is stopped to stop the supply of current to the winding, so no overcurrent flows in the motor generator, preventing the fuse from being cut.
  • the motor generator can be operated properly.
  • control device is characterized in that the heater device is stopped when a working gas command signal for supplying working gas to the main unit is input.
  • the heater device by stopping the heater device by the working gas command signal, the heater device is stopped before the main machine, the compressor and the turbine are driven to rotate, and no overcurrent flows in the motor generator, and the fuse is cut. To prevent the motor generator from operating properly.
  • the control device when the working gas command signal is input, stops the heater device and then sends to the main device after a predetermined first waiting time which has been set in advance. It is characterized in that the supply of working gas is started.
  • the supply of the working gas to the main machine is started after the heater device is completely stopped.
  • the heater device can be properly stopped before the main machine, the compressor and the turbine are driven to rotate.
  • control device is characterized in that the heater device is stopped when a fuel supply command signal for supplying fuel to the main device is input.
  • the heater device by stopping the heater device according to the fuel supply command signal, the heater device is stopped before the main machine, the compressor and the turbine are driven to rotate, and no overcurrent flows in the motor generator, and the fuse is cut. To prevent the motor generator from operating properly.
  • the control device stops the heater device and then sends the main device to the main device after a predetermined first waiting time has elapsed. It is characterized in that the supply of the working gas is started, and then the fuel is supplied to the main machine.
  • the supply of working gas to the main unit is started after the first waiting time since the input of the fuel supply command signal, and then the main unit is completely stopped by supplying fuel to the main unit.
  • Supply of the working gas to the engine is started, and even if an electrical delay of the signal occurs, the heater device can be properly stopped before the main machine, the compressor and the turbine are driven to rotate.
  • an auxiliary blower for supplying a combustion gas to the main machine
  • the control device is characterized in that the heater device is stopped when the auxiliary blower is activated.
  • control device is configured to set a predetermined value when the rotational speed of the motor generator detected or estimated by the rotational speed detection and estimation device becomes equal to or lower than a predetermined rotational speed set in advance.
  • the heater device is operated after the second waiting time has elapsed.
  • the drive shaft is rotated for a predetermined time by inertia force after the motor generator is stopped.
  • the heater device can be operated after the motor generator has completely stopped, and the reliability can be improved.
  • the control device operates the heater device after a predetermined third waiting time which has been set in advance, when a working gas supply stop command signal is input. There is.
  • the drive shaft is rotated for a predetermined time by inertia force after the compressor and the turbine are stopped. It is possible to completely stop in 3 waiting times, and the heater device can be operated after the motor generator is completely stopped, and the reliability can be improved.
  • the control device operates the heater device after a predetermined fourth waiting time which has been set in advance, when a fuel supply stop command signal is input. .
  • the drive shaft is rotated for a predetermined time by inertia force after the compressor and the turbine stop, but the fourth The drive shaft is completely stopped during the waiting time, and the heater device can be operated after the motor generator is completely stopped, and the reliability can be improved.
  • the control device operates the heater device after a predetermined fifth waiting time which has been preset after the driving of the auxiliary blower is stopped.
  • the drive shaft is rotated for a predetermined time by inertia force after the compressor and the turbine have stopped, but the fourth wait
  • the drive shaft is completely stopped during the time, and the heater device can be operated after the motor generator is completely stopped, and the reliability can be improved.
  • a main engine of the present invention is characterized by comprising a main engine main body and the exhaust turbine supercharger.
  • the heater device for supplying current to the winding of the stator of the motor generator to heat the exhaust turbine turbocharger, the occurrence of condensation in the motor generator can be suppressed, and the compressor and When the number of revolutions of the motor generator connected to the turbine exceeds a prescribed number of revolutions, the heater device is stopped to stop the supply of current to the winding, so that an overcurrent flows in the motor generator. Instead, the fuse can be prevented from being cut and the motor generator can be operated properly.
  • the ship of the present invention is characterized by including the above-mentioned main aircraft.
  • the occurrence of condensation in the motor generator can be suppressed, and the fuse can be prevented from being cut to operate the motor generator properly.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a main machine provided with the exhaust gas turbine supercharger according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a current circuit of a motor generator.
  • FIG. 3 is a flowchart showing control of an air run mode in a diesel engine.
  • FIG. 4 is a time chart showing control of an air run mode in a diesel engine.
  • FIG. 5 is a flow chart showing control of a fuel operation mode in a diesel engine provided with the exhaust turbine turbocharger according to the second embodiment.
  • FIG. 6 is a time chart showing control of a fuel operation mode in a diesel engine.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a main machine provided with the exhaust gas turbine supercharger of the first main embodiment.
  • a marine diesel engine (internal combustion engine) 1 as a main engine includes a diesel engine main body 2, an exhaust turbine turbocharger 3, an auxiliary blower 4, and a control device 5. And have.
  • the diesel engine main body 2 is provided with a plurality of cylinder portions 13, and although each cylinder portion 13 is not shown, pistons are respectively supported so as to be reciprocally movable inside, and each piston has a cross at the lower part It is connected to the crankshaft via a head.
  • the cylinder portion 13 is connected to the scavenging air trunk 15 via the intake port 14 and connected to the exhaust manifold 17 via the exhaust port 16. Then, the scavenging air trunk 15 is connected to the compressor 21 of the exhaust turbine turbocharger 3 via the intake pipe L1. In addition, the exhaust manifold 17 is connected to the turbine 22 of the exhaust turbine turbocharger 3 via the exhaust pipe L2. In addition, the cylinder portion 13 is provided with an injector (fuel supply device) 18 for injecting fuel (for example, heavy oil, natural gas, etc.) inside. Each injector 18 is connected to a fuel pump (not shown).
  • fuel for example, heavy oil, natural gas, etc.
  • the exhaust turbine turbocharger 3 is configured by coaxially connecting a compressor 21 and a turbine 22 via a rotating shaft 23, and the compressor 21 and the turbine 22 can be integrally rotated by the rotating shaft 23.
  • the compressor 21 is connected to an intake pipe L3 that takes in air from the outside and connected to the intake pipe L1 leading to the scavenging trunk 15.
  • the turbine 22 is connected to an exhaust pipe L2 leading to the exhaust manifold 17 and connected to an exhaust pipe L4 for exhausting to the outside.
  • the turbine 22 is driven by the exhaust gas (combustion gas) led from the exhaust manifold 17 through the exhaust pipe L2, and after driving the compressor 21, the exhaust gas is discharged from the exhaust pipe L4 to the outside.
  • the compressor 21 is driven by the turbine 22 to compress a gas such as air taken in from the intake pipe L3 and then pressure-feeds the compressed gas such as air from the intake pipe L1 to the scavenging trunk 15 as a combustion gas.
  • the diesel engine body 2 is provided with a working gas supply device 24 which supplies working gas such as air to the cylinder portion 13 and operates the piston (not shown) of the cylinder portion 13 to increase the engine rotational speed.
  • the working gas supply device 24 includes a working gas supply source 25 (for example, an accumulator, a pump, etc.), an on-off valve 26, and a working gas supply pipe L5.
  • the working gas supply pipe L5 has a base end connected to the working gas supply source 25 and a tip end connected to each cylinder portion 13, and a plurality of on-off valves 26 corresponding to each cylinder portion 13 is provided. There is.
  • the working gas supply device 24 controls the opening and closing of each on-off valve 26 when starting the marine diesel engine 1 to supply and stop the working gas of the working gas supply source 25 from the working gas supply pipe L5 to the cylinder portion 13 repeat.
  • the piston (not shown) provided in the cylinder unit 13 can be operated without injecting fuel into the inside of the cylinder unit 13, and the crankshaft can be rotated via the crosshead.
  • the diesel engine body 2 is provided with at least an air run mode (a test operation mode) and a fuel operation mode.
  • the air run mode is an operation mode in which the crankshaft is rotated only by the working gas supply device 24 and is implemented, for example, at the time of maintenance of the diesel engine body 2.
  • the fuel operation mode is an operation mode in which the crankshaft is rotated by the working gas supply device 24 and fuel injection to the cylinder portion is started after the crankshaft reaches a predetermined rotational speed to rotate the crankshaft.
  • the exhaust turbine turbocharger 3 is a hybrid turbocharger, and a motor generator 32 is connected via a rotation shaft 31 coaxial with the compressor 21 and the rotation shaft 23 of the turbine 22.
  • the motor generator 32 includes a rotor fixed to the rotating shaft 31, and a stator fixed to the casing and disposed around the rotor.
  • the motor generator 32 has a power generation function of generating electric power by being driven by the exhaust gas, and also has an electric function of driving and rotating the compressor 21 and the turbine 22.
  • the exhaust turbine turbocharger 3 includes a power converter 33.
  • the power conversion device 33 includes a first power conversion unit 34, a storage unit 35, and a second power conversion unit 36.
  • the first power conversion unit 34 is connected to the motor generator 32, and converts the AC power generated by the motor generator 32 into DC power and outputs the DC power when the motor generator 32 performs a regeneration operation.
  • the second power conversion unit 36 is connected to the inboard power system 37, and converts DC power from the first power conversion unit 34 into three-phase AC power suitable for the inboard power system 37 when the motor generator 32 is in a regenerative operation. Output to the inboard power system 37.
  • Power storage unit 35 is connected between first power conversion unit 34 and second power conversion unit 36, and stores DC power from first power conversion unit 34 by a predetermined amount.
  • Power storage unit 35 is provided to smooth the power output to second power conversion unit 36, and outputs the power stored at the start of the regeneration operation of motor generator 32 to second power conversion unit 36.
  • the electric power output to the second power converter 36 after the start of the regeneration operation is output from the motor generator 32 via the first power converter 34.
  • the second power conversion unit 36 converts three-phase AC power from the inboard power system 37 into DC power and outputs the DC power to the first power conversion unit 34 during the powering operation of the motor generator 32.
  • the first power conversion unit 34 converts DC power from the second power conversion unit 36 into AC power and outputs the AC power to the motor generator 32 at the time of powering operation of the motor generator 32.
  • Power storage unit 35 stores the DC power from second power conversion unit 36 by a predetermined amount. Power storage unit 35 is provided to smooth the power output to first power conversion unit 34, and outputs the power stored at the start of the power running operation of motor generator 32 to first power conversion unit 34.
  • the electric power output to the first power conversion unit 34 after the start of the powering operation is output from the inboard power system 37 via the second power conversion unit 36.
  • the first power conversion unit 34 is a converter
  • the storage unit 35 is a capacitor
  • the second power conversion unit 36 is an inverter
  • the exhaust turbine turbocharger 3 is provided with a space heater (heater device) 60 which supplies a current to the winding of the stator of the motor generator 32 to heat it.
  • the motor generator 32 is configured such that the stator 62 is disposed on the outer peripheral side of the rotor 61, and the rotor 61 is configured such that the magnet 64 is fixed to the rotating shaft 63.
  • a winding (coil) 66 is wound around an iron core 65.
  • Space heater 60 supplies current to winding 66 of stator 62 to heat it.
  • the winding (coil) 66 of the stator 62 is connected to the first power supply 68 via the first switch 67, and the second power supply 71 via the fuse 69 and the second switch 70. Is connected.
  • the winding 66 of the stator 62 represents a line between three-phase star connections, and connection cables 72 and 73 are provided.
  • the connection cables 72 and 73 are connected to the first branch cables 74 and 75, and the first branch cables 74 and 75 are connected to the first power supply 68 via the first switch 67.
  • the second branch cables 76 and 77 are connected to the connection cables 72 and 73, and the second power supply 71 is connected to the second branch cables 76 and 77 via the fuse 69 and the first switch 70.
  • the first power supply 68 generates torque by supplying power to the motor generator 32, and is a power conversion device using a semiconductor.
  • the second power source 71 heats the space heater 60 by supplying power thereto.
  • the first switch 67 and the second switch 70 can be selectively connected, and are controlled so as not to be simultaneously turned on (conductive).
  • the space heater 60 supplies a current to the winding 66 of the stator 62 to heat it, thereby heating the winding 66 by electrical resistance and preventing the occurrence of dew condensation on the stator 62.
  • the motor generator 32 rotates and a voltage is generated while supplying a current from the second power supply 71 to the stator 62, an overcurrent flows through the second branch cables 76 and 77, and the fuse 69 is broken. I will.
  • the rotational speed of the motor generator 32 is provided with a rotational speed sensor (rotational speed detection and estimation device) 54.
  • the second switch 70 of the space heater 60 is turned off when the rotational speed of the motor generator 32 detected by the rotational speed sensor 54 exceeds a preset specified rotational speed.
  • the rotational speed sensor 54 does not have sufficient detection accuracy. That is, the number-of-rotations sensor 54 can not fully detect all the rotational ranges in the motor generator 32, and one that can sufficiently detect all the rotational ranges in the motor generator 32 is It is very expensive and the cost of parts is significantly increased. Therefore, in the present embodiment, signals from various devices are used in combination as a rotation speed detection and estimation device for estimating the rotation speed of the motor generator 32.
  • the auxiliary blower 4 comprises a blower impeller 41 and a blower motor (motor) 42.
  • the auxiliary blower 4 is driven at startup of the marine diesel engine 1 to compress a gas such as air taken in from the intake pipe L3 via the compressor 21 and then use the compressed gas or the like as a combustion gas. Pressure is sent from the intake pipe L6 to the scavenging air trunk 15 via the intake pipe L1.
  • the intake pipe L6 is provided in parallel with the intake pipe L1 and the auxiliary blower 4 (impeller 41 for the blower) is provided in the intake pipe L6, the intake pipe L1 and the intake pipe L6 do not have to be provided in parallel. Only the intake pipe L1 may be provided without the pipe L6, and the auxiliary blower 4 may be provided in the intake pipe L1.
  • the controller 5 includes a first controller 51 that controls the motor generator 32 and a second controller 52 that controls the diesel engine body 2 and the auxiliary blower 4.
  • the first control device 51 can control the motor generator 32 by controlling the first power conversion unit 34 and the second power conversion unit 36. That is, the first control device 51 controls the functions of the first power conversion unit 34 and the second power conversion unit 36 according to the drive state (regeneration operation state or powering operation state) of the motor generator 32.
  • the second control device 52 can drive and control the injector 18 and the working gas supply device 24 in the diesel engine body 2. Further, the second control device 52 drives and controls each injector 18 to control the fuel injection timing and the fuel injection amount. Further, the second control device 52 controls the on-off valve 26 constituting the working gas supply device 24 to control the working gas supply timing and the working gas supply amount to the cylinder unit 13. Further, the second control device 52 can control the sweep pressure (intake pressure) by supplying a combustion gas such as compressed air to the diesel engine body 2 by controlling the drive of the auxiliary blower 4.
  • the second control device 52 is connected to a control device 53 that outputs various command signals when the ship is to be navigated.
  • the control device 53 can select at least the air run mode and the fuel operation mode, and the start / stop command signal of the auxiliary blower 4 to the second control device 52 and the air run command signal to the diesel engine body 2
  • a command signal, a working gas supply stop command signal), and a fuel operation command signal can be output to the diesel engine body 2.
  • the control device 5 When the engine start preparation signal is input, the control device 5 starts driving the auxiliary blower 4 to pressure-feed the compressed air or other gas as the combustion gas to the scavenging trunk 15 of the marine diesel engine 1 for sweeping. Increase air pressure (intake pressure).
  • the control device 5 starts driving the working gas supply device 24 to increase the engine speed, and the engine speed is set to the preset fuel supply start speed.
  • each injector 18 is driven to supply fuel to the diesel engine body 2. Then, the marine diesel engine 1 starts the operation by combustion.
  • control device 5 controls second power conversion unit 36 to convert three-phase alternating current power from inboard power system 37 into direct current power and store it in storage unit 35. It stores electricity and causes the voltage of the electricity storage unit 35 to reach a preset standby voltage. Then, when the voltage of power storage unit 35 reaches the standby voltage, control device 5 controls first power conversion unit 34 to convert DC power of power storage unit 35 into AC power and drive motor generator 32. While the driving of the auxiliary blower 4 is stopped, and the exhaust gas turbine supercharger 3 is put into the power feeding mode. Thereafter, the control device 5 is set to the normal operation mode in which the exhaust turbine turbocharger 3 is driven only by the exhaust gas.
  • the control device 5 stops the space heater 60 in the air run mode when the rotational speed of the motor generator 32 detected by the rotational speed sensor 54 exceeds a preset specified rotational speed. . That is, the control device 5 stops the space heater 60 when an air run command signal (working gas command signal) for supplying a working gas such as air to the cylinder portion 13 of the diesel engine body 2 is input. At this time, when the air run command signal is input, the control device 5 stops the space heater 60 and then starts the air run after a predetermined first waiting time T1 set in advance after the air run command signal is input. Do.
  • the control device 5 performs the predetermined second waiting time T2 set in advance. After the lapse, the space heater 60 is operated. That is, when the air run command signal is not input (the operation gas supply stop command signal is input), the control device 5 operates the space heater 60 after the elapse of a predetermined third waiting time T3 set in advance.
  • FIG. 3 is a flowchart showing control of the air run mode in the diesel engine
  • FIG. 4 is a time chart showing control of the air run mode in the diesel engine.
  • step S 1 the control unit 5 controls the control unit 5 from the steering unit 53. It is determined whether the air run command signal is input (ON). Here, if it is determined that the air run command signal is not input (No), the process waits as it is, and if it is determined that the air run command signal is input (Yes), the process proceeds to step S2. In step S2, the space heater 60 which has been operating is stopped.
  • control device 5 determines whether or not a predetermined first waiting time T1 has elapsed since the air run command signal is input. If it is determined that the first waiting time T1 has not elapsed since the air run command signal is input (No), the process waits and the first waiting time T1 has elapsed since the air run command signal is input. If it is determined (Yes), an air run is started in step S4.
  • step S5 the control device 5 determines whether the air run command signal is not input (OFF). Here, if it is determined that the air run command signal is input (No), the process waits as it is. If it is determined that the air run command signal is not input (Yes), the air run is ended in step S6.
  • step S7 the control device 5 determines that the second waiting time T2 has a predetermined second waiting time after the number of rotations of the motor generator 32 detected by the number of rotations sensor 54 becomes equal to or less than a preset predetermined number of rotations (for example, 10 rpm). Determine if it has elapsed.
  • a preset predetermined number of rotations for example, 10 rpm.
  • the process waits and the number of revolutions of the motor generator 32 is prescribed. If it is determined (Yes) that the second waiting time T2 has elapsed since the rotational speed has become equal to or lower than the rotational speed, the process proceeds to step S8.
  • control device 5 determines whether or not a predetermined third waiting time T3 has elapsed since the air run command signal was not input (OFF). Here, if it is determined (No) that the third waiting time T3 has not elapsed since there is no input of the air run command signal, the process waits as it is, and the third waiting time T3 has elapsed since there is no input of the air run command signal. If it is determined (Yes), the space heater 60 is operated in step S9.
  • the operation stop timing of the space heater in the exhaust gas turbine supercharger according to the first embodiment will be described.
  • the space heater 60 is stopped.
  • the air run is started at time t2 when the first waiting time T1 has elapsed since the air run command signal is input.
  • the working gas is supplied to the cylinder portion 13 of the diesel engine main body 2 to rotate the crankshaft, and the working gas is discharged from the cylinder portion 13 to rotate the compressor 21 and the turbine 22, thereby the supercharger
  • the number of revolutions increases.
  • the reason why the second and third waiting times T2 and T3 are set is that the motor generator 32, the compressor 21 and the turbine 22 can not stop immediately even if they output the drive stop signal, and the inertia force only for a predetermined time
  • the space heater 60 is operated after the motor generator 32 is completely stopped.
  • the second and third waiting times T2 and T3 have been described as being simultaneously elapsed at time t5, the second and third waiting times T2 and T3 are different because the setting times are different. It may also be over time. In this case, the space heater 60 is operated at the time when all the elapsed times T2, T3 have elapsed.
  • the space heater 60 is operated according to the rotational speed of the motor generator 32 and the air run command signal, but the present invention is not limited to this structure.
  • the compressor 21 and the turbine 22 coaxially connected, the motor generator 32 connected to the shaft end of the compressor 21, and the motor generator 32.
  • Space heater 60 for supplying current to winding 66 in stator 62 to heat, rotation speed sensor 54 for detecting rotation speed of motor generator 32, and rotation speed of motor generator 32 detected by rotation speed sensor 54
  • the control device 5 for stopping the space heater 60 when the predetermined rotation speed is set in advance.
  • the space heater 60 for supplying current to the winding 66 of the stator 62 of the motor generator 32 for heating, the occurrence of condensation in the motor generator 32 can be suppressed.
  • the space heater 60 is stopped to stop the supply of current to the winding 66, so that the motor 66 is electrically driven. The overcurrent does not flow to the generator 32, and the fuse 69 can be prevented from being cut to operate the motor generator 32 properly.
  • the control device 5 stops the space heater 60 when a working gas command signal for supplying air to the diesel engine body 2 is input. Therefore, the space heater 60 is stopped before the diesel engine body 2 and the compressor 21 and the turbine 22 are driven to rotate, and no overcurrent flows in the motor generator 32. The generator 32 can be operated properly.
  • the control device 5 stops the space heater 60 and then starts an air run after the elapse of the first waiting time T1. Therefore, the air heater is started after the space heater 60 is completely stopped, and even if an electrical delay of the signal occurs, the diesel engine body 2 and the compressor 21 and the turbine 22 are properly rotated before being driven and rotated.
  • the space heater 60 can be stopped.
  • the control device 5 when the rotational speed of the motor generator 32 detected by the rotational speed sensor 54 becomes equal to or less than the specified rotational speed, the control device 5 performs the space heater 60 after the second waiting time T2 has elapsed. Activate. Therefore, after the motor generator 32 is stopped, the rotor 61 is rotated for a predetermined time by inertia force, but the motor 61 is completely stopped during the second waiting time T2, and the motor generator 32 is completely stopped.
  • the space heater 60 can be operated, and the reliability can be improved.
  • the control device 5 operates the space heater 60 after the elapse of the third waiting time T3 when the working gas supply stop command signal is input. Therefore, after the compressor 21 and the turbine 22 stop, the rotary shaft 23 is rotated for a predetermined time by inertia force, but the motor generator 32 completely stops during the third waiting time T3. After that, the space heater 60 can be operated, and the reliability can be improved.
  • the diesel engine main body 2 and the exhaust turbine turbocharger 3 are provided. Therefore, by providing the space heater 60 for supplying current to the winding 66 of the stator 62 of the motor generator 32 for heating in the exhaust turbine turbocharger 3, generation of condensation in the motor generator 32 is suppressed. be able to. In addition, when the rotational speed of the motor generator 32 connected to the compressor 21 and the turbine 22 exceeds the specified rotational speed, the space heater 60 is stopped to stop the supply of current to the winding 66, so that the motor 66 is electrically driven. The overcurrent does not flow to the generator 32, and the fuse 69 can be prevented from being cut to operate the motor generator 32 properly.
  • the ship diesel engine 1 is provided. Therefore, while being able to suppress generation
  • FIG. 5 is a flowchart showing control of a fuel operation mode in a diesel engine provided with the exhaust turbine turbocharger according to the second embodiment
  • FIG. 6 is a time chart showing control of a fuel operation mode in the diesel engine.
  • the basic configuration of the present embodiment is substantially the same as that of the above-described first embodiment, and will be described with reference to FIG. 1, and the same members as those of the first embodiment have the same functions. And the detailed description is omitted.
  • the second control device 52 is connected to a control device 53 that outputs various command signals when the ship is to be navigated.
  • the control device 53 can select at least the air run mode and the fuel operation mode, and the start / stop command signal of the auxiliary blower 4 to the second control device 52 and the air run command signal to the diesel engine body 2
  • a command signal, a working gas supply stop command signal), and a fuel operation command signal can be output to the diesel engine body 2.
  • the controller 5 stops the space heater 60 in the fuel operation mode when the rotational speed of the motor generator 32 detected by the rotational speed sensor 54 exceeds a predetermined rotational speed set in advance. That is, the control device 5 stops the space heater 60 when a fuel operation command signal (fuel supply command signal) for supplying working gas such as air and fuel to the cylinder portion 13 of the diesel engine body 2 is input. At this time, when the fuel operation command signal is input, the control device 5 stops the space heater 60 and thereafter, after a predetermined first waiting time T11 set in advance after the fuel operation command signal is input, Supply of the working gas from the working gas supply device 24 to the cylinder unit 13 is started.
  • a fuel operation command signal fuel supply command signal
  • the rotation of the crankshaft is started by the working gas, and the supply of fuel is started after the crankshaft reaches a predetermined rotational speed N1 or more.
  • the supply of working gas is stopped after the rotational speed of the crankshaft is further increased by the start of fuel operation and reaches a predetermined rotational speed N2 (N2> N1) or more.
  • the control device 5 also stops the space heater 60 when the auxiliary blower 4 is activated.
  • the control device 5 performs a predetermined second waiting time T12 set in advance. After the lapse of time, the space heater 60 is operated. That is, when the input of the fuel operation command signal is stopped (the fuel supply stop command signal is input), the controller 5 activates the space heater 60 after a predetermined fourth waiting time T14 has elapsed. In addition, the control device 5 activates the space heater 60 after the elapse of a predetermined fifth waiting time T15 set in advance after the driving of the auxiliary blower 4 is stopped.
  • control device 5 In the control method of the exhaust turbine turbocharger according to the second embodiment, in the fuel operation mode of the marine diesel engine 1, as shown in FIG. 5, the control device 5 outputs an engine start preparation signal from the steering device 53 in step S21. Is input, the auxiliary blower 4 is operated, the combustion gas is pumped to the cylinder portion 13 through the scavenging air trunk 15, and the scavenging pressure (intake pressure) is increased. Then, in step S22, the space heater 60 which has been operating is stopped. In step S23, control device 5 determines whether or not the fuel operation command signal is input from steering device 53 (ON). Here, when it is determined that the fuel operation command signal is not input (No), the process waits as it is, and when it is determined that the fuel operation command signal is input (Yes), the process proceeds to step S24.
  • step S24 control device 5 determines whether or not predetermined first waiting time T11 has elapsed since the fuel operation command signal was input. Here, if it is determined that the first waiting time T11 has not elapsed since the input of the fuel operation command signal (No), the process waits and the first waiting time T11 has elapsed since the fuel operation command signal has been input. If it is determined (Yes), an air run is started in step S25. In step S26, control device 5 determines whether the air run has ended. Here, if it is determined that the air run has not ended (No), the process is on standby as it is, and if it is determined that the air run has ended (Yes), the air run is ended in step S27. Then, in step S28, the control device 5 starts the diesel engine body 2 by starting the fuel supply to the diesel engine body 2.
  • the control device 5 performs opening and closing control of the on-off valve 26 to supply working gas to the diesel engine body 2 to execute an air run to increase the engine rotation speed. .
  • the control device 5 drives the injector 18 to inject the fuel into the cylinder portion 13 of the diesel engine body 2.
  • the marine diesel engine 1 ignites the fuel in the cylinder portion 13 to start the combustion, so the combustion operation is started.
  • control device 5 determines whether or not the input of the fuel operation command signal is lost (OFF). Here, if it is determined that the fuel operation command signal is input (No), the process is on standby, and if it is determined that the fuel operation command signal is not input (Yes), the diesel engine body is selected in step S30. Stop the fuel supply to 2. Then, in step S31, the control device 5 stops the operation of the auxiliary blower 4.
  • step S32 the control device 5 determines that the predetermined second waiting time T12 is reached after the number of revolutions of the motor generator 32 detected by the number of revolutions sensor 54 becomes equal to or less than a preset prescribed number of revolutions (for example, 10 rpm). Determine if it has elapsed.
  • a preset prescribed number of revolutions for example, 10 rpm.
  • step S33 the control device 5 determines whether or not a predetermined fourth waiting time T14 has elapsed since the input of the fuel operation command signal is not present (OFF).
  • the process waits as it is, and the fourth waiting time T14 after the input of the fuel operation command signal disappears. If it is determined that the (1) has elapsed (Yes), the process proceeds to step S34.
  • control device 5 determines whether or not predetermined fifth waiting time T15 has elapsed since the driving of auxiliary blower 4 is stopped. Here, if it is determined that the fifth waiting time T15 has not elapsed since the driving of the auxiliary blower 4 is stopped (No), the process waits as it is, and the fifth waiting time T15 after the driving of the auxiliary blower 4 is stopped. If it is determined that the time has elapsed (Yes), the space heater 60 is operated in step S35.
  • the operation stop timing of the space heater in the exhaust gas turbine supercharger will be described.
  • the auxiliary blower 4 is activated and the space heater 60 is stopped.
  • the fuel operation command signal is input, and an air run is started at time t13 when the first waiting time T11 has elapsed since the input of the fuel operation command signal.
  • the crankshaft is rotated by supplying air to the diesel engine body 2, and the compressor 21 and the turbine 22 are rotated by discharging the air, and the turbocharger rotational speed is increased.
  • the air run is ended and fuel supply is started to start the diesel engine main body 2.
  • the second, fourth, and fifth waiting times T12, T14, and T15 are described as being simultaneously elapsed at time t18, the second, fourth, and fifth waiting times T12, T14, and T15 are set times. Because of the difference between the two, different times may elapse. In this case, the space heater 60 is operated at the time when all the elapsed times T12, T14 and T15 have elapsed.
  • the space heater 60 is operated according to the number of rotations of the motor generator 32, the fuel operation command signal, and each signal of the drive stop of the auxiliary blower 4, but the present invention is limited to this configuration. It is not a thing.
  • the exhaust turbine turbocharger 3 can rotate the compressor 21 and the turbine 22 when the diesel engine main body 2 is started by supplying power to the motor generator 32, the auxiliary blower 4 can be eliminated. it can.
  • the second waiting time T12 has elapsed from time t16 when the rotational speed of the motor generator 32 has become equal to or lower than the specified rotational speed, and the time when the fourth waiting time T14 has elapsed from time t15 when the input of the fuel operation command signal has ceased At t18, the space heater 60 which has been stopped is activated.
  • the control device 5 stops the space heater 60 when the fuel supply command signal for supplying air and fuel to the diesel engine body 2 is input. . Therefore, the space heater 60 is stopped before the diesel engine body 2 and the compressor 21 and the turbine 22 are driven to rotate, and no overcurrent flows in the motor generator 32. The generator 32 can be operated properly.
  • the control device 5 stops the space heater 60, and then starts an air run after the elapse of the first waiting time T11, and Fuel is supplied after completion. Therefore, the air heater is started after the space heater 60 is completely stopped, and even if an electrical delay of the signal occurs, the diesel engine body 2 and the compressor 21 and the turbine 22 are properly rotated before being driven and rotated. The space heater 60 can be stopped.
  • the control device 5 stops the space heater 60 when the auxiliary blower 4 is activated. Therefore, the space heater 60 is stopped before the diesel engine body 2 and the compressor 21 and the turbine 22 are driven to rotate, and no overcurrent flows in the motor generator 32.
  • the generator 32 can be operated properly.
  • the control device 5 when the rotational speed of the motor generator 32 detected by the rotational speed sensor 54 becomes equal to or less than the specified rotational speed, the control device 5 performs the space heater 60 after the second waiting time T12. Activate. Therefore, although the rotor 61 is rotated for a predetermined time by the inertia force after the motor generator 32 is stopped, the rotor 61 is completely stopped during the second waiting time T12, and the motor generator 32 is completely stopped.
  • the space heater 60 can be operated, and the reliability can be improved.
  • the control device 5 when the fuel supply stop command signal is input, the control device 5 operates the space heater 60 after the elapse of the fourth waiting time T14. Therefore, after the compressor 21 and the turbine 22 stop, the rotary shaft 23 is rotated for a predetermined time by inertia force, but the motor generator 32 completely stops during the fourth waiting time T14. After that, the space heater 60 can be operated, and the reliability can be improved.
  • the control device 5 activates the space heater 60 after the elapse of the fifth waiting time T15 after the driving of the auxiliary blower 4 is stopped. Therefore, after the compressor 21 and the turbine 22 stop, the rotary shaft 23 is rotated for a predetermined time by inertia force, but the motor generator 32 completely stops during the fifth waiting time T15. After that, the space heater 60 can be operated, and the reliability can be improved.
  • the stop of the space heater 60 is controlled according to the air run command signal, the fuel operation command signal, and the stop signal of the auxiliary blower 4, and the number of revolutions of the motor generator 32, the air run command signal, the fuel operation command
  • the operation of the space heater 60 is controlled in accordance with the signal and the drive stop signal of the auxiliary blower 4, the present invention is not limited to this combination.
  • the operation of the space heater 60 may be controlled only by the number of revolutions of the motor generator 32, or the number of revolutions of the motor generator 32 is eliminated and the operation of the space heater 60 is implemented by only other signals or a combination of each signal. It may be controlled.

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Abstract

 排気タービン過給機、主機、船舶において、同軸上に連結されるコンプレッサ(21)及びタービン(22)と、コンプレッサ(21)の軸端に連結される電動発電機(32)と、電動発電機(32)のステータ(62)における巻線(66)に電流を供給して加熱するスペースヒータ(60)と、電動発電機(32)の回転数を検出する回転数センサ(54)と、回転数センサ(54)が検出した電動発電機(32)の回転数が予め設定された規定回転数を超えたときにスペースヒータ(60)を停止する制御装置(5)とを設けることで、電動発電機における結露の発生を抑制すると共に電動発電機を適正に作動可能とする。

Description

排気タービン過給機、主機、船舶
 本発明は、電動発電機を備える排気タービン過給機、排気タービン過給機を備える主機、主機を備える船舶に関するものである。
 例えば、船舶に搭載される主機としての内燃機関は、燃費向上や排ガス中のCOを削減するために過給機が装着されている。この過給機は、内燃機関から排出される排ガスを利用してタービン及びコンプレッサを駆動することにより、内燃機関に吸気を圧縮供給して内燃機関の出力を向上させるものである。また、電動発電機を過給機のロータ軸に直結し、電動発電機によりロータ軸を駆動回転することで、コンプレッサ及びタービンを回転する一方、コンプレッサを駆動した余剰のエネルギを用いて発電機で発電を行う排気タービン過給機がある。
 このような排気タービン過給機としては、下記特許文献1及び非特許文献1に記載されたものがある。
特開2013-224672号公報
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」
 このような排気タービン過給機は、一般的に、内燃機関と共に機関室に配置されている。船舶は、環境条件の異なる地域に航行することから、機関室の温度がその地域に応じて変化する。このとき、例えば、温度及び湿度の高い地域から温度の低い地域に移動したとき、電動発電機に結露が発生しやすい。そのため、電動発電機におけるステータの巻線に電流を流すことで、電気抵抗によりこの巻線を加熱し、結露の発生を防止することが考えられている。ところが、内燃機関の始動時に、この電動発電機を用いてコンプレッサ及びタービンを回転することから、このとき、ステータの巻線に電流を流して加熱していると、電動発電機に過電流が流れて回路のヒューズが切れてしまうという問題がある。
 本発明は、上述した課題を解決するものであり、電動発電機における結露の発生を抑制すると共に電動発電機を適正に作動可能とする排気タービン過給機、主機、船舶を提供することを目的とする。
 上記の目的を達成するための本発明の排気タービン過給機は、同軸上に連結されるコンプレッサ及びタービンと、前記コンプレッサの軸端に連結される電動発電機と、前記電動発電機のステータにおける巻線に電流を供給して加熱するヒータ装置と、前記電動発電機の回転数を検出または推定する回転数検出推定装置と、前記回転数検出推定装置が検出または推定した前記電動発電機の回転数が予め設定された規定回転数を超えたときに前記ヒータ装置を停止する制御装置と、を備えることを特徴とするものである。
 従って、電動発電機のステータにおける巻線に電流を供給して加熱するヒータ装置を設けることで、この電動発電機における結露の発生を抑制することができ、コンプレッサ及びタービンに連結された電動発電機の回転数が規定回転数を超えると、このヒータ装置を停止することで、巻線への電流の供給を停止するため、電動発電機に過電流が流れることはなく、ヒューズの切断を防止して電動発電機を適正に作動させることができる。
 本発明の排気タービン過給機では、前記制御装置は、主機に作動気体を供給する作動気体指令信号が入力されると、前記ヒータ装置を停止することを特徴としている。
 従って、作動気体指令信号によりヒータ装置を停止することで、主機とコンプレッサ及びタービンが駆動回転する前にヒータ装置が停止されることとなり、電動発電機に過電流が流れることはなく、ヒューズの切断を防止して電動発電機を適正に作動させることができる。
 本発明の排気タービン過給機では、前記制御装置は、前記作動気体指令信号が入力されると、前記ヒータ装置を停止した後、予め設定された所定の第1待ち時間の経過後に主機への作動気体の供給を開始することを特徴としている。
 従って、作動気体指令信号が入力されてから第1待ち時間の経過後に主機への作動気体の供給を開始することで、ヒータ装置が完全に停止してから主機への作動気体の供給が開始されることとなり、信号の電気的な遅れが発生しても、主機とコンプレッサ及びタービンが駆動回転する前に適正にヒータ装置を停止させることができる。
 本発明の排気タービン過給機では、前記制御装置は、前記主機に燃料を供給する燃料供給指令信号が入力されると、前記ヒータ装置を停止することを特徴としている。
 従って、燃料供給指令信号によりヒータ装置を停止することで、主機とコンプレッサ及びタービンが駆動回転する前にヒータ装置が停止されることとなり、電動発電機に過電流が流れることはなく、ヒューズの切断を防止して電動発電機を適正に作動させることができる。
 本発明の排気タービン過給機では、前記制御装置は、前記燃料供給指令信号が入力されると、前記ヒータ装置を停止した後、予め設定された所定の第1待ち時間の経過後に主機への作動気体の供給を開始し、その後に前記主機に燃料を供給することを特徴としている。
 従って、燃料供給指令信号が入力されてから第1待ち時間の経過後に主機への作動気体の供給を開始し、その後に主機に燃料を供給することで、ヒータ装置が完全に停止してから主機への作動気体の供給が開始されることとなり、信号の電気的な遅れが発生しても、主機とコンプレッサ及びタービンが駆動回転する前に適正にヒータ装置を停止させることができる。
 本発明の排気タービン過給機では、前記主機に燃焼用気体を供給する補助ブロワが設けられ、前記制御装置は、前記補助ブロワが起動すると前記ヒータ装置を停止することを特徴としている。
 従って、補助ブロワが起動するときにヒータ装置を停止することで、主機とコンプレッサ及びタービンが駆動回転する前にヒータ装置が停止されることとなり、電動発電機に過電流が流れることはなく、ヒューズの切断を防止して電動発電機を適正に作動させることができる。
 本発明の排気タービン過給機では、前記制御装置は、前記回転数検出推定装置が検出または推定した前記電動発電機の回転数が予め設定された規定回転数以下になると、予め設定された所定の第2待ち時間の経過後に前記ヒータ装置を作動することを特徴としている。
 従って、電動発電機の回転数が規定回転数以下になってから第2待ち時間の経過後にヒータ装置を作動することで、電動発電機が停止後に慣性力により駆動軸が所定時間だけ回転しているが、第2待ち時間の間に完全に停止することとなり、電動発電機が完全に停止してからヒータ装置を作動することができ、信頼性を向上することができる。
 本発明の排気タービン過給機では、前記制御装置は、作動気体供給停止指令信号が入力されると、予め設定された所定の第3待ち時間の経過後に前記ヒータ装置を作動することを特徴としている。
 従って、作動気体供給停止指令信号が入力されてから第3待ち時間の経過後にヒータ装置を作動することで、コンプレッサ及びタービンが停止後に慣性力により駆動軸が所定時間だけ回転しているが、第3待ち時間の間に完全に停止することとなり、電動発電機が完全に停止してからヒータ装置を作動することができ、信頼性を向上することができる。
 本発明の排気タービン過給機では、前記制御装置は、燃料供給停止指令信号が入力されると、予め設定された所定の第4待ち時間の経過後に前記ヒータ装置を作動することを特徴としている。
 従って、燃料供給停止指令信号が入力されてから第3待ち時間の経過後にヒータ装置を作動することで、コンプレッサ及びタービンが停止後に慣性力により駆動軸が所定時間だけ回転しているが、第4待ち時間の間に駆動軸が完全に停止することとなり、電動発電機が完全に停止してからヒータ装置を作動することができ、信頼性を向上することができる。
 本発明の排気タービン過給機では、前記制御装置は、前記補助ブロワの駆動が停止してから予め設定された所定の第5待ち時間の経過後に前記ヒータ装置を作動することを特徴としている。
 従って、補助ブロワの駆動が停止してから第5待ち時間の経過後にヒータ装置を作動することで、コンプレッサ及びタービンが停止後に慣性力により駆動軸が所定時間だけ回転しているが、第4待ち時間の間に駆動軸が完全に停止することとなり、電動発電機が完全に停止してからヒータ装置を作動することができ、信頼性を向上することができる。
 また、本発明の主機は、主機本体と、前記排気タービン過給機と、を備えることを特徴とするものである。
 従って、排気タービン過給機にて、電動発電機のステータにおける巻線に電流を供給して加熱するヒータ装置を設けることで、この電動発電機における結露の発生を抑制することができ、コンプレッサ及びタービンに連結された電動発電機の回転数が規定回転数を超えると、このヒータ装置を停止することで、巻線への電流の供給を停止するため、電動発電機に過電流が流れることはなく、ヒューズの切断を防止して電動発電機を適正に作動させることができる。
 また、本発明の船舶は、前記主機を備えることを特徴とするものである。
 従って、電動発電機における結露の発生を抑制することができると共に、ヒューズの切断を防止して電動発電機を適正に作動させることができ、航行時の安定性を向上することができる。
 本発明の排気タービン過給機、主機、船舶によれば、電動発電機における結露の発生を抑制することができると共に、ヒューズの切断を防止して電動発電機を適正に作動させることができる。
図1は、第1実施形態の排気タービン過給機を備えた主機を表す概略構成図である。 図2は、電動発電機の電流回路を表す概略図である。 図3は、ディーゼルエンジンにおけるエアランモードの制御を表すフローチャートである。 図4は、ディーゼルエンジンにおけるエアランモードの制御を表すタイムチャートである。 図5は、第2実施形態の排気タービン過給機を備えたディーゼルエンジンにおける燃料運転モードの制御を表すフローチャートである。 図6は、ディーゼルエンジンにおける燃料運転モードの制御を表すタイムチャートである。
 以下に添付図面を参照して、本発明に係る排気タービン過給機、主機、船舶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。
[第1実施形態]
 図1は、第1本実施形態の排気タービン過給機を備えた主機を表す概略構成図である。
 第1本実施形態にて、図1に示すように、主機としての舶用ディーゼルエンジン(内燃機関)1は、ディーゼルエンジン本体2と、排気タービン過給機3と、補助ブロワ4と、制御装置5とを備えている。ディーゼルエンジン本体2は、複数のシリンダ部13が設けられており、各々の各シリンダ部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。
 シリンダ部13は、吸気ポート14を介して掃気トランク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、掃気トランク15は、吸気管L1を介して排気タービン過給機3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3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)を噴射するインジェクタ(燃料供給装置)18がそれぞれ設けられている。各インジェクタ18は、図示しない燃料ポンプが連結されている。
 排気タービン過給機3は、コンプレッサ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、掃気トランク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。
 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、圧縮した空気などの気体を燃焼用気体として吸気管L1から掃気トランク15に圧送する。
 また、ディーゼルエンジン本体2は、シリンダ部13に空気等の作動気体を供給し、シリンダ部13の図示しないピストンを作動させることでエンジン回転数を上昇させる作動気体供給装置24が設けられている。この作動気体供給装置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13に対応する開閉弁26が複数設けられている。作動気体供給装置24は、舶用ディーゼルエンジン1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させることができる。
 なお、本実施形態において、ディーゼルエンジン本体2は、少なくともエアランモード(試運転モード)と、燃料運転モードを備えている。エアランモードは、作動気体供給装置24のみによりクランク軸を回転させる運転モードであり、例えば、ディーゼルエンジン本体2のメンテナンス時に実施される。燃料運転モードは、作動気体供給装置24によりクランク軸を回転開始させ、クランク軸が一定回転数以上となった後にシリンダ部への燃料噴射を開始しクランク軸を回転させる運転モードである。
 排気タービン過給機3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備えると共に、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備えている。
 排気タービン過給機3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。
 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。
 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。
 また、排気タービン過給機3は、電動発電機32のステータにおける巻線に電流を供給して加熱するスペースヒータ(ヒータ装置)60が設けられている。図2に示すように、電動発電機32は、ロータ61の外周側にステータ62が配置されて構成されており、ロータ61は、回転軸63に磁石64が固定されてなり、ステータ62は、鉄芯65に巻線(コイル)66が巻き付けられてなる。スペースヒータ60は、ステータ62の巻線66に電流を供給して加熱する。
 この電動発電機32にて、ステータ62の巻線(コイル)66は、第1スイッチ67を介して第1電源68が接続されると共に、ヒューズ69及び第2スイッチ70を介して第2電源71が接続されている。ステータ62の巻線66は、三相星形結線の線間を表しており、接続ケーブル72,73が設けられている。そして、接続ケーブル72,73は、第1分岐ケーブル74,75が接続され、各第1分岐ケーブル74,75は、第1スイッチ67を介して第1電源68に接続されている。また、接続ケーブル72,73は、第2分岐ケーブル76,77が接続され、各第2分岐ケーブル76,77は、ヒューズ69及び第1スイッチ70を介して第2電源71が接続されている。ここで、第1電源68は、電動発電機32に給電することでトルクを発生させるものであり、半導体を使用した電力変換装置である。第2電源71は、スペースヒータ60に給電することで加熱させるものである。なお、第1スイッチ67と第2スイッチ70は、選択的に接続可能となっており、同時にON(導通)しないように制御される。
 このスペースヒータ60は、ステータ62の巻線66に電流を供給して加熱することで、電気抵抗によりこの巻線66を加熱し、ステータ62における結露の発生を防止するものである。しかし、第2電源71からステータ62に電流を供給しているときに、電動発電機32が回転して電圧が発生すると、第2分岐ケーブル76,77に過電流が流れてヒューズ69が切れてしまう。
 そのため、本実施形態では、図1に示すように、排気タービン過給機3にて、電動発電機32の回転数を回転数センサ(回転数検出推定装置)54を設け、制御装置5は、回転数センサ54が検出した電動発電機32の回転数が予め設定された規定回転数を超えたときにスペースヒータ60の第2スイッチ70を遮断するようにしている。
 一方で、この回転数センサ54は、十分な検出精度が確保されていない。つまり、回転数センサ54は、電動発電機32における全ての回転域を十分に検出することができるものではなく、また、電動発電機32における全ての回転域を十分に検出できるようなものは、非常に高価であり、部品コストが大幅に増加してしまう。そこで、本実施形態では、電動発電機32の回転数を推定する回転数検出推定装置として、各種装置の信号を併用している。
 補助ブロワ4は、ブロワ用インペラ41とブロワ用電動機(モータ)42とから構成される。補助ブロワ4は、舶用ディーゼルエンジン1の起動時に駆動されることで、吸気管L3からコンプレッサ21を経由して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L6から吸気管L1を経由した掃気トランク15に圧送する。なお、吸気管L1と並列に吸気管L6を設け、この吸気管L6に補助ブロワ4(ブロワ用インペラ41)を設けたが、吸気管L1と吸気管L6は、並列に設ける必要はなく、吸気管L6を設けることなく、吸気管L1のみを設け、吸気管L1に補助ブロワ4を設けてもよい。
 制御装置5は、電動発電機32を制御する第1制御装置51と、ディーゼルエンジン本体2及び補助ブロワ4を制御する第2制御装置52とを備えている。
 第1制御装置51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51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。
 第2制御装置52は、ディーゼルエンジン本体2におけるインジェクタ18と作動気体供給装置24を駆動制御することができる。また、第2制御装置52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52は、作動気体供給装置24を構成する開閉弁26を開閉制御してシリンダ部13への作動気体供給時期や作動気体供給量を制御する。また、第2制御装置52は、補助ブロワ4を駆動制御することで、ディーゼルエンジン本体2への圧縮した空気等の燃焼用気体を供給し、掃気圧(吸気圧)を制御することができる。
 また、第2制御装置52は、船舶を航行させる上で各種の指令信号を出力する操縦装置53が接続されている。この操縦装置53は、少なくともエアランモードと燃料運転モードを選択することができ、第2制御装置52に対して補助ブロワ4の起動停止指令信号、ディーゼルエンジン本体2に対してエアラン指令信号(作動気体指令信号、作動気体供給停止指令信号)、ディーゼルエンジン本体2に対して燃料運転指令信号(燃料供給指令信号、燃料供給停止指令信号)を出力することができる。
 制御装置5は、エンジン起動準備信号が入力されると、補助ブロワ4の駆動を開始することで、圧縮した空気等の気体を燃焼用気体 として舶用ディーゼルエンジン1の掃気トランク15に圧送し、掃気圧(吸気圧)を上昇させる。制御装置5は、エンジン回転起動開始信号が入力されると、作動気体供給装置24の駆動を開始することで、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2に燃料を供給する。すると、舶用ディーゼルエンジン1が燃焼による運転を開始する。
 また、制御装置5は、エンジン起動準備信号が入力されると、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。そして、制御装置5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の駆動を開始する一方、補助ブロワ4の駆動を停止し、排気タービン過給機3を給電モードとする。その後、制御装置5は、排気タービン過給機3が排ガスだけで駆動する通常運転モードとする。そして、更に負荷が上昇し、排気タービン過給機3の駆動に必要なエネルギよりも余剰に排ガスが発生する場合には、余剰の排ガスエネルギを電気エネルギとして回収し、電動発電機32の駆動により発生した電力を船内電力系統37に出力し、排気タービン過給機3を発電モードとする。
 第1実施形態にて、制御装置5は、エアランモードにて、回転数センサ54が検出した電動発電機32の回転数が予め設定された規定回転数を超えたときにスペースヒータ60を停止する。即ち、制御装置5は、ディーゼルエンジン本体2のシリンダ部13に空気等の作動気体を供給するエアラン指令信号(作動気体指令信号)が入力されると、スペースヒータ60を停止する。このとき、制御装置5は、エアラン指令信号が入力されると、スペースヒータ60を停止した後、エアラン指令信号が入力されてから予め設定された所定の第1待ち時間T1の経過後にエアランを開始する。
 一方、制御装置5は、エアランモードにて、回転数センサ54が検出した電動発電機32の回転数が予め設定された規定回転数以下になると、予め設定された所定の第2待ち時間T2の経過後にスペースヒータ60を作動する。即ち、制御装置5は、エアラン指令信号の入力がなくなる(作動気体供給停止指令信号が入力される)と、予め設定された所定の第3待ち時間T3の経過後にスペースヒータ60を作動する。
 ここで、第1実施形態の排気タービン過給機の制御方法について、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3は、ディーゼルエンジンにおけるエアランモードの制御を表すフローチャート、図4は、ディーゼルエンジンにおけるエアランモードの制御を表すタイムチャートである。
 第1実施形態の排気タービン過給機の制御方法において、舶用ディーゼルエンジン1のエアランモードでは、図3に示すように、制御装置5は、ステップS1にて、制御装置5は、操縦装置53からエアラン指令信号が入力された(ON)かどうかを判定する。ここで、エアラン指令信号が入力されていないと判定(No)されるとそのまま待機し、エアラン指令信号が入力されたと判定(Yes)されると、ステップS2に移行する。ステップS2にて、作動していたスペースヒータ60を停止する。
 ステップS3にて、制御装置5は、エアラン指令信号が入力されてから所定の第1待ち時間T1が経過したかどうかを判定する。ここで、エアラン指令信号が入力されてから第1待ち時間T1が経過していないと判定(No)されるとそのまま待機し、エアラン指令信号が入力されてから第1待ち時間T1が経過したと判定(Yes)されると、ステップS4にて、エアランを開始する。
 ステップS5にて、制御装置5は、エアラン指令信号の入力がなくなった(OFF)かどうかを判定する。ここで、エアラン指令信号が入力されていると判定(No)されるとそのまま待機し、エアラン指令信号が入力されていないと判定(Yes)されると、ステップS6にて、エアランを終了する。
 ステップS7にて、制御装置5は、回転数センサ54が検出した電動発電機32の回転数が予め設定された規定回転数(例えば、10rpm)以下になってから所定の第2待ち時間T2が経過したかどうかを判定する。ここで、電動発電機32の回転数が規定回転数以下になってから第2待ち時間T2が経過していないと判定(No)されるとそのまま待機し、電動発電機32の回転数が規定回転数以下になってから第2待ち時間T2が経過したと判定(Yes)されると、ステップS8に移行する。
 ステップS8にて、制御装置5は、エアラン指令信号の入力がなくなって(OFF)から所定の第3待ち時間T3が経過したかどうか判定する。ここで、エアラン指令信号の入力がなくなってから第3待ち時間T3が経過していないと判定(No)されるとそのまま待機し、エアラン指令信号の入力がなくなってから第3待ち時間T3が経過したと判定(Yes)されると、ステップS9にて、スペースヒータ60を作動する。
 また、第1実施形態の排気タービン過給機におけるスペースヒータの作動停止タイミングについて説明する。図4に示すように、時間t1にて、エアラン指令信号が入力されると、スペースヒータ60を停止する。このエアラン指令信号が入力されてから第1待ち時間T1が経過した時間t2にて、エアランが開始される。すると、ディーゼルエンジン本体2のシリンダ部13へ作動気体が供給されることでクランク軸が回転し、この作動気体がシリンダ部13から排出されることでコンプレッサ21及びタービン22が回転し、過給機回転数が上昇する。
 時間t3にて、エアラン指令信号の入力がなくなると、エアランを終了する。すると、ディーゼルエンジン本体2のシリンダ部13への作動気体の供給が停止することでクランク軸の回転が停止し、排出される作動気体が減少することでコンプレッサ21及びタービン22が回転停止し、過給機回転数が低下する。そして、電動発電機32の回転数が規定回転数以下になった時間t4から第2待ち時間T2が経過し、エアラン指令信号の入力がなくなった時間t3から第3待ち時間T3が経過した時間t5にて、停止していたスペースヒータ60を作動する。この第2、第3待ち時間T2,T3を設定した理由は、電動発電機32、コンプレッサ21及びタービン22は、駆動停止信号を出力しても直ちに停止することはできず、所定時間だけ慣性力で回転するため、電動発電機32が完全に停止してからスペースヒータ60を作動するようにするためである。
 なお、第2、第3待ち時間T2,T3は、時間t5で同時に経過したものとして説明したが、第2、第3待ち時間T2,T3は、設定時間が相違するものであることから、異なる時間で経過することもある。この場合、全ての経過時間T2,T3が経過した時間にスペースヒータ60を作動することとなる。
 ここで、本実施形態では、電動発電機32の回転数とエアラン指令信号に応じてスペースヒータ60を作動するように構成したが、この構成に限定されるものではない。
 このように第1実施形態の排気タービン過給機にあっては、同軸上に連結されるコンプレッサ21及びタービン22と、コンプレッサ21の軸端に連結される電動発電機32と、電動発電機32のステータ62における巻線66に電流を供給して加熱するスペースヒータ60と、電動発電機32の回転数を検出する回転数センサ54と、回転数センサ54が検出した電動発電機32の回転数が予め設定された規定回転数を超えたときにスペースヒータ60を停止する制御装置5とを設けている。
 従って、電動発電機32のステータ62における巻線66に電流を供給して加熱するスペースヒータ60を設けることで、この電動発電機32における結露の発生を抑制することができる。また、コンプレッサ21及びタービン22に連結された電動発電機32の回転数が規定回転数を超えると、このスペースヒータ60を停止することで、巻線66への電流の供給を停止するため、電動発電機32に過電流が流れることはなく、ヒューズ69の切断を防止して電動発電機32を適正に作動させることができる。
 第1実施形態の排気タービン過給機では、制御装置5は、ディーゼルエンジン本体2に空気を供給する作動気体指令信号が入力されると、スペースヒータ60を停止する。従って、ディーゼルエンジン本体2とコンプレッサ21及びタービン22が駆動回転する前にスペースヒータ60が停止されることとなり、電動発電機32に過電流が流れることはなく、ヒューズ69の切断を防止して電動発電機32を適正に作動させることができる。
 第1実施形態の排気タービン過給機では、制御装置5は、作動気体指令信号が入力されると、スペースヒータ60を停止した後、第1待ち時間T1の経過後にエアランを開始する。従って、スペースヒータ60が完全に停止してからエアランが開始されることとなり、信号の電気的な遅れが発生しても、ディーゼルエンジン本体2とコンプレッサ21及びタービン22が駆動回転する前に適正にスペースヒータ60を停止させることができる。
 第1実施形態の排気タービン過給機では、制御装置5は、回転数センサ54が検出した電動発電機32の回転数が規定回転数以下になると、第2待ち時間T2の経過後にスペースヒータ60を作動する。従って、電動発電機32が停止後に慣性力によりロータ61が所定時間だけ回転しているが、第2待ち時間T2の間に完全に停止することとなり、電動発電機32が完全に停止してからスペースヒータ60を作動することができ、信頼性を向上することができる。
 第1実施形態の排気タービン過給機では、制御装置5は、作動気体供給停止指令信号が入力されると、第3待ち時間T3の経過後にスペースヒータ60を作動する。従って、コンプレッサ21及びタービン22が停止後に慣性力により回転軸23が所定時間だけ回転しているが、第3待ち時間T3の間に完全に停止することとなり、電動発電機32が完全に停止してからスペースヒータ60を作動することができ、信頼性を向上することができる。
 また、第1実施形態の主機にあっては、ディーゼルエンジン本体2と排気タービン過給機3とを設けている。従って、排気タービン過給機3にて、電動発電機32のステータ62における巻線66に電流を供給して加熱するスペースヒータ60を設けることで、この電動発電機32における結露の発生を抑制することができる。また、コンプレッサ21及びタービン22に連結された電動発電機32の回転数が規定回転数を超えると、このスペースヒータ60を停止することで、巻線66への電流の供給を停止するため、電動発電機32に過電流が流れることはなく、ヒューズ69の切断を防止して電動発電機32を適正に作動させることができる。
 また、第1実施形態の船舶にあっては、舶用ディーゼルエンジン1を備えている。従って、電動発電機32における結露の発生を抑制することができると共に、ヒューズ69の切断を防止して電動発電機32を適正に作動させることができ、航行時の安定性を向上することができる。
[第2実施形態]
 図5は、第2実施形態の排気タービン過給機を備えたディーゼルエンジンにおける燃料運転モードの制御を表すフローチャート、図6は、ディーゼルエンジンにおける燃料運転モードの制御を表すタイムチャートである。なお、本実施形態の基本的な構成は、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、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。
 第2実施形態において、図1に示すように、第2制御装置52は、船舶を航行させる上で各種の指令信号を出力する操縦装置53が接続されている。この操縦装置53は、少なくともエアランモードと燃料運転モードを選択することができ、第2制御装置52に対して補助ブロワ4の起動停止指令信号、ディーゼルエンジン本体2に対してエアラン指令信号(作動気体指令信号、作動気体供給停止指令信号)、ディーゼルエンジン本体2に対して燃料運転指令信号(燃料供給指令信号、燃料供給停止指令信号)を出力することができる。
 制御装置5は、燃料運転モードにて、回転数センサ54が検出した電動発電機32の回転数が予め設定された規定回転数を超えたときにスペースヒータ60を停止する。即ち、制御装置5は、ディーゼルエンジン本体2のシリンダ部13に空気等の作動気体と燃料を供給する燃料運転指令信号(燃料供給指令信号)が入力されると、スペースヒータ60を停止する。このとき、制御装置5は、燃料運転指令信号が入力されると、スペースヒータ60を停止した後、燃料運転指令信号が入力されてから予め設定された所定の第1待ち時間T11の経過後に、作動気体供給装置24からシリンダ部13への作動気体の供給を開始する。作動気体によりクランク軸の回転を開始させ、クランク軸が一定回転数N1以上となった後に燃料の供給を開始する。燃料運転開始によりクランク軸の回転数がさらに上昇し、一定回転数N2(N2>N1)以上となった後、作動気体の供給を停止する。
 また、制御装置5は、補助ブロワ4が起動するとスペースヒータ60を停止する。
 一方、制御装置5は、燃料運転モードにて、回転数センサ54が検出した電動発電機32の回転数が予め設定された規定回転数以下になると、予め設定された所定の第2待ち時間T12の経過後にスペースヒータ60を作動する。即ち、制御装置5は、燃料運転指令信号の入力がなくなる(燃料供給停止指令信号が入力される)と、予め設定された所定の第4待ち時間T14の経過後にスペースヒータ60を作動する。また、制御装置5は、補助ブロワ4の駆動が停止してから予め設定された所定の第5待ち時間T15の経過後にスペースヒータ60を作動する。
 ここで、第2実施形態の排気タービン過給機の制御方法について、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。
 第2実施形態の排気タービン過給機の制御方法において、舶用ディーゼルエンジン1の燃料運転モードでは、図5に示すように、制御装置5は、ステップS21にて、操縦装置53からエンジン起動準備信号が入力されると、補助ブロワ4を作動して掃気トランク15を介してシリンダ部13に燃焼用気体を圧送し、掃気圧(吸気圧)を上昇させる。そして、ステップS22にて、作動していたスペースヒータ60を停止する。ステップS23にて、制御装置5は、操縦装置53から燃料運転指令信号が入力された(ON)かどうかを判定する。ここで、燃料運転指令信号が入力されていないと判定(No)されるとそのまま待機し、燃料運転指令信号が入力されたと判定(Yes)されると、ステップS24に移行する。
 ステップS24にて、制御装置5は、燃料運転指令信号が入力されてから所定の第1待ち時間T11が経過したかどうかを判定する。ここで、燃料運転指令信号が入力されてから第1待ち時間T11が経過していないと判定(No)されるとそのまま待機し、燃料運転指令信号が入力されてから第1待ち時間T11が経過したと判定(Yes)されると、ステップS25にて、エアランを開始する。ステップS26にて、制御装置5は、エアランが終了したかどうかを判定する。ここで、エアランが終了していないと判定(No)されるとそのまま待機し、エアランが終了したと判定(Yes)されると、ステップS27にて、エアランを終了する。そして、ステップS28にて、制御装置5は、ディーゼルエンジン本体2に対して燃料供給を開始することで、このディーゼルエンジン本体2を起動する。
 そして、制御装置5は、エンジン回転起動開始信号が入力されると、開閉弁26を開閉制御してディーゼルエンジン本体2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。制御装置5は、エンジン回転数が燃料供給開始回転数に到達したら、インジェクタ18を駆動し、ディーゼルエンジン本体2のシリンダ部13に燃料を噴射する。すると、舶用ディーゼルエンジン1は、シリンダ部13で燃料に着火して燃焼を開始するため、燃焼運転が開始される。
 ステップS29にて、制御装置5は、燃料運転指令信号の入力がなくなった(OFF)かどうかを判定する。ここで、燃料運転指令信号が入力されていると判定(No)されるとそのまま待機し、燃料運転指令信号が入力されていないと判定(Yes)されると、ステップS30にて、ディーゼルエンジン本体2に対する燃料供給を停止する。そして、ステップS31にて、制御装置5は、補助ブロワ4の作動を停止する。
 ステップS32にて、制御装置5は、回転数センサ54が検出した電動発電機32の回転数が予め設定された規定回転数(例えば、10rpm)以下になってから所定の第2待ち時間T12が経過したかどうかを判定する。ここで、電動発電機32の回転数が規定回転数以下になってから第2待ち時間T12が経過していないと判定(No)されるとそのまま待機し、電動発電機32の回転数が規定回転数以下になってから第2待ち時間T12が経過したと判定(Yes)されると、ステップS33に移行する。
 ステップS33にて、制御装置5は、燃料運転指令信号の入力がなくなって(OFF)から所定の第4待ち時間T14が経過したかどうか判定する。ここで、燃料運転指令信号の入力がなくなってから第4待ち時間T14が経過していないと判定(No)されるとそのまま待機し、燃料運転指令信号の入力がなくなってから第4待ち時間T14が経過したと判定(Yes)されると、ステップS34に移行する。
 ステップS34にて、制御装置5は、補助ブロワ4の駆動が停止してから所定の第5待ち時間T15が経過したかどうかを判定する。ここで、補助ブロワ4の駆動が停止してから第5待ち時間T15が経過していないと判定(No)されるとそのまま待機し、補助ブロワ4の駆動が停止してから第5待ち時間T15が経過したと判定(Yes)されると、ステップS35にて、スペースヒータ60を作動する。
 また、第2実施形態の排気タービン過給機におけるスペースヒータの作動停止タイミングについて説明する。図6に示すように、時間t11にて、補助ブロワ4が起動すると共にスペースヒータ60を停止する。時間t12にて、燃料運転指令信号が入力され、この燃料運転指令信号が入力されてから第1待ち時間T11が経過した時間t13にて、エアランが開始される。すると、ディーゼルエンジン本体2に空気が供給されることでクランク軸が回転し、この空気が排出されることでコンプレッサ21及びタービン22が回転し、過給機回転数が上昇する。また、時間t14にて、エアランを終了すると共に、燃料供給を開始することで、このディーゼルエンジン本体2を起動する。
 その後、時間t15にて、燃料運転指令信号の入力がなくなると、燃料供給を終了することでディーゼルエンジン本体2の駆動を停止する。すると、ディーゼルエンジン本体2が停止することでクランク軸の回転が停止し、排ガスが減少することでコンプレッサ21及びタービン22が回転停止し、過給機回転数が低下する。そして、電動発電機32の回転数が規定回転数以下になった時間t16から第2待ち時間T12が経過し、燃料運転指令信号の入力がなくなった時間t15から第4待ち時間T14が経過し、補助ブロワ4の駆動が停止した時間t17から第5待ち時間T15が経過した時間t18にて、停止していたスペースヒータ60を作動する。
 なお、第2、第4、第5待ち時間T12,T14,T15は、時間t18で同時に経過したものとして説明したが、第2、第4、第5待ち時間T12,T14,T15は、設定時間が相違するものであることから、異なる時間で経過することもある。この場合、全ての経過時間T12,T14,T15が経過した時間にスペースヒータ60を作動することとなる。
 ここで、本実施形態では、電動発電機32の回転数と燃料運転指令信号と補助ブロワ4の駆動停止の各信号に応じてスペースヒータ60を作動するように構成したが、この構成に限定されるものではない。前述したように、排気タービン過給機3は、電動発電機32に給電することで、ディーゼルエンジン本体2の起動時にコンプレッサ21及びタービン22を回転することができることから、補助ブロワ4をなくすことができる。
 補助ブロワ4がないとき、図6に二点鎖線で示すように、時間t12にて、エアラン指令信号が入力されたときにスペースヒータ60を停止し、スペースヒータ60が停止した後、燃料運転指令信号が入力されてから第1待ち時間T11が経過した時間t13にて、エアランが開始される。なお、この第1待ち時間T11を設定した理由は、エアラン指令信号の入力に対して、スペースヒータ60が完全に停止してからエアランを開始するようにするためである。そして、電動発電機32の回転数が規定回転数以下になった時間t16から第2待ち時間T12が経過し、燃料運転指令信号の入力がなくなった時間t15から第4待ち時間T14が経過した時間t18にて、停止していたスペースヒータ60を作動する。
 このように第2実施形態の排気タービン過給機にあっては、制御装置5は、ディーゼルエンジン本体2に空気と燃料を供給する燃料供給指令信号が入力されると、スペースヒータ60を停止する。従って、ディーゼルエンジン本体2とコンプレッサ21及びタービン22が駆動回転する前にスペースヒータ60が停止されることとなり、電動発電機32に過電流が流れることはなく、ヒューズ69の切断を防止して電動発電機32を適正に作動させることができる。
 第2実施形態の排気タービン過給機では、制御装置5は、燃料供給指令信号が入力されると、スペースヒータ60を停止した後、第1待ち時間T11の経過後にエアランを開始し、エアランの終了後に燃料を供給する。従って、スペースヒータ60が完全に停止してからエアランが開始されることとなり、信号の電気的な遅れが発生しても、ディーゼルエンジン本体2とコンプレッサ21及びタービン22が駆動回転する前に適正にスペースヒータ60を停止させることができる。
 第2実施形態の排気タービン過給機では、制御装置5は、補助ブロワ4が起動するとスペースヒータ60を停止する。従って、ディーゼルエンジン本体2とコンプレッサ21及びタービン22が駆動回転する前にスペースヒータ60が停止されることとなり、電動発電機32に過電流が流れることはなく、ヒューズ69の切断を防止して電動発電機32を適正に作動させることができる。
 第2実施形態の排気タービン過給機では、制御装置5は、回転数センサ54が検出した電動発電機32の回転数が規定回転数以下になると、第2待ち時間T12の経過後にスペースヒータ60を作動する。従って、電動発電機32が停止後に慣性力によりロータ61が所定時間だけ回転しているが、第2待ち時間T12の間に完全に停止することとなり、電動発電機32が完全に停止してからスペースヒータ60を作動することができ、信頼性を向上することができる。
 第2実施形態の排気タービン過給機では、制御装置5は、燃料供給停止指令信号が入力されると、第4待ち時間T14の経過後にスペースヒータ60を作動する。従って、コンプレッサ21及びタービン22が停止後に慣性力により回転軸23が所定時間だけ回転しているが、第4待ち時間T14の間に完全に停止することとなり、電動発電機32が完全に停止してからスペースヒータ60を作動することができ、信頼性を向上することができる。
 第2実施形態の排気タービン過給機では、制御装置5は、補助ブロワ4の駆動が停止してから第5待ち時間T15の経過後にスペースヒータ60を作動する。従って、コンプレッサ21及びタービン22が停止後に慣性力により回転軸23が所定時間だけ回転しているが、第5待ち時間T15の間に完全に停止することとなり、電動発電機32が完全に停止してからスペースヒータ60を作動することができ、信頼性を向上することができる。
 なお、上述した実施形態では、エアラン指令信号、燃料運転指令信号、補助ブロワ4の停止信号に応じてスペースヒータ60の停止を制御し、電動発電機32の回転数、エアラン指令信号、燃料運転指令信号、補助ブロワ4の駆動停止信号に応じてスペースヒータ60の作動を制御するように構成したが、この組み合わせに限定されるものではない。電動発電機32の回転数だけでスペースヒータ60の作動を制御するようにしてもよいし、電動発電機32の回転数をなくして他の信号だけまたは各信号の組み合わせによりスペースヒータ60の作動を制御するようにしてもよい。
 1 舶用ディーゼルエンジン(主機)
 2 ディーゼルエンジン本体
 3 排気タービン過給機(過給機)
 4 補助ブロワ
 5 制御装置
 13 シリンダ部
 18 インジェクタ
 21 コンプレッサ
 22 タービン
 24 作動気体供給装置
 25 作動気体供給源
 26 開閉弁
 32 電動発電機
 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
 51 第1制御装置
 52 第2制御装置
 53 操縦装置
 54 回転数センサ(回転数検出推定装置)
 60 スペースヒータ(ヒータ装置)
 61 ロータ
 62 ステータ
 66 巻線(コイル)
 67 第1スイッチ
 68 第1電源
 69  ヒューズ
 70 第2スイッチ
 71 第2電源
 L1,L3 吸気管
 L2,L4 排気管
 L5 作動気体供給管

Claims (12)

  1.  同軸上に連結されるコンプレッサ及びタービンと、
     前記コンプレッサの軸端に連結される電動発電機と、
     前記電動発電機のステータにおける巻線に電流を供給して加熱するヒータ装置と、
     前記電動発電機の回転数を検出または推定する回転数検出推定装置と、
     前記回転数検出推定装置が検出または推定した前記電動発電機の回転数が予め設定された規定回転数を超えたときに前記ヒータ装置を停止する制御装置と、
     を備えることを特徴とする排気タービン過給機。
  2.  前記制御装置は、主機に作動気体を供給する作動気体指令信号が入力されると、前記ヒータ装置を停止することを特徴とする請求項1に記載の排気タービン過給機。
  3.  前記制御装置は、前記作動気体指令信号が入力されると、前記ヒータ装置を停止した後、予め設定された所定の第1待ち時間の経過後に主機への作動気体の供給を開始することを特徴とする請求項2に記載の排気タービン過給機。
  4.  前記制御装置は、前記主機に燃料を供給する燃料供給指令信号が入力されると、前記ヒータ装置を停止することを特徴とする請求項1に記載の排気タービン過給機。
  5.  前記制御装置は、前記燃料供給指令信号が入力されると、前記ヒータ装置を停止した後、予め設定された所定の第1待ち時間の経過後に主機への作動気体の供給を開始し、その後に前記主機に燃料を供給することを特徴とする請求項4に記載の排気タービン過給機。
  6.  前記主機に焼用気体を供給する補助ブロワが設けられ、前記制御装置は、前記補助ブロワが起動すると前記ヒータ装置を停止することを特徴とする請求項4または請求項5に記載の排気タービン過給機。
  7.  前記制御装置は、前記回転数検出推定装置が検出または推定した前記電動発電機の回転数が予め設定された規定回転数以下になると、予め設定された所定の第2待ち時間の経過後に前記ヒータ装置を作動することを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の排気タービン過給機。
  8.  前記制御装置は、作動気体供給停止指令信号が入力されると、予め設定された所定の第3待ち時間の経過後に前記ヒータ装置を作動することを特徴とする請求項2または請求項3に記載の排気タービン過給機。
  9.  前記制御装置は、燃料供給停止指令信号が入力されると、予め設定された所定の第4待ち時間の経過後に前記ヒータ装置を作動することを特徴とする請求項4または請求項5に記載の排気タービン過給機。
  10.  前記制御装置は、前記補助ブロワの駆動が停止してから予め設定された所定の第5待ち時間の経過後に前記ヒータ装置を作動することを特徴とする請求項4から請求項6または請求項9のいずれかに記載の排気タービン過給機。
  11.  主機本体と、
     請求項1から請求項10のいずれか一項に記載の排気タービン過給機と、
     を備えることを特徴とする主機。
  12.  請求項11に記載の主機を備えることを特徴とする船舶。
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