特開 2024-144891 過給アシスト装置、および過給アシスト方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024144891

(43)【公開日】2024-10-15

(54)【発明の名称】過給アシスト装置、および過給アシスト方法

(51)【国際特許分類】

   F02B 37/10 20060101AFI20241004BHJP

   F02D 41/04 20060101ALI20241004BHJP

   F02D 23/02 20060101ALI20241004BHJP

【ＦＩ】

F02B37/10 A

F02D41/04

F02D23/02 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023057060

(22)【出願日】2023-03-31

(71)【出願人】

【識別番号】316015888

【氏名又は名称】三菱重工エンジン＆ターボチャージャ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000785

【氏名又は名称】ＳＳＩＰ弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】田中 健吾

(72)【発明者】

【氏名】寺門 貴芳

(72)【発明者】

【氏名】小柴 勇紀

(72)【発明者】

【氏名】田村 太郎

(72)【発明者】

【氏名】池田 孝

(72)【発明者】

【氏名】首藤 進太郎

(72)【発明者】

【氏名】小川 久雄

(72)【発明者】

【氏名】石田 裕幸

【テーマコード（参考）】

3G005

3G092

3G301

【Ｆターム（参考）】

3G005DA02

3G005DA09

3G005EA04

3G005EA16

3G005FA04

3G005FA35

3G005GB14

3G005GC07

3G005JA02

3G005JB20

3G092AA02

3G092AA18

3G092AC08

3G092BB01

3G092DB03

3G092EA01

3G092EA17

3G092FA03

3G092FA18

3G092HA11Z

3G092HF01Z

3G301HA02

3G301HA11

3G301HA27

3G301JA03

3G301JA24

3G301KA07

3G301MA11

3G301NE01

3G301PA17Z

3G301PF12Z

(57)【要約】      （修正有）

【課題】ターボチャージャが搭載される非常用発電用エンジンを起動する際に、発電機から要求される負荷に対する応答を早め、且つスモークの発生を抑制する。
【解決手段】過給アシスト装置は、アシスト用の空気を吐出可能な供給源と、一端が供給源に接続され他端がターボチャージャのコンプレッサに接続されるアシスト用空気ラインであって、アシスト用の空気が供給源からコンプレッサに向かって流通するアシスト用空気ラインと、アシスト用空気ラインに設けられる電磁弁と、電磁弁の開閉を制御可能に構成される制御装置と、を備え、非常用発電用ディーゼルエンジンは、エンジン本体に負荷が投入されるまでの所定期間において、予め設定されているハイアイドル回転数域でエンジン本体が運転されるように構成されており、制御装置は、所定期間内において、エンジン本体に負荷が投入される時点よりも第１時間前に開弁するように電磁弁を制御する。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

非常用発電用ディーゼルエンジンに搭載されるターボチャージャの過給を支援するための過給アシスト装置であって、
アシスト用の空気を吐出可能な供給源と、
一端が前記供給源に接続され他端が前記ターボチャージャのコンプレッサに接続されるアシスト用空気ラインであって、前記アシスト用の空気が前記供給源から前記コンプレッサに向かって流通するアシスト用空気ラインと、
前記アシスト用空気ラインに設けられる電磁弁と、
前記電磁弁の開閉を制御可能に構成される制御装置と、を備え、
前記非常用発電用ディーゼルエンジンは、
エンジン本体に負荷が投入されるまでの所定期間において、予め設定されているハイアイドル回転数域で前記エンジン本体が運転されるように構成されており、
前記制御装置は、
前記所定期間内において、前記エンジン本体に負荷が投入される時点よりも第１時間前に開弁するように前記電磁弁を制御する、
過給アシスト装置。

【請求項2】

前記制御装置は、前記エンジン本体に負荷が投入される時点から第２時間後に閉弁するように前記電磁弁を制御する、
請求項１に記載の過給アシスト装置。

【請求項3】

前記第２時間は、前記エンジン本体に負荷が投入される時点から前記エンジン本体の回転数が低下から増大に転じるまでの時間よりも長い、
請求項２に記載の過給アシスト装置。

【請求項4】

前記第１時間は、１秒以上１０秒未満である、
請求項１から３の何れか一項に記載の過給アシスト装置。

【請求項5】

非常用発電用ディーゼルエンジンに搭載されるターボチャージャの過給を支援するための過給アシスト方法であって、
前記非常用発電用ディーゼルエンジンは、
アシスト用の空気を吐出可能な供給源と、
一端が前記供給源に接続され他端が前記ターボチャージャのコンプレッサに接続されるアシスト用空気ラインであって、前記アシスト用の空気が前記供給源から前記コンプレッサに向かって流通するアシスト用空気ラインと、
前記アシスト用空気ラインに設けられる電磁弁と、を含んでおり、
前記非常用発電用ディーゼルエンジンは、
エンジン本体に負荷が投入されるまでの所定期間において、予め設定されているハイアイドル回転数域で前記エンジン本体が運転されるように構成されており、
前記所定期間内において、前記エンジン本体に負荷が投入される時点よりも第１時間前に前記電磁弁を開弁するステップを備える、
過給アシスト方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、非常用発電用ディーゼルエンジンに搭載されるターボチャージャの過給を支援するための過給アシスト装置、および過給アシスト方法に関する。

【背景技術】

【0002】

非常用発電用ディーゼルエンジンは、停電のような非常時に起動させ、発電機から要求される負荷に応答するように構成されている。特許文献１には、非常時に発電機が非常用電力を確実に発電するように、非常用発電用ディーゼルエンジンを保守運転させる制御装置について開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８－０９６３６８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、非常用発電用ディーゼルエンジンは、発電機から要求される負荷に対して速やかに応答すること（良好な負荷投入性能を有すること）が要望される。しかしながら、非常用発電用ディーゼルエンジンに負荷が投入され始めてからしばらくの間は、タービンに供給される排ガスのエネルギーが低いため、コンプレッサによって圧縮される空気の量が少ない。このため、非常用発電用ディーゼルエンジンは、発電機から要求される負荷に対して応答可能な状態になるまでに時間がかかる虞がある。また、コンプレッサによって圧縮される空気の量が少ないと、排ガスに煤などが含まれ、黒煙のようなスモークを発生させる虞がある。

【0005】

本開示は、上述の課題に鑑みてなされたものであって、ターボチャージャが搭載される非常用発電用エンジンを起動する際に、発電機から要求される負荷に対する応答を早め、且つスモークの発生を抑制することができる過給アシスト装置、および過給アシスト方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するため、本開示に係る過給アシスト装置は、非常用発電用ディーゼルエンジンに搭載されるターボチャージャの過給を支援するための過給アシスト装置であって、アシスト用の空気を吐出可能な供給源と、一端が前記供給源に接続され他端が前記ターボチャージャのコンプレッサに接続されるアシスト用空気ラインであって、前記アシスト用の空気が前記供給源から前記コンプレッサに向かって流通するアシスト用空気ラインと、前記アシスト用空気ラインに設けられる電磁弁と、前記電磁弁の開閉を制御可能に構成される制御装置と、を備え、前記非常用発電用ディーゼルエンジンは、エンジン本体に負荷が投入されるまでの所定期間において、予め設定されているハイアイドル回転数域で前記エンジン本体が運転されるように構成されており、前記制御装置は、前記所定期間内において、前記エンジン本体に負荷が投入される時点よりも第１時間前に開弁するように前記電磁弁を制御する。

【0007】

上記目的を達成するため、本開示に係る過給アシスト方法は、非常用発電用ディーゼルエンジンに搭載されるターボチャージャの過給を支援するための過給アシスト方法であって、前記非常用発電用ディーゼルエンジンは、アシスト用の空気を吐出可能な供給源と、一端が前記供給源に接続され他端が前記ターボチャージャのコンプレッサに接続されるアシスト用空気ラインであって、前記アシスト用の空気が前記供給源から前記コンプレッサに向かって流通するアシスト用空気ラインと、前記アシスト用空気ラインに設けられる電磁弁と、を含んでおり、前記非常用発電用ディーゼルエンジンは、エンジン本体に負荷が投入されるまでの所定期間において、予め設定されているハイアイドル回転数域で前記エンジン本体が運転されるように構成されており、前記所定期間内において、前記エンジン本体に負荷が投入される時点よりも第１時間前に前記電磁弁を開弁するステップを備える。

【発明の効果】

【0008】

本開示の過給アシスト装置、および過給アシスト方法によれば、ターボチャージャが搭載される非常用発電用エンジンを起動する際に、発電機から要求される負荷に対する応答を早め、且つスモークの発生を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】一実施形態に係る過給アシスト装置を備える非常用発電用ディーゼルエンジンの構成を概略的に示す図である。

【図2】一実施形態に係るエンジン制御装置の概略的な機能ブロック図である。

【図3】一実施形態に係るエンジン本体の回転数の時間的変化の一例を説明するための図である。

【図4】一実施形態に係る電磁弁が開閉している期間を示す図である。

【図5】一実施形態に係る過給アシスト装置の作用・効果を説明するための図である。

【図6】一実施形態に係る過給アシスト装置の作用・効果を説明するための図である。

【図7】一実施形態に係る過給アシスト方法のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本開示の実施の形態による過給アシスト装置および過給アシスト方法について、図面に基づいて説明する。かかる実施の形態は、本開示の一態様を示すものであり、この開示を限定するものではなく、本開示の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。

【0011】

図１は、一実施形態に係る過給アシスト装置１を備える非常用発電用ディーゼルエンジン１００の構成を概略的に示す図である。非常用発電用ディーゼルエンジン１００は、非常用発電機１５０とともに商業施設、ホテル、病院、及びデータセンタなどに設置されている。非常用発電用ディーゼルエンジン１００は、停電のような非常時に非常用発電機１５０を駆動させて非常用電力を発電させる。一実施形態では、図１に例示するように、非常用発電用ディーゼルエンジン１００は、吸気ライン１０２と、排ガスライン１０４と、エンジン本体１１０と、ターボチャージャ１２０と、エンジン制御装置２００と、過給アシスト装置１と、を含む。

【0012】

吸気ライン１０２は、エンジン本体１１０に供給される空気Ａが流通する。吸気ライン１０２は、空気Ａの流通方向の上流側の一端１０２ａが大気に開放され、空気Ａの流通方向の下流側の他端１０２ｂがエンジン本体１１０に接続されている。排ガスライン１０４は、エンジン本体１１０から排出される排ガスＧが流通する。排ガスライン１０４は、排ガスＧの流通方向の上流側の一端１０４ａがエンジン本体１１０に接続され、排ガスＧの流通方向の下流側の他端１０４ｂが大気に開放されている。

【0013】

エンジン本体１１０は、内部に燃焼室１１１が形成されている気筒１１２と、燃焼室１１１に燃料Ｆを噴射する燃料噴射装置１１４と、燃焼室１１１に配置されている不図示のピストンの往復運動を回転運動に変換するクランク軸１１６と、クランク軸１１６の回転運動を伝達するかしないかを切り換え可能な伝達装置１１８（クラッチ）と、を含む。エンジン本体１１０に供給された空気Ａは、気筒１１２の燃焼室１１１に流入し、燃料Ｆが混合される。気筒１１２は、燃料Ｆの燃焼後の排ガスＧを排出する。クランク軸１１６には、クランク軸１１６の回転運動によって発電可能に構成される非常用発電機１５０が接続されている。非常用発電機１５０は、電力供給系統１６０を介して、非常用設備１７０に電力を供給する。

【0014】

本開示では、クランク軸１１６の回転数（以下、回転数Ｎと記載する）をエンジン本体１１０の回転数（回転速度）として説明する。幾つかの実施形態では、エンジン本体１１０の回転数は、クランク軸１１６の回転数から予め定められた方法によって算出される。尚、エンジン本体１１０の回転数は、クランク軸１１６以外のエンジン本体１１０の構成要素から取得、または算出されてもよい。

【0015】

ターボチャージャ１２０は、排ガスライン１０４に設けられるタービン１２２と、吸気ライン１０２に設けられるコンプレッサ１２４と、タービン１２２とコンプレッサ１２４とを接続する回転シャフト１２６と、を含む。コンプレッサ１２４は、排ガスライン１０４を流通する排ガスＧによって回転駆動するタービン１２２の動力が回転シャフト１２６を介して伝達され、吸気ライン１０２を流通する空気Ａを圧縮する。

【0016】

尚、不図示であるが、非常用発電用ディーゼルエンジン１００は、コンプレッサ１２４よりも吸気ライン１０２の上流側に設けられ、吸気ライン１０２に取り込まれた空気Ａから塵芥などの異物を取り除くためのエアフィルタをさらに含んでもよい。不図示であるが、非常用発電用ディーゼルエンジン１００は、コンプレッサ１２４よりも吸気ライン１０２の下流側に設けられ、コンプレッサ１２４によって昇温された空気Ａを冷却するための冷却器（インタークーラ）をさらに含んでもよい。

【0017】

エンジン制御装置２００は、エンジン本体１１０と電気的に接続されており、エンジン本体１１０の運転を制御する。このようなエンジン制御装置２００は、電子制御装置などのコンピュータであって、たとえば図示しないＣＰＵやＧＰＵといったプロセッサ、ＲＯＭやＲＡＭといったメモリ、及びＩ／Ｏインターフェイスなどを備える。エンジン制御装置２００は、メモリにロードされたプログラムの命令に従ってプロセッサが動作（演算等）することで、エンジン制御装置２００が備える各機能部を実現する。

【0018】

図２は、一実施形態に係るエンジン制御装置２００の概略的な機能ブロック図である。図３は、一実施形態に係る回転数Ｎ（エンジン本体１１０の回転数）および必要負荷Ｗ（非常用発電機１５０にかかる負荷）の時間的変化の一例を説明するための図である。尚、図３には、非常用発電用ディーゼルエンジン１００に過給アシスト装置１が設けられいない場合（ターボチャージャ１２０の過給が支援されていない場合）の回転数Ｎが図示されている。

【0019】

図２に示すように、エンジン制御装置２００は、起動部２０２と、負荷投入部２０４と、を含む。

【0020】

停電のような非常時には、商用系統４００と電力供給系統１６０との接続が遮断器４２０によって遮断される。そして、発電セット統合制御装置３００は、遮断器４２０を介して、非常用設備１７０への電力供給指令を受ける。発電セット統合制御装置３００の起動部２０２は、電力供給指令を受けるとエンジン制御装置２００にエンジン起動信号を送り、燃料噴射装置１１４に燃料Ｆを噴射させることで、エンジン本体１１０を起動させる。発電セット統合制御装置３００には、あらかじめ決められた制御シーケンスが組み込まれており、この制御シーケンスに基づき、エンジン本体１１０は、ローアイドル運転（およそ６００ｒｐｍ）およびローアイドル運転よりも高い回転数Ｎで運転させるハイアイドル運転（およそ１５００ｒｐｍ）を実行する。エンジン本体１１０は、例えば、１５００ｒｐｍ±１０ｒｐｍの予め設定されているハイアイドル回転数域で運転される。

【0021】

図３に示すように、エンジン本体１１０は、予め設定されたローアイドル運転期間ＰＬでローアイドル運転が実行され、移行期間ＰＳを経て、ハイアイドル運転の実行に移行される。ハイアイドル運転に移行後、予め設定されたハイアイドル運転期間ＰＨが経過すると、負荷投入ステップに移行し、非常用設備１７０の稼働に必要な必要負荷Ｗが非常用発電機１５０にかかる。そして、エンジン本体１１０には、非常用発電機１５０に必要負荷Ｗがかかると同時に、あるいは直後に、この必要負荷Ｗに応じたエンジン負荷が投入される。エンジン負荷は、必要負荷Ｗと比較して緩やかに上昇する（図３および図５を参照）。尚、エンジン本体１１０は、ローアイドル運転およびハイアイドル運転中には、エンジン負荷が投入されていない。

【0022】

図３に示すように、非常用発電機１５０に必要負荷ＷがかかったタイミングＴ１（負荷投入開始時点）から、回転数Ｎが一時的に低下する。負荷投入部２０４においては、エンジン制御装置２００がエンジン本体１１０を元の回転数Ｎ（およそ１５００ｒｐｍ）に戻すために、燃料噴射量を増量する。燃料噴射量の増量に伴いエンジン負荷が増大し、排ガス温度の上昇、排ガスエネルギーの増大に伴い、ターボチャージャ１２０の回転数が増大し、給気圧力が増大、給気量が増量する。燃料噴射量の増量に対して給気量の増量が遅れるため、気筒１１２内の空気過剰率が低下し、黒煙排出濃度が増大する。

【0023】

本開示では、図３に示すように、タイミングＴ１から低下した回転数Ｎが元の回転数Ｎ（タイミングＴ１における回転数Ｎ）に戻り、且つ安定したタイミング（回転数回復時点）をＴｓ１とする。タイミングＴ１とタイミングＴｓ１との間において、回転数Ｎが最も小さくなったタイミング（回転数最小時点）をＴｓ２とする。タイミングＴ１における回転数ＮとタイミングＴｓ２における回転数Ｎとの差を低下量Ｙ１とする。言い換えると、低下量Ｙ１は、エンジン本体１１０にエンジン負荷が投入されることによって低下した回転数Ｎの大きさである。タイミングＴ１からタイミングＴｓ１までの時間（回転数Ｎが元に戻るまでの時間）を回復時間Ｙ２とする。低下量Ｙ１が小さく、且つ回復時間Ｙ２が短くなると、非常用発電用ディーゼルエンジン１００の負荷投入性能が向上していることを意味する。

【0024】

＜過給アシスト装置＞
（構成）
図１に戻って、一実施形態に係る過給アシスト装置１について説明する。過給アシスト装置１は、ターボチャージャ１２０の過給を支援する。図１に示すように、過給アシスト装置１は、供給源２と、アシスト用空気ライン４と、電磁弁６と、制御装置８と、を含む。

【0025】

供給源２は、アシスト用の空気Ａを吐出可能に構成されている。一実施形態では、供給源２は、圧縮された空気Ａが貯められている空気タンクである。この空気タンクは、アシスト用空気ライン４に脱着可能に構成されており、交換可能となっている。幾つかの実施形態では、供給源２は、空気Ａが流通する空気ラインである。この場合、過給アシスト装置１は、アシスト用空気ライン４を介して、空気ラインを流通する空気Ａの一部を抽出する。

【0026】

アシスト用空気ライン４は、一端４ａが供給源２に接続され他端４ｂがターボチャージャ１２０のコンプレッサ１２４に接続される。そして、アシスト用空気ライン４は、アシスト用の空気Ａが供給源２からコンプレッサ１２４に向かって流通するように構成されている。一実施形態では、アシスト用空気ライン４の他端４ｂはコンプレッサ１２４のコンプレッサインペラに向かって開口している。このため、アシスト用の空気Ａがコンプレッサインペラに向かって噴射されるようになっている。このような構成によれば、エンジン本体１１０に供給される空気Ａの量の増加に加え、ターボチャージャ１２０の回転数を増加させることもできる。

【0027】

電磁弁６は、アシスト用空気ライン４に設けられる。電磁弁６は、制御装置８と電気的に接続されており、制御装置８から送信される指示に従って開弁又は閉弁する。電磁弁６が開弁されると、供給源２に貯められている空気Ａがコンプレッサ１２４に向かってアシスト用空気ライン４を流通し、コンプレッサ１２４のコンプレッサインペラに吹き付けられる。電磁弁６が閉弁されると、供給源２からコンプレッサ１２４へのアシスト用の空気Ａの流入が停止する。

【0028】

制御装置８は、電磁弁６の開閉を制御可能に構成される。このような制御装置８は、電子制御装置などのコンピュータであって、たとえば図示しないＣＰＵやＧＰＵといったプロセッサ、ＲＯＭやＲＡＭといったメモリ、及びＩ／Ｏインターフェイスなどを備える。制御装置８は、メモリにロードされたプログラムの命令に従ってプロセッサが動作（演算等）することで、制御装置８が備える各機能部を実現する。一実施形態では、エンジン制御装置２００と制御装置８とが一体である。言い換えると、上述したエンジン制御装置２００は、制御装置８の各機能部を含んでいる。幾つかの実施形態では、エンジン制御装置２００と制御装置８とは互いに別体である。

【0029】

制御装置８は、図２に示すように、電磁弁６に開閉を指示する電磁弁開閉指示部１０を含む。図４は、一実施形態に係る電磁弁６が開閉している期間を示す図である。電磁弁開閉指示部１０は、ハイアイドル期間ＰＨ内において、タイミングＴ１（非常用発電機１５０に負荷がのった時点）よりも第１時間ｔ１前に開弁するように電磁弁６に指示する。電磁弁６は、タイミングＴ１の第１時間ｔ１前（以下、電磁弁開弁タイミングＴｏとする）からタイミングＴ１まで開弁し続けている。つまり、エンジン本体１１０にエンジン負荷が投入される前から、アシスト用の空気Ａがコンプレッサ１２４に流入される（図６の（ａ）を参照）。一実施形態では、第１時間ｔ１は、１秒以上１０秒未満である。

【0030】

一実施形態では、電磁弁開閉指示部１０は、タイミングＴ１から第２時間ｔ２後に閉弁するように電磁弁６に指示する。電磁弁６は、タイミングＴ１から第２時間ｔ２後（以下、電磁弁閉弁タイミングＴｃとする）まで開弁し続けている。つまり、エンジン本体１１０にエンジン負荷が投入され始めてから第２時間ｔ２が経過するまで、アシスト用の空気Ａがコンプレッサ１２４に流入し続けている（図６の（ａ）を参照）。

【0031】

図３を参照して説明したように、回転数ＮはタイミングＴ１から一時的に低下した後、タイミングＴｓ２にて再び増大し、タイミングＴｓ１にて元の回転数Ｎに回復する。一実施形態では、第２時間ｔ２はタイミングＴ１からタイミングＴｓ２までの時間よりも長い。言い換えると、電磁弁６はタイミングＴｓ２を過ぎてから閉弁される。一実施形態では、電磁弁６はタイミングＴｓ１の前に閉弁される。

【0032】

（作用・効果）
一実施形態に係る過給アシスト装置１の作用・効果について説明する。図５および図６のそれぞれは、一実施形態に係る過給アシスト装置１の作用・効果を説明するための図であって、観測対象の時間的変化を示している。図５の（ａ）は、回転数Ｎの時間的変化を示す。図５の（ｂ）は、エンジン本体１１０にかかる負荷の時間的変化を示す。図５の（ｃ）は、燃料噴射装置１１４から噴射される燃料Ｆの量の時間的変化を示す。図５の（ｄ）は、ターボチャージャ１２０の回転数（回転シャフト１２６の回転数）の時間的変化を示す。図６の（ａ）は、エンジン本体１１０に供給される空気Ａの圧力（給気圧力）の時間的変化を示す。図６の（ｂ）は、燃焼室１１１の空気Ａの量および燃料Ｆの量に基づいて算出される値（空気過剰率）の時間的変化を示す。図６の（ｃ）は、タービン１２２に供給される排ガスＧの温度の時間的変化を示す。図６の（ｄ）は、黒煙排出濃度の時間的変化を示す。

【0033】

尚、図５および図６のそれぞれにおいて、過給アシスト装置１が設けられていない場合（比較例１）の観測対象の時間的変化を一点鎖線で図示し、過給アシスト装置１が設けられているがタイミングＴ１に電磁弁６を開弁する場合（比較例２）の観測対象の時間的変化を点線で図示している。

【0034】

図５のおよび図６の比較例２に示すように、エンジン本体１１０にエンジン負荷が投入されるタイミングＴ１からしばらくの間は、エンジン本体１１０から排出される排ガスＧの温度が低く、コンプレッサ１２４に伝達されるタービン１２２の動力も小さい。このため、エンジン本体１１０に供給される空気の量が少なく、ターボチャージャ１２０の回転数が低い。エンジン本体１１０に供給される空気Ａの量が少なく、ターボチャージャ１２０の回転数が低いと、回転数Ｎの低下量Ｙ１が大きくなり、回復時間Ｙ２が長くなる。

【0035】

一実施形態によれば、タイミングＴ１よりも第１時間ｔ１前から電磁弁６が開弁されるので、図６の（ａ）および（ｂ）に示すように、コンプレッサ１２４にアシスト用の空気Ａが流入され、エンジン本体１１０に供給される空気Ａの量を増やす。このため、図５の（ｄ）に示すように、タイミングＴ１の前に、ターボチャージャ回転数を高めておくことができる。よって、図５の（ａ）に示すように、比較例１や比較例２と比べて、エンジン本体１１０にエンジン負荷が投入されることによる回転数Ｎの低下を抑制し、回復時間Ｙ２を短くすることができる。言い換えると、非常用発電用ディーゼルエンジン１００の負荷投入性能を向上させることができる。よって、非常用発電機１５０にかかる必要負荷Ｗに対するエンジン本体１１０のエンジン負荷応答を早めることができる。

【0036】

図６の（ｄ）に示すように、エンジン本体１１０に負荷が投入されるタイミングＴ１からしばらくの間、エンジン本体１１０に供給される空気Ａの量が少なくなっていると、燃料Ｆの完全燃焼が行われず排ガスＧに煤などが含まれるようになり、黒煙のようなスモークを発生させる虞がある。一実施形態によれば、タイミングＴ１よりも第１時間ｔ１前から電磁弁６が開弁されるので、図６の（ａ）および図６の（ｂ）に示すように、コンプレッサ１２４にアシスト用の空気Ａが流入され、エンジン本体１１０に供給される空気Ａの量を増やす。このため、図６の（ｄ）に示すように、黒煙排出を抑制することができる。一実施形態によれば、図５の（ｃ）に示すように、燃料Ｆの量を抑制することができる。

【0037】

一実施形態によれば、タイミングＴ１から第２時間ｔ２が経過するまでは、アシスト用の空気Ａがコンプレッサ１２４に流入し続けている。このため、排ガスＧの温度（エネルギー）が十分に大きくなるまで、コンプレッサ１２４にアシスト用の空気Ａを継続して流入させることができる。

【0038】

一実施形態によれば、電磁弁６はタイミングＴｓ２を過ぎてから閉弁されるので、回転数Ｎが低下し続けてエンジン本体１１０が停止に至ることを防ぐことができる。

【0039】

第１時間ｔ１が１秒よりも短いと、タイミングＴ１において、エンジン本体１１０に供給される空気Ａの量が不足している虞がある。一方で、第１時間ｔ１を１０秒よりも長くしても、エンジン本体１１０に供給される単位時間当たりの空気Ａの増量効果とターボチャージャ１２０の回転数上昇の効果が得られなくなるので、無駄になるアシスト用の空気Ａが発生する虞がある。一実施形態によれば、第１時間ｔ１は、１秒以上１０秒未満であるので、タイミングＴ１におけるエンジン本体１１０に供給される空気Ａの量を十分に確保しつつ、無駄になるアシスト用の空気Ａの発生を抑制することができる。

【0040】

＜過給アシスト方法＞
図７は、一実施形態に係る過給アシスト方法のフローチャートである。図７に示すように、過給アシスト方法は、起動ステップＳ１と、電磁弁開弁ステップＳ２と、負荷投入ステップＳ３と、電磁弁閉弁ステップＳ４と、を含む。

【0041】

起動ステップＳ１は、停電のような非常時にエンジン本体１１０を起動させる。エンジン本体１１０は、上述したような制御シーケンスに基づいて、ローアイドル運転およびハイアイドル運転の順に実行する。負荷投入ステップＳ３は、非常用発電機１５０から要求される必要負荷Ｗをエンジン本体１１０に投入させる。

【0042】

電磁弁開弁ステップＳ２は、ハイアイドル期間ＰＨ内において、負荷投入ステップＳ３が実行されるタイミングＴ１（エンジン本体１１０にエンジン負荷が投入される時点）よりも第１時間ｔ１前に電磁弁６を開弁する。電磁弁閉弁ステップＳ４は、タイミングＴ１から第２時間ｔ２後に電磁弁６を閉弁する。

【0043】

図７に示す過給アシスト方法によれば、エンジン本体１１０に負荷が投入されるタイミングＴ１よりも第１時間ｔ１前から電磁弁６が開弁されるので、コンプレッサ１２４にアシスト用の空気Ａが流入され、エンジン本体１１０に供給される空気の量を増やす。このため、エンジン本体１１０に負荷が投入されることによる回転数Ｎの低下を抑制し、回復時間Ｙ２を短くすることができる。言い換えると、非常用発電用ディーゼルエンジン１００の負荷投入性能を向上させることができる。よって、非常用発電機１５０にかかる必要負荷Ｗに対するエンジン本体１１０のエンジン負荷応答を早めることができる。

【0044】

図７に示す過給アシスト方法によれば、タイミングＴ１よりも第１時間ｔ１前から電磁弁６が開弁されるので、コンプレッサ１２４にアシスト用の空気Ａが流入され、エンジン本体１１０に供給される空気の量を増やす。このため、スモークの発生を抑制することができる。

【0045】

上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。

【0046】

［１］本開示に係る過給アシスト装置（１）は、非常用発電用ディーゼルエンジン（１００）に搭載されるターボチャージャ（１２０）の過給を支援するための過給アシスト装置であって、
アシスト用の空気（Ａ）を吐出可能な供給源（２）と、
一端（４ａ）が前記供給源に接続され他端（４ｂ）が前記ターボチャージャのコンプレッサ（１２４）に接続されるアシスト用空気ラインであって、前記アシスト用の空気が前記供給源から前記コンプレッサに向かって流通するアシスト用空気ライン（４）と、
前記アシスト用空気ラインに設けられる電磁弁（６）と、
前記電磁弁の開閉を制御可能に構成される制御装置（８）と、を備え、
前記非常用発電用ディーゼルエンジンは、
エンジン本体（１１０）に負荷が投入されるまでの所定期間（ＰＨ）において、予め設定されているハイアイドル回転数域で前記エンジン本体が運転されるように構成されており、
前記制御装置は、
前記所定期間内において、前記エンジン本体に負荷が投入される時点（Ｔ１）よりも第１時間（ｔ１）前に開弁するように前記電磁弁を制御する。

【0047】

エンジン本体に負荷が投入されてからしばらくの間は、エンジン本体から排出される排ガスのエネルギーが低く、コンプレッサに伝達されるタービンの動力も小さい。このため、コンプレッサによって圧縮される空気の量も少なく、エンジン本体に供給される空気の量が少ない。エンジン本体に供給される空気の量が少ないと、ターボチャージャの回転数も低く、エンジン本体に発電機から要求される負荷が投入されることによるエンジン本体の回転数の低下量が大きくなり、エンジン本体の回転数がハイアイドル回転数域に戻るまでの時間が長くなる。上記［１］に記載の構成によれば、エンジン本体に負荷が投入される時点よりも第１時間前から電磁弁が開弁され、コンプレッサにアシスト用の空気が流入され、エンジン本体に供給される空気の量を増やす。このため、エンジン本体に負荷が投入されることによるエンジン本体の回転数の低下を抑制し、エンジン本体の回転数がハイアイドル回転数域に戻るまでの時間を短くすることができる。よって、発電機から要求される負荷に対するエンジン本体の応答を早めることができる。

【0048】

エンジン本体に負荷が投入されてからしばらくの間、エンジン本体に供給される空気の量が少なくなっていると、燃料の完全燃焼が行われず排ガスに煤などが含まれるようになり、黒煙のようなスモークを発生させる虞がある。上記［１］に記載の構成によれば、エンジン本体に負荷が投入される時点よりも第１時間前から電磁弁が開弁され、コンプレッサにアシスト用の空気が流入され、エンジン本体に供給される空気の量を増やす。このため、スモークの発生を抑制することができる。

【0049】

［２］幾つかの実施形態では、上記［１］に記載の構成において、
前記制御装置は、前記エンジン本体に負荷が投入される時点から第２時間（ｔ２）後に閉弁するように前記電磁弁を制御する。

【0050】

上記［２］に記載の構成によれば、排ガスのエネルギーが十分に大きくなるまで、コンプレッサにアシスト用の空気を継続して流入させることができる。

【0051】

［３］幾つかの実施形態では、上記［２］に記載の構成において、
前記第２時間は、前記エンジン本体に負荷が投入される時点から前記エンジン本体の回転数（Ｎ）が低下から増大に転じるまでの時間よりも長い。

【0052】

上記［３］に記載の構成によれば、エンジン本体の回転数が低下し続けてエンジン本体が停止に至ることを防ぐことができる。

【0053】

［４］幾つかの実施形態では、上記［１］から［３］の何れか１つに記載の構成において、
前記第１時間は、１秒以上１０秒未満である。

【0054】

第１時間が１秒よりも短いと、エンジン本体に負荷が投入される時点において、エンジン本体に供給される空気の量が不足している虞がある。一方で、第１時間を１０秒よりも長くしても、エンジン本体に供給される単位時間当たりの空気の増量効果とターボチャージャの回転数上昇の効果が得られなくなるので、無駄になるアシスト用の空気が発生する虞がある。上記［４］に記載の構成によれば、エンジン本体に負荷が投入される時点におけるエンジン本体に供給される空気の量を十分に確保しつつ、無駄になるアシスト用の空気の発生を抑制することができる。

【0055】

［５］本開示に係る過給アシスト方法は、非常用発電用ディーゼルエンジンに搭載されるターボチャージャの過給を支援するための過給アシスト方法であって、
前記非常用発電用ディーゼルエンジンは、
アシスト用の空気を吐出可能な供給源と、
一端が前記供給源に接続され他端が前記ターボチャージャのコンプレッサに接続されるアシスト用空気ラインであって、前記アシスト用の空気が前記供給源から前記コンプレッサに向かって流通するアシスト用空気ラインと、
前記アシスト用空気ラインに設けられる電磁弁と、を含んでおり、
前記非常用発電用ディーゼルエンジンは、
エンジン本体に負荷が投入されるまでの所定期間において、予め設定されているハイアイドル回転数域で前記エンジン本体が運転されるように構成されており、
前記所定期間内において、前記エンジン本体に負荷が投入される時点よりも第１時間前に前記電磁弁を開弁するステップ（Ｓ２）を備える。

【0056】

エンジン本体に負荷が投入されてからしばらくの間は、エンジン本体から排出される排ガスのエネルギーが低く、コンプレッサに伝達されるタービンの動力も小さい。このため、コンプレッサによって圧縮される空気の量も少なく、エンジン本体に供給される空気の量が少ない。エンジン本体に供給される空気の量が少ないと、ターボチャージャの回転数も低く、エンジン本体に発電機から要求される負荷が投入されることによるエンジン本体の回転数の低下量が大きくなり、エンジン本体の回転数がハイアイドル回転数域に戻るまでの時間が長くなる。上記［５］に記載の方法によれば、エンジン本体に負荷が投入される時点よりも第１時間前から電磁弁が開弁され、コンプレッサにアシスト用の空気が流入され、エンジン本体に供給される空気の量を増やす。このため、エンジン本体に負荷が投入されることによるエンジン本体の回転数の低下を抑制し、エンジン本体の回転数がハイアイドル回転数域に戻るまでの時間を短くすることができる。よって、発電機から要求される負荷に対するエンジン本体の応答を早めることができる。

【0057】

エンジン本体に負荷が投入されてからしばらくの間、エンジン本体に供給される空気の量が少なくなっていると、燃料の完全燃焼が行われず排ガスに煤などが含まれるようになり、黒煙のようなスモークを発生させる虞がある。上記［５］に記載の方法によれば、エンジン本体に負荷が投入される時点よりも第１時間前から電磁弁が開弁され、コンプレッサにアシスト用の空気が流入され、エンジン本体に供給される空気の量を増やす。このため、スモークの発生を抑制することができる。

【符号の説明】

【0058】

１ 過給アシスト装置
２ 供給源
４ アシスト用空気ライン
６ 電磁弁
８ 制御装置
１０ 電磁弁開閉指示部
１００ 非常用発電用ディーゼルエンジン
１０２ 吸気ライン
１０４ 排ガスライン
１１０ エンジン本体
１１１ 燃焼室
１１２ 気筒
１１４ 燃料噴射装置
１１６ クランク軸
１１８ 伝達装置
１２０ ターボチャージャ
１２２ タービン
１２４ コンプレッサ
１２６ 回転シャフト
１５０ 非常用発電機
１６０ 電力供給系統
１７０ 非常用設備
２００ エンジン制御装置
２０２ 起動部
２０４ 負荷投入部
３００ 発電セット統合制御装置
４００ 商用系統
４２０ 遮断器
Ａ 空気
Ｆ 燃料
Ｇ 排ガス
Ｎ 回転数
ＰＨ ハイアイドル期間（所定期間）
ＰＬ ローアイドル期間
Ｓ１ 起動ステップ
Ｓ２ 電磁弁開弁ステップ
Ｓ３ 負荷投入ステップ
Ｓ４ 電磁弁閉弁ステップ
Ｔｃ 電磁弁閉弁タイミング
Ｔｏ 電磁弁開弁タイミング
Ｙ１ 低下量
Ｙ２ 回復時間
ｔ１ 第１時間
ｔ２ 第２時間
Ｔ１ 非常発電機の負荷がかかり始めるタイミング
Ｔｓ１ エンジン回転数が回復するタイミング
Ｔｓ２ エンジン回転数が低下から増大に転じるタイミング

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】