JP6899224B2 - 副室式ガスエンジン - Google Patents

Description

本開示は、主燃焼室に連通する副室を有する副室式ガスエンジンに関し、特に、副室に直接供給する副室燃料の制御に関する。

従来から、希薄予混合気を効率良く燃焼させることが可能なエンジンとして副室式ガスエンジンが知られている（例えば、特許文献１〜２）。副室式ガスエンジンは、ピストンとシリンダヘッドとの間に画定される主燃焼室（主室）と、シリンダ上部などの主燃焼室に近接して設けられた副室とを有しており、主燃焼室と副室とは複数の噴孔を介して連通される。そして、点火プラグなどの着火装置により副室の混合気を着火することにより、この着火によって生じた燃焼火炎が副室の下部に設けられた複数の噴孔の各々から噴出し、主燃焼室の希薄予混合気を燃焼させる。より詳細には、エンジンの給気行程でシリンダ内に導入された希薄予混合気の一部は、圧縮工程において複数の噴孔の各々を介して副室に流入し、副室燃料供給弁を介して副室に直接供給されている副室燃料と混合されて、副室には着火に適した濃度を有する混合気が生成される。この状態の混合気が着火装置により着火されることで、燃焼火炎が副室噴孔からシリンダへ噴出し、これを火種（トーチ）として主燃焼室の希薄予混合気が着火、燃焼する。これによって、主燃焼室における希薄燃料の燃焼が可能となり、低燃費（高効率化）を実現している。また、主燃焼室での希薄予混合気の燃焼は、比較的低温の燃焼であるため、ＮＯｘ等の発生量を低減し、低公害を実現可能としている。

ところで、例えば特許文献１〜２では、上述した副室燃料供給弁による副室燃料の供給タイミングや供給量は、副室燃料供給弁に副室燃料を送る副室燃料供給ラインの圧力（副室燃料ライン圧力）と副室の圧力（副室圧力）との差圧により受動的に決まる。具体的には、副室燃料供給弁は、副室燃料ライン圧力が副室圧力よりも大きい時に開弁するようになっており、開弁することによって、副室燃料供給弁から副室へ副室燃料が供給される。そして、特許文献１〜２では、副室燃料ライン圧力と給気管内の圧力（給気圧）との差圧を所望値に調整して副室燃料を供給するようになっており、このような副室燃料ライン圧力と給気圧との差圧を目標値とした差圧制御によって、給気時における副室燃料の供給量を制御している。

この種の副室燃料供給弁を用いた場合、圧縮、燃焼行程のシリンダ内の圧力は高圧であり、主燃焼室に連通する副室も高圧となることから副室への副室燃料の供給はなされず、副室燃料の供給タイミングは、副室燃料ライン圧力が副室圧力よりも大きくなり得る給気行程や排気工程となる。この際、給気行程では、エンジンの出力や回転数等のエンジンの運転条件によって給気圧力が変化するため、特許文献１〜２によれば、副室燃料の供給量を適切に制御することが可能となる。

特開２００２−３１７６６４号公報 特開２０１２−１７２６５７号公報

しかしながら、例えば、排気タービン過給機を備える副室式ガスエンジンにおいて、過給機のタービンを迂回する排気バイパス通路を流れる排ガスの流量が変化された場合や、季節変化に伴い過給機に流入する排ガスの温度（吸込温）が変化した場合など、何らかの理由により排気圧力が短期的にも長期的にも変化（変動）する場合がある。そして、排気圧力の変化に伴って副室圧力も変化するため、排気圧力の変化が生じた場合には排気圧力（副室圧力）の変化に応じて、副室燃料供給弁から副室に副室燃料が受動的に供給あるいは停止されることになる。つまり、排気行程中に供給される副室燃料が変化することによって、燃焼サイクル毎の副室への副室燃料の供給量が過大あるいは過少になるおそれがある。このような副室燃料の供給量の変化や、これに伴う点火時における副室の空気過剰率の変化は、主燃焼室における過大な燃焼や失火の原因となり、エンジンの効率の悪化や損傷を引き起す原因となる。

上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、排気圧力が変化する場合においても適切な量の副室燃料を副室に供給することが可能な副室式ガスエンジンを提供することを目的とする。

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る副室式ガスエンジンは、
主燃焼室に連通する副室を有する副室式ガスエンジンにおいて、
副室燃料が流れる副室燃料供給ラインと、
前記副室燃料供給ラインに接続される、前記副室への前記副室燃料の供給を制御する副室燃料供給弁であって、前記副室燃料供給ラインの圧力である副室燃料ライン圧力が前記副室の圧力である副室圧力よりも大きくなると開弁する副室燃料供給弁と、
前記副室燃料供給ラインに設置された、前記副室燃料ライン圧力を調整可能な副室燃料ライン圧調整弁と、
前記主燃焼室を形成するシリンダと排気通路との連通状態を制御する排気バルブの開弁時における前記副室圧力に相関する圧力である排気時副室圧力を取得可能な排気時副室圧取得手段と、
前記副室燃料ライン圧調整弁の弁開度を制御するよう構成された弁開度制御装置と、を備え、
前記弁開度制御装置は、前記排気時副室圧取得手段によって取得された前記排気時副室圧力に応じて、前記副室燃料ライン圧調整弁の前記弁開度を制御するよう構成されている。

上記（１）の構成によれば、副室燃料供給弁による副室燃料の副室への供給は、副室燃料供給ラインの圧力（副室燃料ライン圧力）が副室の圧力（副室圧力）よりも大きくなるとなされるところ、弁開度制御装置は、排気工程などの排気バルブの開弁時（以下、排気時という。）における副室に相関する圧力（排気時副室圧力）に応じて副室燃料ライン圧調整弁の弁開度を制御し、副室燃料ライン圧力を調整するよう構成される。このように、排気時副室圧力に応じて副室燃料ライン圧力を制御することによって、副室燃料ライン圧力が副室圧力よりも大きくなると開弁（燃料供給）する副室燃料供給弁からの副室燃料の供給量を、排気時において制御することができる。

これによって、燃焼サイクル毎の副室への副室燃料の供給量が、例えば、副室において点火に適した混合気を生成するのに適した量など、所望の量になるように調整することが可能となる。したがって、燃焼サイクル毎の副室燃料の供給量が過大あるいは過少となるのを回避することができ、副室への副室燃料の供給量が過大あるいは過少となることにより引き起される過大な燃焼や失火等による効率の悪化や、副室式ガスエンジンの損傷などを防止することができる。

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記弁開度制御装置は、前記排気時副室圧力が大きくなると、前記副室燃料ライン圧力が大きくなるように前記副室燃料ライン圧調整弁の前記弁開度を制御し、前記排気時副室圧力が小さくなると、前記副室燃料ライン圧力が小さくなるように前記副室燃料ライン圧調整弁の前記弁開度を制御するよう構成されている。
上記（２）の構成によれば、弁開度制御装置は、排気時の排気圧力の変化によって生じる、副室燃料ライン圧力と副室圧力との差圧の変化を打ち消すように、副室燃料ライン圧調整弁の弁開度を排気圧力の変化に応じて制御する。これによって、副室燃料供給弁からの副室燃料の供給量が、排気時において過大あるいは過少となるのを防止することができる。

（３）幾つかの実施形態では、上記（２）の構成において、
前記副室燃料供給ラインの前記副室燃料ライン圧力を検出する副室燃料ライン圧力検出手段を、さらに備え、
前記弁開度制御装置は、前記副室燃料ライン圧力検出手段によって検出された前記副室燃料ライン圧力と、前記排気時副室圧取得手段によって取得された前記排気時副室圧力との差圧が目標差圧となるように、前記副室燃料ライン圧調整弁の前記弁開度を制御するよう構成されている。
上記（３）の構成によれば、排気時において、副室燃料ライン圧力と副室圧力（排気時副室圧力）との差圧が目標差圧となるように制御される。これによって、副室燃料ライン圧力が副室圧力よりも大きくなると開弁（燃料供給）する副室燃料供給弁からの副室燃料の供給量を、排気時において所望の量となるように制御することができる。

（４）幾つかの実施形態では、上記（３）の構成において、
前記排気通路を流れる排ガスによって回転駆動されるタービンを有するターボチャージャと、
前記タービンを迂回して前記排ガスが流れることを可能とする排気バイパス通路に設けられた、前記排気バイパス通路を流れる前記排ガスの流量を制御可能な排気バイパス弁と、をさらに備える。
上記（４）の構成によれば、排気バイパス通路に設けられた排気バイパス弁の弁開度が変化されることによって排気圧力が変化するような場合であっても、排気圧力の変化に応じて副室燃料ライン圧力を制御することにより、副室燃料ライン圧力が副室圧力よりも大きくなると開弁（燃料供給）する副室燃料供給弁からの副室燃料の供給量を、排気時において所望の量などになるように制御することができる。

（５）幾つかの実施形態では、上記（３）〜（４）の構成において、
前記副室圧力を取得するための給気時副室圧検出手段であって、前記シリンダと給気通路との連通状態を制御する給気バルブの開弁時における前記副室圧力に相関する圧力である給気時副室圧力を取得可能な給気時副室圧検出手段を、さらに備え、
前記弁開度制御装置は、前記副室燃料ライン圧力検出手段によって検出された前記副室燃料ライン圧力と、前記給気時副室圧検出手段によって取得された前記給気時副室圧力との差圧が目標差圧となるように、前記副室燃料ライン圧調整弁の前記弁開度を制御するよう構成されている。

上記（５）の構成によれば、弁開度制御装置は、給気工程などの給気バルブの開弁時（以下、給気時という。）における副室に相関する圧力（給気時副室圧力）に応じて副室燃料ライン圧調整弁の弁開度を制御し、副室燃料供給ラインの圧力（副室燃料ライン圧力）を調整するよう構成される。より具体的には、給気時において、副室燃料ライン圧力と給気時副室圧力との差圧が目標差圧となるように副室燃料ライン圧調整弁の弁開度が制御される。これによって、副室燃料ライン圧力が副室圧力よりも大きくなると開弁（燃料供給）する副室燃料供給弁からの副室燃料の供給量を、排気時のみならず、給気時においても所望の量となるように制御することができる。
このように、排気時のみならず給気時も含めて副室燃料供給弁からの副室燃料の供給量の制御を行うことにより、燃焼サイクル毎に副室に対して所望の量の副室燃料をより確実に供給できる。よって、副室に供給された副室燃料の供給量が燃焼行程において過大あるいは過少となることをより確実に防止することができる。

（６）幾つかの実施形態では、上記（５）の構成において、
前記弁開度制御装置は、
エンジン回転数と、前記給気時副室圧力と、前記排気時副室圧力とに基づいて、前記副室燃料ライン圧力と前記排気時副室圧力との差圧の目標値となる目標差圧を算出する目標差圧算出部と、
前記差圧が前記目標差圧となるように、前記副室燃料ライン圧調整弁の前記弁開度を調整する弁開度調整部と、を有する。
上記（６）の構成によれば、弁開度制御装置は、目標差圧算出部および弁開度調整部を有することにより、排気時において、副室燃料ライン圧力と副室圧力（排気時副室圧力）との差圧が目標差圧となるように制御することができる。

（７）幾つかの実施形態では、上記（６）の構成において、
前記目標差圧算出部は、
前記エンジン回転数と前記給気時副室圧力とに基づいて、前記目標差圧の基準値を算出する基準値算出部と、
前記給気時副室圧力と前記排気時副室圧力とに基づいて、前記基準値を補正するための補正値を算出する補正値算出部と、
前記基準値と前記補正値とに基づいて前記目標差圧を算出する演算部と、を有する。
上記（７）の構成によれば、目標差圧算出部は、エンジン回転数と給気時副室圧力とに基づいて算出した基準値を、給気時副室圧力と排気時副室圧力とに基づいて算出した補正値によって補正することで、目標差圧を算出するよう構成される。これによって、既に、エンジン回転数と給気時副室圧力とに基づいて給気時の目標差圧に基づく副室燃料の供給量の制御を行っている場合において、排気時における目標差圧の制御を容易に追加することができる。

（８）幾つかの実施形態では、上記（５）〜（７）の構成において、
前記給気時副室圧検出手段は、計測により圧力を取得可能な圧力計測手段である。
上記（８）の構成によれば、例えば圧力センサといった圧力計測手段によって実測することにより、給気時副室圧力を取得することができる。

（９）幾つかの実施形態では、上記（８）の構成において、
前記圧力計測手段は、前記給気通路の一部を構成する給気マニホールドの圧力を検出する。
上記（９）の構成によれば、圧力計測手段によって給気マニホールドの圧力が計測される。副室と給気マニホールドとは、給気バルブが開いている給気時において連通しているため、給気マニホールドの圧力を計測することで、給気時副室圧力を取得することができる。

（１０）幾つかの実施形態では、上記（５）〜（７）の構成において、
前記給気時副室圧検出手段は、前記給気時副室圧力を推定により取得するように構成される。
上記（１０）の構成によれば、例えば、副室式ガスエンジンの出力や、燃料流量、実測または体積効率から算出した空気流量などの副室式ガスエンジンの運転状態に基づいて副室圧力を推定するよう構成される。これによって、例えばセンサ等の圧力計測手段を設置することなく、給気時副室圧力を推定により取得することができる。

（１１）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（１０）の構成において、
前記排気時副室圧取得手段は、計測により圧力を取得可能な圧力計測手段である。
上記（１１）の構成によれば、例えば圧力センサといった圧力計測手段によって実測することにより、排気時副室圧力を取得することができる。

（１２）幾つかの実施形態では、上記（１１）の構成において、
前記圧力計測手段は、前記排気通路の一部を構成する排気マニホールドの圧力を検出する。
上記（１２）の構成によれば、圧力計測手段によって排気マニホールドの圧力が計測される。副室と排気マニホールドとは、排気バルブが開いている排気時において連通しているため、排気マニホールドの圧力を計測することで、排気時副室圧力を取得することができる。

（１３）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（１０）の構成において、
前記排気時副室圧取得手段は、前記排気時副室圧力を推定により取得するように構成される。
上記（１３）の構成によれば、例えば、排気バイパス弁の排気バイパス開度と排気圧力との関係を予め実験等によって取得することで、排気圧力を変化させる排気バイパス弁の排気バイパス開度の指令値に基づいて副室圧力を推定するよう構成される。これによって、例えばセンサ等の圧力計測手段を設置することなく、排気時副室圧力を推定により取得することができる。

本発明の少なくとも一実施形態によれば、排気圧力が変化する場合においても適切な量の副室燃料を副室に供給することが可能な副室式ガスエンジンが提供される。

本発明の一実施形態に係る副室式ガスエンジンの構成を概略的に示す図である。 図１の副室式ガスエンジンをより簡略化して示す図である。 本発明の一実施形態に係る弁開度制御装置が実行する制御フローを示す図である。 本発明の一実施形態に係る弁開度制御装置が実行する排気時の差圧制御フローを示す図である。 本発明の一実施形態に係る弁開度制御装置による副室燃料ライン圧調整弁の弁開度の制御結果を、副室燃料ライン圧調整弁３の弁開度が制御されない場合を示す参考例と共に示す図であり、吸込温に応じて排気圧力が変化する場合を示す。 本発明の一実施形態に係る弁開度制御装置の機能ブロック図である。 本発明の一実施形態に係る目標差圧算出部の詳細を示す機能ブロック図である。

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

図１は、本発明の一実施形態に係る副室式ガスエンジン１の構成を概略的に示す図である。図２は、図１の副室式ガスエンジン１をより簡略化して示す図である。図１〜図２に示されるように、副室式ガスエンジン１は、副室燃料供給ラインＬｓと、副室燃料供給弁２と、副室燃料ライン圧調整弁３と、排気時副室圧取得手段４１と、弁開度制御装置５と、を備える。

副室式ガスエンジン１は、図１に示されるように、主燃焼室Ｒｍに連通する副室Ｒｓを有したエンジンである。主燃焼室Ｒｍは、エンジン本体１１におけるシリンダ１２とピストン１３の上面とによって画定される空間である。また、副室Ｒｓは、副室形成部材１９の内部に形成された空間であり、副室形成部材１９に形成された副室Ｒｓと外部とを連通する噴孔を介して主燃焼室Ｒｍに連通する。副室式ガスエンジン１は、主燃焼室Ｒｍに給気ポート７２を介して連通する給気通路７と、排気ポート８２を介して連通する排気通路８と、主燃焼室Ｒｍと給気通路７との連通状態を制御する給気バルブ１７と、主燃焼室Ｒｍと排気通路８との連通状態を制御する排気バルブ１８と、を備えており、給気バルブ１７および排気バルブ１８は不図示の動弁機構によりクランク軸１６のクランク角度θに応じて給気ポート７２や排気ポート８２を開閉する。

図１〜図２に示される実施形態では、副室式ガスエンジン１は複数（例えば４つ）のシリンダ１２を備える多気筒エンジンとなっている（図２参照）。そして、図１〜図２に示されるように、給気通路７は、主燃焼室Ｒｍへの吸入空気（給気ａ）を複数のシリンダ１２の各々に導入するために複数に分岐された給気マニホールド７１を有し、排気通路８は、複数のシリンダ１２の各々から排出される燃焼ガス（排ガスｅ）を合流させる排気マニホールド８１を有している。また、給気マニホールド７１の有する分岐通路の各々にはインジェクタ１４が設置されており、インジェクタ１４から噴射された燃料（以下、主室燃料）と給気通路７を流れる給気ａとが混合されることで生成された混合気（希薄予混合気）が主燃焼室Ｒｍに供給されるようになっている。他方、副室Ｒｓへの燃料（以下、副室燃料Ｆｓ）の供給は副室燃料供給弁２（後述）により直接行われるようになっている。そして、副室形成部材１９に設置された着火装置（本実施形態では点火プラグ１９ｆ）による副室Ｒｓでの燃料（副室燃料Ｆｓおよび主燃焼室Ｒｍから流入する希薄予混合気）の着火によって燃焼火炎が生じ、この燃焼火炎が噴孔を介して副室Ｒｓから主燃焼室Ｒｍに噴出されることで、主燃焼室Ｒｍの主室燃料（希薄予混合気）が燃焼されるようになっている。

副室燃料供給ラインＬｓは副室燃料Ｆｓが流れるラインである。副室燃料供給ラインＬｓは、副室Ｒｓへの副室燃料Ｆｓの供給を制御する副室燃料供給弁２に接続されており、副室燃料Ｆｓを副室燃料供給弁２に対して供給する。図１〜図２に示される実施形態では、副室燃料供給ラインＬｓは管状の部材であり、管状の内部に副室燃料Ｆｓを流すようになっている。

また、副室燃料供給弁２は、副室燃料供給ラインＬｓを流れる副室燃料Ｆｓによって生じる圧力（以下、副室燃料ライン圧力Ｐｔ）が副室Ｒｓの圧力（以下、副室圧力Ｐｓ）よりも大きくなると開弁する。また、副室燃料ライン圧力Ｐｔと副室圧力Ｐｓとの差圧Ｄ（以下、適宜、差圧Ｄという。）に応じた開度で開弁すると共に、開弁状態を維持する。より具体的には、副室燃料供給弁２は、副室燃料ライン圧力Ｐｔが副室圧力Ｐｓ以下の場合（Ｐｔ≦Ｐｓ）には、その圧力差による圧力（Ｐｓ−Ｐｔ≧０）およびバネなどによる力（引っ張り力）によって閉弁された状態に維持されるようになっており、副室燃料ライン圧力Ｐｔが副室圧力Ｐｓよりも大きくなり（Ｐｔ＞Ｐｓ）、副室燃料ライン圧力Ｐｔが副室圧力Ｐｓおよび上記の引っ張り力の合計よりも大きくなると、開弁する。つまり、副室燃料供給弁２は、上記の差圧Ｄによって開閉作動するようになっており、開弁状態となることによって副室燃料Ｆｓの副室Ｒｓへの流入を許可する一方で、閉弁状態となることによって逆方向の流れを不可とする逆止弁となっている。図１〜図２に示される実施形態では、運転条件に応じて、燃焼サイクル毎に副室Ｒｓにおける点火に適した混合気を生成するために必要となる量の副室燃料Ｆｓが、副室燃料供給弁２から副室Ｒｓに供給されるようになっている。また、図１〜図２に示される実施形態では、副室燃料供給弁２は副室形成部材１９の内部に設置されているが、これには限定されず、他の幾つかの実施形態では副室形成部材１９の外部に位置していても良い。

副室燃料ライン圧調整弁３は、副室燃料供給ラインＬｓに設置された、副室燃料ライン圧力Ｐｔを調整可能な弁装置であり、後述する弁開度制御装置５による弁開度指令Ｉに従った作動が可能となっている。つまり、副室燃料ライン圧調整弁３によって、副室燃料ライン圧力Ｐｔを増大あるいは低下させることが可能であり、副室圧力Ｐｓとの相対的な圧力差が調整できるので、副室燃料ライン圧力Ｐｔと副室圧力Ｐｓとの差圧Ｄを調整することが可能となる。図１〜図２に示される実施形態では、副室燃料ライン圧調整弁３の弁開度を大きくすると副室燃料ライン圧力Ｐｔが大きくなり、副室燃料ライン圧調整弁３の弁開度を小さくすると副室燃料ライン圧力Ｐｔが小さくなるようになっている。

排気時副室圧取得手段４１は、主燃焼室Ｒｍを形成するシリンダ１２と排気通路８との連通状態を制御する排気バルブ１８（前述）の開弁時における副室圧力Ｐｓに相関する圧力である排気時副室圧力Ｐｅを取得可能に構成された手段である。排気時副室圧力Ｐｅは、例えば排気工程時の副室Ｒｓの圧力に相関する圧力であるが、排気バルブ１８が、開弁時期の進角化などにより排気工程時以外の工程においても開弁されるような場合にはその時も含む。以下、前述したような排気バルブ１８の開弁時を排気時と呼ぶ。図１〜図２に示される実施形態では、排気時副室圧取得手段４１は、例えば圧力センサ（圧力計）となる、計測により圧力を取得可能な圧力計測手段となっている。また、例えば、排気時副室圧取得手段４１（圧力計測手段）は、排気通路８の一部を構成する上述した排気マニホールド８１など、排気通路８に設置されていても良い。排気バルブ１８の開弁時には、排気通路８と副室Ｒｓとが連通するため、排気通路８における適切な位置（排気マニホールド８１など）に圧力計などを設置することにより、コストの増大を抑制しつつ、排気時の副室Ｒｓの圧力を取得することが可能となる。排気時において、排気マニホールド８１の圧力と副室圧力Ｐｓとは厳密には一致しない場合はあるものの、排気マニホールド８１の圧力は副室圧力Ｐｓに相関しており、本実施形態では、排気マニホールド８１の圧力を排気時副室圧力Ｐｅとみなしている。なお、副室Ｒｓから排気時副室圧取得手段４１の設置位置までの圧力損失などを考慮して、排気時副室圧取得手段４１による検出値を補正して排気時副室圧力Ｐｅとしても良く、排気時副室圧力Ｐｅの精度向上を図ることができる。あるいは、排気時副室圧取得手段４１（圧力計測手段）は、副室形成部材１９に設置されて、副室Ｒｓの圧力を直接取得しても良い。

弁開度制御装置５は、上述した、副室燃料ライン圧調整弁３の弁開度を制御するよう構成される。弁開度制御装置５は、電子制御装置（ＥＣＵ）などのコンピュータであり、図示しないＣＰＵ（プロセッサ）や、ＲＯＭやＲＡＭといったメモリ（記憶装置）を備えている。そして、主記憶装置にロードされたプログラムの命令に従ってＣＰＵが動作（データの演算など）することで、各機能部を実現する。図１〜図２に示される実施形態では、弁開度制御装置５は、エンジン制御ＥＣＵ１５の一機能部として実装されている。ただし、本実施形態に本発明は限定されず、他の幾つかの実施形態では、エンジン制御ＥＣＵ１５とは物理的に異なる電子制御装置に、単独あるいは他の機能部と共に実装されていても良い。

上述した構成を備える副室式ガスエンジン１では、上述した副室燃料供給弁２が副室燃料ライン圧力Ｐｔと副室圧力Ｐｓとの差圧Ｄに応じて開閉するため、副室燃料供給弁２による副室Ｒｓへの副室燃料Ｆｓの供給タイミングや供給量は、この差圧Ｄにより受動的に決まる。このような副室燃料供給弁２を用いた場合、排気バルブ１８の開弁時において、何らかの理由により排気通路８における圧力（排気圧力）の変化が生じると、この排気圧力の圧力変化に応じて変化する副室圧力Ｐｓに応じて、副室燃料供給弁２から副室Ｒｓに副室燃料Ｆｓが受動的に供給あるいは停止される場合がある。具体的には、排気圧力が小さくなる側に変化すると副室圧力Ｐｓもその分小さくなる。これによって、副室燃料ライン圧力Ｐｔは副室圧力Ｐｓよりも相対的に大きくなるので、その結果として、副室燃料供給弁２が開弁あるいはより大きく開弁されることになると、期待されていた量よりも多い量の副室燃料Ｆｓが副室Ｒｓに供給される。逆に、排気圧力が大きくなる側に変化すると副室圧力Ｐｓもその分大きくなる。これによって、副室燃料ライン圧力Ｐｔは副室圧力Ｐｓよりも相対的に小さくなるので、その結果として、副室燃料供給弁２が閉弁あるいはより小さく開弁されることになると、期待されていた量よりも少ない量の副室燃料Ｆｓが副室Ｒｓに供給される。

すなわち、排気時に排気圧力の変化が生じることによって、燃焼サイクル毎の副室Ｒｓへの副室燃料Ｆｓの供給量が過大あるいは過少となる場合がある。通常は、副室燃料供給弁２から副室Ｒｓには、副室Ｒｓでの着火に適した濃度となるような最適量の副室燃料Ｆｓが供給されるように構成されているところ、そのような副室燃料Ｆｓの最適量に対して副室燃料Ｆｓの供給量が過大あるいは過少になると空気過剰率も変化するので、過大な燃焼や失火が生じる場合が有り得る。そして、副室燃料Ｆｓの供給量が過大（空気過剰率の低下）になることにより主燃焼室Ｒｍで過大な燃焼が生じたり、逆に、過少（空気過剰率の増大）となることにより主燃焼室Ｒｍでの失火が生じたりすると、副室式ガスエンジン１の効率が悪化する。さらには、これらが原因で、副室式ガスエンジン１の損傷を引き起こす場合もある。

そこで、弁開度制御装置５は、排気時副室圧取得手段４１によって取得された排気時副室圧力Ｐｅに応じて、副室燃料ライン圧調整弁３の弁開度を制御するよう構成される。図１〜図２に示されるように、弁開度制御装置５は、副室燃料ライン圧調整弁３に対してその制御が可能なように接続されており、副室燃料ライン圧調整弁３に弁開度指令Ｉを送信することで、副室燃料ライン圧調整弁３の弁開度の制御が可能に構成されている。また、弁開度制御装置５は、排気時副室圧取得手段４１に接続されており、排気時副室圧取得手段４１が取得した排気時副室圧力Ｐｅが入力されるようになっている。これによって、弁開度制御装置５は、排気時副室圧力Ｐｅに応じた副室燃料ライン圧調整弁３の弁開度の制御が可能となっている。

より詳細には、弁開度制御装置５は、排気時副室圧力Ｐｅが大きくなると、副室燃料ライン圧力Ｐｔが大きくなるように副室燃料ライン圧調整弁３の弁開度を制御し、排気時副室圧力Ｐｅが小さくなると、副室燃料ライン圧力Ｐｔが小さくなるように副室燃料ライン圧調整弁３の弁開度を制御するよう構成されている。つまり、弁開度制御装置５は、排気圧力の変化によって生じる上記の差圧Ｄ（｜Ｐｔ−Ｐｓ｜）の変化を打ち消すように、副室燃料ライン圧調整弁３の弁開度を制御する。これによって、排気圧力の変化が生じても（後述する図５（ｂ）参照）、副室燃料ライン圧調整弁３の制御により、上述したように副室燃料ライン圧力Ｐｔを排気圧力の変化に応じて制御することにより（後述する図５（ｃ）参照）、副室燃料ライン圧力Ｐｔと副室圧力Ｐｓとの差圧Ｄの変化を抑制あるいは変化量を低減することができるので（後述する図５（ｄ）参照）、副室燃料供給弁２からの副室燃料Ｆｓの供給量が排気時において過大あるいは過少となることの防止が可能となる。

上述した弁開度制御装置５の制御フローを、図３を用いて説明する。図３は、本発明の一実施形態に係る弁開度制御装置５が実行する制御フロー（弁開度制御方法）を示す図である。この制御フローは、排気時副室圧取得手段４１から排気時副室圧力Ｐｅが入力されるたびに実行される。
図３のステップＳ３１において、排気時副室圧力取得ステップを実行し、排気時副室圧力Ｐｅを取得する。ステップＳ３２において、排気時副室圧力Ｐｅの圧力変動（圧力変化）が生じているか否かを判定、排気時副室圧力Ｐｅの圧力変動が生じていないと判定した場合には、図３のフローを終了する。

逆に、ステップＳ３２において、排気時副室圧力Ｐｅの圧力変動が生じていると判定した場合には、ステップＳ３３において、排気時副室圧力Ｐｅが増大したか否かを判定する圧力変動方向判定ステップを実行する。そして、排気時副室圧力Ｐｅが増大側に変動していると判定した場合には、ステップＳ３４において副室燃料ライン圧力増大ステップを実行し、副室燃料ライン圧力Ｐｔを増大させる。逆に、ステップＳ３３において、排気時副室圧力Ｐｅが減少側に変動していると判定した場合には、ステップＳ３５において副室燃料ライン圧力減少ステップを実行し、副室燃料ライン圧力Ｐｔを減少させる。

上記の構成によれば、副室燃料供給弁２による副室燃料Ｆｓの副室Ｒｓへの供給は、副室燃料ライン圧力Ｐｔが副室圧力Ｐｓよりも大きくなるとなされるところ、弁開度制御装置５は、排気時副室圧力Ｐｅに応じて副室燃料ライン圧調整弁３の弁開度を制御し、副室燃料ライン圧力Ｐｔを調整するよう構成される。このように、排気時副室圧力Ｐｅに応じて副室燃料ライン圧力Ｐｔを制御することによって、副室燃料ライン圧力Ｐｔが副室圧力Ｐｓよりも大きくなると開弁（燃料供給）する副室燃料供給弁２からの副室燃料Ｆｓの供給量を、排気時に制御することができる。

これによって、燃焼サイクル毎の副室Ｒｓへの副室燃料Ｆｓの供給量が、例えば、副室Ｒｓにおいて点火に適した混合気を生成するのに適した量など、所望の量になるように調整することが可能となる。したがって、燃焼サイクル毎の副室燃料Ｆｓの供給量が過大あるいは過少となるのを回避することができ、副室Ｒｓへの副室燃料Ｆｓの供給量が過大あるいは過少となることにより引き起される過大な燃焼や失火等による効率の悪化や、副室式ガスエンジン１の損傷などを防止することができる。

また、幾つかの実施形態では、図１〜図２に示されるように、副室式ガスエンジン１は、副室燃料供給ラインＬｓの副室燃料ライン圧力Ｐｔを検出する副室燃料ライン圧力検出手段４２を、さらに備えていても良い。そして、弁開度制御装置５は、副室燃料ライン圧力検出手段４２によって検出された副室燃料ライン圧力Ｐｔと、排気時副室圧取得手段４１によって取得された排気時副室圧力Ｐｅとの差圧Ｄが目標差圧Ｄｔとなるように、副室燃料ライン圧調整弁３の弁開度を制御するよう構成されている。図１〜図２に示される実施形態では、副室燃料ライン圧力検出手段４２は例えば圧力計であり、副室燃料供給ラインＬｓにおける副室燃料ライン圧調整弁３の下流側（副室Ｒｓ側）で、かつ、副室燃料供給弁２の上流側に設置されている。また、副室燃料ライン圧力検出手段４２は弁開度制御装置５に接続されることで、検出した副室燃料ライン圧力Ｐｔを弁開度制御装置５に入力するようになっている。

そして、弁開度制御装置５は、副室燃料ライン圧力検出手段４２から入力される副室燃料ライン圧力Ｐｔと、上述した排気時副室圧取得手段４１から入力される排気時副室圧力Ｐｅとの差を演算し、メモリに格納された排気時の目標差圧Ｄｔとの比較に基づいて、副室燃料ライン圧調整弁３の弁開度の制御を実行するよう構成されている。

上述した弁開度制御装置５の制御フローを、図４を用いて説明する。図４は、本発明の一実施形態に係る弁開度制御装置５が実行する排気時の差圧制御フロー（弁開度制御方法）を示す図である。この制御フローは、排気時副室圧取得手段４１から排気時副室圧力Ｐｅが入力されるたびに実行される。
図４のステップＳ４１において、圧力取得ステップを実行し、排気時副室圧力Ｐｅ及び副室燃料ライン圧力Ｐｔを取得する。ステップＳ４２において、副室燃料ライン圧力Ｐｔと排気時副室圧力Ｐｅとの差を算出する。そして、ステップＳ４３において、ステップＳ４２の算出値と排気時の目標差圧Ｄｔとを比較した結果、上記の算出値と排気時の目標差圧Ｄｔとが同じと判定した場合には、図３のフローを終了する。なお、上記の算出値と目標差圧Ｄｔとの差が所定の範囲にあれば、両者は同じと判定しても良い。

逆に、ステップＳ４３において、上記の算出値と排気時の目標差圧Ｄｔとが同じでないと判定した場合には、ステップＳ４４において、排気時副室圧力Ｐｅが増大したか否かを判定する圧力変動方向判定ステップを実行する。そして、排気時副室圧力Ｐｅが増大側に変動していると判定した場合には、ステップＳ４５において副室燃料ライン圧力増大ステップを実行し、上記の算出値と排気時の目標差圧Ｄｔとが同じと判定されるように、副室燃料ライン圧力Ｐｔを増大させる。逆に、ステップＳ４４において、排気時副室圧力Ｐｅが減少側に変動していると判定した場合には、ステップＳ４６において副室燃料ライン圧力減少ステップを実行し、上記の算出値と排気時の目標差圧Ｄｔとが同じと判定されるように、副室燃料ライン圧力Ｐｔを減少させる。

上記の構成によれば、排気時において、副室燃料ライン圧力Ｐｔと副室圧力Ｐｓ（排気時副室圧力Ｐｅ）との差圧Ｄが目標差圧Ｄｔとなるように副室燃料ライン圧調整弁の弁開度が制御される。これによって、副室燃料ライン圧力Ｐｔが副室圧力Ｐｓよりも大きくなると開弁（燃料供給）する副室燃料供給弁２からの副室燃料Ｆｓの供給量を、排気時において所望の量となるように制御することができる。

また、幾つかの実施形態では、図１〜図２に示されるように、副室式ガスエンジン１は、排気通路８を流れる排ガスｅによって回転駆動されるタービンＴを有するターボチャージャ９と、タービンＴを迂回して排ガスｅが流れることを可能とする排気バイパス通路８３に設けられた、排気バイパス通路８３を流れる排ガスｅの流量を制御可能な排気バイパス弁８５と、をさらに備えていても良い。より具体的には、ターボチャージャ９は、エンジン本体１１から排出された排ガスｅによって回転するタービンＴ、及びタービンＴに回転軸で結合された、タービンＴによって回転駆動されるコンプレッサＣを有しており、排気通路８に設置されるタービンＴが排ガスｅで駆動されることにより、給気通路７に設置されるコンプレッサＣが回転し、給気通路７を流れる給気を圧縮して主燃焼室Ｒｍに送る。

また、排気バイパス弁８５は、例えば、上述したエンジン制御ＥＣＵ１５などによって、コンプレッサの運転領域がサージ領域に入るのを防止する際により大きくなるように開度調整される他、タービンＴに流入する排ガスｅの温度（以下、吸込温Ｔａという。）に応じた開度調整なされる。吸込温Ｔａは、例えば季節や環境の変化などに伴って変化する。そして、吸込温Ｔａが変化すると、排気バイパス弁８５の弁開度（以下、排気バイパス開度という。）が調整される。そして、排気バイパス弁８５の排気バイパス開度が変化されると、図５に示されるような排気圧力などの変動が生じる。図５は、本発明の一実施形態に係る弁開度制御装置５による副室燃料ライン圧調整弁３の弁開度の制御結果を、副室燃料ライン圧調整弁３の弁開度が制御されない場合を示す参考例と共に示す図であり、吸込温Ｔａに応じて排気圧力が変化する場合を示す。なお、図５は、排気時の上述した差圧Ｄが、排気時の目標差圧Ｄｔとなるように制御されているものとする。

図５について説明すると、図５（ａ）に示されるように、排気バイパス弁８５の排気バイパス開度は、吸込温Ｔａが高くなるほど小さくされる。逆に言えば、排気バイパス弁８５の排気バイパス開度は、吸込温Ｔａが小さくなるほど大きくされる。このような排気バ排気バイパス開度の変化に伴って、排気圧力も変化する。つまり、排気バイパス弁８５の排気バイパス開度が小さくなると、その分、排気バイパス通路８３を流れる排ガスｅの流量が減少する一方で、タービンＴに流入する排ガスｅの流量が増大するので、排気マニホールド８１などの上流側の排気圧力は増大する。逆に、排気バイパス弁８５の排気バイパス開度が大きくなると、その分、排気バイパス通路８３を流れる排ガスｅの流量が増大する一方で、タービンＴを迂回する排ガスｅの流量が減少するので、同様に上流側の排気圧力は減少する。よって、図５（ｂ）に示されるように、排気圧力は、吸込温Ｔａが高くなると上昇し、吸込温Ｔａが低くなると減少する。

ところが、上述したような弁開度制御装置５による副室燃料ライン圧調整弁３の制御によって、図５（ｃ）の実線で示されるように、排気時における排気圧力（排気時副室圧力Ｐｅ）が上昇した場合には副室燃料ライン圧力Ｐｔも増大され、排気時副室圧力Ｐｅが低下した場合には副室燃料ライン圧力Ｐｔも低下される。このため、図５（ｄ）に示されるように、副室燃料ライン圧力Ｐｔと排気時副室圧力Ｐｅとの差圧Ｄの変動が抑制されることによって、副室燃料供給弁２からの副室燃料Ｆｓの供給量の変動が抑制される。よって、図５（ｅ）に示されるような、副室Ｒｓでの点火時における空気過剰率λの変動も抑制される。つまり、弁開度制御装置５による制御によって、副室燃料ライン圧力Ｐｔと排気時副室圧力Ｐｅとの差圧Ｄや、副室燃料供給弁２からの副室燃料Ｆｓの供給量、副室Ｒｓでの点火時における空気過剰率λは、吸込温Ｔａが変化しているにもかかわらず、いずれも一定となっている。

上記の構成によれば、排気バイパス通路８３に設けられた排気バイパス弁８５の弁開度が変化されることによって排気圧力が変化するような場合であっても、排気圧力の変化に応じて副室燃料ライン圧力Ｐｔを制御することにより、副室燃料ライン圧力Ｐｔが副室圧力Ｐｓよりも大きくなると開弁（燃料供給）する副室燃料供給弁２からの副室Ｒｓへの副室燃料Ｆｓの供給量を、排気時において所望の量などに制御することができる。

また、幾つかの実施形態では、図１〜図２に示されるように、副室式ガスエンジン１は、副室圧力Ｐｓを取得するための給気時副室圧検出手段４３であって、シリンダ１２と給気通路７との連通状態を制御する給気バルブ１７の開弁時における副室圧力Ｐｓに相関する圧力である給気時副室圧力Ｐｉを取得可能な給気時副室圧検出手段４３を、さらに備えていても良い。給気時副室圧力Ｐｉは、例えば給気工程時の副室Ｒｓの圧力であるが、給気バルブ１７が、開弁時期や進角化などにより給気工程時以外の工程においても開弁されるような場合にはその時も含む。以下、前述したような給気バルブ１７の開弁時を給気時と呼ぶ。

図１〜図２に示される実施形態では、給気時副室圧検出手段４３は、例えば圧力計などである、計測により圧力を取得可能な圧力計測手段となっており、弁開度制御装置５に接続されることで、検出した給気時副室圧力Ｐｉを弁開度制御装置５に入力するようになっている。また、例えば、給気時副室圧検出手段４３は、給気通路７の一部を構成する給気マニホールド７１など、給気通路７に設置されていても良い（図１〜図２参照）。給気バルブ１７の開弁時には、給気通路７と副室Ｒｓとが連通するため、給気通路７における適切な位置（給気マニホールド７１など）に圧力センサ（圧力計）などを設置することにより、コストの増大を抑制しつつ、給気時の副室Ｒｓの圧力を取得することが可能となる。給気時においても、給気マニホールド７１の圧力と副室圧力Ｐｓとは厳密には一致しない場合はあるものの、給気マニホールド７１の圧力は副室圧力Ｐｓに相関しており、本実施形態では、給気マニホールド７１の圧力を給気時副室圧力Ｐｉとみなしている。なお、副室Ｒｓから給気時副室圧検出手段４３の設置位置までの圧力損失などを考慮して、給気時副室圧検出手段４３による検出値を補正して給気時副室圧力Ｐｉとしても良く、給気時副室圧力Ｐｉの精度向上を図ることができる。あるいは、給気時副室圧検出手段４３（圧力計測手段）は、副室形成部材１９に設置されていても良く、このような副室形成部材１９に設置した圧力センサによって、上述した排気時副室圧取得手段４１と給気時副室圧検出手段４３とを兼用できる。ただし、本実施形態に本発明は限定されず、他の幾つかの実施形態では、給気時副室圧検出手段４３は、副室式ガスエンジン１の運転状態などからの推定によって給気時副室圧力Ｐｉを取得しても良く、例えば、出力や、燃料流量、実測または体積効率から算出した空気流量から算出しても良い。

このような構成において、弁開度制御装置５は、給気時副室圧力Ｐｉが大きくなると、副室燃料ライン圧力Ｐｔが大きくなるように副室燃料ライン圧調整弁３の弁開度を制御し、給気時副室圧力Ｐｉが小さくなると、副室燃料ライン圧力Ｐｔが小さくなるように副室燃料ライン圧調整弁３の弁開度を制御するよう構成されている。通常、給気圧力は、エンジンの出力や回転数等のエンジンの運転条件によって変化する。給気圧力が変化すると、副室圧力Ｐｓが変化することにより、副室燃料ライン圧力Ｐｔと副室圧力Ｐｓとの差圧Ｄが変化するため、上述した排気時と同様に、この圧力変化に応じて副室燃料供給弁２から副室Ｒｓに副室燃料Ｆｓが受動的に供給あるいは停止される場合がある。このため、弁開度制御装置５は、給気圧力の変化によって生じる給気時の差圧Ｄの変化を打ち消すように、副室燃料ライン圧調整弁３の弁開度を制御する。

これによって、給気時でも排気時（図５参照）と同様に、給気圧力の変化が生じても、副室燃料ライン圧調整弁３の弁開度を給気圧力の変化に応じて制御することにより、副室燃料ライン圧力Ｐｔと副室圧力Ｐｓとの差圧Ｄの変化量を抑制あるいは低減することができるので、副室燃料供給弁２から副室Ｒｓへの副室燃料Ｆｓの供給量が給気時において過大あるいは過少となることの防止が可能となる。

より具体的には、弁開度制御装置５は、副室燃料ライン圧力検出手段４２によって検出された副室燃料ライン圧力Ｐｔと、給気時副室圧検出手段４３によって検出された給気時副室圧力Ｐｉとの差圧が目標差圧Ｄｔ（給気時の目標差圧Ｄｔ）となるように、副室燃料ライン圧調整弁３の弁開度を制御するよう構成されていても良い。図１〜図２に示される実施形態では、弁開度制御装置５は、副室燃料ライン圧力検出手段４２から入力される副室燃料ライン圧力Ｐｔと、上述した給気時副室圧検出手段４３から入力される給気時副室圧力Ｐｉとの差（｜Ｐｔ−Ｐｉ｜）を演算し、メモリに格納された給気時の目標差圧Ｄｔとの比較に基づいた副室燃料ライン圧調整弁３の弁開度の制御を実行するよう構成されている。なお、給気時の目標差圧Ｄｔは、排気時の目標差圧Ｄｔと同じであっても良いし、異なっていても良い。

上記の構成によれば、弁開度制御装置５は、給気工程などの給気バルブ１７の開弁時における副室の圧力（給気時副室圧力Ｐｉ）に応じて副室燃料ライン圧調整弁３の弁開度を制御し、副室燃料ライン圧力Ｐｔを調整するよう構成される。より具体的には、給気時において、副室燃料ライン圧力Ｐｔと給気時副室圧力Ｐｉとの差圧Ｄが給気時の目標差圧Ｄｔとなるように副室燃料ライン圧調整弁３の弁開度が制御される。これによって、副室燃料ライン圧力Ｐｔが副室圧力Ｐｓよりも大きくなると開弁（燃料供給）する副室燃料供給弁２からの副室燃料Ｆｓの供給量を、排気時のみならず、給気時においても所望の量となるように制御することができる。

また、このように、排気時のみならず給気時も含めて副室燃料供給弁２からの副室燃料Ｆｓの供給量の制御を行うことにより、燃焼サイクル毎に副室Ｒｓに対して所望の量の副室燃料Ｆｓをより確実に供給できる。よって、燃焼サイクル毎に副室Ｒｓに存在する総燃料（副室燃料Ｆｓおよび主燃焼室Ｒｍから流入する希薄予混合気の量の合計）が燃焼行程において過大あるいは過少となるのをより確実に防止することができる。

以下、上述した弁開度制御装置５の具体的な構成について、図６〜図７を用いて説明する。図６は、本発明の一実施形態に係る弁開度制御装置５の機能ブロック図である。また、図７は、本発明の一実施形態に係る目標差圧算出部５１の詳細を示す機能ブロック図である。なお、図５〜図６は、弁開度制御装置５は、給気時および排気時の両方において、副室燃料ライン圧力Ｐｔと副室圧力Ｐｓとの差圧制御を行う場合に対応する。

幾つかの実施形態では、図６〜図７に示されるように、弁開度制御装置５は、エンジン回転数Ｎｅと、給気時副室圧力Ｐｉと、排気時副室圧力Ｐｅとに基づいて、副室燃料ライン圧力Ｐｔと排気時副室圧力Ｐｅとの差圧Ｄの目標値となる排気時の目標差圧Ｄｔを算出する目標差圧算出部５１と、この排気時の差圧Ｄが目標差圧Ｄｔとなるように、副室燃料ライン圧調整弁３の弁開度を調整する弁開度調整部５６と、を備える。副室式ガスエンジン１では、燃焼サイクル毎に、副室燃料供給弁２から供給される副室燃料Ｆｓと主燃焼室Ｒｍから流入する希薄予混合気とを混合して、着火に適した濃度を有する混合気を副室Ｒｓに生成するところ、副室燃料供給弁２からの副室燃料Ｆｓの供給は副室燃料ライン圧力Ｐｔが副室圧力Ｐｓよりも大きくなり得る給気時や排気時でなされる。このため、排気時の目標差圧Ｄｔを決める際に、エンジン回転数Ｎｅおよび給気時副室圧力Ｐｉを考慮することにより、これらにより算出される給気時の目標差圧Ｄｔを考慮している。これによって、給気時において副室燃料供給弁２から供給される副室燃料Ｆｓを考慮して、排気時に副室燃料供給弁２から供給すべき副室燃料Ｆｓに対応した目標差圧Ｄｔを算出しようとしている。

図６〜図７に示される実施形態では、目標差圧算出部５１は、上述した排気時副室圧取得手段４１からの排気時副室圧力Ｐｅと、給気時副室圧検出手段４３からの給気時副室圧力Ｐｉと、クランク軸１６のクランク角θを検出可能なクランク角センサ１６ｓ（図１参照）の検出値に基づいて算出されエンジン回転数Ｎｅとが入力されるようになっている。また、目標差圧算出部５１は弁開度調整部５６に接続されている。そして、弁開度調整部５６は、目標差圧算出部５１から排気時の目標差圧Ｄｔを受信すると、副室燃料ライン圧調整弁３に対して弁開度指令Ｉを送信するように構成されている。図６に示されるように、弁開度調整部５６には、副室燃料ライン圧力Ｐｔと副室圧力Ｐｓ（排気時は排気時副室圧力Ｐｅ、給気時は給気時副室圧力Ｐｉ、または、排気時副室圧力Ｐｅと給気時副室圧力Ｐｉの平均圧力）との差圧Ｄが入力されており、弁開度調整部５６はフィードバックされる差圧Ｄを見ながら、差圧Ｄが目標差圧Ｄｔとなるように、副室燃料ライン圧調整弁３の弁開度を制御しても良い。

上記の構成によれば、弁開度制御装置５は、目標差圧算出部５１および弁開度調整部５６を有することにより、排気時において、副室燃料ライン圧力Ｐｔと排気時副室圧力Ｐｅとの差圧Ｄが目標差圧Ｄｔとなるように制御することができる。

上記の目標差圧算出部５１について、幾つかの実施形態では、図７に示されるように、目標差圧算出部５１は、エンジン回転数Ｎｅと給気時副室圧力Ｐｉとに基づいて、排気時の目標差圧Ｄｔの基準値Ｄｂを算出する基準値算出部５２と、給気時副室圧力Ｐｉと排気時副室圧力Ｐｅとに基づいて、基準値Ｄｂを補正するための補正値Ｄｃを算出する補正値算出部５３と、基準値Ｄｂと補正値Ｄｃとに基づいて目標差圧Ｄｔを演算する演算部５４と、を有する。

図７に示される実施形態では、基準値算出部５２は、エンジン回転数Ｎｅと給気時副室圧力Ｐｉとに基づいて上記の基準値Ｄｂを算出するための基準値算出マップＭｂを用いて、基準値Ｄｂを算出する。また、補正値算出部５３は、給気時副室圧力Ｐｉと排気時副室圧力Ｐｅとに基づいて上記の補正値Ｄｃを算出するための補正値算出マップＭｃを用いて、補正値Ｄｃを算出する。また、基準値算出部５２および補正値算出部５３は、それぞれ演算部５４に接続されており、演算部５４には、基準値Ｄｂおよび補正値Ｄｃがそれぞれ入力される。そして、演算部５４は、基準値Ｄｂおよび補正値Ｄｃを例えば減算などの演算により目標差圧Ｄｔを算出する。こうして算出された目標差圧Ｄｔは、上述した弁開度調整部５６に送信される。

上記の構成によれば、目標差圧算出部５１は、エンジン回転数Ｎｅと給気時副室圧力Ｐｉとに基づいて算出した基準値Ｄｂを、給気時副室圧力Ｐｉと排気時副室圧力Ｐｅとに基づいて算出した補正値Ｄｃによって補正することで、目標差圧Ｄｔを算出するよう構成される。これによって、既に、エンジン回転数Ｎｅと給気時副室圧力Ｐｉとに基づいて給気時の目標差圧Ｄｔに基づく副室燃料Ｆｓの供給量の制御を行っている場合において、排気時における目標差圧Ｄｔに基づく制御を容易に追加することができる。

幾つかの実施形態では、上述したように、排気時副室圧力Ｐｅは、排気時副室圧取得手段４１により計測により取得されており、目標差圧算出部５１は、計測された排気時副室圧力Ｐｅを用いている。

他の幾つかの実施形態では、排気時副室圧取得手段４１は、排気時副室圧力Ｐｅを推定により取得するように構成されており、目標差圧算出部５１は、推定された排気時副室圧力Ｐｅを用いている。より詳細には、排気時副室圧取得手段４１は、ターボチャージャ９が有する排気バイパス弁８５の排気バイパス開度の指令値に基づいて、副室圧力Ｐｓを推定するように構成されている。具体的には、エンジン本体１１から排出された排ガスｅのうち排気バイパス通路８３を経由する排ガスｅの割合である排気バイパス割合αを変更した際の排気圧力（Ｐ_{ｅｘｈａｕｓｔ}）の算出式を用いて、排気圧力を推定し、副室圧力Ｐｓを推定している。なお、排気バイパス開度の指令値は、排気バイパス割合αと所定の関数関係を有しており、排気バイパス開度の指令値から排気バイパス割合αが求まるものとする。

排気圧力（Ｐ_{ｅｘｈａｕｓｔ}）の算出式について詳述すると、コンプレッサ入口の圧力・温度は雰囲気の圧力・温度と等しく、コンプレッサ出口圧力・温度は給気ポート７２の圧力・温度と等しいと仮定すれば、コンプレッサＣの駆動仕事Ｗ_ｃｏｍｐは、下記の式（１）となる。

ここで、Ｐ_０は大気圧力、Ｔ_０は吸込み温度（吸込温Ｔａ）、Ｐ_{ｉｎｍａｎｉ}は、給気マニホールド圧力、η_ｃｏｍｐはコンプレッサ効率、κは比熱比、Ｒは気体定数である。

同様に、タービン入口の圧力・温度は排気ポート８２の圧力・温度と等しいと仮定すると、タービン仕事Ｗ_ｔｕｒｂは下記の式（２）となる。

ここで、Ｔ_{ｅｘｈａｕｓｔ}はタービン入口温度（シリンダ出口排ガス温度），Ｐ_ａはタービン後背圧、η_ｔｕｒｂはタービン効率である。

そして、η_ｍを過給機機械効率とすると、過給機総合効率η_Ｔ＝η_ｃｏｍｐ×η_ｔｕｒｂ×η_ｍ×αの関係から、排気圧力（Ｐ_{ｅｘｈａｕｓｔ}）は、下記の式（３）で表現されるものとなる。

式（３）より、排気バイパス開度に対する排気バイパス割合αが既知の場合、上記式により、排気圧力（Ｐ_{ｅｘｈａｕｓｔ}）が算出できる。よって、排気バイパス割合αは排気バイパス開度の指令値に基づいて求められるので、副室圧力Ｐｓが算出できる。

ただし、本実施形態に本発明は限定されず、他の幾つかの実施形態では、排気時副室圧取得手段４１は、排気バイパス開度の指令値以外の他の情報を用いて排気気時副室圧力Ｐｅを推定により取得しても良い。

本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。

１ 副室式ガスエンジン
１１ エンジン本体
１２ シリンダ
１３ ピストン
１４ インジェクタ
１５ エンジン制御ＥＣＵ
１６ クランク軸
１６ｓ クランク角センサ
１７ 給気バルブ
１８ 排気バルブ
１９ 副室形成部材
１９ｆ 点火プラグ
２ 副室燃料供給弁
３ 副室燃料ライン圧調整弁
４１ 副室圧取得手段
４２ 副室燃料ライン圧力検出手段
４３ 副室圧検出手段
５ 弁開度制御装置
５１ 目標差圧算出部
５２ 基準値算出部
５３ 補正値算出部
５４ 演算部
５６ 弁開度調整部
７ 給気通路
７１ 給気マニホールド
７２ 給気ポート
８ 排気通路
８１ 排気マニホールド
８２ 排気ポート
８３ 排気バイパス通路
８５ 排気バイパス弁
９ ターボチャージャ
Ｃ コンプレッサ
Ｔ タービン
Ｌｓ 副室燃料供給ライン
Ｒｍ 主燃焼室
Ｒｓ 副室
Ｐｓ 副室圧力
Ｐｅ 排気時副室圧力
Ｐｉ 給気時副室圧力
Ｐｔ 副室燃料ライン圧力
ｅ 排ガス
ａ 給気
Ｆｓ 副室燃料
Ｔａ 吸込温
Ｎｅ エンジン回転数
Ｄ 差圧（副室燃料ライン圧力と副室圧力との差圧）
Ｄｂ 基準値
Ｄｃ 補正値
Ｄｔ 目標差圧
Ｉ 弁開度指令
Ｍｂ 基準値算出マップ
Ｍｃ 補正値算出マップ

Claims (9)

1. 主燃焼室に連通する副室を有する副室式ガスエンジンにおいて、
   副室燃料が流れる副室燃料供給ラインと、
   前記副室燃料供給ラインに接続される、前記副室への前記副室燃料の供給を制御する副室燃料供給弁であって、前記副室燃料供給ラインの圧力である副室燃料ライン圧力が前記副室の圧力である副室圧力よりも大きくなると開弁する副室燃料供給弁と、
   前記副室燃料供給ラインに設置された、前記副室燃料ライン圧力を調整可能な副室燃料ライン圧調整弁と、
   前記主燃焼室を形成するシリンダと排気通路との連通状態を制御する排気バルブの開弁時における前記副室圧力に相関する圧力である排気時副室圧力を取得可能な排気時副室圧取得手段と、
   前記副室燃料ライン圧調整弁の弁開度を制御するよう構成された弁開度制御装置と、
   前記副室燃料供給ラインの前記副室燃料ライン圧力を検出する副室燃料ライン圧力検出手段と、
   を備え、
   前記弁開度制御装置は、前記排気バルブの開弁時に所定量の前記副室燃料が前記副室へ供給されるように、前記排気時副室圧取得手段によって取得された前記排気時副室圧力に応じて、前記副室燃料ライン圧調整弁の前記弁開度を制御するよう構成されており、
   前記弁開度制御装置は、前記排気時副室圧力が大きくなると、前記副室燃料ライン圧力が大きくなるように前記副室燃料ライン圧調整弁の前記弁開度を制御し、前記排気時副室圧力が小さくなると、前記副室燃料ライン圧力が小さくなるように前記副室燃料ライン圧調整弁の前記弁開度を制御するよう構成されており、
   前記弁開度制御装置は、前記副室燃料ライン圧力検出手段によって検出された前記副室燃料ライン圧力から前記排気時副室圧取得手段によって取得された前記排気時副室圧力を減じた差圧が正の値を有する目標差圧となるように、前記副室燃料ライン圧調整弁の前記弁開度を制御するよう構成されており、
   前記副室圧力を取得するための給気時副室圧検出手段であって、前記シリンダと給気通路との連通状態を制御する給気バルブの開弁時における前記副室圧力に相関する圧力である給気時副室圧力を取得可能な給気時副室圧検出手段を、さらに備え、
   前記弁開度制御装置は、前記副室燃料ライン圧力検出手段によって検出された前記副室燃料ライン圧力と、前記給気時副室圧検出手段によって取得された前記給気時副室圧力との差圧が目標差圧となるように、前記副室燃料ライン圧調整弁の前記弁開度を制御するよう構成されており、
   前記弁開度制御装置は、
   エンジン回転数と、前記給気時副室圧力と、前記排気時副室圧力とに基づいて、前記副室燃料ライン圧力と前記排気時副室圧力との差圧の目標値となる目標差圧を算出する目標差圧算出部と、
   前記差圧が前記目標差圧となるように、前記副室燃料ライン圧調整弁の前記弁開度を調整する弁開度調整部と、を有することを特徴とする副室式ガスエンジン。
2. 前記排気通路を流れる排ガスによって回転駆動されるタービンを有するターボチャージャと、
   前記タービンを迂回して前記排ガスが流れることを可能とする排気バイパス通路に設けられた、前記排気バイパス通路を流れる前記排ガスの流量を制御可能な排気バイパス弁と、をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の副室式ガスエンジン。
3. 前記目標差圧算出部は、
   前記エンジン回転数と前記給気時副室圧力とに基づいて、前記目標差圧の基準値を算出する基準値算出部と、
   前記給気時副室圧力と前記排気時副室圧力とに基づいて、前記基準値を補正するための補正値を算出する補正値算出部と、
   前記基準値と前記補正値とに基づいて前記目標差圧を算出する演算部と、を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の副室式ガスエンジン。
4. 前記給気時副室圧検出手段は、計測により圧力を取得可能な圧力計測手段であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の副室式ガスエンジン。
5. 前記圧力計測手段は、前記給気通路の一部を構成する給気マニホールドの圧力を検出することを特徴とする請求項４に記載の副室式ガスエンジン。
6. 前記給気時副室圧検出手段は、前記給気時副室圧力を推定により取得するように構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の副室式ガスエンジン。
7. 前記排気時副室圧取得手段は、計測により圧力を取得可能な圧力計測手段であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の副室式ガスエンジン。
8. 前記圧力計測手段は、前記排気通路の一部を構成する排気マニホールドの圧力を検出することを特徴とする請求項７に記載の副室式ガスエンジン。
9. 前記排気時副室圧取得手段は、前記排気時副室圧力を推定により取得するように構成されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の副室式ガスエンジン。

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