JP2023158967A - 舶用エンジン - Google Patents

Abstract

【課題】高負荷で海域を航行するシーンと低負荷で海域を航行するシーンとで使用される舶用エンジンであって、高負荷で海域を航行するシーンでは、アンモニア等の代替燃料の比率を高めて、いわゆる「混焼率」を高めつつも、低負荷で海域を航行するシーンでは、窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生を抑えて排気ガス性能を高めることができる舶用エンジンを提供する。【解決手段】船舶が存在する海域が高負荷で航行する海域であると判断した場合には、Ｓ３で、エンジン１を混焼モードで運転する。その後、Ｓ４に移行して、燃焼室温度上昇手段を作動させる。一方、船舶が存在する海域が低負荷で航行する海域であると判断した場合には、Ｓ５で、エンジン１を通常燃焼モードで運転する。その後、Ｓ６に移行して、燃焼室温度上昇手段を停止する。【選択図】図５

Description

本発明は、船舶に用いる舶用エンジンに関する。特に、アンモニア等の代替燃料を従来の化石燃料と共に燃焼させることもできる舶用エンジンに関する。

近年、地球温暖化等の問題から二酸化炭素等の温室効果ガス（Ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ ｇａｓ）の排出量をゼロにする、いわゆるゼロ・エミッションの実現が求められている。そこで、燃焼しても二酸化炭素等の温室効果ガスが発生しないアンモニア等の代替燃料が注目されている。しかし、化石燃料と比較して燃えにくいアンモニア等の代替燃料は、アンモニア等のみを燃焼させる「専焼」が難しい。

そこで、ディーゼル燃料等の化石燃料と共にアンモニア等を燃焼させる、いわゆる、「混焼」の舶用エンジン等が考えられている。

例えば、下記特許文献１では、化石燃料と代替燃料を混焼させるため、化石燃料と代替燃料を層状に噴射する燃料噴射弁を設けて、この燃料噴射弁から燃焼室内に化石燃料と代替燃料を噴射して混焼させるものが開示されている。

この特許文献１の技術においては、例えば、化石燃料を着火用パイロット燃料として、代替燃料を主燃料とした燃料を、燃焼室に噴射して混焼させる場合に、代替燃料の量を増やすと代替燃料の燃え残りが生じてしまうため、代替燃料の間に化石燃料をさらに介装し、着火性を高めることで、完全混焼するように構成している。

また、一方で、下記特許文献２では、アンモニアを専焼するエンジンにおいて、アンモニアの燃焼を促進するために、圧縮した加熱ガスを送って、燃焼室の温度を高めることも提案されている。

特開２０２０－１８０５６７号公報 特開２０１２－２０２５５９号公報

ところで、最近では、要求される温室効果ガスの削減量がさらに増えているため、前記特許文献１のように、代替燃料を混焼する場合でも、より代替燃料の量を増やして、１回の燃料噴射の際の代替燃料が占める比率、いわゆる「混焼率」を高めることが求められる。しかし、単純に混焼率を高めても、アンモニア等の代替燃料が燃えにくいため、アンモニア等の代替燃料の燃え残りが増加してしまう可能性があり、混焼率の限界を超えることができないという問題があった。

そこで、前記特許文献２に記載されているように、アンモニア等を混焼するエンジンであっても、アンモニアの燃焼を促進するために、燃焼室の温度を高めて、エンジンを運転することが考えられる。このように、燃焼室の温度を高めることで、アンモニア等の代替燃料を混焼する舶用エンジンにおいても、アンモニア等の代替燃料の燃え残りの発生を少なくして、混焼率を高めることが考えられる。

もっとも、船舶においては、常に一定の負荷でエンジンを運転するのではなく、港への入出港など、陸地が近い場合には、低負荷でエンジンを運転するシーンがある。こうしたシーンにおいては、アンモニア等の代替燃料の燃焼が悪化するため、代替燃料との混焼を止めて、ディーゼル燃料等の化石燃料だけでエンジンを運転させることが考えられる。

しかし、そのままエンジンの燃焼室温度を高めた状態で化石燃料だけを燃焼させてエンジンを運転してしまうと、窒素酸化物（ＮＯｘ）が発生してしまい、排気ガス性能を悪化させてしまうという問題がある。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたもので、その目的は、高負荷で海域を航行するシーンと低負荷で海域を航行するシーンとで使用される舶用エンジンであって、高負荷で海域を航行するシーンでは、アンモニア等の代替燃料の比率を高めて、いわゆる「混焼率」を高めつつも、低負荷で海域を航行するシーンでは、窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生を抑えて排気ガス性能を高めることができる舶用エンジンを提供することにある。

その目的を達成するために、この発明では、高負荷で海域を航行するシーンと、低負荷で海域を航行するシーンとで使用される舶用エンジンであって、前記高負荷で海域を航行する場合には、代替燃料と化石燃料の両者を燃焼させる混焼モードで運転すると共に、燃焼室温度を高める燃焼室温度上昇手段を作動させて、前記低負荷で海域を航行する場合には、化石燃料を燃焼させる通常燃焼モードで運転すると共に、前記燃焼室温度上昇手段を作動させないように制御したことを特徴とするものである。

具体的に、第１の発明では、高負荷で海域を航行するシーンと、低負荷で海域を航行するシーンとで使用される舶用エンジンであって、代替燃料と化石燃料の両者を燃焼室に噴射して燃焼させる混焼モードと、化石燃料を燃焼室に噴射して燃焼させる通常燃焼モードと、を備える燃焼モード選択手段と、前記燃焼室の温度を高くする燃焼室温度上昇手段と、を有し、前記船舶が高負荷で海域を航行するシーンでは、前記燃焼モード選択手段で前記混焼モードを選択して、前記燃焼室温度上昇手段を作動させて、前記燃焼室の温度を高めるように制御して、前記船舶が低負荷で海域を航行するシーンでは、前記燃焼モード選択手段で前記通常燃焼モードを選択して、前記燃焼室温度上昇手段を停止して、前記燃焼室の温度を高めないように制御するエンジン制御手段を備えたことを特徴とするものである。

この構成によれば、船舶が高負荷で海域を航行するシーンでは、燃焼モード選択手段で、混焼モードを選択して、燃焼室温度上昇手段を作動させる制御を行う一方、船舶が低負荷で海域を航行するシーンでは、燃焼モード選択手段で、通常燃焼モードを選択して、燃焼温度上昇手段を停止するように制御することになる。すなわち、混焼モードでエンジンが運転される場合には、燃焼室の温度が高まり、通常燃焼モードでエンジンが運転される場合には、燃焼室の温度が高まることがない。

このため、混焼モードの際には、燃焼室の温度が上昇するため、より多くの代替燃料を噴射したとしても、代替燃料の燃え残りが生じないようにでき、温室効果ガス（特に二酸化炭素）の排出量を抑制できる。一方、通常燃焼モードの際には、燃焼室の温度が上昇しないため、窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生を抑えることができる。

なお、ここで、「化石燃料」とは、ディーゼル燃料、留出油、残渣油など、原油から精製され得る燃料一般を指す。一方、「代替燃料」とは、天然の石油を代替する燃料（Ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ Ｆｕｅｌ）であり、アンモニア、バイオ燃料、メタノール、エタノールなど、石油に代替可能な燃料一般を指す。

また、「混焼モード」とは、化石燃料と代替燃料を燃焼室内に噴射して、両者を燃焼させるエンジンの燃焼モードの事を指す。なお、燃料噴射弁は、一つの燃料噴射弁で両者の燃料を噴射しても良いし、複数の燃料噴射弁で別々に燃料を噴射しても良い。

さらに、「通常燃焼モード」とは、化石燃料だけを燃焼室内に噴射して、化石燃料を燃焼させるエンジンの燃焼モードの事を指す。

第２の発明では、前記燃焼室温度上昇手段を、前記燃焼室へ導入される掃気の温度を上昇させる掃気温度上昇手段とする。

この構成によれば、燃焼室温度上昇手段が、燃焼室へ導入される掃気の温度を上昇させる掃気温度上昇手段であるため、燃焼室に導入される掃気の温度が、通常燃焼モードの時よりも高まる。

このため、導入させる掃気自体の温度が高いため、燃焼室の温度も必然的に高まり、代替燃料が着火しやすく、燃焼しやすくなる。

よって、より確実に混焼モード時の代替燃料の燃焼性を高めることができる。

第３の発明では、前記掃気温度上昇手段を、掃気を冷却するエアクーラーの冷却水の流量を制限するエアクーラー冷却水流量制限機構とする。

この構成によれば、掃気温度上昇手段が、掃気を冷却するエアクーラーの冷却水の流量を制限するエアクーラー冷却水流量制限機構であるため、エアクーラーの冷却性能を落として、燃焼室に導入される掃気の温度を高めることができる。

このため、エアクーラーの冷却水の流量を制限するという単純な方法（構造）によって、掃気の温度を高め、燃焼室の温度を高めることができる。

よって、単純な方法（構造）で掃気温度上昇手段を構成することができ、また、代替燃料が占める割合の混焼率を高めることができる。

第４の発明では、前記掃気温度上昇手段を、掃気を冷却するエアクーラーの冷却水温度を高めるエアクーラー冷却水温度上昇機構とする。

この構成によると、掃気温度上昇手段が、掃気を冷却するエアクーラーの冷却水温度を高めるエアクーラー冷却水温度上昇機構であるため、エアクーラーに流れる冷却水の流量を変化させることなく、エアクーラーの冷却性能を落として、掃気の温度を高めることができる。

このため、エアクーラーに流れる冷却水の流量を減少させることなく、掃気の温度を高め、燃焼室の温度を高めることができる。

よって、エアクーラーの冷却水の流量を常時一定にできるため、エアクーラーの故障リスクを低減することができる。また、代替燃料が占める割合の混焼率を高めることができる。

第５の発明では、前記燃焼室温度上昇手段を、エンジンシリンダーを冷却する冷却水の流量を制限するエンジンシリンダー冷却水流量制限機構とする。

この構成によると、燃焼室温度上昇手段が、エンジンシリンダーを冷却する冷却水の流量を制限するエンジンシリンダー冷却水流量制限機構であるため、エンジンシリンダーを冷却する冷却水の流量が制限されて、エンジンシリンダーの温度が上昇することで、そのエンジンシリンダーに設けられた燃焼室の温度が高まることになる。

このため、エンジンシリンダーを冷却する冷却水の流量を制限するという単純な方法（構造）で、燃焼室の温度を高めることができる。

よって、エンジンシリンダーの冷却水の流量を制限するという単純な方法（構造）によって、燃焼温度上昇手段を構成することができ、また、代替燃料が占める割合の混焼率を高めることができる。

第６の発明では、前記燃焼室温度上昇手段を、排気弁の閉弁タイミングを進角する排気弁進角機構とする。

この構成によると、燃焼室温度上昇手段が、排気弁の閉弁タイミングを進角する排気弁進角機構であることで、排気弁の閉弁タイミングが早まる。これにより、ピストンで空気を圧縮する期間が長くなる。このように、圧縮する期間が長くなることで、空気の温度が高まり、その結果として、燃焼室の温度が高まることになる。

このため、排気弁の閉弁タイミングを進角するという方法（構造）によって、空気を圧縮する期間を長くして、燃焼室の温度を高めることができる。

よって、エンジンの冷却系統に影響を与えることなく、燃焼室温度上昇手段を構成することができる。また、代替燃料が占める割合の混焼率を高めることができる。

第７の発明では、前記燃焼室温度上昇手段を、熱源である焼玉を配置した焼玉室と前記燃焼室とを連通する焼玉連通機構とする。

この構成によると、燃焼室温度上昇手段が、熱源である焼玉を配置した焼玉室と燃焼室とを連通する焼玉連通機構であることで、焼玉連通機構を作動させると、熱源である焼玉によって燃焼室内の空気が加熱されることになる。

このため、燃焼室の温度が確実に高まり、代替燃料が占める割合の混焼率を高めることができる。

よって、確実に燃焼室温度を高めて、代替燃料の占める比率である混焼率を高めることができる。

以上、説明したように、本発明によれば、混焼モードの際には、燃焼室の温度が上昇するため、より多くの代替燃料を噴射したとしても、代替燃料の燃え残りが生じないようにでき、温室効果ガス（特に二酸化炭素）の排出量を抑制できる。一方、通常燃焼モードの際には、燃焼室の温度が上昇しないため、窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生を抑えることができる。

よって、高負荷で海域を航行するシーンと低負荷で海域を航行するシーンとで使用される舶用エンジンであって、高負荷で海域を航行するシーンでは、アンモニア等の代替燃料の比率を高めて、いわゆる「混焼率」を高めつつも、低負荷で海域を航行するシーンでは、窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生を抑えて排気ガス性能を高めることができる。

本発明の実施形態１に係る舶用エンジンの構成を示した模式概略図である。 実施形態１に係る燃料噴射装置のシステム構成を示したシステム概略図である。 舶用エンジンの燃焼室を示す詳細縦断面図である。 実施形態１に係る舶用エンジンの吸排気系と冷却系の概略図である。 実施形態１に係るメイン制御フローチャートである。 実施形態１に係るサブ制御フローチャートである。 実施形態２に係る舶用エンジンの吸排気系と冷却系の概略図である。 実施形態２に係るサブ制御フローチャートである。 実施形態３に係る舶用エンジンの吸排気系と冷却系の概略図である。 実施形態３に係るサブ制御フローチャートである。 実施形態４に係る舶用エンジンの吸排気系と冷却系の概略図である。 実施形態４に係るサブ制御フローチャートである。 実施形態５に係る舶用エンジンの構成を示した模式概略図である。 実施形態５に係る排気弁装置を示したシステム概略図である。 実施形態５に係る排気弁装置の制御フローチャートである。 実施形態５に係るサブ制御フローチャートである。 実施形態６に係る舶用エンジンの構成を示した模式概略図である。 実施形態６に係るサブ制御フローチャートである。

以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物、或いはその用途を制限することを意図するものではない。

（実施形態１）
図１は、船舶用の舶用エンジンの構成を示した模式概略図であり、図２は、燃料噴射装置のシステム構成を示したシステム概略図であり、図３は、舶用エンジンの燃焼室を示す詳細縦断面図であり、図４は、舶用エンジンの吸排気系と冷却系の概略図である。これらの図を使って、まず舶用エンジン１の概略を説明する。以下、船舶用の舶用エンジン１を単に「エンジン１」という。

エンジン１は、複数のシリンダ１０を備えた直列多気筒式の舶用エンジンである。なお、便宜上、本実施形態では１気筒だけを示して説明する。このエンジン１は、ユニフロー掃気方式を採用した２ストローク１サイクル機関として構成されており、タンカー、コンテナ船、自動車運搬船等、大型の船舶に搭載される。

船舶に搭載されたエンジン１は、その船舶を推進させるための主機関として用いられる。すなわち、エンジン１の出力軸は、プロペラ軸（不図示）を介して船舶のプロペラ（不図示）に連結されている。このエンジン１が運転されることにより、その出力がプロペラに伝達されて、船舶が推進するように構成されている。

特に、本実施形態に係るエンジン１は、そのロングストローク化を実現するべく、いわゆるクロスヘッド式の内燃機関として構成されている。すなわち、このエンジン１においては、下方からピストン２１を支持するピストン棒２２と、クランクシャフト２３に連接される連接棒２４と、がクロスヘッド２５により連結されている。

また、このエンジン１は、下方に位置する台板１１と、台板１１上に設けられる架構１２と、架構１２上に設けられるシリンダジャケット１３と、を備えている。台板１１、架構１２およびシリンダジャケット１３は、上下方向に延びる複数のタイボルトＢ…およびナットにより締結されている。エンジン１はまた、シリンダジャケット１３内に設けられるシリンダ１０と、シリンダ１０内に設けられるピストン２１と、ピストン２１の往復運動に連動して回転する出力軸（例えばクランクシャフト２３）と、を備えている。

台板１１は、エンジン１のいわゆるクランクケースを構成するものであり、クランクシャフト２３と、クランクシャフト２３を回転自在に支持する軸受２６と、を収容している。クランクシャフト２３には、クランク２７を介して連接棒２４の下端部が連結されている。

架構１２は、一対のガイド板２８，２８と、連接棒２４と、クロスヘッド２５と、を収容している。このうち、一対のガイド板２８，２８は、ピストン軸方向に沿って設けられた一対の板状部材からなり、エンジン１の幅方向（図１の紙面左右方向）に、間隔を空けて配置されている。連接棒２４は、その下端部がクランクシャフト２３に連結された状態で、一対のガイド板２８，２８の間に配置されている。連接棒２４の上端部は、クロスヘッド２５を介してピストン棒２２の下端部に連結されている。

具体的に、クロスヘッド２５は、一対のガイド板２８，２８の間に配置されており、各ガイド板２８，２８に沿って上下方向に摺動する。すなわち、一対のガイド板２８，２８は、クロスヘッド２５の摺動を案内するように構成されている。クロスヘッド２５は、クロスヘッドピン２９を介してピストン棒２２および連接棒２４と接続されている。クロスヘッドピン２９は、ピストン棒２２に対しては一体的に上下動するよう接続されている一方、連接棒２４に対しては、連接棒２４の上端部を支点として、連接棒２４を回動させるように接続されている。

シリンダジャケット１３は、内筒としてのシリンダライナ１４が配置されてなる。シリンダライナ１４の内部には、前述のピストン２１が配置されている。このピストン２１は、シリンダライナ１４の内壁に沿って上下方向に往復運動する。また、シリンダライナ１４の上部にはシリンダカバー１５が固定されている。シリンダカバー１５は、シリンダライナ１４とともにシリンダ１０を構成している。

また、シリンダカバー１５には、排気弁装置（図１では不図示）によって作動される排気弁１８が設けられている。排気弁１８は、シリンダライナ１４およびシリンダカバー１５から構成されるシリンダ１０、並びに、ピストン２１の頂面とともに燃焼室１７を区画している。排気弁１８は、その燃焼室１７と排気管１９との間を開閉するものである。排気管１９は、燃焼室１７に通じる排気口（不図示）を有しており、排気弁１８は、その排気口を開閉するように構成されている。

また、シリンダカバー１５は、燃焼室１７の天井面を区画している。この天井面には、燃料噴射弁３０が設けられている。

この燃料噴射弁３０は、図３に示すように、燃焼室１７の室内に臨むような姿勢で設けられており、化石燃料及び代替燃料又は化石燃料のみを噴射する噴射口３１を有している。なお、図３では便宜上、燃料噴射弁３０の１つを示しているが、本実施形態では、各気筒に燃料噴射弁３０を３つずつ設けている。

具体的に、燃料噴射弁３０は、燃焼室１７内に噴射口３１を向けた姿勢で配置されており、化石燃料及び代替燃料が交互に並んだ状態で層状に燃料を噴射するように構成している。

ここで、代替燃料は、エンジン１の動力を生み出す主燃料として機能するとともに、化石燃料は、その主燃料に着火するためのパイロット燃料として機能する。そして、本実施形態の化石燃料としては、ディーゼル燃料を用いて、代替燃料としては、アンモニアを用いている。このため、本実施形態に係る代替燃料は、化石燃料に比して、圧縮着火に至る着火温度が高い。

なお、具体的に図示はしないが、この燃料噴射弁３０は、代替燃料を用いず、化石燃料だけで燃料を噴射する場合もある。この場合は、周知のように、化石燃料が単層で燃焼室に噴射される。

この燃料噴射弁３０に燃料を供給する燃料噴射装置１００については、図２を使って後述する。

こうして、燃料噴射弁３０は、燃焼室１７に化石燃料及び代替燃料を噴射して、燃焼室１７内で両者を燃焼させる。この化石燃料と代替燃料が燃焼室１７内で燃焼することを「混焼」という。なお、「混焼」の詳細については後述する。

この燃焼によって、図１に示すピストン２１が上下方向に往復運動をする。このとき、排気弁１８が作動して燃焼室１７が開放されると、燃焼によって生じた排気ガスが排気管１９に押し出されるとともに、下方に設けた不図示の掃気ポートから掃気が燃焼室１７に導入される。

また、この燃焼によってピストン２１が往復運動をすると、ピストン２１とともにピストン棒２２が上下方向に往復運動をする。これにより、ピストン棒２２に連結されたクロスヘッド２５が、上下方向に往復運動をする。このクロスヘッド２５は、連接棒２４の回動を許容するようになっており、クロスヘッド２５との接続部位を支点として、連接棒２４を回動させる。そして、連接棒２４の下端部に接続されるクランク２７がクランク運動し、そのクランク運動に応じてクランクシャフト２３が回転する。こうして、クランクシャフト２３は、ピストン２１の往復運動を回転運動に変換し、プロペラ軸とともに船舶のプロペラを回転させる。これにより、船舶が推進する。

次に、図２を使って、燃料噴射弁３０に燃料を供給する燃料噴射装置１００について説明する。

この燃料噴射装置１００は、燃料噴射弁３０に化石燃料を圧送する燃料ポンプ４１と、化石燃料が圧送される経路内に代替燃料を注入する注入ポンプ５１と、を備えている。

この燃料ポンプ４１及び注入ポンプ５１は、図１に示すようにシリンダ１０近傍に配置されており、それぞれ、第１内部経路３２、燃料噴射管４２、第２内部経路３３及び注入管５２等を介して、燃料噴射弁３０に接続されている。

このうち、燃料ポンプ４１は、燃料ポンプ４１から噴射口３１に至る化石燃料経路Ｌを介して燃料噴射弁３０と接続されていて、この燃料噴射弁３０に向けて化石燃料を圧送している。この化石燃料経路Ｌは、第１内部経路３２及び燃料噴射管４２（後述の分岐管４２ａ等も含む）からなり、燃料ポンプ４１と噴射口３１を結ぶ経路として構成される。

また、注入ポンプ５１は、第２内部経路３３と注入管５２を介して化石燃料経路Ｌと接続されていて、この化石燃料経路Ｌ内に代替燃料を注入する。

このように構成することで、燃料噴射弁３０は、燃料ポンプ４１から圧送される化石燃料と、注入ポンプ５１によって注入される代替燃料とを、燃焼室１７へ層状で噴射することができる。

なお、本実施形態のエンジンでは、前述のように各気筒に３つの燃料噴射弁３０…が設けられている。このため、各燃料噴射弁３０…に対して、化石燃料及び代替燃料が供給できるように、燃料噴射管４２及び注入管５２は、それぞれ分岐部４３，５３を介して３つの分岐管（４２ａ，４２ｂ，４２ｃ、５２ａ，５２ｂ，５２ｃ）に分岐している。

また、これら燃料噴射管４２及び注入管５２に、化石燃料を圧送する燃料ポンプ４１と、代替燃料を注入する注入ポンプ５１とは、制御部９２によって制御される。具体的には、制御部９２から送られる制御信号によって、燃料制御弁４５及び注入制御弁５５が制御されて、燃料ポンプ４１及び注入ポンプ５１の作動が制御されている。

この制御部９２には、エンジンのクランク角度等の各種信号を検出する検出部９１が接続されており、この検出部９１で検出された各種信号に基づいて、燃料ポンプ４１及び注入ポンプ５１の作動を制御するように構成している。なお、図２の破線は、電気的に接続されていることを示している。

燃料ポンプ４１は、配管等（不図示）を通じて、化石燃料が貯留された燃料タンク（不図示）と接続されており、この燃料タンクから化石燃料を受け入れるように構成されている。

一方、注入ポンプ５１には、代替燃料を供給する代替燃料供給ポンプ７１が供給管７２を通して接続されており、代替燃料が供給されるように構成している。そして、この代替燃料供給ポンプ７１も、配管等（不図示）を通じて、代替燃料が貯留された代替燃料タンク（不図示）と接続されて、この代替燃料タンクから代替燃料を受け入れるように構成されている。

また、燃料ポンプ４１及び注入ポンプ５１には、蓄圧部８１が接続されている。この蓄圧部８１は、燃料ポンプ４１及び注入ポンプ５１をそれぞれ作動させる作動油を蓄圧するものである。蓄圧部８１は、高圧ポンプ８２と接続されており、この高圧ポンプ８２から圧送された作動油を貯留して、これを蓄圧するように構成している。

なお、代替燃料を注入する代替燃料経路（供給管７２，注入管５２，第２内部経路３３）には、代替燃料の逆流を防ぐため逆止弁７３，５４，３４を、それぞれの箇所に設けている。

このように構成される燃料噴射装置１００により、本実施形態のエンジン１では、後述するように、船舶が高負荷で海域を航行するシーンでは、制御部９２によって、燃料噴射弁３０…から化石燃料と代替燃料との両者が燃焼室１７に噴射される、いわゆる「混焼モード」で運転されて、燃焼室１７内では、混焼が生じることになる。

一方、船舶が低負荷で海域を航行するシーンでは、制御部９２によって、代替燃料の注入ポンプ５１の作動が停止されて、燃料噴射弁３０…から化石燃料だけが燃焼室１７に噴射される、いわゆる「通常燃焼モード」で運転されて、燃焼室１７内では通常燃焼が生じることになる。

次に、図４を使って、本実施形態のエンジン１の吸排気系と冷却系について説明する。

エンジン１の吸排気系ＡＬは、上流側から外気を取り込み、空気を圧縮する過給機１０１と、圧縮した空気を冷却するエアクーラー１０２と、冷却した空気から凝集水を取り除くドレン分離装置１０３と、燃焼室１７に掃気（導入）する前に圧縮空気を溜める掃気チャンバー１０４と、シリンダジャケット１３に設けた燃焼室１７と、燃焼室１７から排出される排気ガスを下流側に導く排気管１０５と、排気管１０５に導かれた排気ガスを過給機１０１に再度案内する排気経路１０６と、を備えて構成している。

このように、エンジン１の吸排気系ＡＬを構成することで、フレッシュな外気は、過給機１０１で一旦圧縮されて、空気密度を高めてエンジン１側に送られる。もっとも、空気が圧縮されると空気の温度が上昇するため、この圧縮空気をエアクーラー１０２で冷却する。しかし、圧縮空気を冷却すると凝集水（ドレン）が発生するため、その下流に設けたドレン分離装置１０３でその凝集水を除去する。その凝集水が除去された圧縮空気は、掃気チャンバー１０４で溜められて、その圧縮空気が、掃気チャンバー１０４からシリンダジャケット１３の燃焼室１７に掃気させる。

燃焼室１７でその圧縮空気を利用して燃料が燃焼した後、その排気ガスは、次のサイクルの圧縮空気で掃気されて、排気管１０５に集合される。その集合された排気ガスは、排気経路１０６で過給機１０１に案内されて、その過給機１０１を作動させてから、外部に排出される。

エンジン１の冷却系は、高温冷却系統ＨＣＬと低温冷却系統ＬＣＬの２系統で構成されている。

高温冷却系統ＨＣＬは、エンジン１のシリンダジャケット１３を冷却する系統であり、この高温冷却系統ＨＣＬの経路上には、海水を使って冷却水である清水を冷却する海水熱交換器１０７と、冷却水の清水を高温冷却系統ＨＣＬの経路で循環させるポンプ装置１０８と、を備えている。なお、この高温冷却系統ＨＣＬには海水熱交換器１０７を経由しないバイパス経路１０９も設けられている。

この高温冷却系統ＨＣＬでは、高温冷却系統ＨＣＬの経路で流動する冷却水である清水を、海水熱交換器１０７で冷却して、その冷却された清水を、ポンプ装置１０８を使ってエンジン１のシリンダジャケット１３内に送り込む。このシリンダジャケット１３内に送り込まれた清水は、シリンダジャケット１３内を流動することで、シリンダジャケット１３が保有する熱を奪い、シリンダジャケット１３を冷却する。

一方、低温冷却系統ＬＣＬは、エンジン吸気（圧縮空気）を冷却するエアクーラー１０２を冷却する系統であり、その低温冷却系統ＬＣＬの経路上には、海水を使って冷却水である清水又は海水を冷却する海水熱交換器１１０と、その冷却水の清水又は海水を低温冷却系統ＬＣＬの経路で循環させるポンプ装置１０１と、を備えている。

この低温冷却系統ＬＣＬの経路にも、エアクーラー１０２を経由せずバイパスするバイパス経路１１２を設けている。このバイパス経路１１２の途中とエアクーラー１０２の入口近傍には、バイパスバルブ１１３と制限バルブ１１４とをそれぞれ設けている。このバイパスバルブ１１３と制限バルブ１１４は、制御部９２からの信号を受けて切換え制御されるように構成している。

この低温冷却系統ＬＣＬでは、この経路を流動する冷却水である清水又は海水を、ポンプ装置１１１を使って海水熱交換器１１０に送り込み、その冷却水である清水又は海水を海水熱交換器１１０で冷却して、その冷却された清水又は海水を、エアクーラー１０２に送り込むようにしている。そして、このエアクーラー１０２に送り込んだ清水又は海水によって、温度上昇した圧縮空気を冷却するようにしている。

また、この低温冷却系統ＬＣＬでは、バイパスバルブ１１３と制限バルブ１１４を制御することで、冷却水である清水又は海水の流動経路を変えて、エアクーラー１０２の冷却性能を変化させるように構成している。すなわち、バイパスバルブ１１３を開放して、制限バルブ１１４を閉鎖することにより、冷却水の清水や海水がバイパス経路１１２に流れ込み、エアクーラー１０２に流れ込まないので、エアクーラー１０２の冷却性能を低下させ、エアクーラー１０２を通過する圧縮空気を冷却しないようにしているのである。

このように本実施形態では、バイパスバルブ１１３と制限バルブ１１４を制御することで、エアクーラー１０２の冷却性能を変化させ、圧縮空気の温度を変えるように構成している。なお、バイパスバルブ１１３と制限バルブ１１４の制御は、細かく一部開放または一部閉鎖とすることにより、エアクーラー１０２に流れる冷却水の水量を細かく調整しても良い。

なお、図４に示す制御部９２は、各燃料噴射弁３０…に対して化石燃料と圧送する燃料ポンプ４１と、代替燃料を圧送する注入ポンプ５１に対して、それぞれ制御信号を送信するように構成している。

このように構成される本実施形態は、図５に示すメイン制御フローチャート及び図６に示すサブ制御フローチャートに沿って制御される。

まず、図５に示すように、このエンジン１の制御部９２は、Ｓ１で、ＧＰＳ信号等から船舶の現在地や、船舶の運転状態、さらには操縦者の操縦情報等々、エンジン制御に必要な各種情報（各種信号）を、検出部９１から読み込む。

次に、Ｓ２で、船舶の現在地等の情報から、現在、船舶が高負荷で航行する海域か？を判断する。具体的には、港への入出港等、陸地が近い海域ではない場合、すなわち、高負荷で船舶を航行させるシーンなのかを判断する。

Ｓ２で、高負荷で航行する海域であると判断した場合はＳ３に移行して、Ｓ２で、高負荷で航行する海域でないと判断した場合はＳ５に移行する。

船舶の現在地の海域が高負荷で航行する海域であると判断した場合には、Ｓ３で、エンジン１を混焼モードで運転する。すなわち、燃料噴射弁３０から燃焼室１７へ化石燃料と代替燃料の両者を噴射して、燃焼室１７で化石燃料と代替燃料を混焼させるのである。具体的には、燃料ポンプ４１と注入ポンプ５１を作動させて、燃料噴射弁３０から燃焼室１７へ化石燃料と代替燃料を層状に噴射して、燃焼室１７で、化石燃料と代替燃料を混焼させるのである。

その後、Ｓ４に移行して、燃焼室温度上昇手段を作動させる。この燃焼室温度上昇手段の作動の制御フローについては、後ほど、図６（ａ）で説明する。

そして、その後、次の制御サイクルに備えるべくリターンに移行する。

一方、船舶の現在地が高負荷で航行する海域でない場合には、Ｓ５で、エンジン１を通常燃焼モードで運転する。すなわち、燃料噴射弁３０から燃焼室１７へ化石燃料だけを噴射して、燃焼室１７で化石燃料だけを燃焼させるのである。具体的には、燃料ポンプ４１だけを作動させて、燃料噴射弁３０から燃焼室１７へ化石燃料だけを単層で噴射して、燃焼室１７で、化石燃料だけを燃焼させるのである。

その後、Ｓ６に移行して、燃焼室温度上昇手段を停止させる。この燃焼室温度上昇手段の停止の制御フローについても、後ほど、図６（ｂ）で説明する。

そして、最後は、次の制御サイクルに備えるべくリターンに移行する。

なお、本実施形態では、Ｓ２で、船舶の現在地等の情報から、現在、船舶が高負荷で航行する海域か？を判断しているが、操縦者がエンジンを高負荷状態となるように操縦した場合には、その操縦情報に基づいて、高負荷で航行しているとして判断して、Ｓ３に移行するようにしても良い。

次に、図６のサブ制御フローで、燃焼室温度上昇手段の作動と停止について説明する。なお、実施形態１の燃焼室温度上昇手段という意味で、以下、「燃焼室温度上昇手段（１）」と示して、説明する。

図６（ａ）に示すように、燃焼室温度上昇手段（１）の作動は、Ｓ１１で、エアクーラー１０２のバイパス経路１１２のバイパスバルブ１１３を開放する。その後、Ｓ１２で、エアクーラー１０２の冷却水水量を制限する制限バルブ１１４を閉鎖する。すなわち、バイパス経路１１２に冷却水の清水や海水が流れ込み、エアクーラー１０２には流れ込まないように、バイパスバルブ１１３と制限バルブ１１４を制御しているのである。

なお、バイパスバルブ１１３と、制限バルブ１１４は、いずれも、エアクーラー１０２の流量を制限できる機構なので、Ｓ１１とＳ１２の何れか一方だけで、制御フローを構成しても良い。

一方、図６（ｂ）に示すように、燃焼室温度上昇手段（１）の停止は、Ｓ１３で、エアクーラー１０２のバイパス経路１１２のバイパスバルブ１１３を閉鎖する。その後、Ｓ１４で、エアクーラー１０２の冷却水水量を制限する制限バルブ１１４を開放する。すなわち、バイパス経路１１２には冷却水の清水や海水は流れ込まず、エアクーラー１０２に冷却水の清水や海水が流れるようにバイパスバルブ１１３と制限バルブ１１４を制御しているのである。

このように、バイパスバルブ１１３と制限バルブ１１４を制御することにより、エンジン１の燃焼室１７に掃気される圧縮空気は、高負荷で航行する海域でエンジンが混焼モードで運転される際には、高温のままで燃焼室１７に供給されるため、結果的に燃焼室１７の温度が上昇する。

しかし、高負荷で航行する海域でない一般海域で、エンジン１が通常燃焼モードで運転される際には、圧縮空気は冷却されて燃焼室１７に供給されるため、燃焼室１７の温度は上昇しない。

このように、バイパスバルブ１１３と制限バルブ１１４を制御して、燃焼室温度上昇手段（１）として機能させることで、船舶が高負荷で航行する海域で、エンジン１が混焼モードで運転される場合には、燃焼室１７の温度が高くなる一方、船舶が一般海域で、エンジン１が通常燃焼モードで運転される場合には、燃焼室１７の温度が高くならない。

このように、燃焼室１７の温度を変化させることで、エンジン１が混焼モードで運転される場合に、燃焼室温度が高まり、代替燃料が着火しやすく燃え易くなるため、燃え残りが生じるリスクが少なくなり、代替燃料の比率を高めることができ、いわゆる、混焼率を高めることができる。

一方、エンジン１が通常燃焼モードで運転される場合には、燃焼室温度が高くならないため、化石燃料が燃焼する際に、燃焼温度が上昇して窒素酸化物（ＮＯｘ）等が発生することを抑えることができ、排気ガス性能を高めることができる。

このように、本実施形態では、エンジン１が混焼モードで運転される場合と通常燃焼モードで運転される場合とで、燃焼室１７の温度を変えることにより、それぞれの燃焼モードでのエンジン性能を高めることができる。

以上のように、本実施形態では、高負荷で海域を航行するシーンと、低負荷で海域を航行するシーンと、を備える船舶のエンジン１であって、代替燃料と化石燃料の両者を燃焼室１７内に噴射して燃焼させる混焼モードと、化石燃料だけを燃焼室１７内に噴射して燃焼させる通常燃焼モードと、を備え、燃焼室１７の温度を高くする燃焼室温度上昇手段（１）とを有し、船舶が高負荷で海域を航行するシーンでは、混焼モードを選択して、燃焼室温度上昇手段（１）を作動させて燃焼室１７の温度を高めるように制御して、船舶が低負荷で海域を航行するシーンでは、通常燃焼モードを選択して、燃焼室温度上昇手段（１）を停止して、燃焼室１７の温度を高めないように制御する制御部９２を備えたものである。

なお、実施形態１の燃焼室温度上昇手段（１）は、燃焼室１７へ導入される掃気の温度を上昇させるものであり、具体的には、低温冷却系統ＬＣＬに設けたバイパスバルブ１１３と制限バルブ１１４である。このバイパスバルブ１１３と制限バルブ１１４を前述のように制御することで、エアクーラー１０２の冷却水の流動経路がバイパス経路１１２に切り替わり、エアクーラー１０２の冷却性能が低下して、圧縮空気の温度が高まり、燃焼室１７の温度が上昇する。

これにより、船舶が高負荷で海域を航行する場合には、混焼モードでエンジン１を運転して、また、燃焼室温度上昇手段（１）を作動させ、燃焼室１７の温度を高めるように制御するため、混焼モードでエンジン１が運転される際には、燃焼室１７の温度が上昇することになる。

このため、混焼モードで燃焼する際に生じる可能性がある代替燃料の燃え残りが生じにくくなり、その結果、代替燃料の占める比率、いわゆる混焼率を高めることができる。すなわち、燃焼室１７の温度を高めることで、代替燃料が着火しやすく燃焼しやすくなるため、混焼率を高めることができるのである。

一方、船舶が低負荷で海域を航行する場合には、通常燃焼モードでエンジン１を運転して、また、燃焼室温度上昇手段（１）を作動させずに、燃焼室１７の温度を高めないように制御するため、通常燃焼モードでエンジンが運転される際には、燃焼室の１７の温度は上昇しないことになる。

このため、通常燃焼モードで燃焼する際に生じる可能性があるＮＯｘの発生を抑えることができ、排気ガス性能を高めることができる。

よって、高負荷で海域を航行するシーンと低負荷で海域を航行するシーンとで使用される舶用エンジン１であって、高負荷で海域を航行するシーンでは、アンモニア等の代替燃料の比率を高めて、いわゆる「混焼率」を高めつつも、低負荷で海域を航行するシーンでは、窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生を抑えて排気ガス性能を高めることができる。

また、本実施形態では、低温冷却系統に設けたバイパスバルブ１１３と制限バルブ１１４で、エアクーラー１０２の冷却水の流動経路を切り換えて、燃焼室１７へ導入される掃気の温度を上昇させるように構成している。

これにより、燃焼室１７内に導入される掃気の温度が、通常燃焼モードの時よりも高まる。

このため、導入させる掃気自体の温度が高いため、燃焼室１７の温度も必然的に高まり、代替燃料が着火しやすく、燃焼しやすくなる。

よって、より確実に混焼時の燃焼性を高めることができる。

また、本実施形態では、制限バルブ１１４とバイパスバルブ１１３で、掃気を冷却するエアクーラー１０２の冷却水の流量を制限することで燃焼室温度上昇手段（１）を構成している。

これにより、エアクーラー１０２の冷却水の流量を制限するという単純な方法（構造）によって、掃気の温度を高め、燃焼室１７の温度を高めることができる。

よって、単純な方法（構造）で掃気温度上昇手段（１）を構成することができ、その結果、燃焼室１７の温度を高め、代替燃料が占める割合の混焼率を高めることができる。

なお、本実施形態では、制限バルブ１１４とバイパスバルブ１１３を開放と閉鎖だけで制御するようにしたが、例えば、一部開放、一部閉鎖として制御して、エアクーラー１０２の冷却水の流動を少し絞るようにしても良い。また、制限バルブ１１４とバイパスバルブ１１３を一つの２方向バルブで兼用するように構成しても良い。

（実施形態２）
次に、実施形態２について説明する。実施形態２を、図７の舶用エンジンの吸排気系と冷却系の概略図と、図８のサブ制御フローチャートを使って説明する。その他の構成については、実施形態１と同様の構成であるため、同じ符号を用いて説明を省略する。

この実施形態２は、実施形態１のようにエアクーラー１０２の冷却水の流動経路を切り換えることなく、エアクーラー１０２の冷却性能を変えることで、燃焼室１７の温度を変化させるものである。

具体的には、図７に示すように、低温冷却系統ＬＣＬに設けた海水熱交換器１１０の海水流入ロに、冷却バルブ２０１を設けて、この冷却バルブ２０１を制御部９２によって開閉制御することで、エアクーラー１０２の冷却性能を、変えるように構成している。

本実施形態の制御は、図８のサブ制御フローチャートで行なわれる。すなわち、図５のメイン制御フローチャートのＳ４に対応する燃焼室温度上昇手段の作動の際は、図８（ａ）の燃焼室温度上昇手段（２）の作動の制御フローで行われ、図５のメイン制御フローチャートのＳ６に対応する燃焼室温度上昇手段の停止の際は、図８（ｂ）の燃焼室温度上昇手段（２）の停止の制御フローで行われる。なお、「燃焼室温度上昇手段（２）」も、実施形態２の燃焼室上昇手段という意味で示す。

燃焼室温度上昇手段（２）の作動では、Ｓ２１で海水熱交換器１１０の冷却バルブ２０１を閉鎖する。一方、燃焼室温度上昇手段（２）の停止では、Ｓ２２で海水熱交換器１１０の冷却バルブ２０１を開放する。

このように、冷却バルブ２０１を制御することで、まず、この冷却バルブ２０１を閉鎖した場合には、海水熱交換器１１０の冷却性能が低下して、低温冷却系統ＬＣＬを流れる冷却水を冷却できない。このため、エアクーラー１０２を流れる冷却水の温度が上昇して、エアクーラー１０２の冷却性能が低下し、燃焼室１７内に掃気される空気の温度が高まる。その結果、燃焼室１７の温度が高まる。

一方、冷却バルブ２０１を開放した場合には、海水熱交換器１１０の冷却性能が向上して、低温冷却系統ＬＣＬを流れる冷却水が冷却されて、エアクーラー１０２を流れる冷却水の温度は低くなる。このため、エアクーラー１０２の冷却性能が向上して、燃焼室１７内に掃気される空気の温度が低くなる。その結果、燃焼室１７の温度が低くなる。

このように、冷却バルブ２０１を開閉制御することで、燃焼室１７の温度を変えることができるのである。

以上のように、本実施形態は、燃焼室温度上昇手段（２）が、掃気の温度を上昇するものであり、具体的には、掃気を冷却するエアクーラー１０２の冷却水の温度を調整できる冷却バルブ２０１である。

これにより、エアクーラー１０２に流れる冷却水の流量を変化させることなく、エアクーラー１０２の冷却性能を低下させて、掃気の温度を高めることができる。

このため、エアクーラー１０２に流れる冷却水の流量を減少させることなく、掃気の温度を高めることができ、結果的に、燃焼室１７の温度を高めることができる。

よって、エアクーラー１０２の冷却水の流量を常時一定にできるため、エアクーラー１０２の故障リスクを低減することができ、また、燃焼室１７の温度を高めることで、代替燃料が占める割合の混焼率を高めることができる。

なお、本実施形態では、冷却バルブ２０１を開放又は閉鎖する制御だけを説明したが、一部開放するようにして、海水の水量を少し減らして、海水熱交換器１１０の冷却性能を維持するようにしても良い。

（実施形態３）
次に、実施形態３について説明する。実施形態３を、図９の舶用エンジンの吸排気系と冷却系の概略図と、図１０のサブ制御フローチャートを使って説明する。実施形態３も、実施形態２と同様で、その他の構成については実施形態１と同様の構成であるため、同じ符号を用いて説明を省略する。

この実施形態３は、高温冷却系統ＨＣＬに改良を加えることで、燃焼室１７の温度を変化させるものである。

具体的には、図９に示すように、高温冷却系統ＨＣＬの経路にシリンダ冷却水の水路バルブ３０１を設けて、この水路バルブ３０１を制御部９２で開閉制御することで、燃焼室１７の温度を変化させるように構成している。

本実施形態の制御は、図１０のサブ制御フローチャートで行われる。すなわち、図５のメイン制御フローチャートのＳ４に対応する燃焼室温度上昇手段の作動は、図１０（ａ）の燃焼室温度上昇手段（３）の作動の制御フロー、図５のメイン制御フローチャートのＳ６に対応する燃焼室温度上昇手段の停止は、図１０（ｂ）の燃焼室温度上昇手段（３）の停止の制御フローで行われる。なお、「燃焼室温度上昇手段（３）」も、実施形態３の燃焼室上昇手段という意味で示す。

燃焼室温度上昇手段（３）の作動では、Ｓ３１でシリンダ冷却水の水路バルブ３０１を閉鎖する。一方、燃焼室温度上昇手段（３）の停止では、Ｓ３２でシリンダ冷却水の水路バルブ３０１を開放する。

このように、シリンダ冷却水の水路バルブ３０１を制御することで、まず、水路バルブ３０１を閉鎖した場合には、エンジンシリンダー１３に冷却水が流れないため、エンジンシリンダー１３が加熱されて、エンジンシリンダー１３に設けた燃焼室１７自体も加熱される。その結果、燃焼室１７の温度が高まる。

一方、水路バルブ３０１を開放した場合には、エンジンシリンダー１３に冷却水が流れるため、エンジンシリンダー１３は冷却されて、エンジンシリンダー１３の燃焼室１７も冷却される。このため、燃焼室１７の温度は低くなる。

このように、水路バルブ３０１を開閉制御することで、本実施形態でも燃焼室１７の温度を変えることができるのである。

以上のように、本実施形態は、燃焼室温度上昇手段（３）が、燃焼室１７自体の温度を高めるものであり、具体的には、エンジンシリンダー１３を冷却する冷却水の流量を制限する水路バルブ３０１である。

これにより、エンジンシリンダー１３を冷却する冷却水の流量が低下して、エンジンシリンダー１３の温度が上昇することで、エンジンシリンダー１３内に設けられた燃焼室１７の温度が高まる。

このため、燃焼室１７の温度を高めることができ、代替燃料が占める割合の混焼率を高めることができる。

よって、エンジンシリンダー１３の冷却水の流量を制限するという単純な方法（構造）によって、燃焼室１７の温度を高め、代替燃料が占める割合の混焼率を高めることができる。

なお、本実施形態では、水路バルブ３０１を開放又は閉鎖する制御だけで説明したが、閉鎖時に一部開放するようにして、冷却水の流量を少量にして、エンジンシリンダー１３の冷却性能をできるだけ維持するように制御しても良い。

（実施形態４）
次に、実施形態４について説明する。実施形態４を、図１１の舶用エンジンの吸排気系と冷却系の概略図と、図１２のサブ制御フローチャートを使って説明する。実施形態４も、他の実施形態と同様で、その他の構成については実施形態１と同様の構成であるため、同じ符号を用いて説明を省略する。

この実施形態４は、エンジン１の吸排気系に改良を加えることで、燃焼室１７の温度を変化させるものである。

具体的には、図１１に示すように、吸排気系ＡＬの経路に、吸気系の空気の一部を外部に排出するエア排出バルブ４０１を設けて、排気ガスを過給機１０１からバイパスさせるバイパスバルブ４０２を設けている。

本実施形態の制御は、図１２のサブ制御フローチャートで行われる。すなわち、図５のメイン制御フローチャートのＳ４に対応する燃焼室温度上昇手段の作動は、図１２（ａ）の燃焼室温度上昇手段（４）の作動の制御フロー、図５のメイン制御フローチャートのＳ６に対応する燃焼室温度上昇手段の停止は、図１２（ｂ）の燃焼室温度上昇手段（４）の停止の制御フローで行われる。なお、「燃焼室温度上昇手段（４）」も、実施形態４の燃焼室上昇手段という意味で示す。

燃焼室温度上昇手段（４）の作動では、Ｓ４１で圧縮空気の一部を排出するエア排出バルブ４０１を開放する。次に、Ｓ４２で排気ガスを過給機１０１からバイパスするバイパスバルブ４０２を開放する。

このようにエア排出バルブ４０１を開放することで、燃焼室１７へ供給される圧縮空気が減少する。一方、バイパスバルブ４０２を開放することで、過給機１０１の回転数が下がり、燃焼室１７へ供給される圧縮空気が減少する。このように、いずれも、燃焼室１７に供給させる圧縮空気が減少することで、燃焼室１７の温度を上昇させることができる。

一方、燃焼室温度上昇手段（４）の停止では、Ｓ４３で圧縮空気の一部を排出するエア排出バルブ４０１を閉鎖する。次に、Ｓ４４で排気ガスを過給機１０１からバイパスするバイパスバルブ４０２を閉鎖する。

このように、エア排出バルブ４０１とバイパスバルブ４０２とを閉鎖することで、燃焼室１７へ供給される圧縮空気は減少しない。このため、燃焼室温度は上昇しない。

したがって、本実施形態でも、他の実施形態と同様に、混焼モードの際には、燃焼室１７の温度を高めることができるため、混焼率を高めることででき、通常燃焼モードでは、燃焼室１７の温度が低いため、窒素酸化物（ＮＯｘ）等が発生することを抑えることができ、排気ガス性能を高めることができる。

なお、本実施形態では、エア排出バルブ４０１とバイパスバルブ４０２を設けて制御するように構成したが、いずれが一方のみを設けて制御するようにしても良い。また、開放又は閉鎖する制御だけで説明したが、一部開放するようにしても良い。

（実施形態５）
次に、実施形態５について説明する。実施形態５を、図１３の舶用エンジンの構成を示した模式概略図と、図１４の排気弁装置を示したシステム概略図と、図１５の排気弁装置の作動フローチャートと、図１６のサブ制御フローチャートを使って説明する。実施形態５も、他の実施形態と同様で、その他の構成については、実施形態１と同様の構成であるため、同じ符号を用いて説明を省略する。

この実施形態５は、排気弁１８の開閉タイミングに改良を加えることで、燃焼室１７の温度を変化させるものである。

まず、図１３と図１４を使ってエンジン１の排気弁装置ＥＸについて説明する。

図１３に示すように、本実施形態の排気弁装置ＥＸは、燃焼室１７の上方に位置して上下方向に往復運動する排気弁１８と、排気弁１８の上部に設けられその排気弁１８を上下方向に往復運動させる上部動弁装置５０１と、燃料ポンプ４１の近傍に配置されて上部動弁装置５０１に油路を介して接続されて、その上部動弁装置５０１に駆動力を与える下部動弁装置５０２と、上部動弁装置５０１に接続されてその上部動弁装置５０２にエアを供給するエア供給部５０３と、備えている。

また、図１４に示すように、下部動弁装置５０２には、作動油圧を制御する制御弁５０４が設けられており、この制御弁５０４に作動圧を付与する蓄圧部５０５が接続されている。そして、この制御弁５０４には、排気弁制御部５０６が電気的に接続されており、この排気弁制御部５０６は、エンジンクランク角度等を検出する検出部５０７が電気的に接続されている。

このように構成される排気弁装置ＥＸは、図１５の排気弁装置の作動フローチャートに従って作動する。

まず、Ｓ１０１で、検出部５０７においてエンジンクランク角度を検出する。次に、Ｓ１０２で、排気弁制御部５０６から所定タイミングで開弁指令を送信される。

そうすると、Ｓ１０３で、制御弁５０４が開放して蓄圧部５０５から下部動弁装置５０２に作動油圧が伝達される。そして、Ｓ１０４で、下部動弁装置５０２のピストン（不図示）が作動して上部動弁装置５０１に作動油圧が伝達される。そして、Ｓ１０５で、上部動弁装置５０１が作動油圧で押されて排気弁１０８を下方に押圧して排気弁１０８が開弁する。

その後、Ｓ１０６で、排気弁制御部５０６から所定タイミングで閉弁指令が送信される。そうすると、Ｓ１０７で、制御弁５０４が閉鎖して蓄圧部５０５からの作動油圧がなくなり、下部動弁装置５０２のピストン（不図示）が戻る。

その結果、Ｓ１０８で、下部動弁装置５０２からの作動油圧が無くなり上部動弁装置５０１の下方への押圧力がなくなる。そして、Ｓ１０９で、上部動弁装置５０１の下方への押圧力がなくなり、エア供給部５０３からのエアで、排気弁１８が上方に移動して排気弁１８が閉弁する。

このようにして、本実施形態の排気弁装置ＥＸは、作動することになる。

本実施形態では、この排気弁装置ＥＸを前提に、排気弁１８の開閉タイミングを改良している。具体的には、図１６のサブ制御フローチャートで行われる。

すなわち、図５のメイン制御フローチャートのＳ４に対応する燃焼室温度上昇手段の作動は、図１６（ａ）の燃焼室温度上昇手段（５）の作動の制御フロー、図５のメイン制御フローチャートのＳ６に対応する燃焼室温度上昇手段の停止は、図１６（ｂ）の燃焼室温度上昇手段（５）の停止の制御フローで行われる。なお、「燃焼室温度上昇手段（５）」も、実施形態５の燃焼室上昇手段という意味で示す。

燃焼室温度上昇手段（５）の作動では、Ｓ５１で排気弁制御部５０６から早期タイミングで閉弁指令が送信されて、排気弁１８は早期タイミングで閉弁する。一方、燃焼室温度上昇手段（４）の停止では、Ｓ５２で排気弁制御部５０６から標準タイミングで閉弁指令が送信されて、排気弁１８は標準タイミングで閉弁する。

なお、ここで、早期タイミングとは、標準タイミングよりも早いタイミングを言い、例えば、０～６０°進角したタイミングを言う。このように、進角の角度に幅があるのは、エンジンの運転状態で、そのタイミングが変化するからである。

このように制御することで、エンジン１が混焼モードで運転されている際は、排気弁１８は早期に閉弁することになり、燃焼室１７の温度を高めることになる。すなわち、排気弁１８が早期に閉弁することで、次のサイクルで、燃焼室１７に供給される空気をピストン２１で圧縮される期間が長くなり、その結果、燃焼室１７の温度も上昇するからである。

一方、エンジン１が通常燃焼モードで運転されている際には、排気弁１８は通常通りに閉弁することになるため、燃焼室１７の温度は、そのまま上昇しない。

以上のように、本実施形態は、燃焼室温度上昇手段（５）が、排気弁１８の閉弁タイミングを進角する排気弁装置ＥＸである。

これにより、排気弁１８の閉弁タイミングが早まり、次のサイクルでピストン２１によって空気を圧縮する期間を長くすることができる。

このため、燃焼室１７内の空気を圧縮する期間が長くなることで、結果的に、燃焼室１７の温度が高まることになる。

よって、排気弁１８の閉弁タイミングを進角するという構造によって、燃焼室１７の温度を高めることで、エンジン１の冷却系統に影響を与えることなく、燃焼室温度上昇手段を構成することができ、また、代替燃料の占める割合の混焼率を高めることができる。

（実施形態６）
次に、実施形態６について説明する。実施形態６を、図１７の舶用エンジンの構成を示した模式概略図と、図１８のサブ制御フローチャートを使って説明する。実施形態６も、他の実施形態と同様で、その他の構成については、実施形態１と同様の構成であるため、同じ符号を用いて説明を省略する。

この実施形態６は、いわゆる「焼玉」を使って、燃焼室１７の温度を変化させるものである。なお、「焼玉」とは、鋳鉄製の球殻状の玉で、エンジンの燃焼や外部火力等によって加熱されることで、熱源となる玉のことを言う。

図１７に示すように、本実施形態は、エンジン１の燃焼室１７の上方に、内部に焼玉６０１を収容した焼玉室６０２を設けている。そして、この焼玉室６０２と燃焼室１７は連通路６０３を介して連通しており、この連通路６０３には、連通状態を開閉する焼玉弁（不図示）が設けられている。そして、この焼玉弁には、焼玉弁を開閉制御する焼玉弁制御部６０４が、電気的に接続されている。

本実施形態の制御は、図１８のサブ制御フローチャートで行われる。すなわち、図５のメイン制御フローチャートのＳ４に対応する燃焼室温度上昇手段の作動は、図１８（ａ）の燃焼室温度上昇手段（６）の作動の制御フロー、図５のメイン制御フローチャートのＳ６に対応する燃焼室温度上昇手段の停止は、図１８（ｂ）の燃焼室温度上昇手段（６）の停止の制御フローで行われる。なお、「燃焼室温度上昇手段（６）」も、実施形態６の燃焼室上昇手段という意味で示す。

燃焼室温度上昇手段（６）の作動では、Ｓ６１で焼玉弁制御部６０４から開弁指令が送信されて焼玉弁（不図示）が開弁する。このように、焼玉弁（不図示）が開弁すると、焼玉室６０２内に存在する焼玉６０１が熱源として機能することになり、この影響により、燃焼室１７の温度が上昇する。

一方、燃焼室温度上昇手段（６）の停止では、Ｓ６２で焼玉弁制御部６０４から閉弁指令が送信されて焼玉弁が閉弁する。このように、焼玉弁が閉弁すると、焼玉室６０２内の焼玉６０２の影響は燃焼室１７に及ばないため、燃焼室１７の温度は変化しない。

以上のように、本実施形態は、燃焼室温度上昇手段（６）が、熱源である焼玉６０１を配置した焼玉室６０２と燃焼室１７とを連通する連通路６０３に設けた焼玉弁（不図示）を制御する焼玉弁制御部６０４である。

これにより、焼玉弁制御部６０４によって焼玉弁が開弁されると、熱源である焼玉６０１によって加熱された焼玉室６０２の熱気が燃焼室１７に伝熱されて、燃焼室１７が加熱されることになる。

このため、燃焼室１７の温度が確実に高まり、代替燃料が占める割合の混焼率を高めることができる。

よって、熱源である焼玉６０１を使って、確実に燃焼室１７の温度を高めて、代替燃料の占める比率である混焼率を高めることができる。

（その他の実施形態）
以上、様々な実施形態について説明してきたが、本願発明は、これらに限定されず、混焼モードにおける燃焼室の温度が、通常燃焼モードの際の燃焼室の温度よりも高くなるように構成されたものであれば、本願発明の技術的範囲に含まれるものである。

また、代替燃料についても、アンモニアだけに限定されるものでなく、バイオ燃料、メタノール、エタノールなど、石油に代替可能な燃料であれば、どのようなものであっても良い。

以上説明したように、本発明は、船舶に用いる舶用エンジンに関する。特に、アンモニア等の代替燃料を従来の化石燃料と共に燃焼させることもできる舶用エンジンにおいて有用である。

１…舶用エンジン
１０…シリンダ
１７…燃焼室
３０…燃料噴射弁
９２…制御部
１１２…バイパスバルブ（燃焼室温度上昇手段（１））
１１３…制限バルブ（燃焼室温度上昇手段（１））
２０１…冷却バルブ（燃焼室温度上昇手段（２））
３０１…水路バルブ（燃焼室温度上昇手段（３））
４０１…エア排出バルブ（燃焼室温度上昇手段（４））
４０２…バイパスバルブ（燃焼室温度上昇手段（４））
ＥＸ…排気弁装置（燃焼室温度上昇手段（５））
６０４…焼玉弁制御部（燃焼室温度上昇手段（６））

Claims (7)

1. 高負荷で海域を航行するシーンと、低負荷で海域を航行するシーンとで使用される舶用エンジンであって、
   代替燃料と化石燃料の両者を燃焼室に噴射して燃焼させる混焼モードと、化石燃料を燃焼室に噴射して燃焼させる通常燃焼モードと、を備える燃焼モード選択手段と、
   前記燃焼室の温度を高くする燃焼室温度上昇手段と、を有し、
   前記船舶が高負荷で海域を航行するシーンでは、前記燃焼モード選択手段で前記混焼モードを選択して、前記燃焼室温度上昇手段を作動させて、前記燃焼室の温度を高めるように制御して、
   前記船舶が低負荷で海域を航行するシーンでは、前記燃焼モード選択手段で前記通常燃焼モードを選択して、前記燃焼室温度上昇手段を停止して、前記燃焼室の温度を高めないように制御するエンジン制御手段を備えた
   ことを特徴とする舶用エンジン。
2. 前記燃焼室温度上昇手段を、前記燃焼室へ導入される掃気の温度を上昇させる掃気温度上昇手段とする
   ことを特徴とする請求項１記載の舶用エンジン。
3. 前記掃気温度上昇手段を、掃気を冷却するエアクーラーの冷却水の流量を制限するエアクーラー冷却水流量制限機構とする
   ことを特徴とする請求項２記載の舶用エンジン。
4. 前記掃気温度上昇手段を、掃気を冷却するエアクーラーの冷却水温度を高めるエアクーラー冷却水温度上昇機構とする
   ことを特徴とする請求項２記載の船舶エンジン。
5. 前記燃焼室温度上昇手段を、エンジンシリンダーを冷却する冷却水の流量を制限するエンジンシリンダー冷却水流量制限機構とする
   ことを特徴とする請求項１記載の舶用エンジン。
6. 前記燃焼室温度上昇手段を、排気弁の閉弁タイミングを進角する排気弁進角機構とする
   ことを特徴とする請求項１記載の舶用エンジン。
7. 前記燃焼室温度上昇手段を、熱源である焼玉を配置した焼玉室と前記燃焼室とを連通する焼玉連通機構とする
   ことを特徴とする請求項１記載の舶用エンジン。