JP2016186308A - 燃料ガス噴射圧力を制御する内燃エンジン - Google Patents
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Abstract
【課題】変化するエネルギー密度の燃料ガスで運転される内燃エンジンの効率を最適化するシステムを提供する。
【解決手段】２サイクルクロスヘッドディーゼルエンジンなどの内燃エンジンは、燃料ガス供給システム１９と、シリンダの燃焼室に直に燃料ガスを噴射するための燃料ガス噴射器１４が設けられたシリンダ１１と、所与のエンジン負荷で所望のエンジン速度を得るために、適用される燃料指数に応じて燃焼室に噴射される燃料ガスの量を制御するエンジン制御部１７とを備え、燃料指数は、１回の噴射当たりにシリンダ１１内へと噴射される燃料ガスの量を規定する。運転中のエンジン負荷を測定するためにセンサ装置４０が設けられており、少なくとも１つのエンジン制御部１７は、適用される燃料指数が基準燃料指数に対応するように、燃料ガスのエネルギー密度の変化に応じて、燃焼室への燃料ガスの噴射圧力を制御する。
【選択図】図２
【解決手段】２サイクルクロスヘッドディーゼルエンジンなどの内燃エンジンは、燃料ガス供給システム１９と、シリンダの燃焼室に直に燃料ガスを噴射するための燃料ガス噴射器１４が設けられたシリンダ１１と、所与のエンジン負荷で所望のエンジン速度を得るために、適用される燃料指数に応じて燃焼室に噴射される燃料ガスの量を制御するエンジン制御部１７とを備え、燃料指数は、１回の噴射当たりにシリンダ１１内へと噴射される燃料ガスの量を規定する。運転中のエンジン負荷を測定するためにセンサ装置４０が設けられており、少なくとも１つのエンジン制御部１７は、適用される燃料指数が基準燃料指数に対応するように、燃料ガスのエネルギー密度の変化に応じて、燃焼室への燃料ガスの噴射圧力を制御する。
【選択図】図２
Description
本発明は、シリンダの燃焼室に直に燃料ガスを噴射するための燃料ガス噴射器が設けら
れたシリンダと、所与のエンジン負荷で所望のエンジン速度を得るために、適用される燃
料指数に応じて燃焼室に噴射される燃料ガスの量を制御する少なくとも１つのエンジン制
御部とを備え、燃料指数は、１回の噴射当たりにシリンダ内へと噴射される燃料ガスの量
を規定し、燃料ガスの量は、燃料ガス噴射期間の継続時間を調整することで制御される、
２サイクルクロスヘッドディーゼルエンジンなどの内燃エンジンに関する。
れたシリンダと、所与のエンジン負荷で所望のエンジン速度を得るために、適用される燃
料指数に応じて燃焼室に噴射される燃料ガスの量を制御する少なくとも１つのエンジン制
御部とを備え、燃料指数は、１回の噴射当たりにシリンダ内へと噴射される燃料ガスの量
を規定し、燃料ガスの量は、燃料ガス噴射期間の継続時間を調整することで制御される、
２サイクルクロスヘッドディーゼルエンジンなどの内燃エンジンに関する。
内燃エンジンの運転による二酸化炭素と、酸化窒素と、硫黄との排出を低下することへ
の関心が高まっており、そのため、従来の燃料オイルの代替燃料が研究されてきた。ＭＡ
Ｎディーゼル１２Ｋ８０ＭＣ−ＧＩ−Ｓなど、大型の２サイクルディーゼルエンジンの運
転は、一次燃料としての燃料ガスを用いた運転が、従来の燃料オイルと比較して、排出に
関して安全で信頼でき環境的に望ましい可能性があることを示してきた。船舶市場向けの
大型の２サイクルディーゼルエンジンに関しては、特に、ガスタンクからのボイルオフガ
スを輸送中に処理しなければならない液化天然ガス輸送船（ＬＮＧ輸送船）にとっては、
燃料ガスを用いるエンジンに対する関心が益々高くなっている。
の関心が高まっており、そのため、従来の燃料オイルの代替燃料が研究されてきた。ＭＡ
Ｎディーゼル１２Ｋ８０ＭＣ−ＧＩ−Ｓなど、大型の２サイクルディーゼルエンジンの運
転は、一次燃料としての燃料ガスを用いた運転が、従来の燃料オイルと比較して、排出に
関して安全で信頼でき環境的に望ましい可能性があることを示してきた。船舶市場向けの
大型の２サイクルディーゼルエンジンに関しては、特に、ガスタンクからのボイルオフガ
スを輸送中に処理しなければならない液化天然ガス輸送船（ＬＮＧ輸送船）にとっては、
燃料ガスを用いるエンジンに対する関心が益々高くなっている。
したがって、このようなエンジンの運転には、ＬＮＧ輸送船のガスタンクからの天然ガ
スおよび／またはボイルオフガスを用いることが望ましい。しかしながら、ＬＮＧ輸送船
のガスタンクからの燃料ガスの熱量値は、例えば、時間とともに変化することがあり、こ
れは、ボイルオフガスが、シリンダに提供される燃料ガスのエネルギー密度を低下させる
、例えば窒素なども備えているためである。同様に、シリンダに提供される燃料ガスの温
度の変化は、シリンダの燃焼室に噴射される燃料ガスのエネルギー密度を変化させること
になる。
スおよび／またはボイルオフガスを用いることが望ましい。しかしながら、ＬＮＧ輸送船
のガスタンクからの燃料ガスの熱量値は、例えば、時間とともに変化することがあり、こ
れは、ボイルオフガスが、シリンダに提供される燃料ガスのエネルギー密度を低下させる
、例えば窒素なども備えているためである。同様に、シリンダに提供される燃料ガスの温
度の変化は、シリンダの燃焼室に噴射される燃料ガスのエネルギー密度を変化させること
になる。
シリンダに噴射される燃料ガスのエネルギー密度が、エンジンの基準調整を作るための
、および、エンジンの基準燃料指数の決定のための基盤となる、基準燃料ガスのエネルギ
ー密度と異なる場合、つまり、所与の負荷で所望のエンジン速度を得るためにシリンダに
噴射される燃料の量と異なる場合、エンジン速度を維持するために、適用される燃料指数
を調整する必要がある。従来から、燃料ガスのエネルギー密度の変化は、実際のエンジン
負荷における、基準燃料指数からの適用される燃料指数における変化とされていた。
、および、エンジンの基準燃料指数の決定のための基盤となる、基準燃料ガスのエネルギ
ー密度と異なる場合、つまり、所与の負荷で所望のエンジン速度を得るためにシリンダに
噴射される燃料の量と異なる場合、エンジン速度を維持するために、適用される燃料指数
を調整する必要がある。従来から、燃料ガスのエネルギー密度の変化は、実際のエンジン
負荷における、基準燃料指数からの適用される燃料指数における変化とされていた。
例えば、燃料ガスのエネルギー密度が、基準燃料ガスより小さい場合には、単位時間当
たりに噴射されるエネルギーの量は、エンジン速度を維持するのに十分ではなく、エンジ
ン速度は減速することになる。しかしながら、これは、燃料指数が増加され、シリンダに
噴射されるエネルギーの量が、エンジン速度が所望の程度となるように増加されるように
、つまり、燃料ガス噴射期間の継続時間が増加されるように、電子制御部によって補正さ
れる。
たりに噴射されるエネルギーの量は、エンジン速度を維持するのに十分ではなく、エンジ
ン速度は減速することになる。しかしながら、これは、燃料指数が増加され、シリンダに
噴射されるエネルギーの量が、エンジン速度が所望の程度となるように増加されるように
、つまり、燃料ガス噴射期間の継続時間が増加されるように、電子制御部によって補正さ
れる。
しかしながら、燃料ガスのエネルギー密度における変化を補正し、所望のエンジン速度
を達成するこの方法は、燃焼室における最大燃焼圧力が最適な動作点より低くなってしま
うため、より低効率となってしまう。同様に、燃料ガスのエネルギー密度が、基準燃料ガ
スより大きい場合には、最大燃焼圧力はエンジンが設計された最大燃焼圧力より高くなっ
てしまい、エンジンの摩耗を増加させ、また、損傷の可能性を高めることになる。
を達成するこの方法は、燃焼室における最大燃焼圧力が最適な動作点より低くなってしま
うため、より低効率となってしまう。同様に、燃料ガスのエネルギー密度が、基準燃料ガ
スより大きい場合には、最大燃焼圧力はエンジンが設計された最大燃焼圧力より高くなっ
てしまい、エンジンの摩耗を増加させ、また、損傷の可能性を高めることになる。
したがって、燃料ガスの熱量値と燃料ガスの温度の両方が、単位時間当たりにシリンダ
内に噴射されるエネルギーの密度とエネルギーの量とに影響を与える。
内に噴射されるエネルギーの密度とエネルギーの量とに影響を与える。
ＥＰ１５４６５３２には、燃料オイルと燃料ガスとの燃焼で作動する複数の燃料エンジ
ンを運転するためのシステムが開示されている。電子制御部は、エンジンシステムに接続
されており、燃料ガス温度や燃料ガス圧力などの、エンジンシステムの運転特性に基づい
て、エンジンへ送出される複数の燃料の各々の量を制御する。
ンを運転するためのシステムが開示されている。電子制御部は、エンジンシステムに接続
されており、燃料ガス温度や燃料ガス圧力などの、エンジンシステムの運転特性に基づい
て、エンジンへ送出される複数の燃料の各々の量を制御する。
本発明によれば、変化するエネルギー密度の燃料ガスで運転されるときの内燃エンジン
の効率を最適化することが望まれる。
の効率を最適化することが望まれる。
これを目的として、本発明による内燃エンジンは、所与のエンジン負荷で所望のエンジ
ン速度を得るために、測定されたエンジン負荷から決定される基準燃料指数と、少なくと
も１つのエンジン制御部によって決定された適用される燃料指数との比較に基づいて、運
転中にエンジン負荷を測定するためのセンサ装置が設けられ、少なくとも１つのエンジン
制御部は、適用される燃料指数が基準燃料指数に対応するように、燃料ガスのエネルギー
密度の変化に応じて、燃焼室への燃料ガスの噴射圧力を制御することを特徴とする。
ン速度を得るために、測定されたエンジン負荷から決定される基準燃料指数と、少なくと
も１つのエンジン制御部によって決定された適用される燃料指数との比較に基づいて、運
転中にエンジン負荷を測定するためのセンサ装置が設けられ、少なくとも１つのエンジン
制御部は、適用される燃料指数が基準燃料指数に対応するように、燃料ガスのエネルギー
密度の変化に応じて、燃焼室への燃料ガスの噴射圧力を制御することを特徴とする。
電子制御部は、センサ装置からの読取りに基づいて、測定されたエンジン負荷と、対応
する基準燃料指数とを決定することができ、また、基準燃料指数を、エンジン制御部によ
って計算された適用される燃料指数と比較することができる。基準燃料指数と適用された
燃料指数との間に差がある場合は、単位時間当たりに噴射されるエネルギーの量が、燃料
ガスの熱量値および／または燃料ガスの温度の変化があっても一定であるように、燃料ガ
ス噴射圧力が調整される。
する基準燃料指数とを決定することができ、また、基準燃料指数を、エンジン制御部によ
って計算された適用される燃料指数と比較することができる。基準燃料指数と適用された
燃料指数との間に差がある場合は、単位時間当たりに噴射されるエネルギーの量が、燃料
ガスの熱量値および／または燃料ガスの温度の変化があっても一定であるように、燃料ガ
ス噴射圧力が調整される。
例えば、本発明による船舶用エンジンを載せた船舶に作用する波や、所望の速度から速
度変化を引き起こす燃料ガスのエネルギー密度の急速な変化などの出力変化による、急速
なエンジン負荷の外乱は、燃料噴射期間の継続時間を調整することによって１回の噴射で
シリンダに噴射されるエネルギーの量を素早く調整することで、補正される。燃料噴射圧
力を調整することで、燃料ガスの熱量値を時間とともにゆっくりと変化させるように、お
よび／または、燃料ガスの温度を変化させるように補正することができ、噴射された燃料
ガスの特性が基準燃料ガスに相当しているかのように、同じ放熱および同じ効率を維持す
る。さらに、これによって、例えば、噴射のタイミング、および排気弁を開閉するタイミ
ングに関して、燃料噴射期間の継続時間を調整することよりも、時間が重要な燃焼過程の
タイミングをより効率的にすることになる。
度変化を引き起こす燃料ガスのエネルギー密度の急速な変化などの出力変化による、急速
なエンジン負荷の外乱は、燃料噴射期間の継続時間を調整することによって１回の噴射で
シリンダに噴射されるエネルギーの量を素早く調整することで、補正される。燃料噴射圧
力を調整することで、燃料ガスの熱量値を時間とともにゆっくりと変化させるように、お
よび／または、燃料ガスの温度を変化させるように補正することができ、噴射された燃料
ガスの特性が基準燃料ガスに相当しているかのように、同じ放熱および同じ効率を維持す
る。さらに、これによって、例えば、噴射のタイミング、および排気弁を開閉するタイミ
ングに関して、燃料噴射期間の継続時間を調整することよりも、時間が重要な燃焼過程の
タイミングをより効率的にすることになる。
燃料消費および排出燃焼ガスの減少による明白な恩恵に加えて、調整され、かつ、均衡
のとれたエンジンは、維持費を大きく削減し、エンジンの損傷の危険性を減らす可能性が
ある。
のとれたエンジンは、維持費を大きく削減し、エンジンの損傷の危険性を減らす可能性が
ある。
エンジンをより効率よく運転できる好ましい実施形態では、少なくとも１つのエンジン
制御部は、燃料ガスの熱量値および／または温度の変化に応じて、燃焼室への燃料ガスの
噴射圧力を制御する。
制御部は、燃料ガスの熱量値および／または温度の変化に応じて、燃焼室への燃料ガスの
噴射圧力を制御する。
実用的な簡単な実施形態では、測定されたエンジン負荷は、軸トルクと軸回転速度との
、センサ装置による測定から決定される。
、センサ装置による測定から決定される。
別の実施形態では、測定されたエンジン負荷は、燃焼サイクルの間の燃焼圧力と軸の回
転速度との、センサ装置による測定から決定される。
転速度との、センサ装置による測定から決定される。
これは、本発明による特に有利な実施形態を可能にし、その実施形態では、燃料ガス噴
射圧力は、最適な燃料消費および燃焼ガス排出を得るために、クランクシャフトの位置に
応じて、噴射タイミングの調整と、排気弁を開閉するタイミングの調整との組合せにより
調整される。
射圧力は、最適な燃料消費および燃焼ガス排出を得るために、クランクシャフトの位置に
応じて、噴射タイミングの調整と、排気弁を開閉するタイミングの調整との組合せにより
調整される。
本発明の信頼できる実施によれば、シリンダには、シリンダの燃焼室に直に燃料オイル
を噴射する燃料オイル噴射器と、燃料オイル供給システムとが設けられる。
を噴射する燃料オイル噴射器と、燃料オイル供給システムとが設けられる。
本発明の信頼できる実施によれば、燃料ガス供給システムは、コモンレール燃料ガス供
給システムである。
給システムである。
実用的に好ましい実施形態では、シリンダに提供される燃料ガスの温度は、１０〜７０
℃の範囲にある。これは、ガス供給配管での凝縮を防止する。
℃の範囲にある。これは、ガス供給配管での凝縮を防止する。
好ましい実施形態では、１００％のエンジン負荷において、エンジン速度が４５ｒｐｍ
から２５０ｒｐｍまでの範囲にある。低速度のエンジンは、典型的には非常に大きな出力
のエンジンであり、燃焼圧力の点においてエンジンを効率的に運転するのが実際には問題
である。
から２５０ｒｐｍまでの範囲にある。低速度のエンジンは、典型的には非常に大きな出力
のエンジンであり、燃焼圧力の点においてエンジンを効率的に運転するのが実際には問題
である。
実用的な好ましい実施形態では、燃料ガスをシリンダに提供するガス供給システムは、
液化天然ガス輸送船の液化天然ガスタンクに連結されている。
液化天然ガス輸送船の液化天然ガスタンクに連結されている。
本発明の例と実施形態とを、非常に概略化された図面を参照しつつ、以下でより詳細に
説明する。
説明する。
本発明の好ましい実施形態による内燃エンジン１は、図１に示されるように、２サイク
ルクロスヘッドディーゼルエンジンであってもよい。このようなエンジン１は、例えば、
ＭＡＮ Ｄｉｅｓｅｌ製造の型式ＭＣもしくはＭＥ、Ｗａｒｔｓｉｌａ製造の型式Ｓｕｌ
ｚｅｒ ＲＴ−ｆｌｅｘもしくはＳｕｌｚｅｒ ＲＴＡ、または三菱重工業製造のものと
することができる。この型式のエンジンは、船舶の主エンジンとして、または、発電所の
定置エンジンとして典型的に用いられる大型エンジンである。シリンダは、例えば、２５
ｃｍから１２０ｃｍまでの範囲のボアを有することができ、エンジンは、例えば、３００
０ｋＷから１２０，０００ｋＷまでの範囲の出力を有することができる。エンジン速度は
、典型的には、４０ｒｐｍから２５０ｒｐｍまでの範囲にある。本発明による圧縮点火内
燃エンジンは、典型的には、一次燃料として重油燃料を用いることができる。
ルクロスヘッドディーゼルエンジンであってもよい。このようなエンジン１は、例えば、
ＭＡＮ Ｄｉｅｓｅｌ製造の型式ＭＣもしくはＭＥ、Ｗａｒｔｓｉｌａ製造の型式Ｓｕｌ
ｚｅｒ ＲＴ−ｆｌｅｘもしくはＳｕｌｚｅｒ ＲＴＡ、または三菱重工業製造のものと
することができる。この型式のエンジンは、船舶の主エンジンとして、または、発電所の
定置エンジンとして典型的に用いられる大型エンジンである。シリンダは、例えば、２５
ｃｍから１２０ｃｍまでの範囲のボアを有することができ、エンジンは、例えば、３００
０ｋＷから１２０，０００ｋＷまでの範囲の出力を有することができる。エンジン速度は
、典型的には、４０ｒｐｍから２５０ｒｐｍまでの範囲にある。本発明による圧縮点火内
燃エンジンは、典型的には、一次燃料として重油燃料を用いることができる。
図１のエンジン１は、エンジンフレーム４のシリンダ部３に取り付けられたシリンダラ
イナ２を備えた複数のシリンダを有する。排気弁ハウジング５はシリンダカバー６に取り
付けられており、排気管７は、個々のシリンダから、複数またはすべてのシリンダに共通
の排気だめ８へと延びている。排気だめでは、排気管から排出される排気パルスによって
引き起こされる圧力変動が、より一様な圧力に均一化され、１つまたは複数のターボチャ
ージャ９は、排気だめ８からの排気を受け、排気だめと同様に、長尺の圧力容器である掃
気受け１０を備える掃気システムに圧縮された空気を送る。
イナ２を備えた複数のシリンダを有する。排気弁ハウジング５はシリンダカバー６に取り
付けられており、排気管７は、個々のシリンダから、複数またはすべてのシリンダに共通
の排気だめ８へと延びている。排気だめでは、排気管から排出される排気パルスによって
引き起こされる圧力変動が、より一様な圧力に均一化され、１つまたは複数のターボチャ
ージャ９は、排気だめ８からの排気を受け、排気だめと同様に、長尺の圧力容器である掃
気受け１０を備える掃気システムに圧縮された空気を送る。
個々のシリンダでは、ピストンがピストンロッドに取り付けられており、そのピストン
ロッドは、クロスヘッドおよび連結ロッド（図示せず）を介してクランクシャフト上のク
ランクピンと連結されている。燃料噴射器は、燃料を燃焼室に噴射する。噴射された燃料
が燃料オイルであるとき、その燃料オイルは、ピストン上方の空気が高温であるため、自
動点火する。ピストンが、上向きの圧縮ストロークの間に入口空気を圧縮したため、高温
となっている。
ロッドは、クロスヘッドおよび連結ロッド（図示せず）を介してクランクシャフト上のク
ランクピンと連結されている。燃料噴射器は、燃料を燃焼室に噴射する。噴射された燃料
が燃料オイルであるとき、その燃料オイルは、ピストン上方の空気が高温であるため、自
動点火する。ピストンが、上向きの圧縮ストロークの間に入口空気を圧縮したため、高温
となっている。
本発明は、二元燃料供給システムを備えた船舶用ディーゼルエンジンにおいて実施され
るのが好ましく、以下においては、本発明をこのような例によって説明するが、当然なが
ら、本発明は一元燃料システムとして実施されてもよい。本例のエンジンは、オイルとガ
スとの噴射を電子制御する電子制御エンジンであり、燃料噴射と燃焼との最適化を確実に
行う。さらに、これは、燃料ガスの燃焼を点火するためのパイロット燃料オイル噴射を伴
う高圧ガス噴射原理に基づいて行われる。この原理があることで、ディーゼル燃焼過程を
十分に利用することができ、それによって燃料オイル燃焼の場合と同じ高い熱効率を得る
ことができる。図２には、シリンダ部３が、単一のシリンダ１１で示されているが、エン
ジンは、４個から１６個のシリンダなど、複数のシリンダを有する。図２に概略的に示さ
れるように、内燃エンジン１は、シリンダ１１の燃焼室に提供されるべき燃料オイルと燃
料ガスとを、燃料オイル噴射システム２０と燃料ガス噴射システム３０とにそれぞれ提供
する燃料オイル供給システム２３と燃料ガス供給システム１９とを備えている。この例に
おいて、燃料オイル噴射システム２０と燃料ガス噴射システム３０とは、シリンダ１１の
燃焼室への燃料オイルと燃料ガスとの噴射をそれぞれ制御する。燃料噴射システム２０、
３０の一般的な原理は、各シリンダ１１が、シリンダカバー６の燃料噴射器１３、１４に
連結された燃料ポンプや弁などの１つまたは複数の燃料注入デバイス１５、１６を制御す
るシリンダ制御部１２と関連付けられていることである。シリンダあたりの噴射器１３、
１４の数は、シリンダ１１の出力に依存する。好ましい実施形態では、各シリンダは、少
なくとも燃料オイル噴射器１３と燃料ガス噴射器１４とを備える。より小型のエンジンで
は、燃料のタイプごとに１つの噴射器で、１回の燃焼過程に必要な燃料の量を噴射するに
は十分な場合があるが、より大型の、より出力の大きいエンジンでは、燃料のタイプごと
に２つまたは３つの噴射器が必要となる可能性がある。いくつかの噴射器がシリンダ１１
ごとに設けられているときは、噴射器１３当たりに１つの燃料注入デバイス１５、噴射器
１４当たりに１つの燃料注入デバイス１６があってもよい。燃料噴射システム２０、３０
のシリンダ制御部１２は、船舶の艦橋と通信するエンジン制御部１７によって制御される
。
るのが好ましく、以下においては、本発明をこのような例によって説明するが、当然なが
ら、本発明は一元燃料システムとして実施されてもよい。本例のエンジンは、オイルとガ
スとの噴射を電子制御する電子制御エンジンであり、燃料噴射と燃焼との最適化を確実に
行う。さらに、これは、燃料ガスの燃焼を点火するためのパイロット燃料オイル噴射を伴
う高圧ガス噴射原理に基づいて行われる。この原理があることで、ディーゼル燃焼過程を
十分に利用することができ、それによって燃料オイル燃焼の場合と同じ高い熱効率を得る
ことができる。図２には、シリンダ部３が、単一のシリンダ１１で示されているが、エン
ジンは、４個から１６個のシリンダなど、複数のシリンダを有する。図２に概略的に示さ
れるように、内燃エンジン１は、シリンダ１１の燃焼室に提供されるべき燃料オイルと燃
料ガスとを、燃料オイル噴射システム２０と燃料ガス噴射システム３０とにそれぞれ提供
する燃料オイル供給システム２３と燃料ガス供給システム１９とを備えている。この例に
おいて、燃料オイル噴射システム２０と燃料ガス噴射システム３０とは、シリンダ１１の
燃焼室への燃料オイルと燃料ガスとの噴射をそれぞれ制御する。燃料噴射システム２０、
３０の一般的な原理は、各シリンダ１１が、シリンダカバー６の燃料噴射器１３、１４に
連結された燃料ポンプや弁などの１つまたは複数の燃料注入デバイス１５、１６を制御す
るシリンダ制御部１２と関連付けられていることである。シリンダあたりの噴射器１３、
１４の数は、シリンダ１１の出力に依存する。好ましい実施形態では、各シリンダは、少
なくとも燃料オイル噴射器１３と燃料ガス噴射器１４とを備える。より小型のエンジンで
は、燃料のタイプごとに１つの噴射器で、１回の燃焼過程に必要な燃料の量を噴射するに
は十分な場合があるが、より大型の、より出力の大きいエンジンでは、燃料のタイプごと
に２つまたは３つの噴射器が必要となる可能性がある。いくつかの噴射器がシリンダ１１
ごとに設けられているときは、噴射器１３当たりに１つの燃料注入デバイス１５、噴射器
１４当たりに１つの燃料注入デバイス１６があってもよい。燃料噴射システム２０、３０
のシリンダ制御部１２は、船舶の艦橋と通信するエンジン制御部１７によって制御される
。
燃料ガス供給システム１９は、海上で運行されるＬＮＧ輸送船の液化天然ガス（ＬＮＧ
）タンク１８に連結されていることが好ましい。ＬＮＧ輸送船のＬＮＧタンクは、低温に
保たれているが、海水と大気とからの外部の熱がタンクの断熱材を通って伝達されるため
、不可避的に熱せられる。外部の熱が侵入することで、ＬＮＧの一部が気化、つまり、ボ
イルオフし、タンクの圧力は徐々に高くなる。タンクの圧力を許容可能なレベルに保つた
めに、再液化システム（図示せず）が、ボイルオフガスを再液化するために使用されても
よい。代わりに、または、再液化システムと組み合わせて、ボイルオフガス圧縮機は、燃
料ガス噴射システム３０にそのように命令されたときに、高圧のボイルオフガスを提供す
ることができる。シリンダでは、シリンダ制御部１２によって制御された燃料注入デバイ
ス１６は、燃料ガス噴射器１４のタイミングと開きとをもたらす。燃料ガスは、好ましく
は、コモンレール設計の二重壁ガス供給配管２６によって燃料ガス噴射システムに提供さ
れる。コモンレール設計では、燃料ガス噴射器１４の弁は、補助制御オイルシステムによ
って制御される。この補助制御オイルシステムは、原則として、油圧制御オイルシステム
および電子ガス噴射弁から成り、高圧の制御されたオイルをガス噴射器１４に供給し、そ
れによってガス噴射器１４のガス弁のタイミングと開きとを制御する。効率的なガス噴射
は、ガスの送出圧力が、エンジンの負荷に依存して、１５０ｂａｒと４００ｂａｒとの間
にあり、燃料ガスが３０℃から６０℃の間、好ましくは約４５℃であるときに得られる。
バッファタンク２２は、燃料ガス供給システム１９によって燃料ガス噴射システム３０に
提供される前にボイルオフガスを貯蔵するために使用される。ＬＮＧ輸送船のＬＮＧタン
ク内の不可避的なボイルオフガスの量は、通常、ＬＮＧ輸送船の内燃エンジンの運転に対
する唯一の燃料としては不十分であるが、本発明によれば、このボイルオフガスの量を、
内燃エンジンの燃料オイルと組み合わせて有利に使用することができる。燃料ガス噴射シ
ステム３０の運転は、ガス組成、ならびにガス組成における変化に対して鈍感である。し
たがって、プロパンやブタンなどの、より高級な炭化水素から通常成る液化石油ガス（Ｌ
ＰＧ）も、燃料オイルと同じ定格を維持しつつ、速度、熱効率、および出力の観点におい
てエンジンの性能を変えることなく、ＬＮＧのように、燃料ガスとして適用することがで
きる。
）タンク１８に連結されていることが好ましい。ＬＮＧ輸送船のＬＮＧタンクは、低温に
保たれているが、海水と大気とからの外部の熱がタンクの断熱材を通って伝達されるため
、不可避的に熱せられる。外部の熱が侵入することで、ＬＮＧの一部が気化、つまり、ボ
イルオフし、タンクの圧力は徐々に高くなる。タンクの圧力を許容可能なレベルに保つた
めに、再液化システム（図示せず）が、ボイルオフガスを再液化するために使用されても
よい。代わりに、または、再液化システムと組み合わせて、ボイルオフガス圧縮機は、燃
料ガス噴射システム３０にそのように命令されたときに、高圧のボイルオフガスを提供す
ることができる。シリンダでは、シリンダ制御部１２によって制御された燃料注入デバイ
ス１６は、燃料ガス噴射器１４のタイミングと開きとをもたらす。燃料ガスは、好ましく
は、コモンレール設計の二重壁ガス供給配管２６によって燃料ガス噴射システムに提供さ
れる。コモンレール設計では、燃料ガス噴射器１４の弁は、補助制御オイルシステムによ
って制御される。この補助制御オイルシステムは、原則として、油圧制御オイルシステム
および電子ガス噴射弁から成り、高圧の制御されたオイルをガス噴射器１４に供給し、そ
れによってガス噴射器１４のガス弁のタイミングと開きとを制御する。効率的なガス噴射
は、ガスの送出圧力が、エンジンの負荷に依存して、１５０ｂａｒと４００ｂａｒとの間
にあり、燃料ガスが３０℃から６０℃の間、好ましくは約４５℃であるときに得られる。
バッファタンク２２は、燃料ガス供給システム１９によって燃料ガス噴射システム３０に
提供される前にボイルオフガスを貯蔵するために使用される。ＬＮＧ輸送船のＬＮＧタン
ク内の不可避的なボイルオフガスの量は、通常、ＬＮＧ輸送船の内燃エンジンの運転に対
する唯一の燃料としては不十分であるが、本発明によれば、このボイルオフガスの量を、
内燃エンジンの燃料オイルと組み合わせて有利に使用することができる。燃料ガス噴射シ
ステム３０の運転は、ガス組成、ならびにガス組成における変化に対して鈍感である。し
たがって、プロパンやブタンなどの、より高級な炭化水素から通常成る液化石油ガス（Ｌ
ＰＧ）も、燃料オイルと同じ定格を維持しつつ、速度、熱効率、および出力の観点におい
てエンジンの性能を変えることなく、ＬＮＧのように、燃料ガスとして適用することがで
きる。
燃料オイル噴射システム２０では、燃料オイル投入装置１５は燃料ポンプであってもよ
く、その場合、燃料オイル供給システム２３は、２ｂａｒから１５ｂａｒまでの範囲など
、供給管２４において比較的低い供給圧力で燃料オイルタンク２１から燃料注入デバイス
に燃料オイルを送出することだけが必要である。あるいは、燃料オイル注入デバイス１５
は、弁、すなわち、計量デバイスに連結された弁であってもよく、その場合、燃料供給管
は、５００ｂａｒから１５００ｂａｒまでの範囲の供給圧力など、燃料が噴射圧力より高
い圧力となっている高圧管である。このような燃料オイル供給システム２３は、コモンレ
ールシステムと呼ばれる。いずれの場合でも、燃料オイル注入デバイス１５は、通常のエ
ンジンの運転中に開位置に維持される弁を備えた分岐管によって燃料供給管２４に連結さ
れている。燃料オイル注入デバイス１５は、高圧燃料オイル管を介して燃料オイル噴射器
１３に連結されている。再帰管は、燃料オイル噴射器から燃料オイル戻り配管（図示せず
）に通じている。シリンダへと提供される燃料オイルは、典型的には、重油または船舶用
ディーゼルオイルである。
く、その場合、燃料オイル供給システム２３は、２ｂａｒから１５ｂａｒまでの範囲など
、供給管２４において比較的低い供給圧力で燃料オイルタンク２１から燃料注入デバイス
に燃料オイルを送出することだけが必要である。あるいは、燃料オイル注入デバイス１５
は、弁、すなわち、計量デバイスに連結された弁であってもよく、その場合、燃料供給管
は、５００ｂａｒから１５００ｂａｒまでの範囲の供給圧力など、燃料が噴射圧力より高
い圧力となっている高圧管である。このような燃料オイル供給システム２３は、コモンレ
ールシステムと呼ばれる。いずれの場合でも、燃料オイル注入デバイス１５は、通常のエ
ンジンの運転中に開位置に維持される弁を備えた分岐管によって燃料供給管２４に連結さ
れている。燃料オイル注入デバイス１５は、高圧燃料オイル管を介して燃料オイル噴射器
１３に連結されている。再帰管は、燃料オイル噴射器から燃料オイル戻り配管（図示せず
）に通じている。シリンダへと提供される燃料オイルは、典型的には、重油または船舶用
ディーゼルオイルである。
本発明による内燃エンジン１は、前述のような燃料オイル供給システムを備えた既存の
エンジンに、燃料ガス供給システム１９と燃料ガス噴射システム３０とを設置することで
提供されてもよい。噴射制御は、それぞれシリンダ１１の燃焼室内へと提供される燃料オ
イルと燃料ガスとの量を制御する、１つのシリンダ制御部または独立したシリンダ制御部
１２ａ、１２ｂのいずれかであってもよい。同様に、燃料オイル噴射システム２０および
燃料ガス噴射システム３０は、１つのエンジン制御部１７によって、または独立したエン
ジン制御部１７ａ、１７ｂにおいて別々に、のいずれかで制御され得る。本発明による内
燃エンジンを運転するときには、燃料噴射のエンジン調整は、燃料オイル噴射システム２
０または燃料ガス噴射システム３０のいずれかによって行われる。概して、エンジン制御
部１７は、センサ装置４０からエンジン速度信号と他のエンジン運転パラメータとを受信
し、シリンダ１１の燃焼室に提供されるべき燃料の量および速さを制御し、このことは、
エンジンの調速機制御としても知られている。本発明による内燃エンジンは、燃料オイル
運転モードと、燃料ガス運転モードと、燃料オイル／燃料ガス複合運転モードとで運転す
ることができる。運転モードは、例えば、ガス漏れといった、エンジンが燃料オイル運転
モードに自動で素早く切り替えられる場合における安全上の理由を除いて、船の艦橋から
命令されてでもよい。
エンジンに、燃料ガス供給システム１９と燃料ガス噴射システム３０とを設置することで
提供されてもよい。噴射制御は、それぞれシリンダ１１の燃焼室内へと提供される燃料オ
イルと燃料ガスとの量を制御する、１つのシリンダ制御部または独立したシリンダ制御部
１２ａ、１２ｂのいずれかであってもよい。同様に、燃料オイル噴射システム２０および
燃料ガス噴射システム３０は、１つのエンジン制御部１７によって、または独立したエン
ジン制御部１７ａ、１７ｂにおいて別々に、のいずれかで制御され得る。本発明による内
燃エンジンを運転するときには、燃料噴射のエンジン調整は、燃料オイル噴射システム２
０または燃料ガス噴射システム３０のいずれかによって行われる。概して、エンジン制御
部１７は、センサ装置４０からエンジン速度信号と他のエンジン運転パラメータとを受信
し、シリンダ１１の燃焼室に提供されるべき燃料の量および速さを制御し、このことは、
エンジンの調速機制御としても知られている。本発明による内燃エンジンは、燃料オイル
運転モードと、燃料ガス運転モードと、燃料オイル／燃料ガス複合運転モードとで運転す
ることができる。運転モードは、例えば、ガス漏れといった、エンジンが燃料オイル運転
モードに自動で素早く切り替えられる場合における安全上の理由を除いて、船の艦橋から
命令されてでもよい。
燃料オイル／燃料ガス複合運転モードは、燃料オイル運転モードと燃料ガス運転モード
との間で自動的に交互に切り替わることで実施されてもよい。燃料オイル運転モードと燃
料ガス運転モードとの間での切り替えは、燃料オイル噴射システム２０と燃料ガス噴射シ
ステム３０とに接続されたエンジンモード選択機能部２５によって命令されてもよく、好
ましくは、エンジン切り替えの機能部は燃料ガス供給システム１９の一部であり、したが
って、切り替えは、燃料ガス噴射システム３０専用のエンジン制御部１７ｂによって制御
される。燃料オイル／燃料ガス複合運転モードでは、エンジンモード選択機能部２５は、
内燃エンジンにおける燃焼が、燃料オイル噴射システム２０または燃料ガス噴射システム
３０によって開始されるかを、すなわち、エンジンモード選択機能部２５は、燃料オイル
噴射システム２０または燃料ガス噴射システム３０を使用してエンジン制御部１７の調速
機制御機能を切り替えるかを判断する。
との間で自動的に交互に切り替わることで実施されてもよい。燃料オイル運転モードと燃
料ガス運転モードとの間での切り替えは、燃料オイル噴射システム２０と燃料ガス噴射シ
ステム３０とに接続されたエンジンモード選択機能部２５によって命令されてもよく、好
ましくは、エンジン切り替えの機能部は燃料ガス供給システム１９の一部であり、したが
って、切り替えは、燃料ガス噴射システム３０専用のエンジン制御部１７ｂによって制御
される。燃料オイル／燃料ガス複合運転モードでは、エンジンモード選択機能部２５は、
内燃エンジンにおける燃焼が、燃料オイル噴射システム２０または燃料ガス噴射システム
３０によって開始されるかを、すなわち、エンジンモード選択機能部２５は、燃料オイル
噴射システム２０または燃料ガス噴射システム３０を使用してエンジン制御部１７の調速
機制御機能を切り替えるかを判断する。
燃料ガス運転モードでは、燃焼過程の燃料ガス噴射とタイミングとは、燃料ガス噴射シ
ステム３０によって制御される。これは、エンジンを所与のエンジン負荷で最適に運転す
るために必要とされる燃料ガス噴射時間と燃料ガス噴射圧力とを規定する所定の基準燃料
指数、すなわち燃料ガス指数に従って行われる。運転が行われる前に、エンジンは、様々
な負荷での最適な基準燃料ガス噴射時間と燃料ガス噴射圧力とを決定するために、プロペ
ラ曲線に沿って様々な負荷で試験される。したがって、エンジン制御部１７、１７ｂが、
例えば、燃料ガス噴射の正確なタイミングと、排気弁を開閉する正確なタイミングと、油
圧とを見いだすためにエンジンマップを検索するとき、それは、エンジンを所望のエンジ
ン負荷で運転するために必要とされる、命令された燃料ガス噴射時間と命令された燃料ガ
ス噴射圧力との両方も見いだす。
ステム３０によって制御される。これは、エンジンを所与のエンジン負荷で最適に運転す
るために必要とされる燃料ガス噴射時間と燃料ガス噴射圧力とを規定する所定の基準燃料
指数、すなわち燃料ガス指数に従って行われる。運転が行われる前に、エンジンは、様々
な負荷での最適な基準燃料ガス噴射時間と燃料ガス噴射圧力とを決定するために、プロペ
ラ曲線に沿って様々な負荷で試験される。したがって、エンジン制御部１７、１７ｂが、
例えば、燃料ガス噴射の正確なタイミングと、排気弁を開閉する正確なタイミングと、油
圧とを見いだすためにエンジンマップを検索するとき、それは、エンジンを所望のエンジ
ン負荷で運転するために必要とされる、命令された燃料ガス噴射時間と命令された燃料ガ
ス噴射圧力との両方も見いだす。
エンジンが燃料ガスモードで運転されるとき、エンジン制御部１７、１７ｂの調速機制
御は、所与のエンジン負荷で所望のエンジン速度を得るために、燃料指数を計算すること
で噴射される燃料ガスの量を制御する。したがって、エンジン負荷における変化によって
、エンジン速度と所望のエンジン速度との相違が生じるため、適用された燃料指数は、所
望のエンジン速度が達成されるように調整される。例えば、燃料ガスの熱量値が基準ガス
の熱量値より小さい場合、より少ないエネルギーが、燃料ガス噴射期間においてシリンダ
内へと噴射される。これによりエンジン速度が低下することになり、そのエンジン速度は
、エンジン制御部１７、１７ｂと通信するセンサ装置４０によって測定される。所望のエ
ンジン速度を得るために、エンジン制御部１７、１７ｂは、燃料ガス噴射期間が長くされ
、それによって噴射される燃料ガスの量が増加されるように、適用された燃料指数を増加
する。所望のエンジン速度に維持するための同じ原則は、燃料オイル噴射システムのエン
ジン制御部１７ａによって用いられており、エンジン負荷の急激な変化を非常に効率的に
素早く制御する。しかしながら、燃料ガス運転モードでは、所望のエンジン速度が燃焼室
においてより低い最大圧力で達成されるため、エンジンが設計されている基準ガスを用い
る場合よりも効率が低くなる。燃料ガスの熱量値が基準ガスより大きい場合、燃焼室にお
ける最大燃焼圧力は、エンジンが設計されている最大燃焼圧力よりも高くなり、エンジン
部品の摩耗が増加し、エンジンは損傷する可能性がある。
御は、所与のエンジン負荷で所望のエンジン速度を得るために、燃料指数を計算すること
で噴射される燃料ガスの量を制御する。したがって、エンジン負荷における変化によって
、エンジン速度と所望のエンジン速度との相違が生じるため、適用された燃料指数は、所
望のエンジン速度が達成されるように調整される。例えば、燃料ガスの熱量値が基準ガス
の熱量値より小さい場合、より少ないエネルギーが、燃料ガス噴射期間においてシリンダ
内へと噴射される。これによりエンジン速度が低下することになり、そのエンジン速度は
、エンジン制御部１７、１７ｂと通信するセンサ装置４０によって測定される。所望のエ
ンジン速度を得るために、エンジン制御部１７、１７ｂは、燃料ガス噴射期間が長くされ
、それによって噴射される燃料ガスの量が増加されるように、適用された燃料指数を増加
する。所望のエンジン速度に維持するための同じ原則は、燃料オイル噴射システムのエン
ジン制御部１７ａによって用いられており、エンジン負荷の急激な変化を非常に効率的に
素早く制御する。しかしながら、燃料ガス運転モードでは、所望のエンジン速度が燃焼室
においてより低い最大圧力で達成されるため、エンジンが設計されている基準ガスを用い
る場合よりも効率が低くなる。燃料ガスの熱量値が基準ガスより大きい場合、燃焼室にお
ける最大燃焼圧力は、エンジンが設計されている最大燃焼圧力よりも高くなり、エンジン
部品の摩耗が増加し、エンジンは損傷する可能性がある。
シリンダに一定圧力の燃料ガスが提供される場合、基準燃料ガスの温度と比べてより低
い燃料ガス温度は、燃料ガスのエネルギー密度が基準燃料ガスのエネルギー密度より大き
くなるため、最大燃焼圧力はエンジンが設計されている最大燃焼圧力より高くなることに
なる。したがって、シリンダに提供される燃料ガスの熱量値および温度の変化は、燃焼過
程において同じ効果を有し、このような変化は、エンジン制御部によって、エンジン負荷
の変化とされており、したがって、燃料指数は、エンジン制御部１７、１７ｂによって調
整される。
い燃料ガス温度は、燃料ガスのエネルギー密度が基準燃料ガスのエネルギー密度より大き
くなるため、最大燃焼圧力はエンジンが設計されている最大燃焼圧力より高くなることに
なる。したがって、シリンダに提供される燃料ガスの熱量値および温度の変化は、燃焼過
程において同じ効果を有し、このような変化は、エンジン制御部によって、エンジン負荷
の変化とされており、したがって、燃料指数は、エンジン制御部１７、１７ｂによって調
整される。
そのため、燃料指数が、燃料ガスのエネルギー密度の変化に応じて燃料噴射期間を調整
することで、素早い制御で調整されるとき、エンジン制御部１７、１７ｂによって用いら
れる適用された燃料指数は、実際のエンジン負荷に対応する基準燃料指数とは時間ととも
に異なることになる。実際のエンジン負荷、したがって基準燃料指数は、例えば、センサ
装置４０から受信されるエンジン速度と、平均シリンダ燃焼圧力またはクランクシャフト
のトルクの測定値とに基づいて、エンジン制御部１７、１７ｂによって決定されてもよい
。
することで、素早い制御で調整されるとき、エンジン制御部１７、１７ｂによって用いら
れる適用された燃料指数は、実際のエンジン負荷に対応する基準燃料指数とは時間ととも
に異なることになる。実際のエンジン負荷、したがって基準燃料指数は、例えば、センサ
装置４０から受信されるエンジン速度と、平均シリンダ燃焼圧力またはクランクシャフト
のトルクの測定値とに基づいて、エンジン制御部１７、１７ｂによって決定されてもよい
。
エンジン制御部１７、１７ｂは、適用された燃料指数を基準燃料指数と比較し、適用さ
れた燃料指数が基準燃料指数に対応するように、燃料ガス噴射圧力を調整する。したがっ
て、エンジン制御部１７、１７ｂは、単位時間当たりにシリンダに噴射されるエネルギー
の量が、例えば、エンジンの製造基準調整のもとでエンジン制御部１７、１７ｂのマップ
に保管されたのと同じ程度などで一定に維持されるように、燃料ガス供給システム１９か
らの調整された燃料ガス圧力を命令することで、燃料ガスの噴射圧力を制御する。調整さ
れた燃料ガス噴射圧力、および、単位時間当たりに噴射されるエネルギーの量の対応する
調整は、エンジン出力の変化をもたらすため、エンジン制御部１７、１７ｂの調速機制御
は、適用された燃料指数を調整してエンジン出力を維持し、それによって、一定であるエ
ンジン速度が、基準燃料指数に対応する、適用された燃料指数をもたらす。
れた燃料指数が基準燃料指数に対応するように、燃料ガス噴射圧力を調整する。したがっ
て、エンジン制御部１７、１７ｂは、単位時間当たりにシリンダに噴射されるエネルギー
の量が、例えば、エンジンの製造基準調整のもとでエンジン制御部１７、１７ｂのマップ
に保管されたのと同じ程度などで一定に維持されるように、燃料ガス供給システム１９か
らの調整された燃料ガス圧力を命令することで、燃料ガスの噴射圧力を制御する。調整さ
れた燃料ガス噴射圧力、および、単位時間当たりに噴射されるエネルギーの量の対応する
調整は、エンジン出力の変化をもたらすため、エンジン制御部１７、１７ｂの調速機制御
は、適用された燃料指数を調整してエンジン出力を維持し、それによって、一定であるエ
ンジン速度が、基準燃料指数に対応する、適用された燃料指数をもたらす。
そのため、燃料ガスの減少した熱量値は、燃料ガス噴射圧力の増加をもたらす一方で、
燃料ガスの増加した熱量値は、燃料ガス噴射圧力の減少をもたらす。同様に、基準ガスに
対して燃料ガスの温度がより低くなると、燃料ガスのエネルギー密度を増加させ、燃料ガ
ス供給システム１９から命令された燃料ガス噴射圧力は、エンジン制御部１７ｂによって
低下させられる一方で、基準ガスに対して燃料ガスの温度がより高くなると、燃料ガスの
エネルギー密度を低下させ、燃料ガス供給システム１９から命令された燃料ガス噴射圧力
は、エンジン制御部１７ｂによって上昇させられる。
燃料ガスの増加した熱量値は、燃料ガス噴射圧力の減少をもたらす。同様に、基準ガスに
対して燃料ガスの温度がより低くなると、燃料ガスのエネルギー密度を増加させ、燃料ガ
ス供給システム１９から命令された燃料ガス噴射圧力は、エンジン制御部１７ｂによって
低下させられる一方で、基準ガスに対して燃料ガスの温度がより高くなると、燃料ガスの
エネルギー密度を低下させ、燃料ガス供給システム１９から命令された燃料ガス噴射圧力
は、エンジン制御部１７ｂによって上昇させられる。
以下、本願の出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］
燃料ガス供給システムと、
シリンダであって、前記シリンダの燃焼室に直に燃料ガスを噴射するための燃料ガス噴
射器が設けられたシリンダと、
所与のエンジン負荷で所望のエンジン速度を得るために、適用される燃料指数に応じて
前記燃焼室に噴射される燃料ガスの量を制御する少なくとも１つのエンジン制御部と、
を備え、
前記燃料指数が、１回の噴射当たりに前記シリンダ内へと噴射される燃料ガスの量を規
定し、噴射される前記燃料ガスの量は、燃料ガス噴射期間の継続時間を調整することで制
御される、２サイクルクロスヘッドディーゼルエンジンなどの内燃エンジンであって、
所与のエンジン負荷で所望のエンジン速度を得るために、測定されたエンジン負荷から
決定される基準燃料指数と、前記少なくとも１つのエンジン制御部によって決定された適
用される燃料指数との比較に基づいて、運転中に前記エンジン負荷を測定するためのセン
サ装置が設けられ、前記少なくとも１つのエンジン制御部が、前記適用される燃料指数が
前記基準燃料指数に対応するように、前記燃料ガスのエネルギー密度の変化に応じて、前
記燃焼室への燃料ガスの噴射圧力を制御することを特徴とする内燃エンジン。
［２］
前記少なくとも１つのエンジン制御部が、前記燃料ガスの熱量値および／または温度の
変化に応じて、前記燃焼室への前記燃料ガスの噴射圧力を制御することを特徴とする、［
１］に記載の内燃エンジン。
［３］
前記測定されたエンジン負荷が、燃焼サイクルの間の燃焼圧力と軸の回転速度との、セ
ンサ装置による測定から決定されることを特徴とする、［１］または［２］に記載の内燃
エンジン。
［４］
前記測定されたエンジン負荷が、軸トルクと軸回転速度との、センサ装置による測定か
ら決定されることを特徴とする、［１］または［２］に記載の内燃エンジン。
［５］
前記燃料ガス噴射圧力が、最適な燃料消費および燃焼ガス排出を得るために、噴射タイ
ミングと、クランクシャフトの位置に応じて排気弁を開閉するタイミングとの調整と組み
合わせて調整されることを特徴とする、［１］から［４］に記載の内燃エンジン。
［６］
前記シリンダには、前記シリンダの前記燃焼室に直に燃料オイルを噴射する燃料オイル
噴射器と、燃料オイル供給システムとが設けられることを特徴とする、［１］から［５］
のいずれかに記載の内燃エンジン。
［７］
前記燃料ガス供給システムが、コモンレール燃料ガス供給システムであることを特徴と
する、［１］から［６］のいずれかに記載の内燃エンジン。
［８］
前記シリンダに提供される前記燃料ガスの温度が、１０〜７０℃の範囲にあることを特
徴とする、［１］から［７］のいずれかに記載の内燃エンジン。
［９］
１００％のエンジン負荷において、エンジン速度が４５ｒｐｍから２５０ｒｐｍまでの
範囲にあることを特徴とする、［１］から［８］のいずれかに記載の内燃エンジン。
［１０］
燃料ガスを前記シリンダに提供するガス供給システムが、液化天然ガス輸送船の液化天
然ガスタンクに連結されていることを特徴とする、［１］から［９］のいずれかに記載の
内燃エンジン。
［１］
燃料ガス供給システムと、
シリンダであって、前記シリンダの燃焼室に直に燃料ガスを噴射するための燃料ガス噴
射器が設けられたシリンダと、
所与のエンジン負荷で所望のエンジン速度を得るために、適用される燃料指数に応じて
前記燃焼室に噴射される燃料ガスの量を制御する少なくとも１つのエンジン制御部と、
を備え、
前記燃料指数が、１回の噴射当たりに前記シリンダ内へと噴射される燃料ガスの量を規
定し、噴射される前記燃料ガスの量は、燃料ガス噴射期間の継続時間を調整することで制
御される、２サイクルクロスヘッドディーゼルエンジンなどの内燃エンジンであって、
所与のエンジン負荷で所望のエンジン速度を得るために、測定されたエンジン負荷から
決定される基準燃料指数と、前記少なくとも１つのエンジン制御部によって決定された適
用される燃料指数との比較に基づいて、運転中に前記エンジン負荷を測定するためのセン
サ装置が設けられ、前記少なくとも１つのエンジン制御部が、前記適用される燃料指数が
前記基準燃料指数に対応するように、前記燃料ガスのエネルギー密度の変化に応じて、前
記燃焼室への燃料ガスの噴射圧力を制御することを特徴とする内燃エンジン。
［２］
前記少なくとも１つのエンジン制御部が、前記燃料ガスの熱量値および／または温度の
変化に応じて、前記燃焼室への前記燃料ガスの噴射圧力を制御することを特徴とする、［
１］に記載の内燃エンジン。
［３］
前記測定されたエンジン負荷が、燃焼サイクルの間の燃焼圧力と軸の回転速度との、セ
ンサ装置による測定から決定されることを特徴とする、［１］または［２］に記載の内燃
エンジン。
［４］
前記測定されたエンジン負荷が、軸トルクと軸回転速度との、センサ装置による測定か
ら決定されることを特徴とする、［１］または［２］に記載の内燃エンジン。
［５］
前記燃料ガス噴射圧力が、最適な燃料消費および燃焼ガス排出を得るために、噴射タイ
ミングと、クランクシャフトの位置に応じて排気弁を開閉するタイミングとの調整と組み
合わせて調整されることを特徴とする、［１］から［４］に記載の内燃エンジン。
［６］
前記シリンダには、前記シリンダの前記燃焼室に直に燃料オイルを噴射する燃料オイル
噴射器と、燃料オイル供給システムとが設けられることを特徴とする、［１］から［５］
のいずれかに記載の内燃エンジン。
［７］
前記燃料ガス供給システムが、コモンレール燃料ガス供給システムであることを特徴と
する、［１］から［６］のいずれかに記載の内燃エンジン。
［８］
前記シリンダに提供される前記燃料ガスの温度が、１０〜７０℃の範囲にあることを特
徴とする、［１］から［７］のいずれかに記載の内燃エンジン。
［９］
１００％のエンジン負荷において、エンジン速度が４５ｒｐｍから２５０ｒｐｍまでの
範囲にあることを特徴とする、［１］から［８］のいずれかに記載の内燃エンジン。
［１０］
燃料ガスを前記シリンダに提供するガス供給システムが、液化天然ガス輸送船の液化天
然ガスタンクに連結されていることを特徴とする、［１］から［９］のいずれかに記載の
内燃エンジン。
本発明は、２サイクルクロスヘッドディーゼルエンジンなどの内燃エンジンに関する。
この内燃エンジンは、シリンダの燃焼室に直に燃料ガスを噴射するための燃料ガス噴射器
を備えたシリンダと、所与のエンジン負荷で所望のエンジン速度を得るために適用された
燃料指数に従って燃焼室に噴射される燃料ガスの量を制御する少なくとも１つのエンジン
制御部と、を備えている。適用された燃料指数は、１回の噴射当たりにシリンダ内へ噴射
される燃料ガスの量を規定し、燃料ガスの量は、燃料ガス噴射時間を調整することで制御
される。
この内燃エンジンは、シリンダの燃焼室に直に燃料ガスを噴射するための燃料ガス噴射器
を備えたシリンダと、所与のエンジン負荷で所望のエンジン速度を得るために適用された
燃料指数に従って燃焼室に噴射される燃料ガスの量を制御する少なくとも１つのエンジン
制御部と、を備えている。適用された燃料指数は、１回の噴射当たりにシリンダ内へ噴射
される燃料ガスの量を規定し、燃料ガスの量は、燃料ガス噴射時間を調整することで制御
される。
例えば、燃料ガスのエネルギー密度が、基準燃料ガスより小さい場合には、単位時間当
たりに噴射されるエネルギーの量は、エンジン速度を維持するのに十分ではなく、エンジ
ン速度は減速することになる。しかしながら、これは、適用された燃料指数が増加され、
シリンダに噴射されるエネルギーの量が、エンジン速度が所望の程度となるように増加さ
れるように、つまり、燃料ガス噴射時間が増加されるように、電子制御部によって補正さ
れる。
たりに噴射されるエネルギーの量は、エンジン速度を維持するのに十分ではなく、エンジ
ン速度は減速することになる。しかしながら、これは、適用された燃料指数が増加され、
シリンダに噴射されるエネルギーの量が、エンジン速度が所望の程度となるように増加さ
れるように、つまり、燃料ガス噴射時間が増加されるように、電子制御部によって補正さ
れる。
エンジンが燃料ガスモードで運転されるとき、エンジン制御部１７、１７ｂの調速機制
御は、所与のエンジン負荷で所望のエンジン速度を得るために、適用された燃料指数を計
算することで噴射される燃料ガスの量を制御する。したがって、エンジン負荷における変
化によって、エンジン速度と所望のエンジン速度との相違が生じるため、適用された燃料
指数は、所望のエンジン速度が達成されるように調整される。例えば、燃料ガスの熱量値
が基準ガスの熱量値より小さい場合、より少ないエネルギーが、燃料ガス噴射期間におい
てシリンダ内へと噴射される。これによりエンジン速度が低下することになり、そのエン
ジン速度は、エンジン制御部１７、１７ｂと通信するセンサ装置４０によって測定される
。所望のエンジン速度を得るために、エンジン制御部１７、１７ｂは、燃料ガス噴射期間
が長くされ、それによって噴射される燃料ガスの量が増加されるように、適用された燃料
指数を増加する。所望のエンジン速度に維持するための同じ原則は、燃料オイル噴射シス
テムのエンジン制御部１７ａによって用いられており、エンジン負荷の急激な変化を非常
に効率的に素早く制御する。しかしながら、燃料ガス運転モードでは、所望のエンジン速
度が燃焼室においてより低い最大圧力で達成されるため、エンジンが設計されている基準
ガスを用いる場合よりも効率が低くなる。燃料ガスの熱量値が基準ガスより大きい場合、
燃焼室における最大燃焼圧力は、エンジンが設計されている最大燃焼圧力よりも高くなり
、エンジン部品の摩耗が増加し、エンジンは損傷する可能性がある。
御は、所与のエンジン負荷で所望のエンジン速度を得るために、適用された燃料指数を計
算することで噴射される燃料ガスの量を制御する。したがって、エンジン負荷における変
化によって、エンジン速度と所望のエンジン速度との相違が生じるため、適用された燃料
指数は、所望のエンジン速度が達成されるように調整される。例えば、燃料ガスの熱量値
が基準ガスの熱量値より小さい場合、より少ないエネルギーが、燃料ガス噴射期間におい
てシリンダ内へと噴射される。これによりエンジン速度が低下することになり、そのエン
ジン速度は、エンジン制御部１７、１７ｂと通信するセンサ装置４０によって測定される
。所望のエンジン速度を得るために、エンジン制御部１７、１７ｂは、燃料ガス噴射期間
が長くされ、それによって噴射される燃料ガスの量が増加されるように、適用された燃料
指数を増加する。所望のエンジン速度に維持するための同じ原則は、燃料オイル噴射シス
テムのエンジン制御部１７ａによって用いられており、エンジン負荷の急激な変化を非常
に効率的に素早く制御する。しかしながら、燃料ガス運転モードでは、所望のエンジン速
度が燃焼室においてより低い最大圧力で達成されるため、エンジンが設計されている基準
ガスを用いる場合よりも効率が低くなる。燃料ガスの熱量値が基準ガスより大きい場合、
燃焼室における最大燃焼圧力は、エンジンが設計されている最大燃焼圧力よりも高くなり
、エンジン部品の摩耗が増加し、エンジンは損傷する可能性がある。
シリンダに一定圧力の燃料ガスが提供される場合、基準燃料ガスの温度と比べてより低
い燃料ガス温度は、燃料ガスのエネルギー密度が基準燃料ガスのエネルギー密度より大き
くなるため、最大燃焼圧力はエンジンが設計されている最大燃焼圧力より高くなることに
なる。したがって、シリンダに提供される燃料ガスの熱量値および温度の変化は、燃焼過
程において同じ効果を有し、このような変化は、エンジン制御部によって、エンジン負荷
の変化とされており、したがって、適用された燃料指数は、エンジン制御部１７、１７ｂ
によって調整される。
い燃料ガス温度は、燃料ガスのエネルギー密度が基準燃料ガスのエネルギー密度より大き
くなるため、最大燃焼圧力はエンジンが設計されている最大燃焼圧力より高くなることに
なる。したがって、シリンダに提供される燃料ガスの熱量値および温度の変化は、燃焼過
程において同じ効果を有し、このような変化は、エンジン制御部によって、エンジン負荷
の変化とされており、したがって、適用された燃料指数は、エンジン制御部１７、１７ｂ
によって調整される。
そのため、燃料ガスのエネルギー密度の変化に応じて燃料噴射期間を調整することによ
って、適用された燃料指数が素早い制御で調整される場合には、エンジン制御部１７、１
７ｂによって用いられる「適用された燃料指数」は、実際のエンジン負荷に対応して基準
燃料指数とは時間とともに異なることになる。実際のエンジン負荷、およびそれにより「
適用された燃料指数」は、例えば、センサ装置４０から受信されるエンジン速度と、平均
シリンダ燃焼圧力またはクランクシャフトのトルクの測定値とに基づいて、エンジン制御
部１７、１７ｂによって決定されてもよい。
って、適用された燃料指数が素早い制御で調整される場合には、エンジン制御部１７、１
７ｂによって用いられる「適用された燃料指数」は、実際のエンジン負荷に対応して基準
燃料指数とは時間とともに異なることになる。実際のエンジン負荷、およびそれにより「
適用された燃料指数」は、例えば、センサ装置４０から受信されるエンジン速度と、平均
シリンダ燃焼圧力またはクランクシャフトのトルクの測定値とに基づいて、エンジン制御
部１７、１７ｂによって決定されてもよい。
Claims (9)
- 燃料オイル運転モード、燃料ガス運転モード、および燃料ガス複合運転モードを有し、
海上で運行される液化天然ガス輸送船の液化天然ガスタンクに連結された燃料ガス供給
システムと、
燃料オイル供給システムと、
シリンダであって、前記シリンダの燃焼室に直に燃料ガスを噴射するための燃料ガス噴
射器、および前記シリンダの燃焼室に燃料オイルを噴射するための燃料オイル噴射器が設
けられたシリンダと、
所与のエンジン負荷で所望のエンジン速度を得るために、適用される燃料指数に応じて
前記燃焼室に噴射される燃料ガスの量を制御する少なくとも１つのエンジン制御部と、
を備え、
前記燃料指数が、１回の噴射当たりに前記シリンダ内へと噴射される燃料ガスの量を規
定し、噴射される前記燃料ガスの量は、燃料ガス噴射期間の継続時間を調整することで制
御される、２サイクルクロスヘッドディーゼルエンジンであって、
所与のエンジン負荷で所望のエンジン速度を得るために、測定されたエンジン負荷から
決定される基準燃料指数と、前記少なくとも１つのエンジン制御部によって決定された適
用される燃料指数との比較に基づいて、運転中に前記エンジン負荷を測定するためのセン
サ装置が設けられ、前記少なくとも１つのエンジン制御部が、前記適用される燃料指数が
前記基準燃料指数に対応するように、前記燃料ガスのエネルギー密度の変化に応じて、燃
料ガスの熱量値を時間とともにゆっくりと変化させるように、および／または、燃料ガス
の温度を変化させるように補正するように、前記燃焼室への燃料ガスの噴射圧力を制御す
ることを特徴とする２サイクルクロスヘッドディーゼルエンジン。 - 前記少なくとも１つのエンジン制御部が、前記燃料ガスの熱量値および／または温度の
変化に応じて、前記燃焼室への前記燃料ガスの噴射圧力を制御することを特徴とする、請
求項１に記載の２サイクルクロスヘッドディーゼルエンジン。 - 前記測定されたエンジン負荷が、燃焼サイクルの間の燃焼圧力と軸の回転速度との、セ
ンサ装置による測定から決定されることを特徴とする、請求項１または２に記載の２サイ
クルクロスヘッドディーゼルエンジン。 - 前記測定されたエンジン負荷が、軸トルクと軸回転速度との、センサ装置による測定か
ら決定されることを特徴とする、請求項１または２に記載の２サイクルクロスヘッドディ
ーゼルエンジン。 - 前記燃料ガス噴射圧力が、最適な燃料消費および燃焼ガス排出を得るために、噴射タイ
ミングと、クランクシャフトの位置に応じて排気弁を開閉するタイミングとの調整と組み
合わせて調整されることを特徴とする、請求項１から４に記載の２サイクルクロスヘッド
ディーゼルエンジン。 - 前記シリンダには、前記シリンダの前記燃焼室に直に燃料オイルを噴射する燃料オイル
噴射器が設けられることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の２サイク
ルクロスヘッドディーゼルエンジン。 - 前記燃料ガス供給システムが、コモンレール燃料ガス供給システムであることを特徴と
する、請求項１から６のいずれか一項に記載の２サイクルクロスヘッドディーゼルエンジ
ン。 - 前記シリンダに提供される前記燃料ガスの温度が、１０〜７０℃の範囲にあることを特
徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の２サイクルクロスヘッドディーゼルエ
ンジン。 - １００％のエンジン負荷において、エンジン速度が４５ｒｐｍから２５０ｒｐｍまでの
範囲にあることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の２サイクルクロス
ヘッドディーゼルエンジン。
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