CN105683536B - 气体燃料供给系统、控制装置及发动机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种气体燃料供给系统、控制装置及发动机。气体燃料供给系统(15)包括：燃烧室(7)，形成于气缸与活塞之间；第1阀，向燃烧室(7)喷射气体燃料(PG)；及第2阀，设置于气体燃料(PG)的供给部与第1阀之间，向第1阀供给气体燃料(PG)，且在向燃烧室(7)供给气体燃料(PG)时，打开第1阀之后打开。

Description

气体燃料供给系统、控制装置及发动机

技术领域

本发明涉及一种气体燃料供给系统、气体燃料供给系统的控制装置及发动机。

背景技术

例如作为船舶的动力源，已知有如专利文献1中记载的使用液体燃料及气体燃料这两者而产生动力的双燃料发动机(二元燃料发动机)。

双燃料发动机能够分别以仅使用液体燃料(燃油)的燃油专用模式及使用液体燃料及气体燃料(燃料气体)这两者的双燃料模式进行运转。燃油专用模式为向燃烧室供给液体燃料，并将该供给的液体燃料进行燃烧的方式。双燃料模式为向燃烧室供给气体燃料，并且，向燃烧室供给少量的液体燃料而产生引燃火焰，用引燃火焰引燃气体燃料而进行燃烧的方式。

以往技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第3432098号公报

发明的概要

发明要解决的技术课题

双燃料模式中，供给高压气体燃料的定时与引燃气体燃料的定时接近，燃烧方式成为扩散燃烧。扩散燃烧时有时形成高温燃烧区域，在高温燃烧区域中有可能容易产生NOx(氮氧化物)。

因此，本发明的目的在于提供一种能够抑制产生NOx的气体燃料供给系统、控制装置及发动机。

用于解决技术课题的手段

为了解决上述课题并达到目的，本发明的气体燃料供给系统包括：燃烧室，形成于气缸与活塞之间；第1阀，为向所述燃烧室喷射气体燃料的气体燃料喷射阀，且与向所述燃烧室喷射液体燃料的液体燃料喷射阀另行设置；及第2阀，设置于所述气体燃料的供给部与所述第1阀之间，向所述第1阀供给所述气体燃料，且在向所述燃烧室供给所述气体燃料时，打开所述第1阀之后打开，所述气体燃料供给系统还包含控制部，该控制部对所述第1阀及所述第2阀的开闭进行控制，所述控制部在向所述燃烧室供给所述气体燃料的情况下，在将第1阀打开之后，在所述第1阀打开的状态下使所述第2阀打开，所述控制部对所述第1阀及所述第2阀进行如下控制：在每个工作循环重复所述第1阀进行的气体燃料的喷射，在各工作循环中具有：使所述第1阀和所述第2阀关闭的第1期间；在所述第1期间之后使所述第1阀打开且保持使所述第2阀关闭的状态的第2期间；及在所述第2期间之后保持使所述第1阀打开的状态而使所述第2阀打开的第3期间。

根据本发明，打开第1阀开始向气体燃料的燃烧室进行喷射时，第2阀处于关闭的状态。因此，不会向第1阀供给来自第2阀的新的气体燃料，而是仅喷射第1阀中残留的气体燃料。并且，不会供给来自第2阀的新的气体燃料，因此第1阀喷射的气体燃料的压力大幅度降低。之后，若打开第2阀，则向第1阀供给新的气体燃料，第1阀喷射的气体燃料的压力上升。如此，在初期，在向燃烧室喷射的气体燃料的压力较小，之后向燃烧室喷射的气体燃料的压力变大的情况下，抑制初期中的燃烧温度的上升，并抑制NOx的产生。

所述气体燃料供给系统优选关闭所述第1阀之后关闭所述第2阀。关闭第1阀之后至关闭第2阀的期间，对第1阀供给气体燃料。因此，能够抑制第1阀中残留的气体燃料在每个工作循环中减少或增多，并且能够抑制基于第1阀的初期的气体燃料的喷射压力在每个工作循环中降低或升高。

所述气体燃料供给系统优选在所述第1阀打开之前，且由点燃装置点燃所述气体燃料之前，进一步打开所述第1阀。若在第1阀打开之前，且气体燃料点燃之前进一步打开第1阀而喷射气体燃料，则第1阀中残留的气体燃料的压力减少。因此，之后再次打开第1阀时的第1阀喷射的气体燃料的压力更加降低。从而可以更好地增大初期中的气体燃料的喷射压力与之后的气体燃料的喷射压力之差，因此能够更好地进行抑制NOx的产生等气体燃料的喷射控制。

为了解决上述课题并达到目的，本发明的气体燃料供给系统的控制装置，该气体燃料供给系统包括：燃烧室，形成于气缸与活塞之间；第1阀，为向所述燃烧室喷射气体燃料的气体燃料喷射阀，且与向所述燃烧室喷射液体燃料的液体燃料喷射阀另行设置；及第2阀，设置于所述气体燃料的供给部与所述第1阀之间，向所述第1阀供给所述气体燃料，所述控制装置向所述燃烧室供给所述气体燃料时，打开所述第1阀之后打开所述第2阀，在向所述燃烧室供给所述气体燃料的情况下，在将第1阀打开之后，在所述第1阀打开的状态下使所述第2阀打开，所述控制装置对所述第1阀及所述第2阀进行如下控制：在每个工作循环重复所述第1阀进行的气体燃料的喷射，在各工作循环中具有：使所述第1阀和所述第2阀关闭的第1期间；在所述第1期间之后使所述第1阀打开且保持使所述第2阀关闭的状态的第2期间；及在所述第2期间之后保持使所述第1阀打开的状态而使所述第2阀打开的第3期间。通过具有所涉及的气体燃料供给系统的控制装置，抑制初期中的燃烧温度的上升，并抑制NOx的产生。

所述气体燃料供给系统的控制装置优选关闭所述第1阀之后关闭所述第2阀。通过具有所涉及的气体燃料供给系统的控制装置，能够抑制基于第1阀的初期的气体燃料的喷射压力在每个工作循环中降低或升高。

所述气体燃料供给系统的控制装置优选在所述第1阀打开之前，且由点燃装置点燃所述气体燃料之前，进一步打开所述第1阀。通过具有所涉及的气体燃料供给系统的控制装置，可以更好地增大初期中的气体燃料的喷射压力与之后的气体燃料的喷射压力之差，因此能够更好地进行抑制NOx的产生等气体燃料的喷射控制。

所述发动机优选具有所述气体燃料供给系统。通过所涉及的发动机能够抑制NOx的产生。

所述发动机优选二冲程发动机。二冲程发动机适合作为船舶等的动力源。

发明效果

根据本发明，在气体燃料用发动机中能够抑制NOx的产生。

附图说明

图1是表示实施方式1所涉及的双燃料发动机1的一例的示意图。

图2是表示双燃料发动机1的动作的一例的示意图。

图3是示意地表示双燃料模式中燃烧室喷射有燃料的状态的一例的俯视图。

图4是示意地表示双燃料模式中燃料进行燃烧的状态的一例的图。

图5是示意地表示双燃料模式中燃料进行燃烧的状态的一例的俯视图。

图6是表示实施方式1所涉及的气体燃料供给系统15的一例的图。

图7是表示控制装置10的结构的一例的示意图。

图8是表示比较例所涉及的曲柄角度与供给流路21中的气体燃料PG的压力之间的关系的图。

图9是表示实施方式1所涉及的曲柄角度与供给流路21中的气体燃料PG的压力之间的关系的图。

图10是示意地表示实施方式2中的气体燃料PG的预混合所涉及的进行喷射的状态的俯视图。

图11是表示实施方式2中的气体燃料PG预混合的状态的俯视图。

图12是示意地表示实施方式2中的气体燃料PG及液体燃料FO进行喷射的状态的俯视图。

图13是示意地表示液体燃料FO及气体燃料PG进行燃烧的状态的一例的俯视图。

图14是表示实施方式2所涉及的曲柄角度与供给流路21中的气体燃料PG的压力之间的关系的图。

图15是表示实施方式2所涉及的气体燃料供给系统的另一例的图。

具体实施方式

(实施方式1)

以下，参考附图对本发明的实施方式1进行详细说明。图1是表示实施方式1所涉及的双燃料发动机1的一例的示意图。作为发动机的双燃料发动机1具备底板50、设置于底板50的构架(主体)51以及设置于构架51的封套52。并且双燃料发动机1具备设置于封套52的气缸2、在气缸2的内部进行往复移动的活塞3、连接于活塞3的活塞杆41、连杆43、连结活塞杆41与连杆43的十字头42以及经由曲柄销44与连杆43连接的曲轴4。并且双燃料发动机1具备检测曲轴4的旋转角度(曲柄角度)的角度检测装置6、向在活塞3的上面与气缸2的内壁与排气阀13之间形成的燃烧室7供给气体燃料PG且包含作为第1阀的气体燃料喷射阀8的气体燃料供给系统15、向燃烧室7供给液体燃料FO且作为点燃装置的液体燃料喷射阀9、排气阀13、驱动排气阀13的驱动装置14、以及控制双燃料发动机1及气体燃料供给系统15的控制装置10。

气缸2具有设置于封套52的气缸套2A及设置于气缸套2A上的气缸盖2B。十字头42沿着设置于构架51的引导部51G而移动，将来自活塞杆41的机械动力传递至连杆43。曲轴4配置于底板50，并输出由活塞3传递的机械动力。如此，双燃料发动机1为所谓的十字头式发动机，也可以为不具有十字头42的所谓的筒状活塞式发动机。

气体燃料喷射阀8能够向燃烧室7喷射气体燃料PG。气体燃料PG为作为燃料的气体。在本实施方式中，燃烧室7配置有2个气体燃料喷射阀8。另外，气体燃料喷射阀8的数量是任意的。

液体燃料喷射阀9能够向燃烧室7喷射液体燃料FO。液体燃料FO例如包含轻油、重油、重质油中的至少一个。在本实施方式中，燃烧室7配置有2个液体燃料喷射阀9。另外，液体燃料喷射阀9的数量是任意的。

角度检测装置6例如具有配置于曲轴4的如编码器标尺的标尺(光栅)及检测该标尺的如编码器头的检测器。检测器检测曲轴4的标尺并检测曲轴4的旋转脉冲。曲轴4的旋转脉冲例如与活塞3处于上止点的位置时的定时建立关联。由曲轴4的旋转脉冲求出曲轴4的旋转速度。角度检测装置6根据由检测器检测出的活塞3处于上止点的位置时的定时与曲轴4的旋转速度检测曲轴4的旋转角度(曲柄角度)。角度检测装置6的检测结果向控制装置10输出。将曲柄角度与活塞3的位置建立关联。控制装置10根据角度检测装置6的检测结果，能够求出包含上止点及下止点的活塞3的位置。并且，控制装置10根据内置的定时器的输出与角度检测装置6的检测结果，能够求出例如活塞3配置于上止点的时间点及配置于下止点的时间点。控制装置10根据曲柄角度，输出用于控制排气阀13的开闭、来自气体燃料喷射阀8的气体燃料PG的喷射以及来自气体燃料喷射阀9的气体燃料FO的喷射的指令信号。并且，详细内容虽进行后述，但控制装置10还输出用于控制气体燃料供给系统的闸阀的开闭的指令信号。

图2是表示双燃料发动机1的动作的一例的示意图。在实施方式1中，双燃料发动机1为二冲程一工作循环的柴油发动机。如图2所示，双燃料发动机1的动作包含将扫气口11吸入的新空气送至燃烧室7的扫气工序(A)、利用活塞3压缩燃烧室7的空气的压缩工序(B)、向燃烧室7喷射燃料并使该燃料燃烧的燃烧工序(C)以及将燃烧工序后的燃烧室7的气体从排气口12排出的排气工序(D)。另外，如上述，在实施方式1中双燃料发动机1为二冲程发动机，适用于船舶等的动力源。但是，并非只限于二冲程一工作循环的发动机，例如也可以为四冲程一工作循环的发动机。

双燃料发动机1能够分别以仅使用液体燃料FO的燃油专用模式及使用液体燃料FO及气体燃料PG这两者的双燃料模式进行运转。

燃油专用模式为从液体燃料喷射阀9向燃烧室7供给液体燃料FO，并将液体燃料FO进行燃烧，且从气体燃料喷射阀8不向燃烧室7供给气体燃料PG的模式。燃油专用模式中，在压缩工序中燃烧室7的空气被压缩后，在燃烧工序中从液体燃料喷射阀9向燃烧室7喷射液体燃料FO。通过向高温高压的空气喷射液体燃料FO，由此液体燃料FO自燃并燃烧。

双燃料模式为向燃烧室7供给液体燃料FO及气体燃料PG这两者的模式。双燃料模式中，从气体燃料喷射阀8向燃烧室7喷射气体燃料PG，并且从液体燃料喷射阀9向燃烧室7喷射少量的液体燃料FO而产生引燃火焰，从而由引燃火焰引燃气体燃料PG而进行燃烧的方式。另外，引燃气体燃料PG的方法不仅限于喷射液体燃料FO。例如可以使用火花塞作为点燃装置来点燃气体燃料PG。

接着，参考图3、图4及图5对双燃料模式进行说明。图3是示意地表示双燃料模式中从气体燃料喷射阀8向燃烧室7喷射气体燃料PG，从液体燃料喷射阀9向燃烧室7喷射液体燃料FO的状态的一例的俯视图。图4是示意地表示双燃料模式中液体燃料FO及气体燃料PG分别进行燃烧的状态的一例的图。图5是示意地表示双燃料模式中液体燃料FO及气体燃料PG进行燃烧的状态的一例的俯视图。

压缩工序中，燃烧室7的空气被压缩。如图3所示，燃烧工序中从气体燃料喷射阀8向燃烧室7喷射气体燃料PG。并且，从液体燃料喷射阀9向燃烧室7喷射少量的液体燃料FO。在活塞3配置于上止点附近的时间点，液体燃料FO及气体燃料PG在接近于燃烧室7的定时进行喷射。双燃料模式中主燃料为气体燃料PG。

如图3所示，气体燃料喷射阀8具有多个喷射气体燃料PG的喷口8S。液体燃料喷射阀9具有多个喷射液体燃料FO的喷口9S。气体燃料喷射阀8朝向相对于该气体燃料喷射阀8的喷口8S的轴8A的放射方向的外侧喷射气体燃料PG。液体燃料喷射阀9朝向相对于该液体燃料喷射阀9的喷口9S的轴9A的放射方向的外侧喷射液体燃料FO。喷口9S的轴9A以与喷口8S的轴8A交叉的方式设置，因此从喷口9S喷射的液体燃料FO与从喷口8S喷射的气体燃料PG交叉。

液体燃料喷射阀9喷射的少量的液体燃料FO自燃，并产生引燃火焰。气体燃料喷射阀8喷射高压的气体燃料PG。如图4及图5所示，通过向充满高温高压的空气且产生引燃火焰的燃烧室7供给高压的气体燃料PG，燃烧室7中产生扩散燃烧。在本实施方式中，双燃料模式以扩散燃烧方式使气体燃料PG燃烧。

接着，对实施方式1所涉及的气体燃料供给系统15的一例进行说明。图6是表示实施方式1所涉及的气体燃料供给系统15的一例的图。

气体燃料供给系统15向双燃料发动机1的燃烧室7供给气体燃料PG。气体燃料供给系统15被控制装置10所控制。气体燃料供给系统15具备向燃烧室7喷射气体燃料PG的气体燃料喷射阀8、供给至气体燃料喷射阀8的气体燃料PG所流动的供给流路21、能够开闭供给流路21且作为第2阀的闸阀22、以及供给气体燃料PG的气体燃料供给源23。气体燃料喷射阀8及闸阀22被控制装置10所控制。闸阀22设置于作为气体燃料的供给部的气体燃料供给源23与气体燃料喷射阀8之间，所述气体燃料供给源23包括能够送出气体燃料PG的泵。闸阀22与气体燃料供给源23相连，因此气体燃料供给源23向闸阀22供给气体燃料PG。闸阀22还与供给流路21相连，因此闸阀22通过开阀向供给流路21供给气体燃料PG。气体燃料喷射阀8通过开阀从供给流路21向燃烧室7供给气体燃料PG。气体燃料供给源23供给高压的气体燃料PG。

图7是表示控制装置10的结构的一例的示意图。控制装置10例如作为计算机控制气体燃料供给系统15。如图7所示，作为计算机的控制装置10包含处理部61及存储部62。处理部61例如为CPU(Central Processing Unit)。存储部62中例如主要使用RAM(RandomAccess Memory)。存储部62中例如存储记述有用于控制气体燃料供给系统15的命令的计算机程序PR。

如图1所示，处理部61从角度检测装置6收集曲柄角度的信息。处理部61将收集到的曲柄角度的信息存储于存储部62。并且，处理部61从存储部62读取记述有用于控制气体燃料供给系统15的命令的计算机程序PR。具体而言，计算机程序PR中记述有根据曲柄角度来控制气体燃料喷射阀8及闸阀22的开闭的命令。处理部61根据从角度检测装置6收集到的曲柄角度的信息及计算机程序PR的命令，控制气体燃料供给系统15，并控制气体燃料喷射阀8及闸阀22的开闭。但是，气体燃料喷射阀8及闸阀22也可以通过例如与双燃料发动机1的曲轴4的旋转联动的凸轮及正时皮带等，而被机械地控制。

气体燃料PG与液体燃料FO相比粘度较低，因此例如容易从阀的阀座部等泄露。因此，闸阀22被设置成作为安全阀(联锁机构)发挥作用。例如即使从气体燃料喷射阀8泄露燃烧室7的气体燃料PG，闸阀22也能够防止气体燃料PG的逆流。

接着，将气体燃料喷射阀8与闸阀22的开闭定时与比较例进行比较并进行说明。图8是表示比较例所涉及的，气体燃料喷射阀8及闸阀22的开闭、曲柄角度、以及供给流路21中的气体燃料PG的压力(气体燃料喷射阀8的入口的压力)之间的关系的图。另外，在比较例中也与实施方式1同样地具有图6所示的气体燃料供给系统15。

图8中，曲柄角度为0度时，活塞3配置于上止点。曲柄角度为180度(或者-180度)时，活塞3配置于下止点。另外，图8表示曲柄角度为-90度至90度的范围中的气体燃料喷射阀8与闸阀22之间的供给流路21的压力及气体燃料喷射阀8与闸阀22的开闭定时。

如图8所示，在曲柄角度A1度之前的期间TO中，气体燃料喷射阀8及闸阀22关闭。因此，在期间TO中供给流路21的压力恒定。

曲柄角度为A1度时，控制装置10将打开闸阀22的指令信号输出至闸阀22。曲柄角度变为大于A1度的A2度时，控制装置10将打开气体燃料喷射阀8的指令信号输出至气体燃料喷射阀8。即，在比较例中，双燃料发动机1的1个工作循环中先打开闸阀22，后打开气体燃料喷射阀8。

曲柄角度从变为A1度时至变为A2度的期间T1中，闸阀22打开，气体燃料喷射阀8关闭。从气体燃料供给源23向闸阀22供给高压(P1bar)的气体燃料PG。通过在气体燃料喷射阀8关闭的状态下打开闸阀22，在期间T1中，气体燃料喷射阀8与闸阀22之间的供给流路21的压力变为与气体燃料供给源23相同的P1bar。

曲柄角度为A2度时，通过在闸阀22打开的状态下打开气体燃料喷射阀8，从气体燃料喷射阀8向燃烧室7喷射气体燃料PG。如此，比较例中，曲柄角度从变为A2度时至变为A3度的期间T2中，以保持闸阀22打开的状态向燃烧室7喷射气体燃料PG。即，从气体燃料供给源23供给的高压的气体燃料PG通过闸阀22、供给流路21及气体燃料喷射阀8向燃烧室7进行喷射。并且，在与气体燃料喷射阀8打开的定时接近的定时，从液体燃料喷射阀9喷射液体燃料FO作为引燃燃料，点燃气体燃料PG，气体燃料PG燃烧。如此，比较例的燃烧方式为扩散燃烧。另外，在比较例中，曲柄角度A2度为0度。即，活塞3配置于上止点时，从气体燃料喷射阀8喷射气体燃料PG。并且，在期间T2中，通过以保持闸阀22打开的状态打开气体燃料喷射阀8并喷射气体燃料PG，气体燃料喷射阀8与闸阀22之间的供给流路21的压力逐渐降低。

在曲柄角度A3度时，控制装置10将关闭气体燃料喷射阀8的指令信号输出至气体燃料喷射阀8。因此，曲柄角度从变为A3度时至变为A4度的期间T3中，闸阀22打开的状态下气体燃料喷射阀8关闭。在期间T3中，通过闸阀22而从气体燃料供给源23向供给流路21供给气体燃料PG，且不喷射气体燃料PG，因此供给流路21的压力逐渐增大。

在曲柄角度A4度时，控制装置10将关闭气闸阀22的指令信号输出至闸阀22。曲柄角度A4度以后的期间即期间T4中，气体燃料喷射阀8及闸阀22这两者均关闭，因此供给流路21的压力恒定。

接着，对实施方式1中的气体燃料喷射阀8与闸阀22的开闭定时进行说明。图9是表示实施方式1所涉及的，气体燃料喷射阀8及闸阀22的开闭、曲柄角度、以及供给流路21中的气体燃料PG的压力(气体燃料喷射阀8的入口的压力)之间的关系的图。如图9所示，在实施方式1中，气体燃料喷射阀8比闸阀22先打开。对于所涉及的这一点，比较例与实施方式1有所不同。

图9中，曲柄角度为0度时，活塞3配置于上止点。曲柄角度为180度(或者-180度)时，活塞3配置于下止点。另外，图9表示曲柄角度为-90度至90度的范围中的气体燃料喷射阀8与闸阀22之间的供给流路21的压力及气体燃料喷射阀8与闸阀22的开闭定时。

如图9所示，在曲柄角度B1度之前的期间UO中，气体燃料喷射阀8及闸阀22关闭。因此，在期间UO中供给流路21的压力恒定。

控制装置10根据基于角度检测装置6的曲柄角度的检测结果来确定输出指令信号的定时。即，曲柄角度为B1度时，控制装置10将打开气体燃料喷射阀8的指令信号输出至气体燃料喷射阀8。并且，曲柄角度变为角度大于B1度的B2度时，控制装置10将打开闸阀22的指令信号输出至闸阀22。即，在实施方式1中，双燃料发动机1的1个工作循环中先打开气体燃料喷射阀8，后打开闸阀22。另外，在实施方式1中，曲柄角度B1度为0度。即，活塞3配置于上止点时，从气体燃料喷射阀8喷射气体燃料PG。但是，曲柄角度B1并非仅限于0度，可小于0度，也可大于0度。

在实施方式1中气体燃料喷射阀8比闸阀22先打开。比较例中为闸阀22比气体燃料喷射阀8先打开。因此，实施方式1中并没有如比较例中的期间T1，在气体燃料喷射阀8关闭的状态下打开闸阀22而使供给流路21的压力上升的期间。因此，实施方式1中打开气体燃料喷射阀8的曲柄角度即在曲柄角度B1度时的供给流路21的压力小于比较例中打开气体燃料喷射阀8的曲柄角度即曲柄角度A2度时的供给流路21的压力。

曲柄角度变为从B1度时至变为B2度的期间U1中，气体燃料喷射阀8打开，闸阀22关闭。因此，在期间U1中，不会通过闸阀22向供给流路21供给新的高压的气体燃料PG，而是从气体燃料喷射阀8向燃烧室7仅喷射残留于供给流路21中的气体燃料PG。另一方面，在比较例中，期间T2中，气体燃料喷射阀8及闸阀22打开，因此一边通过闸阀22向供给流路21供给高压的气体燃料PG，一边从气体燃料喷射阀8向燃烧室7喷射气体燃料PG。因此，与比较例所涉及的期间T2相比，实施方式1所涉及的期间U1中，供给流路21的压力大幅度降低。在比较例中，作为期间T2的末期的曲柄角度变为A3度时的定时中，供给流路21的压力变成大于P2bar。另一方面，在实施方式1中，作为期间U1的末期的曲柄角度为B2度时的定时中，供给流路21的压力变成小于P2bar。并且，在打开气体燃料喷射阀8的定时即与曲柄角度B1度接近的定时，打开液体燃料喷射阀9喷射液体燃料FO作为引燃燃料。并且，点燃气体燃料PG，气体燃料PG燃烧。实施方式1中的燃烧方式为扩散燃烧。

曲柄角度为B2度时，控制装置10将打开闸阀22的指令信号输出至闸阀22。供给流路21中通过气体燃料喷射阀8会流出气体燃料PG，但通过打开闸阀22，从气体燃料供给源23向供给流路21供给高压(P1bar)的气体燃料PG。因此，曲柄角度从变为B2度时至变为B3度的期间U2中，供给流路21的压力上升。供给流路21的压力持续上升，直至基于来自气体燃料喷射阀8的气体燃料PG的喷射的压力减少与基于来自闸阀22的气体燃料PG的供给的压力上升得以平衡。

在曲柄角度B3度时，基于来自气体燃料喷射阀8的气体燃料PG的喷射的压力减少与基于来自闸阀22的气体燃料PG的供给的压力上升得以平衡。因此，曲柄角度从变为B3度时至变为B4度的期间U3中，气体燃料喷射阀8及闸阀22打开，供给流路21的压力逐渐减少。在期间U3中，以保持闸阀22打开的状态向燃烧室7喷射气体燃料PG。即，由气体燃料供给源23供给的高压的气体燃料PG通过闸阀22、供给流路21及气体燃料喷射阀8向燃烧室7喷射。因此，与闸阀22打开的期间U3相比，闸阀22未打开的期间U1中的供给流路21的压力减少量变得更大。

在曲柄角度B4度时，控制装置10将关闭气体燃料喷射阀8的指令信号输出至气体燃料喷射阀8。并且，在曲柄角度B5度时，控制装置10将关闭闸阀22的指令信号输出至闸阀22。即，在实施方式1中，双燃料发动机1的1个工作循环中关闭气体燃料喷射阀8后关闭闸阀22。因此，曲柄角度从变为B4度时至变为B5度的期间U4中，在闸阀22打开的状态下气体燃料喷射阀8关闭。在期间U4中，通过闸阀22而从气体燃料供给源23向供给流路21供给气体燃料PG，且不喷射气体燃料PG，因此供给流路21的压力逐渐增大。

如上述，在曲柄角度B5度时，控制装置10将关闭闸阀22的指令信号输出至闸阀22。如此，曲柄角度B5度以后的期间即期间U5中，气体燃料喷射阀8与闸阀22这两者均关闭，因此供给流路21的压力恒定。

如上述，实施方式1中的燃烧方式为扩散燃烧，曲柄角度B1度时的来自气体燃料喷射阀8的气体燃料PG的喷射可称为扩散燃烧所涉及的喷射。在扩散燃烧中，若燃烧初期的燃料的喷射压力较高，则容易产生高温的燃烧区域，基于燃烧的NOx的产生增多。但是，实施方式1中，例如期间U1中与比较例中的期间T2相比，供给流路21的压力变低，因此，燃烧初期中的气体燃料PG的喷射压力及燃烧室7内的压力也变低。如此，在实施方式1中，先打开气体燃料喷射阀8，后打开闸阀22，因此在燃烧初期中能够降低燃烧室7内的气体燃料PG的压力，并抑制NOx的产生。而且，通常NOx的降低与热效率处于权衡关系，若抑制NOx的产生，热效率降低。但是，根据实施方式1，还能够抑制热效率的降低。即，基于实施方式1的燃烧能够改善NOx与热效率之间的权衡。并且，液体燃料FO的喷射定时只要与曲柄角度变为B1度的定时接近，则并无特别限定，可以为曲柄角度变为B1度之前的定时，也可以为曲柄角度变为B1度之后的定时。

在实施方式1中，关闭气体燃料喷射阀8之后关闭闸阀22，因此如期间U4所示，能够在喷射气体燃料PG后，使供给流路21的压力上升。因此，能够抑制每个工作循环中的供给流路21的压力降低，且每1工作循环中的从气体燃料喷射阀8向燃烧室7喷射的气体燃料PG的压力降低。并且，在实施方式1中，能够抑制下一个工作循环中的燃烧初期的供给流路21的压力大于前一个工作循环中的燃烧初期的供给流路21的压力。因此，能够抑制每1工作循环中的燃烧初期的供给流路21的压力变大。例如，在实施方式1中，在供给流路21中设置压力传感器来确认供给流路21的压力，为了不使每1个工作循环中供给流路21的压力时而下降时而上升，控制装置10能够控制关闭闸阀22的定时。例如，将期间U5中的供给流路21的压力设为期间UO中的供给流路21的压力P3。

如此，在实施方式1中，双燃料发动机1的1个工作循环中，打开气体燃料喷射阀8之后打开闸阀22。因此，能够在燃烧初期中降低燃烧室7内的气体燃料PG的压力，并抑制NOx的产生。并且，双燃料发动机1的1个工作循环中，关闭气体燃料喷射阀8之后关闭闸阀22。因此，能够抑制每个工作循环中从气体燃料喷射阀8向燃烧室7喷射的气体燃料PG的压力时而下降时而上升。

(实施方式2)

接着，参考附图对本发明的实施方式2进行详细说明。在实施方式2中进行实施方式1中所说明的在曲柄角度B1度时的扩散燃烧所涉及的喷射之前，以保持关闭闸阀22的状态进一步向燃烧室7进行气体燃料PG的喷射。即，进行气体燃料PG的预混合。以下，将曲柄角度B1度时的扩散燃烧所涉及的喷射之前的向燃烧室7的气体燃料PG的喷射记载为适当预混合所涉及的喷射。实施方式2的其他结构与实施方式1通用，对与实施方式1通用的部分的说明进行省略。

参考图10、图11、图12及图13，对实施方式2中的双燃料模式下的燃烧进行说明。图10是示意地表示实施方式2中的在燃烧室7中进行气体燃料PG的预混合所涉及的喷射的状态的俯视图。图11是表示实施方式2中的在燃烧室7中的气体燃料PG预混合的状态的俯视图。图12是示意地表示实施方式2中的气体燃料PG及液体燃料FO进行喷射的状态的俯视图。图13是示意地表示液体燃料FO及气体燃料PG进行燃烧的状态的一例的俯视图。

如图10所示，在曲柄角度为-180度的定时之后，且曲柄角度为0度的定时之前的定时(压缩冲程)，从气体燃料喷射阀8向燃烧室7喷射气体燃料PG作为预混合所涉及的喷射。此时，由于是压缩冲程，在活塞3上升的过程当中，被喷射的气体燃料PG与燃烧室7内的空气相混合，如图11所示产生混合气MG。预混合所涉及的喷射优选曲柄角度为-100度以上、-10度以下下进行。

并且，如图12所示，与实施方式1同样地在活塞3配置于上止点附近的时间点，气体燃料PG及液体燃料FO在接近于燃烧室7的定时进行喷射。双燃料模式中主燃料为气体燃料PG。

从液体燃料喷射阀9喷射的少量的液体燃料FO进行自燃(自己燃烧)并产生引燃火焰。通过引燃火焰，喷射于燃烧室7的气体燃料PG也进行燃烧并产生扩散燃烧。并且，如图13所示，气体燃料PG的燃烧传到混合气MG，通过混合气MG进行燃烧，在一部分产生预混合燃烧。

如此，在实施方式2中，一部分成为预混合燃烧，与燃烧方式全部为扩散燃烧的情况相比，能够抑制NOx的产生。

接着，对气体燃料喷射阀8及闸阀22的开闭定时进行说明。图14是表示实施方式2所涉及的气体燃料喷射阀8及闸阀22的开闭、曲柄角度、以及供给流路21中的气体燃料PG的压力(气体燃料喷射阀8的入口的压力)之间的关系的图。如图14所示，实施方式2中气体燃料喷射阀8打开2次。对于所涉及的点，与图9中所示的实施方式1不同。

图14中，曲柄角度为0度时，活塞3配置于上止点。曲柄角度为180度(或者-180度)时，活塞3配置于下止点。另外，图14表示曲柄角度为-90度至90度的范围中的，气体燃料喷射阀8与闸阀22之间的供给流路21的压力，以及气体燃料喷射阀8及闸阀22的开闭定时。

如图14所示，在曲柄角度C1度之前的期间VO中气体燃料喷射阀8及闸阀22关闭。因此，在期间VO中，与实施方式1所涉及的期间UO同样地，供给流路21的压力恒定。

控制装置10根据基于角度检测装置6的曲柄角度的检测结果来确定输出指令信号的定时。即，曲柄角度为C1度时，控制装置10将打开气体燃料喷射阀8的指令信号输出至气体燃料喷射阀8。与后述的曲柄角度C3度时的气体燃料喷射阀8的开阀及液体燃料FO的喷射相比，曲柄角度C1度时的气体燃料喷射阀8先开阀。即，曲柄角度C1度时的气体燃料喷射阀8的开阀为预混合所涉及的喷射。另外，曲柄角度C1在作为压缩冲程的-180度以上且0度以下的范围内，但优选-100度以上且-10度以下。

曲柄角度从变为C1度时至变为C2度的期间V1中，气体燃料喷射阀8打开，闸阀22关闭。因此，在期间V1中，不会通过闸阀22重新向供给流路21供给高压的气体燃料PG，而是从气体燃料喷射阀8向燃烧室7仅喷射残留于供给流路21中的气体燃料PG。因此，在期间V1中，供给流路21的压力大幅度降低。并且，期间V1为压缩冲程，不在燃烧室7内开始气体燃料PG的燃烧。

接着，曲柄角度为C2度时，控制装置10将关闭气体燃料喷射阀8的指令信号输出至气体燃料喷射阀8。曲柄角度从变为C2度时至变为C3度的期间V2中，气体燃料喷射阀8及闸阀22关闭。因此，在期间V2中，供给流路21的压力恒定。另外，在期间V1及期间V2中，期间V1中向燃烧室7喷射的气体燃料PG与燃烧室内的空气相混合，产生混合气MG。并且，根据图14，曲柄角度为C2度时的供给流路21的压力小于P2bar。但是，与打开气体燃料喷射阀8的定时即在曲柄角度C1度时的供给流路21的压力相比，只要曲柄角度C2度时的供给流路21的压力更加降低，则并不限于此。并且，根据实施方式2，喷射液体燃料FO之前，且在后述的曲柄角度C3度之前气体燃料喷射阀8的开阀为在期间V1中的仅1次，但也可以为多次。

曲柄角度为C3度时，控制装置10将关闭气体燃料喷射阀8的指令信号输出至气体燃料喷射阀8。曲柄角度C3度为与实施方式1所涉及的曲柄角度B1度相同的定时。曲柄角度从变为C3度时至变为C4度的期间V3中，气体燃料喷射阀8打开，闸阀22关闭。因此，与实施方式1的期间U1同样地，无需通过闸阀22向供给流路21供给新的高压的气体燃料PG，而是从气体燃料喷射阀8向燃烧室7仅喷射残留于供给流路21中的气体燃料PG。因此，在期间V3中，供给流路21的压力大幅度降低。

在实施方式2中，期间V1中已经打开气体燃料喷射阀8来喷射气体燃料PG，因此与实施方式1的曲柄角度B1度时的供给流路21的压力相比，期间V3中的供给流路21的压力进一步变小。并且，与实施方式1所涉及的曲柄角度B1度同样地在与曲柄角度变为C3度的定时接近的定时，液体燃料喷射阀9打开并喷射液体燃料FO作为引燃燃料，点燃气体燃料PG，气体燃料PG开始扩散燃烧。

曲柄角度为C4度时，控制装置10向闸阀22输出打开闸阀22的指令信号。供给流路21中，由气体燃料喷射阀8喷射有气体燃料PG，但是通过打开闸阀22，从气体燃料供给源23供给高压(P1bar)的气体燃料PG。因此，曲柄角度从变为C4度时至变为C5度的期间V4中，与实施方式1的期间U2同样地供给流路21的压力上升。供给流路21的压力持续上升，直至基于来自气体燃料喷射阀8的气体燃料PG的喷射的压力减少与基于来自闸阀22的气体燃料PG的供给的压力上升得以平衡。

在曲柄角度C5度时，基于来自气体燃料喷射阀8的气体燃料PG的喷射的压力减少与基于来自闸阀22的气体燃料PG的供给的压力上升得以平衡。因此，曲柄角度变为C5度至变为C6度的期间V5中，与实施方式1所涉及的期间U3同样地气体燃料喷射阀8及闸阀22打开，供给流路21的压力逐渐减少。

在曲柄角度C6度时，控制装置10将关闭气体燃料喷射阀8的指令信号输出至气体燃料喷射阀8。因此，曲柄角度从变为C6时度至变为C7度的期间V6中，与实施方式1所涉及的期间U4同样地在闸阀22打开的状态下气体燃料喷射阀8关闭。在供给流路21中，通过闸阀22而从气体燃料供给源23供给气体燃料PG，并且不喷射气体燃料PG，因此供给流路21的压力逐渐增大。

在曲柄角度C7度时，控制装置10将关闭闸阀22的指令信号输出至闸阀22。如此，曲柄角度C7度以后的期间即期间V7中，与实施方式1所涉及的期间U5同样地气体燃料喷射阀8与闸阀22这两者均关闭，因此供给流路21的压力恒定。

在实施方式2中，由于在期间V1中进行预混合所涉及的喷射，因此开始燃烧之前，能够降低供给流路21的压力。因此，能够更好地降低燃烧初期中的供给流路21及燃烧室7的压力。因此，在实施方式2中，能够进一步较好地抑制NOx的产生，还能够抑制热效率的降低。并且，通过调整曲柄角度C1度时的喷射的喷射时期及喷射期间，能够调整燃烧初期中的供给流路21的压力及气体燃料PG的喷射量，因此能够更好地进行气体燃料PG的喷射控制。而且，燃烧室7中存在混合气MG，因此一部分变成预混合燃烧，能够进一步较好地抑制NOx的产生。

图15是表示实施方式2所涉及的气体燃料供给系统的另一例的图。在实施方式2中，作为第1阀向燃烧室7喷射气体燃料PG的阀为气体燃料喷射阀8这一个，但是作为第1阀向燃烧室7喷射气体燃料PG的阀也可以为多个。例如，如图15所示，也可通过非气体燃料喷射阀8的喷射阀，进行预混合所涉及的喷射。如图15所示，气体燃料供给系统15a进一步具有预混合喷射阀8a。预混合喷射阀8a与气体燃料喷射阀8同样地被控制装置10所控制。预混合喷射阀8a在图14所示的期间V1中向燃烧室7喷射气体燃料PG。换言之，预混合喷射阀8a进行预混合所涉及的喷射。气体燃料喷射阀8在图14所示的期间V3至V5中向燃烧室7喷射气体燃料PG。另外，图15中预混合喷射阀8a设置于气体燃料喷射阀8与闸阀22之间，但并不仅限于此。预混合喷射阀8a与供给流路21相连，并位于气体燃料供给源23的相反侧即比闸阀22更靠气体燃料PG的流动方向的下游侧即可。

如此，在实施方式2中，双燃料发动机1的1个工作循环中，在打开气体燃料喷射阀8之前且喷射液体燃料FO之前进一步打开气体燃料喷射阀8。或者，在打开气体燃料喷射阀8之前且喷射液体燃料FO之前进一步打开预混合喷射阀8a。因此，在燃烧初期中能够进一步更好地降低燃烧室7内的气体燃料PG的压力，并抑制NOx的产生。并且能够更好地进行气体燃料PG的喷射控制。

以上，对实施方式1及实施方式2进行了说明，但并非根据这些实施方式等的内容来限定这些实施方式等。并且，前述的构成要件中包含本领域技术人员能够轻松设想到的要件、实质上相同的要件、所谓的均等的范围的要件。而且，前述的构成要件能够适当地进行组合。而且，在不脱离前述的实施方式等宗旨的范围内能够对构成要件进行各种省略、替换或者变更。

符号说明

1-双燃料发动机，7-燃烧室，8-气体燃料喷射阀，8a-预混合喷射阀，10-控制装置，15-气体燃料供给系统，21-供给流路，22-闸阀，23-气体燃料供给源，PG-气体燃料，FO-液体燃料。

Claims (8)

1.一种气体燃料供给系统，包含：

燃烧室，形成于气缸与活塞之间；

第1阀，为向所述燃烧室喷射气体燃料的气体燃料喷射阀，且与向所述燃烧室喷射液体燃料的液体燃料喷射阀另行设置；及

第2阀，设置于所述气体燃料的供给部与所述第1阀之间，向所述第1阀供给所述气体燃料，且在向所述燃烧室供给所述气体燃料时，打开所述第1阀之后打开，

所述气体燃料供给系统还包含控制部，该控制部对所述第1阀及所述第2阀的开闭进行控制，

所述控制部在向所述燃烧室供给所述气体燃料的情况下，在将第1阀打开之后，在所述第1阀打开的状态下使所述第2阀打开，

所述控制部对所述第1阀及所述第2阀进行如下控制：

在每个工作循环重复所述第1阀进行的气体燃料的喷射，在各工作循环中具有：

使所述第1阀和所述第2阀关闭的第1期间；

在所述第1期间之后使所述第1阀打开且保持使所述第2阀关闭的状态的第2期间；及

在所述第2期间之后保持使所述第1阀打开的状态而使所述第2阀打开的第3期间。

2.根据权利要求1所述的气体燃料供给系统，其中，

关闭所述第1阀之后，关闭所述第2阀。

3.根据权利要求1或2所述的气体燃料供给系统，其中，

在所述第1阀打开之前，且通过点燃装置点燃所述气体燃料之前，进一步打开所述第1阀。

4.一种气体燃料供给系统的控制装置，该气体燃料供给系统包含：

燃烧室，形成于气缸与活塞之间；

第1阀，为向所述燃烧室喷射气体燃料的气体燃料喷射阀，且与向所述燃烧室喷射液体燃料的液体燃料喷射阀另行设置；及

第2阀，设置于所述气体燃料的供给部与所述第1阀之间，向所述第1阀供给所述气体燃料，

所述控制装置向所述燃烧室供给所述气体燃料时，将所述第1阀打开之后，使所述第2阀打开，在向所述燃烧室供给所述气体燃料的情况下，在将第1阀打开之后，在所述第1阀打开的状态下使所述第2阀打开，

所述控制装置对所述第1阀及所述第2阀进行如下控制：

在每个工作循环重复所述第1阀进行的气体燃料的喷射，在各工作循环中具有：

使所述第1阀和所述第2阀关闭的第1期间；

在所述第1期间之后使所述第1阀打开且保持使所述第2阀关闭的状态的第2期间；及

在所述第2期间之后保持使所述第1阀打开的状态而使所述第2阀打开的第3期间。

5.根据权利要求4所述的气体燃料供给系统的控制装置，

所述控制装置使所述第1阀关闭之后，使所述第2阀关闭。

6.根据权利要求4或5所述的气体燃料供给系统的控制装置，

所述控制装置在使所述第1阀打开之前，且通过点燃装置点燃所述气体燃料之前，进一步使所述第1阀打开。

7.一种发动机，具有权利要求1至3中任一项所述的气体燃料供给系统。

8.根据权利要求7所述的发动机，所述发动机为二冲程发动机。