CN109790792B - 发动机装置 - Google Patents

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Abstract

具备：发动机装置(21)，其能够应对预混合燃烧模式以及扩散燃烧模式双方，在该预混合燃烧模式下，将使燃料与空气预先混合而得到的预混合材料向气缸(36)内供给并使其燃烧，在该扩散燃烧模式下，将液体燃料向气缸(36)内喷射并使其燃烧；气体供给装置(98)，其在预混合燃烧模式下向气缸(36)内供给气体燃料；引燃喷射装置(82)，其在预混合燃烧模式下向气缸(36)内喷射液体燃料；以及主喷射装置(79)，其在扩散燃烧模式下向气缸(36)内喷射液体燃料，其中，在扩散燃烧模式下，从主喷射装置(79)喷射液体燃料，并且从引燃喷射装置(82)喷射液体燃料，由此，对引燃喷射装置(82)的故障进行诊断。

Description

发动机装置
技术领域
本申请发明涉及一种即使是天然气等气体燃料和重油等液体燃料的任意者也能够应对的采用多种燃料型的发动机装置。
背景技术
以往，在例如油轮、运输船等船舶、陆地上的发电设施中，作为其驱动源而利用了柴油发动机。然而，在柴油发动机的废气中，含有较多妨碍环保的有害物质亦即氮氧化物、硫氧化物以及颗粒状物质等。因此，近年来，对于作为柴油发动机的替代品的发动机，能够降低有害物质的发生量的气体发动机等正在普及。
使用天然气之类的燃料气体而产生动力的所谓气体发动机是将燃料气体与空气混合得到的混合气体供给至气缸并使其燃烧(参照专利文献1)。并且，作为将柴油发动机的特性和气体发动机的特性分别组合得到的发动机装置，提供了一种双燃料发动机，该双燃料发动机能够并用预混合燃烧模式以及扩散燃烧模式，在该预混合燃烧模式下，使天然气等气体燃料(燃料气体)与空气混合并供给至燃烧室而使其燃烧，在该扩散燃烧模式下，将重油等液体燃料喷射至燃烧室内而使其燃烧(参照专利文献2)。
专利文献
专利文献1:日本特开2003-262139号公报
专利文献2:日本特开2015-187405号公报
发明内容
专利文献2中记载的双燃料发动机具备:在预混合燃烧模式下向气缸内供给气体燃料的气体供给装置、在预混合燃烧模式下向气缸内喷射液体燃料的引燃喷射装置、以及在扩散燃烧模式下向气缸内喷射液体燃料的主喷射装置。引燃喷射装置在预混合燃烧模式时喷射液体燃料以进行点火。因此，如果在预混合燃烧模式时引燃喷射装置不工作则无法实施燃烧本身，因此引燃喷射装置的故障检测是重要的技术课题。
因此，本申请发明研究了如上述的现状而以提供一种实施了改善的采用多种燃料型的发动机装置作为技术课题。
本申请发明是一种发动机装置，该发动机装置具备：发动机，其能够应对预混合燃烧模式以及扩散燃烧模式双方，在该预混合燃烧模式下，将使气体燃料与空气预先混合而得到的预混合材料向气缸内供给并使其燃烧，在该扩散燃烧模式下，将液体燃料向所述气缸内喷射并使其燃烧；气体供给装置，其在所述预混合燃烧模式下向所述气缸内供给气体燃料；引燃喷射装置，其在所述预混合燃烧模式下向所述气缸内喷射液体燃料；以及主喷射装置，其在所述扩散燃烧模式下向所述气缸内喷射液体燃料，而且在所述发动机装置中，在所述扩散燃烧模式下，从所述主喷射装置喷射液体燃料，并且从所述引燃喷射装置喷射液体燃料，由此对所述引燃喷射装置的故障进行诊断。
本申请发明的发动机装置可以在所述引燃喷射装置的故障诊断时，使所述引燃喷射装置的喷射量增加。
并且，本申请发明的发动机装置可以在所述故障诊断时，使所述引燃喷射装置的喷射定时提前。
另外，本申请发明的发动机装置可以在检测到所述引燃喷射装置的故障时，不是向所述预混合燃烧模式转换而是以所述扩散燃烧模式进行工作。
另外，本申请发明的发动机装置可以具备多个所述气缸，针对每个所述气缸而对所述引燃喷射装置的故障进行诊断。
发明的效果
本申请发明的发动机装置在扩散燃烧模式下从主喷射装置喷射液体燃料，并且从引燃喷射装置喷射液体燃料，由此对引燃喷射装置的故障进行诊断，因此，无需另外设置引燃喷射装置的故障诊断用的专用部件，就能够对引燃喷射装置的故障进行检测。
另外，本申请发明的发动机装置如果在引燃喷射装置的故障诊断时使引燃喷射装置的喷射量增加，则在引燃喷射装置正常工作时，由于向气缸内喷射的液体燃料量的增加，缸内最高压力变高，根据引燃喷射装置的喷射量增加前后的缸内压力变化而能够对引燃喷射装置的故障进行检测。
此外，本申请发明的发动机装置如果在上述故障诊断时使引燃喷射装置的喷射定时提前，则缸内最高压力变得容易升高，根据缸内压力变化，能够更可靠地对引燃喷射装置的故障进行诊断。
另外，本申请发明的发动机装置如果在检测到引燃喷射装置的故障时不向预混合燃烧模式转换而是以扩散燃烧模式进行工作，则能够防止：因引燃喷射装置的故障引起的发动机装置的停止、输出的降低，从而能够使发动机装置安全地工作。
另外，本申请发明的发动机如果具备多个气缸，针对每个气缸而对引燃喷射装置的故障进行诊断，则能够判别哪个引燃喷射装置发生了故障，仅对发生故障的引燃喷射装置进行更换等，从而维护性能提高。
附图说明
图1是本发明的实施方式的船舶的整体侧视图。
图2是内燃机室的俯视说明图。
图3是表示本发明的实施方式的发动机装置的燃料供给路的结构的概略图。
图4是表示该发动机装置的进气排气路的结构的概略图。
图5是该发动机装置的控制框图。
图6是表示该发动机装置的增压器压力比和空气流量的关系的图。
图7是表示由6气缸构成的发动机装置的各气缸的动作状态的状态迁移图。
图8是表示引燃喷射装置检查模式控制的一个实施方式的流程的流程图。
图9是表示引燃喷射装置检查模式控制的其他实施方式的流程的流程图。
图10是表示引燃喷射装置检查模式控制的又一其他实施方式的流程的流程图。
具体实施方式
下面，基于应用于2台2轴方式的船舶所搭载的一对推进兼发电机构的情况的附图，对将本申请发明具体化的实施方式进行说明。
首先，开始说明船舶的概要。如图1以及图2所示，本实施方式的船舶1具备船体2、在船体2的船尾侧设置的驾驶舱3(船桥)、在驾驶舱3的后方配置的风罩4(烟囱)、在船体2的后方下部设置的一对螺旋桨5以及舵6。在这种情况下，在船尾侧的船底7一体形成有一对艉鳍8。使螺旋桨5旋转驱动的推进轴9被轴支承于各艉鳍8。各艉鳍8是以对船体2的左右宽度方向进行分割的船体中心线CL(参照图2)为基准，而形成为左右对称状。即，在本实施方式中，作为船体2的船尾形状而采用双艉鳍。
在船体2内的船首侧以及中央部设置有船舱10，在船体2内的船尾侧设置有内燃机室11。在内燃机室11，兼用作螺旋桨5的驱动源和船舶1的动力供给源的推进兼发电机构12是以分配于夹着船体中心线CL的左右位置的方式成对配置。利用从各推进兼发电机构12传递至推进轴9的旋转动力，各螺旋桨5进行旋转驱动。内燃机室11的内部通过上甲板13、第2甲板14、第3甲板15以及内底板16而被分隔上下两部分。本实施方式的各推进兼发电机构12设置于内燃机室11最下层的内底板16上。此外，详情未图示，船舱10被分割为多个分区。
如图2所示，各推进兼发电机构12是将如下部件进行组合而成的，即:作为螺旋桨5的驱动源的发动机装置21(在实施方式中为双燃料发动机)、将发动机装置21的动力传递至推进轴9的减速器22、以及利用发动机装置21的动力进行发电的轴驱动发电机23。即，“低速”的发动机以每分钟500转以下的旋转速度进行驱动，“中速”的发动机以每分钟500～1000转左右的旋转速度进行驱动，“高速”的发动机以每分钟1000转以上的旋转速度进行驱动。实施方式的发动机装置21构成为：在中速的范围内(每分钟700～750转左右)进行恒速驱动。
发动机输出轴24以沿着船体2的前后长度方向的朝向而延伸。即，发动机装置21以使发动机输出轴24的朝向沿着船体2的前后长度方向的状态，被配置于内燃机室11内。减速器22以及轴驱动发电机23配置于比发动机装置21更靠向船尾侧。发动机输出轴24的后端侧从发动机装置21的后表面侧突出。减速器22以能够进行动力传递的方式连结于发动机输出轴24的后端侧。夹着减速器22而在发动机装置21的相反侧配置有轴驱动发电机23。从内燃机室11内的前方起，按顺序配置有：发动机装置21、减速器22、轴驱动发电机23。在这种情况下，在处于船尾侧的艉鳍8内或者其附近配置有减速器22以及轴驱动发电机23。因此，无论对于船舶1的围场线(paddock line)的限制如何，都能够将发动机装置21尽可能靠近船尾侧配置，有利于内燃机室11的紧凑化。
在减速器22的动力传递下游侧设置有推进轴9。减速器22的外形相比于发动机装置21以及轴驱动发电机23，更向下侧伸出。推进轴9的前端侧以能够进行动力传递的方式连结于该伸出部分的后表面侧。发动机输出轴24和推进轴9在俯视观察时呈同轴状。推进轴9是以相对于发动机输出轴24在铅锤方向上偏心的状态，在船体2的前后长度方向上延伸。在这种情况下，推进轴9在侧面观察时配置于：比轴驱动发电机23以及发动机输出轴24(轴心线)低且接近内底板16的位置。即，轴驱动发电机23和推进轴9分置于上下，相互不干涉。因此，能够实现各推进兼发电机构12的紧凑化。
发动机装置21的恒速动力是从发动机输出轴24的后端侧经由减速器22而被分支地传递至轴驱动发电机23和推进轴9。发动机装置21的恒速动力的一部分通过减速器22而被减速为例如每分钟100～120转前后的旋转速度，并传递至推进轴9。利用来自减速器22的减速动力而使得螺旋桨5进行旋转驱动。此外，螺旋桨5是采用了：能够通过螺旋桨叶片的翼角变更而对船速进行调节的间距可变螺旋桨。另外，发动机装置21的恒速动力的一部分通过减速器22而增速为例如每分钟1200至1800转左右的旋转速度，并传递至：可旋转地轴支承于减速器22的PTO轴。该减速器22的PTO轴的后端侧以可进行动力传递的方式连结于轴驱动发电机23，轴驱动发电机23基于来自减速器22的旋转动力而进行发电驱动。利用轴驱动发电机23的驱动而产生的发电电力被供给至船体2内的电气系统。
在发动机装置21连接有：空气导入用的进气路径(省略图示)、以及废气排出用的排气路径(省略图示)。经过进气路径而导入的空气被输送至发动机装置21的各气缸36(参照图4)内。另外，由于发动机装置21为2台，因此排气路径存在2条。各排气路径分别与延长路径(省略图示)连接。延长路径构成为：延伸至风罩4为止而与外部直接连通。来自各发动机装置21的废气经由各排气路径以及延长路径而释放至船舶1外。
根据上述说明可知，由于具备一对推进兼发电机构12，且该推进兼发电机构12是将发动机装置21、向使船舶推进用的螺旋桨5进行旋转驱动的推进轴9传递发动机装置21的动力的减速器22、利用发动机装置21的动力而发电的轴驱动发电机23组合得到的，这样，一对推进兼发电机构12在船体2内的内燃机室11是以分配于夹着船体中心线CL的左右位置的方式来配置的，因此，与将多台发动机(主内燃机以及辅内燃机)配置于内燃机室内的以往构造相比，能够缩小内燃机室11的发动机设置空间。因此，能够缩短内燃机室11的前后长度而紧凑地构成内燃机室11，进而容易确保船体2中的船舱空间(内燃机室11以外的空间)。还能够利用2个螺旋桨5的驱动，实现船舶1的推进效率的提高。
而且，由于主内燃机即发动机装置21有2台，因此，即使例如1台发动机装置21故障而变得不能驱动，还能够利用另1台发动机装置21进行航行，能够确保船舶用原动机装置进而船舶1的冗余性。在此基础上，如前述那样，利用发动机装置21能进行螺旋桨5的旋转驱动和轴驱动发电机23的驱动，因此，在通常航行时能够将任一方的轴驱动发电机23作为备用。因此，在例如由于1台发动机装置21或者轴驱动发电机23的故障而停止了电力供给的情况下，只要使另1台轴驱动发电机23起动，确立频率以及电压而恢复供电即可。另外，在仅利用1台发动机装置21的航行时使发动机装置21停止的情况下，只要使另1台的停止中的发动机装置21、进而与其对应的轴驱动发电机23起动，就能够确立频率以及电压而恢复供电即可。
下面，参照图3～图5，对作为上述船舶1中的主内燃机而使用的双燃料发动机21的概略结构进行说明。双燃料发动机21(下面，简称为“发动机装置21”)择一地选择：使天然气等燃料气体与空气混合而燃烧的预混合燃烧方式、使重油等液体燃料(燃料油)扩散而燃烧的扩散燃烧方式，来进行驱动。图3是表示针对发动机装置21的燃料系统的图，图4是表示发动机装置21中的进气排气系统的图，图5是发动机装置21的控制框图。
如图3所示，发动机装置21被从两个系统的燃料供给路径30、31供给燃料，在一方的燃料供给路径30连接气体燃料箱32，并且在另一方的燃料供给路径31连接液体燃料箱33。即，关于发动机装置21，将燃料气体从燃料供给路径30向发动机装置21供给，另一方面，将燃料油从燃料供给路径31向发动机装置21供给。燃料供给路径30具备:储存液化状态的气体燃料的气体燃料箱32、使气体燃料箱32的液化燃料(燃料气体)气化的气化装置34、以及对从气化装置34向发动机装置21的燃料气体的供给量进行调整的气体阀单元35。即，燃料供给路径30构成为：从气体燃料箱32朝向发动机装置21，按顺序配置气化装置34以及气体阀单元35。
如图4所示，发动机装置21具有：在气缸体直列排列多个气缸36(在本实施方式中6气缸)的结构。各气缸36经由进气端口37而与在气缸体内构成的进气歧管(进气流路)67连通。各气缸36经由排气端口38而与在气缸头上方配置的排气歧管(排气流路)44连通。在各气缸36的进气端口37处，来配置气体供给装置98。因此，来自进气歧管67的空气经由进气端口37而被供给至各气缸36，另一方面，来自各气缸36的废气经由排气端口38而被喷出至排气歧管44。另外，在使发动机装置21以预混合燃烧模式进行运转的情况下，将燃料气体从气体供给装置98向进气端口37供给，并将燃料气体与来自进气歧管67的空气混合而向各气缸36供给预混合气体。
将增压器49的涡轮机49a的排气入口连接于排气歧管44的排气出口侧，将中冷器51的空气喷出口(新气出口)连接于进气歧管67的空气入口侧(新气入口侧)。将增压器49的压缩机49b的空气喷出口(新气出口)连接于中冷器51的空气吸入口(新气入口)。在压缩机49b以及中冷器51之间，配置有主节流阀V1,主节流阀V1对主节流阀V1的阀开度进行调节，从而对向进气歧管67供给的空气流量进行调整。
供气旁通流路17用于使从压缩机49b出口排出的空气的一部分向压缩机49b入口进行再次循环，并且该供气旁通流路17将压缩机49b的空气吸入口(新气入口)侧和中冷器51的空气排出口侧连结起来。即，供气旁通流路17在比压缩机49b的空气吸入口靠上流侧而呈现为向外部气体敞开，另一方面，还与中冷器51和进气歧管67之间的连接部分相连接。在该供气旁通流路17上，配置有供气旁通阀V2，供气旁通阀V2对供气旁通阀V2的阀开度进行调节，用于对从中冷器51下游侧向进气歧管67流动的空气流量进行调整。
绕过涡轮机49a的排气旁通流路18将涡轮机49a的排气出口侧和排气歧管44的排气出口侧连结起来的。即，排气旁通流路18在比涡轮机49a的排气出口靠下游侧而呈现为向外部气体敞开，另一方面，还与涡轮机49a的排气出口和涡轮机49a的排气入口之间的连接部分相连接。在该排气旁通流路18上，配置有排气旁通阀V3，排气旁通阀V3对排气旁通阀V3的阀开度进行调节，由此对向涡轮机49a流动的废气流量进行调整，从而调整压缩机49b的空气压缩量。
发动机装置21具有:利用来自排气歧管44的废气而对空气进行压缩的增压器49、以及对由增压器49压缩后的压缩空气进行冷却而供给至进气歧管67的中冷器51。发动机装置21在增压器49出口和中冷器51入口的连接部位，设置有主节流阀V1。发动机装置21具备：将排气歧管44出口和增压器49的排气出口连接起来的排气旁通流路18，并且在排气旁通流路18配置有：排气旁通阀V3。在将增压器49优化为最适合于扩散燃烧模式标准的情况下，即使在预混合燃烧模式时，也能够对应于发动机负荷的变动，而对排气旁通阀V3的开度进行控制，由此能够实现相对于发动机负荷而为最优的空燃比。因此，在负荷变动时，能够防止燃烧所需的空气量的过量或不足，发动机装置21在使用了在扩散燃烧模式下最适合的增压器49的状态下，即使在预混合燃烧模式下也最适合地运转。
发动机装置21具有：将增压器49绕过的供气旁通流路17，并且在供气旁通流路17来配置供气旁通阀V2。对应于发动机负荷的变动，而对供气旁通阀V2的开度进行控制，由此能够将与燃料气体的燃烧所需的空燃比相对应的空气供给至发动机。另外，并用了基于响应性好的供气旁通阀V2进行的控制动作，由此能够加快预混合燃烧模式下的向负荷变动的响应速度。
在发动机装置21中，将供气旁通流路17连接于中冷器51入口和主节流阀V1之间的位置，从而能够使从压缩机49b喷出的压缩空气返还至压缩机49b入口。由此，能够在利用供气旁通阀V2对基于排气旁通阀V3的流量控制的响应性进行补足的同时，利用排气旁通阀V3对供气旁通阀V2的控制幅度进行补足。因此，在舶用用途的负荷变动、运转模式的切换时，能够使预混合燃烧模式下的空燃比控制的追随性良好。
发动机装置21如图5所示，具有：对发动机装置21的各部分进行控制的发动机控制装置73。发动机装置21针对每个气缸36而设置有：引燃喷射装置82、燃料喷射泵89以及气体供给装置98。发动机控制装置73向引燃喷射装置82、燃料喷射泵89以及气体供给装置98分别赋予控制信号，从而对基于引燃喷射装置82的引燃燃料喷射、基于燃料喷射泵89的燃料油供给、以及基于气体供给装置98的气体燃料供给分别进行控制。发动机控制装置73除了具备用于执行各种运算处理、控制的CPU(Central Processing Unit)以外，还具备作为对控制程序、数据进行存储的存储装置的ROM(Read Only Memory)、用于暂时存储控制程序、数据的RAM(Random Access Memory)、以及输入输出接口等。
另外，发动机装置21如图5所示，具备凸轮轴200，该凸轮轴200针对每个气缸36而设置有排气凸轮、进气凸轮、以及燃料凸轮(省略图示)。凸轮轴200经由齿轮机构(省略图示)而对来自发动机输出轴24的旋转动力进行传递，由此使排气凸轮、进气凸轮以及燃料凸轮旋转，而针对每个气缸36使进气阀以及排气阀(省略图示)开闭，并且对燃料喷射泵89进行驱动。另外，发动机装置21具备：对燃料喷射泵89的控制齿条202的齿条位置进行调整的调速器201。调速器201根据凸轮轴200前端的转速，而对发动机装置21的发动机转速进行测定，来设定燃料喷射泵89的控制齿条202的齿条位置，从而对燃料喷射量进行调整。
各引燃喷射装置82经由圆筒状的共轨47而与引燃用燃料供给泵54连接。在共轨47设置有：对共轨47内的燃料压力进行检测的燃料压力传感器205。一边通过发动机控制装置73的控制，根据燃料压力传感器205的输出，对共轨47内的燃料压力进行监视，并且对引燃用燃料供给泵54的燃料喷出量进行调整，一边将液体燃料箱33(参照图3)内的燃料通过引燃用燃料供给泵54而压送至共轨47，从而能够将高压的燃料蓄积于共轨47。分别对各引燃喷射装置82的控制阀进行开闭控制，由此，将共轨47内的高压的燃料从各引燃喷射装置82喷射至各气缸36。
发动机控制装置73将控制信号分别赋予给主节流阀V1、供气旁通阀V2、以及排气旁通阀V3，从而对各自的阀开度进行调节，这样能够对进气歧管67的空气压力(进气歧管压力)进行调整。发动机控制装置73从对进气歧管67的空气压力进行测定的压力传感器39接收测定信号，对进气歧管压力进行检测。发动机控制装置73接收：基于电功率传感器、扭矩传感器等负荷测定器19的测定信号，由此对施加于发动机装置21的负荷进行计算。发动机控制装置73接收：基于对发动机输出轴24的转速进行测定的脉冲传感器等发动机旋转传感器20的测定信号，由此对发动机装置21的发动机转速进行检测。
如图4以及图5所示，在发动机装置21中，针对每个气缸36而设置有：对各气缸36的内压进行检测的缸内传感器206。另外，还针对每个排气端口38而设置有：对排气端口38内的废气温度进行检测的排气温度传感器207。各缸内传感器206以及各排气温度传感器207的输出被输入至发动机控制装置73。
在使发动机装置21以扩散燃烧模式(柴油模式)进行运转的情况下，发动机控制装置73对燃料喷射泵89的控制阀进行开闭控制，从而在规定定时产生各气缸36的燃烧。即，对应于各气缸36的喷射定时而打开燃料喷射泵89的控制阀，由此使燃料油通过主喷射装置79而向各气缸36内喷射，在气缸36内产生火。另外，在扩散燃烧模式下，发动机控制装置73使引燃燃料以及燃料气体的供给停止。此外，在扩散燃烧模式下，也可以从引燃喷射装置82喷射燃料油。
在扩散燃烧模式下，发动机控制装置73基于由负荷测定器19测定的发动机负荷(发动机输出)、以及由发动机旋转传感器20测定的发动机转速，对各气缸36的主喷射装置79的喷射定时进行反馈控制。由此，发动机装置21输出：推进兼发电机构12所需的发动机负荷，同时以与船舶的推进速度相对应的发动机转速进行旋转。另外，发动机控制装置73基于由压力传感器39测定的进气歧管压力，对主节流阀V1的开度进行控制，由此将与所需的发动机输出相对应的空气流量的压缩空气从增压器49供给至进气歧管67。
在使发动机装置21以预混合燃烧模式(气体模式)进行运转的情况下，发动机控制装置73对气体供给装置98的阀开度进行调节，设定向各气缸36内供给的燃料气体流量。而且，发动机控制装置73对引燃喷射装置82进行开闭控制，从而使各气缸36的燃烧在规定定时产生。即，气体供给装置98将与阀开度相对应的流量的燃料气体供给至进气端口37而与来自进气歧管67的空气混合，并将预混合材料供给至气缸36。而且，对应于各气缸36的喷射定时而打开引燃喷射装置82的控制阀，由此基于引燃燃料的喷射而产生点火源，在供给有预混合气体的气缸36内产生火焰。另外，在预混合燃烧模式下，发动机控制装置73使基于主喷射装置79的燃料油的供给停止。
在预混合燃烧模式下，发动机控制装置73基于由负荷测定器19测定的发动机负荷、以及由发动机旋转传感器20测定的发动机转速，对基于气体供给装置98的燃料气体流量、基于各气缸36的引燃喷射装置82的喷射定时进行反馈控制。另外，发动机控制装置73基于由压力传感器39测定的进气歧管压力，对主节流阀V1、供气旁通阀V2、以及排气旁通阀V3各自的开度进行调节。由此，将进气歧管压力调节为与所需的发动机输出相对应的压力，能够将与从气体供给装置98供给来的燃料气体之间的空燃比调整为：与发动机输出相对应的值。
增压器49具有：与扩散燃烧模式运转时的发动机装置21相对应的容量。因此，在使发动机装置21以预混合燃烧模式进行运转的情况下，需要使增压器49的容量虚拟性地对应于预混合燃烧模式运转时的发动机装置21。图6中示出增压器49的压力比(压缩机49b的喷出压力和吸入压力的比)与空气流量(压缩机49b的喷出流量或者向进气歧管67的供气流量)的关系。如图6所示，在将发动机负荷设定为相同的情况下，与扩散燃烧模式下的运转点P1相比，预混合燃烧模式下的运转点P2的压缩比以及空气流量分别变低。
发动机装置21在将运转从扩散燃烧模式切换为预混合燃烧模式时，在仅对排气旁通阀V3进行控制而改变运转点的情况下，打开排气旁通阀V3，由此降低涡轮机49a的转速而减小压缩机49b的压缩比以及空气流量。在这种情况下，如图6所示，扩散燃烧模式以及预混合燃烧模式各自的运转点P1、P2的矢量变大，向预混合燃烧模式、向运转点的切换需要时间。
对此，在对供气旁通阀V2和排气旁通阀V3一起进行控制而改变运转点的情况下，打开供气旁通阀V2，使从压缩机49b喷出的压缩空气经由供气旁通流路17而绕到压缩机49b的吸入口，同时打开排气旁通阀V3，降低涡轮机49a的转速。即，利用供气旁通流路17而使压缩空气从压缩机49b的喷出口向吸入口返回，由此如图6所示，降低压缩机49b的压缩比。因此，能够降低因排气旁通阀V3的控制产生的压缩机49b的压缩比的降低量，能够缩短：切换到用于朝向预混合燃烧模式转换时的运转点的切换时间。
如图4所示，本实施方式的发动机装置21具备6气缸的气缸36，在各气缸36中，在针对每个气缸36而决定的定时，以图7所示的进气行程、压缩行程、膨胀行程、排气行程的顺序进行状态迁移。即，6气缸的气缸36(#1～#6)分别如图7所示，以#1→#2→#4→#6→#5→#3的顺序迁移为：进气行程、压缩行程、膨胀行程、排气行程各自的状态。发动机装置21在以预混合燃烧模式(气体模式)进行动作时，使基于来自进气行程中的气体供给装置98的燃料气体喷射、以及压缩行程中的引燃喷射装置82的点火分别以#1→#2→#4→#6→#5→#3的顺序执行。同样地，发动机装置21在以扩散燃烧模式(柴油模式)进行动作时，使来自压缩行程中的主喷射装置79的燃料油喷射按#1→#2→#4→#6→#5→#3的顺序执行。
下面，参照图8，对将在扩散燃烧模式下运转中的发动机装置21切换为基于预混合燃烧模式运转时的控制动作进行说明。图8是表示引燃喷射装置检查模式控制的一个实施方式的流程的流程图。
发动机控制装置73确认：发动机装置21是否处于扩散燃烧模式下运转中、且对发动机装置21的动力进行传递的主离合器是否处于断开状态，即，确认：检查模式前提条件成立的情况(步骤S1)。如果该前提条件成立(步骤S1:Yes)，则判定发动机装置21的发动机转速是否处于怠速正常范围内(步骤S2)。该怠速正常范围例如下限为每分钟350转左右、上限为450转左右。
如果发动机装置21的发动机转速处于怠速正常范围内(步骤S2:Yes)，则例如在经过了几秒左右的设定延迟时间之后(步骤S3:Yes)，针对6个引燃喷射装置82，对每个引燃喷射装置82进行故障的诊断。首先，将任意的引燃喷射装置82设定为故障诊断对象，利用缸内传感器206，来对配置有该引燃喷射装置82的气缸36的缸内压力进行检测，求出发动机输出轴24至少旋转1圈时的缸内最高压力值Pmax(i)0(步骤S4)。此时，发动机装置21在扩散燃烧模式下处于怠速运转状态。此外，在本实施方式中，在扩散燃烧模式下，引燃喷射装置82在规定喷射定时喷射少量的燃料。
使故障诊断对象的引燃喷射装置82的燃料喷射量增加，并且使喷射定时提前(步骤S5)。在此，引燃喷射装置82的喷射增加量是：能够检测到由喷射量增加而带来的缸内最高压力上升的程度，例如是缸内最高压力变高为5bar(巴)以上的增加量。此外，在本实施方式中，例如延长引燃喷射装置82的喷射时间，并且使引燃喷射装置82连续地喷射，由此增加引燃喷射装置82的喷射量。另外，通过使引燃喷射装置82的喷射定时提前例如5度左右，由此气缸36的缸内最高压力变得容易上升。
发动机控制装置73利用缸内传感器206，对引燃喷射装置82的喷射量得到增加的气缸36的缸内压力进行检测，求出发动机输出轴24至少转1圈时的缸内最高压力值Pmax(i)n(步骤S6)。此时，如果故障诊断对象的引燃喷射装置82正常工作，则由于喷射量的增加以及喷射定时的提前，气缸36内的缸内最高压力值Pmax(i)n变得比怠速运转时的缸内最高压力值Pmax(i)0高。
发动机控制装置73求出缸内最高压力值Pmax(i)n和缸内最高压力值Pmax(i)0的压力差，对该压力差是否为预先设定的正常判定值(例如5bar)以上进行判断(步骤S7)。在该压力差为正常判定值以上时(步骤S7:Yes)，发动机控制装置73对该压力差为正常判定值以上的状态是否持续了预先设定的时间以上进行判断，例如对是否持续了5～20秒钟左右进行判断(步骤S8)。在未经过该设定时间时(步骤S8:No)，发动机控制装置73进行：缸内最高压力Pmax(i)n的计算、和上述压力差与正常判定值之间的比较(步骤S6、S7)。在上述压力差为正常判定值以上的状态持续了该设定时间时(步骤S8:Yes)，发动机控制装置73判定为：故障诊断对象的引燃喷射装置82正常工作，从而恢复引燃喷射装置82的喷射量以及喷射定时(步骤S9)。
发动机控制装置73对关于全部的气缸36是否都进行了引燃喷射装置82的故障检查进行判断(步骤S10)。在存在未检查的气缸36时(步骤S10:No)，转向下一个气缸36的故障检查(步骤S11)，针对下一个气缸36，来执行引燃喷射装置82的故障诊断处理(步骤S4～S9)。在判定为：针对全部的气缸36都执行了引燃喷射装置82的故障检查、且正常工作时(步骤S10:Yes)，发动机控制装置73使发动机装置21向预混合燃烧模式转换(步骤S12)。
此外，针对任意的引燃喷射装置82，其缸内最高压力值Pmax(i)n与缸内最高压力值Pmax(i)0的压力差小于正常判定值时(步骤S7:No)，发动机控制装置73判定为引燃喷射装置82未正常工作。而且，发动机控制装置73例如通过使警报蜂鸣器鸣动等而对内容为引燃喷射装置82的工作不正常的警报进行通报(步骤S13)，结束引燃喷射装置82的故障检查。在这种情况下，发动机装置21不是向预混合燃烧模式转换而是维持扩散燃烧模式下的工作。
这样，在本实施方式中，具备：发动机装置21，其能够应对预混合燃烧模式以及扩散燃烧模式双方，在该预混合燃烧模式下，将使气体燃料与空气预先混合得到的预混合材料供给至气缸36内并使其燃烧，在该扩散燃烧模式下，将液体燃料喷射至气缸36内并使其燃烧；气体供给装置98，其在预混合燃烧模式下向气缸36内供给气体燃料；引燃喷射装置82，其在预混合燃烧模式下向气缸36内喷射液体燃料；以及主喷射装置79，其在扩散燃烧模式下向气缸36内喷射液体燃料，在扩散燃烧模式下，从主喷射装置79喷射液体燃料，并且从引燃喷射装置82喷射液体燃料，由此对引燃喷射装置82的故障进行诊断，因此，无需另外设置引燃喷射装置82的故障诊断用的专用部件，就能够对引燃喷射装置82的故障进行检测。
另外，本实施方式中具备对气缸36的内压进行检测的缸内传感器206，在引燃喷射装置82的故障诊断时，使引燃喷射装置82的喷射量增加，因此在引燃喷射装置82正常工作时，由于向气缸36内喷射的液体燃料量的增加，缸内最高压力变高，根据引燃喷射装置82的喷射量增加前后的缸内压力变化而能够对引燃喷射装置82的故障进行检测。
并且，在本实施方式重，在引燃喷射装置82的故障诊断时，使引燃喷射装置82的喷射定时提前，因此，缸内最高压力变得容易升高，根据缸内压力变化而能够更可靠地对引燃喷射装置82的故障进行诊断。
另外，在本实施方式中，在对引燃喷射装置82的故障进行检测时，不是向预混合燃烧模式转换而是以扩散燃烧模式进行工作，因此，能够防止因引燃喷射装置82的故障引起的发动机装置21的停止、输出的降低，能够使发动机装置21安全地工作。
另外，在本实施方式中，具备多个气缸36，针对每个气缸36而对引燃喷射装置82的故障进行诊断，因此，能够判别哪个引燃喷射装置82发生了故障，仅对发生故障的引燃喷射装置82进行更换等，从而维护性能提高。
下面，参照图9，对引燃喷射装置检查模式控制的其他实施方式的流程进行说明。本实施方式针对每个气缸36，对排气端口38内的排气温度进行测定，从而诊断引燃喷射装置82的故障。
发动机控制装置73与上述步骤S1～S3同样地，确认检查模式前提条件成立的情况(步骤S21)，对发动机装置21的发动机转速是否处于怠速正常范围内进行判定(步骤S22)，对是否经过了设定延迟时间进行判断(步骤S23)。在经过了设定延迟时间之后(步骤S23:Yes)，发动机控制装置73将任意的引燃喷射装置82作为故障诊断对象，利用排气温度传感器207，对与配置有该引燃喷射装置82的气缸36相连的排气端口38内的废气温度进行检测。而且，求出发动机输出轴24至少旋转了1圈时的最高排气温度值Tmax(i)0(步骤S24)。
与上述步骤S5同样地，使故障诊断对象的引燃喷射装置82的燃料喷射量增加，并且使喷射定时提前(步骤S25)。然后，发动机控制装置73利用排气温度传感器207，对与引燃喷射装置82的喷射量得到增加的气缸36相连的排气端口38内的废气温度进行检测，求出发动机输出轴24至少旋转了1圈时的最高排气温度值Tmax(i)n(步骤S26)。此时，如果故障诊断对象的引燃喷射装置82正常工作，则由于喷射量的增加以及喷射定时的提前，排气端口38内的最高排气温度值Tmax(i)n就会变得比怠速运转时的最高排气温度值Tmax(i)0还高。
发动机控制装置73求出最高排气温度值Tmax(i)n与最高排气温度值Tmax(i)0之间的温度差，对该温度差是否为预先设定的正常判定值以上进行判断(步骤S27)。在该温度差为正常判定值以上时(步骤S27:Yes)，发动机控制装置73与上述步骤S8同样地，对该温度差为正常判定值以上的状态是否持续了设定时间以上进行判断(步骤S28)。在该温度差为正常判定值以上的状态持续了设定时间以上时(步骤S28:Yes)，发动机控制装置73判定为：故障诊断对象的引燃喷射装置82正常工作，恢复引燃喷射装置82的喷射量以及喷射定时(步骤S29)。
发动机控制装置73与上述步骤S10、S11同样地，在存在未检查的气缸36时(步骤S30:No)，转向下一个气缸36的故障检查(步骤S11)，针对6个气缸36而按顺序执行引燃喷射装置82的故障诊断处理(步骤S24～S29)。在检测到全部的引燃喷射装置82的正常工作时(步骤S30:Yes)，发动机控制装置73使发动机装置21向预混合燃烧模式转换(步骤S32)。针对任意的引燃喷射装置82，当最高排气温度值Tmax(i)n与最高排气温度值Tmax(i)0之间的温度差小于正常判定值时(步骤S27:No)，发动机控制装置73对引燃喷射装置82的工作不正常这样内容的警报进行通报(步骤S33)，结束引燃喷射装置82的故障检查。
这样，在本实施方式中，具备：对与气缸36相连的排气端口38内的废气温度进行检测的排气温度传感器207，在引燃喷射装置82的故障诊断时，使引燃喷射装置82的喷射量增加，因此，在引燃喷射装置82正常工作时，由于向气缸36内喷射的液体燃料量的增加，排气端口38内的废气最高温度变高，根据引燃喷射装置82的喷射量增加前后的废气温度变化而能够对引燃喷射装置82的故障进行检测。
下面，参照图10，对引燃喷射装置检查模式控制的又一其他实施方式的流程进行说明。本实施方式是针对6个引燃喷射装置82而使喷射量按顺序增加，对共轨47内的轨道内压力的变化进行检测，从而对各引燃喷射装置82的故障进行诊断。
在本实施方式中，步骤S41～步骤S43与上述步骤S1～S3、S21～S23相同。在经过了设定延迟时间之后(步骤S43:Yes)，发动机控制装置73将任意的引燃喷射装置82作为故障诊断对象，并且利用燃料压力传感器205，对共轨47内的轨道内压力进行检测。而且，求出发动机输出轴24至少旋转了1圈时的最低轨道内压力值Pmin(i)0(步骤S44)。
与上述步骤S5同样地，使故障诊断对象的引燃喷射装置82的燃料喷射量增加，并且使喷射定时提前(步骤S45)。然后，发动机控制装置73根据燃料压力传感器205的输出，求出发动机输出轴24至少旋转了1圈时的最低轨道内压力值Pmin(i)n(步骤S46)。此时，如果故障诊断对象的引燃喷射装置82正常工作，则由于引燃喷射装置82的喷射量的增加，最低轨道内压力值Pmin(i)n变得比怠速运转时的最低轨道内压力值Pmin(i)0还低。
发动机控制装置73求出最低轨道内压力值Pmin(i)0与最低轨道内压力值Pmin(i)n的压力差，对该压力差是否为预先设定的正常判定值以上进行判断(步骤S47)。在该压力差为正常判定值以上的状态持续了设定时间以上时(步骤S48:Yes)，发动机控制装置73判定为故障诊断对象的引燃喷射装置82正常工作，恢复引燃喷射装置82的喷射量以及喷射定时(步骤S49)。
发动机控制装置73与上述步骤S10～S13同样地，适当进行：有无判定未检查的气缸36(步骤S50)、向下一个气缸36的故障检查的转移(步骤S51)、向发动机装置21的预混合燃烧模式的转换(步骤S52)、引燃喷射装置82的工作不正常这样内容的警报的通报(步骤S33)。
这样，在本实施方式中，具备：对共轨47内的燃料压力进行检测的燃料压力传感器205，在引燃喷射装置82的故障诊断时，使引燃喷射装置82的喷射量增加，因此，在引燃喷射装置82正常工作时，由于向气缸36内喷射的液体燃料量的增加，共轨47内的最低轨道内压力变低，根据引燃喷射装置82的喷射量增加前后的轨道内压力变化而能够对引燃喷射装置82的故障进行检测。
此外，在参照图8～图10而说明的各实施方式中，在步骤S5、S25、S45中，增加了故障诊断对象的引燃喷射装置82的燃料喷射量，且使喷射定时提前，但是，也可以与怠速运转状态相比，不使喷射定时提前而增加喷射量。
另外，作为步骤S1、S21、S41的检查模式前提条件，除了(A)为扩散燃烧模式下运转中、以及(B)为主离合器以外，也可以设置其他条件。例如，(C)为：从发动机装置21启动开始后经过了规定时间，(D)为：在引燃喷射装置82的故障诊断中未判定为全部的引燃喷射装置82正常，(E)为：未断开引燃喷射装置82，(F)为：对共轨47的轨道压力进行反馈控制(PID控制)，(G)为：发动机装置21的水套水温为规定值以上，(H)为：缸内传感器206未异常，(I)为：紧急状态等不是在扩散燃烧模式应运转的状态、等条件。
此外，各部分的结构并不限定于图示的实施方式，在不要脱离本申请发明的主旨的范围内能够进行各种变更。另外，本实施方式的发动机装置还能够应用于作为用于向船体内的电气系统供给电力的发电装置、陆地上的发电设施中的驱动源而构成的上述的推进兼发电机构以外的结构等中。
附图标记说明
21 发动机装置
36 气缸
79 主喷射装置
82 引燃喷射装置
98 气体供给装置
206 缸内传感器

Claims (5)

1.一种发动机装置，
其具备：
发动机，其能够应对预混合燃烧模式以及扩散燃烧模式双方，其中，在该预混合燃烧模式下，能够将使气体燃料与空气预先混合而得到的预混合材料向气缸内供给并使其燃烧，在该扩散燃烧模式下，能够将液体燃料向所述气缸内喷射并使其燃烧；
气体供给装置，其在所述预混合燃烧模式下，向所述气缸内供给气体燃料；
引燃喷射装置，其在所述预混合燃烧模式下，向所述气缸内喷射液体燃料；以及
主喷射装置，其在所述扩散燃烧模式下，向所述气缸内喷射液体燃料，
所述发动机装置的特征在于，
在所述扩散燃烧模式下，从所述主喷射装置喷射液体燃料，并且从所述引燃喷射装置喷射液体燃料，由此，对所述引燃喷射装置的故障进行诊断，
构成为：在所述扩散燃烧模式下，所述引燃喷射装置在规定喷射定时喷射燃料，
所述引燃喷射装置的故障检查是基于怠速运转时的所述气缸的缸内最高压力值、与下述之时的所述气缸的缸内最高压力值之间的压力差，来判断，即，所述之时是：与怠速运转时相比，使所述引燃喷射装置的燃料喷射量增加，并且使喷射定时提前之时。
2.根据权利要求1所述的发动机装置，其特征在于，
在所述引燃喷射装置的故障诊断时，使所述引燃喷射装置的喷射量增加。
3.根据权利要求2所述的发动机装置，其特征在于，
构成为：在所述扩散燃烧模式下，所述引燃喷射装置在规定喷射定时喷射燃料，
在所述故障诊断时，使所述引燃喷射装置的喷射定时比怠速运转时的喷射定时提前。
4.根据权利要求1所述的发动机装置，其特征在于，
在检测到所述引燃喷射装置的故障时，不是向所述预混合燃烧模式转换而是以所述扩散燃烧模式进行工作。
5.根据权利要求1所述的发动机装置，其特征在于，
具备多个所述气缸，针对每个所述气缸而对所述引燃喷射装置的故障进行诊断。
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