WO2017149970A1 - 内燃機関の制御装置及び内燃機関 - Google Patents

Abstract

内燃機関の制御装置及び内燃機関において、ディーゼルエンジン本体（１１）と、ディーゼルエンジン本体（１１）に燃焼用気体を供給するコンプレッサ（３１）及びタービン（３２）を備えるＶＴＩ過給機（１２）と、筒内圧力に影響を与える作動部材としての排気弁（２８）及びインジェクタ（２９）を設け、制御装置（１３）は、タービン（３２）の容量に応じた排気弁（２８）及びインジェクタ（２９）の作動量を決定する複数の運転パラメータ（Ａ，Ｂ）が設けられ、タービン（３２）の容量の変更時に予め設定された所定の遅れ時間（ｔ＋Δｔ）の経過後に運転パラメータ（Ａ，Ｂ）を切り替える。

Description

内燃機関の制御装置及び内燃機関

　本発明は、過給機を備える内燃機関の制御装置、この内燃機関の制御装置を備える内燃機関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_２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、内燃機関に燃焼用気体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。

　このような過給機として、可変容量タービンを備えた可変タービンシステムがある。この可変タービンシステムは、可変タービンノズルを排ガスの入口部に配置すると共に、排ガスのガス入口通路を２系統に分割して一方のガス入口通路に開閉弁を設けたものである。そのため、開閉弁の開閉動作によりノズルスロート面積を変化させることを可能とし、内燃機関の低負荷運転域において、ノズルスロート面積を減少して掃気圧力を上昇し、燃料消費率を低減することができる。なお、このような技術として、例えば、下記特許文献に記載されているものがある。

特開２０１０－２１６４６８号公報

　上述した可変タービンシステムでは、一方のガス入口通路に設けられた開閉弁の開閉動作によりノズルスロート面積を変化させ、内燃機関の運転状態に応じて掃気圧力を調整するように制御している。一方で、内燃機関に運転状態に応じて調整するものとして、例えば、燃料噴射時間や燃料噴射時期、排気弁駆動時間や排気弁開閉時期などがあり、これらは予め設定された運転パラメータにより制御されている。そのため、可変タービン容量システムによる掃気圧力が変化したとき、内燃機関の性能がばらつい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、掃気圧力の変化に応じた筒内圧力の挙動を低減して内燃機関の性能の安定化を図る内燃機関の制御装置及び内燃機関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内燃機関の制御装置は、内燃機関本体と、前記内燃機関本体に接続されて前記内燃機関本体に燃焼用気体を供給する圧縮機及び前記圧縮機と同軸回転する可変容量タービンを備える過給機と、前記内燃機関本体に設けられて筒内圧力に影響を与える作動部材と、を備え、前記タービンの容量に応じた前記作動部材の作動量を決定する複数の運転パラメータが設けられ、前記タービンの容量の変更時に予め設定された所定の遅れ時間の経過後に前記運転パラメータを切り替える、ことを特徴とするものである。

　従って、タービン容量の変更時に、所定の遅れ時間の経過後に作動部材の運転パラメータを切り替えることで、掃気圧力の変化と運転パラメータの切替による筒内圧力の挙動が低減され、内燃機関の性能の安定化を図ることができる。

　本発明の内燃機関の制御装置では、前記タービンの容量の変更指令の出力時から前記遅れ時間の経過後に前記運転パラメータを切り替えることを特徴としている。

　従って、タービン容量の変更指令の出力時から遅れ時間の経過後に運転パラメータを切り替えることで、タービン容量を変更するのに要する時間に拘わらず、適正時期に運転パラメータを切り替えることができる。

　本発明の内燃機関の制御装置では、前記タービンの容量の増加時は、前記タービンの容量の変更と同時に前記運転パラメータを切り替える一方、前記タービンの容量の減少時は、前記タービンの容量の変更時から前記遅れ時間の経過後に前記運転パラメータを切り替えることを特徴としている。

　従って、タービン容量が増加するときは、掃気圧力が低下するが、タービン容量の減少時は、掃気圧力が上昇するため、タービン容量の変更時から遅れ時間の経過後に運転パラメータを切り替える。そのため、筒内圧力の急激な上昇が抑制され、内燃機関の信頼性を向上することができる。

　本発明の内燃機関の制御装置では、前記過給機は、前記タービンの容量を変更切替可能な切替弁が設けられ、前記遅れ時間は、前記切替弁の切替時間に予め設定された余裕時間を加算して設定されることを特徴としている。

　従って、切替弁の切替時間に余裕時間を加算して遅れ時間を設定することで、切替弁が切替位置に完全に移動した後に運転パラメータが切り替わることとなり、簡単な制御により筒内圧力の急激な上昇を抑制することができる。

　本発明の内燃機関の制御装置では、掃気圧力または筒内圧力を計測または推定する掃気圧力または筒内圧力計測推定装置が設けられ、前記遅れ時間は、前記掃気圧力または前記筒内圧力が一定値に到達するまでの時間であることを特徴としている。

　従って、計測または推定された掃気圧力または筒内圧力が一定値に到達するまでの時間を遅れ時間とすることで、筒内圧力の安定を待って運転パラメータが切り替わることとなり、筒内圧力の急激な上昇を抑制することができる。

　本発明の内燃機関の制御装置では、前記作動部材は、排気弁と燃料噴射弁と油圧作動機器の少なくともいずれか一つであることを特徴としている。

　従って、タービン容量に応じて、排気弁の開閉時期、燃料噴射弁の燃料噴射時期、燃料噴射時間、油圧作動機器の作動圧力等の運転パラメータを適正時期に設定することができる。

　また、本発明の内燃機関は、内燃機関本体と、前記内燃機関本体に接続されて前記内燃機関本体に燃焼用気体を供給する圧縮機及び前記圧縮機と同軸回転する可変容量タービンを備える過給機と、前記内燃機関本体に設けられて筒内圧力に影響を与える作動部材と、前記タービンの容量に応じた前記作動部材の作動量を決定する複数の運転パラメータが設けられて前記タービンの容量の変更時に予め設定された所定の遅れ時間の経過後に前記運転パラメータを切り替える制御装置と、を備えることを特徴とするものである。

　従って、タービン容量の変更時に、所定の遅れ時間の経過後に作動部材の運転パラメータを切り替えることで、掃気圧力の変化と運転パラメータの切替による筒内圧力の挙動が低減され、内燃機関の性能の安定化を図ることができる。

　本発明の内燃機関の制御装置及び内燃機関によれば、掃気圧力の変化と運転パラメータの切替による筒内圧力の挙動が低減され、内燃機関の性能の安定化を図ることができる。

図１は、本実施形態の内燃機関としての舶用ディーゼルエンジンを表す概略構成図である。 図２は、可変容量タービンを備えたＶＴＩ過給機を表す概略図である。 図３は、内燃機関の制御装置による主機負荷一定時の過給機切替制御を表すタイムチャートである。 図４は、内燃機関の制御装置による主機負荷変化時の過給機切替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、本発明に係る内燃機関の制御装置及び内燃機関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。

　図１は、本実施形態の内燃機関としての舶用ディーゼルエンジンを表す概略構成図である。

　本実施形態にて、図１に示すように、内燃機関としての舶用ディーゼルエンジン１０は、ディーゼルエンジン本体（内燃機関本体）１１と、ＶＴＩ過給機１２と、制御装置１３とを備えている。

　ディーゼルエンジン本体１１は、複数のシリンダ部２１が設けられており、それぞれのシリンダ部２１は、内部にピストン２２がそれぞれ往復移動自在に支持されており、各ピストン２２は、ピストン棒２３の下部が図示しない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２１は、下部に設けられた掃気ポート２４を介して掃気トランク２５が連結されると共に、上部設けられた排気ポート２６を介して排気マニホールド２７が連結されている。掃気トランク２５は、吸気管Ｌ１を介してＶＴＩ過給機１２のコンプレッサ（圧縮機）３１に連結されている。排気マニホールド２７は、排気管Ｌ２を介してＶＴＩ過給機１２のタービン３２に連結されている。また、シリンダ部２１は、上部に排ガスを排気ポート２６に排出する排気弁２８が設けられている。更に、シリンダ部２１は、内部（燃焼室）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（燃料噴射弁）２９が設けられている。

　そのため、ピストン２２の下死点（図１の実線位置）に移動すると、掃気ポート２４が開くことで、掃気トランク２５の燃焼用気体が掃気ポート２４から燃焼室に導入され、ピストン２２が上昇すると、掃気ポート２４と燃焼室の導通がピストン２２により遮断される。さらに、排気弁２８により排気ポート２６も閉じることによって、燃焼室内の燃焼用気体が圧縮される。ピストン２２が上死点（図２の二点鎖線位置）まで移動すると、燃焼室の圧力が所定の圧縮圧力になり、インジェクタ２９が燃料を噴射する。すると、燃焼室内で燃焼用気体と燃料が混合して燃焼し、燃焼エネルギによりピストン２２が下降する。このとき、排気弁２８により排気ポート２６が開くことで、燃焼室の排ガス（燃焼ガス）が排気ポート２６に排出される。

　排気弁２８は、排気弁作動装置４１により開閉可能となっている。排気弁２８は、図示しない付勢部材（例えば、圧縮ばね、空気ばねなど）により排気ポートを閉止する方向に付勢支持されている。また、作動油供給配管４２は、一端部に作動油タンク（図示せず）が接続されると共に、他端部が排気弁２８に接続されており、中途部に給油ポンプ４３が設けられており、排気弁２８が付勢部材により排気ポート２６を閉止する状態から、開閉弁４４を開放すると、給油ポンプ４３が駆動し、この給油ポンプ４３で加圧された作動油が作動油供給配管４２を通して排気弁作動装置４１に供給され、排気弁２８を付勢部材に抗して下降させる。すると、排気弁２８は、開閉弁４４が開放されている間だけ、排気ポート１６を開放する。

　インジェクタ２９は、燃料をシリンダ部２１の燃焼室に噴射可能となっている。燃料供給配管４６は、一端部に燃料タンク（図示せず）が接続され、他端部がインジェクタ２９に接続されており、中途部に燃料ポンプ４７が設けられており、開閉弁４８を開放すると、燃料ポンプ４７が駆動し、燃料ポンプ４７で加圧された燃料が燃料供給配管４６を通してインジェクタ２９に供給される。すると、インジェクタ２９は、開閉弁４８が開放されている間だけ、燃料をシリンダ部２１の燃焼室に噴射する。

　ＶＴＩ過給機１２は、タービン容量を２段階で変更可能な可変容量タービンを備えたＶＴＩ（Ｖａｒｉａｂｌｅ　Ｔｕｒｂｉｎｅ　Ｉｎｌｅｔ）過給機である。ＶＴＩ過給機１２は、コンプレッサ３１とタービン（軸流タービン）３２が回転軸３３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３１とタービン３２は、回転軸３３により一体回転することができる。コンプレッサ３１は、外気吸入式であって、掃気トランク２５に至る吸気管Ｌ１が連結されている。タービン３２は、排気マニホールド２７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。

　ここで、ＶＴＩ過給機１２について詳細に説明する。図２は、可変容量タービンを備えたＶＴＩ過給機を表す概略図である。

　ＶＴＩ過給機１２において、図２に示すように、ガス入口ケーシング５０は、内側ケーシング５１と外側ケーシング５２が一体に締結されて構成され、内側ケーシング５１と外側ケーシング５２との間に形成される空間に排ガスＧをタービンノズル５３に導くための主排ガス流路５４が設けられている。主排ガス流路５４は、ガス入口ケーシング５０の回転方向の全周にわたって形成されており、ガス入口ケーシング５０のガス入口５０ａから導入された排ガスＧは、主排ガス流路５４を通ってガス出口５０ｂに導かれた後、ガス出口ケーシング５５の出口部から外部へ排出される。

　タービンノズル５３は、ガス入口ケーシング５０のガス出口５０ｂに設けられている。回転軸３３は、軸受（図示せず）に回転自在に支持されており、軸方向の一端部にタービン３２が一体に固定されている。タービン３２は、外周部に周方向に沿って複数のタービン動翼５６が設けられている。このタービン動翼５６は、タービンノズル５３の出口となる下流側に近接して設けられており、タービンノズル５３から噴出する高温の排ガスがタービン動翼５６を通過して膨張することによりタービン３２が回転する。

　内側ケーシング５１は、内周側に主排ガス流路５４の途中で分岐された排ガスをタービンノズル５３の内周側に導く副排ガス流路５７がタービン３２の回転方向の全周にわたって形成されている。この副排ガス流路５７は、主排ガス流路５４の内周側に設けられており、主排ガス流路５４と副排ガス流路５７とは、内側ケーシング５１を形成する仕切壁５８により仕切られている。

　また、連結配管５９は、一端部が内側ケーシング５１に接続されて主排ガス流路５４に連通される一方、他端部が内側ケーシング５１に接続されて副排ガス流路５７に連通されている。そして、連結配管５９は、中途部に開閉弁（切替弁、例えば、バタフライ弁）６０が設けられている。そのため、開閉弁６０の開放時、主排ガス流路５４の途中で分岐された排ガスＧは連結配管５９内部の流路を通って副排ガス流路５７に導かれる。また、タービンノズル５３は、根元側（タービン３２の回転中心側）に仕切壁５８の端部に連続するように、タービンノズル５３の内周側と外周側とを仕切る仕切壁６１が設けられている。

　ここで、舶用ディーゼルエンジン１０の負荷が低くて排ガスＧの量が少ない場合、開閉弁６０を閉止する。すると、ガス入口ケーシング５０のガス入口５０ａから導入された排ガスＧの全量が主排ガス流路５４を通ってガス出口５０ｂに導かれる。ガス出口５０ｂに導かれた排ガスＧは、タービンノズル５３の外周側（仕切壁６１の外周側の空間）に吸い込まれ、タービン動翼５６を通過するときに膨張してタービン３２および回転軸３３を回転させる。

　一方、舶用ディーゼルエンジン１０の負荷が高くて排ガスＧの量が多い場合、開閉弁６０を開放する。すると、ガス入口ケーシング５０のガス入口５０ａから導入された排ガスＧは、主排ガス流路５４を通ってガス出口５０ｂに導かれるとともに、さらに連結配管５９から副排ガス流路５７を通ってガス出口５７ａに導かれる。ガス出口５０ｂに導かれた排ガスＧは、タービンノズル５３の外周側に吸い込まれ、ガス出口５７ａに導かれた排ガスＧは、タービンノズル５３の内周側（仕切壁６１の内周側の空間）に吸い込まれ、タービン動翼５６を通過するときに膨張してタービン３２および回転軸３３を回転させる。

　そのため、図１に示すように、タービン３２は、排気マニホールド２７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３１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３１は、タービン３２により駆動し、外気から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Ｌ１から掃気トランク２５に圧送する。

　図１に示すように、制御装置１３は、開閉弁４４，４８，６０を開閉制御可能となっている。即ち、制御装置１３は、舶用ディーゼルエンジン１０の運転状態に応じて開閉弁４４を開閉操作することで、排気弁２８の開放時期、閉止時期、駆動時間（開放時間）を制御する。また、制御装置１３は、舶用ディーゼルエンジン１０の運転状態に応じて開閉弁４８を開閉操作することで、インジェクタ２９による燃料噴射開始時期、燃料噴射終了時期、燃料噴射量、燃料噴射時間を制御する。更に、制御装置１３は、舶用ディーゼルエンジン１０の運転状態に応じて開閉弁６０を開閉操作することで、ＶＴＩ過給機１２による掃気圧力を制御する。

　ここで、制御装置１３は、タービン（可変容量タービン）３２のタービン容量に応じた作動部材の作動量を決定する複数の運転パラメータが設けられている。ここで、作動部材とは、上述した排気弁２８とインジェクタ２９であって、この排気弁２８とインジェクタ２９以外に、各種の油圧作動機器がある。即ち、ＶＴＩ過給機１２は、ディーゼルエンジン本体１１の低負荷時に、開閉弁６０を閉止する低負荷運転モードと、ディーゼルエンジン本体１１の高負荷時に、開閉弁６０を開放する高負荷運転モードとが設定されている。そのため、制御装置１３は、ディーゼルエンジン本体１１の運転状態に応じて低負荷運転モードと高負荷運転モードを切り替える。

　一方、舶用ディーゼルエンジン１０の運転状態に応じて最適な排気弁２８の開放時期、閉止時期、駆動時間が設定されると共に、インジェクタ２９による燃料噴射開始時期、燃料噴射終了時期、燃料噴射量、燃料噴射時間が設定される。そのため、ＶＴＩ過給機１２の低負荷運転モードに応じた最適な排気弁２８の開放時期、閉止時期、駆動時間とインジェクタ２９による燃料噴射開始時期、燃料噴射終了時期、燃料噴射量、燃料噴射時間が設定される運転パラメータＡと、高負荷運転モードに応じた最適な排気弁２８の開放時期、閉止時期、駆動時間とインジェクタ２９による燃料噴射開始時期、燃料噴射終了時期、燃料噴射量、燃料噴射時間が設定される運転パラメータＢが設定されている。

　制御装置１３は、ＶＴＩ過給機１２の運転モードが低負荷運転モードと高負荷運転モードとの間で切り替わるとき、運転パラメータＡと運転パラメータＢとを切り替えることで、最適な排気弁２８の開放時期、閉止時期、駆動時間とインジェクタ２９による燃料噴射開始時期、燃料噴射終了時期、燃料噴射量、燃料噴射時間を設定している。

　また、制御装置１３は、ＶＴＩ過給機１２が低負荷運転モードから高負荷運転モードに切り替わることで、タービン３２の容量が減少するときは、モード切替と同時に運転パラメータＡから運転パラメータＢに切り替える。一方、制御装置１３は、ＶＴＩ過給機１２が高負荷運転モードから低負荷運転モードに切り替わることで、タービン３２の容量が増加するときは、モード切替から予め設定された所定の遅れ時間の経過後に運転パラメータＢから運転パラメータＡに切り替える。

　この場合、制御装置１３が開閉弁６０に開閉指令信号を出力してから、実際に、開閉弁６０が開放位置または閉止位置に移動するまでの切替時間が発生することから、遅れ時間は、この開閉弁６０の切替時間に予め設定された余裕時間を加算して設定することが望ましい。そして、この開閉弁６０の切替時間と余裕時間は、開閉弁６０の設計データや事前の実施される実験データにより設定することが望ましい。

　なお、この遅れ時間は、この設定方法に限定されるものではない。例えば、ディーゼルエンジン本体１１にて、シリンダ部２１内における燃焼室の圧力（以下、筒内圧力）を計測する圧力センサ（筒内圧力計測推定装置）を設け、ＶＴＩ過給機１２のモード切替時に、筒内圧力が減少または増加した後、予め設定された一定値（例えば、筒内圧力の変化率が所定値以下）に到達するまでの時間を遅れ時間として設定してもよい。この場合、筒内圧力を計測する圧力センサに代えて、掃気圧力を計測する圧力センサ（筒内圧力計測推定装置）でもよい。更に、各種の検出データから筒内圧力や掃気圧力を推定してもよい。

　以下、ＶＴＩ過給機１２の運転モードの切り替えに伴う運転パラメータの切替制御について詳細に説明する。図３は、内燃機関の制御装置による主機負荷一定時の過給機切替制御を表すタイムチャート、図４は、内燃機関の制御装置による主機負荷変化時の過給機切替制御を表すタイムチャートである。

　（ディーゼルエンジン本体１１の負荷が一定でタービン容量が増加する場合）
　図１及び図３に示すように、ＶＴＩ過給機１２は、時間ｔ１までの間、低負荷運転モードに設定されており、開閉弁６０が閉止することで、排ガスＧの全量が主排ガス流路５４を通ってタービンノズル５３の外周側に吸い込まれ、タービン３２及びコンプレッサ３１を回転させる。そのため、ディーゼルエンジン本体１１の負荷が同じで、かつ開閉弁６０を閉止しない場合と比較して、コンプレッサ３１の回転が上昇し、掃気圧力が上昇するとともに、筒内圧力も上昇する。

　主機負荷及び掃気圧力などが一定である場合、時間ｔ１にて、制御装置１３は、開閉弁６０に対して、この開閉弁６０を開放するための開閉指令信号が出力されると、開閉弁６０が開放側に作動することで、ＶＴＩ過給機１２が高負荷運転モードに切り替わる。このとき、開閉弁６０が徐々に開放されることで、排ガスＧが副排ガス流路５７側にも流れてタービンノズル５３のガス通過面積が増加するため、タービン３２及びコンプレッサ３１の回転数が低下し、掃気圧力が低下すると共に、筒内圧力も低下する。

　また、制御装置１３が開閉弁６０を開放するための開閉指令信号を出力すると同時に、運転パラメータＡから運転パラメータＢに切り替わる。そのため、排気弁２８の開放時期やインジェクタ２９による燃料噴射時期、時間の変更に応じて、最高筒内圧力が時間ｔ２まで急激に減少するが、その後、なだらかに減少する。時間ｔ３にて、開閉弁６０が開放位置まで移動すると、時間ｔ４以降は、掃気圧力が安定し、筒内圧力も安定する。

　（ディーゼルエンジン本体１１の負荷が一定でタービン容量が減少する場合）
　一方、時間ｔ５にて、制御装置１３は、開閉弁６０に対して、この開閉弁６０を閉止するための開閉指令信号が出力されると、開閉弁６０が閉止側に作動することで、ＶＴＩ過給機１２が低負荷運転モードに切り替わる。このとき、開閉弁６０が徐々に閉止されることで、副排ガス流路５７側に流れる排ガスＧのノズル通過面積が減少していき、タービン３２及びコンプレッサ３１の回転数が上昇し、掃気圧力が上昇すると共に、筒内圧力も上昇する。

　一方、制御装置１３は、開閉弁６０を閉止するための開閉指令信号を出力したとき、運転パラメータＢから運転パラメータＡに切り替えずに、遅れ時間ｔ＋Δｔの経過後に時間ｔ７にて、運転パラメータＢから運転パラメータＡに切り替える。そのため、時間ｔ５から時間ｔ６の間、排気弁２８の開放時期やインジェクタ２９による燃料噴射時期、時間が変更されないことから、最高筒内圧力が急激に増加せずになだらかに増加する。

　その後、時間ｔ６にて、開閉弁６０が閉止位置まで移動すると、時間ｔ７にて、遅れ時間ｔ＋Δｔが経過するため、ここで、制御装置１３は、運転パラメータＢから運転パラメータＡに切り替える。すると、時間ｔ８以降は、掃気圧力が安定し、筒内圧力も安定する。ここで、遅れ時間ｔ＋Δｔは、開閉弁６０の切替時間ｔに余裕時間Δｔを加算して設定されている。

　制御装置１３が開閉弁６０を閉止するための開閉指令信号を出力したときに、運転パラメータＢから運転パラメータＡに切り替えると、ここで、排気弁２８の開放時期やインジェクタ２９による燃料噴射時期、時間が変更されることから、時間ｔ５から時間ｔ６の間で、最高筒内圧力が急激に増加してオーバーシュートしてしまう可能性がある。また、ＶＴＩ過給機１２の運転モードに応じた運転パラメータが設定されていないと、図３に２点鎖線で表すように、ＶＴＩ過給機１２の低負荷運転モードにて、最高筒内圧力が低くなってしまう。一方、ＶＴＩ過給機１２の低負荷運転モードにて、運転パラメータＢから運転パラメータＡに切り替わることで、図３に実線で表すように、ＶＴＩ過給機１２の低負荷運転モードにて、最高筒内圧力を高く維持できる。

　（ディーゼルエンジン本体１１の負荷が上昇してタービン容量が減少する場合）
　図１及び図４に示すように、主機負荷が上昇するとき、時間ｔ１１にて、制御装置１３は、開閉弁６０に対して、この開閉弁６０を開放するための開閉指令信号が出力されると、開閉弁６０が開放側に作動することで、ＶＴＩ過給機１２が高負荷運転モードに切り替わる。このとき、開閉弁６０が徐々に開放されることで、排ガスＧが副排ガス流路５７側にも流れてタービンノズル５３のガス通過面積が増加するため、タービン３２及びコンプレッサ３１の回転数が低下し、掃気圧力が低下すると共に、筒内圧力も低下する。

　また、制御装置１３が開閉弁６０を開放するための開閉指令信号を出力すると同時に、運転パラメータＡから運転パラメータＢに切り替わる。そのため、排気弁２８の開放時期やインジェクタ２９による燃料噴射時期、時間の変更に応じて、最高筒内圧力が時間ｔ１２まで急激に減少するが、その後、なだらかに減少する。時間ｔ１３にて、開閉弁６０が開放位置まで移動すると、主機負荷の上昇に伴って掃気圧力が上昇し、筒内圧力も上昇する。そして、時間ｔ１４以降は、主機負荷が一定となり、掃気圧力が安定し、筒内圧力も安定する。

　（ディーゼルエンジン本体１１の負荷が減少してタービン容量が増加する場合）
　一方、時間ｔ１５にて、主機負荷が低下して掃気圧力と筒内圧力も低下すると、時間ｔ１６にて、制御装置１３は、開閉弁６０に対して、この開閉弁６０を閉止するための開閉指令信号が出力されると、開閉弁６０が閉止側に作動することで、ＶＴＩ過給機１２が低負荷運転モードに切り替わる。このとき、開閉弁６０が徐々に閉止されることで、副排ガス流路５７側に流れる排ガスＧのノズル通過面積が減少していき、タービン３２及びコンプレッサ３１の回転数が上昇し、掃気圧力が上昇すると共に、筒内圧力も上昇する。

　一方、制御装置１３は、開閉弁６０を閉止するための開閉指令信号を出力したとき、運転パラメータＢから運転パラメータＡに切り替えずに、遅れ時間ｔ＋Δｔの経過後に時間ｔ８にて、運転パラメータＢから運転パラメータＡに切り替える。そのため、時間ｔ１６から時間ｔ１８の間、排気弁２８の開放時期やインジェクタ２９による燃料噴射時期、時間が変更されないことから、最高筒内圧力が急激に増加せずになだらかに増加する。

　その後、時間ｔ１７にて、開閉弁６０が閉止位置まで移動すると、時間ｔ１８にて、遅れ時間ｔ＋Δｔが経過するため、ここで、制御装置１３は、運転パラメータＢから運転パラメータＡに切り替える。制御装置１３が開閉弁６０を閉止するための開閉指令信号を出力したときに、運転パラメータＢから運転パラメータＡに切り替えると、ここで、排気弁２８の開放時期やインジェクタ２９による燃料噴射時期、時間が変更されることから、時間ｔ１６から時間ｔ１７の間で、図４に２点鎖線で表すように、最高筒内圧力が急激に増加してオーバーシュートしてしまう可能性がある。また、ＶＴＩ過給機１２の運転モードに応じた運転パラメータが設定されていないと、ＶＴＩ過給機１２の低負荷運転モードにて、最高筒内圧力が負荷における最適値より低くなってしまう。一方、ＶＴＩ過給機１２の低負荷運転モードにて、運転パラメータＢから運転パラメータＡに切り替わることで、図４に実線で表すように、ＶＴＩ過給機１２の低負荷運転モードにて、最高筒内圧力を最適値に維持できる。

　このように本実施形態の内燃機関の制御装置にあっては、ディーゼルエンジン本体１１と、ディーゼルエンジン本体１１に燃焼用気体を供給するコンプレッサ３１及びタービン３２を備えるＶＴＩ過給機１２と、筒内圧力に影響を与える作動部材としての排気弁２８及びインジェクタ２９を設け、制御装置１３は、タービン３２の容量に応じた排気弁２８及びインジェクタ２９の作動量を決定する複数の運転パラメータＡ，Ｂが設けられ、タービン３２の容量の変更時に予め設定された所定の遅れ時間ｔ＋Δｔの経過後に運転パラメータＡ，Ｂを切り替えるようにしている。

　従って、ＶＴＩ過給機１２のタービン３２の容量の変更時に、遅れ時間ｔ＋Δｔの経過後に運転パラメータＡ，Ｂを切り替えることで、掃気圧力の変化と運転パラメータＡ，Ｂの切替による筒内圧力の挙動が低減され、舶用ディーゼルエンジン１０の性能の安定化を図ることができる。

　本実施形態の内燃機関の制御装置では、ＶＴＩ過給機１２の開閉弁６０の開閉指令信号の出力時から遅れ時間ｔ＋Δｔの経過後に、運転パラメータＡ，Ｂを切り替える。従って、タービン容量を変更するのに要する時間に拘わらず、適正時期に運転パラメータＡ，Ｂを切り替えることができる。

　本実施形態の内燃機関の制御装置では、タービン３２の容量の増加時は、タービン３２の容量の変更と同時に運転パラメータＡ，Ｂを切り替える一方、タービン３２の容量の減少時は、タービン３２の容量の変更時から遅れ時間ｔ＋Δｔの経過後に運転パラメータＡ，Ｂを切り替える。従って、タービン３２の容量の減少時は、掃気圧力が上昇するため、このときは遅れ時間ｔ＋Δｔの経過後に運転パラメータＡ，Ｂを切り替えることで、筒内圧力の急激な上昇が抑制され、舶用ディーゼルエンジン１０の信頼性を向上することができる。

　本実施形態の内燃機関の制御装置では、開閉弁６０の切替時間ｔに余裕時間Δｔを加算して遅れ時間を設定することで、開閉弁６０が切替位置に完全に移動した後に運転パラメータＡ，Ｂが切り替わることとなり、簡単な制御により筒内圧力の急激な上昇を抑制することができる。

　本実施形態の内燃機関の制御装置では、掃気圧力または筒内圧力を計測または推定する掃気圧力または筒内圧力計測推定装置を設け、遅れ時間を掃気圧力または筒内圧力が一定値に到達するまでの時間としている。従って、筒内圧力の安定を待って運転パラメータＡ，Ｂが切り替わることとなり、筒内圧力の急激な上昇を抑制することができる。

　また、本実施形態の内燃機関にあっては、ディーゼルエンジン本体１１と、ディーゼルエンジン本体１１に燃焼用気体を供給するコンプレッサ３１及びタービン３２を備えるＶＴＩ過給機１２と、筒内圧力に影響を与える作動部材としての排気弁２８及びインジェクタ２９と、タービン３２の容量に応じた排気弁２８及びインジェクタ２９の作動量を決定する複数の運転パラメータＡ，Ｂを設けてタービン３２の容量の変更時に予め設定された所定の遅れ時間ｔ＋Δｔの経過後に運転パラメータＡ，Ｂを切り替える制御装置１３とを設けている。従って、掃気圧力の変化と運転パラメータＡ，Ｂの切替による筒内圧力の挙動が低減され、舶用ディーゼルエンジン１０の性能の安定化を図ることができる。

　１０　舶用ディーゼルエンジン（内燃機関）
　１１　ディーゼルエンジン本体（内燃機関本体）
　１２　ＶＴＩ過給機（過給機）
　１３　制御装置
　２１　シリンダ部
　２２　ピストン
　２４　掃気ポート
　２５　掃気トランク
　２６　排気ポート
　２７　排気マニホールド
　２８　排気弁
　２９　インジェクタ（燃料噴射弁）
　３１　コンプレッサ（圧縮機）
　３２　タービン
　４１　排気弁作動装置
　４４，４８　開閉弁
　５３　タービンノズル
　５４　主排ガス流路
　５７　副排ガス流路
　６０　開閉弁（切替弁）

Claims (7)

1. 　内燃機関本体と、
   　前記内燃機関本体に接続されて前記内燃機関本体に燃焼用気体を供給する圧縮機及び前記圧縮機と同軸回転する可変容量タービンを備える過給機と、
   　前記内燃機関本体に設けられて筒内圧力に影響を与える作動部材と、
   　を備え、
   　前記タービンの容量に応じた前記作動部材の作動量を決定する複数の運転パラメータが設けられ、前記タービンの容量の変更時に予め設定された所定の遅れ時間の経過後に前記運転パラメータを切り替える、
   　ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 　前記タービンの容量の変更指令の出力時から前記遅れ時間の経過後に前記運転パラメータを切り替えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 　前記タービンの容量の増加時は、前記タービンの容量の変更と同時に前記運転パラメータを切り替える一方、前記タービンの容量の減少時は、前記タービンの容量の変更時から前記遅れ時間の経過後に前記運転パラメータを切り替えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 　前記過給機は、前記タービンの容量を変更切替可能な切替弁が設けられ、前記遅れ時間は、前記切替弁の切替時間に予め設定された余裕時間を加算して設定されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
5. 　掃気圧または筒内圧力を計測または推定する掃気圧または筒内圧力計測推定装置が設けられ、前記遅れ時間は、前記掃気圧または前記筒内圧力が一定値に到達するまでの時間であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
6. 　前記作動部材は、排気弁と燃料噴射弁と油圧作動機器の少なくともいずれか一つであることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
7. 　内燃機関本体と、
   　前記内燃機関本体に接続されて前記内燃機関本体に燃焼用気体を供給する圧縮機及び前記圧縮機と同軸回転する可変容量タービンを備える過給機と、
   　前記内燃機関本体に設けられて筒内圧力に影響を与える作動部材と、
   　前記タービンの容量に応じた前記作動部材の作動量を決定する複数の運転パラメータが設けられて前記タービンの容量の変更時に予め設定された所定の遅れ時間の経過後に前記運転パラメータを切り替える制御装置と、
   　を備えることを特徴とする内燃機関。

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