WO2015098174A1 - 気体燃料供給システム、制御装置及びエンジン - Google Patents

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WO2015098174A1
WO2015098174A1 PCT/JP2014/071342 JP2014071342W WO2015098174A1 WO 2015098174 A1 WO2015098174 A1 WO 2015098174A1 JP 2014071342 W JP2014071342 W JP 2014071342W WO 2015098174 A1 WO2015098174 A1 WO 2015098174A1
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WO
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gaseous fuel
valve
injection valve
crank angle
combustion chamber
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PCT/JP2014/071342
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石田　裕幸
晃洋 三柳
平岡　直大
繁樹 田中
壮太 渡邉
耕之 駒田
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三菱重工業株式会社
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    • 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
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    • F02M21/0284—Arrangement of multiple injectors or fuel-air mixers per combustion chamber
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    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Definitions

  • the present invention relates to a gaseous fuel supply system, a control device for the gaseous fuel supply system, and an engine.
  • a dual fuel engine (binary fuel engine) that generates power using both liquid fuel and gas fuel as described in Patent Document 1 is known.
  • the dual fuel engine can operate in a fuel oil dedicated mode using only liquid fuel (fuel oil) and a dual fuel mode using both liquid fuel and gaseous fuel (fuel gas).
  • the fuel oil dedicated mode is a system in which liquid fuel is supplied to the combustion chamber to burn the supplied liquid fuel.
  • a gaseous fuel is supplied to the combustion chamber, a small amount of liquid fuel is supplied to the combustion chamber to generate a pilot flame, and the gaseous fuel is ignited and burned by the pilot flame.
  • the timing of supplying high-pressure gaseous fuel and the timing of igniting the gaseous fuel are close to each other, and the combustion mode is diffusion combustion.
  • diffusion combustion a high temperature combustion region may be formed, and in the high temperature combustion region, NOx (nitrogen oxide) may be easily generated.
  • this invention aims at providing the gaseous fuel supply system which can suppress the production
  • the gaseous fuel supply system of the present invention comprises a combustion chamber formed between a cylinder and a piston, and a first valve for injecting the gaseous fuel into the combustion chamber. And between the supply portion of the gaseous fuel and the first valve to supply the gaseous fuel to the first valve and supply the gaseous fuel to the combustion chamber, And a second valve that opens after the first valve is opened.
  • the second valve when the first valve is opened and the injection of gaseous fuel into the combustion chamber starts, the second valve is closed. Therefore, the gaseous fuel from the second valve is not newly supplied to the first valve, and only the gaseous fuel remaining in the first valve is injected. And since gaseous fuel from a 2nd valve is not newly supplied, reduction of pressure of gaseous fuel which a 1st valve injects becomes large. Thereafter, when the second valve is opened, new gaseous fuel is supplied to the first valve, and the pressure of the gaseous fuel injected by the first valve is increased. As described above, when the pressure of the gaseous fuel injected into the combustion chamber is small initially and then the pressure of the gaseous fuel injected into the combustion chamber becomes large, the rise in the combustion temperature at the initial stage is suppressed. Generation is suppressed.
  • the second valve closes after the first valve closes.
  • the gaseous fuel is supplied to the first valve after the first valve closes and before the second valve closes. Therefore, it is suppressed that the gaseous fuel remaining in the first valve decreases or increases with each cycle, and the injection pressure of the initial gaseous fuel by the first valve decreases with each cycle. It is possible to suppress the increase and the increase.
  • the first valve is further opened before the gaseous fuel is ignited by the igniter before the first valve is opened.
  • the first valve opens and before the gaseous fuel is ignited, if the first valve is further opened to inject the gaseous fuel, the pressure of the gaseous fuel remaining in the first valve is Decrease. Therefore, the pressure of the gaseous fuel injected by the first valve is further reduced when the first valve is opened again thereafter. Therefore, since the difference between the injection pressure of the gaseous fuel at the initial stage and the injection pressure of the gaseous fuel thereafter can be more suitably increased, the injection control of the gaseous fuel such as the suppression of the generation of NOx is more suitably performed. be able to.
  • a control device of a gaseous fuel supply system injects gaseous fuel into a combustion chamber formed between a cylinder and a piston, and the combustion chamber
  • a gaseous fuel supply system comprising: a valve; and a second valve provided between the supply portion of the gaseous fuel and the first valve to supply the gaseous fuel to the first valve.
  • the control device when supplying the gaseous fuel to the combustion chamber, opens the second valve after opening the first valve.
  • control device of the gaseous fuel supply system closes the second valve after closing the first valve.
  • the control device of the gas fuel supply system it is possible to suppress that the initial injection pressure of the gas fuel by the first valve becomes low or high every cycle.
  • control device for the gaseous fuel supply system further opens the first valve before the gaseous fuel is ignited by the igniter before the first valve is opened. . Since the difference between the injection pressure of the gaseous fuel at the initial stage and the injection pressure of the gaseous fuel thereafter can be more suitably increased by including the control device of the gaseous fuel supply system, the generation of NOx and the like can be suppressed. The injection control of the gaseous fuel can be performed more suitably.
  • the engine comprises the gaseous fuel supply system.
  • Such an engine can suppress the generation of NOx.
  • the engine is a two-stroke engine.
  • the two-stroke engine is suitable as a power source for ships and the like.
  • FIG. 1 is a schematic view showing an example of the dual fuel engine 1 according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic view showing an example of the operation of the dual fuel engine 1.
  • FIG. 3 is a plan view schematically showing an example of a state in which fuel is injected into the combustion chamber in the dual fuel mode.
  • FIG. 4 is a view schematically showing an example of a state in which the fuel is burned in the dual fuel mode.
  • FIG. 5 is a plan view schematically showing an example of a state in which the fuel is burned in the dual fuel mode.
  • FIG. 6 is a view showing an example of the gaseous fuel supply system 15 according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a schematic view showing an example of the configuration of the control device 10. As shown in FIG. FIG.
  • FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the crank angle according to the comparative example and the pressure of the gaseous fuel PG in the supply flow passage 21.
  • FIG. 9 is a view showing the relationship between the crank angle according to the first embodiment and the pressure of the gaseous fuel PG in the supply flow passage 21.
  • FIG. 10 is a plan view schematically showing a state in which the injection related to the premixing of the gaseous fuel PG is performed in the second embodiment.
  • FIG. 11 is a plan view showing a state in which the gaseous fuel PG is premixed in the second embodiment.
  • FIG. 12 is a plan view schematically showing a state in which the gaseous fuel PG and the liquid fuel FO are being injected in the second embodiment.
  • FIG. 13 is a plan view schematically showing an example of a state in which the liquid fuel FO and the gaseous fuel PG are burning.
  • FIG. 14 is a view showing the relationship between the crank angle according to the second embodiment and the pressure of the gaseous fuel PG in the supply flow passage 21.
  • FIG. 15 is a view showing another example of the gaseous fuel supply system according to the second embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic view showing an example of the dual fuel engine 1 according to the first embodiment.
  • the dual fuel engine 1 as an engine includes a base plate 50, a frame (main body) 51 provided on the base plate 50, and a jacket 52 provided on the frame 51.
  • a cylinder 2 provided in a jacket 52, a piston 3 reciprocating in the cylinder 2, a piston rod 41 connected to the piston 3, a connecting rod 43, and a piston rod 41.
  • a crosshead 42 connecting the connecting rod 43 and a crankshaft 4 connected to the connecting rod 43 via a crankpin 44 are provided.
  • the dual fuel engine 1 also includes an angle detection device 6 for detecting the rotation angle (crank angle) of the crankshaft 4 and a combustion chamber 7 formed between the upper surface of the piston 3 and the inner wall of the cylinder 2 and the exhaust valve 13.
  • a gaseous fuel supply system 15 including a gaseous fuel injection valve 8 as a first valve for supplying a gaseous fuel PG to the fuel cell; a liquid fuel injection valve 9 as an igniter for supplying a liquid fuel FO to the combustion chamber 7;
  • An exhaust valve 13, a drive unit 14 for driving the exhaust valve 13, and a control unit 10 for controlling the dual fuel engine 1 and the gaseous fuel supply system 15 are provided.
  • the cylinder 2 has a cylinder liner 2A provided on the jacket 52 and a cylinder cover 2B provided on the cylinder liner 2A.
  • the cross head 42 moves along a guide portion 51 G provided on the frame 51 to transmit mechanical power from the piston rod 41 to the connecting rod 43.
  • the crankshaft 4 is disposed on the base plate 50 and outputs mechanical power transmitted from the piston 3.
  • the dual fuel engine 1 is a so-called crosshead engine, it may be a so-called trunk piston engine without the crosshead 42.
  • the gaseous fuel injection valve 8 can inject the gaseous fuel PG into the combustion chamber 7.
  • the gaseous fuel PG is a gas as a fuel.
  • two gaseous fuel injection valves 8 are disposed in the combustion chamber 7.
  • the number of gaseous fuel injection valves 8 is arbitrary.
  • the liquid fuel injection valve 9 can inject the liquid fuel FO into the combustion chamber 7.
  • the liquid fuel FO includes, for example, at least one of light oil, heavy oil, and heavy oil.
  • two liquid fuel injection valves 9 are disposed in the combustion chamber 7.
  • the number of liquid fuel injection valves 9 is arbitrary.
  • the angle detection device 6 has, for example, a scale (grating) such as an encoder scale disposed on the crankshaft 4 and a detector such as an encoder head that detects the scale.
  • the detector detects the scale of the crankshaft 4 and detects rotational pulses of the crankshaft 4.
  • the rotational pulse of the crankshaft 4 is associated, for example, with the timing at the top dead center of the piston 3.
  • the rotational speed of the crankshaft 4 is obtained from the rotational pulse of the crankshaft 4.
  • the angle detection device 6 detects the rotation angle (crank angle) of the crankshaft 4 based on the timing at the position at the top dead center of the piston 3 detected by the detector and the rotation speed of the crankshaft 4.
  • the detection result of the angle detection device 6 is output to the control device 10.
  • the crank angle and the position of the piston 3 are associated.
  • the control device 10 can determine the position of the piston 3 including the top dead center and the bottom dead center based on the detection result of the angle detection device 6. Further, based on the output of the built-in timer and the detection result of the angle detection device 6, for example, the control device 10 is disposed at the time when the piston 3 is disposed at the top dead center and at the bottom dead center. You can determine the point in time.
  • the control device 10 controls the opening / closing of the exhaust valve 13, the injection of the gaseous fuel PG from the gaseous fuel injection valve 8, and the injection of the liquid fuel FO from the liquid fuel injection valve 9 based on the crank angle. Output Moreover, although mentioned later in detail, the control apparatus 10 also outputs the command signal for controlling opening and closing of the gate valve of a gaseous fuel supply system.
  • FIG. 2 is a schematic view showing an example of the operation of the dual fuel engine 1.
  • the dual fuel engine 1 is a two-stroke, one-stroke diesel engine.
  • the operation of the dual fuel engine 1 includes a scavenging process (A) of sending new air taken in from the scavenging port 11 to the combustion chamber 7 and a compression process of compressing the air of the combustion chamber 7 with the piston 3 ( B), a combustion step (C) of injecting fuel into the combustion chamber 7 to burn the fuel, and an exhaust step (D) of discharging the gas of the combustion chamber 7 after the combustion step from the exhaust port 12 .
  • the dual fuel engine 1 is a two-stroke engine and is suitable as a power source for ships and the like.
  • the engine is not limited to a two-stroke one-cycle engine, and may be, for example, a four-stroke one-cycle engine.
  • the dual fuel engine 1 can operate in a fuel oil dedicated mode using only liquid fuel FO and a dual fuel mode using both liquid fuel FO and gaseous fuel PG.
  • the fuel oil dedicated mode is a mode in which the liquid fuel FO is supplied from the liquid fuel injection valve 9 to the combustion chamber 7 to burn the liquid fuel FO, while the gas fuel PG is not supplied from the gas fuel injection valve 8 to the combustion chamber 7 .
  • the liquid fuel FO is injected from the liquid fuel injection valve 9 to the combustion chamber 7 in the combustion step.
  • the dual fuel mode is a mode in which both the liquid fuel FO and the gaseous fuel PG are supplied to the combustion chamber 7.
  • the dual fuel mode injects gaseous fuel PG from the gaseous fuel injection valve 8 into the combustion chamber 7 and injects a small amount of liquid fuel FO from the liquid fuel injection valve 9 into the combustion chamber 7 to generate a pilot flame.
  • This is a method of igniting and burning the gaseous fuel PG with a pilot flame.
  • the method of igniting the gaseous fuel PG is not limited to the injection of the liquid fuel FO.
  • FIG. 3 schematically illustrates an example of a state in which gaseous fuel PG is injected from the gaseous fuel injection valve 8 to the combustion chamber 7 and liquid fuel FO is injected from the liquid fuel injection valve 9 to the combustion chamber 7 in the dual fuel mode. It is a top view shown.
  • FIG. 4 is a view schematically showing an example of a state in which each of the liquid fuel FO and the gaseous fuel PG is burning in the dual fuel mode.
  • FIG. 5 is a plan view schematically showing an example of a state in which the liquid fuel FO and the gaseous fuel PG are burning in the dual fuel mode.
  • the air in the combustion chamber 7 is compressed.
  • gaseous fuel PG is injected from the gaseous fuel injection valve 8 to the combustion chamber 7.
  • a small amount of liquid fuel FO is injected from the liquid fuel injection valve 9 into the combustion chamber 7.
  • the main fuel is a gaseous fuel PG.
  • the gaseous fuel injection valve 8 has a plurality of injection ports 8S for injecting the gaseous fuel PG.
  • the liquid fuel injection valve 9 has a plurality of injection ports 9S for injecting the liquid fuel FO.
  • the gaseous fuel injection valve 8 injects gaseous fuel PG outward with respect to the radial direction with respect to the axis 8A of the injection port 8S of the gaseous fuel injection valve 8.
  • the liquid fuel injection valve 9 injects the liquid fuel FO outward in the radial direction with respect to the axis 9A of the injection port 9S of the liquid fuel injection valve 9.
  • the axis 9A of the injection port 9S is provided to intersect the axis 8A of the injection port 8S, so the liquid fuel FO injected from the injection port 9S intersects with the gaseous fuel PG injected from the injection port 8S.
  • the gaseous fuel injection valve 8 injects high pressure gaseous fuel PG.
  • diffusion combustion occurs in the combustion chamber 7 by supplying the high-pressure gaseous fuel PG to the combustion chamber 7 in which the high temperature and high pressure air is filled and the pilot flame is generated.
  • the dual fuel mode burns the gaseous fuel PG by the diffusion combustion method.
  • FIG. 6 is a view showing an example of the gaseous fuel supply system 15 according to the first embodiment.
  • the gaseous fuel supply system 15 supplies gaseous fuel PG to the combustion chamber 7 of the dual fuel engine 1.
  • the gaseous fuel supply system 15 is controlled by the controller 10.
  • the gaseous fuel supply system 15 opens and closes the gaseous fuel injection valve 8 for injecting the gaseous fuel PG into the combustion chamber 7, the supply flow path 21 through which the gaseous fuel PG supplied to the gaseous fuel injection valve 8 flows, and the supply flow path 21.
  • a gate valve 22 as a possible second valve and a gaseous fuel source 23 for supplying gaseous fuel PG are provided.
  • the gaseous fuel injection valve 8 and the gate valve 22 are controlled by the controller 10.
  • the gate valve 22 is provided between the gaseous fuel injection source 8 as a gaseous fuel supply unit including a pump capable of delivering the gaseous fuel PG and the gaseous fuel injection valve 8. Since the gate valve 22 is connected to the gaseous fuel supply source 23, the gaseous fuel supply source 23 supplies the gaseous fuel PG to the gate valve 22. Since the gate valve 22 is also connected to the supply flow channel 21, the gate valve 22 supplies the gaseous fuel PG to the supply flow channel 21 by opening the valve. The gaseous fuel injection valve 8 supplies gaseous fuel PG from the supply flow passage 21 to the combustion chamber 7 by opening the valve. The gaseous fuel supply source 23 supplies high-pressure gaseous fuel PG.
  • FIG. 7 is a schematic view showing an example of the configuration of the control device 10.
  • the controller 10 controls the gaseous fuel supply system 15 as, for example, a computer.
  • the control device 10 as a computer includes a processing unit 61 and a storage unit 62.
  • the processing unit 61 is, for example, a central processing unit (CPU).
  • a RAM Random Access Memory
  • the storage unit 62 stores, for example, a computer program PR in which an instruction for controlling the gaseous fuel supply system 15 is described.
  • the processing unit 61 collects crank angle information from the angle detection device 6, as shown in FIG.
  • the processing unit 61 stores the collected crank angle information in the storage unit 62.
  • the processing unit 61 reads from the storage unit 62 a computer program PR in which an instruction for controlling the gaseous fuel supply system 15 is described.
  • the computer program PR describes an instruction to control the opening and closing of the gaseous fuel injection valve 8 and the gate valve 22 in accordance with the crank angle.
  • the processing unit 61 controls the gaseous fuel supply system 15 based on the information of the crank angle collected from the angle detection device 6 and the command of the computer program PR, and controls the opening and closing of the gaseous fuel injection valve 8 and the gate valve 22.
  • the gaseous fuel injection valve 8 and the gate valve 22 may be mechanically controlled by, for example, a cam and a timing belt interlocked with the rotation of the crankshaft 4 of the dual fuel engine 1.
  • the gaseous fuel PG has a viscosity lower than that of the liquid fuel FO, so it is likely to leak from, for example, the valve seat. Therefore, the gate valve 22 is provided to function as a safety valve (interlock mechanism). For example, even if the gaseous fuel PG in the combustion chamber 7 leaks from the gaseous fuel injection valve 8, the gate valve 22 can prevent the backflow of the gaseous fuel PG.
  • FIG. 8 shows the relationship between the opening and closing of the gaseous fuel injection valve 8 and the gate valve 22, the crank angle, and the pressure of the gaseous fuel PG (pressure at the inlet of the gaseous fuel injection valve 8) in the supply flow passage 21 according to the comparative example.
  • FIG. 8 shows the pressure of the supply flow passage 21 between the gaseous fuel injection valve 8 and the gate valve 22, the gaseous fuel injection valve 8 and the gate valve 22, and the crank angle in the range of -90 degrees to 90 degrees. And the timing of the opening and closing of the
  • the gaseous fuel injection valve 8 and the gate valve 22 are closed in the period T0 before the crank angle A1 degree. Therefore, in the period T0, the pressure of the supply flow channel 21 becomes constant.
  • the controller 10 When the crank angle is A1 degree, the controller 10 outputs a command signal to the gate valve 22 to open the gate valve 22. When the crank angle becomes A2 degrees larger than A1 degrees, the control device 10 outputs a command signal for opening the gas fuel injection valve 8 to the gas fuel injection valve 8. That is, in the comparative example, in one cycle of the dual fuel engine 1, the gate valve 22 is opened first, and the gaseous fuel injection valve 8 is opened later.
  • the gate valve 22 In a period T1 from when the crank angle becomes A1 degree to A2 degree, the gate valve 22 is open and the gaseous fuel injection valve 8 is closed.
  • the high pressure (P1 bar) gaseous fuel PG is supplied to the gate valve 22 from the gaseous fuel supply source 23.
  • the gaseous fuel injection valve 8 When the crank angle is A2 degrees, the gaseous fuel injection valve 8 is opened in a state where the gate valve 22 is open, whereby the gaseous fuel PG is injected from the gaseous fuel injection valve 8 to the combustion chamber 7.
  • the gaseous fuel PG is injected to the combustion chamber 7 with the gate valve 22 open in the period T2 from when the crank angle becomes A2 degrees to A3 degrees. That is, the high pressure gaseous fuel PG supplied from the gaseous fuel supply source 23 is injected to the combustion chamber 7 through the gate valve 22, the supply flow passage 21 and the gaseous fuel injection valve 8.
  • the liquid fuel FO is injected as a pilot fuel from the liquid fuel injection valve 9 at a timing close to the timing at which the gaseous fuel injection valve 8 opens, the gaseous fuel PG is ignited, and the gaseous fuel PG is burned.
  • the combustion form of the comparative example is diffusion combustion.
  • the crank angle A2 is 0 degree. That is, when the piston 3 is disposed at the top dead center, the gaseous fuel PG is injected from the gaseous fuel injection valve 8.
  • the gaseous fuel injection valve 8 is opened while the gate valve 22 is open, and the gaseous fuel PG is injected, so that the supply flow passage 21 between the gaseous fuel injection valve 8 and the gate valve 22 is opened. The pressure decreases gradually.
  • the control device 10 outputs a command signal for closing the gaseous fuel injection valve 8 to the gaseous fuel injection valve 8. Therefore, the gaseous fuel injection valve 8 is closed in a state in which the gate valve 22 is open in a period T3 from when the crank angle becomes A3 degrees to A4 degrees.
  • the gaseous fuel PG is supplied from the gaseous fuel supply source 23 to the supply flow passage 21 through the gate valve 22, and the gaseous fuel PG is not injected, so the pressure in the supply flow passage 21 gradually increases.
  • the controller 10 At a crank angle A4 degrees, the controller 10 outputs a command signal for closing the gate valve 22 to the gate valve 22.
  • a period T4 which is a period after the crank angle A4 degrees, since both the gaseous fuel injection valve 8 and the gate valve 22 are closed, the pressure of the supply flow passage 21 becomes constant.
  • FIG. 9 shows the opening and closing of the gaseous fuel injection valve 8 and the gate valve 22, the crank angle, and the pressure of the gaseous fuel PG (pressure at the inlet of the gaseous fuel injection valve 8) in the supply flow passage 21 according to the first embodiment. It is a figure which shows a relation. As shown in FIG. 9, in the first embodiment, the gaseous fuel injection valve 8 opens prior to the gate valve 22. In the point which concerns, a comparative example and Embodiment 1 differ.
  • FIG. 9 shows the pressure of the supply flow passage 21 between the gaseous fuel injection valve 8 and the gate valve 22, the gaseous fuel injection valve 8 and the gate valve 22, and the crank angle in the range of ⁇ 90 degrees to 90 degrees. And the timing of the opening and closing of the
  • the gaseous fuel injection valve 8 and the gate valve 22 are closed in a period U0 before the crank angle B1 degree. Therefore, in the period U0, the pressure in the supply flow channel 21 is constant.
  • the control device 10 determines the timing of outputting the command signal based on the detection result of the crank angle by the angle detection device 6. That is, when the crank angle is B1 degrees, the control device 10 outputs a command signal for opening the gaseous fuel injection valve 8 to the gaseous fuel injection valve 8. Then, when the crank angle becomes B2 degrees which is larger than B1 degrees, the control device 10 outputs a command signal for opening the gate valve 22 to the gate valve 22. That is, in the first embodiment, in one cycle of the dual fuel engine 1, the gaseous fuel injection valve 8 is opened first, and the gate valve 22 is opened later. In the first embodiment, the crank angle B1 degree is 0 degree. That is, when the piston 3 is disposed at the top dead center, the gaseous fuel PG is injected from the gaseous fuel injection valve 8. However, the crank angle B1 is not limited to 0 degrees, and may be smaller or larger than 0 degrees.
  • the gas fuel injection valve 8 opens prior to the gate valve 22.
  • the gate valve 22 opens prior to the gaseous fuel injection valve 8. Therefore, as in the period T1 in the comparative example, the first embodiment does not have a period in which the gate valve 22 is opened with the gaseous fuel injection valve 8 closed and the pressure in the supply passage 21 is increased. Therefore, the pressure of the supply flow passage 21 at the crank angle B1 degree which is the crank angle at which the gaseous fuel injection valve 8 in Embodiment 1 is opened is the supply at the crank angle A2 degree which is the crank angle at which the gaseous fuel injection valve 8 in the comparative example opens. It is smaller than the pressure of the flow path 21.
  • the pressure of the supply flow channel 21 is significantly reduced more than the period T2 according to the comparative example.
  • the pressure of the supply flow passage 21 is larger than P2 bar at the timing when the crank angle, which is the end of the period T2, reaches A3 degrees.
  • the pressure of the supply flow passage 21 is smaller than P2 bar.
  • the liquid fuel injection valve 9 is opened at a timing close to the crank angle B1 degree at which the gas fuel injection valve 8 is opened, and the liquid fuel FO is injected as a pilot fuel.
  • gaseous fuel PG is ignited and gaseous fuel PG burns.
  • the combustion mode in the first embodiment is diffusion combustion.
  • the controller 10 When the crank angle is B2 degrees, the controller 10 outputs a command signal to the gate valve 22 to open the gate valve 22.
  • the gaseous fuel PG is discharged to the supply flow channel 21 by the gaseous fuel injection valve 8, but the high pressure (P1 bar) gaseous fuel PG is supplied from the gaseous fuel supply source 23 by opening the gate valve 22.
  • the pressure of the supply flow path 21 rises.
  • the pressure increase in the supply flow passage 21 continues until the pressure decrease due to the injection of the gaseous fuel PG from the gaseous fuel injection valve 8 and the pressure increase due to the supply of the gaseous fuel PG from the gate valve 22 are balanced.
  • the pressure decrease due to the injection of the gaseous fuel PG from the gaseous fuel injection valve 8 and the pressure increase due to the supply of the gaseous fuel PG from the gate valve 22 are balanced.
  • the gaseous fuel injection valve 8 and the gate valve 22 are open, and the pressure in the supply flow path 21 gradually decreases.
  • the gaseous fuel PG is injected into the combustion chamber 7 while the gate valve 22 is open. That is, the high pressure gaseous fuel PG supplied from the gaseous fuel supply source 23 is injected to the combustion chamber 7 through the gate valve 22, the supply flow passage 21 and the gaseous fuel injection valve 8. Therefore, the pressure reduction amount of the supply flow passage 21 is larger in the period U1 in which the gate valve 22 is not open than in the period U3 in which the gate valve 22 is open.
  • the control device 10 outputs a command signal for closing the gaseous fuel injection valve 8 to the gaseous fuel injection valve 8. Then, at the crank angle B5 degrees, the control device 10 outputs a command signal for closing the gate valve 22 to the gate valve 22. That is, in the first embodiment, the gate valve 22 is closed after the gaseous fuel injection valve 8 is closed in one cycle of the dual fuel engine 1. Therefore, the gaseous fuel injection valve 8 is closed in a state in which the gate valve 22 is open in a period U4 from when the crank angle becomes B4 degrees to B5 degrees. In period U4, the gaseous fuel PG is supplied from the gaseous fuel supply source 23 to the supply passage 21 through the gate valve 22, and the gaseous fuel PG is not injected, so the pressure in the supply passage 21 gradually increases.
  • the controller 10 outputs a command signal for closing the gate valve 22 to the gate valve 22.
  • the pressure in the supply flow passage 21 becomes constant.
  • the combustion mode in the first embodiment is diffusion combustion
  • the injection of the gaseous fuel PG from the gaseous fuel injection valve 8 at the crank angle B1 degree can be said to be injection related to the diffusion combustion.
  • diffusion combustion when the fuel injection pressure at the initial stage of combustion is high, a high temperature combustion region is likely to be generated, and the generation of NOx due to the combustion becomes large.
  • the injection pressure of the gaseous fuel PG at the initial stage of combustion and the combustion chamber 7 can be lowered at the initial stage of combustion.
  • the generation can be suppressed.
  • the reduction of NOx and the thermal efficiency are in a trade-off relationship, and suppressing the formation of NOx lowers the thermal efficiency.
  • a decrease in thermal efficiency can also be suppressed.
  • the combustion according to the first embodiment can improve the tradeoff between NOx and thermal efficiency.
  • the injection timing of the liquid fuel FO is not particularly limited as long as it is close to the timing at which the crank angle becomes B1 degree, it may be timing before the crank angle becomes B1 degree, and the crank angle becomes B1 degree The timing may be later than it will be.
  • the pressure of the supply flow passage 21 can be increased after the injection of the gaseous fuel PG as shown in a period U4. Therefore, it is possible to suppress that the pressure of the supply flow passage 21 is reduced for each cycle, and the pressure of the gaseous fuel PG injected from the gaseous fuel injection valve 8 to the combustion chamber 7 for each cycle is reduced. Further, in the first embodiment, it is possible to suppress that the pressure of the supply flow channel 21 at the initial stage of combustion in the next cycle becomes larger than the pressure of the supply flow channel 21 at the initial stage of combustion in the previous cycle. Therefore, it can suppress that the pressure of the supply flow path 21 of the combustion initial stage is large for every cycle.
  • a pressure sensor is provided in the supply flow channel 21 to check the pressure in the supply flow channel 21, and control is performed so that the pressure in the supply flow channel 21 does not decrease or increase every cycle.
  • the device 10 can control the timing at which the gate valve 22 is closed.
  • the pressure of the supply flow channel 21 in the period U5 is set to the pressure P3 of the supply flow channel 21 in the period U0.
  • the gate valve 22 is opened after the gaseous fuel injection valve 8 is opened. Therefore, the pressure of the gaseous fuel PG in the combustion chamber 7 can be lowered at the initial stage of combustion to suppress the generation of NOx. Further, in one cycle of the dual fuel engine 1, after the gaseous fuel injection valve 8 is closed, the gate valve 22 is closed. Therefore, the pressure of the gaseous fuel PG injected from the gaseous fuel injection valve 8 to the combustion chamber 7 in each cycle can be prevented from decreasing or rising.
  • the gaseous fuel PG before the injection related to the diffusion combustion at the crank angle B1 degree described in the first embodiment, the gaseous fuel PG is further injected to the combustion chamber 7 with the gate valve 22 closed. That is, pre-mixing of the gaseous fuel PG is performed.
  • the injection of the gaseous fuel PG into the combustion chamber 7 prior to the injection relating to the diffusion combustion at the crank angle B1 degree will hereinafter be referred to as the injection relating to the premixing as appropriate.
  • the other configuration of the second embodiment is the same as the first embodiment, and the description of the parts common to the first embodiment is omitted.
  • FIG. 10 is a plan view schematically showing a state in which injection relating to premixing of gaseous fuel PG is performed in the combustion chamber 7 in the second embodiment.
  • FIG. 11 is a plan view of the state in which the gaseous fuel PG in the combustion chamber 7 is premixed in the second embodiment.
  • FIG. 12 is a plan view schematically showing a state in which the gaseous fuel PG and the liquid fuel FO are being injected in the second embodiment.
  • FIG. 13 is a plan view schematically showing an example of a state in which the liquid fuel FO and the gaseous fuel PG are burning.
  • a gaseous fuel PG is injected at 7 as injection relating to premixing.
  • the injected gaseous fuel PG and the air in the combustion chamber 7 are mixed with each other in the process of raising the piston 3, and the mixture MG is generated as shown in FIG. .
  • the injection relating to the premixing is preferably performed at a crank angle of ⁇ 100 degrees or more and ⁇ 10 degrees or less.
  • the gaseous fuel PG and the liquid fuel FO are injected at a timing close to the combustion chamber 7 as shown in FIG.
  • the main fuel is a gaseous fuel PG.
  • the pilot flame also burns the gaseous fuel PG injected into the combustion chamber 7 to cause diffusive combustion. Then, as shown in FIG. 13, the combustion of the gaseous fuel PG propagates to the mixture MG, and the mixture MG burns, thereby partially causing premixed combustion.
  • generation of NOx can be suppressed as compared with the case where part of the combustion mode is premixed combustion and all the combustion modes are diffusion combustion.
  • FIG. 14 shows the opening and closing of the gaseous fuel injection valve 8 and the gate valve 22, the crank angle, and the pressure of the gaseous fuel PG (pressure at the inlet of the gaseous fuel injection valve 8) in the supply flow passage 21 according to the second embodiment. It is a figure which shows a relation. As shown in FIG. 14, in the second embodiment, the gaseous fuel injection valve 8 is opened twice. This point is different from the first embodiment shown in FIG.
  • the gaseous fuel injection valve 8 and the gate valve 22 are closed in a period V0 before the crank angle C1 degree. Therefore, in the period V0, as in the period U0 according to the first embodiment, the pressure in the supply flow channel 21 is constant.
  • the control device 10 determines the timing of outputting the command signal based on the detection result of the crank angle by the angle detection device 6. That is, when the crank angle is C1 degree, the controller 10 outputs a command signal for opening the gaseous fuel injection valve 8 to the gaseous fuel injection valve 8.
  • the opening of the gaseous fuel injection valve 8 at the crank angle C1 degree is made prior to the opening of the gaseous fuel injection valve 8 at the crank angle C3 degree described later and the injection of the liquid fuel FO. That is, the opening of the gaseous fuel injection valve 8 at the crank angle C1 degree is the injection related to the premixing.
  • the crank angle C1 is in the range of not less than ⁇ 180 degrees and not more than 0 degrees, which is the compression stroke, but is preferably not less than ⁇ 100 degrees and not more than ⁇ 10 degrees.
  • the gaseous fuel injection valve 8 is open and the gate valve 22 is closed. Therefore, in the period V1, only the gaseous fuel PG remaining in the supply passage 21 from the gaseous fuel injection valve 8 is not newly supplied to the supply passage 21 through the gate valve 22. Is injected into the combustion chamber 7. Therefore, in the period V1, the pressure in the supply flow channel 21 is greatly reduced. Further, the period V1 is a compression stroke, and the combustion of the gaseous fuel PG is not started in the combustion chamber 7.
  • the controller 10 outputs a command signal for closing the gaseous fuel injection valve 8 to the gaseous fuel injection valve 8.
  • the gaseous fuel injection valve 8 and the gate valve 22 are closed in a period V2 from when the crank angle becomes C2 degrees to when the crank angle becomes C3 degrees. Therefore, in the period V2, the pressure in the supply flow channel 21 is constant.
  • the gaseous fuel PG injected into the combustion chamber 7 in the period V1 mixes with the air in the combustion chamber to generate the mixture MG.
  • the pressure of the supply flow passage 21 at a crank angle of C2 degrees is smaller than P2 bar.
  • the invention is not limited thereto.
  • the gas fuel injection valve 8 is opened only once in the period V1 before injection of the liquid fuel FO and before a crank angle C3 described later, but a plurality of times It may be
  • the controller 10 When the crank angle is C3 degrees, the controller 10 outputs a command signal for opening the gaseous fuel injection valve 8 to the gaseous fuel injection valve 8.
  • the crank angle C3 degrees is the same timing as the crank angle B1 degree according to the first embodiment.
  • the gaseous fuel injection valve 8 is open and the gate valve 22 is closed. Therefore, similarly to the period U1 of the first embodiment, the high-pressure gaseous fuel PG is not newly supplied to the supply flow passage 21 through the gate valve 22, and remains in the supply flow passage 21 from the gaseous fuel injection valve 8. Only the gaseous fuel PG is injected into the combustion chamber 7. Therefore, in the period V3, the pressure in the supply flow channel 21 is greatly reduced.
  • the pressure of the supply flow passage 21 in the period V3 is the supply flow at the crank angle B1 degree of the first embodiment. It is smaller than the pressure of the passage 21.
  • the liquid fuel injection valve 9 is opened and the liquid fuel FO is injected as a pilot fuel at a timing close to the timing when the crank angle becomes C3 degree. It is ignited and gaseous fuel PG starts diffusion combustion.
  • the controller 10 When the crank angle is C4 degrees, the controller 10 outputs a command signal for opening the gate valve 22 to the gate valve 22.
  • the gaseous fuel PG In the supply flow passage 21, the gaseous fuel PG is injected by the gaseous fuel injection valve 8, but when the gate valve 22 is opened, the gaseous fuel PG of high pressure (P1 bar) is supplied from the gaseous fuel supply source 23. Therefore, in a period V4 from when the crank angle becomes C4 degrees to C5 degrees, the pressure in the supply flow path 21 increases as in the period U2 of the first embodiment.
  • the pressure increase in the supply flow passage 21 continues until the pressure decrease due to the injection of the gaseous fuel PG from the gaseous fuel injection valve 8 and the pressure increase due to the supply of the gaseous fuel PG from the gate valve 22 are balanced.
  • the pressure decrease due to the injection of the gaseous fuel PG from the gaseous fuel injection valve 8 and the pressure increase due to the supply of the gaseous fuel PG from the gate valve 22 are balanced. Therefore, in the period V5 from when the crank angle becomes C5 degrees to C6 degrees, the gaseous fuel injection valve 8 and the gate valve 22 are opened as in the period U3 according to the first embodiment, and the supply flow The pressure in passage 21 gradually decreases.
  • the control device 10 outputs a command signal for closing the gaseous fuel injection valve 8 to the gaseous fuel injection valve 8. Therefore, in a period V6 from when the crank angle becomes C6 degrees to C7 degrees, the gaseous fuel injection valve 8 closes in a state where the gate valve 22 is open, as in the period U4 according to the first embodiment. .
  • the gaseous fuel PG is supplied from the gaseous fuel supply source 23 through the gate valve 22, and the gas fuel PG is not injected, so the pressure in the supply flow passage 21 gradually increases.
  • the controller 10 outputs a command signal for closing the gate valve 22 to the gate valve 22.
  • the period V7 which is a period after the crank angle C7 degrees
  • both the gaseous fuel injection valve 8 and the gate valve 22 are closed as in the period U5 according to the first embodiment.
  • the pressure of 21 becomes constant.
  • the pressure of the supply flow passage 21 can be reduced before the start of the combustion. Therefore, the pressure of the supply flow path 21 and the combustion chamber 7 in the early stage of combustion can be reduced more suitably. Therefore, in the second embodiment, the generation of NOx can be further suitably suppressed, and a decrease in thermal efficiency can also be suppressed. Further, by adjusting the injection timing and injection period of the injection at the crank angle C1 degree, it is possible to adjust the pressure of the supply flow passage 21 at the initial stage of combustion and the injection amount of the gaseous fuel PG, so the gaseous fuel PG is injected Control can be performed more suitably. Furthermore, since the mixture MG exists in the combustion chamber 7, a part thereof is premixed combustion, and generation of NOx can be further suitably suppressed.
  • FIG. 15 is a view showing another example of the gaseous fuel supply system according to the second embodiment.
  • the valve for injecting the gaseous fuel PG into the combustion chamber 7 as the first valve is a single valve of the gaseous fuel injection valve 8.
  • the gaseous fuel PG as the first valve is the combustion chamber
  • the number of valves injected into 7 may be more than one.
  • injection relating to premixing may be performed by the gaseous fuel injection valve 8 and another injection valve.
  • the gaseous fuel supply system 15a further includes a premixed injection valve 8a.
  • the premix injection valve 8 a is controlled by the controller 10 in the same manner as the gaseous fuel injection valve 8.
  • the premixed injection valve 8a injects the gaseous fuel PG into the combustion chamber 7 in a period V1 shown in FIG. In other words, the premixed injection valve 8a performs the injection related to the premixed.
  • the gaseous fuel injection valve 8 injects the gaseous fuel PG into the combustion chamber 7 in a period V3 to a period V5 shown in FIG.
  • the premixing injection valve 8a is provided between the gaseous fuel injection valve 8 and the gate valve 22, it is not restricted to this.
  • the premixed injection valve 8 a may be connected to the supply flow passage 21 and may be located downstream of the gate valve 22 on the opposite side of the gaseous fuel supply source 23 in the flow direction of the gaseous fuel PG.
  • the gaseous fuel injection valve 8 in one cycle of the dual fuel engine 1, is further opened before the gaseous fuel injection valve 8 is opened and before the liquid fuel FO is injected.
  • the premix injection valve 8a is further opened before the gaseous fuel injection valve 8 is opened and before the liquid fuel FO is injected. Therefore, the pressure of the gaseous fuel PG in the combustion chamber 7 can be further suitably reduced at the initial stage of combustion, and the generation of NOx can be suppressed. Moreover, injection control of gaseous fuel PG can be performed more suitably.
  • Embodiment 1 and Embodiment 2 were described, these embodiments etc. are not limited by the contents of these embodiments etc. Further, the above-described constituent elements include ones that can be easily conceived by those skilled in the art, substantially the same ones, and so-called equivalent ranges. Furthermore, the components described above can be combined as appropriate. Furthermore, various omissions, substitutions, or modifications of the components can be made without departing from the scope of the above-described embodiment and the like.

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Abstract

　気体燃料供給システム（１５）は、シリンダとピストンとの間に形成される燃焼室（７）と、燃焼室（７）に気体燃料（ＰＧ）を噴射する第１の弁と、気体燃料（ＰＧ）の供給部と第１の弁との間に設けられて、第１の弁に気体燃料（ＰＧ）を供給し、かつ燃焼室（７）に気体燃料（ＰＧ）を供給する際において、第１の弁を開弁した後に開弁する第２の弁と、を含む。

Description

気体燃料供給システム、制御装置及びエンジン
　本発明は、気体燃料供給システム、気体燃料供給システムの制御装置及びエンジンに関するものである。
　例えば船舶の動力源として、特許文献１に記載されているような、液体燃料及び気体燃料の両方を使って動力を発生するデュアルフューエルエンジン（二元燃料エンジン）が知られている。
　デュアルフューエルエンジンは、液体燃料（燃料油）のみを使う燃料油専用モードと、液体燃料及び気体燃料（燃料ガス）の両方を使う二種燃料モードとのそれぞれで作動可能である。燃料油専用モードは、燃焼室に液体燃料を供給して、その供給された液体燃料を燃焼させる方式である。二種燃料モードは、燃焼室に気体燃料を供給するとともに、燃焼室に少量の液体燃料を供給してパイロット火炎を生成して、パイロット火炎で気体燃料を着火して燃焼させる方式である。
特許第３４３２０９８号公報
　二種燃料モードにおいては、高圧の気体燃料を供給するタイミングと、気体燃料を着火させるタイミングとが近く、燃焼形態が拡散燃焼となる。拡散燃焼においては、高温の燃焼領域が形成される場合があり、高温の燃焼領域においては、ＮＯｘ（窒素酸化物）が発生しやすくなる可能性がある。
　そこで、本発明は、ＮＯｘの生成を抑制することができる気体燃料供給システム、制御装置及びエンジンを提供することを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の気体燃料供給システムは、シリンダとピストンとの間に形成される燃焼室と、前記燃焼室に気体燃料を噴射する第１の弁と、前記気体燃料の供給部と前記第１の弁との間に設けられて、前記第１の弁に前記気体燃料を供給し、かつ前記燃焼室に前記気体燃料を供給する際において、前記第１の弁を開弁した後に開弁する第２の弁と、を含む。
　本発明によれば、第１の弁を開き、気体燃料の燃焼室への噴射が始まった際には、第２の弁は閉じている。そのため、第１の弁には、第２の弁からの気体燃料が新たに供給されず、第１の弁に残存していた気体燃料のみを噴射することになる。そして、第２の弁からの気体燃料が新たに供給されないため、第１の弁が噴射する気体燃料の圧力の低減が大きくなる。その後、第２の弁が開くと、第１の弁に新たな気体燃料が供給され、第１の弁が噴射する気体燃料の圧力が上昇する。このように、初期において、燃焼室へ噴射される気体燃料の圧力が小さく、その後、燃焼室へ噴射される気体燃料の圧力が大きくなった場合、初期における燃焼温度の上昇が抑制され、ＮＯｘの生成が抑制される。
　前記気体燃料供給システムは、前記第１の弁が閉弁した後に、前記第２の弁が閉弁することが好ましい。第１の弁が閉じた後、第２の弁が閉じるまでの間に、第１の弁に対して気体燃料が供給される。そのため、第１の弁に残存している気体燃料が、サイクル毎に少なくなったり、多くなったりすることを抑制し、第１の弁による初期の気体燃料の噴射圧力が、サイクル毎に低くなったり、高くなったりすることを抑制することができる。
　前記気体燃料供給システムは、前記第１の弁が開弁する前であって、前記点火装置により前記気体燃料が点火される前に、さらに前記第１の弁が開弁することが好ましい。第１の弁が開弁する前であって、気体燃料が点火される前に、さらに第１の弁を開いて気体燃料を噴射すると、第１の弁に残存している気体燃料の圧力が減少する。そのため、その後に再度第１の弁を開弁した際の、第１の弁が噴射する気体燃料の圧力がより低減する。従って、初期における気体燃料の噴射圧力と、その後の気体燃料の噴射圧力との差を、より好適に大きくすることができるため、ＮＯｘの生成の抑制など、気体燃料の噴射制御をより好適に行うことができる。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の気体燃料供給システムの制御装置は、シリンダとピストンとの間に形成される燃焼室と、前記燃焼室に気体燃料を噴射する第１の弁と、前記気体燃料の供給部と前記第１の弁との間に設けられて、前記第１の弁に前記気体燃料を供給する第２の弁と、を含む気体燃料供給システムの制御装置であって、前記燃焼室に前記気体燃料を供給する際において、前記第１の弁を開弁した後に、前記第２の弁を開弁させる。係る気体燃料供給システムの制御装置を有することにより、初期における燃焼温度の上昇が抑制され、ＮＯｘの生成が抑制される。
　前記気体燃料供給システムの制御装置は、前記第１の弁を閉弁させた後に、前記第２の弁を閉弁させることが好ましい。係る気体燃料供給システムの制御装置を有することにより、第１の弁による初期の気体燃料の噴射圧力が、サイクル毎に低くなったり、高くなったりすることを抑制することができる。
　前記気体燃料供給システムの制御装置は、前記第１の弁を開弁させる前であって、前記点火装置により前記気体燃料を点火する前に、さらに前記第１の弁を開弁させることが好ましい。係る気体燃料供給システムの制御装置を有することにより、初期における気体燃料の噴射圧力と、その後の気体燃料の噴射圧力との差を、より好適に大きくすることができるため、ＮＯｘの生成の抑制など、気体燃料の噴射制御をより好適に行うことができる。
　前記エンジンは、前記気体燃料供給システムを有することが好ましい。係るエンジンにより、ＮＯｘの生成を抑制することができる。
　前記エンジンは、２ストロークエンジンであることが好ましい。２ストロークエンジンは、船舶等の動力源として好適である。
　本発明によれば、気体燃料用エンジンにおいてＮＯｘの生成を抑制することができる。
図１は、実施形態１に係るデュアルフューエルエンジン１の一例を示す模式図である。 図２は、デュアルフューエルエンジン１の動作の一例を示す模式図である。 図３は、二種燃料モードにおいて燃焼室に燃料が噴射されている状態の一例を模式的に示す平面図である。 図４は、二種燃料モードにおいて燃料が燃焼している状態の一例を模式的に示す図である。 図５は、二種燃料モードにおいて燃料が燃焼している状態の一例を模式的に示す平面図である。 図６は、実施形態１に係る気体燃料供給システム１５の一例を示す図である。 図７は、制御装置１０の構成の一例を示す模式図である。 図８は、比較例に係るクランク角度と、供給流路２１における気体燃料ＰＧの圧力との関係を示す図である。 図９は、実施形態１に係るクランク角度と、供給流路２１における気体燃料ＰＧの圧力との関係を示す図である。 図１０は、実施形態２における、気体燃料ＰＧの予混合に係る噴射を行っている状態を模式的に表す平面図である。 図１１は、実施形態２における、気体燃料ＰＧが予混合されている状態を示す平面図である。 図１２は、実施形態２における、気体燃料ＰＧおよび液体燃料ＦＯの噴射を行っている状態を模式的に示す平面図である。 図１３は、液体燃料ＦＯ及び気体燃料ＰＧが燃焼している状態の一例を模式的に示す平面図である。 図１４は、実施形態２に係るクランク角度と、供給流路２１における気体燃料ＰＧの圧力との関係を示す図である。 図１５は、実施形態２に係る気体燃料供給システムの他の一例を示す図である。
　（実施形態１）
　以下、本発明の実施形態１を、図面を参照して詳細に説明する。図１は、実施形態１に係るデュアルフューエルエンジン１の一例を示す模式図である。エンジンとしてのデュアルフューエルエンジン１は、台板５０と、台板５０に設けられた架構（本体）５１と、架構５１に設けられたジャケット５２とを備えている。また、デュアルフューエルエンジン１は、ジャケット５２に設けられたシリンダ２と、シリンダ２の内部で往復移動するピストン３と、ピストン３に接続されたピストン棒４１と、連接棒４３と、ピストン棒４１と連接棒４３とを連結するクロスヘッド４２と、クランクピン４４を介して連接棒４３と接続されたクランク軸４を備えている。また、デュアルフューエルエンジン１は、クランク軸４の回転角度（クランク角度）を検出する角度検出装置６と、ピストン３の上面とシリンダ２の内壁と排気弁１３との間に形成される燃焼室７に気体燃料ＰＧを供給する、第１の弁としての気体燃料噴射弁８を含む気体燃料供給システム１５と、燃焼室７に液体燃料ＦＯを供給する、点火装置としての液体燃料噴射弁９と、排気弁１３と、排気弁１３を駆動する駆動装置１４と、デュアルフューエルエンジン１及び気体燃料供給システム１５を制御する制御装置１０とを備えている。
　シリンダ２は、ジャケット５２に設けられたシリンダライナ２Ａと、シリンダライナ２Ａ上に設けられたシリンダカバー２Ｂとを有する。クロスヘッド４２は、架構５１に設けられた案内部５１Ｇに沿って動き、ピストン棒４１からの機械的動力を連接棒４３に伝達する。クランク軸４は、台板５０に配置され、ピストン３から伝達される機械的動力を出力する。このように、デュアルフューエルエンジン１はいわゆるクロスヘッド式エンジンであるが、クロスヘッド４２を有さない、いわゆるトランクピストン式エンジンでもよい。
　気体燃料噴射弁８は、燃焼室７に気体燃料ＰＧを噴射可能である。気体燃料ＰＧは、燃料としてのガスである。本実施形態において、気体燃料噴射弁８は、燃焼室７に２つ配置される。なお、気体燃料噴射弁８の数は任意である。
　液体燃料噴射弁９は、燃焼室７に液体燃料ＦＯを噴射可能である。液体燃料ＦＯは、例えば、軽油、重油、及び重質油の少なくとも一つを含む。本実施形態において、液体燃料噴射弁９は、燃焼室７に２つ配置される。なお、液体燃料噴射弁９の数は任意である。
　角度検出装置６は、例えば、クランク軸４に配置されたエンコーダスケールのようなスケール（格子）と、そのスケールを検出するエンコーダヘッドのような検出器とを有する。検出器は、クランク軸４のスケールを検出して、クランク軸４の回転パルスを検出する。クランク軸４の回転パルスは、例えば、ピストン３の上死点に位置におけるタイミングと関連付けられている。クランク軸４の回転パルスから、クランク軸４の回転速度が求められる。角度検出装置６は、検出器で検出したピストン３の上死点に位置におけるタイミングとクランク軸４の回転速度とに基づいて、クランク軸４の回転角度（クランク角度）を検出する。角度検出装置６の検出結果は制御装置１０に出力される。クランク角度とピストン３の位置とは関連付けられている。制御装置１０は、角度検出装置６の検出結果に基づいて、上死点及び下死点を含むピストン３の位置を求めることができる。また、制御装置１０は、内蔵されているタイマーの出力と、角度検出装置６の検出結果とに基づいて、例えば、ピストン３が上死点に配置された時点、及び下死点に配置された時点を求めることができる。制御装置１０は、クランク角度に基づいて、排気弁１３の開閉、気体燃料噴射弁８からの気体燃料ＰＧの噴射、及び液体燃料噴射弁９からの液体燃料ＦＯの噴射を制御するための指令信号を出力する。また、詳しくは後述するが、制御装置１０は、気体燃料供給システムのゲート弁の開閉を制御するための指令信号も出力する。
　図２は、デュアルフューエルエンジン１の動作の一例を示す模式図である。実施形態１において、デュアルフューエルエンジン１は、２ストローク１サイクルのディーゼルエンジンである。図２に示すように、デュアルフューエルエンジン１の動作は、掃気ポート１１から取り入れた新しい空気を燃焼室７に送る掃気工程（Ａ）と、燃焼室７の空気をピストン３で圧縮する圧縮工程（Ｂ）と、燃焼室７に燃料を噴射してその燃料を燃焼させる燃焼工程（Ｃ）と、燃焼工程後の燃焼室７の気体を排気ポート１２から排出する排気工程（Ｄ）と、を含む。なお、上述のように、実施形態１では、デュアルフューエルエンジン１は２ストロークのエンジンであり、船舶等の動力源として好適である。ただし、２ストローク１サイクルのエンジンに限られず、例えば、４ストローク１サイクルのエンジンでもよい。
　デュアルフューエルエンジン１は、液体燃料ＦＯのみを使う燃料油専用モードと、液体燃料ＦＯ及び気体燃料ＰＧの両方を使う二種燃料モードとのそれぞれで作動可能である。
　燃料油専用モードは、液体燃料噴射弁９から燃焼室７に液体燃料ＦＯを供給し、液体燃料ＦＯを燃焼させる一方、気体燃料噴射弁８から燃焼室７に気体燃料ＰＧが供給されないモードである。燃料油専用モードでは、圧縮工程において、燃焼室７の空気が圧縮された後、燃焼工程において、液体燃料噴射弁９から燃焼室７に液体燃料ＦＯが噴射される。高温高圧の空気に液体燃料ＦＯが噴射されることにより、液体燃料ＦＯは自然発火して燃焼する。
　二種燃料モードは、燃焼室７に液体燃料ＦＯ及び気体燃料ＰＧの両方が供給されるモードである。二種燃料モードは、気体燃料噴射弁８から燃焼室７に気体燃料ＰＧを噴射するとともに、液体燃料噴射弁９から燃焼室７に少量の液体燃料ＦＯを噴射してパイロット火炎を生成することで、パイロット火炎で気体燃料ＰＧを着火して燃焼させる方式である。なお、気体燃料ＰＧを着火する方法は、液体燃料ＦＯを噴射することに限られない。例えば、点火装置としてスパークプラグを用いて、気体燃料ＰＧを点火することも可能である。
　次に、図３、図４、及び図５を参照して二種燃料モードについて説明する。図３は、二種燃料モードにおいて、気体燃料噴射弁８から燃焼室７に気体燃料ＰＧが噴射され、液体燃料噴射弁９から燃焼室７に液体燃料ＦＯが噴射されている状態の一例を模式的に示す平面図である。図４は、二種燃料モードにおいて、液体燃料ＦＯ及び気体燃料ＰＧのそれぞれが燃焼している状態の一例を模式的に示す図である。図５は、二種燃料モードにおいて、液体燃料ＦＯ及び気体燃料ＰＧが燃焼している状態の一例を模式的に示す平面図である。
　圧縮工程において、燃焼室７の空気が圧縮される。図３に示すように、燃焼工程において、気体燃料噴射弁８から燃焼室７に気体燃料ＰＧが噴射される。また、液体燃料噴射弁９から燃焼室７に少量の液体燃料ＦＯが噴射される。ピストン３が上死点近傍に配置される時点において、液体燃料ＦＯと気体燃料ＰＧとが燃焼室７に近いタイミングで噴射される。二種燃料モードにおいて、主燃料は、気体燃料ＰＧである。
　図３に示すように、気体燃料噴射弁８は、気体燃料ＰＧを噴射する噴口８Ｓを複数有する。液体燃料噴射弁９は、液体燃料ＦＯを噴射する噴口９Ｓを複数有する。気体燃料噴射弁８は、その気体燃料噴射弁８の噴口８Ｓの軸８Ａに対する放射方向に関して外側に向かって気体燃料ＰＧを噴射する。液体燃料噴射弁９は、その液体燃料噴射弁９の噴口９Ｓの軸９Ａに対する放射方向に関して外側に向かって液体燃料ＦＯを噴射する。噴口９Ｓの軸９Ａは、噴口８Ｓの軸８Ａに交差するように設けられているため、噴口９Ｓから噴射された液体燃料ＦＯは、噴口８Ｓから噴射された気体燃料ＰＧと交差する。
　液体燃料噴射弁９から噴射された少量の液体燃料ＦＯは自然発火して、パイロット火炎を生成する。気体燃料噴射弁８は、高圧の気体燃料ＰＧを噴射する。高温高圧の空気が満たされ、パイロット火炎が生成されている燃焼室７に、高圧の気体燃料ＰＧが供給されることにより、図４及び図５に示すように、燃焼室７において拡散燃焼が生じる。本実施形態において、二種燃料モードは、拡散燃焼方式で気体燃料ＰＧを燃焼させる。
　次に、実施形態１に係る気体燃料供給システム１５の一例について説明する。図６は、実施形態１に係る気体燃料供給システム１５の一例を示す図である。
　気体燃料供給システム１５は、デュアルフューエルエンジン１の燃焼室７に気体燃料ＰＧを供給する。気体燃料供給システム１５は、制御装置１０により制御される。気体燃料供給システム１５は、燃焼室７に気体燃料ＰＧを噴射する気体燃料噴射弁８と、気体燃料噴射弁８に供給される気体燃料ＰＧが流れる供給流路２１と、供給流路２１を開閉可能な第２の弁としてのゲート弁２２と、気体燃料ＰＧを供給する気体燃料供給源２３とを備えている。気体燃料噴射弁８及びゲート弁２２は、制御装置１０に制御される。ゲート弁２２は、気体燃料ＰＧを送出可能なポンプを含む気体燃料の供給部としての気体燃料供給源２３と、気体燃料噴射弁８との間に設けられている。ゲート弁２２は気体燃料供給源２３と接続されているため、気体燃料供給源２３は、ゲート弁２２に気体燃料ＰＧを供給する。ゲート弁２２は供給流路２１にも接続されているため、ゲート弁２２は、開弁により、気体燃料ＰＧを供給流路２１に供給する。気体燃料噴射弁８は、開弁により、供給流路２１から燃焼室７に気体燃料ＰＧを供給する。気体燃料供給源２３は、高圧の気体燃料ＰＧを供給する。
　図７は、制御装置１０の構成の一例を示す模式図である。制御装置１０は、例えば、コンピュータとして、気体燃料供給システム１５を制御する。図７に示すように、コンピュータとしての制御装置１０は、処理部６１と、記憶部６２とを含む。処理部６１は、例えば、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）である。記憶部６２には、例えば、主としてＲＡＭ（Random　Access　Memory）が用いられる。記憶部６２には、例えば、気体燃料供給システム１５を制御するための命令が記述されたコンピュータプログラムＰＲが記憶される。
　処理部６１は、図１に示すように、角度検出装置６から、クランク角度の情報を収集する。処理部６１は、収集したクランク角度の情報を記憶部６２に記憶する。また、処理部６１は、記憶部６２から、気体燃料供給システム１５を制御するための命令が記述されたコンピュータプログラムＰＲを読み出す。具体的には、コンピュータプログラムＰＲには、クランク角度に応じて、気体燃料噴射弁８及びゲート弁２２の開閉を制御する命令が記述されている。処理部６１は、角度検出装置６から収集したクランク角度の情報と、コンピュータプログラムＰＲとの命令に基づき、気体燃料供給システム１５を制御し、気体燃料噴射弁８及びゲート弁２２の開閉を制御する。ただし、気体燃料噴射弁８とゲート弁２２とは、例えば、デュアルフューエルエンジン１のクランク軸４の回転に連動するカム及びタイミングベルト等により、機械的に制御されていてもよい。
　気体燃料ＰＧは、液体燃料ＦＯと比べて粘度が低いため、例えばバルブのシート部などから漏れやすい。そのため、ゲート弁２２は、安全弁（インターロック機構）として機能するよう設けられている。例えば、気体燃料噴射弁８から、燃焼室７の気体燃料ＰＧが漏れてきても、ゲート弁２２は、気体燃料ＰＧの逆流を防ぐことができる。
　次に、気体燃料噴射弁８とゲート弁２２との開閉のタイミングを、比較例と比較しながら説明する。図８は、比較例に係る、気体燃料噴射弁８及びゲート弁２２の開閉と、クランク角度と、供給流路２１における気体燃料ＰＧの圧力（気体燃料噴射弁８の入口の圧力）との関係を示す図である。なお、比較例においても、実施形態１と同様に、図６に示す気体燃料供給システム１５を有している。
　図８において、クランク角度が０度のとき、ピストン３は上死点に配置される。クランク角度が１８０度（又は－１８０度）のとき、ピストン３は下死点に配置される。なお、図８は、クランク角度が－９０度から９０度の範囲における、気体燃料噴射弁８とゲート弁２２との間の供給流路２１の圧力と、気体燃料噴射弁８とゲート弁２２との開閉のタイミングとを示す。
　図８に示されるように、クランク角度Ａ１度以前の期間Ｔ０においては、気体燃料噴射弁８及びゲート弁２２は閉じている。そのため、期間Ｔ０において、供給流路２１の圧力は一定となる。
　クランク角度がＡ１度において、制御装置１０は、ゲート弁２２を開ける指令信号をゲート弁２２に出力する。クランク角度がＡ１度よりも大きいＡ２度になったとき、制御装置１０は、気体燃料噴射弁８を開ける指令信号を気体燃料噴射弁８に出力する。すなわち、比較例においては、デュアルフューエルエンジン１の１サイクルにおいて、ゲート弁２２が先に開き、気体燃料噴射弁８が後に開く。
　クランク角度がＡ１度になったときからＡ２度になるまでの期間Ｔ１においては、ゲート弁２２が開いており、気体燃料噴射弁８は閉じている。ゲート弁２２には、気体燃料供給源２３から高圧（Ｐ１ｂａｒ）の気体燃料ＰＧが供給される。気体燃料噴射弁８が閉じた状態でゲート弁２２が開くことにより、期間Ｔ１において、気体燃料噴射弁８とゲート弁２２との間の供給流路２１の圧力は、気体燃料供給源２３と同じＰ１ｂａｒとなる。
　クランク角度がＡ２度において、ゲート弁２２が開いている状態で気体燃料噴射弁８が開くことにより、気体燃料噴射弁８から気体燃料ＰＧが燃焼室７に噴射される。このように、比較例は、クランク角度がＡ２度になったときからＡ３度になるまでの期間Ｔ２において、ゲート弁２２が開いたまま気体燃料ＰＧが燃焼室７へ噴射されている。つまり、気体燃料供給源２３から供給された高圧の気体燃料ＰＧが、ゲート弁２２、供給流路２１及び気体燃料噴射弁８を通じて、燃焼室７に噴射されている。そして、気体燃料噴射弁８が開くタイミングと近いタイミングで、液体燃料噴射弁９から液体燃料ＦＯがパイロット燃料として噴射され、気体燃料ＰＧが点火され、気体燃料ＰＧが燃焼する。このように、比較例の燃焼形態は拡散燃焼である。なお、比較例において、クランク角度Ａ２度は、０度である。すなわち、ピストン３が上死点に配置されたときに、気体燃料噴射弁８から気体燃料ＰＧが噴射される。また、期間Ｔ２においては、ゲート弁２２が開いたまま気体燃料噴射弁８が開いて気体燃料ＰＧが噴射されることにより、気体燃料噴射弁８とゲート弁２２との間の供給流路２１の圧力は徐々に低下する。
　クランク角度Ａ３度において、制御装置１０は、気体燃料噴射弁８を閉じる指令信号を気体燃料噴射弁８に出力する。そのため、クランク角度がＡ３度になったときからＡ４度になるまでの期間Ｔ３において、ゲート弁２２が開いた状態で、気体燃料噴射弁８が閉じている。期間Ｔ３において、ゲート弁２２を通じて気体燃料供給源２３から気体燃料ＰＧが供給流路２１に供給され、気体燃料ＰＧは噴射されないため、供給流路２１の圧力は徐々に増大する。
　クランク角度Ａ４度において、制御装置１０は、ゲート弁２２を閉じる指令信号をゲート弁２２に出力する。クランク角度Ａ４度以降の期間である期間Ｔ４においては、気体燃料噴射弁８及びゲート弁２２の両方が閉じられているため、供給流路２１の圧力は、一定となる。
　次に、実施形態１における、気体燃料噴射弁８とゲート弁２２との開閉のタイミングを説明する。図９は、実施形態１に係る、気体燃料噴射弁８及びゲート弁２２の開閉と、クランク角度と、供給流路２１における気体燃料ＰＧの圧力（気体燃料噴射弁８の入口の圧力）との関係を示す図である。図９に示すように、実施形態１においては、ゲート弁２２より先に、気体燃料噴射弁８が開く。係る点で、比較例と実施形態１とは異なる。
　図９において、クランク角度が０度のとき、ピストン３は上死点に配置される。クランク角度が１８０度（又は－１８０度）のとき、ピストン３は下死点に配置される。なお、図９は、クランク角度が－９０度から９０度の範囲における、気体燃料噴射弁８とゲート弁２２との間の供給流路２１の圧力と、気体燃料噴射弁８とゲート弁２２との開閉のタイミングとを示す。
　図９に示されるように、クランク角度Ｂ１度以前の期間Ｕ０において、気体燃料噴射弁８及びゲート弁２２は閉じている。そのため、期間Ｕ０において、供給流路２１の圧力は一定となる。
　制御装置１０は、角度検出装置６によるクランク角度の検出結果に基づいて、指令信号を出力するタイミングを決定する。すなわち、クランク角度がＢ１度において、制御装置１０は、気体燃料噴射弁８を開ける指令信号を気体燃料噴射弁８に出力する。そして、クランク角度がＢ１度よりも角度が大きいＢ２度になったとき、制御装置１０は、ゲート弁２２を開ける指令信号をゲート弁２２に出力する。すなわち、実施形態１においては、デュアルフューエルエンジン１の１サイクルにおいて、気体燃料噴射弁８が先に開き、ゲート弁２２が後に開く。なお、実施形態１において、クランク角度Ｂ１度は、０度である。すなわち、ピストン３が上死点に配置されたときに、気体燃料噴射弁８から気体燃料ＰＧが噴射される。ただし、クランク角度Ｂ１は０度に限られず、０度より小さくてもよいし、大きくてもよい。
　実施形態１においては、ゲート弁２２より先に、気体燃料噴射弁８が開く。比較例においては、気体燃料噴射弁８より先に、ゲート弁２２が開く。従って、比較例における期間Ｔ１のように、気体燃料噴射弁８が閉じた状態でゲート弁２２が開いて、供給流路２１の圧力を上昇させるという期間が、実施形態１にはない。そのため、実施形態１における気体燃料噴射弁８を開くクランク角度であるクランク角度Ｂ１度における供給流路２１の圧力は、比較例における気体燃料噴射弁８を開くクランク角度であるクランク角度Ａ２度における供給流路２１の圧力よりも小さい。
　クランク角度がＢ１度になったときからＢ２度になるまでの期間Ｕ１においては、気体燃料噴射弁８が開いており、ゲート弁２２は閉じている。そのため、期間Ｕ１においては、ゲート弁２２を通じて供給流路２１に高圧の気体燃料ＰＧが新たに供給されることなく、気体燃料噴射弁８から、供給流路２１に残存している気体燃料ＰＧのみが燃焼室７に噴射されている。一方、比較例においては、期間Ｔ２において、気体燃料噴射弁８及びゲート弁２２が開いているため、ゲート弁２２を通じて供給流路２１に高圧の気体燃料ＰＧが供給されながら、気体燃料噴射弁８から、気体燃料ＰＧが燃焼室７に噴射されている。従って、実施形態１に係る期間Ｕ１では、比較例に係る期間Ｔ２よりも、供給流路２１の圧力が大きく低下する。比較例においては、期間Ｔ２の終期であるクランク角度がＡ３度になったタイミングにおいては、供給流路２１の圧力はＰ２ｂａｒより大きくなっている。一方、実施形態１においては、期間Ｕ１の終期であるクランク角度がＢ２度のタイミングにおいては、供給流路２１の圧力はＰ２ｂａｒより小さくなっている。また、気体燃料噴射弁８が開くタイミングであるクランク角度Ｂ１度と近いタイミングで、液体燃料噴射弁９が開いて液体燃料ＦＯがパイロット燃料として噴射される。そして、気体燃料ＰＧが点火され、気体燃料ＰＧが燃焼する。実施形態１における燃焼形態は拡散燃焼である。
　クランク角度がＢ２度において、制御装置１０は、ゲート弁２２を開ける指令信号をゲート弁２２に出力する。供給流路２１には、気体燃料噴射弁８により気体燃料ＰＧが流出されているが、ゲート弁２２が開くことにより、気体燃料供給源２３から高圧（Ｐ１ｂａｒ）の気体燃料ＰＧが供給流路２１へ供給される。そのため、クランク角度がＢ２度になったときからＢ３度になるまでの期間Ｕ２においては、供給流路２１の圧力が上昇する。供給流路２１の圧力上昇は、気体燃料噴射弁８からの気体燃料ＰＧの噴射による圧力減少と、ゲート弁２２からの気体燃料ＰＧの供給による圧力上昇がバランスされるまで続く。
　クランク角度Ｂ３度において、気体燃料噴射弁８からの気体燃料ＰＧの噴射による圧力減少と、ゲート弁２２からの気体燃料ＰＧの供給による圧力上昇とがバランスされる。クランク角度がＢ３度になったときからＢ４度になるまでの期間Ｕ３においては、気体燃料噴射弁８及びゲート弁２２が開いており、供給流路２１の圧力は徐々に減少する。期間Ｕ３においては、ゲート弁２２が開いたまま気体燃料ＰＧが燃焼室７へ噴射されている。つまり、気体燃料供給源２３から供給された高圧の気体燃料ＰＧが、ゲート弁２２、供給流路２１及び気体燃料噴射弁８を通じて、燃焼室７に噴射されている。そのため、ゲート弁２２が開いている期間Ｕ３よりも、ゲート弁２２が開いていない期間Ｕ１のほうが、供給流路２１の圧力減少量が大きくなっている。
　クランク角度Ｂ４度において、制御装置１０は、気体燃料噴射弁８を閉じる指令信号を気体燃料噴射弁８に出力する。そして、クランク角度Ｂ５度において、制御装置１０は、ゲート弁２２を閉じる指令信号をゲート弁２２に出力する。すなわち、実施形態１においては、デュアルフューエルエンジン１の１サイクルにおいて、気体燃料噴射弁８を閉じた後に、ゲート弁２２を閉じる。そのため、クランク角度がＢ４度になったときからＢ５度になるまでの期間Ｕ４において、ゲート弁２２が開いた状態で、気体燃料噴射弁８が閉じている。期間Ｕ４において、ゲート弁２２を通じて気体燃料供給源２３から気体燃料ＰＧが供給流路２１に供給され、気体燃料ＰＧは噴射されないため、供給流路２１の圧力は徐々に増大する。
　上述のように、クランク角度Ｂ５度において、制御装置１０は、ゲート弁２２を閉じる指令信号をゲート弁２２に出力する。このように、クランク角度Ｂ５度以降の期間である期間Ｕ５においては、気体燃料噴射弁８及びゲート弁２２の両方が閉じられているため、供給流路２１の圧力は、一定となる。
　上述のように、実施形態１における燃焼形態は拡散燃焼であり、クランク角度Ｂ１度における気体燃料噴射弁８からの気体燃料ＰＧの噴射は、拡散燃焼に係る噴射ということができる。拡散燃焼において、燃焼初期の燃料の噴射圧力が高いと、高温の燃焼領域が発生しやすくなり、燃焼によるＮＯｘの発生が大きくなる。しかし、実施形態１においては、例えば期間Ｕ１において、比較例における期間Ｔ２と比較して、供給流路２１の圧力が低くなっているため、燃焼初期における気体燃料ＰＧの噴射圧力及び燃焼室７内の圧力も低くなる。このように、実施形態１においては、気体燃料噴射弁８が先に開き、ゲート弁２２が後に開くため、燃焼初期において燃焼室７内の気体燃料ＰＧの圧力を低くすることができ、ＮＯｘの生成を抑制することができる。さらに、一般的には、ＮＯｘの低減と熱効率とはトレードオフの関係にあり、ＮＯｘの生成を抑制すると、熱効率が低下する。しかし、実施形態１によると、熱効率の低下も抑制することができる。すなわち、実施形態１による燃焼は、ＮＯｘと熱効率とのトレードオフを改善することができる。また、液体燃料ＦＯの噴射タイミングは、クランク角度がＢ１度になるタイミングと近くであれば、特に限定されず、クランク角度がＢ１度になるよりも前のタイミングでもよく、クランク角度がＢ１度になるよりも後のタイミングでもよい。
　実施形態１においては、気体燃料噴射弁８を閉じた後に、ゲート弁２２を閉じるため、期間Ｕ４に示すように、気体燃料ＰＧの噴射後に、供給流路２１の圧力を上昇させることができる。そのため、サイクル毎に供給流路２１の圧力が低下し、１サイクル毎に気体燃料噴射弁８から燃焼室７へ噴射する気体燃料ＰＧの圧力が下がることを抑制することができる。また、実施形態１においては、次のサイクルにおける燃焼初期の供給流路２１の圧力が、その前のサイクルにおける燃焼初期の供給流路２１の圧力よりも大きくなることを抑制することができる。従って、１サイクル毎に燃焼初期の供給流路２１の圧力が大きることを抑制することができる。例えば、実施形態１において、供給流路２１に圧力センサを設けて供給流路２１の圧力を確認し、１サイクル毎に供給流路２１の圧力が低下したり、上昇したりしないように、制御装置１０はゲート弁２２を閉じるタイミングを制御することができる。例えば、期間Ｕ５における供給流路２１の圧力を、期間Ｕ０における供給流路２１の圧力Ｐ３にする。
　このように、実施形態１においては、デュアルフューエルエンジン１の１サイクルにおいて、気体燃料噴射弁８が開いた後に、ゲート弁２２が開く。そのため、燃焼初期において燃焼室７内の気体燃料ＰＧの圧力を低くして、ＮＯｘの生成を抑制することができる。また、デュアルフューエルエンジン１の１サイクルにおいて、気体燃料噴射弁８を閉じた後に、ゲート弁２２を閉じる。そのため、サイクル毎に気体燃料噴射弁８から燃焼室７へ噴射する気体燃料ＰＧの圧力が低下したり、上昇したりすることを抑制することができる。
（実施形態２）
　次に、本発明の実施形態２を、図面を参照して詳細に説明する。実施形態２においては、実施形態１で説明した、クランク角度Ｂ１度における拡散燃焼に係る噴射の前に、ゲート弁２２を閉じたまま、さらに燃焼室７へ気体燃料ＰＧの噴射を行う。すなわち、気体燃料ＰＧの予混合を行う。クランク角度Ｂ１度における拡散燃焼に係る噴射の前の、燃焼室７へ気体燃料ＰＧの噴射を、以下、適宜予混合に係る噴射と記載する。実施形態２のその他の構成は、実施形態１と共通しており、実施形態１と共通している部分の説明は省略する。
　図１０、図１１、図１２及び図１３を参照して、実施形態２における、二種燃料モードでの燃焼について説明する。図１０は、実施形態２における、燃焼室７で気体燃料ＰＧを予混合に係る噴射を行っている状態を模式的に表す平面図である。図１１は、実施形態２における、燃焼室７での気体燃料ＰＧが予混合されている状態を平面図である。図１２は、実施形態２における、気体燃料ＰＧおよび液体燃料ＦＯの噴射を行っている状態を模式的に示す平面図である。図１３は、液体燃料ＦＯ及び気体燃料ＰＧが燃焼している状態の一例を模式的に示す平面図である。
　クランク角度が－１８０度であるタイミングよりも後であって、クランク角度が０度であるタイミングよりも前のタイミングにおいて（圧縮行程）、図１０に示すように、気体燃料噴射弁８から燃焼室７に気体燃料ＰＧが、予混合に係る噴射として噴射される。この場合、圧縮行程であるため、ピストン３が上昇する過程において、噴射された気体燃料ＰＧと燃焼室７内の空気とが混じり合って、図１１に示すように、混合気ＭＧが生成される。予混合に係る噴射は、クランク角度が－１００度以上、－１０度以下に行われることが好ましい。
　そして、実施形態１と同様に、ピストン３が上死点近傍に配置される時点において、図１２に示すように、気体燃料ＰＧと液体燃料ＦＯとが燃焼室７に近いタイミングで噴射される。二種燃料モードにおいて、主燃料は、気体燃料ＰＧである。
　液体燃料噴射弁９から噴射された少量の液体燃料ＦＯは自然発火（自己着火）して、パイロット火炎を生成する。パイロット火炎により、燃焼室７に噴射された気体燃料ＰＧも燃焼し、拡散燃焼が生じる。そして、図１３に示すように、気体燃料ＰＧの燃焼が、混合気ＭＧに伝播して、混合気ＭＧが燃焼することにより、一部に予混合燃焼が生じる。
　このように、実施形態２においては、一部が予混合燃焼となり、燃焼形態の全部が拡散燃焼である場合と比べて、ＮＯｘの発生を抑制することができる。
　次に、気体燃料噴射弁８とゲート弁２２との開閉のタイミングを説明する。図１４は、実施形態２に係る、気体燃料噴射弁８及びゲート弁２２の開閉と、クランク角度と、供給流路２１における気体燃料ＰＧの圧力（気体燃料噴射弁８の入口の圧力）との関係を示す図である。図１４に示すように、実施形態２においては、気体燃料噴射弁８が２回開く。係る点で、図９に示す実施形態１とは異なる。
　図１４において、クランク角度が０度のとき、ピストン３は上死点に配置される。クランク角度が１８０度（又は－１８０度）のとき、ピストン３は下死点に配置される。なお、図１４は、クランク角度が－９０度から９０度の範囲における、気体燃料噴射弁８とゲート弁２２との間の供給流路２１の圧力と、気体燃料噴射弁８とゲート弁２２との開閉のタイミングとを示す。
　図１４に示されるように、クランク角度Ｃ１度以前の期間Ｖ０においては、気体燃料噴射弁８及びゲート弁２２は閉じている。そのため、期間Ｖ０において、実施形態１に係る期間Ｕ０と同様に、供給流路２１の圧力は一定となる。
　制御装置１０は、角度検出装置６によるクランク角度の検出結果に基づいて、指令信号を出力するタイミングを決定する。すなわち、クランク角度がＣ１度において、制御装置１０は、気体燃料噴射弁８を開ける指令信号を気体燃料噴射弁８に出力する。クランク角度Ｃ１度での気体燃料噴射弁８の開弁は、後述するクランク角度Ｃ３度での気体燃料噴射弁８の開弁及び液体燃料ＦＯの噴射よりも先になされる。つまり、クランク角度Ｃ１度での気体燃料噴射弁８の開弁は、予混合に係る噴射である。なお、クランク角度Ｃ１は、圧縮行程である－１８０度以上０度以下の範囲であるが、－１００度以上、－１０度以下であることが好ましい。
　クランク角度がＣ１度になったときからＣ２度になるまでの期間Ｖ１においては、気体燃料噴射弁８が開いており、ゲート弁２２は閉じている。そのため、期間Ｖ１においては、ゲート弁２２を通じて供給流路２１に高圧の気体燃料ＰＧが新たに供給されることなく、気体燃料噴射弁８から、供給流路２１に残存している気体燃料ＰＧのみが燃焼室７に噴射されている。従って、期間Ｖ１において、供給流路２１の圧力が大きく低下する。また、期間Ｖ１は圧縮行程であり、燃焼室７内で、気体燃料ＰＧの燃焼が開始されない。
　次に、クランク角度がＣ２度において、制御装置１０は、気体燃料噴射弁８を閉じる指令信号を気体燃料噴射弁８に出力する。クランク角度がＣ２度になったときからＣ３度になるまでの期間Ｖ２においては、気体燃料噴射弁８とゲート弁２２とは閉じている。そのため、期間Ｖ２において、供給流路２１の圧力は一定となっている。なお、期間Ｖ１及び期間Ｖ２においては、期間Ｖ１で燃焼室７に噴射された気体燃料ＰＧが、燃焼室内の空気と混じり合って、混合気ＭＧが生成される。また、図１４によると、クランク角度がＣ２度における供給流路２１の圧力はＰ２ｂａｒよりも小さい。ただし、気体燃料噴射弁８が開くタイミングであるクランク角度Ｃ１度での供給流路２１の圧力よりも、クランク角度Ｃ２度における供給流路２１の圧力が低下していれば、これに限られない。また、実施形態２によれば、液体燃料ＦＯの噴射前、かつ後述するクランク角度Ｃ３度の前において気体燃料噴射弁８の開弁は、期間Ｖ１においての１回のみであったが、複数回であってもよい。
　クランク角度がＣ３度において、制御装置１０は、気体燃料噴射弁８を開く指令信号を気体燃料噴射弁８に出力する。クランク角度Ｃ３度は、実施形態１に係るクランク角度Ｂ１度と同じタイミングである。クランク角度がＣ３度になったときからＣ４度になるまでの期間Ｖ３においては、気体燃料噴射弁８が開いており、ゲート弁２２は閉じている。そのため、実施形態１の期間Ｕ１と同様に、ゲート弁２２を通じて供給流路２１に高圧の気体燃料ＰＧが新たに供給されることなく、気体燃料噴射弁８から、供給流路２１に残存している気体燃料ＰＧのみが燃焼室７に噴射されている。従って、期間Ｖ３において、供給流路２１の圧力が大きく低下する。
　実施形態２では、期間Ｖ１においてすでに気体燃料噴射弁８を開いて、気体燃料ＰＧを噴射しているため、期間Ｖ３における供給流路２１の圧力は、実施形態１のクランク角度Ｂ１度における供給流路２１の圧力よりもさらに小さくなっている。また、実施形態１に係るクランク角度Ｂ１度と同様に、クランク角度がＣ３度になるタイミングと近いタイミングで、液体燃料噴射弁９が開いて液体燃料ＦＯがパイロット燃料として噴射され、気体燃料ＰＧが点火され、気体燃料ＰＧが拡散燃焼を開始する。
　クランク角度がＣ４度において、制御装置１０は、ゲート弁２２を開く指令信号をゲート弁２２に出力する。供給流路２１では、気体燃料噴射弁８により気体燃料ＰＧは噴射されているが、ゲート弁２２が開くことにより、気体燃料供給源２３から高圧（Ｐ１ｂａｒ）の気体燃料ＰＧが供給される。そのため、クランク角度がＣ４度になったときからＣ５度になるまでの期間Ｖ４においては、実施形態１の期間Ｕ２と同様に、供給流路２１の圧力が上昇する。供給流路２１の圧力上昇は、気体燃料噴射弁８からの気体燃料ＰＧの噴射による圧力減少と、ゲート弁２２からの気体燃料ＰＧの供給による圧力上昇がバランスされるまで続く。
　クランク角度Ｃ５度において、気体燃料噴射弁８からの気体燃料ＰＧの噴射による圧力減少と、ゲート弁２２からの気体燃料ＰＧの供給による圧力上昇がバランスされる。そのため、クランク角度がＣ５度になったときからＣ６度になるまでの期間Ｖ５においては、実施形態１に係る期間Ｕ３と同様に、気体燃料噴射弁８及びゲート弁２２が開いており、供給流路２１の圧力は徐々に減少する。
　クランク角度Ｃ６度において、制御装置１０は、気体燃料噴射弁８を閉じる指令信号を気体燃料噴射弁８に出力する。そのため、クランク角度がＣ６度になったときからＣ７度になるまでの期間Ｖ６においては、実施形態１に係る期間Ｕ４と同様に、ゲート弁２２が開いた状態で、気体燃料噴射弁８が閉じる。供給流路２１においては、ゲート弁２２を通じて気体燃料供給源２３から気体燃料ＰＧが供給され、気体燃料ＰＧは噴射されないため、供給流路２１の圧力は徐々に増大する。
　クランク角度Ｃ７度において、制御装置１０は、ゲート弁２２を閉じる指令信号をゲート弁２２に出力する。このように、クランク角度Ｃ７度以降の期間である期間Ｖ７においては、実施形態１に係る期間Ｕ５と同様に、気体燃料噴射弁８及びゲート弁２２の両方が閉じられているため、供給流路２１の圧力は一定となる。
　実施形態２においては、期間Ｖ１において予混合に係る噴射を行っているため、燃焼が開始する前に、供給流路２１の圧力を下げることができる。そのため、燃焼初期における供給流路２１及び燃焼室７の圧力をより好適に低下させることができる。従って、実施形態２においては、さらに好適にＮＯｘの生成を抑制することができ、熱効率の低下も抑制することができる。また、クランク角度Ｃ１度での噴射の噴射時期や噴射期間を調整することによって、燃焼初期における供給流路２１の圧力や気体燃料ＰＧの噴射量を調整することができるため、気体燃料ＰＧの噴射制御をより好適に行うことができる。さらに、燃焼室７には混合気ＭＧが存在するため、一部が予混合燃焼となり、ＮＯｘの生成をさらに好適に抑制することができる。
　図１５は、実施形態２に係る気体燃料供給システムの他の一例を示す図である。実施形態２において、第１の弁としての、気体燃料ＰＧを燃焼室７に噴射する弁は、気体燃料噴射弁８の単数であったが、第１の弁としての、気体燃料ＰＧを燃焼室７に噴射する弁は、複数であってもよい。例えば、図１５に示すように、気体燃料噴射弁８と別の噴射弁によって、予混合に係る噴射を行ってもよい。図１５に示すように、気体燃料供給システム１５ａは、予混合噴射弁８ａを更に有する。予混合噴射弁８ａは、気体燃料噴射弁８と同様に、制御装置１０に制御される。予混合噴射弁８ａは、図１４に示す期間Ｖ１において、燃焼室７に気体燃料ＰＧを噴射する。言い換えれば、予混合噴射弁８ａは、予混合に係る噴射を行う。気体燃料噴射弁８は、図１４に示す期間Ｖ３から期間Ｖ５において、燃焼室７に気体燃料ＰＧを噴射する。なお、図１５においては、予混合噴射弁８ａは、気体燃料噴射弁８と、ゲート弁２２との間に設けられているが、これに限られない。予混合噴射弁８ａは、供給流路２１に接続され、ゲート弁２２よりも、気体燃料供給源２３の反対側である、気体燃料ＰＧの流れ方向の下流側にあればよい。
　このように、実施形態２においては、デュアルフューエルエンジン１の１サイクルにおいて、気体燃料噴射弁８が開く前であって、液体燃料ＦＯが噴射される前に、さらに気体燃料噴射弁８を開く。または、気体燃料噴射弁８が開く前であって、液体燃料ＦＯが噴射される前に、さらに予混合噴射弁８ａを開く。そのため、燃焼初期において燃焼室７内の気体燃料ＰＧの圧力をさらに好適に低減させ、ＮＯｘの生成を抑制することができる。また、気体燃料ＰＧの噴射制御をより好適に行うことができる。
　以上、実施形態１及び実施形態２を説明したが、これらの実施形態等の内容によりこれらの実施形態等が限定されるものではない。また、前述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、前述した実施形態等の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
　１　デュアルフューエルエンジン
　７　燃焼室
　８　気体燃料噴射弁
　８ａ　予混合噴射弁
　１０　制御装置
　１５　気体燃料供給システム
　２１　供給流路
　２２　ゲート弁
　２３　気体燃料供給源
　ＰＧ　気体燃料
　ＦＯ　液体燃料

Claims (8)

  1. 　シリンダとピストンとの間に形成される燃焼室と、
    　前記燃焼室に気体燃料を噴射する第１の弁と、
    　前記気体燃料の供給部と前記第１の弁との間に設けられて、前記第１の弁に前記気体燃料を供給し、かつ前記燃焼室に前記気体燃料を供給する際において、前記第１の弁を開弁した後に開弁する第２の弁と、
    　を含む気体燃料供給システム。
  2. 　前記第１の弁が閉弁した後に、前記第２の弁が閉弁する
    　請求項１に記載の気体燃料供給システム。
  3. 　前記第１の弁が開弁する前であって、前記点火装置により前記気体燃料が点火される前に、さらに前記第１の弁が開弁する
    　請求項１又は請求項２に記載の気体燃料供給システム。
  4. 　シリンダとピストンとの間に形成される燃焼室と、
    　前記燃焼室に気体燃料を噴射する第１の弁と、
    　前記気体燃料の供給部と前記第１の弁との間に設けられて、前記第１の弁に前記気体燃料を供給する第２の弁と、を含む気体燃料供給システムの制御装置であって、
    　前記燃焼室に前記気体燃料を供給する際において、前記第１の弁を開弁した後に、前記第２の弁を開弁させる、
    　気体燃料供給システムの制御装置。
  5. 　前記制御装置は、
    　前記第１の弁を閉弁させた後に、前記第２の弁を閉弁させる
    　請求項４に記載の気体燃料供給システムの制御装置。
  6. 　前記制御装置は、
    　前記第１の弁を開弁させる前であって、前記点火装置により前記気体燃料を点火する前に、さらに前記第１の弁を開弁させる
    　請求項４又は請求項５に記載の気体燃料供給システムの制御装置。
  7. 　請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の気体燃料供給システムを有する、
    　エンジン。
  8. 　前記エンジンは２ストロークエンジンである、請求項７に記載のエンジン。
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