JP7075988B2 - 船舶の動力システム - Google Patents

Description

本発明は、気体燃料と液体燃料の双方を主な燃料として使用するエンジンを推進装置のエンジンとして搭載すると共に、当該エンジンの出力を推進以外の作業装置の用途にも使用できる船舶の動力システムに関する。

上述した船舶の動力システムの一例として、特許文献１に記載された消防装置を搭載した作業船の動力装置が提案されている。特許文献１に記載の動力装置は、主機関としてディーゼルエンジンを用いたものである。この作業船の動力装置では、ディーゼルエンジン等の主機関を有する作業船のプロペラを連結した推進軸系にホイールを介して動力を取り出し、補機として設けた消防ポンプを駆動して海水を放水する消防装置が設けられている。
この動力システムは、消防作業時に、主機関の過負荷を負荷検出装置によって検出し、推進機の翼角を減じて主機関の過負荷を抑止するとしている。また、消防ポンプの休止時にはポンプ駆動軸系に設けたクラッチを、主機関の動力から離脱させて動力の伝達を阻止している。

一方、排気ガスの低減と環境保護の観点から液体燃料を主な燃料とするディーゼルエンジンに代えて気体燃料を主な燃料として使用可能なガスエンジンを主として用いる試みがなされている。ガスエンジンは主としてＬＮＧやタンカー等の大型船の主機関として用いられており、燃焼できる空燃比の比率が狭い範囲でしか運転できないため、急激な負荷変動に迅速に対応することが困難であった。そのため、消防装置等の作業装置を備えた作業船には不向きであり、特許文献１に記載の作業船の動力装置においてもディーゼルエンジンから動力を取り出して動力源として用いていた。

実公昭６２－２３３５９号公報

ところで、近年、国際条約を核として船舶から排出される大気汚染物質の排出規制が一層厳しくなってきている。例えば、ＥＣＡといわれる一部の海域では硫黄酸化物、窒素酸化物の排出に、より厳しい規制が課されている。

しかしながら、特許文献1に記載の作業船の動力装置は、主機関としてディーゼルエンジンを用いるものであり、上述した大気汚染物質の排出規制の要請に充分適合するものではなかった。

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、気体燃料を主たる燃料として用いて、推進装置だけでなく作業装置の駆動源として負荷変動に対応して厳密な燃焼制御を行うことができるようにした船舶の動力システムを提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、気体燃料を主たる燃料として用いて、急激な負荷変動や大きな負荷変動があっても迅速に対応して作業装置を駆動できるようにした船舶の動力システムを提供することである。

本発明による船舶の動力システムは、気体燃料を主な燃料として使用可能なエンジンと、エンジンに第１のクラッチを介して接続されて駆動される推進装置と、エンジンと第１のクラッチとの間に設けられた推進装置側出力センサと、エンジンに第２のクラッチを介して接続されて駆動される作業装置と、エンジンと第２のクラッチとの間に設けられた作業装置側出力センサと、を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、第１のクラッチを閉じて第２のクラッチを開いて推進装置を駆動するとともに、推進装置側出力センサにより推進装置を駆動するエンジンの出力を測定する。第１のクラッチを開いて第２のクラッチを閉じて作業装置を駆動するとともに、作業装置側出力センサにより作業装置を駆動するエンジンの出力を測定する。気体燃料を使用するエンジンでは、燃料となるガスは弾性体であるため液体燃料に比べて正確な燃料の供給量を得ることが相対的に難しいため、出力センサによって実際のエンジンの出力を測定し、その測定値に基づいてエンジンを制御する。推進装置側出力センサと作業装置側出力センサによって、推進装置を駆動する場合と作業装置を駆動する場合のいずれにおいても、エンジンの実際の出力を伝達系やクラッチ等の抵抗によるロスも含めて正確に測定することができ、気体燃料を主な燃料として使用するエンジンを厳密に制御することができる。

また、作業装置は放水を行うための消防装置であることを特徴とする。
作業装置側出力センサによって、消防装置を駆動する場合のエンジンの実際の出力を正確に測定することができ、エンジンを厳密に駆動制御することができる。

また、第１のクラッチを閉じると共に第２のクラッチを開いて推進装置を駆動し、第１のクラッチを開くと共に第２のクラッチを閉じて作業装置を駆動する制御装置を、備えたことを特徴とする。
制御装置によって、第１のクラッチと第２のクラッチの開閉を切り換えることで推進装置の駆動と作業装置の駆動を切り換えることができる。

また、推進装置側出力センサによる出力測定値と作業装置側出力センサによる出力測定値の合計によってエンジンの制御を行うことが好ましい。
推進装置側出力センサによる出力測定値と作業装置側出力センサによる出力測定値の合計をとることで、より正確なエンジンの出力値を得ることができる。例えば、推進装置を駆動している状態では、エンジン出力の大部分は推進装置側出力センサで測定されるが、開状態のクラッチの引きずり抵抗や機械損失により作業装置側出力センサもある程度の出力の値を示す。そのため、両方の出力センサによる出力値の合計をとることで、より正確なエンジンの出力値を測定することができる。

また、推進装置側出力センサによる出力測定値及び／または作業装置側出力センサによる出力測定値が上限値を超えた場合に、エンジンの回転速度を下げる制御を行うことが好ましい。
気体燃料を主燃料とする運転モード（「ガスモード」ともいう）での運転において、推進装置側出力センサによる出力値または作業装置側出力センサによる出力値が上限値を所定時間超えた場合に、エンジンの回転速度を強制的に下げるオートスローダウン制御を行う。ガスモードでの運転でエンジンの出力が過大となるとノッキングや失火が生じ易くなるため、出力センサの出力値が上限値を超えた場合に、強制的に回転速度を下げる制御を行うことでエンジンの出力を下げてノッキングや失火等を防止する。
なお、上限値として、エンジンが出力する仕事率の上限値またはトルクの上限値のいずれか、あるいは両方を採用することができる。また、単一の上限値とするだけでなく、エンジンの回転数に応じて変化するトルクの上限値として設定することもできる。

また、推進装置側出力センサ及び作業装置側出力センサは、エンジンの推進軸に実際にかかるトルクを測定するトルクセンサであることが好ましい。
推進装置側出力センサ及び作業装置側出力センサとしてトルクセンサを用いて、エンジンの推進軸に実際にかかるトルクを測定する。トルクセンサで得たトルク値と回転速度センサで得たエンジンの回転速度との積により、エンジンの出力（仕事率）を得ることができる。

また、本発明による船舶の動力システムは、気体燃料を主な燃料とする運転モードで運転中に推進装置を駆動する状態から作業装置を駆動する状態に移行する際に、気体燃料を主な燃料とする運転モードから液体燃料を主な燃料とする運転モード（「ディーゼルモード」ともいう）に一時的に切り換えて第１のクラッチまたは第２のクラッチの少なくとも一方の操作を行い、次いで液体燃料を主な燃料とする運転モードから気体燃料を主な燃料とする運転モードに復帰するようにしたことを特徴とする。
本発明によれば、気体燃料を主な燃料とするモードでの運転中に推進装置を駆動する状態から作業装置を駆動する状態に移行する際、気体燃料の運転モードから液体燃料の運転モードに一時的に切り換えて第１のクラッチと第２のクラッチの開閉作業を行う。気体燃料によるエンジンの運転モードでは負荷変動に対して影響を受け易く各クラッチの開閉による擾乱でエンジンの円滑な運転が妨げられる恐れがあるが、負荷変動に強いディーゼルモードに一時的に切り換えてクラッチの開閉を行うことで、負荷変動の影響を受けないで安定した切り換え操作ができる。

また、本発明による船舶の動力システムは、気体燃料を主な燃料とする運転モードで運転中に作業装置を駆動する状態から推進装置を駆動する状態に移行する際は、気体燃料を主な燃料とする運転モードから液体燃料を主な燃料とする運転モードに一時的に切り換え、第２のクラッチまたは第１のクラッチの少なくとも一方の操作を行い、次いで液体燃料を主な燃料とする運転モードから気体燃料を主な燃料とする運転モードに復帰するようにしたことを特徴とする。
本発明において、気体燃料を主燃料とするモードでの運転中に作業装置を駆動する状態から推進装置を駆動する状態に復帰する際、液体燃料を主燃料とするディーゼルモードに一時的に切換えて、ディーゼルモードで第１及び第２のクラッチの開閉操作を行う。推進装置側への第１のクラッチの投入は比較的に大きな擾乱を伴うため、ディーゼルモードに切換えて第１のクラッチの閉作動を行うことで、負荷変動の影響を受けないで安定した切り換え操作ができる。

また、制御装置は、第１のクラッチと第２のクラッチの一方を開いて他方を閉じる動作を行うために気体燃料を主燃料とするガスモードから液体燃料を主燃料とするディーゼルモードに移行するディーゼルモード移行手段と、第１のクラッチと第２のクラッチの一方を開いて他方を閉じる動作の終了後にディーゼルモードからガスモードに移行するガスモード移行手段と、を備えていることが好ましい。
気体燃料によるエンジンの運転モードでは負荷変動に対して影響を受け易く第１のクラッチと第２のクラッチの開閉による擾乱でエンジンの円滑な運転が妨げられる恐れがあるため、負荷変動に強いディーゼルモードに一時的に移行させて第１のクラッチと第２のクラッチの開閉動作を行うことで、負荷変動の影響を受けないで安定した切り換え操作ができる。その後、ガスモードに移行することで環境への悪影響を低減させた運転ができる。

また、本発明による船舶の動力システムは、気体燃料と液体燃料の双方を主な燃料として使用可能なエンジンを複数台備えた船舶の動力システムであって、１のエンジン側には、エンジンに第１のクラッチを介して接続されて駆動される推進装置と、エンジンと第１のクラッチとの間に設けられた推進装置側出力センサと、エンジンに第２のクラッチを介して接続されて駆動される作業装置と、エンジンと第２のクラッチとの間に設けられた作業装置側出力センサと、第１のクラッチを閉じると共に第２のクラッチを開いて推進装置を駆動し、第１のクラッチを開くと共に第２のクラッチを閉じて作業装置を駆動する制御装置と、を備え、他のエンジン側には、他のエンジンに第３のクラッチを介して接続されて駆動される他の推進装置と、他のエンジンと第３のクラッチとの間に設けられた他の推進装置側出力センサとを備え、制御装置によって第３のクラッチを閉じて他の推進装置を駆動することを特徴とする。
本発明によれば、１のエンジン側で作業装置を駆動する際、他のエンジンで他の推進装置側出力センサに基づいて他の推進装置を推進することで、船舶の推進を継続することができる。特に作業装置として放水を行うための消防装置を備える場合は放水による反力が生じるが、船舶の推進を継続することにより反力を相殺し、安定した状態で放水作業を行える。

本発明による船舶の動力システムによれば、気体燃料を主な燃料として運転可能なエンジンの推進軸において、エンジンと第１のクラッチとの間に推進装置側出力センサを設け、エンジンと第２のクラッチとの間に作業装置側出力センサを設けたため、エンジンの出力値を各センサで検出して制御し、推進装置だけでなく作業装置をも駆動することができる。
しかも、エンジンが実際に出している出力を、伝達系やクラッチ等の抵抗によるロスも含めてより正確に測定することができ、またそれぞれのクラッチを開いた状態においても、その抵抗を含めて出力の測定を行うことができる。

本発明の実施形態による消防装置を備えた船舶の全体構成を示す説明図である。 実施形態による船舶においてエンジンと推進装置と消防装置の構成を示す説明図である。 図２に示すエンジンの全体構成を示す説明図である。 ディーゼルモードを示すエンジンの説明図である。 ガスモードを示すエンジンの説明図である。 第一実施例において、推進装置の駆動から消防装置の駆動に切り換える工程を示すフローチャートである。 消防装置の駆動から推進装置の駆動に切り換える工程を示すフローチャートである。 第二実施例において、消防装置の駆動から推進装置の駆動に切り換える工程を示すフローチャートである。 オートスローダウンの制御を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態による船舶１の動力システムについて、図１から図８に基づいて説明する。
図１に示す船舶１は例えばタグボート等の作業船の舶用推進装置の基本構成を示すものである。この船舶１は主機関のエンジンとしてデュアルフューエルエンジン３を備えており、気体燃料を主な燃料として使用するガスモードと、液体燃料を主な燃料として使用するディーゼルモードの二つのモードを切り換えて運転が可能である。

この船舶１は、主機関のエンジンとしてデュアルフューエルエンジン３の駆動力の伝達方向を切り換え可能であり、プロペラ５ａを備えた推進装置５と、海から汲み上げた海水を放水ノズル６ａで放水可能な消防装置６と、を選択的に駆動できる。
図１に示す船舶１は、舶用推進装置として例えばアジマススラスター(クラッチ別置型アジマススラスター)８を有している。なお、本実施形態による船舶１においてアジマススラスター８は設置しなくてもよい。

図１に示す船舶１において、主機関としてのデュアルフューエルエンジン３の駆動の後端側とアジマススラスター８との間にメインクラッチとなる第１のクラッチ９を装備している。アジマススラスター８の後端側にはプロペラ５ａを備えた推進装置５が連結されている。第１のクラッチ９はスリップクラッチであり、デュアルフューエルエンジン３の最大回転数をスリップ制御して必要回転数に低下させて推進装置５のプロペラ５ａを駆動している。
デュアルフューエルエンジン３の前端側に設置された消防装置６には増速ギア１０が連結されていてもよい。消防装置６に設けた消防ポンプ１１によって放水ノズル６ａから海水を放水する。

次に図２により、図１に示す船舶１の舶用推進装置の構成をより具体的に説明する。図１に示す船舶１の舶用推進装置の基本構成と同一の構成について、図２に示す具体的な配置構成に基づいて説明する。図２において、図１に示す船舶１の各部材を一対ずつ設けた構成について同一の符号にＡ、Ｂを付加して具体的構成を説明する。
図２に示す船舶１において、例えば２台のデュアルフューエルエンジン(以下、単にエンジンということがある)３が並列に設置されており、一方をデュアルフューエルエンジン３Ａとし、他方をデュアルフューエルエンジン３Ｂとする。デュアルフューエルエンジン３Ａ、３ＢはＥＣＵをそれぞれ備えている。左舷側のデュアルフューエルエンジン３Ａを含む推進機構は第１舶用推進装置２０Ａとし、右舷側のデュアルフューエルエンジン３Ｂを含む推進機構は第２舶用推進装置２０Ｂとする。

船舶１において、消防機能を有するタグボートや作業船は、エンジン３Ａ、３Ｂを左右両舷に合計２台並列に備える構成をとるものが多い。これによって、一方のデュアルフューエルエンジン３Ａで消防装置６の消防ポンプ１１を駆動させて海水を放水する際、他方のデュアルフューエルエンジン３Ｂによって推進することで、消防ポンプ１１の駆動負荷の反力で船舶１が後退することを阻止して消火活動を行える。

左舷側の第1舶用推進装置２０Ａにおいて、デュアルフューエルエンジン３Ａに設けた推進軸１３Ａには、メインクラッチとして第１のクラッチ９Ａを介して推進装置５Ａが設置されている。第１のクラッチ９Ａはスリップクラッチであり、滑り１００％から０％の範囲で自由に負荷伝達率を変化させて切り換えることができる。推進軸１３Ａはプロペラ５ａを有する推進装置５Ａに連結されている。
デュアルフューエルエンジン３Ａと第１のクラッチ９Ａとの間には推進装置側出力センサ１４Ａが設置されている。デュアルフューエルエンジン３Ａと推進装置側出力センサ１４Ａとの間には推進軸１３Aの回転速度を検出する回転速度センサ１５Ａが設置されている。推進装置側出力センサ１４Ａはトルクを検出するトルクセンサであり、回転速度センサ１５Ａで計測した回転速度とトルクの積によって出力を算出できる。なお、推進装置側出力センサ１４Ａは回転速度とトルクの両方を検出するようにしてもよい。

デュアルフューエルエンジン３Ａに対して推進装置５Ａと反対側に設けられた駆動軸１７には、消防装置６の消防ポンプ１１が連結されており、消防ポンプ１１のデュアルフューエルエンジン３Ａ側には第２のクラッチ１８が装着されている。第２のクラッチ１８はＰＴＯ（Ｐｏｗｅｒ ｔａｋｅ‐ｏｆｆ）クラッチである。
第２のクラッチ１８とデュアルフューエルエンジン３Ａとの間には作業装置側出力センサ１９が設置されている。この作業装置側出力センサ１９も推進装置側出力センサ１４Ａと同様に、トルクを検出するトルクセンサであり、回転速度センサ１５Ａで計測した回転速度とトルクの積によって出力を演算できる。なお、作業装置側出力センサ１９は回転速度とトルクの両方を検出するようにしてもよい。

左舷側の第１舶用推進装置２０Ａのこれらの各構成は、それぞれ制御装置２２に電気的に接続されている。そして、推進装置５Ａを駆動する際には、制御装置２２によって第１のクラッチ９Ａを閉として消防装置６側の第２のクラッチ１８を開にし、消防装置６を駆動する際には第１のクラッチ９Ａを開として消防装置６側の第２のクラッチ１８を閉にする。また、推進装置５Ａまたは消防装置６を駆動する際には、制御装置２２によって、回転速度センサ１５Ａと推進装置側出力センサ１４Ａまたは作業装置側出力センサ１９とで計測したデュアルフューエルエンジン３Ａの出力値に基づいてデュアルフューエルエンジン３Ａの運転を制御する。

図２に示す右舷側の第２舶用推進装置２０Ｂにおいて、デュアルフューエルエンジン３Ｂに設けた推進軸１３Ｂには、メインクラッチとして第３のクラッチ９Ｂを介して推進装置５Ｂが設置されている。第３のクラッチ９Ｂは第１のクラッチ９Ａと同様のスリップクラッチであり、負荷伝達率を変化させて切り換えることができる。推進軸１３Ｂはプロペラ５ｂを有する推進装置５Ｂに連結されている。
デュアルフューエルエンジン３Ｂと第３のクラッチ９Ｂとの間には推進装置側出力センサ１４Ｂが設置されている。デュアルフューエルエンジン３Ｂと推進装置側出力センサ１４Ｂとの間には回転速度センサ１５Ｂが設置されている。推進装置側出力センサ１４Ｂはトルクを検出するトルクセンサであり、回転速度センサ１５Ｂで計測した回転速度とトルクの積によって出力を演算できる。なお、推進装置側出力センサ１４Ｂは回転速度とトルクの両方を検出するようにしてもよい。

右舷側の第２舶用推進装置２０Ｂのこれらの各構成は、第１舶用推進装置２０Ａと同様にそれぞれ制御装置２２に電気的に接続されている。推進装置５Ｂを駆動する際には、制御装置２２によって第３のクラッチ９Ｂを閉にする。そして、制御装置２２によって、回転速度センサ１５Ｂと推進装置側出力センサ１４Ｂとで計測したデュアルフューエルエンジン３Ｂの出力値に基づいてデュアルフューエルエンジン３Ｂの運転を制御する。

次に、デュアルフューエルエンジン３の構成と機能について、例えば４ストロークのエンジンとして図３、図４Ａ、図４Ｂに基づいて説明する。
図３、図４Ａ及び図４Ｂに示す舶用のデュアルフューエルエンジン(以下、単にエンジンということがある)３は、運転中にディーゼルモードとガスモ
ードのいずれかに切り換え可能である。図３に示すデュアルフューエルエンジン３は、プロペラ５ａ、５ｂに連結された推進軸１３Ａ、１３Ｂとしてクランク軸２４の機構を備えており、クランク軸２４はシリンダーブロック２５内に設置されたピストン２６に連結されている。シリンダーブロック２５内に設けたピストン２６とエンジンヘッド２７によって燃焼室２８が形成されている。

燃焼室２８はエンジンヘッド２７に装着されている吸気弁２９及び排気弁３０と、ディーゼルモードで使用する燃料噴射弁３１とによって密閉されている。エンジンヘッド２７にはガスモードで使用するマイクロパイロット油噴射弁３２が設置されている。燃料噴射弁３１には燃料噴射ポンプ３３が接続されている。エンジンヘッド２７の吸気弁２９を設置した吸気口には吸気管３４が接続され、排気弁３０を設置した排気口には排気管３５が設置されている。吸気管３４にはガス噴射を制御する電磁弁からなる燃料ガス供給弁３６が設置され、その上流側にはエアクーラ３７、排気管３５に連通する過給機３８が設置されている。

本実施形態によるデュアルフューエルエンジン３は、図４Ａ、４Ｂに示すように、ディーゼルモードとガスモードのいずれかに切り換えて運転できる。図４Ａに示すディーゼルモードでは、例えばＡ重油等を燃料油として図示しない燃料タンクから燃料噴射ポンプ３３に供給し、燃料噴射弁３１から燃焼室２８内の圧縮空気に機械的に噴射して着火し燃焼させる。

図４Ｂに示すガスモードでは、天然ガス等の燃料ガスを燃料ガス供給弁３６で吸気管３４に供給して空気流と予混合して混合気を燃焼室２８内に供給し、混合気の圧縮状態で点火装置により点火を行う。この例ではマイクロパイロット油噴射弁３２からパイロット燃料を噴射して着火し燃焼させる。マイクロパイロット油噴射弁３２は例えば電子制御されていて強力な点火源としてパイロット燃料を少量噴射する。燃料ガス供給弁３６は、わずかなストロークで大きな開口を形成して短時間で大量のガスを流すことができる電磁弁である。

ガスモードは、ガス燃料(気体燃料)のみを燃料として用いて点火プラグで点火を行う運転様式、及び、熱源の大部分を占めるガス燃料の点火に少量の液体燃料（パイロット油）の噴射を用いる運転様式、の双方を含むものである。後者の運転様式における全燃料中の液体燃料の割合は、通常の場合、定格出力の熱量対比で全熱量の１％～１０％程度である。排出ガスに対する環境規制を達成する観点からは３％以下であることが望ましい。
ディーゼルモードは、主にエンジンの始動時及び停止時、そして通常運転モードと消防モードとの間でモード変換した時の第１のクラッチ９Ａ、第２のクラッチ１８、第３のクラッチ９Ｂの開閉切り換え時等の負荷変動時に用いられ、液体燃料のみを燃料として運転を行う運転様式である。

エンジン３は、燃料噴射弁３１より液体燃料を燃焼室２８内に噴射するディーゼルモードで始動を行う。エンジン３に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、燃料ガス供給弁３６でガス燃料を吸気管３４に供給して空気と混合してから燃焼室２８内に流入させ、ガス燃料を燃焼させるガスモードで運転を行う。
停止の際には再びディーゼルモードに変更してから停止を行う。始動時と停止時以外はディーゼルモードとガスモードを変更可能である。

定常的な運転の際には、回転速度と出力との関係で理論的には舶用三乗特性線に沿ってガスモードでエンジン３の運転が行われる。舶用三乗特性とは、固定ピッチのプロペラ５ａを用いた船舶において出力が回転速度の３乗に比例する舶用主機関（エンジン３）の特性をいう。定常運転以外で、荒天時の船舶の運航や急速な進路変更などの操船がなされた場合には、舶用三乗特性を大きく超えて常用的な運転領域以上の出力が要求され、ガスモードでの運転は出力が不足して運転が困難な場合があるため、一時的に液体燃料を燃焼室２８内に供給して気体燃料と共に運転を行う。

本実施形態による船舶１の運転システムでは、排ガス規制に対応するため基本的に、推進装置５を用いた通常運転（通常運転モード）と消防装置６を用いた消火作業（消防モード）をガスモードで行う。この場合、ガスエンジンではガス燃料の正確な供給量を得ることが難しく出力の大きさがわからないが、第１舶用推進装置２０Ａと第２舶用推進装置２０Ｂに推進装置側出力センサ１４Ａ、１４Ｂと作業装置側出力センサ１９をそれぞれ設けて出力の大きさをタイムリーに検出する。推進装置側出力センサ１４Ａ、１４Ｂと作業装置側出力センサ１９として、軸馬力計を用いることが好ましい。

また、ガスモードによる負荷駆動において、通常運転モードと消防モードとの間で相互に移行する場合に負荷の変動が大きいため、ガスモードから一時的にディーゼルモードに移行する。これによって、第１のクラッチ９Ａ，第３のクラッチ９Ｂ及び第２のクラッチ１８の開閉切り換えによる負荷変動に迅速に対応できるようにした。そのため、制御装置２２には、消防モード移行の指示信号を検知して一時的にガスモードからディーゼルモードに移行するディーゼルモード移行手段６３が設けられている。同様に、第１のクラッチ９Ａ，第３のクラッチ９Ｂ及び第２のクラッチ１８の開閉切り換えによる負荷変動が落ち着いた後にディーゼルモードからガスモードに移行するガスモード移行手段６４が設けられている。
なお、推進モードから消防モードへの移行時の負荷変動が比較的小さい場合には、ディーゼルモードに移行することなく、ガスモードのままで消防モードに移行するようにしてもよい。

なお、本実施形態による船舶１の動力システムにおいて、第１舶用推進装置２０Ａの推進装置側出力センサ１４Ａによる出力測定値と、作業装置側出力センサ１９による出力測定値との合計をとることで、より正確なエンジン３Ａの出力値を得てエンジン３Ａの制御を行うようにしてもよい。
例えば、第１舶用推進装置２０Ａを駆動している状態では、エンジン３Ａの出力の大部分は推進装置側出力センサ１４Ａで測定されるが、作業装置側出力センサ１９でも或る程度の出力値をカウントする。これは、消防装置６側の第２のクラッチ１８を開いた状態でも、消防装置６側に或る程度の機械損失が残るためである。第１のクラッチ９Ａを開にして消防装置６の消防ポンプ１１を駆動している場合でも同様であり、作業装置側出力センサ１９でもある程度の出力値をカウントする。
そこで、推進装置側出力センサ１４Ａ及び作業装置側出力センサ１９による出力値の合計をとることで、より正確なエンジン３Ａの出力値を得ることができる。

本実施形態によるデュアルフューエルエンジン３は、ガスモードにおいて負荷上昇時の出力制御を行うガスエンジンシステムを備えている。このガスエンジンシステムの構造について説明する。
図３において、クランク軸２４には回転速度センサ１５（１５Ａ、１５Ｂ）と推進装置側出力センサ１４（１４Ａ、１４Ｂ）とが取付けられており、回転速度センサ１５ではクランク軸２４の回転速度（回転数)を計測し、推進装置側出力センサ１４ではエンジントルクを計測する。推進装置側出力センサ１４として、例えば軸にかかるトルクを歪によって検出する歪センサが使用可能である。回転速度センサ１５と推進装置側出力センサ１４で計測した測定データはエンジン３を制御する制御装置２２にそれぞれ信号出力する。

制御装置２２では、回転速度センサ１５と推進装置側出力センサ１４などからの信号に基づいてエンジン３の運転状態を検出する。即ち、回転速度センサ１５で計測したクランク軸２４の回転速度（回転数）をｎとし、推進装置側出力センサ１４で計測したトルクをＴとして、下記の式（１）と式（２）でエンジン３の出力（負荷）Ａを演算する。但し、Ｌｔはエンジン３の定格出力とする。
出力Ｌｏ＝２πＴｎ／６０ （１）
出力（負荷）Ａ＝Ｌｏ／Ｌｔ×１００ （２）

なお、エンジン３の出力（負荷）を求める方法として、燃料の供給量その他のエンジン３の運転状態に関する情報から推測する方法と、エンジン３の推進軸１３（１３Ａ，１３Ｂ）の動力伝達系統に推進装置側出力センサ１４を備えて、実際にトルクの測定を行って出力を求める方法がある。ガス燃料エンジンでは、燃料となるガスは弾性体であるため液体燃料に比べて正確な燃料の供給量を得ることが相対的に難しい。そこで、推進装置側出力センサ１４によって実際にトルクの測定を行うことで出力を演算することが好ましい。
回転速度ｎを一定にした場合には、出力Ａとトルク測定値Ｔは正比例の関係になる。回転速度ｎが一定の条件においては、出力Ａが大きいほど、すなわちトルクデータＴが大きいほど、より大きい割合で吸気弁２９の閉じるタイミングの進角を設定することが望ましい。

制御装置２２では、予め作成された吸気弁開閉タイミングの第一電気信号を決定する第一マップ４０と第一電気信号及び開閉タイミングから第二電気信号を決定する第二マップ４１とが記憶されている。制御装置２２では、回転速度センサ１５と推進装置側出力センサ１４によって測定されたエンジン３の出力Ａに対応する回転速度データｎとトルクデータＴに基づいて、上記（１）及び（２）式によりエンジン３の出力Ａを演算する。回転速度ｎと出力Ａにより第一マップ４０で吸気弁２９の開閉タイミングに対応する第一電気信号を選択する。この第一電気信号に基づいて第二マップ４１で第一電気信号に対応する吸気弁２９の開閉タイミングが決定される。

制御装置２２で設定された開閉タイミングの第二電気信号は電空変換器４２に送信され、電空変換器４２で開閉タイミングの信号が空気圧力に変換される。この空気圧力はアクチュエータ４３に送られて可変吸気弁タイミング機構４４の駆動を制御する。アクチュエータ４３には第一減圧レギュレータ４５と電空変換器４２から駆動用と制御用の空気圧力Ｐ１，Ｐ２が供給される。

なお、アクチュエータ４３に供給する空気圧力は空気圧縮機４６で圧縮されてエアタンク４７に貯められる。エアタンク４７内の空気圧力は第一減圧レギュレータ４５により必要な圧力に減圧される。この際の圧力は第一減圧レギュレータ４５のバルブ開度を変更することより調整し、駆動用の空気圧力Ｐ１としてアクチュエータ４３に供給される。圧力計４８で計測された圧力Ｐ１が規定値以下の場合には、エンジン３は始動できない。

電空変換器４２を駆動するための空気圧力は、第一減圧レギュレータ４５から第二減圧レギュレータ４９でさらに減圧されて供給される。電空変換器４２は入力される開閉タイミングの第二電気信号に対応する空気圧力を、アクチュエータ４３の動作を調整するための空気圧力Ｐ２としてアクチュエータ４３に供給する。これらの空気圧力Ｐ１，Ｐ２に基づいてアクチュエータ４３のロッド４３ａを動作して可変吸気弁タイミング機構４４を作動させる。

アクチュエータ４３は例えば公知のＰシリンダ（ポジショナリ付きシリンダ）であり、第一減圧レギュレータ４５と電空変換器４２から入力される圧力Ｐ１、Ｐ２に基づいてロッド４３ａの進退を制御する。アクチュエータ４３のロッド４３ａの移動長さを変化させることで、可変吸気弁タイミング機構４４の駆動を制御して吸気弁２９の閉じるタイミングを吸入下死点から進める（進角）か、または遅らせる（遅角）ことで、圧縮比を下げて制御を行う。

吸気弁２９の開弁タイミングと閉弁タイミングの間の時間は変わらないので開弁のタイミングが吸入下死点から進むと閉弁のタイミングも吸入上死点から同一時間進む。しかも、本実施形態ではエンジン３の出力に応じて開弁と閉弁のタイミングを変更することでノッキングを抑制して負荷上げ時間を短縮させるようにした。エンジン３の出力Ａと回転速度ｎに基づいて制御装置２２内の第一マップ４０と第二マップ４１により吸気弁２９の開閉タイミングを設定し、アクチュエータ４３と可変吸気弁タイミング機構４４によって吸気弁２９の開弁と閉弁のタイミングを、ノッキングを抑制できるように調整している。

可変吸気弁タイミング機構４４の構成は従来公知のものである。即ち、可変吸気弁タイミング機構４４は例えばアクチュエータ４３のロッド４３ａの移動長さによって回転角度範囲が設定されるリンクシャフトと偏心カムを備えたカム軸とが平行に配設されている。リンクシャフトには排気用スイングアームが接続され、リンクシャフトの偏心した位置に設けたタペット軸に吸気用スイングアームが接続されている。吸気用スイングアームには吸気弁２９が接続され、排気用スイングアームには排気弁３０が接続されている。

リンクシャフトの回転に応じたタペット軸の回転角度によってカム軸と吸気用スイングアームとの距離が変化し、カム軸の偏心カムが当たり始めるタイミングが変化する。これによって閉弁タイミングを進角（または遅角）に変更できる。タペット軸からカム軸中心までの距離が離れるほど吸気弁２９の閉弁タイミングが早くなる。タペット軸の回転角度は、アクチュエータ４３のロッド４３ａの移動長さによって変更される。ロッド４３ａの移動長さは、アクチュエータ４３に供給される制御用空気の圧力Ｐ１，Ｐ２によって任意に変更される。
吸気弁２９の閉開タイミングである進角の大きさは、リンクシャフトのタペット軸に連結された吸気用スイングアームにカム軸の偏心カムが当たり始めるタイミングで決まる。

可変吸気弁タイミング機構４４におけるタペット軸の回転装置は、アクチュエータ４３に代えて、図示しないサーボモータを使用してもよい。この場合、制御装置２２の第二マップ４１から発信された開閉タイミングの信号をサーボモータに入力させる。サーボモータは受けた信号に対応する量だけリンクシャフトを回転させてタペット軸を旋回させることでカム軸に対して接近離間させ、吸気弁２９の開閉タイミングを変更することができる。なお、サーボモータを用いた場合、アクチュエータ４３と第一減圧レギュレータ４５～圧力計５０までの構成は不要である。また、電空変換器４２に代えてコントローラでサーボモータを駆動させる。

また、吸気管３４にガス噴射を制御する燃料ガス供給弁３６へのガス燃料の供給機構について説明する。図３において、天然ガス等のガス燃料が貯蔵されたＬＮＧガスタンク５２からガス燃料がガス気化器５３に供給され、更にガス圧力はガスレギュレータ５４により必要なガス圧に減圧される。
このガス圧は燃料ガス圧力計５５に表示され、ガスレギュレータ５４のバルブ開度を変更することによって調整し、燃焼用のガス燃料として燃料ガス供給弁３６から吸気管３４内に供給される。吸気管３４内ではガス燃料とエアクーラ３７で冷却された過給の空気とが混合されて燃焼室２８に供給される。負荷上げの際は、燃料ガス供給弁３６の動作によりガス燃料の供給量を増加させる。

制御装置２２で設定された開閉タイミングの第二電気信号は電空変換器４２とは別にガスガバナ５７を介して燃料ガス供給弁３６に送信される。ガスガバナ５７は、ガスモードにおけるガス燃料の供給量の調速制御（ガバナ制御）を行う。しかも、ガスガバナ５７は、燃料ガス供給弁３６を開弁してガス燃料を吸気管３４内に供給する開弁タイミングを吸気弁２９の閉じるタイミングの進角に応じて進角させるように制御する。ガス圧を調整するガスレギュレータ５４と燃料ガス供給弁３６の開弁タイミングを進角させ且つ調速制御を行うガスガバナ５７とは、燃料ガス供給弁タイミング機構６０に含まれる。
なお、ガスガバナ５７は制御装置２２の外部に設置されていてもよい。燃料ガス供給弁タイミング機構６０は第二マップ４１からの第二電気信号を受信して吸気弁２９の閉じるタイミングの進角に応じて、燃料ガス供給弁３６の開弁タイミングを進角させることができればよい。

また、船舶１のガスモードでの運転中に通常運転モードから消防モードに移行する際、そして、消防モードから通常運転モードに移行する際、ガスモードからディーゼルモードに一時的に切り換えて、ディーゼルモードで第１のクラッチ９Ａと第２のクラッチ１８の開閉切り換え操作を行う。ガスモードによるエンジン３Ａの運転では負荷変動に対して影響を受け易く、第１のクラッチ９Ａと第２のクラッチ１８の開閉動作による擾乱でエンジン３Ａの円滑な運転が妨げられる恐れがある。そこで、通常運転モードと消防モードとの間の移行時に、ガスモードから負荷変動に強いディーゼルモードに一時的に切換えて第１のクラッチ９Ａと第２のクラッチ１８の開閉動作を行うことで、負荷変動によるエンジン３Ａへの悪影響を抑制できる。
なお、消防ポンプ１１による負荷が比較的に小さい場合には、消防ポンプ１１の側の第２のクラッチ１８を閉じる際の擾乱も比較的小さいため、条件によってはこの操作を省略することも可能である。

本実施形態による船舶１の動力システムにおいて、船舶１の通常の運転をガスモードで行うとして、ガスモードによる通常運転モードから消防モードへ移行する場合、急激に負荷が変動するケースと負荷の変動が小さい場合とがある。そのため、本実施形態では、（Ａ）通常運転時と消防時との間の両方向の移行時にディーゼルモードを経由する場合を第一実施例とし、（Ｂ）通常運転時から消防作動時への移行時にガスモードのままとし、消防時から通常運転モードへの移行時にのみディーゼルモードを経由する場合を第二実施例として、別個に説明する。

（Ａ）第一実施例
通常運転モードと消防モードとの間の両方向の移行時にディーゼルモードを経由する場合の手順について図５に示すフローチャートに沿って説明する。
この場合は、消防装置６における消防ポンプ１１の負荷が比較的大きい場合に適している。
ａ）通常運転モードから消防モードへの切り換え手順。
船舶１におけるデュアルフューエルエンジン３Ａ、３Ｂの通常モード運転時に、左右両舷の第１舶用推進装置２０Ａ及び第２舶用推進装置２０Ｂにおいて、第1のクラッチ９Ａ，第３のクラッチ９Ｂを閉とし、第２のクラッチ１８を開としたガスモードで運転を行う（Ｓ１００）。左右両舷のプロペラ５ａ、５ｂを駆動して船舶１を推進させる。この状態から消防モードに切り換えるには、左右両舷のエンジン３Ａ，３Ｂの回転速度をスローダウンさせてアイドル運転にする（Ｓ１０１）。

次に、左右両舷の第１のクラッチ９Ａ、第３のクラッチ９Ｂを開にする。そして、消防モードへの切り換え指示信号を制御装置２２に出力して（Ｓ１０２）、左舷の第１舶用推進装置２０Ａをガスモード運転からディーゼルモード運転に切り換える（Ｓ１０３）。その後、右舷の第２舶用推進装置２０Ｂの第３のクラッチ９Ｂを閉にし、左舷の消防装置６の第２のクラッチ１８を閉にする（Ｓ１０４）。
ガスモードによるエンジン３Ａの運転は負荷変動に対して影響を受け易く、第１のクラッチ９Ａと第２のクラッチ１８の開閉動作による擾乱でエンジン３Ａの円滑な運転が妨げられる恐れがある。そこで、通常運転モードから消防モードへ移行する際、負荷変動に強いディーゼルモードに一時的に切換えてクラッチの操作を行う。なお、本実施例では第１のクラッチ９Ａ、第３のクラッチ９Ｂはスリップクラッチでありクラッチの閉から開への操作を徐々に行うことができることから、これらクラッチを開く操作はガスモードのままで行っているが、先にディーゼルモードへ切替えてディーゼルモードで操作しても良い。

次に、左舷の第１舶用推進装置２０Ａでディーゼルモードからガスモード運転に切り換えて（Ｓ１０５）、消防モードにする（Ｓ１０６）。そして、左右両舷のエンジン３Ａ、３Ｂの回転速度をアップさせる。すると、消防モードにおいて、左舷のエンジン３Ａにより消防装置６の消防ポンプ１１を駆動させ、放水ノズル６ａにより海からくみ上げた海水を放水する。これと同時に、右舷のエンジン３Ｂによって右舷のプロペラ５ｂを駆動して船舶１を推進させる。
ここで、消防ポンプ１１の放水により、船舶１が後退する方向に反力を受けるが、右舷の第２舶用推進装置２０Ｂによって推進装置５Ｂを駆動して前進させるため反力が相殺され、船舶１は停止位置に留まる。こうして消防モードで消火活動を行う。なお、右舷のエンジン３Ｂについては消防ポンプへの切換は行わないが、左右両舷の推力のバランスを取るため右舷側の第３のクラッチ９Ｂについても左舷と併せて開閉動作を行っている。この第３のクラッチ９Ｂの開閉動作は省略することも可能である。

ｂ）消防モードから通常運転モードへの切り換え手順
図６に示すフローチャートにおいて、消防モードにおける消火活動が終了する（Ｓ１０７）と、船舶１は消防モードから通常運転モードに切り換える。その場合、左右両舷のエンジン３Ａ，３Ｂの回転速度をスローダウンさせてアイドル運転状態にする（Ｓ１０８）。そして、右舷の第２舶用推進装置２０Ｂの第３のクラッチ９Ｂを開にする。通常運転モードへの切り換え指令を出力する（Ｓ１０９）。
ガスモードにおいて、消防装置６から推進装置５Ａに切り換えると負荷が急激に変動することがあり、失火やノッキング等を生じる恐れがある。そのため、一時的にディーゼルモードに切り換えて、第１のクラッチ９Ａと第２のクラッチ１８の開閉の切り換え操作を行うことで負荷変動に対応できる。

次に、制御装置２２によって、左舷の第１舶用推進装置２０Ａのエンジン３Ａをガスモード運転からディーゼルモード運転に切り換える（Ｓ１１０）。そして、左舷の第２のクラッチ１８を開にすると共に、左右両舷の第１のクラッチ９Ａ、第３のクラッチ９Ｂを閉にする（Ｓ１１１）。左舷の第１舶用推進装置２０Ａをディーゼルモード運転からガスモード運転に切り換え（Ｓ１１２）、右舷の第２舶用推進装置２０Ｂと共に通常運転モードになる（Ｓ１１３）。

なお、ガスモードによるエンジン３Ａの運転では負荷変動に対して影響を受け易く、第１のクラッチ９Ａと第２のクラッチ１８の開閉動作による擾乱でエンジン３Ａの円滑な運転が妨げられる恐れがある。そこで、消防モードから通常運転モードへ移行する際、負荷変動に強いディーゼルモードに一時的に切換えてクラッチの開閉を行う。
そして、左右両舷の第１、第２舶用推進装置２０Ａ、２０Ｂのエンジン３Ａ，３Ｂの回転速度をアップさせ、左右両舷の推進装置５Ａ、５Ｂのプロペラ５ａ、５ｂを駆動して船舶１を推進することで、通常運転モードを行う。

Ｂ）第二実施例
船舶１において、片方向の移行のみディーゼルモードに移行する場合の手順について図７に沿って説明する。この場合、消防装置６における消防ポンプ１１の負荷が比較的小さい場合に適している。即ち、本第二実施例において、船舶１の通常運転モードから消防モードへの切り換えの際にはディーゼルモードを経由せず、消防モードから通常運転モードに移行の際にはディーゼルモードを経由する。

ａ）通常運転モードから消防モードへの切り換え手順。
船舶１の通常運転モードでは、左右両舷の第１、第２舶用推進装置２０Ａ，２０Ｂの第１のクラッチ９Ａ，第３のクラッチ９Ｂを閉とし、左舷の第２のクラッチ１８を開にして、左右両舷のエンジン３Ａ、３Ｂをガスモードで運転している（Ｓ２００）。
この状態から、左右両舷の第１、第２舶用推進装置２０Ａ，２０Ｂのエンジン３Ａ，３Ｂの回転速度をスローダウンしてアイドル運転状態にする（Ｓ２０１）。そして、左右両舷の第１、第２舶用推進装置２０Ａ，２０Ｂの第１のクラッチ９Ａ，第３のクラッチ９Ｂを開にする。

次いで、制御装置２２に通常運転モードから消防モードへの切り換え指令を出力する（Ｓ２０２）。この場合、消防ポンプ１１（またはエンジン３Ａで駆動される他の作業装置）の負荷が小さいため、制御装置２２により左舷の第１舶用推進装置２０Ａのエンジン３Ａはディーゼルモード運転に切り換えることなくガスモード運転を維持される。
右舷の第２舶用推進装置２０Ｂの第３のクラッチ９Ｂを閉とし、左舷の第２のクラッチ１８を閉にする（Ｓ２０３）。こうして、ガスモードにおいて、通常運転モードから消防モードに切り換えられる（Ｓ２０４）。そして、左右両舷のエンジン３Ａ、３Ｂの回転速度をアップする。

消防モードにおいて、左舷の第１舶用推進装置２０Ａのエンジン３Ａによって消防装置６の消防ポンプ１１を駆動して海水を放水する。他方、右舷の第２舶用推進装置２０Ｂではエンジン３Ｂによって右舷の推進装置５Ｂのプロペラ５ｂを駆動して船舶１を推進する。
消防ポンプ１１の放水により反力を受けて船舶１が後退する方向に負荷を受けるが、右舷の第２舶用推進装置２０Ｂによって推進装置５Ｂを前進させるため反力が相殺され、船舶１は停止位置に留まる。こうして消防モードで消火活動を行う。

ｂ）消防モードから通常運転モードへの切り換え手順。
この状態での運転方法は上述したＡ）ｂ）に示すものと同一であり、図６に示すフローチャートに沿って説明する。
船舶１において、消防モード（Ｓ１０７）では、左舷の第１舶用推進装置２０Ａにおける第１のクラッチ９Ａを開とし、第２のクラッチ１８を閉とする。また、右舷の第２舶用推進装置２０Ｂにおける第３のクラッチ９Ｂを閉とする。この状態で、左舷のエンジン３Ａにより消防装置６の消防ポンプ１１を駆動して放水する。右舷のエンジン３Ｂにより第２舶用推進装置２０Ｂにおけるプロペラ５ｂを駆動して船舶１を推進する。
消防モードの切り換えに際し、左右両舷の第１及び第２舶用推進装置２０Ａ，２０Ｂにおけるエンジン３Ａ、３Ｂの回転速度をスローダウンさせてアイドル運転にする（Ｓ１０８）。

次に、右舷の第３のクラッチ９Ｂを開にする。そして、船舶１を消防モードから通常運転モードへ切り換える指令を制御装置２２に出力する（Ｓ１０９）。これにより、左舷の第１舶用推進装置２０Ａにおいて、エンジン３Ａをガスモード運転からディーゼルモード運転に切り換える（Ｓ１１０）。
左舷の第１舶用推進装置２０Ａにおいて、第２のクラッチ１８を開とする。左右両舷の第１、第２舶用推進装置２０Ａ、２０Ｂにおいて、第１のクラッチ９Ａ，第３のクラッチ９Ｂを閉にする（Ｓ１１１）。そして、左舷の第１舶用推進装置２０Ａをディーゼルモード運転からガスモード運転に切り換える（Ｓ１１２）。
次に、左右両舷の第１、第２舶用推進装置２０Ａ，２０Ｂにおけるエンジン３Ａ，３Ｂの回転速度をアップする。そして、通常運転モードで、左右両舷の推進装置５Ａ，５Ｂのプロペラ５ａ、５ｂを駆動して船舶１を推進する（Ｓ１１３）。
このようにして、消防装置６の負荷が大きい場合と小さい場合とにおけるガスモードとディーゼルモードとの切り換え操作を制御する。

Ｃ）オートスローダウン制御
また、船舶１の通常運転状態や消防モード等の作業装置駆動状態において、デュアルフューエルエンジン３Ａ、３Ｂの推進装置側出力センサ１４Ａ、１４Ｂ、作業装置側出力センサ１９による出力値が過負荷にならないようにする必要があり、各船級機関による船級ルールが定められている。例えば、エンジン３Ａ、３Ｂの各推進装置側出力センサ１４Ａ、１４Ｂによる出力測定値が８０％以上になると制御装置２２から警報を発信し、１００％以上になった後に３０秒の間９５％まで低下しないと１００％の状態が続くとみなす。その場合、例えばＡＢＳ（米国）で規定された船級ルールにおいて、エンジン３Ａの出力９５％以上の状態が３０秒続くと、その後５秒以内にオーバーライド操作ボタンを押さない限りエンジン３Ａ、３Ｂの回転速度を強制的にスローダウンさせる。予め設定されたスローダウン値を仮に所定値Ｘｍｉｎ^-１とすると、エンジン３Ａ、３Ｂの回転速度がＸｍｉｎ^-１になるまで強制的にスローダウンさせる。

一般に、消防装置６側は作業装置側出力センサ１９の出力測定値が小さく１００％にならないが、推進装置５Ａ、５Ｂ側では船舶１の運行時に危険回避等のために無理な操船や推進を行うことがあるので過大な出力がエンジン３Ａ，３Ｂにかかるおそれがあった。この場合、オートスローダウン制御することで、エンジン３を保護している。

次にこの船級ルールに基づくオートスローダウン制御の一例について図８に沿って説明する。
通常運転モードにおいて（Ｓ３００）、推進装置５Ａ，５Ｂの推進中に、例えば危険回避等のために、デュアルフューエルエンジン３Ａ、３Ｂの推進装置側出力センサ１４Ａ、１４Ｂによる出力測定値が所定の 上限値（基準値)をオーバーすることが起こり得る（Ｓ３０１）。この場合、エンジン３Ａの出力測定値が上限値以下になるように回転速度を所定の割合でスローダウンする（Ｓ３０２）。
このオートスローダウン制御の上限値は、消防装置６を設けた左舷側の第１舶用推進装置２０Ａのエンジン３Ａのみの出力値、または、消防ポンプのない第２舶用推進装置２０Ｂのエンジン３Ｂのみの出力値で設定してもよい。或いは、左舷及び右舷のエンジン３Ａ，３Ｂの両方の合計出力値で設定してもよい。いずれを選択するかは、必要に応じて適宜設定される。

本実施形態による船舶１の動力システムによれば、ガスモードとディーゼルモードを切り換えて運転可能なデュアルフューエルエンジン３Ａ，３Ｂを用いた。ガスモードではノッキングや失火を防止するために燃料ガスと空気の量の割合をより正確にコントロールすることが必要であり、エンジン３Ａ，３Ｂの出力を推進装置側出力センサ１４Ａ、１４Ｂによりリアルタイムで測定し、これに応じたエンジン３Ａ、３Ｂの制御を行うことが有効である。

上述したように本実施形態による船舶の動力システムによれば、推進装置５Ａ，５Ｂ側の推進装置側出力センサ１４Ａ、１４Ｂ、作業装置側出力センサ１９を、エンジン３Ａ、３Ｂと第１のクラッチ９Ａ、第３のクラッチ９Ｂとの間、エンジン３Ａと第２のクラッチ１８との間にそれぞれ設けたため、エンジン３Ａの実際の出力を伝達系やクラッチ等の抵抗によるロスも含めてより正確に測定することができる。しかも、第１のクラッチ９Ａや第２のクラッチ１８を開にした状態においても、その抵抗を含めて出力の測定を行うことができる。
そのため、ガス燃料を用いたガスエンジンモードであっても、推進装置側出力センサ１４Ａ、１４Ｂと作業装置側出力センサ１９によってエンジン３Ａ，３Ｂの出力測定値を検出することで、エンジン３Ａ、３Ｂを厳密に制御することができる。

また、船舶１のガスモードでの運転中に推進装置５Ａの駆動状態と消防ポンプ１１を駆動する状態との間の両方向の移行時に、ガスモードから負荷変動に強いディーゼルモードに一時的に切り換えて第１のクラッチ９Ａと第２のクラッチ１８の開閉切り換え操作を行うことで、負荷変動による影響を受けずに、第１のクラッチ９Ａ、第２のクラッチ１８の開閉による擾乱を抑制して、エンジン３Ａの円滑な運転を行える。
なお、消防ポンプによる負荷が比較的に小さい場合には、消防ポンプ１１側の第２のクラッチ１８を閉じる際の擾乱も比較的小さいため、条件によっては消防装置６への移行を省略することも可能である。

また、オートスローダウン制御に際し、推進装置側出力センサ１４Ａ、１４Ｂの出力測定値または作業装置側出力センサ１９の出力測定値が規定された上限値を超えた場合、両方のエンジン３Ａ、３Ｂの回転速度を強制的に下げる制御を行うことでノッキングや失火等を防止できる。

また、左舷側のデュアルフューエルエンジン３Ａにおいて、消防装置６側の第２のクラッチ１８を開いた場合や推進装置５Ａ側の第１のクラッチ９Ａを開いた場合でも、消防ポンプ１１側や推進装置５Ａ側に或る程度の機械損失が残る。そのため、推進装置側出力センサ１４Ａによる出力値と消防装置６側の作業装置側出力センサ１９による出力値の合計をとることで、より正確なエンジン３Ａの出力値を得て、エンジン３Ａの制御を精度良く行うことができる。
また、推進装置側出力センサ１４Ａ及び作業装置側出力センサ１９の出力値の合計に基づいて、エンジン３Ａの回転速度を下げるオートスローダウン制御を行うことができる。

また、本実施形態による消防装置６を有する船舶１によれば、エンジン３Ａを含む第１舶用推進装置２０Ａとエンジン３Ｂを含む第２舶用推進装置２０Ｂを左右両舷に合計２台並列に備えたため、一方のデュアルフューエルエンジン３Ａで消防装置６の消防ポンプ１１を駆動させて放水する際、他方のデュアルフューエルエンジン３Ｂによって推進することで、消防ポンプ１１の駆動負荷の反力で船舶１が後退することを阻止して消火活動を行える。

なお、本発明による船舶１の動力システムは、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜の変更や置換等が可能である。以下に、本発明の変形例等について説明するが、上述した実施形態で説明した部品や部材等と同一または同様なものについては同一の符号を用いて説明を省略する。

本発明の実施形態では、船舶１の左舷と右舷に第１舶用推進装置２０Ａと第２舶用推進装置２０Ｂを配列すると共に第１舶用推進装置２０Ａに作業装置として消防装置６を設けて、ガスモードとディーゼルモードの一方を選択的に運転可能な船舶１の動力システムを用いた。
しかし、上述した発明は本発明の一の実施態様を示すにすぎず、本発明はこのような構成に限定されるものではない。本発明は、デュアルフューエルエンジン３の出力を推進装置５の駆動の他に作業装置の駆動に用いるものであれば、発明概念を適用可能である。

例えば、作業装置は上述した消防ポンプ１１を備えた消防装置６に限定されるものではなく、他の用途のポンプや、クレーン等の荷役機械や、船舶１を推進する主機により駆動される船舶１に搭載された各種の機械等を含む作業装置を採用することができる。

また、本発明による船舶１の動力システムは、推進装置側出力センサ１４Ａによる出力測定値と作業装置側出力センサ１９による出力測定値の一方または合計によってデュアルフューエルエンジン３Ａの制御を行うようにしてもよい。
或いは、第１のクラッチ９Ａを閉にした状態で推進装置側出力センサ１４Ａによる出力測定値によってデュアルフューエルエンジン３Ａの制御を行ってもよいし、第２のクラッチ１８を閉にした状態で作業装置側出力センサ１９による出力測定値によってデュアルフューエルエンジン３Ａの制御を行ってもよい。

また、本発明による船舶１の動力システムは、左舷と右舷に２台の推進装置５Ａ，５Ｂを設けて、その一方に消防装置６等の作業装置を設けた構成に限定されるものではない。例えば、１台の推進装置５を設けて、そのデュアルフューエルエンジン３に駆動軸１７を設けて消防装置６等の作業装置を設置してもよい。或いは３台以上の推進装置５を設けると共に、その１台または２台以上の推進装置５を設けたエンジン３に消防装置等の作業装置を取り付けてもよい。

本発明は、少なくとも気体燃料を主たる燃料として使用可能なエンジンにそれぞれ第１のクラッチを介して推進装置を接続すると共に第２のクラッチを介して消防装置等の作業装置を接続し、エンジンと第１のクラッチとの間に推進装置側出力センサを設け、エンジンと第２のクラッチとの間に作業装置側出力センサを設けている。第１のクラッチを閉じて第２のクラッチを開いて推進装置を駆動し、第１のクラッチを開いて第２のクラッチを閉じて作業装置を駆動する。しかも、気体燃料を主とするエンジンの出力を推進装置側出力センサ、作業装置側出力センサによって測定してエンジンの駆動を制御することで、作業装置をガスモードで駆動制御できる船舶の動力システムを提供する。

１ 船舶
３、３Ａ、３Ｂ デュアルフューエルエンジン(エンジン)
５、５Ａ、５B 推進装置
６ 消防装置
９Ａ 第１のクラッチ
９Ｂ 第３のクラッチ
１１ 消防ポンプ
１３Ａ，１３Ｂ 推進軸
１４、１４Ａ、１４Ｂ 推進装置側出力センサ
１５，１５Ａ，１５Ｂ 回転速度センサ
１７ 駆動軸
１８ 第２のクラッチ
１９ 作業装置側出力センサ
２２ 制御装置

Claims (9)

1. 気体燃料を主な燃料として使用可能なエンジンと、
   前記エンジンに第１のクラッチを介して接続されて駆動される推進装置と、
   前記エンジンと前記第１のクラッチとの間に設けられた推進装置側出力センサと、
   前記エンジンに第２のクラッチを介して接続されて駆動される作業装置と、
   前記エンジンと前記第２のクラッチとの間に設けられた作業装置側出力センサと、
   を備え、
   前記気体燃料を主な燃料とする運転モードで運転中に前記推進装置を駆動する状態から前記作業装置を駆動する状態に移行する際に、
   前記気体燃料を主な燃料とする運転モードから液体燃料を主な燃料とする運転モードに一時的に切り換えて前記第１のクラッチまたは前記第２のクラッチの少なくとも一方の操作を行い、次いで前記液体燃料を主な燃料とする運転モードから前記気体燃料を主な燃料とする運転モードに復帰するようにしたことを特徴とする船舶の動力システム。
2. 前記作業装置は放水を行うための消防装置である、請求項１に記載された船舶の動力システム。
3. 前記第１のクラッチを閉じると共に前記第２のクラッチを開いて前記推進装置を駆動し、前記第１のクラッチを開くと共に前記第２のクラッチを閉じて前記作業装置を駆動する制御装置を、備えた請求項１または２に記載された船舶の動力システム。
4. 前記推進装置側出力センサによる出力測定値と前記作業装置側出力センサによる出力測定値の合計によって前記エンジンの制御を行うようにした請求項１から３のいずれか1項に記載された船舶の動力システム。
5. 前記推進装置側出力センサによる出力測定値及び／または前記作業装置側出力センサによる出力測定値が上限値を超えた場合に、前記エンジンの回転速度を下げる制御を行うようにした、請求項１から４のいずれか１項に記載された船舶の動力システム。
6. 前記推進装置側出力センサ及び作業装置側出力センサは、前記エンジンの推進軸に実際にかかるトルクを測定するトルクセンサである、請求項１から５のいずれか１項に記載された船舶の動力システム。
7. 気体燃料を主な燃料として使用可能なエンジンと、
   前記エンジンに第１のクラッチを介して接続されて駆動される推進装置と、
   前記エンジンと前記第１のクラッチとの間に設けられた推進装置側出力センサと、
   前記エンジンに第２のクラッチを介して接続されて駆動される作業装置と、
   前記エンジンと前記第２のクラッチとの間に設けられた作業装置側出力センサと、
   を備え、
   前記気体燃料を主な燃料とする運転モードで運転中に前記作業装置を駆動する状態から前記推進装置を駆動する状態に移行する際に、
   前記気体燃料を主な燃料とする運転モードから液体燃料を主な燃料とする運転モードに一時的に切り換え、前記第２のクラッチまたは前記第１のクラッチの少なくとも一方の操作を行い、次いで前記液体燃料を主な燃料とする運転モードから前記気体燃料を主な燃料とする運転モードに復帰するようにした船舶の動力システム。
8. 気体燃料を主な燃料として使用可能なエンジンと、
   前記エンジンに第１のクラッチを介して接続されて駆動される推進装置と、
   前記エンジンと前記第１のクラッチとの間に設けられた推進装置側出力センサと、
   前記エンジンに第２のクラッチを介して接続されて駆動される作業装置と、
   前記エンジンと前記第２のクラッチとの間に設けられた作業装置側出力センサと、
   前記第１のクラッチを閉じると共に前記第２のクラッチを開いて前記推進装置を駆動し、前記第１のクラッチを開くと共に前記第２のクラッチを閉じて前記作業装置を駆動する制御装置と、
   を備え、
   前記制御装置は、
   前記第１のクラッチと前記第２のクラッチの一方を開いて他方を閉じる動作を行うために気体燃料を主燃料とするガスモードから液体燃料を主燃料とするディーゼルモードに移行するディーゼルモード移行手段と、
   前記第１のクラッチと前記第２のクラッチの一方を開いて他方を閉じる動作の終了後に前記ディーゼルモードから前記ガスモードに移行するガスモード移行手段と、
   を備えている船舶の動力システム。
9. 気体燃料を主な燃料として使用可能なエンジンを複数台備えた船舶の動力システムであって、
   １のエンジン側には、
   前記エンジンに第１のクラッチを介して接続されて駆動される推進装置と、
   前記エンジンと前記第１のクラッチとの間に設けられた推進装置側出力センサと、
   前記エンジンに第２のクラッチを介して接続されて駆動される作業装置と、
   前記エンジンと前記第２のクラッチとの間に設けられた作業装置側出力センサと、
   前記第１のクラッチを閉じると共に前記第２のクラッチを開いて前記推進装置を駆動し、前記第１のクラッチを開くと共に前記第２のクラッチを閉じて前記作業装置を駆動する制御装置と、を備え、
   他のエンジン側には、
   前記他のエンジンに第３のクラッチを介して接続されて駆動される他の推進装置と、
   前記他のエンジンと前記第３のクラッチとの間に設けられた他の推進装置側出力センサと、を備え、
   前記制御装置によって、前記第１のクラッチを開くと共に前記第２のクラッチを閉じて前記作業装置を駆動する際、前記第３のクラッチを閉じて前記他の推進装置を駆動することを特徴とする船舶の動力システム。

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