KR102234325B1 - 엔진 장치 - Google Patents

엔진 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102234325B1
KR102234325B1 KR1020187031796A KR20187031796A KR102234325B1 KR 102234325 B1 KR102234325 B1 KR 102234325B1 KR 1020187031796 A KR1020187031796 A KR 1020187031796A KR 20187031796 A KR20187031796 A KR 20187031796A KR 102234325 B1 KR102234325 B1 KR 102234325B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
engine
injection device
cylinder
fuel
pilot injection
Prior art date
Application number
KR1020187031796A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20180125014A (ko
Inventor
마사요시 도우이
Original Assignee
얀마 파워 테크놀로지 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 얀마 파워 테크놀로지 가부시키가이샤 filed Critical 얀마 파워 테크놀로지 가부시키가이샤
Publication of KR20180125014A publication Critical patent/KR20180125014A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102234325B1 publication Critical patent/KR102234325B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/0602—Control of components of the fuel supply system
    • F02D19/0613—Switch-over from one fuel to another
    • F02D19/0615—Switch-over from one fuel to another being initiated by automatic means, e.g. based on engine or vehicle operating conditions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/0623—Failure diagnosis or prevention; Safety measures; Testing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/0639—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed characterised by the type of fuels
    • F02D19/0642—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed characterised by the type of fuels at least one fuel being gaseous, the other fuels being gaseous or liquid at standard conditions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/0639—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed characterised by the type of fuels
    • F02D19/0642—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed characterised by the type of fuels at least one fuel being gaseous, the other fuels being gaseous or liquid at standard conditions
    • F02D19/0647—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed characterised by the type of fuels at least one fuel being gaseous, the other fuels being gaseous or liquid at standard conditions the gaseous fuel being liquefied petroleum gas [LPG], liquefied natural gas [LNG], compressed natural gas [CNG] or dimethyl ether [DME]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/08—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed simultaneously using pluralities of fuels
    • F02D19/082—Premixed fuels, i.e. emulsions or blends
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/08—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed simultaneously using pluralities of fuels
    • F02D19/10—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed simultaneously using pluralities of fuels peculiar to compression-ignition engines in which the main fuel is gaseous
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F02D35/02—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
    • F02D35/023—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions by determining the cylinder pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0027—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures the fuel being gaseous
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/22—Safety or indicating devices for abnormal conditions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/22—Safety or indicating devices for abnormal conditions
    • F02D41/221—Safety or indicating devices for abnormal conditions relating to the failure of actuators or electrically driven elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/3011—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion
    • F02D41/3017—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/40—Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F02D41/402—Multiple injections
    • F02D41/403—Multiple injections with pilot injections
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/0663—Details on the fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02D19/0686—Injectors
    • F02D19/0689—Injectors for in-cylinder direct injection
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/0663—Details on the fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02D19/0686—Injectors
    • F02D19/0692—Arrangement of multiple injectors per combustion chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D2041/389—Controlling fuel injection of the high pressure type for injecting directly into the cylinder
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

연료를 공기에 미리 혼합시킨 예혼합 연료를 기통 (36) 내에 공급하여 연소시키는 예혼합 연소 모드 그리고 액체 연료를 기통 (36) 내에 분사하여 연소시키는 확산 연소 모드의 양방에 대응 가능한 엔진 장치 (21) 와, 예혼합 연소 모드에서 기통 (36) 내에 가스 연료를 공급하는 가스 공급 장치 (98) 와, 예혼합 연소 모드에서 기통 (36) 내에 액체 연료를 분사하는 파일럿 분사 장치 (82) 와, 확산 연소 모드에서 기통 (36) 내에 액체 연료를 분사하는 메인 분사 장치 (79) 를 구비하고, 확산 연소 모드에서는, 메인 분사 장치 (79) 로부터 액체 연료를 분사함과 함께 파일럿 분사 장치 (82) 로부터 액체 연료를 분사하는 것에 의해, 파일럿 분사 장치 (82) 의 고장을 진단한다.

Description

엔진 장치
본원 발명은, 천연 가스 등의 가스 연료와 중유 등의 액체 연료의 어느 것에도 대응할 수 있는 다종 연료 채용형의 엔진 장치에 관한 것이다.
종래부터, 예를 들어 탱커나 수송선 등의 선박이나 육상의 발전 시설에 있어서는, 그 구동원으로서 디젤 엔진이 이용되고 있다. 그러나, 디젤 엔진의 배기 가스 중에는, 환경 보전의 방해가 되는 유해 물질이 되는, 질소산화물, 황산화물 및 입자상 물질 등이 많이 포함되어 있다. 그 때문에, 최근에는, 디젤 엔진의 대체가 되는 엔진으로서, 유해 물질의 발생량을 저감시킬 수 있는 가스 엔진 등이 보급되고 있다.
천연 가스 등의 연료 가스를 사용하여 동력을 발생시키는 소위 가스 엔진은, 공기에 연료 가스를 혼합한 혼합 가스를 실린더에 공급하여 연소시킨다 (특허문헌 1 참조). 또한, 디젤 엔진의 특성과 가스 엔진의 특성 각각을 조합한 엔진 장치로서, 천연 가스 등의 가스 연료 (연료 가스) 를 공기와 혼합시켜 연소실에 공급하여 연소시키는 예혼합 (予混合) 연소 모드와, 중유 등의 액체 연료를 연소실 내에 분사하여 연소시키는 확산 연소 모드를 병용할 수 있는 듀얼 퓨얼 엔진이 제공되고 있다 (특허문헌 2 참조).
일본 공개특허공보 2003-262139호 일본 공개특허공보 2015-187405호
특허문헌 2 에 기재된 듀얼 퓨얼 엔진은, 예혼합 연소 모드에서 기통 내에 가스 연료를 공급하는 가스 공급 장치와, 예혼합 연소 모드에서 기통 내에 액체 연료를 분사하는 파일럿 분사 장치와, 확산 연소 모드에서 기통 내에 액체 연료를 분사하는 메인 분사 장치를 구비하고 있다. 파일럿 분사 장치는 예혼합 연소 모드시에 착화를 위해서 액체 연료를 분사한다. 따라서, 예혼합 연소 모드시에 파일럿 분사 장치가 작동하지 않으면 연소 자체를 실시할 수 없게 되기 때문에, 파일럿 분사 장치의 고장 검지는 중요한 기술 과제이다.
그래서, 본원 발명은, 상기와 같은 현 상황을 검토하여 개선을 실시한 다종 연료 채용형의 엔진 장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 하는 것이다.
본원 발명은, 가스 연료를 공기에 미리 혼합시킨 예혼합 연료를 기통 내에 공급하여 연소시키는 예혼합 연소 모드 그리고 액체 연료를 상기 기통 내에 분사하여 연소시키는 확산 연소 모드의 양방에 대응 가능한 엔진과, 상기 예혼합 연소 모드에서 상기 기통 내에 가스 연료를 공급하는 가스 공급 장치와, 상기 예혼합 연소 모드에서 상기 기통 내에 액체 연료를 분사하는 파일럿 분사 장치와, 상기 확산 연소 모드에서 상기 기통 내에 액체 연료를 분사하는 메인 분사 장치를 구비한 엔진 장치로서, 상기 확산 연소 모드에서는, 상기 메인 분사 장치로부터 액체 연료를 분사함과 함께 상기 파일럿 분사 장치로부터 액체 연료를 분사하는 것에 의해, 상기 파일럿 분사 장치의 고장을 진단하는 것이다.
본원 발명의 엔진 장치는, 상기 파일럿 분사 장치의 고장 진단시에 상기 파일럿 분사 장치의 분사량을 증가시키도록 해도 된다.
또한, 본원 발명의 엔진 장치는, 상기 고장 진단시에 상기 파일럿 분사 장치의 분사 타이밍을 진각시키도록 해도 된다.
또, 본원 발명의 엔진 장치는, 상기 파일럿 분사 장치의 고장을 검지했을 때에는 상기 예혼합 연소 모드로 이행하지 않고 상기 확산 연소 모드에서 작동하도록 해도 된다.
또, 본원 발명의 엔진 장치는, 복수의 상기 기통을 구비하고, 상기 기통마다 상기 파일럿 분사 장치의 고장을 진단하도록 해도 된다.
본원 발명의 엔진 장치는, 확산 연소 모드에서는, 메인 분사 장치로부터 액체 연료를 분사함과 함께 파일럿 분사 장치로부터 액체 연료를 분사하는 것에 의해, 파일럿 분사 장치의 고장을 진단하므로, 파일럿 분사 장치의 고장 진단용의 전용 부품을 별도 형성하지 않고, 파일럿 분사 장치의 고장을 검지할 수 있다.
또, 본원 발명의 엔진 장치는, 파일럿 분사 장치의 고장 진단시에 파일럿 분사 장치의 분사량을 증가시키도록 하면, 파일럿 분사 장치가 정상 작동할 때에는 기통 내에 분사되는 액체 연료량의 증가에 의해 최고 통 내압이 높아져, 파일럿 분사 장치의 분사량의 증가 전후의 통 내압 변화에 의해 파일럿 분사 장치의 고장을 검지할 수 있다.
또한, 본원 발명의 엔진 장치는, 상기 고장 진단시에 파일럿 분사 장치의 분사 타이밍을 진각시키도록 하면, 최고 통 내압이 높아지기 쉬워져, 통 내압 변화에 의해 파일럿 분사 장치의 고장을 보다 확실하게 진단할 수 있다.
또, 본원 발명의 엔진 장치는, 파일럿 분사 장치의 고장을 검지했을 때에는 예혼합 연소 모드로 이행하지 않고 확산 연소 모드에서 작동하도록 하면, 파일럿 분사 장치의 고장에서 기인되는 엔진 장치의 정지나 출력 저하를 방지할 수 있어, 엔진 장치를 안전하게 작동할 수 있다.
또, 본원 발명의 엔진 장치는, 복수의 기통을 구비하고, 기통마다 파일럿 분사 장치의 고장을 진단하도록 하면, 어느 파일럿 분사 장치가 고장나 있는지를 판별할 수 있어, 고장나 있는 파일럿 분사 장치만을 교환하는 등, 메인터넌스성이 향상된다.
도 1 은, 본 발명의 실시형태에 있어서의 선박의 전체 측면도이다.
도 2 는, 기관실의 평면 설명도이다.
도 3 은, 본 발명의 실시형태에 있어서의 엔진 장치의 연료 공급로의 구성을 나타내는 개략도이다.
도 4 는, 동 엔진 장치에 있어서의 흡배기로의 구성을 나타내는 개략도이다.
도 5 는, 동 엔진 장치의 제어 블록도이다.
도 6 은, 동 엔진 장치에 있어서의 과급기 압력비와 공기 유량의 관계를 나타내는 도면이다.
도 7 은, 6 기통으로 구성하는 엔진 장치에 있어서의 각 실린더의 동작 상태를 나타내는 상태 천이도이다.
도 8 은, 파일럿 분사 장치 체크 모드 제어의 일 실시형태의 흐름을 나타내는 플로 차트이다.
도 9 는, 파일럿 분사 장치 체크 모드 제어의 다른 실시형태의 흐름을 나타내는 플로 차트이다.
도 10 은, 파일럿 분사 장치 체크 모드 제어의 또 다른 실시형태의 흐름을 나타내는 플로 차트이다.
이하에, 본원 발명을 구체화한 실시형태를, 2 기 2 축 방식의 선박에 탑재되는 한 쌍의 추진 겸 발전 기구에 적용한 경우의 도면에 기초하여 설명한다.
우선 처음에, 선박의 개요에 대해 설명한다. 도 1 및 도 2 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 선박 (1) 은, 선체 (2) 와, 선체 (2) 의 선미측에 설치된 캐빈 (3) (선교 (船橋)) 과, 캐빈 (3) 의 후방에 배치된 펀넬 (4) (연돌) 과, 선체 (2) 의 후방 하부에 설치된 한 쌍의 프로펠러 (5) 및 키 (6) 를 구비하고 있다. 이 경우, 선미측의 선저 (船底) (7) 에 한 쌍의 스케그 (8) 가 일체 형성되어 있다. 각 스케그 (8) 에는, 프로펠러 (5) 를 회전 구동시키는 추진축 (9) 이 축 지지된다. 각 스케그 (8) 는, 선체 (2) 의 좌우 폭 방향을 분할하는 선체 중심선 (CL) (도 2 참조) 을 기준으로 하여 좌우 대칭상으로 형성되어 있다. 즉, 이 실시형태에서는, 선체 (2) 의 선미 형상으로서 트윈 스케그가 채용되어 있다.
선체 (2) 내의 선수측 및 중앙부에는 선창 (船倉) (10) 이 형성되어 있고, 선체 (2) 내의 선미측에는 기관실 (11) 이 형성되어 있다. 기관실 (11) 에는, 프로펠러 (5) 의 구동원과 선박 (1) 의 전력 공급원을 겸하는 추진 겸 발전 기구 (12) 가 선체 중심선 (CL) 을 사이에 둔 좌우로 나누어 한 쌍 배치되어 있다. 각 추진 겸 발전 기구 (12) 로부터 추진축 (9) 에 전달된 회전 동력으로, 각 프로펠러 (5) 는 회전 구동한다. 기관실 (11) 의 내부는, 상갑판 (13), 제 2 갑판 (14), 제 3 갑판 (15) 및 내저판 (內底板) (16) 으로 상하로 칸막이되어 있다. 이 실시형태의 각 추진 겸 발전 기구 (12) 는, 기관실 (11) 최하단 내저판 (16) 상에 설치되어 있다. 또한, 상세한 것은 도시하지 않지만, 선창 (10) 은 복수의 구획으로 분할되어 있다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 각 추진 겸 발전 기구 (12) 는, 프로펠러 (5) 의 구동원인 엔진 장치 (21) (실시형태에서는 듀얼 퓨얼 엔진) 와, 엔진 장치 (21) 의 동력을 추진축 (9) 에 전달하는 감속기 (22) 와, 엔진 장치 (21) 의 동력으로 발전하는 축 구동 발전기 (23) 를 조합한 것이다. 덧붙여서, 「저속」의 엔진은 매분 500 회전 이하의 회전 속도로 구동하고, 「중속」의 엔진은 매분 500 ∼ 1000 회전 정도의 회전 속도로 구동하며, 「고속」의 엔진은 매분 1000 회전 이상의 회전 속도로 구동한다. 실시형태의 엔진 장치 (21) 는 중속의 범위 내 (매분 700 ∼ 750 회전 정도) 로 정속 구동하도록 구성되어 있다.
엔진 출력축 (24) 은, 선체 (2) 의 전후 길이 방향을 따른 방향으로 연장되어 있다. 즉, 엔진 장치 (21) 는, 엔진 출력축 (24) 의 방향을 선체 (2) 의 전후 길이 방향을 따르게 한 상태에서 기관실 (11) 내에 배치되어 있다. 감속기 (22) 및 축 구동 발전기 (23) 가 엔진 장치 (21) 보다 선미측에 배치되어 있다. 엔진 장치 (21) 의 후면측으로부터 엔진 출력축 (24) 의 후단측이 돌출되어 있다. 엔진 출력축 (24) 의 후단측에 감속기 (22) 가 동력 전달 가능하게 연결되어 있다. 감속기 (22) 를 사이에 두고 엔진 장치 (21) 와 반대측에, 축 구동 발전기 (23) 가 배치되어 있다. 기관실 (11) 내의 전방으로부터 엔진 장치 (21), 감속기 (22), 축 구동 발전기 (23) 의 순서로 나란하게 배치되어 있다. 이 경우, 선미측에 있는 스케그 (8) 내 또는 그 근방에 감속기 (22) 및 축 구동 발전기 (23) 가 배치되어 있다. 따라서, 선박 (1) 의 버턱 라인의 제약에 상관 없이, 엔진 장치 (21) 를 가능한 한 선미측에 붙여서 배치하는 것이 가능하게 되어 있어, 기관실 (11) 의 콤팩트화에 기여하고 있다.
감속기 (22) 의 동력 전달 하류측에 추진축 (9) 이 형성되어 있다. 감속기 (22) 의 외형은, 엔진 장치 (21) 및 축 구동 발전기 (23) 보다 하측으로 장출 (張出) 되어 있다. 당해 장출 부분의 후면측에, 추진축 (9) 의 전단측이 동력 전달 가능하게 연결되어 있다. 엔진 출력축 (24) 과 추진축 (9) 은, 평면에서 보아 동축상으로 위치하고 있다. 추진축 (9) 은, 엔진 출력축 (24) 에 대해 연직 방향으로 이심 (異芯) 한 상태에서, 선체 (2) 의 전후 길이 방향으로 연장되어 있다. 이 경우, 추진축 (9) 은, 측면에서 보아 축 구동 발전기 (23) 및 엔진 출력축 (24) (축심선) 보다 낮고 내저판 (16) 에 가까운 위치에 놓여 있다. 즉, 축 구동 발전기 (23) 와 추진축 (9) 이 상하로 나뉘어 서로 간섭하지 않는다. 따라서, 각 추진 겸 발전 기구 (12) 의 콤팩트화가 가능해진다.
엔진 장치 (21) 의 정속 동력은, 엔진 출력축 (24) 의 후단측으로부터 감속기 (22) 를 통해서, 축 구동 발전기 (23) 와 추진축 (9) 으로 분기되어 전달된다. 엔진 장치 (21) 의 정속 동력의 일부는, 감속기 (22) 에 의해, 예를 들어 매분 100 ∼ 120 회전 전후의 회전 속도로 감속되어, 추진축 (9) 에 전달된다. 감속기 (22) 로부터의 감속 동력으로 프로펠러 (5) 가 회전 구동한다. 또한, 프로펠러 (5) 에는, 프로펠러 날개의 날개각 변경에 의해 선속을 조절 가능한 가변 피치 프로펠러가 채용되어 있다. 또, 엔진 장치 (21) 의 정속 동력의 일부는, 감속기 (22) 에 의해, 예를 들어 매분 1200 이나 1800 회전 정도의 회전 속도로 증속되어, 감속기 (22) 에 회전 가능하게 축 지지된 PTO 축에 전달된다. 이 감속기 (22) 의 PTO 축의 후단측이 축 구동 발전기 (23) 에 동력 전달 가능하게 연결되어 있고, 감속기 (22) 로부터의 회전 동력에 기초하여 축 구동 발전기 (23) 가 발전 구동한다. 축 구동 발전기 (23) 의 구동에 의해 발생한 발전 전력이 선체 (2) 내의 전기 계통에 공급된다.
엔진 장치 (21) 에는, 공기 도입용의 흡기 경로 (도시 생략) 와 배기 가스 배출용의 배기 경로 (도시 생략) 가 접속되어 있다. 흡기 경로를 통해서 도입된 공기는, 엔진 장치 (21) 의 각 기통 (36) (도 4 참조) 내로 이송된다. 또, 엔진 장치 (21) 는 2 기 있기 때문에, 배기 경로는 2 개 존재한다. 각 배기 경로는 각각 연장 경로 (도시 생략) 에 접속되어 있다. 연장 경로는 펀넬 (4) 까지 연장되어 있고, 외부에 직접 연통하도록 구성되어 있다. 각 엔진 장치 (21) 로부터의 배기 가스는, 각 배기 경로 및 연장 경로를 경유하여, 선박 (1) 외부로 방출된다.
이상의 설명으로부터 명백한 바와 같이, 엔진 장치 (21) 와, 선박 추진용의 프로펠러 (5) 를 회전 구동시키는 추진축 (9) 에 엔진 장치 (21) 의 동력을 전달하는 감속기 (22) 와, 엔진 장치 (21) 의 동력으로 발전하는 축 구동 발전기 (23) 를 조합한 추진 겸 발전 기구 (12) 를 한 쌍 구비하고 있고, 한 쌍의 추진 겸 발전 기구 (12) 는, 선체 (2) 내의 기관실 (11) 에, 선체 중심선 (CL) 을 사이에 둔 좌우로 나누어 배치되기 때문에, 복수 대의 엔진 (주기관 및 보조 기관) 을 기관실 내에 배치하는 종래 구조와 비교하여, 기관실 (11) 의 엔진 설치 스페이스를 축소시킬 수 있다. 이 때문에, 기관실 (11) 의 전후 길이를 단축하여 기관실 (11) 을 콤팩트하게 구성할 수 있고, 나아가서는, 선체 (2) 에 있어서의 선창 스페이스 (기관실 (11) 이외의 스페이스) 의 확보가 용이하다. 2 개의 프로펠러 (5) 의 구동에 의해, 선박 (1) 의 추진 효율 향상도 도모할 수 있다.
게다가, 주기관인 엔진 장치 (21) 가 2 기 구비되기 때문에, 예를 들어 1 기의 엔진 장치 (21) 가 고장나서 구동 불능이 되었다고 해도, 다른 1 기의 엔진 장치 (21) 에 의해 항행 가능하고, 선박용 원동기 장치 나아가서는 선박 (1) 의 용장성 (冗長性) 을 확보할 수 있다. 게다가, 전술한 바와 같이, 엔진 장치 (21) 에 의해 프로펠러 (5) 의 회전 구동과 축 구동 발전기 (23) 의 구동을 실시할 수 있기 때문에, 통상 항행시는, 어느 일방의 축 구동 발전기 (23) 를 예비로 할 수 있다. 따라서, 예를 들어 1 기의 엔진 장치 (21) 또는 축 구동 발전기 (23) 의 고장에 의해 전력 공급이 정지된 경우, 다른 1 기의 축 구동 발전기 (23) 를 기동시켜, 주파수 및 전압을 확립하여 급전을 복귀시키면 된다. 또, 1 기의 엔진 장치 (21) 만으로의 항행시에 엔진 장치 (21) 를 정지시킨 경우에는, 다른 1 기의 정지 중의 엔진 장치 (21), 나아가서는 이것에 대응한 축 구동 발전기 (23) 를 기동시켜, 주파수 및 전압을 확립하여 급전을 복귀시키면 된다.
다음으로, 상기 선박 (1) 에 있어서의 주기관으로서 사용되는 듀얼 퓨얼 엔진 (21) 의 개략 구성에 대해, 도 3 ∼ 도 5 를 참조하여 설명한다. 듀얼 퓨얼 엔진 (21) (이하, 간단히 「엔진 장치 (21) 」라고 한다) 은, 천연 가스 등의 연료 가스를 공기에 혼합시켜 연소시키는 예혼합 연소 방식과, 중유 등의 액체 연료 (연료유) 를 확산시켜 연소시키는 확산 연소 방식을 택일적으로 선택하여 구동한다. 도 3 은, 엔진 장치 (21) 에 대한 연료 계통을 나타내는 도면이고, 도 4 는, 엔진 장치 (21) 에 있어서의 흡배기 계통을 나타내는 도면이며, 도 5 는, 엔진 장치 (21) 에 있어서의 제어 블록도이다.
도 3 에 나타내는 바와 같이, 엔진 장치 (21) 는, 2 계통의 연료 공급 경로 (30, 31) 로부터 연료가 공급되는 것이고, 일방의 연료 공급 경로 (30) 에 가스 연료 탱크 (32) 가 접속됨과 함께, 타방의 연료 공급 경로 (31) 에 액체 연료 탱크 (33) 가 접속된다. 즉, 엔진 장치 (21) 는, 연료 공급 경로 (30) 로부터 연료 가스가 엔진 장치 (21) 에 공급되는 한편, 연료 공급 경로 (31) 로부터 연료유가 엔진 장치 (21) 에 공급된다. 연료 공급 경로 (30) 는, 액화 상태의 가스 연료를 저장하는 가스 연료 탱크 (32) 와, 가스 연료 탱크 (32) 의 액화 연료 (연료 가스) 를 기화시키는 기화 장치 (34) 와, 기화 장치 (34) 로부터 엔진 장치 (21) 로의 연료 가스의 공급량을 조정하는 가스 밸브 유닛 (35) 을 구비한다. 즉, 연료 공급 경로 (30) 는, 가스 연료 탱크 (32) 로부터 엔진 장치 (21) 를 향하여, 기화 장치 (34) 및 가스 밸브 유닛 (35) 이 순번대로 배치되어 구성된다.
도 4 에 나타내는 바와 같이, 엔진 장치 (21) 는, 실린더 블록에 복수의 기통 (36) (본 실시형태에서는 6 기통) 을 직렬로 나열한 구성을 가지고 있다. 각 기통 (36) 은, 실린더 블록 내에 구성되는 흡기 매니폴드 (흡기 유로) (67) 와 흡기 포트 (37) 를 통해서 연통되어 있다. 각 기통 (36) 은, 실린더 헤드 상방에 배치되는 배기 매니폴드 (배기 유로) (44) 와 배기 포트 (38) 를 통해서 연통되어 있다. 각 기통 (36) 에 있어서의 흡기 포트 (37) 에, 가스 공급 장치 (98) 를 배치한다. 따라서, 흡기 매니폴드 (67) 로부터의 공기가, 흡기 포트 (37) 를 통해서 각 기통 (36) 에 공급되는 한편, 각 기통 (36) 으로부터의 배기 가스가, 배기 포트 (38) 를 통해서 배기 매니폴드 (44) 로 토출된다. 또, 엔진 장치 (21) 를 예혼합 연소 모드에서 운전하고 있는 경우에는, 가스 공급 장치 (98) 로부터 연료 가스를 흡기 포트 (37) 에 공급하고, 흡기 매니폴드 (67) 로부터의 공기에 연료 가스를 혼합하여, 각 기통 (36) 에 예혼합 가스를 공급한다.
배기 매니폴드 (44) 의 배기 출구측에, 과급기 (49) 의 터빈 (49a) 의 배기 입구를 접속하고 있고, 흡기 매니폴드 (67) 의 공기 입구측 (신기 (新氣) 입구측) 에, 인터쿨러 (51) 의 공기 토출구 (신기 출구) 를 접속하고 있다. 인터쿨러 (51) 의 공기 흡입구 (신기 입구) 에, 과급기 (49) 의 컴프레서 (49b) 의 공기 토출구 (신기 출구) 를 접속하고 있다. 컴프레서 (49b) 및 인터쿨러 (51) 사이에, 메인 스로틀 밸브 (V1) 를 배치하고 있고, 메인 스로틀 밸브 (V1) 의 밸브 개도를 조절하여, 흡기 매니폴드 (67) 에 공급하는 공기 유량을 조정한다.
컴프레서 (49b) 출구로부터 배출되는 공기의 일부를 컴프레서 (49b) 입구로 재순환시키는 급기 바이패스 유로 (17) 가, 컴프레서 (49b) 의 공기 흡입구 (신기 입구) 측과 인터쿨러 (51) 의 공기 배출구측을 연결하고 있다. 즉, 급기 바이패스 유로 (17) 는, 컴프레서 (49b) 의 공기 흡입구보다 상류측에서 외기로 해방되는 한편, 인터쿨러 (51) 와 흡기 매니폴드 (67) 의 접속 부분에 접속된다. 이 급기 바이패스 유로 (17) 상에, 급기 바이패스 밸브 (V2) 를 배치하고 있고, 급기 바이패스 밸브 (V2) 의 밸브 개도를 조절하여, 인터쿨러 (51) 하류측으로부터 흡기 매니폴드 (67) 로 흐르는 공기 유량을 조정한다.
터빈 (49a) 을 바이패스시키는 배기 바이패스 유로 (18) 가, 터빈 (49a) 의 배기 출구측과 배기 매니폴드 (44) 의 배기 출구측을 연결하고 있다. 즉, 배기 바이패스 유로 (18) 는, 터빈 (49a) 의 배기 출구보다 하류측에서 외기로 해방되는 한편, 터빈 (49a) 의 배기 출구와 터빈 (49a) 의 배기 입구의 접속 부분에 접속된다. 이 배기 바이패스 유로 (18) 상에, 배기 바이패스 밸브 (V3) 를 배치하고 있고, 배기 바이패스 밸브 (V3) 의 밸브 개도를 조절함으로써, 터빈 (49a) 에 흐르는 배기 가스 유량을 조정하여, 컴프레서 (49b) 에 있어서의 공기 압축량을 조정한다.
엔진 장치 (21) 는, 배기 매니폴드 (44) 로부터의 배기 가스에 의해 공기를 압축하는 과급기 (49) 와, 과급기 (49) 로 압축된 압축 공기를 냉각시켜 흡기 매니폴드 (67) 에 공급하는 인터쿨러 (51) 를 가지고 있다. 엔진 장치 (21) 는, 과급기 (49) 출구와 인터쿨러 (51) 입구의 접속 지점에 메인 스로틀 밸브 (V1) 를 형성하고 있다. 엔진 장치 (21) 는, 배기 매니폴드 (44) 출구와 과급기 (49) 의 배기 출구를 연결하는 배기 바이패스 유로 (18) 를 구비함과 함께, 배기 바이패스 유로 (18) 에 배기 바이패스 밸브 (V3) 를 배치한다. 과급기 (49) 를 확산 연소 모드 사양에 최적화한 경우에, 예혼합 연소 모드시에 있어서도, 엔진 부하의 변동에 맞추어 배기 바이패스 밸브 (V3) 의 개도를 제어함으로써, 엔진 부하에 최적인 공연비를 실현할 수 있다. 그 때문에, 부하 변동시에 있어서, 연소에 필요한 공기량의 과부족을 방지할 수 있고, 엔진 장치 (21) 는, 확산 연소 모드에서 최적화한 과급기 (49) 를 사용한 상태에서, 예혼합 연소 모드에서도 최적으로 가동한다.
엔진 장치 (21) 는, 과급기 (49) 를 바이패스하는 급기 바이패스 유로 (17) 를 구비하고, 급기 바이패스 유로 (17) 에 급기 바이패스 밸브 (V2) 를 배치한다. 엔진 부하의 변동에 맞추어 급기 바이패스 밸브 (V2) 의 개도를 제어함으로써, 연료 가스의 연소에 필요한 공연비에 맞춘 공기를 엔진에 공급할 수 있다. 또, 응답성이 양호한 급기 바이패스 밸브 (V2) 에 의한 제어 동작을 병용함으로써, 예혼합 연소 모드에 있어서의 부하 변동에 대한 응답 속도를 빠르게 할 수 있다.
엔진 장치 (21) 는, 인터쿨러 (51) 입구와 메인 스로틀 밸브 (V1) 사이가 되는 위치에, 급기 바이패스 유로 (17) 를 접속하고, 컴프레서 (49b) 로부터 토출된 압축 공기를 컴프레서 (49b) 입구로 귀환시킨다. 이것에 의해, 배기 바이패스 밸브 (V3) 에 의한 유량 제어의 응답성을 급기 바이패스 밸브 (V2) 에 의해 보충함과 동시에, 급기 바이패스 밸브 (V2) 의 제어 폭을 배기 바이패스 밸브 (V3) 에 의해 보충할 수 있다. 따라서, 선박용 용도에서의 부하 변동이나 운전 모드의 전환시에 있어서, 예혼합 연소 모드에 있어서의 공연비 제어의 추종성을 양호한 것으로 할 수 있다.
엔진 장치 (21) 는, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 엔진 장치 (21) 의 각 부를 제어하는 엔진 제어 장치 (73) 를 가지고 있다. 엔진 장치 (21) 는, 기통 (36) 마다, 파일럿 분사 장치 (82), 연료 분사 펌프 (89) 및 가스 공급 장치 (98) 를 형성하고 있다. 엔진 제어 장치 (73) 는, 파일럿 분사 장치 (82), 연료 분사 펌프 (89) 및 가스 공급 장치 (98) 각각에 제어 신호를 주어, 파일럿 분사 장치 (82) 에 의한 파일럿 연료 분사, 연료 분사 펌프 (89) 에 의한 연료유 공급, 및 가스 공급 장치 (98) 에 의한 가스 연료 공급 각각을 제어한다. 엔진 제어 장치 (73) 는, 각종 연산 처리나 제어를 실행하는 CPU (Central Processing Unit) 외에, 제어 프로그램이나 데이터를 기억시키는 기억 장치로서의 ROM (Read Only Memory), 제어 프로그램이나 데이터를 일시적으로 기억시키기 위한 RAM (Random Access Memory), 및 입출력 인터페이스 등을 구비하고 있다.
또, 엔진 장치 (21) 는, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 배기 캠, 흡기 캠, 및 연료 캠 (도시 생략) 을 기통 (36) 마다 구비한 캠축 (200) 을 구비하고 있다. 캠축 (200) 은, 기어 기구 (도시 생략) 를 통해서, 엔진 출력축 (24) 으로부터의 회전 동력이 전달됨으로써, 배기 캠, 흡기 캠 및 연료 캠을 회전시켜, 기통 (36) 마다, 흡기 밸브 및 배기 밸브 (도시 생략) 를 개폐시킴과 함께, 연료 분사 펌프 (89) 를 구동시킨다. 또, 엔진 장치 (21) 는, 연료 분사 펌프 (89) 에 있어서의 컨트롤 랙 (202) 의 랙 위치를 조정하는 조속기 (201) 를 구비하고 있다. 조속기 (201) 는, 캠축 (200) 선단의 회전 수로부터 엔진 장치 (21) 의 엔진 회전 수를 측정하고, 연료 분사 펌프 (89) 에 있어서의 컨트롤 랙 (202) 의 랙 위치를 설정하여, 연료 분사량을 조정한다.
각 파일럿 분사 장치 (82) 는 원통상의 커먼 레일 (47) 을 통해서 파일럿용 연료 공급 펌프 (54) 에 접속되어 있다. 커먼 레일 (47) 에는, 커먼 레일 (47) 내의 연료 압력을 검지하는 연료 압력 센서 (205) 가 형성되어 있다. 엔진 제어 장치 (73) 의 제어에 의해, 연료 압력 센서 (205) 의 출력으로부터 커먼 레일 (47) 내의 연료 압력이 감시되면서, 파일럿용 연료 공급 펌프 (54) 의 연료 토출량이 조정되면서, 액체 연료 탱크 (33) (도 3 참조) 내의 연료가 파일럿용 연료 공급 펌프 (54) 에 의해 커먼 레일 (47) 에 압송되어, 고압의 연료가 커먼 레일 (47) 에 비축된다. 각 파일럿 분사 장치 (82) 의 제어 밸브를 각각 개폐 제어함으로써, 커먼 레일 (47) 내의 고압의 연료가 각 파일럿 분사 장치 (82) 로부터 각 기통 (36) 에 분사된다.
엔진 제어 장치 (73) 는, 메인 스로틀 밸브 (V1), 급기 바이패스 밸브 (V2), 및 배기 바이패스 밸브 (V3) 각각에 제어 신호를 주어, 각각 밸브 개도를 조절하고, 흡기 매니폴드 (67) 에 있어서의 공기 압력 (흡기 매니폴드 압력) 을 조정한다. 엔진 제어 장치 (73) 는, 흡기 매니폴드 (67) 에 있어서의 공기 압력을 측정하는 압력 센서 (39) 로부터 측정 신호를 받아 흡기 매니폴드 압력을 검지한다. 엔진 제어 장치 (73) 는, 와트 트랜스듀서나 토크 센서 등의 부하 측정기 (19) 에 의한 측정 신호를 받아 엔진 장치 (21) 에 가해지는 부하를 산출한다. 엔진 제어 장치 (73) 는, 엔진 출력축 (24) 의 회전 수를 측정하는 펄스 센서 등의 엔진 회전 센서 (20) 에 의한 측정 신호를 받아 엔진 장치 (21) 의 엔진 회전 수를 검지한다.
도 4 및 도 5 에 나타내는 바와 같이, 엔진 장치 (21) 에는 각 기통 (36) 의 내압을 검지하는 통 내압 센서 (206) 가 기통 (36) 마다 형성되어 있다. 또, 배기 포트 (38) 내의 배기 가스 온도를 검지하는 배기 온도 센서 (207) 가 배기 포트 (38) 마다 형성되어 있다. 각 통 내압 센서 (206) 및 각 배기 온도 센서 (207) 의 출력은 엔진 제어 장치 (73) 에 입력된다.
확산 연소 모드 (디젤 모드) 에서 엔진 장치 (21) 를 운전하는 경우, 엔진 제어 장치 (73) 는, 연료 분사 펌프 (89) 에 있어서의 제어 밸브를 개폐 제어하여, 각 기통 (36) 에 있어서의 연소를 소정 타이밍으로 발생시킨다. 즉, 각 기통 (36) 의 분사 타이밍에 맞추어, 연료 분사 펌프 (89) 의 제어 밸브를 개방함으로써, 메인 분사 장치 (79) 를 통해 각 기통 (36) 내에 연료유를 분사시켜, 기통 (36) 내에서 발화시킨다. 또, 확산 연소 모드에 있어서, 엔진 제어 장치 (73) 는, 파일럿 연료 및 연료 가스의 공급을 정지시키고 있다. 또한, 확산 연소 모드에 있어서, 파일럿 분사 장치 (82) 로부터 연료유가 분사되어도 된다.
확산 연소 모드에 있어서, 엔진 제어 장치 (73) 는, 부하 측정기 (19) 에서 측정된 엔진 부하 (엔진 출력) 와, 엔진 회전 센서 (20) 에서 측정된 엔진 회전 수에 기초하여, 각 기통 (36) 에 있어서의 메인 분사 장치 (79) 의 분사 타이밍을 피드백 제어한다. 이것에 의해, 엔진 장치 (21) 는, 추진 겸 발전 기구 (12) 에서 필요로 하는 엔진 부하를 출력함과 동시에, 선박의 추진 속도에 따른 엔진 회전 수로 회전한다. 또, 엔진 제어 장치 (73) 는, 압력 센서 (39) 에서 측정된 흡기 매니폴드 압력에 기초하여, 메인 스로틀 밸브 (V1) 의 개도를 제어함으로써, 필요한 엔진 출력에 따른 공기 유량이 되는 압축 공기를 과급기 (49) 로부터 흡기 매니폴드 (67) 에 공급시킨다.
예혼합 연소 모드 (가스 모드) 에서 엔진 장치 (21) 를 운전하는 경우에는, 엔진 제어 장치 (73) 는, 가스 공급 장치 (98) 에 있어서의 밸브 개도를 조절하여, 각 기통 (36) 내에 공급하는 연료 가스 유량을 설정한다. 그리고, 엔진 제어 장치 (73) 는, 파일럿 분사 장치 (82) 를 개폐 제어하여, 각 기통 (36) 에 있어서의 연소를 소정 타이밍으로 발생시킨다. 즉, 가스 공급 장치 (98) 가, 밸브 개도에 따른 유량의 연료 가스를 흡기 포트 (37) 에 공급하고, 흡기 매니폴드 (67) 로부터의 공기에 혼합하여, 예혼합 연료를 기통 (36) 에 공급시킨다. 그리고, 각 기통 (36) 의 분사 타이밍에 맞추어, 파일럿 분사 장치 (82) 의 제어 밸브를 개방함으로써, 파일럿 연료의 분사에 의한 점화원을 발생시켜, 예혼합 가스를 공급한 기통 (36) 내에서 발화시킨다. 또, 예혼합 연소 모드에 있어서, 엔진 제어 장치 (73) 는, 메인 분사 장치 (79) 에 의한 연료유의 공급을 정지시키고 있다.
예혼합 연소 모드에 있어서, 엔진 제어 장치 (73) 는, 부하 측정기 (19) 에서 측정된 엔진 부하와 엔진 회전 센서 (20) 에서 측정된 엔진 회전 수에 기초하여, 가스 공급 장치 (98) 에 의한 연료 가스 유량과, 각 기통 (36) 에 있어서의 파일럿 분사 장치 (82) 에 의한 분사 타이밍을 피드백 제어한다. 또, 엔진 제어 장치 (73) 는, 압력 센서 (39) 에서 측정된 흡기 매니폴드 압력에 기초하여, 메인 스로틀 밸브 (V1), 급기 바이패스 밸브 (V2), 및 배기 바이패스 밸브 (V3) 각각의 개도를 조절한다. 이것에 의해, 흡기 매니폴드 압력을 필요한 엔진 출력에 따른 압력으로 조절하고, 가스 공급 장치 (98) 로부터 공급되는 연료 가스와의 공연비를 엔진 출력에 따른 값으로 조정할 수 있다.
과급기 (49) 는, 확산 연소 모드 운전시에 있어서의 엔진 장치 (21) 에 대응시킨 용량을 구비하고 있다. 그 때문에, 엔진 장치 (21) 를 예혼합 연소 모드로 운전하는 경우, 과급기 (49) 의 용량을 의사(擬似)적으로 예혼합 연소 모드 운전시에 있어서의 엔진 장치 (21) 에 대응시킬 필요가 있다. 도 6 에, 과급기 (49) 에 있어서의 압력비 (컴프레서 (49b) 의 토출 압력과 흡입 압력의 비) 와 공기 유량 (컴프레서 (49b) 의 토출 유량 또는 흡기 매니폴드 (67) 에 대한 급기 유량) 의 관계를 나타낸다. 도 6 에 나타내는 바와 같이, 엔진 부하를 동일하게 한 경우, 예혼합 연소 모드에서의 운전 포인트 (P2) 에 있어서의 압축비 및 공기 유량의 각각이, 확산 연소 모드에서의 운전 포인트 (P1) 보다 낮아진다.
엔진 장치 (21) 가 확산 연소 모드로부터 예혼합 연소 모드로 운전을 전환했을 때, 배기 바이패스 밸브 (V3) 만을 제어하여 운전 포인트를 변경하는 경우, 배기 바이패스 밸브 (V3) 를 개방함으로써, 터빈 (49a) 의 회전 수를 낮게 하여, 컴프레서 (49b) 의 압축비 및 공기 유량을 낮춘다. 이 경우, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 확산 연소 모드 및 예혼합 연소 모드 각각에 있어서의 운전 포인트 (P1, P2) 의 벡터량이 커서, 예혼합 연소 모드로의 운전 포인트로의 전환에 시간을 필요로 한다.
그에 반해, 급기 바이패스 밸브 (V2) 와 배기 바이패스 밸브 (V3) 를 함께 제어하여 운전 포인트를 변경하는 경우, 급기 바이패스 밸브 (V2) 를 개방하여, 컴프레서 (49b) 로부터 토출되는 압축 공기를 급기 바이패스 유로 (17) 를 통해서 컴프레서 (49b) 의 흡입구에 바이패스시킴과 동시에, 배기 바이패스 밸브 (V3) 를 개방하여, 터빈 (49a) 의 회전 수를 적게 한다. 즉, 급기 바이패스 유로 (17) 에 의해 컴프레서 (49b) 의 토출구로부터 흡입구에 압축 공기를 기간 (期間) 시킴으로써, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 컴프레서 (49b) 의 압축비를 낮춘다. 따라서, 배기 바이패스 밸브 (V3) 의 제어에 의한 컴프레서 (49b) 의 압축비의 저하량을 적게 할 수 있어, 예혼합 연소 모드로의 운전 포인트로의 전환 시간을 단축할 수 있다.
도 4 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 엔진 장치 (21) 는, 6 기통의 기통 (36) 을 구비하고 있고, 각 기통 (36) 에 있어서, 기통 (36) 마다 정해진 타이밍으로, 도 7 에 나타내는 흡기 행정, 압축 행정, 팽창 행정, 배기 행정의 순서로 상태가 천이한다. 즉, 6 기통의 기통 (36) (＃1 ∼ ＃6) 은 각각, 도 7 에 나타내는 바와 같이, ＃1 → ＃2 → ＃4 → ＃6 → ＃5 → ＃3 의 순서로, 흡기 행정, 압축 행정, 팽창 행정, 배기 행정 각각 상태로 천이한다. 엔진 장치 (21) 가 예혼합 연소 모드 (가스 모드) 에서 동작하고 있을 때에는, 흡기 행정에 있어서의 가스 공급 장치 (98) 로부터의 연료 가스 분사, 및 압축 행정에 있어서의 파일럿 분사 장치 (82) 에 의한 착화를 각각, ＃1 → ＃2 → ＃4 → ＃6 → ＃5 → ＃3 의 순서로 실행한다. 마찬가지로, 엔진 장치 (21) 가 확산 연소 모드 (디젤 모드) 에서 동작하고 있을 때에는, 압축 행정에 있어서의 메인 분사 장치 (79) 로부터의 연료유 분사를 ＃1 → ＃2 → ＃4 → ＃6 → ＃5 → ＃3 의 순서로 실행한다.
다음으로, 확산 연소 모드에서 운전 중인 엔진 장치 (21) 를 예혼합 연소 모드에 의한 운전으로 전환할 때의 제어 동작에 대해, 도 8 을 참조하여 설명한다. 도 8 은, 파일럿 분사 장치 체크 모드 제어의 일 실시형태의 흐름을 나타내는 플로 차트이다.
엔진 제어 장치 (73) 는, 엔진 장치 (21) 가 확산 연소 모드에서 운전 중으로서, 엔진 장치 (21) 의 동력을 전달하는 메인 클러치가 이탈 상태인지의 여부, 즉 체크 모드 전제 조건이 성립하고 있는 것을 확인한다 (스텝 S1). 당해 전제 조건이 성립하고 있으면 (스텝 S1 : Yes), 엔진 장치 (21) 의 엔진 회전 수가 아이들링 정상 범위 내인지의 여부를 판정한다 (스텝 S2). 당해 아이들링 정상 범위는, 예를 들어, 하한이 매분 350 회전 정도, 상한이 450 회전 정도이다.
엔진 장치 (21) 의 엔진 회전 수가 아이들링 정상 범위 내이면 (스텝 S2 : Yes), 예를 들어 몇 초 정도의 설정 지연 시간이 경과한 후 (스텝 S3 : Yes), 6 개의 파일럿 분사 장치 (82) 에 대해 파일럿 분사 장치 (82) 마다 고장의 진단을 실시한다. 먼저, 어느 파일럿 분사 장치 (82) 를 고장 진단 대상으로 하고, 그 파일럿 분사 장치 (82) 가 배치되어 있는 기통 (36) 의 통 내압을 통 내압 센서 (206) 에 의해 검지하여, 엔진 출력축 (24) 이 적어도 1 회전했을 때의 최고 통 내압치 Pmax(i)0 을 구한다 (스텝 S4). 이 때, 엔진 장치 (21) 는 확산 연소 모드에서 아이들링 운전 상태이다. 또한, 이 실시형태에서는, 확산 연소 모드에 있어서 파일럿 분사 장치 (82) 는 소정 분사 타이밍으로 소량의 연료를 분사하고 있다.
고장 진단 대상의 파일럿 분사 장치 (82) 의 연료 분사량을 증가시키고, 또한 분사 타이밍을 진각시킨다 (스텝 S5). 여기서, 파일럿 분사 장치 (82) 의 분사 증가량은, 분사량 증가에 의한 최고 통 내압의 상승을 검지 가능한 정도, 예를 들어 최고 통 내압이 5 bar (바) 이상 높아지는 증가량이다. 또한, 이 실시형태에서는, 예를 들어 파일럿 분사 장치 (82) 의 분사 시간을 길게 함과 함께, 파일럿 분사 장치 (82) 를 연속적으로 분사시킴으로써, 파일럿 분사 장치 (82) 의 분사량을 증가시킨다. 또, 파일럿 분사 장치 (82) 의 분사 타이밍을 예를 들어 5 도 정도 진각시킴으로써, 기통 (36) 의 최고 통 내압이 상승하기 쉬워진다.
엔진 제어 장치 (73) 는, 파일럿 분사 장치 (82) 의 분사량이 증가되고 있는 기통 (36) 의 통 내압을 통 내압 센서 (206) 에 의해 검지하고, 엔진 출력축 (24) 이 적어도 1 회전했을 때의 최고 통 내압치 Pmax(i)n 을 구한다 (스텝 S6). 이 때, 고장 진단 대상의 파일럿 분사 장치 (82) 가 정상적으로 작동하고 있으면, 분사량의 증가 및 분사 타이밍의 진각에 의해, 기통 (36) 내의 최고 통 내압치 Pmax(i)n 은, 아이들링 운전시의 최고 통 내압치 Pmax(i)0 보다 높아진다.
엔진 제어 장치 (73) 는, 최고 통 내압치 Pmax(i)n 과 최고 통 내압치 Pmax(i)0 의 압력차를 구하고, 그 압력차가 미리 설정된 정상 판정치 (예를 들어 5 bar) 이상인지의 여부를 판단한다 (스텝 S7). 당해 압력차가 정상 판정치 이상일 때 (스텝 S7 : Yes), 엔진 제어 장치 (73) 는, 당해 압력차가 정상 판정치 이상인 상태가 미리 설정된 시간 이상, 예를 들어 5 ∼ 20 초간 정도 계속되었는지의 여부를 판단한다 (스텝 S8). 당해 설정 시간이 경과하고 있지 않을 때 (스텝 S8 : No), 엔진 제어 장치 (73) 는 최고 통 내압치 Pmax(i)n 의 산출과, 상기 압력차와 정상 판정치의 비교를 실시한다 (스텝 S6, S7). 상기 압력차가 정상 판정치 이상인 상태가 계속되었을 때 (스텝 S8 : Yes), 엔진 제어 장치 (73) 는, 고장 진단 대상의 파일럿 분사 장치 (82) 가 정상적으로 작동하고 있는 것으로 판정하여, 파일럿 분사 장치 (82) 의 분사량 및 분사 타이밍을 되돌린다 (스텝 S9).
엔진 제어 장치 (73) 는, 모든 기통 (36) 에 대해 파일럿 분사 장치 (82) 의 고장 체크를 실시했는지의 여부를 판단한다 (스텝 S10). 미체크된 기통 (36) 이 있을 때 (스텝 S10 : No), 다음의 기통 (36) 의 고장 체크로 이행하고 (스텝 S11), 다음의 기통 (36) 에 대해 파일럿 분사 장치 (82) 의 고장 진단 처리가 실행된다 (스텝 S4 ∼ S9). 모든 기통 (36) 에 대해 파일럿 분사 장치 (82) 의 고장 체크가 실행되고, 또한 정상 작동하는 것으로 판정되었을 때 (스텝 S10 : Yes), 엔진 제어 장치 (73) 는 엔진 장치 (21) 를 예혼합 연소 모드로 이행시킨다 (스텝 S12).
또한, 어느 파일럿 분사 장치 (82) 에 대해 최고 통 내압치 Pmax(i)n 과 최고 통 내압치 Pmax(i)0 의 압력차가 정상 판정치 미만일 때 (스텝 S7 : No), 엔진 제어 장치 (73) 는 파일럿 분사 장치 (82) 가 정상 작동하고 있지 않은 것으로 판정한다. 그리고, 엔진 제어 장치 (73) 는, 예를 들어 경보 버저를 울리는 등, 파일럿 분사 장치 (82) 의 작동이 정상적이지 않은 취지의 경보를 알리고 (스텝 S13), 파일럿 분사 장치 (82) 의 고장 체크를 종료한다. 이 경우, 엔진 장치 (21) 는 예혼합 연소 모드로 이행되지 않고, 확산 연소 모드에서의 작동이 유지된다.
이와 같이, 이 실시형태는, 가스 연료를 공기에 미리 혼합시킨 예혼합 연료를 기통 (36) 내에 공급하여 연소시키는 예혼합 연소 모드 그리고 액체 연료를 기통 (36) 내에 분사하여 연소시키는 확산 연소 모드의 양방에 대응 가능한 엔진 장치 (21) 와, 예혼합 연소 모드에서 기통 (36) 내에 가스 연료를 공급하는 가스 공급 장치 (98) 와, 예혼합 연소 모드에서 기통 (36) 내에 액체 연료를 분사하는 파일럿 분사 장치 (82) 와, 확산 연소 모드에서 기통 (36) 내에 액체 연료를 분사하는 메인 분사 장치 (79) 를 구비하고, 확산 연소 모드에서는, 메인 분사 장치 (79) 로부터 액체 연료를 분사함과 함께 파일럿 분사 장치 (82) 로부터 액체 연료를 분사하는 것에 의해, 파일럿 분사 장치 (82) 의 고장을 진단하므로, 파일럿 분사 장치 (82) 의 고장 진단용의 전용 부품을 별도 형성하지 않고, 파일럿 분사 장치 (82) 의 고장을 검지할 수 있다.
또, 이 실시형태는, 기통 (36) 의 내압을 검지하는 통 내압 센서 (206) 를 구비하고, 파일럿 분사 장치 (82) 의 고장 진단시에 파일럿 분사 장치 (82) 의 분사량을 증가시키므로, 파일럿 분사 장치 (82) 가 정상 작동할 때에는 기통 (36) 내에 분사되는 액체 연료량의 증가에 의해 최고 통 내압이 높아져, 파일럿 분사 장치 (82) 의 분사량의 증가 전후의 통 내압 변화에 의해 파일럿 분사 장치 (82) 의 고장을 검지할 수 있다.
또한, 이 실시형태는, 파일럿 분사 장치 (82) 의 고장 진단시에 파일럿 분사 장치 (82) 의 분사 타이밍을 진각시키므로, 최고 통 내압이 오르기 쉬워져, 통 내압 변화에 의해 파일럿 분사 장치 (82) 의 고장을 보다 확실하게 진단할 수 있다.
또, 이 실시형태는, 파일럿 분사 장치 (82) 의 고장을 검지했을 때에는 예혼합 연소 모드로 이행하지 않고 확산 연소 모드에서 작동하므로, 파일럿 분사 장치 (82) 의 고장에서 기인되는 엔진 장치 (21) 의 정지나 출력 저하를 방지할 수 있어, 엔진 장치 (21) 를 안전하게 작동할 수 있다.
또, 이 실시형태는, 복수의 기통 (36) 을 구비하고, 기통 (36) 마다 파일럿 분사 장치 (82) 의 고장을 진단하므로, 어느 파일럿 분사 장치 (82) 가 고장나 있는지를 판별할 수 있어, 고장나 있는 파일럿 분사 장치 (82) 만을 교환하는 등, 메인터넌스성이 향상된다.
다음으로, 도 9 를 참조하면서, 파일럿 분사 장치 체크 모드 제어의 다른 실시형태의 흐름을 설명한다. 이 실시형태는, 기통 (36) 마다 배기 포트 (38) 내의 배기 온도를 측정하여 파일럿 분사 장치 (82) 의 고장을 진단한다.
엔진 제어 장치 (73) 는, 상기 스텝 S1 ∼ S3 과 동일하게 하여, 체크 모드 전제 조건이 성립하고 있는 것을 확인하고 (스텝 S21), 엔진 장치 (21) 의 엔진 회전 수가 아이들링 정상 범위 내인지의 여부를 판정하여 (스텝 S22), 설정 지연 시간이 경과했는의 여부를 판단한다 (스텝 S23). 설정 지연 시간이 경과한 후 (스텝 S23 : Yes), 엔진 제어 장치 (73) 는, 어느 파일럿 분사 장치 (82) 를 고장 진단 대상으로 하고, 그 파일럿 분사 장치 (82) 가 배치되어 있는 기통 (36) 에 연결되는 배기 포트 (38) 내의 배기 가스 온도를 배기 온도 센서 (207) 에 의해 검지한다. 그리고, 엔진 출력축 (24) 이 적어도 1 회전했을 때의 최고 배기 온도치 Tmax(i)0 을 구한다 (스텝 S24).
상기 스텝 S5 와 동일하게 하여 고장 진단 대상의 파일럿 분사 장치 (82) 의 연료 분사량을 증가시키고, 또한 분사 타이밍을 진각시킨다 (스텝 S25). 그 후, 엔진 제어 장치 (73) 는, 파일럿 분사 장치 (82) 의 분사량이 증가되고 있는 기통 (36) 에 연결되는 배기 포트 (38) 내의 배기 가스 온도를 배기 온도 센서 (207) 에 의해 검지하고, 엔진 출력축 (24) 이 적어도 1 회전했을 때의 최고 배기 온도치 Tmax(i)n 을 구한다 (스텝 S26). 이 때, 고장 진단 대상의 파일럿 분사 장치 (82) 가 정상적으로 작동하고 있으면, 분사량의 증가 및 분사 타이밍의 진각에 의해, 배기 포트 (38) 내의 최고 배기 온도치 Tmax(i)n 은 아이들링 운전시의 최고 배기 온도치 Tmax(i)0 보다 높아진다.
엔진 제어 장치 (73) 는, 최고 배기 온도치 Tmax(i)n 과 최고 배기 온도치 Tmax(i)0 의 온도차를 구하고, 그 온도차가 미리 설정된 정상 판정치 이상인지의 여부를 판단한다 (스텝 S27). 당해 온도차가 정상 판정치 이상일 때 (스텝 S27 : Yes), 엔진 제어 장치 (73) 는, 상기 스텝 S8 과 동일하게, 당해 온도차가 정상 판정치 이상인 상태가 계속되었는지의 여부를 판단한다 (스텝 S28). 당해 온도차가 정상 판정치 이상인 상태가 설정 시간 이상 계속되었을 때 (스텝 S28 : Yes), 엔진 제어 장치 (73) 는, 고장 진단 대상의 파일럿 분사 장치 (82) 가 정상적으로 작동하고 있는 것으로 판정하고, 파일럿 분사 장치 (82) 의 분사량 및 분사 타이밍을 되돌린다 (스텝 S29).
엔진 제어 장치 (73) 는, 상기 스텝 S10, S11 과 동일하게, 미체크된 기통 (36) 이 있을 때에는 (스텝 S30 : No), 다음의 기통 (36) 의 고장 체크로 이행하여 (스텝 S11), 6 개의 기통 (36) 에 대해 파일럿 분사 장치 (82) 의 고장 진단 처리를 순서대로 실행한다 (스텝 S24 ∼ S29). 모든 파일럿 분사 장치 (82) 의 정상 작동을 검지했을 때 (스텝 S30 : Yes), 엔진 제어 장치 (73) 는 엔진 장치 (21) 를 예혼합 연소 모드로 이행시킨다 (스텝 S32). 어느 파일럿 분사 장치 (82) 에 대해 최고 배기 온도치 Tmax(i)n 과 최고 배기 온도치 Tmax(i)0 의 온도차가 정상 판정치 미만일 때 (스텝 S27 : No), 엔진 제어 장치 (73) 는 파일럿 분사 장치 (82) 의 작동이 정상적이지 않은 취지의 경보를 알리고 (스텝 S33), 파일럿 분사 장치 (82) 의 고장 체크를 종료한다.
이와 같이, 이 실시형태는, 기통 (36) 에 연결되는 배기 포트 (38) 내의 배기 가스 온도를 검지하는 배기 온도 센서 (207) 를 구비하고, 파일럿 분사 장치 (82) 의 고장 진단시에 파일럿 분사 장치 (82) 의 분사량을 증가시키므로, 파일럿 분사 장치 (82) 가 정상 작동할 때에는 기통 (36) 내에 분사되는 액체 연료량의 증가에 의해 배기 포트 (38) 내의 최고 배기 가스 온도가 높아져, 파일럿 분사 장치 (82) 의 분사량의 증가 전후의 배기 가스 온도 변화에 의해 파일럿 분사 장치 (82) 의 고장을 검지할 수 있다.
다음으로, 도 10 을 참조하면서, 파일럿 분사 장치 체크 모드 제어의 또 다른 실시형태의 흐름을 설명한다. 이 실시형태는, 6 개의 파일럿 분사 장치 (82) 에 대해 분사량을 순서대로 증가시키고, 커먼 레일 (47) 내의 레일 내압력의 변화를 검지하여 각 파일럿 분사 장치 (82) 의 고장을 진단한다.
이 실시형태에 있어서, 스텝 S41 ∼ 스텝 S43 은, 상기 스텝 S1 ∼ S3, S21 ∼ S23 과 동일하다. 설정 지연 시간의 경과 후 (스텝 S43 : Yes), 엔진 제어 장치 (73) 는, 어느 파일럿 분사 장치 (82) 를 고장 진단 대상으로 함과 함께, 커먼 레일 (47) 내의 레일 내압력을 연료 압력 센서 (205) 에 의해 검지한다. 그리고, 엔진 출력축 (24) 이 적어도 1 회전했을 때의 최저 레일 내압력치 Pmin(i)0 을 구한다 (스텝 S44).
상기 스텝 S5 와 동일하게 하여 고장 진단 대상의 파일럿 분사 장치 (82) 의 연료 분사량을 증가시키고, 또한 분사 타이밍을 진각시킨다 (스텝 S45). 그 후, 엔진 제어 장치 (73) 는, 연료 압력 센서 (205) 의 출력에 의해, 엔진 출력축 (24) 이 적어도 1 회전했을 때의 최저 레일 내압력치 Pmin(i)n 을 구한다 (스텝 S46). 이 때, 고장 진단 대상의 파일럿 분사 장치 (82) 가 정상적으로 작동하고 있으면, 파일럿 분사 장치 (82) 의 분사량의 증가에 의해, 최저 레일 내압력치 Pmin(i)n 은 아이들링 운전시의 최저 레일 내압력치 Pmin(i)0 보다 낮아진다.
엔진 제어 장치 (73) 는, 최저 레일 내압력치 Pmin(i)0 과 최저 레일 내압력치 Pmin(i)n 의 압력차를 구하고, 그 압력차가 미리 설정된 정상 판정치 이상인지의 여부를 판단한다 (스텝 S47). 당해 압력차가 정상 판정치 이상인 상태가 설정 시간 이상 계속되었을 때 (스텝 S48 : Yes), 엔진 제어 장치 (73) 는, 고장 진단 대상의 파일럿 분사 장치 (82) 가 정상적으로 작동하고 있는 것으로 판정하여, 파일럿 분사 장치 (82) 의 분사량 및 분사 타이밍을 되돌린다 (스텝 S49).
엔진 제어 장치 (73) 는, 상기 스텝 S10 ∼ S13 과 동일하게, 미체크된 기통 (36) 의 유무의 판정 (스텝 S50), 다음의 기통 (36) 의 고장 체크로의 이행 (스텝 S51), 엔진 장치 (21) 의 예혼합 연소 모드로의 이행 (스텝 S52), 파일럿 분사 장치 (82) 의 작동이 정상적이지 않은 취지의 경보의 알림 (스텝 S33) 을 적절히 실시한다.
이와 같이, 이 실시형태는, 커먼 레일 (47) 내의 연료 압력을 검지하는 연료 압력 센서 (205) 를 구비하고, 파일럿 분사 장치 (82) 의 고장 진단시에 파일럿 분사 장치 (82) 의 분사량을 증가시키므로, 파일럿 분사 장치 (82) 가 정상 작동할 때에는 기통 (36) 내에 분사되는 액체 연료량의 증가에 의해 커먼 레일 (47) 내의 최저 레일 내압력이 낮아져, 파일럿 분사 장치 (82) 의 분사량의 증가 전후의 레일 내압력 변화에 의해 파일럿 분사 장치 (82) 의 고장을 검지할 수 있다.
또한, 도 8 ∼ 도 10 을 참조하여 설명한 각 실시형태에서는, 스텝 S5, S25, S45 에 있어서, 고장 진단 대상의 파일럿 분사 장치 (82) 의 연료 분사량이 증가되고, 또한 분사 타이밍이 진각되어 있지만, 아이들링 운전 상태와 비교하여 분사 타이밍은 진각되지 않고 분사량이 증가되어도 된다.
또, 스텝 S1, S21, S41 에 있어서의 체크 모드 전제 조건으로서, (A) 확산 연소 모드에서 운전 중일 것, 및 (B) 메인 클러치 이탈인 것 외에, 다른 조건이 부과되어도 된다. 예를 들어, (C) 엔진 장치 (21) 의 시동 개시 후부터 소정 시간이 경과하고 있을 것, (D) 파일럿 분사 장치 (82) 의 고장 진단에서 모든 파일럿 분사 장치 (82) 가 정상적인 것으로 판정되어 있지 않을 것, (E) 파일럿 분사 장치 (82) 가 차단되어 있지 않을 것, (F) 커먼 레일 (47) 의 레일압이 피드백 제어 (PID 제어) 되어 있을 것, (G) 엔진 장치 (21) 의 워터 재킷 수온이 소정치 이상일 것, (H) 통 내압 센서 (206) 에 이상이 없을 것, (I) 긴급 상태 등의 확산 연소 모드에서 운전해야 할 상태가 아닐 것 등의 조건이 부과되어도 된다.
그 외, 각 부의 구성은 도시한 실시형태에 한정되는 것이 아니고, 본원 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 변경이 가능하다. 또, 본 실시형태의 엔진 장치는, 선체 내의 전기 계통에 전력을 공급하기 위한 발전 장치나 육상의 발전 시설에 있어서의 구동원으로서 구성하는 등, 상기 서술한 추진 겸 발전 기구 이외의 구성에 있어서도 적용 가능하다.
21 : 엔진 장치
36 : 기통
79 : 메인 분사 장치
82 : 파일럿 분사 장치
98 : 가스 공급 장치
206 : 통 내압 센서

Claims (6)

  1. 가스 연료를 공기에 미리 혼합시킨 예혼합 연료를 기통 내에 공급하여 연소시키는 예혼합 연소 모드 그리고 액체 연료를 상기 기통 내에 분사하여 연소시키는 확산 연소 모드의 양방에 대응 가능한 엔진과, 상기 예혼합 연소 모드에서 상기 기통 내에 가스 연료를 공급하는 가스 공급 장치와, 상기 예혼합 연소 모드에서 상기 기통 내에 액체 연료를 분사하는 파일럿 분사 장치와, 상기 확산 연소 모드에서 상기 기통 내에 액체 연료를 분사하는 메인 분사 장치를 구비한 엔진 장치에 있어서,
    상기 확산 연소 모드에서는, 상기 메인 분사 장치로부터 액체 연료를 분사함과 함께 상기 파일럿 분사 장치로부터 액체 연료를 분사하는 것에 의해, 상기 파일럿 분사 장치의 고장을 진단하고,
    상기 확산 연소 모드에 있어서 상기 파일럿 분사 장치가 소정 분사 타이밍으로 연료를 분사하는 구성으로서,
    상기 파일럿 분사 장치의 고장 진단은, 아이들링 운전시에 있어서의 상기 기통의 최고 통 내압치와, 아이들링 운전시에 비해 상기 파일럿 분사 장치의 연료 분사량을 증가시키고, 또한 분사 타이밍을 진각시켰을 때의 상기 기통의 최고 통 내압치의 압력차에 기초하여 판단되는, 엔진 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 파일럿 분사 장치의 고장을 검지했을 때에는 상기 예혼합 연소 모드로 이행하지 않고 상기 확산 연소 모드에서 작동하는, 엔진 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    복수의 상기 기통을 구비하고, 상기 기통마다 상기 파일럿 분사 장치의 고장을 진단하는, 엔진 장치.
  6. 삭제
KR1020187031796A 2016-09-05 2017-06-16 엔진 장치 KR102234325B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2016-172837 2016-09-05
JP2016172837A JP6625950B2 (ja) 2016-09-05 2016-09-05 エンジン装置
PCT/JP2017/022382 WO2018042828A1 (ja) 2016-09-05 2017-06-16 エンジン装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180125014A KR20180125014A (ko) 2018-11-21
KR102234325B1 true KR102234325B1 (ko) 2021-03-30

Family

ID=61300405

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020187031796A KR102234325B1 (ko) 2016-09-05 2017-06-16 엔진 장치

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10760505B2 (ko)
EP (1) EP3508713B1 (ko)
JP (1) JP6625950B2 (ko)
KR (1) KR102234325B1 (ko)
CN (1) CN109790792B (ko)
WO (1) WO2018042828A1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116171349A (zh) 2020-09-24 2023-05-26 图拉技术公司 用于确定先导喷射质量的方法
US11821375B2 (en) * 2021-12-06 2023-11-21 Transportation Ip Holdings, Llc Methods and systems for skip fire in a multi fuel engine
CN114962044B (zh) * 2022-05-16 2023-11-17 潍柴动力股份有限公司 天然气发动机预喷量的控制方法、装置及天然气发动机

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014109227A (ja) 2012-12-03 2014-06-12 Volvo Lastvagnar Aktiebolag 異常診断装置
JP2015230000A (ja) 2014-06-06 2015-12-21 ヤンマー株式会社 エンジン装置

Family Cites Families (49)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5038744A (en) * 1990-06-21 1991-08-13 Barrack Technology Limited Method and apparatus for controlling spark ignition in an internal combustion engine
US5387253A (en) * 1992-12-28 1995-02-07 Motorola, Inc. Spectral misfire detection system and method therefor
US5600070A (en) * 1993-07-01 1997-02-04 Wlodarczyk; Marek Fiber optic combustion pressure sensor with improved long-term reliability
US5831263A (en) * 1994-04-26 1998-11-03 Hitachi, Ltd. In-cylinder pressure sensing apparatus for multi-cylinder engine
US5666923A (en) * 1994-05-04 1997-09-16 University Of Central Florida Hydrogen enriched natural gas as a motor fuel with variable air fuel ratio and fuel mixture ratio control
US5559285A (en) * 1994-12-05 1996-09-24 Ford Motor Company Fuzzy logic method for detecting misfiers in internal combustion engines
US5492007A (en) * 1995-01-30 1996-02-20 Chrysler Corporation Misfire detection in a spark ignition engine
US5787864A (en) * 1995-04-25 1998-08-04 University Of Central Florida Hydrogen enriched natural gas as a motor fuel with variable air fuel ratio and fuel mixture ratio control
US5763769A (en) * 1995-10-16 1998-06-09 Kluzner; Michael Fiber optic misfire, knock and LPP detector for internal combustion engines
JP3482318B2 (ja) * 1997-04-04 2003-12-22 本田技研工業株式会社 内燃機関の失火状態判定装置
US5935189A (en) * 1997-12-31 1999-08-10 Kavlico Corporation System and method for monitoring engine performance characteristics
US6516774B2 (en) * 2000-05-08 2003-02-11 Cummins Inc. Premixed charge compression ignition engine with variable speed SOC control and method of operation
US6598584B2 (en) * 2001-02-23 2003-07-29 Clean Air Partners, Inc. Gas-fueled, compression ignition engine with maximized pilot ignition intensity
JP2003262139A (ja) 2002-03-08 2003-09-19 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスエンジンの空燃比制御方法及びその装置
JP4124162B2 (ja) * 2004-05-21 2008-07-23 株式会社デンソー 燃料噴射装置
JP4591423B2 (ja) * 2006-08-09 2010-12-01 株式会社デンソー エンジンの燃料未燃分推定装置、排気浄化装置の温度推定装置
US7690353B2 (en) * 2007-11-30 2010-04-06 Caterpillar Inc. Synchronizing common rail pumping events with engine operation
DE102008004078A1 (de) 2008-01-12 2009-07-23 Man Diesel Se Prüfverfahren für Zündfluid-Injektoren
DE102008007325A1 (de) * 2008-02-02 2009-08-13 Man Diesel Se Prüfverfahren für Zündfluid-Injektoren
JP2010106709A (ja) * 2008-10-29 2010-05-13 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスエンジンの電磁弁監視方法および装置
US8967502B2 (en) * 2011-05-11 2015-03-03 Caterpillar Inc. Dual fuel injector and engine using same
CA2773651C (en) * 2012-04-05 2013-04-09 Westport Power Inc. Method and apparatus for controlling fuel pressure in a gaseous fuelled internal combustion engine
EP2653706A1 (en) * 2012-04-20 2013-10-23 Caterpillar Motoren GmbH & Co. KG Monitoring the fuel injection system of dual fuel engines
US20130311066A1 (en) * 2012-05-17 2013-11-21 Leonardo da Mata Guimaraes Method and system for engine control
US9234452B2 (en) * 2012-05-17 2016-01-12 Caterpillar Inc. Direct injection gas engine and method
JP5861779B2 (ja) * 2012-06-26 2016-02-16 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
US9234472B2 (en) * 2012-08-08 2016-01-12 Caterpillar Inc. Dual fuel engine and evaporated natural gas system
JP5758862B2 (ja) * 2012-10-16 2015-08-05 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の筒内圧検出装置
US9488114B2 (en) * 2012-11-15 2016-11-08 Caterpillar Inc. Control strategy for dual gaseous and liquid fuel internal combustion engine
JP6025640B2 (ja) * 2013-03-28 2016-11-16 三菱重工業株式会社 エンジンの失火時負荷制御方法およびその失火時負荷制御システム
US9777646B2 (en) * 2013-05-07 2017-10-03 Ford Global Technologies, Llc Direct injection of diluents or secondary fuels in gaseous fuel engines
JP6018015B2 (ja) * 2013-05-16 2016-11-02 愛三工業株式会社 車両制御装置及び車両制御方法
US9079489B2 (en) * 2013-05-29 2015-07-14 Mcalister Technologies, Llc Methods for fuel tank recycling and net hydrogen fuel and carbon goods production along with associated apparatus and systems
CA2819966C (en) * 2013-07-05 2014-07-08 Westport Power Inc. Apparatus and method of improving volumetric efficiency in an internal combustion engine
US9823233B2 (en) * 2013-10-25 2017-11-21 Chad Alan Michaelis Determining the knock rating of liquid spark-ignition engine fuels
KR101819627B1 (ko) * 2013-10-28 2018-01-17 얀마 가부시키가이샤 엔진 장치
US9797327B2 (en) * 2013-12-18 2017-10-24 Ford Global Technologies, Llc Method and system for pre-ignition control
US20150192497A1 (en) * 2014-01-08 2015-07-09 Caterpillar Inc. System and method for detecting fault in ignition system
JP5949787B2 (ja) * 2014-01-09 2016-07-13 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の燃焼状態検出装置
JP2015187405A (ja) 2014-03-26 2015-10-29 ヤンマー株式会社 デュアルフューエルエンジンの燃料噴射システム
JP6298689B2 (ja) * 2014-04-02 2018-03-20 本田技研工業株式会社 内燃機関の筒内圧検出装置
JP6265837B2 (ja) * 2014-06-06 2018-01-24 ヤンマー株式会社 エンジン装置
US9926904B2 (en) * 2014-10-03 2018-03-27 Cummins, Inc. Variable ignition energy management
AT516251B1 (de) * 2015-01-07 2016-04-15 Hoerbiger Kompressortech Hold Brenngaszuführungs- und Zündvorrichtung für einen Gasmotor
AT516250B1 (de) * 2015-01-07 2016-04-15 Hoerbiger Kompressortech Hold Brenngaszuführungs- und Zündvorrichtung für einen Gasmotor
US9790869B2 (en) * 2015-03-26 2017-10-17 General Electric Company Method and systems for a multi-fuel engine
US9964057B2 (en) * 2015-10-19 2018-05-08 General Electric Company Method and system for adjusting engine cylinder operation
EP3279453B1 (en) * 2016-08-05 2019-09-18 Caterpillar Motoren GmbH & Co. KG Method for testing an ignition device of an internal combustion engine
US10519877B2 (en) * 2016-11-18 2019-12-31 Caterpillar Inc. Mitigation of intermittent cylinder misfire on dual fuel engines

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014109227A (ja) 2012-12-03 2014-06-12 Volvo Lastvagnar Aktiebolag 異常診断装置
JP2015230000A (ja) 2014-06-06 2015-12-21 ヤンマー株式会社 エンジン装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2018040262A (ja) 2018-03-15
EP3508713B1 (en) 2020-12-30
US20190211755A1 (en) 2019-07-11
EP3508713A4 (en) 2019-09-11
JP6625950B2 (ja) 2019-12-25
CN109790792A (zh) 2019-05-21
EP3508713A1 (en) 2019-07-10
WO2018042828A1 (ja) 2018-03-08
KR20180125014A (ko) 2018-11-21
US10760505B2 (en) 2020-09-01
CN109790792B (zh) 2021-12-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3153684B1 (en) Engine device
KR102521706B1 (ko) 엔진
KR102010714B1 (ko) 엔진 장치
KR102004663B1 (ko) 엔진 장치
JP2023055818A (ja) エンジン
KR102234325B1 (ko) 엔진 장치
KR101967591B1 (ko) 엔진 장치
KR101912513B1 (ko) 엔진 장치
CN109715925B (zh) 发动机
US10221796B2 (en) Engine device
JP6343232B2 (ja) エンジン装置
JP2023164681A (ja) エンジン

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application
J201 Request for trial against refusal decision
J301 Trial decision

Free format text: TRIAL NUMBER: 2020101000062; TRIAL DECISION FOR APPEAL AGAINST DECISION TO DECLINE REFUSAL REQUESTED 20200109

Effective date: 20201130

GRNO Decision to grant (after opposition)
GRNT Written decision to grant