JP2022181399A - デュアルフューエルエンジンの制御システム、デュアルフューエルエンジンの制御方法 - Google Patents

デュアルフューエルエンジンの制御システム、デュアルフューエルエンジンの制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】一機一軸方式の船舶用動力システムに適したデュアルフューエルエンジンの制御システム、デュアルフューエルエンジンの制御方法の提供。【解決手段】デュアルフューエルエンジンの制御システム３は、液体燃料運転モード、及び、燃料ガス運転モードを有する電子ガバナ３２と、バックアップ運転モードを有する機械的ガバナ３７と、電子ガバナ３２を介して入力された液体燃料噴射指令と機械的ガバナ３７を介して入力されたバックアップ用液体燃料噴射指令のうち一方を選択し、液体燃料の供給量を増減する液体燃料調整機構３８と、を備え、液体燃料調整機構３８は、電子ガバナ３２による液体燃料運転モード及び燃料ガス運転モードの少なくとも一方で異常が生じたときに、機械的ガバナ３７によるバックアップ運転モードに切り替える。【選択図】図５

Description

特許法第３０条第２項適用申請有り 販売・納入日（公開日）：令和２年７月３日 販売・納入した場所：檜垣造船株式会社 波方工場
本発明は、デュアルフューエルエンジンの制御システム、デュアルフューエルエンジンの制御方法に関するものである。
船舶の動力システムに、最も必要とされる条件は冗長性である。なぜなら船舶は、車などと異なり、航海中にエンジンに異常が発生して運転を停止した場合は遭難のおそれが生じるためである。そのため、船舶の動力システムには、異常発生時にも運転継続する方法又は直ちに修理する方法が必要である。
その解決方法の一つとして、特許文献１に記載された船舶用動力システムは、二機二軸方式を採用している。二機二軸方式とは、一つの船舶の中に、プロペラ、クラッチ、デュアルフューエルエンジン等が含まれる動力システムを二系統持つ方式であり、一方に異常が発生してももう一方で運転を継続し、その間に帰港もしくは修理することができる。
国際公開第２０１９／１７５９５１号
近年、船舶のコストや小型化の問題から、デュアルフューエルエンジンを用いた一機一軸方式の船舶用動力システムの採用が求められている。一機一軸方式とは、一つの船舶の中に、一系統のみの動力システムを採用する方式であり、二機二軸方式のように系統を切り替えて運転を継続することはできない。特に、デュアルフューエルエンジンの制御システムには、液体燃料運転モードと燃料ガス運転モードを切り替るため、電子ガバナが組み込まれており、この電子ガバナに異常が発生した場合でも、運転継続する方法が求められている。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、一機一軸方式の船舶用動力システムに適したデュアルフューエルエンジンの制御システム、デュアルフューエルエンジンの制御方法の提供を目的とする。
本発明の一態様に係るデュアルフューエルエンジンの制御システムは、液体燃料を噴射する液体燃料噴射弁、及び、燃料ガスを噴射する燃料ガス噴射弁を備えるデュアルフューエルエンジンと、前記デュアルフューエルエンジンを前記液体燃料で運転させる液体燃料運転モード、及び、前記デュアルフューエルエンジンを前記燃料ガスで運転させる燃料ガス運転モードを有する電子ガバナと、前記デュアルフューエルエンジンを前記液体燃料で運転させるバックアップ運転モードを有する機械的ガバナと、前記電子ガバナを介して入力された液体燃料噴射指令と前記機械的ガバナを介して入力されたバックアップ用液体燃料噴射指令のうち一方を選択し、前記液体燃料の供給量を増減する液体燃料調整機構と、を備え、前記液体燃料調整機構は、前記電子ガバナによる前記液体燃料運転モード及び前記燃料ガス運転モードの少なくとも一方で異常が生じたときに、前記機械的ガバナによる前記バックアップ運転モードに切り替える。
本態様に係るデュアルフューエルエンジンの制御システムは、電子ガバナと、バックアップ用の機械的ガバナの二系統を組み込み、制御システムを二重化している。このため、電子ガバナによる液体燃料運転モード及び燃料ガス運転モードの少なくとも一方で異常が生じたときに、バックアップ用の機械的ガバナの制御に切り替わり、液体燃料によってデュアルフューエルエンジンの運転を継続させることができる。よって、一機一軸方式の船舶用動力システムに適したデュアルフューエルエンジンの制御システムを確立できる。
上記デュアルフューエルエンジンの制御システムにおいては、前記液体燃料調整機構は、前記液体燃料噴射指令と、前記バックアップ用液体燃料噴射指令のうち、指令値が低い方を選択してもよい。
通常時の液体燃料運転モードにおいては、液体燃料調整機構には、電子ガバナからの液体燃料噴射指令と機械的ガバナを介して入力されたバックアップ用液体燃料噴射指令の二系統の指令が入力され、指令値が低い方を選択し動作する。このため、どちらかのガバナに異常が発生したときは制御主体が切り替わり、エンジンが停止することを防止することができる。
上記デュアルフューエルエンジンの制御システムにおいては、前記電子ガバナは、前記液体燃料噴射指令の指令値を増加させる場合は出力する電気信号を減少させ、前記液体燃料噴射指令の指令値を減少させる場合は出力する電気信号を増加させてもよい。
この場合には、電子ガバナの信号線に断線等の異常が発生した場合、電子ガバナから入力される電気信号がゼロになる。そうすると、液体燃料噴射指令の指令値は最大になり、液体燃料調整機構が、指令値が低いバックアップ用液体燃料噴射指令を選択するため、制御主体を自動的に機械的ガバナに切り替えることができる。また、この場合には、制御主体の切り替えに、特別なセンサや信号は不要になる。
上記デュアルフューエルエンジンの制御システムにおいては、前記バックアップ用液体燃料噴射指令に、所定の補正値を加算する信号変換器を備え、前記バックアップ用液体燃料噴射指令を、前記液体燃料噴射指令より高くしてもよい。
この場合は、バックアップ用液体燃料噴射指令に、所定の補正値が加算されているため、液体燃料調整機構は常に電子ガバナからの液体燃料噴射指令を選択し動作する。このため、通常の液体燃料運転モードにおいて、意図せずに、バックアップ用の機械式ガバナの制御に切り替わらないようにすることができる。
上記デュアルフューエルエンジンの制御システムにおいては、前記信号変換器は、前記液体燃料調整機構によって前記バックアップ用液体燃料噴射指令が選択されたときに、前記バックアップ用液体燃料噴射指令に対する前記補正値の加算を停止してもよい。
仮に、バックアップ用液体燃料噴射指令に補正値を加算している状態で、電子ガバナから機械的ガバナの制御に切り替わると、液体燃料噴射弁に入力される指令値が跳ね上がり、デュアルフューエルエンジンの回転速度が急増してしまう。このため、電子ガバナから機械的ガバナの制御に切り替わるときに、補正値の加算を停止することで、デュアルフューエルエンジンの回転速度の変動を抑制することが可能となり、スムーズな制御主体の切り替えを実現できる。
上記デュアルフューエルエンジンの制御システムにおいては、前記信号変換器は、前記バックアップ用液体燃料噴射指令に対する前記補正値を、前記デュアルフューエルエンジンの回転速度に対する負荷に応じて変更してもよい。
デュアルフューエルエンジンの回転速度に対する負荷が高い時に、電子ガバナから機械的ガバナへの切り替え時に発生する回転速度上昇を極力抑えるように補正値を設定すると、デュアルフューエルエンジンの回転速度に対する負荷が低い時に電子ガバナから機械的ガバナに切り替わると回転速度上昇が大きくなる場合がある。このため、バックアップ用液体燃料噴射指令に加算する補正値を、回転速度に対する負荷に応じて変更できるようにすることで、デュアルフューエルエンジンの回転速度の変動を抑制することができる。
上記デュアルフューエルエンジンの制御システムにおいては、前記燃料ガス運転モードにおいて、前記信号変換器は、前記バックアップ用液体燃料噴射指令に対する前記補正値の加算を増加してもよい。
燃料ガス運転モードから液体燃料運転モードに切り替わるときは、燃料ガスの噴射が減少し回転速度を維持するために必要な量の液体燃料の噴射が開始される間に、一時的にデュアルフューエルエンジンの回転速度が低下する。このため、液体燃料運転モードに切り替わった直後の液体燃料噴射指令の指令値は高くなるが、このとき、電子ガバナに比べて応答性が低い機械的ガバナからのバックアップ用液体燃料噴射指令の指令値を超えてしまうことがある。このため、バックアップ用液体燃料噴射指令に加算する補正値を、燃料ガス運転モードにおいて、通常よりも大きい補正値にすることで、意図せずに、バックアップ用の機械的ガバナの制御に切り替わらないようにすることができる。
上記デュアルフューエルエンジンの制御システムにおいては、前記信号変換器は、前記燃料ガス運転モードから前記液体燃料運転モードに切り替わって所定の時間が経過した後、もとの前記補正値に戻してもよい。
この場合には、燃料ガス運転モードから液体燃料運転モードに切り替わって所定の時間が経過した後、デュアルフューエルエンジンの回転速度が落ち着いたら、バックアップ用液体燃料噴射指令に加算する補正値をもとに戻すことで、通常の状態に戻すことができる。
上記デュアルフューエルエンジンの制御システムにおいては、前記液体燃料運転モードにおいて、前記信号変換器は、前記液体燃料噴射指令の単位時間当たりの増加量が多いときに、前記バックアップ用液体燃料噴射指令に対する前記補正値の加算を増加してもよい。
電子ガバナを介して入力される液体燃料噴射指令の指令値が急激に高くなったとき、電子ガバナに比べて応答性が低い機械的ガバナからのバックアップ用液体燃料噴射指令の指令値を超えてしまうことがある。このため、バックアップ用液体燃料噴射指令に加算する補正値を、通常よりも大きい補正値にすることで、意図せずに、バックアップ用の機械的ガバナの制御に切り替わらないようにすることができる。
本発明の一態様に係るデュアルフューエルエンジンの制御システムは、前記補正値の加算を増加して所定の時間が経過した後、もとの前記補正値に戻してもよい。
この場合には、補正値の加算を増加して所定の時間が経過した後、デュアルフューエルエンジンの回転速度が落ち着いたら、バックアップ用液体燃料噴射指令に加算する補正値をもとに戻すことで、通常の状態に戻すことができる。
上記デュアルフューエルエンジンの制御システムは、前記燃料ガス運転モードにおいて、前記液体燃料調整機構は、前記液体燃料噴射指令と前記バックアップ用液体燃料噴射指令のうち、指令値の低い方を選択し、前記電子ガバナは、前記デュアルフューエルエンジンの回転速度がゼロに相当する液体燃料噴射指令を送信して前記液体燃料噴射弁の噴射を停止し、前記燃料ガス噴射弁は、前記電子ガバナを介して入力された燃料ガス噴射指令により燃料ガスの供給量を増減してもよい。
通常の燃料ガス運転モードにおいても、液体燃料調整機構には電子ガバナからの液体燃料噴射指令と機械的ガバナを介して入力されたバックアップ用液体燃料噴射指令の二系統の指令が入力される。電子ガバナは、回転速度がゼロに相当する液体燃料噴射指令を送信するため、液体燃料調整機構は低い方の指令値である電子ガバナの指令値を選択し、前記液体燃料噴射弁の噴射を停止する。このため、電子ガバナに異常が発生したときは制御主体が切り替わり、エンジンが停止することを防止することができる。
上記デュアルフューエルエンジンの制御システムにおいては、前記燃料ガス運転モードにおいて、前記電子ガバナは、前記燃料ガス噴射指令の指令値を増加させる場合は出力する電気信号を増加させ、前記燃料ガス噴射指令の指令値を減少させる場合は出力する電気信号を減少させてもよい。
電子ガバナの信号線に断線等の異常が発生した場合には、電子ガバナから入力される電気信号がゼロになる。そうすると、燃料ガス噴射指令の指令値もゼロとなり、燃料ガス噴射弁の動作は停止する。一方、液体燃料調整機構は、指令値が低いバックアップ用液体燃料噴射指令を選択するため、制御主体を自動的に機械的ガバナに切り替えることができる。
本発明の一態様に係るデュアルフューエルエンジンの制御方法は、液体燃料を噴射する液体燃料噴射弁、及び、燃料ガスを噴射する燃料ガス噴射弁を備えるデュアルフューエルエンジンと、記デュアルフューエルエンジンを前記液体燃料で運転させる液体燃料運転モード、及び、前記デュアルフューエルエンジンを前記燃料ガスで運転させる燃料ガス運転モードを有する電子ガバナと、前記デュアルフューエルエンジンを前記液体燃料で運転させるバックアップ運転モードを有する機械的ガバナと、前記電子ガバナを介して入力された液体燃料噴射指令と前記機械的ガバナを介して入力されたバックアップ用液体燃料噴射指令のうち一方を選択し、前記液体燃料の供給量を増減する液体燃料調整機構と、を備えるデュアルフューエルエンジンの制御方法であって、前記電子ガバナによる前記液体燃料運転モード及び前記燃料ガス運転モードの少なくとも一方で異常が生じた場合に、前記機械的ガバナによる前記バックアップ運転モードに切り替える。
本態様に係るデュアルフューエルエンジンの制御方法は、電子ガバナと、バックアップ用の機械的ガバナの二系統を組み込み、制御システムを二重化する。そして、電子ガバナによる液体燃料運転モード及び燃料ガス運転モードの少なくとも一方で異常が生じたときに、バックアップ用の機械的ガバナの制御に切り替えて、液体燃料によってデュアルフューエルエンジンの運転を継続させる。よって、一機一軸方式の船舶用動力システムに適したデュアルフューエルエンジンの制御方法を確立できる。
上記本発明の一態様によれば、一機一軸方式の船舶用動力システムに適したデュアルフューエルエンジンの制御システム、デュアルフューエルエンジンの制御方法を提供できる。
一実施形態に係る船舶用動力システムの構成図である。 一実施形態に係る船舶用動力システムを備える船舶の構成図である。 一実施形態に係るデュアルフューエルエンジンの液体燃料運転モードの動作を説明する説明図である。 一実施形態に係るデュアルフューエルエンジンの燃料ガス運転モードの動作を説明する説明図である。 一実施形態に係る制御システムの構成図である。 一実施形態に係る液体燃料運転モードにおける各指令値及び回転速度の変化を示すグラフである。 一実施形態に係る燃料ガス運転モードにおける各指令値及び回転速度の変化を示すグラフである。 一実施形態に係る制御システムの電子ガバナに生じた異常の一例を示す図である。 一実施形態に係る液体燃料運転モードにおいて電子ガバナに異常が発生した場合の各指令値及び回転速度の変化を示すグラフである。 一実施形態に係る燃料ガス運転モードにおいて電子ガバナに異常が発生した場合の各指令値及び回転速度の変化を示すグラフである。 一実施形態に係る燃料ガス運転モードから液体燃料運転モードに切り替える際に問題になる場合の各指令値及び回転速度の変化を示すグラフである。 一実施形態に係る燃料ガス運転モードにおいて、バックアップ用液体燃料噴射指令に加算する補正値を第２の補正値に変更した場合の各指令値及び回転速度の変化を示すグラフである。 一実施形態に係る液体燃料運転モードにおいて、液体燃料噴射指令の単位時間当たりの増加量が多く問題になる場合の各指令値及び回転速度の変化を示すグラフである。 一実施形態に係る液体燃料運転モードにおいて、液体燃料噴射指令の単位時間当たりの増加量が多い場合に、バックアップ用液体燃料噴射指令に加算する補正値を第３の補正値に変更した場合の各指令値及び回転速度の変化を示すグラフである。
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
なお、以下の説明では、本発明のデュアルフューエルエンジンの制御システムを、一機一軸方式の船舶用動力システムに適用した場合を例示しているが、一機一軸方式の船舶用動力システム以外のシステムに適用しても構わない。
図１は、一実施形態に係る船舶用動力システム１の構成図である。図２は、一実施形態に係る船舶用動力システム１を備える船舶１００の構成図である。
図１に示すように船舶用動力システム１は、デュアルフューエルエンジン２と、その制御システム３と、を備えている。
デュアルフューエルエンジン２は、制御システム３の制御の下、始動時と停止時以外は、液体燃料で運転する液体燃料運転モードと、燃料ガスで運転する燃料ガス運転モードとを切り替え可能である。
制御システム３は、液体燃料運転モードでデュアルフューエルエンジン２の始動を行い、基準値以上のガス圧力が供給されていることが確認された後、燃料ガスによる燃料ガス運転モードに切り替える。制御システム３は、船舶１００の停止の際には再び液体燃料運転モードに切り替えてから停止を行う。
デュアルフューエルエンジン２は、クランク軸１３と、クランク軸１３に連結されたピストン１４と、ピストン１４をガイドする筒状のシリンダブロック１５と、シリンダブロック１５の上端開口を閉塞するシリンダヘッド１６と、を備えている。クランク軸１３は、図２に示す船舶１００のプロペラ１０１の回転軸に連結されている。
ピストン１４、シリンダブロック１５、及び、シリンダヘッド１６は、デュアルフューエルエンジン２の燃焼室１７を形成している。シリンダヘッド１６には、燃焼室１７に液体燃料を噴射する液体燃料噴射弁１１が設置されている。また、シリンダヘッド１６には、着火装置１８が設置されている。着火装置１８は、例えば、マイクロパイロット油噴射弁であり、燃料ガス運転モードで使用される。
また、シリンダヘッド１６には、吸気弁１９と、排気弁２０とが設置されている。シリンダヘッド１６の吸気弁１９を設置した吸気口には、吸気管２１が接続されている。また、シリンダヘッド１６の排気弁２０を設置した排気口には、排気管２２が接続されている。吸気管２１には、内部に燃料ガスを噴射する燃料ガス噴射弁１２が設置されている。
吸気管２１には、燃料ガス噴射弁１２よりも上流側にエアクーラ２３が設置されている。また、吸気管２１には、エアクーラ２３よりも上流側に過給機２４が設置されている。過給機２４は、排気管２２から排ガスの少なくとも一部が供給されて回転するタービンと、当該タービンと回転軸を介して連結されて吸気管２１に圧縮空気を供給するコンプレッサと、を備えている。
図２に示すように、船舶１００は、一機一軸方式の船舶用動力システム１（主機関）と、その補機関１０２と、を備えている。補機関１０２は、発電機１０３を駆動して発電を行うエンジンである。発電機１０３は、船内母線１０４を介して、船舶用動力システム１やその他の船内機器１０５に電力を供給している。
図３は、一実施形態に係るデュアルフューエルエンジン２の液体燃料運転モードの動作を説明する説明図である。
図３に示すように、液体燃料運転モードのときは、液体燃料噴射弁１１から重油等の液体燃料を燃焼室１７に噴射させ、ピストン１４で圧縮された圧縮空気を着火・燃焼させる。このとき、燃料ガス噴射弁１２は、停止している。
図４は、一実施形態に係るデュアルフューエルエンジン２の燃料ガス運転モードの動作を説明する説明図である。
図４に示すように、燃料ガス運転モードのときは、液体燃料噴射弁１１から天然ガス等の燃料ガスを吸気管２１内に噴射させ、燃焼室１７の手前で空気と予混合させる。次に、着火装置１８から着火用の液体燃料を燃焼室１７に噴射させ、ピストン１４で圧縮された予混合ガスを着火・燃焼させる。このとき、液体燃料噴射弁１１は、停止している。
図５は、一実施形態に係る制御システム３の構成図である。
図５に示すように、制御システム３は、回転指令部３１と、電子ガバナ３２と、燃料ガス噴射弁ドライバー３３と、ＰＬＣ３４（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）と、信号変換器３５と、電空変換器３６と、機械的ガバナ３７と、液体燃料調整機構３８と、を備えている。
回転指令部３１は、デュアルフューエルエンジン２の回転速度を制御する回転指令Ｓ１を出力する。本実施形態では、回転指令部３１がハンドル操作によって回転指令Ｓ１を出力する。
電子ガバナ３２は、制御システム３のメインコントローラーであり、デュアルフューエルエンジン２を液体燃料で運転させる液体燃料運転モード、及び、デュアルフューエルエンジン２を燃料ガスで運転させる燃料ガス運転モードを有する。
電子ガバナ３２は、液体燃料運転モードのとき、回転指令Ｓ１に基づいて、アクチュエータ指令Ｓ４を出力する。アクチュエータ指令Ｓ４は、後述する液体燃料調整機構３８のアクチュエータ３８ｂに入力される電気信号である。
また、電子ガバナ３２は、燃料ガス運転モードのとき、回転指令Ｓ１に基づいて、燃料ガス噴射指令Ｓ６を出力する。燃料ガス噴射指令Ｓ６は、燃料ガス噴射弁ドライバー３３に入力される電気信号である。燃料ガス噴射弁ドライバー３３は、燃料ガス噴射指令Ｓ６に基づいて、燃料ガス噴射弁１２を開閉させる。
ＰＬＣ３４は、電子ガバナ３２からの接点信号Ｓ８を受け、電子ガバナ３２の異常の有無を監視している。また、ＰＬＣ３４は、接点信号Ｓ８に基づいて、接点信号Ｓ９を出力し、電子ガバナ３２における異常（断線等）の発生を信号変換器３５に知らせる。
信号変換器３５は、回転指令Ｓ１に基づいて、バックアップ用の回転指令Ｓ２を出力する。回転指令Ｓ２は、電空変換器３６に入力される電気信号である。
電空変換器３６は、回転指令Ｓ２に基づいて、バックアップ用の回転指令Ｓ３を出力する。回転指令Ｓ３は、機械的ガバナ３７に入力される機械的な信号である。なお、ここで「機械的」とは、機構的な動作によるものに加えて油圧や空気圧を含む概念である。
機械的ガバナ３７は、制御システム３のバックアップコントローラーであり、デュアルフューエルエンジン２を液体燃料で運転させるバックアップ運転モードを有する。機械的ガバナ３７は、回転指令Ｓ３に基づいて、バックアップ用液体燃料噴射指令Ｓ５を出力する。バックアップ用液体燃料噴射指令Ｓ５は、後述する液体燃料調整機構３８の選択機構３８ａに入力される機械的な信号である。バックアップ用液体燃料噴射指令Ｓ５は、例えば、回転指令Ｓ３（エア圧力）に基づく機械的ガバナ３７の動作信号である。
液体燃料調整機構３８は、電子ガバナ３２による液体燃料運転モード及び燃料ガス運転モードの少なくとも一方で異常が生じたときに、機械的ガバナ３７によるバックアップ運転モードに切り替えるものである。
液体燃料調整機構３８は、トルクモータシステムなどのアクチュエータ３８ｂを備えている。アクチュエータ３８ｂは、電子ガバナ３２から入力されるアクチュエータ指令Ｓ４に基づいて、液体燃料噴射指令Ｓ１０を出力する。
液体燃料噴射指令Ｓ１０は、液体燃料調整機構３８の選択機構３８ａに入力される機械的な信号である。液体燃料噴射指令Ｓ１０は、例えば、アクチュエータ指令Ｓ４（電気信号）に基づくアクチュエータ３８ｂの動作信号である。
液体燃料調整機構３８は、電子ガバナ３２を介して液体燃料噴射指令Ｓ１０が入力され、機械的ガバナ３７を介してバックアップ用液体燃料噴射指令Ｓ５が入力される選択機構３８ａを備えている。選択機構３８ａは、液体燃料噴射指令Ｓ１０とバックアップ用液体燃料噴射指令Ｓ５のうち、指令値が低い方を選択し、液体燃料噴射弁１１を動作させる。
つまり、選択機構３８ａは、液体燃料噴射指令Ｓ１０による機械的な信号及びバックアップ用液体燃料噴射指令Ｓ５による機械的な信号を天秤にかけ、指令値が低い方を選択する構造を有している。
電子ガバナ３２から入力されるアクチュエータ指令Ｓ４（電気信号）は、電気信号が減少すると液体燃料噴射指令Ｓ１０の指令値を増加させ、電気信号が増加すると液体燃料噴射指令Ｓ１０の指令値を減少させる。
つまり、電子ガバナ３２に異常が発生し、アクチュエータ指令Ｓ４（電気信号）がゼロになると、液体燃料噴射指令Ｓ１０の指令値が最大になり、バックアップ用液体燃料噴射指令Ｓ５が選択されるようになる。
信号変換器３５は、通常の液体燃料運転モード（電子ガバナ３２によるメインコントロール）において、液体燃料調整機構３８の選択機構３８ａが電子ガバナ３２からの液体燃料噴射指令Ｓ１０を常に選択するように、バックアップ用液体燃料噴射指令Ｓ５に、所定の補正値Ｓ５１（後述する図６（ａ）参照）を加算している。
例えば、液体燃料噴射指令Ｓ１０の指令値が８００ｍｉｎ－１相当のとき、補正値Ｓ５１は５０ｍｉｎ－１相当であり、バックアップ用液体燃料噴射指令Ｓ５の指令値は８５０ｍｉｎ－１相当になる。
図６は、一実施形態に係る液体燃料運転モードにおける各指令値及び回転速度の変化を示すグラフである。図６（ａ）は、ある時間帯におけるバックアップ用液体燃料噴射指令Ｓ５と、燃料ガス噴射指令Ｓ６と、液体燃料噴射指令Ｓ１０の指令値の変化を示している。図６（ｂ）は、同時間帯における回転指令Ｓ２，Ｓ３と、アクチュエータ指令Ｓ４の電気信号の変化を示している。図６（ｃ）は、同時間帯における回転指令Ｓ１の指令値の変化と、デュアルフューエルエンジン２の回転速度Ｓ７の変化を示している。
図６（ｃ）に示すように、デュアルフューエルエンジン２の回転速度Ｓ７を時間と共に増加させる場合、回転指令部３１は、回転指令Ｓ１の指令値を時間と共に増加させる。信号変換器３５及び電空変換器３６は、入力された回転指令Ｓ１に基づいて、図６（ｂ）に示すように、回転指令Ｓ２，Ｓ３の指令値を時間と共に増加させる。一方、電子ガバナ３２は、入力された回転指令Ｓ１に基づいて、回転指令Ｓ２，Ｓ３とは逆に、アクチュエータ指令Ｓ４の電気信号を時間と共に減少させる。
上述したように液体燃料噴射指令Ｓ１０は、アクチュエータ指令Ｓ４の減少に対し増加するため、図６（ａ）に示すように、液体燃料噴射指令Ｓ１０の指令値を時間と共に増加させる。機械的ガバナ３７は、入力された回転指令Ｓ３と同じく、バックアップ用液体燃料噴射指令Ｓ５の指令値を時間と共に増加させる。なお、燃料ガス噴射指令Ｓ６は、液体燃料運転モードであるため、その指令値はゼロである。
ここで、バックアップ用液体燃料噴射指令Ｓ５の指令値には、信号変換器３５において予め所定の補正値Ｓ５１が加算されている。このため、バックアップ用液体燃料噴射指令Ｓ５の指令値は、液体燃料噴射指令Ｓ１０の指令値よりも常に高くなり、液体燃料調整機構３８の選択機構３８ａは、指令値が低い液体燃料噴射指令Ｓ１０の方を選択する。以上により、電子ガバナ３２を制御主体とする液体燃料運転モードで、デュアルフューエルエンジン２を運転させることができる。
ここで、バックアップ用液体燃料噴射指令Ｓ５の指令値に加算する補正値Ｓ５１は、デュアルフューエルエンジン２の回転速度に対する負荷に応じて変更可能とする。デュアルフューエルエンジン２の回転速度を維持するために必要な液体燃料の噴射量は、回転速度に対する負荷が高いほど多くなる。したがって、デュアルフューエルエンジン２の回転速度に対する負荷が高い時に、電子ガバナから機械的ガバナへの切り替え時に発生する回転速度上昇を極力抑えるように補正値Ｓ５１の値を設定すると、デュアルフューエルエンジンの回転速度に対する負荷が低い時に電子ガバナから機械的ガバナに切り替わると回転速度上昇が大きくなる。そこで、バックアップ用液体燃料噴射指令に加算する補正値Ｓ５１を、回転速度に対する負荷に応じて変更できるようにすることで、デュアルフューエルエンジン２の回転速度の変動を抑制することができる。つまり、デュアルフューエルエンジン２の回転速度に対する負荷が大きいとき補正値Ｓ５１を大きくし、デュアルフューエルエンジン２の回転速度に対する負荷が小さいとき補正値Ｓ５１を小さくする。
図７は、一実施形態に係る燃料ガス運転モードにおける各指令値及び回転速度の変化を示すグラフである。図７（ａ）は、ある時間帯におけるバックアップ用液体燃料噴射指令Ｓ５と、燃料ガス噴射指令Ｓ６と、液体燃料噴射指令Ｓ１０の指令値の変化を示している。図７（ｂ）は、同時間帯における回転指令Ｓ２，Ｓ３と、アクチュエータ指令Ｓ４の電気信号の変化を示している。図７（ｃ）は、同時間帯における回転指令Ｓ１の指令値の変化と、デュアルフューエルエンジン２の回転速度Ｓ７の変化を示している。
図７（ｃ）に示すように、デュアルフューエルエンジン２の回転速度Ｓ７を時間と共に増加させる場合、回転指令部３１は、回転指令Ｓ１の指令値を時間と共に増加させる。信号変換器３５及び電空変換器３６は、入力された回転指令Ｓ１に基づいて、図７（ｂ）に示すように、回転指令Ｓ２，Ｓ３の指令値を時間と共に増加させる。このとき、電子ガバナ３２は、液体燃料噴射弁１１を停止させるため、アクチュエータ指令Ｓ４の電気信号を最大で保持する。
電子ガバナ３２は、入力された回転指令Ｓ１に基づいて、図７（ａ）に示すように、燃料ガス噴射指令Ｓ６の指令値を時間と共に増加させる。機械的ガバナ３７は、入力された回転指令Ｓ３と同じく、バックアップ用液体燃料噴射指令Ｓ５の指令値を時間と共に増加させる。ここで、アクチュエータ指令Ｓ４（電気信号）の電流は最大となっているため、液体燃料噴射指令Ｓ１０の指令値はゼロであり、液体燃料調整機構３８の選択機構３８ａは指令値の低い方を選択するため、液体燃料噴射弁１１は動作しない。以上により、電子ガバナ３２を制御主体とする燃料ガス運転モードで、デュアルフューエルエンジン２を運転させることができる。
次に、電子ガバナ３２に異常が発生した場合の動作について説明する。
図８は、一実施形態に係る制御システム３の電子ガバナ３２に生じた異常の一例を示す図である。
図８においては、電子ガバナ３２の信号線５０に断線５１が発生した場合を例示している。このような場合、アクチュエータ指令Ｓ４の電流を監視しているＰＬＣ３４が、信号線５０の断線５１を検出し、電子ガバナ３２の異常を伝える接点信号Ｓ９を信号変換器３５に出力する。また、回転センサ断線などの場合、電子ガバナ３２が、断線を検出し、電子ガバナ３２の異常を伝える接点信号Ｓ８をＰＬＣ３４に送信する。
図９は、一実施形態に係る液体燃料運転モードにおいて電子ガバナ３２に異常が発生した場合の各指令値及び回転速度の変化を示すグラフである。なお、図９において縦に延びる一点鎖線は、電子ガバナ３２に異常が発生したタイミングを示している。
図９（ｂ）に示すように、電子ガバナ３２に異常（ここでは断線５１）が発生すると、電子ガバナ３２のアクチュエータ指令Ｓ４の電気信号はゼロになる。
そのため、図９（ａ）に示すように、液体燃料噴射指令Ｓ１０の指令値は、最大になる。これにより、液体燃料噴射指令Ｓ１０の指令値が、バックアップ用液体燃料噴射指令Ｓ５の指令値よりも高くなり、液体燃料調整機構３８の選択機構３８ａは、指令値が低いバックアップ用液体燃料噴射指令Ｓ５の方を選択する。以上により、機械的ガバナ３７を制御主体とするバックアップ運転モードで、デュアルフューエルエンジン２を運転させることができる。
ここで、バックアップ用液体燃料噴射指令Ｓ５の指令値には、信号変換器３５において予め所定の補正値Ｓ５１が加算されている。仮に、バックアップ用液体燃料噴射指令Ｓ５に補正値Ｓ５１を加算している状態で、電子ガバナ３２から機械的ガバナ３７の制御に切り替わると、液体燃料噴射弁１１に入力される液体燃料の供給量が跳ね上がり、デュアルフューエルエンジン２の回転速度Ｓ７が急増してしまう。
このため、信号変換器３５は、ＰＬＣ３４から電子ガバナ３２の異常の通知を受けたときに、補正値Ｓ５１の加算を停止する。補正値Ｓ５１の加算を停止すると、図９（ｂ）に示すように、回転指令Ｓ２，Ｓ３の指令値が減少し、図９（ａ）に示すように、バックアップ用液体燃料噴射指令Ｓ５が、異常発生前の液体燃料噴射指令Ｓ１０に連続するように遷移する。これにより、図９（ｃ）に示すように、異常発生直後のデュアルフューエルエンジン２の回転速度Ｓ７の変動を抑制することが可能となり、スムーズな制御主体の切り替えを実現できる。
図１０は、一実施形態に係る燃料ガス運転モードにおいて電子ガバナ３２に異常が発生した場合の各指令値及び回転速度の変化を示すグラフである。なお、図１０において縦に延びる一点鎖線は、電子ガバナ３２に異常が発生したタイミングを示している。
図１０（ａ）に示すように、電子ガバナ３２に異常が発生すると、電子ガバナ３２の燃料ガス噴射指令Ｓ６の電気信号はゼロになる。これにより、燃料ガス噴射弁１２は停止する。
また、電子ガバナ３２に異常が発生すると、電子ガバナ３２のアクチュエータ指令Ｓ４の指令値（電流）もゼロになる。そのため、図１０（ａ）に示すように、液体燃料噴射指令Ｓ１０の指令値は、最大になる。
これにより、液体燃料噴射指令Ｓ１０の指令値が、バックアップ用液体燃料噴射指令Ｓ５の指令値よりも高くなり、液体燃料調整機構３８の選択機構３８ａは、指令値が低いバックアップ用液体燃料噴射指令Ｓ５の方を選択する。以上により、機械的ガバナ３７を制御主体とするバックアップ運転モードで、デュアルフューエルエンジン２を運転させることができる。
また、信号変換器３５は、ＰＬＣ３４から電子ガバナ３２の異常の通知を受けたときに、補正値Ｓ５１の加算を停止する。補正値Ｓ５１の加算を停止すると、図１０（ｂ）に示すように、回転指令Ｓ２，Ｓ３の指令値が減少し、図１０（ａ）に示すように、バックアップ用液体燃料噴射指令Ｓ５が、異常発生前の燃料ガス噴射指令Ｓ６に連続するように遷移する。これにより、図１０（ｃ）に示すように、異常発生直後のデュアルフューエルエンジン２の回転速度Ｓ７の変動を抑制することが可能となり、スムーズな制御主体の切り替えを実現できる。
次に、上述した制御システム３において、燃料ガス運転モードから液体燃料運転モードに切り替える際に問題になるケースについて図１１を用いて説明し、図１２においてその対策を説明する。
図１１は、一実施形態に係る燃料ガス運転モードから液体燃料運転モードに切り替える際に問題になる場合の各指令値及び回転速度の変化を示すグラフである。
図１１（ａ）に示すように、燃料ガス運転モードから液体燃料運転モードに切り替える場合、電子ガバナ３２の燃料ガス噴射指令Ｓ６の電気信号はゼロになる。これにより、燃料ガス噴射弁１２は噴射量が徐々に減少し停止する。
ここで、図１１（ｃ）に示すように、燃料ガスの噴射量が減少し、液体燃料の噴射量がデュアルフューエルエンジン２の回転速度Ｓ７を維持できる量まで増加する間に、一時的に回転速度Ｓ７が低下する。このため、図１１（ａ）に示すように、液体燃料運転モードに切り替わった直後の液体燃料噴射指令Ｓ１０の指令値は高くなるが、このとき、電子ガバナ３２に比べて応答性が低い機械的ガバナ３７からのバックアップ用液体燃料噴射指令Ｓ５の指令値を超えてしまうことがある。この応答差は、電気信号と機械的な信号の変化速度差に起因するものである。
このため、液体燃料運転モードに切り替わった直後の液体燃料噴射指令Ｓ１０のピーク値Ｐ１０が、機械的ガバナ３７からのバックアップ用液体燃料噴射指令Ｓ５のいまだ上がりきっていないピーク値Ｐ５を超えてしまうと、液体燃料調整機構３８の選択機構３８ａがバックアップ用液体燃料噴射指令Ｓ５を選択し、意図せずに、バックアップ用の機械的ガバナ３７の制御に切り替わってしまう場合がある。つまり、回転速度の上昇が、機械的ガバナ３７によって制限されてしまう。
図１２は、一実施形態に係る燃料ガス運転モードにおいて、バックアップ用液体燃料噴射指令Ｓ５に加算する補正値Ｓ５１を第２の補正値Ｓ５２に変更した場合の各指令値及び回転速度の変化を示すグラフである。
図１１で説明した問題の対策のため、図１２（ａ）に示すように、本実施形態の信号変換器３５は、燃料ガス運転モードにおいて、バックアップ用液体燃料噴射指令Ｓ５に、補正値Ｓ５１より大きい第２の補正値Ｓ５２を加算する。
これにより、液体燃料運転モードに切り替わった直後の液体燃料噴射指令Ｓ１０のピーク値Ｐ１０が、機械的ガバナ３７からのバックアップ用液体燃料噴射指令Ｓ５のいまだ上がりきっていないピーク値Ｐ５を超えてしまわないようにすることができる。したがって、液体燃料調整機構３８の選択機構３８ａは、液体燃料噴射指令Ｓ１０を選択するため、意図せずに、バックアップ用の機械的ガバナ３７の制御に切り替わってしまうことを防止できる。
なお、信号変換器３５は、燃料ガス運転モードから液体燃料運転モードに切り替わって所定の時間が経過した後、第２の補正値Ｓ５２からもとの補正値Ｓ５１に戻しバックアップ用液体燃料噴射指令Ｓ５に加算する。これにより、図６や図９に示すような、通常の状態に戻すことができる。
次に、上述した制御システム３において、液体燃料噴射指令Ｓ１０の単位時間当たりの増加量が多い際に問題になるケースについて、図１３を用いて説明し、図１４においてその対策を説明する。
図１３は、一実施形態に係る液体燃料運転モードにおいて、液体燃料噴射指令Ｓ１０の単位時間当たりの増加量が多く問題になる場合の各指令値及び回転速度の変化を示すグラフである。
図１３（ａ）に示すように、急激にデュアルフューエルエンジン２の負荷や回転速度が増加した場合、液体燃料噴射指令Ｓ１０は高くなるが、このとき、電子ガバナ３２に比べて応答性が低い機械的ガバナ３７からのバックアップ用液体燃料噴射指令Ｓ５の指令値を超えてしまうことがある。
このため、液体燃料調整機構３８の選択機構３８ａがバックアップ用液体燃料噴射指令Ｓ５を選択し、意図せずに、バックアップ用の機械的ガバナ３７の制御に切り替わってしまう場合がある。つまり、回転速度に対する負荷の増加が、機械的ガバナ３７によって制限されてしまう。
図１４は、一実施形態に係る液体燃料運転モードにおいて液体燃料噴射指令の単位時間当たりの増加量が多い場合に、バックアップ用液体燃料噴射指令Ｓ５に加算する補正値を第３の補正値Ｓ５３に変更した場合の各指令値及び回転速度の変化を示すグラフである。
図１３で説明した問題の対策のため、図１４（ａ）に示すように、本実施形態の信号変換器３５は、バックアップ用液体燃料噴射指令Ｓ５に、補正値Ｓ５１より大きい第３の補正値Ｓ５３を加算する。
これにより、液体燃料噴射指令Ｓ１０のピーク値Ｐ１０が、機械的ガバナ３７からのバックアップ用液体燃料噴射指令Ｓ５のいまだ上がりきっていないピーク値Ｐ５を超えてしまわないようにすることができる。したがって、液体燃料調整機構３８の選択機構３８ａは、液体燃料噴射指令Ｓ１０を選択するため、意図せずに、バックアップ用の機械的ガバナ３７の制御に切り替わってしまうことを防止できる。
なお、信号変換器３５は、回転速度に対する負荷が急激に増加してから所定の時間が経過した後、第３の補正値Ｓ５３からもとの補正値Ｓ５１に戻しバックアップ用液体燃料噴射指令Ｓ５に加算する。これにより、通常の状態に戻すことができる。
このように、上述した本実施形態に係るデュアルフューエルエンジン２の制御システム３は、液体燃料を噴射する液体燃料噴射弁１１、及び、燃料ガスを噴射する燃料ガス噴射弁１２を備えるデュアルフューエルエンジン２と、デュアルフューエルエンジン２を液体燃料で運転させる液体燃料運転モード、及び、デュアルフューエルエンジン２を燃料ガスで運転させる燃料ガス運転モードを有する電子ガバナ３２と、デュアルフューエルエンジン２を液体燃料で運転させるバックアップ運転モードを有する機械的ガバナ３７と、電子ガバナ３２を介して入力された液体燃料噴射指令Ｓ１０と機械的ガバナ３７を介して入力されたバックアップ用液体燃料噴射指令Ｓ５のうち一方を選択し、液体燃料の供給量を増減する液体燃料調整機構３８と、を備え、液体燃料調整機構３８は、電子ガバナ３２による液体燃料運転モード及び燃料ガス運転モードの少なくとも一方で異常が生じたときに、機械的ガバナ３７によるバックアップ運転モードに切り替える。
本実施形態に係るデュアルフューエルエンジン２の制御システム３は、電子ガバナ３２と、バックアップ用の機械的ガバナ３７の二系統を組み込み、制御システム３を二重化している。このため、電子ガバナ３２による液体燃料運転モード及び燃料ガス運転モードの少なくとも一方で異常が生じたときに、バックアップ用の機械的ガバナ３７の制御に切り替わり、液体燃料によってデュアルフューエルエンジン２の運転を継続させることができる。よって、一機一軸方式の船舶用動力システム１に適したデュアルフューエルエンジン２の制御システム３を確立できる。
また、本実施形態においては、液体燃料調整機構３８は、液体燃料噴射指令Ｓ１０と、バックアップ用液体燃料噴射指令Ｓ５のうち、指令値が低い方を選択して動作する。
この構成によれば、通常時の液体燃料運転モードにおいては、液体燃料調整機構３８には、電子ガバナ３２からの液体燃料噴射指令Ｓ１０と機械的ガバナ３７を介して入力されたバックアップ用液体燃料噴射指令Ｓ５の二系統の指令が入力され、指令値が低い方を選択し動作する。このため、どちらかのガバナに異常が発生したときは制御主体が切り替わり、エンジンが停止することを防止することができる。
また、本実施形態においては、電子ガバナ３２は、液体燃料噴射指令Ｓ１０の指令値を増加させる場合は出力する電気信号を減少させ、液体燃料噴射指令Ｓ１０の指令値を減少させる場合は出力する電気信号を増加させる。
この構成によれば、電子ガバナ３２の信号線５０に断線５１等の異常が発生した場合、電子ガバナ３２から入力される電気信号がゼロになる。そうすると、液体燃料噴射指令Ｓ１０の指令値は最大になり、液体燃料調整機構３８が、指令値が低いバックアップ用液体燃料噴射指令Ｓ５を選択するため、制御主体を自動的に機械的ガバナ３７に切り替えることができる。また、この場合には、制御主体の切り替えに、特別なセンサや信号は不要になる。
また、本実施形態においては、バックアップ用液体燃料噴射指令Ｓ５に、所定の補正値Ｓ５１を加算する信号変換器３５を備え、バックアップ用液体燃料噴射指令Ｓ５を、液体燃料噴射指令Ｓ１０より高くする。
この構成によれば、バックアップ用液体燃料噴射指令Ｓ５に、所定の補正値Ｓ５１が加算されているため、液体燃料調整機構３８は常に電子ガバナ３２からの液体燃料噴射指令Ｓ１０を選択し動作する。このため、通常の液体燃料運転モードにおいて、意図せずに、バックアップ用の機械式ガバナの制御に切り替わらないようにすることができる。
また、本実施形態においては、信号変換器３５は、液体燃料調整機構３８によってバックアップ用液体燃料噴射指令Ｓ５が選択されたときに、バックアップ用液体燃料噴射指令Ｓ５に対する補正値Ｓ５１の加算を停止する。
仮に、バックアップ用液体燃料噴射指令Ｓ５に補正値Ｓ５１を加算している状態で、電子ガバナ３２から機械的ガバナ３７の制御に切り替わると、液体燃料噴射弁１１に入力される指令値が跳ね上がり、デュアルフューエルエンジン２の回転速度Ｓ７が急増してしまう。このため、電子ガバナ３２から機械的ガバナ３７の制御に切り替わるときに、補正値Ｓ５１の加算を停止することで、デュアルフューエルエンジン２の回転速度Ｓ７の変動を抑制することが可能となり、スムーズな制御主体の切り替えを実現できる。
また、本実施形態においては、信号変換器３５は、バックアップ用液体燃料噴射指令Ｓ５に対する補正値Ｓ５１を、デュアルフューエルエンジン２の回転速度に対する負荷に応じて変更する。
デュアルフューエルエンジン２の回転速度に対する負荷が高い時に、電子ガバナ３２から機械的ガバナ３７への切り替え時に発生する回転速度上昇を極力抑えるように補正値Ｓ５１を設定すると、デュアルフューエルエンジン２の回転速度に対する負荷が低い時に電子ガバナ３２から機械的ガバナ３７に切り替わると回転速度上昇が大きくなる場合がある。このため、バックアップ用液体燃料噴射指令Ｓ５に加算する補正値Ｓ５１を、回転速度に対する負荷に応じて変更できるようにすることで、デュアルフューエルエンジン２の回転速度の変動を抑制することができる。
また、本実施形態においては、燃料ガス運転モードにおいて、信号変換器３５は、バックアップ用液体燃料噴射指令Ｓ５に対する補正値Ｓ５１の加算を増加する。
燃料ガス運転モードから液体燃料運転モードに切り替わるときは、燃料ガスの噴射が減少し回転速度を維持するために必要な量の液体燃料の噴射が開始される間に、一時的にデュアルフューエルエンジン２の回転速度Ｓ７が低下する。このため、液体燃料運転モードに切り替わった直後の液体燃料噴射指令Ｓ１０の指令値は高くなるが、このとき、電子ガバナ３２に比べて応答性が低い機械的ガバナ３７からのバックアップ用液体燃料噴射指令Ｓ５の指令値を超えてしまうことがある。このため、燃料ガス運転モードにおいて、バックアップ用液体燃料噴射指令Ｓ５に加算する補正値Ｓ５１を、通常よりも大きい第２の補正値Ｓ５２にすることで、意図せずに、バックアップ用の機械的ガバナ３７の制御に切り替わらないようにすることができる。
また、本実施形態においては、液体燃料運転モードにおいて、信号変換器３５は、液体燃料噴射指令Ｓ１０の単位時間当たりの増加量が多いときに、バックアップ用液体燃料噴射指令Ｓ５に対する補正値の加算を増加する。
電子ガバナ３２を介して入力される液体燃料噴射指令Ｓ１０の指令値が急激に高くなったとき、電子ガバナ３２に比べて応答性が低い機械的ガバナ３７からのバックアップ用液体燃料噴射指令Ｓ５の指令値を超えてしまうことがある。このため、バックアップ用液体燃料噴射指令Ｓ５に加算する補正値Ｓ５１を、通常よりも大きい第３の補正値Ｓ５３にすることで、意図せずに、バックアップ用の機械的ガバナ３７の制御に切り替わらないようにすることができる。
また、本実施形態においては、信号変換器３５は、補正値Ｓ５１の加算を増加して所定の時間が経過した後、もとの補正値Ｓ５１に戻す。
この構成によれば、補正値Ｓ５１の加算を増加して所定の時間が経過した後、デュアルフューエルエンジン２の回転速度Ｓ７が落ち着いたら、バックアップ用液体燃料噴射指令Ｓ５に加算する補正値Ｓ５１をもとに戻すことで、通常の状態に戻すことができる。
また、本実施形態においては、燃料ガス運転モードにおいて、液体燃料調整機構３８は、液体燃料噴射指令Ｓ１０とバックアップ用液体燃料噴射指令Ｓ５のうち、指令値の低い方を選択し、電子ガバナ３２は、デュアルフューエルエンジン２の回転速度がゼロに相当する液体燃料噴射指令Ｓ１０を送信して液体燃料噴射弁の噴射を停止し、燃料ガス噴射弁は、電子ガバナ３２を介して入力された燃料ガス噴射指令により燃料ガスの供給量を増減する。
通常の燃料ガス運転モードにおいても、液体燃料調整機構３８には電子ガバナ３２からの液体燃料噴射指令Ｓ１０と機械的ガバナ３７を介して入力されたバックアップ用液体燃料噴射指令Ｓ５の二系統の指令が入力される。電子ガバナ３２は、回転速度がゼロに相当する液体燃料噴射指令Ｓ１０を送信するため、液体燃料調整機構３８は低い方の指令値である電子ガバナ３２の指令値を選択し、液体燃料噴射弁の噴射を停止する。このため、どちらかのガバナに異常が発生したときは制御主体が切り替わり、エンジンが停止することを防止することができる。
また、本実施形態においては、燃料ガス運転モードにおいて、電子ガバナ３２は、燃料ガス噴射指令の指令値を増加させる場合は出力する電気信号を増加させ、燃料ガス噴射指令の指令値を減少させる場合は出力する電気信号を減少させる。
この構成によれば、電子ガバナ３２の信号線５０に断線５１等の異常が発生した場合、電子ガバナ３２から入力される電気信号がゼロになる。そうすると、燃料ガス噴射指令の指令値もゼロとなり、燃料ガス噴射弁の動作は停止する。一方、液体燃料調整機構３８は、指令値が低いバックアップ用液体燃料噴射指令Ｓ５を選択するため、制御主体を自動的に機械的ガバナ３７に切り替えることができる。
また、本実施径形態に係るデュアルフューエルエンジン２の制御方法は、液体燃料を噴射する液体燃料噴射弁１１、及び、燃料ガスを噴射する燃料ガス噴射弁１２を備えるデュアルフューエルエンジン２と、デュアルフューエルエンジン２を液体燃料で運転させる液体燃料運転モード、及び、デュアルフューエルエンジン２を燃料ガスで運転させる燃料ガス運転モードを有する電子ガバナ３２と、デュアルフューエルエンジン２を液体燃料で運転させるバックアップ運転モードを有する機械的ガバナ３７と、電子ガバナ３２を介して入力された液体燃料噴射指令Ｓ１０と機械的ガバナ３７を介して入力されたバックアップ用液体燃料噴射指令Ｓ５のうち一方を選択し、液体燃料の供給量を増減する液体燃料調整機構３８と、を備えるデュアルフューエルエンジン２の制御方法であって、電子ガバナ３２による液体燃料運転モード及び燃料ガス運転モードの少なくとも一方で異常が生じた場合に、機械的ガバナ３７によるバックアップ運転モードに切り替える。
本実施形態に係るデュアルフューエルエンジン２の制御方法は、電子ガバナ３２と、バックアップ用の機械的ガバナ３７の二系統を組み込み、制御システム３を二重化する。そして、電子ガバナ３２による液体燃料運転モード及び燃料ガス運転モードの少なくとも一方で異常が生じたときに、バックアップ用の機械的ガバナ３７の制御に切り替えて、液体燃料によってデュアルフューエルエンジン２の運転を継続させる。このため、一機一軸方式の船舶用動力システムに適したデュアルフューエルエンジン２の制御方法を確立できる。
以上、本発明の好ましい実施形態を記載し説明してきたが、これらは本発明の例示的なものであり、限定するものとして考慮されるべきではないことを理解すべきである。追加、省略、置換、およびその他の変更は、本発明の範囲から逸脱することなく行うことができる。従って、本発明は、前述の説明によって限定されていると見なされるべきではなく、特許請求の範囲によって制限されている。
１ 船舶用動力システム
２ デュアルフューエルエンジン
３ 制御システム
１１ 液体燃料噴射弁
１２ 燃料ガス噴射弁
１３ クランク軸
１４ ピストン
１５ シリンダブロック
１６ シリンダヘッド
１７ 燃焼室
１８ 着火装置
１９ 吸気弁
２０ 排気弁
２１ 吸気管
２２ 排気管
２３ エアクーラ
２４ 過給機
３１ 回転指令部
３２ 電子ガバナ
３３ 燃料ガス噴射弁ドライバー
３５ 信号変換器
３６ 電空変換器
３７ 機械的ガバナ
３８ 液体燃料調整機構
３８ａ 選択機構
３８ｂ アクチュエータ
５０ 信号線
５１ 断線
１００ 船舶
１０１ プロペラ
１０２ 補機関
１０３ 発電機
１０４ 船内母線
１０５ 船内機器
Ｐ５ ピーク値
Ｐ１０ ピーク値
Ｓ１ 回転指令
Ｓ２ 回転指令
Ｓ３ 回転指令
Ｓ４ アクチュエータ指令
Ｓ５ バックアップ用液体燃料噴射指令
Ｓ６ 燃料ガス噴射指令
Ｓ７ 回転速度
Ｓ８ 接点信号
Ｓ９ 接点信号
Ｓ１０ 液体燃料噴射指令
Ｓ５１ 補正値
Ｓ５２ 第２の補正値
Ｓ５３ 第３の補正値

Claims (13)

  1. 液体燃料を噴射する液体燃料噴射弁、及び、燃料ガスを噴射する燃料ガス噴射弁を備えるデュアルフューエルエンジンと、
    前記デュアルフューエルエンジンを前記液体燃料で運転させる液体燃料運転モード、及び、前記デュアルフューエルエンジンを前記燃料ガスで運転させる燃料ガス運転モードを有する電子ガバナと、
    前記デュアルフューエルエンジンを前記液体燃料で運転させるバックアップ運転モードを有する機械的ガバナと、
    前記電子ガバナを介して入力された液体燃料噴射指令と前記機械的ガバナを介して入力されたバックアップ用液体燃料噴射指令のうち一方を選択し、前記液体燃料の供給量を増減する液体燃料調整機構と、を備え、
    前記液体燃料調整機構は、前記電子ガバナによる前記液体燃料運転モード及び前記燃料ガス運転モードの少なくとも一方で異常が生じたときに、前記機械的ガバナによる前記バックアップ運転モードに切り替える、デュアルフューエルエンジンの制御システム。
  2. 前記液体燃料調整機構は、前記液体燃料噴射指令と、前記バックアップ用液体燃料噴射指令のうち、指令値が低い方を選択する、請求項１に記載のデュアルフューエルエンジンの制御システム。
  3. 前記電子ガバナは、前記液体燃料噴射指令の指令値を増加させる場合は出力する電気信号を減少させ、前記液体燃料噴射指令の指令値を減少させる場合は出力する電気信号を増加させる、請求項２に記載のデュアルフューエルエンジンの制御システム。
  4. 前記バックアップ用液体燃料噴射指令に、所定の補正値を加算する信号変換器を備え、
    前記バックアップ用液体燃料噴射指令を、前記液体燃料噴射指令より高くする、請求項２または３に記載のデュアルフューエルエンジンの制御システム。
  5. 前記信号変換器は、前記液体燃料調整機構によって前記バックアップ用液体燃料噴射指令が選択されたときに、前記バックアップ用液体燃料噴射指令に対する前記補正値の加算を停止する、請求項４に記載のデュアルフューエルエンジンの制御システム。
  6. 前記信号変換器は、前記バックアップ用液体燃料噴射指令に対する前記補正値を、前記デュアルフューエルエンジンの回転速度に対する負荷に応じて変更する、請求項４または５に記載のデュアルフューエルエンジンの制御システム。
  7. 前記燃料ガス運転モードにおいて、
    前記信号変換器は、前記バックアップ用液体燃料噴射指令に対する前記補正値の加算を増加する、請求項４～６のいずれか１項に記載のデュアルフューエルエンジンの制御システム。
  8. 前記信号変換器は、前記燃料ガス運転モードから前記液体燃料運転モードに切り替わって所定の時間が経過した後、もとの前記補正値に戻す、請求項７に記載のデュアルフューエルエンジンの制御システム。
  9. 前記液体燃料運転モードにおいて、
    前記信号変換器は、前記液体燃料噴射指令の単位時間当たりの増加量が多いときに、前記バックアップ用液体燃料噴射指令に対する前記補正値の加算を増加する、請求項４～８のいずれか１項に記載のデュアルフューエルエンジンの制御システム。
  10. 前記信号変換器は、前記補正値の加算を増加して所定の時間が経過した後、もとの前記補正値に戻す、請求項９記載のデュアルフューエルエンジンの制御システム。
  11. 前記燃料ガス運転モードにおいて、
    前記液体燃料調整機構は、前記液体燃料噴射指令と前記バックアップ用液体燃料噴射指令のうち、指令値の低い方を選択し、
    前記電子ガバナは、前記デュアルフューエルエンジンの回転速度がゼロに相当する液体燃料噴射指令を送信して前記液体燃料噴射弁の噴射を停止し、
    前記燃料ガス噴射弁は、前記電子ガバナを介して入力された燃料ガス噴射指令により燃料ガスの供給量を増減する、請求項１～１０のいずれか１項に記載のデュアルフューエルエンジンの制御システム。
  12. 前記燃料ガス運転モードにおいて、
    前記電子ガバナは、前記燃料ガス噴射指令の指令値を増加させる場合は出力する電気信号を増加させ、前記燃料ガス噴射指令の指令値を減少させる場合は出力する電気信号を減少させる、請求項１１に記載のデュアルフューエルエンジンの制御システム。
  13. 液体燃料を噴射する液体燃料噴射弁、及び、燃料ガスを噴射する燃料ガス噴射弁を備えるデュアルフューエルエンジンと、
    前記デュアルフューエルエンジンを前記液体燃料で運転させる液体燃料運転モード、及び、前記デュアルフューエルエンジンを前記燃料ガスで運転させる燃料ガス運転モードを有する電子ガバナと、
    前記デュアルフューエルエンジンを前記液体燃料で運転させるバックアップ運転モードを有する機械的ガバナと、
    前記電子ガバナを介して入力された液体燃料噴射指令と前記機械的ガバナを介して入力されたバックアップ用液体燃料噴射指令のうち一方を選択し、前記液体燃料の供給量を増減する液体燃料調整機構と、を備えるデュアルフューエルエンジンの制御方法であって、
    前記電子ガバナによる前記液体燃料運転モード及び前記燃料ガス運転モードの少なくとも一方で異常が生じた場合に、前記機械的ガバナによる前記バックアップ運転モードに切り替える、デュアルフューエルエンジンの制御方法。
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