WO2017047162A1

WO2017047162A1 - エンジン装置

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Publication number: WO2017047162A1
Application number: PCT/JP2016/065255
Authority: WO
Inventors: 良一萩原; 正義洞井; 大志村上; 達郎大皿; 修山岸
Original assignee: ヤンマー株式会社
Priority date: 2015-09-16
Filing date: 2016-05-24
Publication date: 2017-03-23
Also published as: EP3351778A4; KR101967591B1; CN112855361A; JP6450286B2; CN108026844A; US20190085773A1; KR20180034657A; EP3351778A1; EP3757374B1; EP3757374A1; EP3757374C0; EP3351778B1; CN108026844B; US10393035B2; JP2017057775A; CN112855361B

Abstract

運転モードの切換時において、安定した運転動作を実現できるエンジン装置を提供することを目的とする。本願発明のエンジン装置２１は、シリンダ７７内へ空気を供給させる吸気マニホールド６７と、前記シリンダ７７からの排気ガスを排気させる排気マニホールド４４と、吸気マニホールド６７から供給される空気に気体燃料を混合させるガスインジェクタ９８と、シリンダ７７に液体燃料を噴射して燃焼させるメイン燃料噴射弁７９とを備える。ガスモード及びディーゼルモードの一方から他方に運転モードを切り換える際に、エンジン回転数がエンジン装置を緊急停止させる上限値に近づいたものと判断したときに、ディーゼルモードに瞬時に切り換える。

Description

エンジン装置

　本願発明は、天然ガス等の気体燃料と重油等の液体燃料のいずれにも対応できる多種燃料採用型のエンジン装置に関するものである。

　従来より、例えばタンカーや輸送船等の船舶や陸上の発電施設においては、その駆動源としてディーゼルエンジンが利用されている。しかしながら、ディーゼルエンジンの排気ガス中には、環境保全の妨げになる有害物質となる、窒素酸化物、硫黄酸化物及び粒子状物質等が多く含まれている。そのため、近年では、ディーゼルエンジンの代替となるエンジンとして、有害物質の発生量を低減できるガスエンジンなどが普及されつつある。

　天然ガスといった燃料ガスを用いて動力を発生させるいわゆるガスエンジンは、空気に燃料ガスを混合した混合ガスをシリンダに供給して燃焼させる（特許文献１参照）。更には、ディーゼルエンジンの特性とガスエンジンの特性それぞれを組み合わせたエンジン装置として、天然ガス等の気体燃料（燃料ガス）を空気と混合させて燃焼室に供給して燃焼させる予混合燃焼方式と、重油等の液体燃料を燃焼室内に噴射して燃焼させる拡散燃焼方式とを併用できるデュアルフューエルエンジンが提供されている（特許文献２参照）。

　また、デュアルフューエルエンジンとして、気体燃料によるガスモードから液体燃料によるディーゼルモードに切り換える際に、気体燃料と液体燃料を調整して切り換えるマルチヒューエルエンジン又はバイフューエルエンジンが提案されている（特許文献３）。

特開２００３－２６２１３９号公報特開２００２－００４８９９号公報特開平０８－００４５６２号公報

　ところで、デュアルフューエルエンジンにおいて、運転モードを切り換える際に、引用文献３のように、気体燃料及び液体燃料を重複させて投入すると同時に、気体燃料及び液体燃料を調整させている。このとき、気体燃料及び液体燃料のうちの一方の供給量について調速制御するとともに他方の供給量をランプ関数的（比例関数的）に増減量制御させることにより、エンジン回転数を目標回転数に合わせるよう調整している。

　しかしながら、従来においては、調速制御と増減量制御との切換タイミングとなる閾値を、気体燃料及び液体燃料のうちの一方の供給量に基づいて一定値に設定していることが多い。そのため、高回転数でエンジン装置が駆動している際には、切換後の運転モードの燃料を調整制御に変更した場合、その供給量が少ないことから、負荷変動の影響を受けて燃料供給量が大きく変動し、エンジン装置のエンジン回転数が急変動し、場合によっては急停止してしまう場合がある。また、低回転数でエンジン装置が駆動している際には、切換後の運転モードの燃料を調整制御に変更した場合、その供給量が多くなることから、エンジン装置のエンジン回転数が過回転（オーバースピード）となってしまう場合がある。

　特に、運転モードの切換中において負荷が低下すると、エンジン駆動に必要な燃料供給量が、調速を担っていない燃料（即ち、ランプ関数的に変化する燃料）の供給量よりも少なくなった場合、エンジン装置を調速できなくなって、オーバースピードとなる。エンジン装置は、オーバースピードとなると、その運転動作が危険領域にあるものと判断して、緊急避難的に停止してしまう。

　また、船舶用の大型エンジン装置においては、緊急時においてディーゼルモードで運転することで、船舶の航行を維持させることが求められている。それに対して、従来のエンジン装置では、緊急時においてガスモードからディーゼルモードへ切り換えた場合に、気筒内の燃料供給過多に基づく筒内圧の過大や異常燃焼の発生や、気筒内の燃料不足による失火の発生により、運転動作が不安定なものとなり、運転を中断して船舶を停止させてしまう恐れがある。

　そこで、本願発明は、上記のような現状を検討して改善を施したエンジン装置を提供することを技術的課題とするものである。

　本願発明は、シリンダ内へ空気を供給させる吸気マニホールドと、前記シリンダからの排気ガスを排気させる排気マニホールドと、前記吸気マニホールドから供給される空気に気体燃料を混合させるガスインジェクタと、前記シリンダに液体燃料を噴射して燃焼させるメイン燃料噴射弁とを備え、複数の前記シリンダそれぞれに対して前記ガスインジェクタと前記メイン燃料噴射弁とを設けており、前記シリンダ内に前記気体燃料を投入するガスモードと前記シリンダ内に前記液体燃料を投入するディーゼルモードのいずれかで駆動するエンジン装置において、前記ガスモード及び前記ディーゼルモードの一方から他方に運転モードを切り換える際に、エンジン回転数がエンジン装置を緊急停止させる上限値に近づいたものと判断したときに、前記ディーゼルモードに瞬時に切り換えるというものである。

　このようなエンジン装置において、前記運転モードの切換時において、測定されたエンジン回転数が、緊急停止させる上限のエンジン回転数よりも低い所定回転数よりも高くなった場合に、前記ディーゼルモードに瞬時に切り換えるものとしても構わない。

　このようなエンジン装置において、前記運転モードの切換時において、切換開始時のエンジン負荷との減少量が所定量よりも大きくなった場合に、前記ディーゼルモードに瞬時に切り換えるものとしても構わない。

　このようなエンジン装置において、前記運転モードの切換時において、気体燃料供給量に対する液体燃料供給量の比率が所定値よりも小さくなった場合に、前記ディーゼルモードに瞬時に切り換えるものとしても構わない。

　上述の各エンジン装置において、前記ガスモードから前記ディーゼルモードに瞬時に切り換える際には、前記ディーゼルモードに切り換えた後の液体燃料の供給量をエンジン回転数又はエンジン負荷に基づいて設定して前記液体燃料の供給を開始するとともに前記気体燃料の供給を停止させた後、前記液体燃料の供給量を調速制御する。このとき、エンジン回転数又はエンジン負荷が低ければ瞬時切換後の前記液体燃料の供給量を少量に設定するものとしても構わない。

　上述の各エンジン装置において、前記ガスモード及び前記ディーゼルモードの一方から他方に運転モードを切り換える際に、切換後の運転モードで投入させる第１燃料の供給量を、単調増加させる増量制御により切換閾値まで増量させた後、エンジン回転数に基づく調速制御によって制御しており、前記切換閾値を、エンジン回転数又はエンジン負荷に基づいて設定しているものとしても構わない。このとき、エンジン回転数又はエンジン負荷が低ければ前記切換閾値を少量に設定するものとしても構わない。

　このようなエンジン装置において、前記ガスモード及び前記ディーゼルモードの一方から他方に運転モードを切り換える際に、切換前の運転モードで投入させている第２燃料の供給量を、エンジン回転数に基づく調速制御によって制御しており、前記増量制御により前記第１燃料の供給量が前記切換閾値に達した後は、第２燃料の供給量を、単調減少させる減量制御により減少させるものとしても構わない。このとき、前記減量制御により前記第２燃料の供給量が下限値に達すると、前記第２燃料の供給を停止させる。

　本願発明によると、運転モードの切換時において、エンジン回転数がエンジン装置を緊急停止させる上限値に近づいたものと判断したときに、ディーゼルモードに瞬時に切り換えるため、エンジン負荷の変動量に応じてエンジン装置の運転モードを緊急避難的にディーゼルモードに切り換えることができる。即ち、運転モードの切換時において、エンジン負荷が大きく変動したとしても、エンジン装置のエンジン回転数が上限のエンジン回転数に達することを防ぐことができ、エンジン装置の緊急停止を回避できる。従って、エンジン回転数が上限値を超える回転数（オーバースピード）まで上昇することがないため、このエンジン装置を船舶に搭載させた場合、船舶を緊急停止させることなく、安定した航行を継続させることができる。

　本願発明によると、運転モードの切換時において、切換閾値をエンジン回転数又はエンジン負荷に基づいて設定するものであるから、低負荷又は低回転での運転時には、エンジン回転数が上限値を超える回転数（オーバースピード）まで上昇することがなく、高負荷又は高回転での運転時には、負荷変動に対する対応性を良好に維持できる。即ち、エンジン装置が低負荷又は低回転で運転している際には、切換閾値を小さい値とすることで、目標回転数となるエンジン回転数まで上昇させることなく、モード切換後の燃料の供給を調速制御に切り換えると同時に、モード切換前の燃料の供給を停止させることができる。また、エンジン装置が高負荷又は高回転で運転している際には、切換閾値を大きい値とすることで、エンジン回転数への影響力の大きい燃料の供給量を調速制御することとなる。従って、例えば、急激に負荷が小さくなるような場合であってもエンジン回転数を目標回転数付近に維持でき、緊急停止に結びつくようなエンジン回転数まで上昇することを回避できる。

　本願発明によると、液体燃料の供給量をエンジン装置の負荷又は回転数に応じて設定するため、低負荷又は低回転での運転時には、エンジン回転数が上限値を超える回転数（オーバースピード）まで上昇することがなく、高負荷又は高回転での運転時には、負荷変動に対する対応性を良好に維持できる。即ち、エンジン装置が低負荷又は低回転で運転している際には、液体燃料を小さい値とすることで、目標回転数となるエンジン回転数まで上昇させることなく、液体燃料の供給を瞬時に調速制御させると同時に、気体燃料の供給を停止できる。また、エンジン装置が高負荷又は高回転で運転している際には、液体燃料の供給量を大きい値とすることで、燃料不足によるエンジン回転数の低下を回避でき、瞬時切換後もエンジン回転数を目標回転数で維持させることができる。

本発明の実施形態における船舶の全体側面図である。機関室の側面断面図である。機関室の平面説明図である。本発明の実施形態におけるエンジン装置の燃料供給路の構成を示す概略図である。同エンジン装置における吸排気路の構成を示す概略図である。同エンジン装置におけるシリンダヘッド内の構成を模式的に表した概略図である。同エンジン装置の制御ブロック図である。ガスモード及びディーゼルモードそれぞれにおけるシリンダ内の動作を示す説明図である。６気筒で構成するエンジン装置における各シリンダの動作状態を示す状態遷移図である。本発明の実施形態におけるエンジン装置の排気マニホールド設置側（右側面）を示す斜視図である。同エンジン装置の燃料噴射ポンプ設置側（左側面）を示す斜視図である。同エンジン装置の左側面図である。同エンジン装置をガスモードで運転させたときの負荷に対する空燃比制御を説明するため図である。エンジン制御装置によるガスモードにおける燃料供給制御の基本動作を示すフローチャートである。低負荷且つ低回転数におけるエンジン装置をガスモードからディーゼルモードに切り換えた際の、燃料ガス及び燃料油の供給量の遷移とエンジン回転数の関係を示すタイミングチャートである。高負荷且つ高回転数におけるエンジン装置をガスモードからディーゼルモードに切り換えた際の、燃料ガス及び燃料油の供給量の遷移とエンジン回転数の関係を示すタイミングチャートである。エンジン制御装置によるディーゼルモードにおける燃料供給制御の動作を示すフローチャートである。低負荷且つ低回転数におけるエンジン装置をディーゼルモードからガスモードに切り換えた際の、燃料ガス及び燃料油の供給量の遷移とエンジン回転数の関係を示すタイミングチャートである。高負荷且つ高回転数におけるエンジン装置をディーゼルモードからガスモードに切り換えた際の、燃料ガス及び燃料油の供給量の遷移とエンジン回転数の関係を示すタイミングチャートである。エンジン制御装置によるガスモードにおける燃料供給制御の第１実施例における動作を示すフローチャートである。低負荷且つ低回転数におけるエンジン装置に対してディーゼルモードへの瞬時切換を実行させた際の、燃料ガス及び燃料油の供給量の遷移とエンジン回転数の関係を示すタイミングチャートである。高負荷且つ高回転数におけるエンジン装置に対してディーゼルモードへの瞬時切換を実行させた際の、燃料ガス及び燃料油の供給量の遷移とエンジン回転数の関係を示すタイミングチャートである。エンジン制御装置によるガスモードにおける燃料供給制御の第２実施例における動作を示すフローチャートである。エンジン制御装置によるディーゼルモードにおける燃料供給制御の第１実施例における動作を示すフローチャートである。エンジン制御装置による瞬時切換の判定動作の第１例を示すフローチャートである。ディーゼルモードへの切換時において瞬時切換を実行させた際の、燃料ガス及び燃料油の供給量の遷移とエンジン回転数及びエンジン負荷との関係を示すタイミングチャートである。エンジン制御装置による瞬時切換の判定動作の第２例を示すフローチャートである。ディーゼルモードへの切換時において瞬時切換を実行させた際の、燃料ガス及び燃料油の供給量の遷移とエンジン回転数及びエンジン負荷との関係を示すタイミングチャートである。エンジン制御装置による瞬時切換の判定動作の第３例を示すフローチャートである。

　以下に、本願発明を具体化した実施形態を、２基２軸方式の船舶に搭載される一対の推進兼発電機構に適用した場合の図面に基づいて説明する。

　まず始めに、船舶の概要について説明する。図１～図３に示すように、本実施形態の船舶１は、船体２と、船体２の船尾側に設けられたキャビン３（船橋）と、キャビン３の後方に配置されたファンネル４（煙突）と、船体２の後方下部に設けられた一対のプロペラ５及び舵６とを備えている。この場合、船尾側の船底７に一対のスケグ８が一体形成されている。各スケグ８には、プロペラ５を回転駆動させる推進軸９が軸支される。各スケグ８は、船体２の左右幅方向を分割する船体中心線ＣＬ（図３参照）を基準にして左右対称状に形成されている。すなわち、第1実施形態では、船体２の船尾形状としてツインスケグが採用されている。

　船体２内の船首側及び中央部には船倉１０が設けられており、船体２内の船尾側には機関室１１が設けられている。機関室１１には、プロペラ５の駆動源と船舶１の電力供給源とを兼ねる推進兼発電機構１２が船体中心線ＣＬを挟んだ左右に振り分けて一対配置されている。各推進兼発電機構１２から推進軸９に伝達された回転動力にて、各プロペラ５は回転駆動する。機関室１１の内部は、上甲板１３、第２甲板１４、第３甲板１５及び内底板１６にて上下に仕切られている。第１実施形態の各推進兼発電機構１２は、機関室１１最下段の内底板１６上に設置されている。なお、詳細は図示していないが、船倉１０は複数の区画に分割されている。

　図２及び図３に示すように、各推進兼発電機構１２は、プロペラ５の駆動源である中速エンジン装置２１（実施形態ではデュアルフューエルエンジン）と、エンジン装置２１の動力を推進軸９に伝達する減速機２２と、エンジン装置２１の動力にて発電する軸駆動発電機２３とを組み合わせたものである。ここで、「中速」のエンジンとは、毎分５００～１０００回転程度の回転速度で駆動するものを意味している。ちなみに、「低速」のエンジンは毎分５００回転以下の回転速度で駆動し、「高速」のエンジンは毎分１０００回転以上の回転速度で駆動する。実施形態のエンジン装置２１は中速の範囲内（毎分７００～７５０回転程度）で定速駆動するように構成されている。

　エンジン装置２１は、エンジン出力軸（クランク軸）２４を有するシリンダブロック２５と、シリンダブロック２５上に搭載されたシリンダヘッド２６とを備えている。機関室１１最下段の内底板１６上に、直付け又は防振体（図示省略）を介してベース台２７が据え付けられている。ベース台２７上にエンジン装置２１のシリンダブロック２５が搭載されている。エンジン出力軸２４は、船体２の前後長さ方向に沿う向きに延びている。すなわち、エンジン装置２１は、エンジン出力軸２４の向きを船体２の前後長さ方向に沿わせた状態で機関室１１内に配置されている。

　減速機２２及び軸駆動発電機２３がエンジン装置２１よりも船尾側に配置されている。エンジン装置２１の後面側からエンジン出力軸２４の後端側が突出している。エンジン出力軸の後端側に減速機２２が動力伝達可能に連結されている。減速機２２を挟んでエンジン装置２１と反対側に、軸駆動発電機２３が配置されている。機関室１１内の前方からエンジン装置２１、減速機２２、軸駆動発電機２３の順に並べて配置されている。この場合、船尾側にあるスケグ８内又はその近傍に減速機２２及び軸駆動発電機２３が配置されている。従って、船舶１のバトックラインの制約に拘らず、エンジン装置２１をできるだけ船尾側に寄せて配置することが可能になっていて、機関室１１のコンパクト化に寄与している。

　減速機２２の動力伝達下流側に推進軸９が設けられている。減速機２２の外形は、エンジン装置２１及び軸駆動発電機２３よりも下側に張り出している。当該張り出し部分の後面側に、推進軸９の前端側が動力伝達可能に連結されている。エンジン出力軸２４（軸芯線）と推進軸９とは、平面視で同軸状に位置している。推進軸９は、エンジン出力軸２４（軸芯線）に対して鉛直方向に異芯した状態で、船体２の前後長さ方向に延びている。この場合、推進軸９は、側面視で軸駆動発電機２３及びエンジン出力軸２４（軸芯線）よりも低く内底板１６に近い位置に置かれている。すなわち、軸駆動発電機２３と推進軸９とが上下に振り分けられ、互いに干渉しない。従って、各推進兼発電機構１２のコンパクト化が可能になる。

　エンジン装置２１の定速動力は、エンジン出力軸２４の後端側から減速機２２を介して、軸駆動発電機２３と推進軸９とに分岐して伝達される。エンジン装置２１の定速動力の一部は、減速機２２によって例えば毎分１００～１２０回転前後の回転速度に減速されて、推進軸９に伝達される。減速機２２からの減速動力にてプロペラ５が回転駆動する。なお、プロペラ５には、プロペラ羽根の翼角変更によって船速を調節可能な可変ピッチプロペラが採用されている。また、エンジン装置２１の定速動力の一部は、減速機２２によって例えば毎分１２００か１８００回転程度の回転速度に増速されて、減速機２２に回転可能に軸支されたＰＴＯ軸に伝達される。この減速機２２のＰＴＯ軸の後端側が軸駆動発電機２３に動力伝達可能に連結されており、減速機２２からの回転動力に基づいて軸駆動発電機２３が発電駆動する。軸駆動発電機２３の駆動にて生じた発電電力が船体２内の電気系統に供給される。

　エンジン装置２１には、空気取り込み用の吸気経路（図示省略）と排気ガス排出用の排気経路２８とが接続されている。吸気経路を通じて取り込まれた空気は、エンジン装置２１の各気筒３６内（吸気行程の気筒内）に送られる。また、エンジン装置２１は２基あるため、排気経路２８は２本存在する。各排気経路２８はそれぞれ延長経路２９に接続されている。延長経路２９はファンネル４まで延びていて、外部に直接連通するように構成されている。各エンジン装置２１からの排気ガスは、各排気経路２８及び延長経路２９を経由して、船舶１外に放出される。

　以上の説明から明らかなように、エンジン装置２１と、船舶推進用のプロペラ５を回転駆動させる推進軸９に前記エンジン装置２１の動力を伝達する減速機２２と、前記エンジン装置２１の動力にて発電する軸駆動発電機２３とを組み合わせた推進兼発電機構１２を一対備えており、一対の推進兼発電機構１２は、船体２内の機関室１１に、船体中心線ＣＬを挟んだ左右に振り分けて配置されるから、複数台のエンジン（主機関及び補機関）を機関室内に配置する従来構造に比べて、機関室１１のエンジン設置スペースを縮小できる。このため、機関室１１の前後長を短縮して機関室１１をコンパクトに構成でき、ひいては、船体２における船倉スペース（機関室１１以外のスペース）の確保がし易い。２つのプロペラ５の駆動によって、船舶１の推進効率向上も図れる。

　しかも、主機関たるエンジン装置２１が２基備わるため、例えば１基のエンジン装置２１が故障して駆動不能になったとしても、もう１基のエンジン装置２１によって航行可能であり、船舶用原動機装置ひいては船舶１の冗長性を確保できる。その上、前述の通り、エンジン装置２１によってプロペラ５の回転駆動と軸駆動発電機２３の駆動とを行えるから、通常航行時は、いずれか一方の軸駆動発電機２３を予備にできる。従って、例えば１基のエンジン装置２１又は軸駆動発電機２３の故障によって電力供給が停止した場合、もう１基の軸駆動発電機２３を起動させ、周波数及び電圧を確立して給電を復帰させればよい。また、１基のエンジン装置２１だけでの航行時にエンジン装置２１を停止させた場合は、もう１基の停止中のエンジン装置２１、ひいてはこれに対応した軸駆動発電機２３を起動させ、周波数及び電圧を確立して給電を復帰させればよい。

　次に、上記船舶１における主機関として用いられるデュアルフューエルエンジン２１の概略構成について、図４～図７を参照して説明する。デュアルフューエルエンジン２１（以下、単に「エンジン装置２１」と呼ぶ）は、天然ガス等の燃料ガスを空気に混合させて燃焼させる予混合燃焼方式と、重油等の液体燃料（燃料油）を拡散させて燃焼させる拡散燃焼方式とを択一的に選択して駆動する。図４は、エンジン装置２１に対する燃料系統を示す図であり、図５は、エンジン装置２１における吸排気系統を示す図であり、図７は、エンジン装置２１における制御ブロック図である。

　エンジン装置２１は、図４に示すように、二系統の燃料供給経路３０，３１から燃料が供給されるものであって、一方の燃料供給経路３０にガス燃料タンク３２が接続されるとともに、他方の燃料供給経路３１に液体燃料タンク３３が接続される。即ち、エンジン装置２１は、燃料供給経路３０から燃料ガスがエンジン装置２１に供給される一方、燃料供給経路３１から燃料油がエンジン装置２１に供給される。燃料供給経路３０は、液化状態の気体燃料を貯蔵するガス燃料タンク３２と、ガス燃料タンク３２の液化燃料（燃料ガス）を気化させる気化装置３４と、気化装置３４からエンジン装置２１への燃料ガスの供給量を調整するガスバルブユニット３５とを備える。即ち、燃料供給経路３０は、ガス燃料タンク３２からエンジン装置２１に向かって、気化装置３４及びガスバルブユニット３５が順番に配置されて構成される。

　エンジン装置２１は、図５に示すように、シリンダブロック２５に複数の気筒３６（本実施形態では６気筒）を直列に並べた構成を有している。各気筒３６は、シリンダブロック２５内に構成される吸気マニホールド（吸気流路）６７と吸気ポート３７を介して連通している。各気筒３６は、シリンダヘッド２６上方に配置される排気マニホールド（排気流路）４４と排気ポート３８を介して連通している。各気筒３６における吸気ポート３７に、ガスインジェクタ９８を配置する。従って、吸気マニホールド６７からの空気が、吸気ポート３７を介して各気筒３６に供給される一方、各気筒３６からの排ガスが、排気ポート３８を介して排気マニホールド４４に吐出される。また、エンジン装置２１をガスモードで運転している場合には、ガスインジェクタ９８から燃料ガスを吸気ポート３７に供給し、吸気マニホールド６７からの空気に燃料ガスを混合して、各気筒３６に予混合ガスを供給する。

　排気マニホールド４４の排気出口側に、過給機４９のタービン４９ａの排気入口を接続しており、吸気マニホールド６７の空気入口側（新気入口側）に、インタークーラ５１の空気吐出口（新気出口）を接続している。インタークーラ５１の空気吸入口（新気入口）に、過給機４９のコンプレッサ４９ｂの空気吐出口（新気出口）を接続している。コンプレッサ４９ｂ及びインタークーラ５１の間に、メインスロットル弁Ｖ１を配置しており、メインスロットル弁Ｖ１の弁開度を調節して、吸気マニホールド６７に供給する空気流量を調整する。

　コンプレッサ４９ｂ出口から排出される空気の一部をコンプレッサ４９ｂ入口に再循環させる給気バイパス流路１７が、コンプレッサ４９ｂの空気吸入口（新気入口）側とインタークーラ５１の空気排出口側とを連結している。すなわち、給気バイパス流路１７は、コンプレッサ４９ｂの空気吸入口よりも上流側で外気に解放される一方で、インタークーラ５１と吸気マニホールド６７との接続部分に接続される。この給気バイパス流路１７上に、給気バイパス弁Ｖ２を配置しており、給気バイパス弁Ｖ２の弁開度を調節して、インタークーラ５１下流側から吸気マニホールド６７へ流れる空気流量を調整する。

　タービン４９ａをバイパスさせる排気バイパス流路１８が、タービン４９ａの排気出口側と排気マニホールド４４の排気出口側とを連結している。すなわち、排気バイパス流路１８は、タービン４９ａの排気出口よりも下流側で外気に解放される一方で、タービン４９ａの排気出口とタービン４９ａの排気入口との接続部分に接続される。この排気バイパス流路１８上に、排気バイパス弁Ｖ３を配置しており、排気バイパス弁Ｖ３の弁開度を調節することで、タービン４９ａに流れる排ガス流量を調整して、コンプレッサ４９ｂにおける空気圧縮量を調整する。

　エンジン装置２１は、排気マニホールド４４からの排気ガスにより空気を圧縮する過給機４９と、過給機４９で圧縮された圧縮空気を冷却して吸気マニホールド６７に供給するインタークーラ５１とを有している。エンジン装置２１は、過給機４９出口とインタークーラ５１入口との接続箇所にメインスロットル弁Ｖ１を設けている。エンジン装置２１は、排気マニホールド４４出口と過給機４９の排気出口とを結ぶ排気バイパス流路１８を備えるとともに、排気バイパス流路１８に排気バイパス弁Ｖ３を配置する。過給機４９をディーゼルモード仕様に最適化した場合に、ガスモード時においても、エンジン負荷の変動に合わせて排気バイパス弁Ｖ３の開度を制御することで、エンジン負荷に最適な空燃比を実現できる。そのため、負荷変動時において、燃焼に必要な空気量の過不足を防止でき、エンジン装置２１は、ディーゼルモードで最適化した過給機を使用した状態で、ガスモードでも最適に稼働する。

　エンジン装置２１は、過給機４９をバイパスする給気バイパス流路１７を備え、給気バイパス流路１７に給気バイパス弁Ｖ２を配置する。エンジン負荷の変動に合わせて給気バイパス弁Ｖ２の開度を制御することにより、燃料ガスの燃焼に必要な空燃比に合わせた空気をエンジンに供給できる。また、応答性の良い給気バイパス弁Ｖ２による制御動作を併用することで、ガスモードにおける負荷変動への応答速度を速めることができる。

　エンジン装置２１は、インタークーラ５１入口とメインスロットル弁Ｖ１との間となる位置に、給気バイパス流路１７を接続し、コンプレッサ４９ｂから吐出された圧縮空気をコンプレッサ４９ｂ入口に帰還させる。これにより、排気バイパス弁Ｖ３による流量制御の応答性を給気バイパス弁Ｖ２により補うと同時に、給気バイパス弁Ｖ２の制御幅を排気バイパス弁Ｖ３により補うことができる。従って、舶用用途での負荷変動や運転モードの切換時において、ガスモードにおける空燃比制御の追従性を良好なものとできる。

　エンジン装置２１は、図６に示すように、シリンダブロック２５内に円筒形状のシリンダ７７（気筒３６）が挿入されており、シリンダ７７内を上下方向にピストン７８が往復動することで、シリンダ７７下側のエンジン出力軸２４を回転させる。シリンダブロック２５上のシリンダヘッド２６には、燃料油管４２から燃料油(液体燃焼)が供給されるメイン燃料噴射弁７９が、先端をシリンダ７７に向けて挿入されている。この燃料噴射弁７９は、シリンダ７７の上端面の中心位置に先端を配置しており、ピストン７８上面とシリンダ７７の内壁面とで構成される主燃焼室に燃料油を噴射する。従って、エンジン装置２１が拡散燃焼方式で駆動するとき、燃料噴射弁７９から燃料油がシリンダ７７内の主燃焼室に噴射されることで、主燃焼室では、圧縮空気と反応して拡散燃焼を発生させる。

　各シリンダヘッド２６において、メイン燃料噴射弁７９の外周側に吸気弁８０及び排気弁８１を摺動可能に設置している。吸気弁８０が開くことにより、吸気マニホールド６７からの空気をシリンダ７７内の主燃焼室に吸気させる一方で、排気弁８１が開くことにより、シリンダ７７内の主燃焼室での燃焼ガス（排気ガス）を排気マニホールド４４へ排気させる。カムシャフト（図示省略）の回転に応じて、プッシュロッド（図示省略）それぞれが上下動することで、ロッカーアーム（図示省略）が揺動し、吸気弁８０及び排気弁８１それぞれを上下動させる。

　主燃焼室に着火火炎を発生させるパイロット燃料噴射弁８２が、その先端がメイン燃料噴射弁７９先端の近傍に配置されるように、各シリンダヘッド２６に対して斜傾させて挿入されている。パイロット燃料噴射弁８２は、マイクロパイロット噴射方式を採用しており、先端にパイロット燃料が噴射される副室を有している。即ち、パイロット燃料噴射弁８２は、コモンレール４７から供給されるパイロット燃料を副室に噴射して燃焼させて、シリンダ７７内の主燃焼室の中心位置に着火火炎を発生させる。従って、エンジン装置２１が予混合燃焼方式で駆動するとき、パイロット燃料噴射弁８２で着火火炎が発生することで、吸気弁８０を介してシリンダ７７内の主燃焼室に供給される予混合ガスが反応し、予混合燃焼を発生させる。

　エンジン装置２１は、図７に示すように、エンジン装置２１の各部を制御するエンジン制御装置７３を有している。エンジン装置２１は、気筒３６毎に、パイロット燃料噴射弁８２、燃料噴射ポンプ８９、及びガスインジェクタ９８を設けている。エンジン制御装置７３は、パイロット燃料噴射弁８２、燃料噴射ポンプ８９、及びガスインジェクタ９８それぞれに制御信号を与えて、パイロット燃料噴射弁８２によるパイロット燃料噴射、燃料噴射ポンプ８９による燃料油供給、及びガスインジェクタ９８によるガス燃料供給それぞれを制御する。

　エンジン装置２１は、図７に示すように、排気カム、吸気カム、及び燃料カム（図示省略）を気筒３６毎に備えたカム軸２００を備えている。カム軸２００は、ギア機構（図示省略）を介して、クランク軸２４からの回転動力が伝達されることで、排気カム、吸気カム、及び燃料カムを回転させて、気筒３６毎に、吸気弁８０及び排気弁８１を開閉させるとともに、燃料噴射ポンプ８９を駆動させる。また、エンジン装置２１は、燃料噴射ポンプ８９におけるコントロールラック２０２のラック位置を調整する調速機２０１を備えている。調速機２０１は、カム軸２００先端の回転数からエンジン装置２１のエンジン回転数を測定し、燃料噴射ポンプ８９におけるコントロールラック２０２のラック位置を設定し、燃料噴射量を調整する。

　エンジン制御装置７３は、メインスロットル弁Ｖ１、給気バイパス弁Ｖ２、及び排気バイパス弁Ｖ３それぞれに制御信号を与えて、それぞれ弁開度を調節し、吸気マニホールド６７における空気圧力（吸気マニホールド圧力）を調整する。エンジン制御装置７３は、吸気マニホールド６７における空気圧力を測定する圧力センサ３９より測定信号を受け、吸気マニホールド圧力を検知する。エンジン制御装置７３は、ワットトランスデューサやトルクセンサなどの負荷測定器１９による測定信号を受け、エンジン装置２１にかかる負荷を算出する。エンジン制御装置７３は、クランク軸２４の回転数を測定するパルスセンサなどのエンジン回転センサ２０による測定信号を受け、エンジン装置２１のエンジン回転数を検知する。

　ディーゼルモードでエンジン装置２１を運転する場合、エンジン制御装置７３は、燃料噴射ポンプ８９における制御弁を開閉制御して、各気筒３６における燃焼を所定タイミングで発生させる。すなわち、各気筒３６の噴射タイミングに合わせて、燃料噴射ポンプ８９の制御弁を開くことで、メイン燃料噴射弁７９を通じて各気筒３６内に燃料油を噴射させ、気筒３６内で発火させる。また、ディーゼルモードにおいて、エンジン制御装置７３は、パイロット燃料及び燃料ガスの供給を停止させている。

　ディーゼルモードにおいて、エンジン制御装置７３は、負荷測定器１９で測定されたエンジン負荷（エンジン出力）と、エンジン回転センサ２０で測定されたエンジン回転数とに基づいて、各気筒３６におけるメイン燃料噴射弁７９の噴射タイミングをフィードバック制御する。これにより、エンジン２１は、推進兼発電機構１２で必要とされるエンジン負荷を出力すると同時に、船舶の推進速度に応じたエンジン回転数で回転する。また、エンジン制御装置７３は、圧力センサ３９で測定された吸気マニホールド圧力に基づいて、メインスロットル弁Ｖ１の開度を制御することで、必要なエンジン出力に応じた空気流量となる圧縮空気を過給機４９から吸気マニホールド６７に供給させる。

　ガスモードでエンジン装置２１を運転する場合は、エンジン制御装置７３は、ガスインジェクタ９８における弁開度を調節して、各気筒３６内に供給する燃料ガス流量を設定する。そして、エンジン制御装置７３は、パイロット燃料噴射弁８２を開閉制御して、各気筒３６における燃焼を所定タイミングで発生させる。すなわち、ガスインジェクタ９８が、弁開度に応じた流量の燃料ガスを吸気ポート３７に供給して、吸気マニホールド６７からの空気に混合して、予混合燃料を気筒３６に供給させる。そして、各気筒３６の噴射タイミングに合わせて、パイロット燃料噴射弁８２の制御弁を開くことで、パイロット燃料の噴射による点火源を発生させ、予混合ガスを供給した気筒３６内で発火させる。また、ガスモードにおいて、エンジン制御装置７３は、燃料油の供給を停止させている。

　ガスモードにおいて、エンジン制御装置７３は、負荷測定器１９で測定されたエンジン負荷と、エンジン回転センサ２０で測定されたエンジン回転数とに基づいて、ガスインジェクタ９８による燃料ガス流量と、各気筒３６におけるパイロット燃料噴射弁８２による噴射タイミングとをフィードバック制御する。また、エンジン制御装置７３は、圧力センサ３９で測定された吸気マニホールド圧力に基づいて、メインスロットル弁Ｖ１、給気バイパス弁Ｖ２、及び排気バイパス弁Ｖ３それぞれの開度を調節する。これにより、吸気マニホールド圧力を必要なエンジン出力に応じた圧力に調節し、ガスインジェクタ９８から供給される燃料ガスとの空燃比をエンジン出力に応じた値に調整できる。

　エンジン装置２１は、図８及び図９に示すように、シリンダ７７内をピストン７８が下降するとともに吸気弁８０が開いて、吸気ポート３７を介して、吸気マニホールド６７からの空気をシリンダ７７内に流入させる（吸気行程）。このとき、ガスモードでは、ガスインジェクタ９８から燃料ガスを吸気ポート３７に供給させて、吸気マニホールド６７からの空気に燃料ガスを混合して、シリンダ７７内に予混合ガスを供給させる。

　次いで、エンジン装置２１は、図８及び図９に示すように、ピストン７８の上昇とともに吸気弁８０を閉じることで、シリンダ７７内の空気を圧縮する（圧縮行程）。このとき、ガスモードでは、ピストン７８が上死点近傍まで上昇した際に、パイロット燃料噴射弁８２で着火火炎を発生させて、シリンダ７７内の予混合ガスを燃焼させる。一方、ディーゼルモードでは、燃料噴射ポンプ８９の制御弁を開くことで、メイン燃料噴射弁７９を通じてシリンダ７７内に燃料油を噴射させて、シリンダ７７内で発火させる。

　次いで、エンジン装置２１は、図８及び図９に示すように、燃焼によりシリンダ７７内の燃焼ガス（燃焼反応による排気ガス）が膨張してピストン７８を下降させる（膨張行程）。その後、ピストン７８が上昇すると同時に排気弁８１を開くことで、排気ポート３８を介して、シリンダ７７内の燃焼ガス（排気ガス）を排気マニホールド４４へ排気させる（排気行程）。

　図５に示すように、本実施形態のエンジン装置２１は、６気筒の気筒３６（シリンダ７７）を備えており、各気筒３６において、気筒３６毎に決められたタイミングで、図８に示す吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程の順で状態が遷移する。すなわち、６気筒の気筒３６（＃１～＃６）はそれぞれ、図９に示すように、＃１→＃５→＃３→＃６→＃２→＃４の順に、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程それぞれの状態に遷移する。従って、エンジン装置２１がガスモードで動作している際には、吸気行程におけるガスインジェクタ９８からの燃料ガス噴射、及び圧縮行程におけるパイロット燃料噴射弁８２による着火をそれぞれ、＃１→＃５→＃３→＃６→＃２→＃４の順に実行する。同様に、エンジン装置２１がディーゼルモードで動作している際には、圧縮行程におけるメイン燃料噴射弁７９からの燃料油噴射を、＃１→＃５→＃３→＃６→＃２→＃４の順に実行する。

　次に、上記概略構成を有するデュアルフューエルエンジン２１（エンジン装置２１）の詳細構成について、図１０～図１２を参照して説明する。以下の説明において、減速機２２との接続側を後側として、エンジン装置２１の構成における前後左右の位置関係を指定するものとする。

　エンジン装置２１は、図１０～図１２に示すように、ベース台２７（図２参照）上に据置されるシリンダブロック２５に、複数のヘッドカバー４０が前後一列に配列されたシリンダヘッド２６を搭載している。エンジン装置２１は、シリンダヘッド２６の右側面に、ヘッドカバー４０列と平行にガスマニホールド（気体燃料配管）４１を延設する一方、シリンダブロック２５の左側面に、ヘッドカバー４０列と平行に燃料油管（液体燃料配管）４２を延設している。また、ガスマニホールド４１の上側において、後述の排気マニホールド（排気流路）４４がヘッドカバー４０列と平行に延設されている。

　ヘッドカバー４０列と排気マニホールド４４との間には、シリンダヘッド２６内の冷却水路と連結するシリンダヘッド上冷却水配管４６が、ヘッドカバー４０列と平行に延設されている。冷却水配管４６の上側には、軽油等によるパイロット燃料を供給するコモンレール（パイロット燃料配管）４７が、冷却水配管４６と同様、ヘッドカバー４０列と平行に延設されている。このとき、冷却水配管４６が、シリンダヘッド２６と連結して支持されるとともに、コモンレール４７が、冷却水配管４６と連結して支持される。

　排気マニホールド４４の前端（排気出口側）は、排気中継管４８を介して、過給機４９と接続されている。従って、排気マニホールド４４を通じて排気される排気ガスが、排気中継管４８を介して、過給機４９のタービン４９ａに流入することで、タービン４９ａが回転して、タービン４９ａと同軸となるコンプレッサ４９ｂを回転させる。過給機４９は、エンジン装置２１の前端上側に配置されており、その右側にタービン４９ａを、その左側にコンプレッサ４９ｂをそれぞれ有する。そして、排気出口管５０が、過給機４９の右側に配置されるとともに、タービン４９ａの排気出口と連結し、タービン４９ａからの排気ガスを排気経路２８（図２参照）に排気させる。

　過給機４９の下側には、過給機４９のコンプレッサ４９ｂからの圧縮空気を冷却させるインタークーラ５１が配置されている。即ち、シリンダブロック２５の前端側に、インタークーラ５１が設置されるとともに、このインタークーラ５１の上部に過給機４９が載置される。過給機４９の左右中層位置には、コンプレッサ４９ｂの空気吐出口が、後方（シリンダブロック２５側）に向かって開口するようにして設けられている。一方、インタークーラ５１上面には、上方に向かって開口した空気吸入口が設けられており、この空気吸入口を通じて、コンプレッサ４９ｂから吐出される圧縮空気が、インタークーラ５１内部に流入する。そして、コンプレッサ４９ｂの空気吐出口とインタークーラ５１の空気吸入口とは、一端が接続されている吸気中継管５２により連通される。この吸気中継管５２は、上述のメインスロットル弁Ｖ１（図５参照）を有している。

　エンジン装置２１の前端面（正面）には、エンジン出力軸２４の外周側に、冷却水ポンプ５３、パイロット燃料ポンプ５４、潤滑油ポンプ（プライミングポンプ）５５、及び燃料油ポンプ５６それぞれが設置されている。このとき、冷却水ポンプ５３及び燃料油ポンプ５６それぞれが左側面寄りの上下に配置され、パイロット燃料ポンプ５４及び潤滑油ポンプ５５それぞれが右側面寄りの上下に配置される。また、エンジン装置２１の前端部分には、エンジン出力軸２４の回転動力を伝達する回転伝達機構（図示省略）が設けられている。これにより、エンジン出力軸２４からの回転動力が前記回転伝達機構を介して伝達されることで、エンジン出力軸２４外周に設けられた冷却水ポンプ５３、パイロット燃料ポンプ５４、潤滑油ポンプ５５、及び燃料油ポンプ５６それぞれも回転する。更に、シリンダブロック２５内において、冷却水ポンプ５３の上側に、前後を軸方向とするカムシャフト（図示省略）が軸支されており、該カムシャフトも前記回転伝達機構を通じてエンジン出力軸２４の回転動力が伝達されて回転する。

　シリンダブロック２５の下側には、オイルパン５７が設けられており、このオイルパン５７に、シリンダブロック２５を流れる潤滑油が溜まる。潤滑油ポンプ５５は、潤滑油配管を介してオイルパン５７と下側の吸引口で接続されており、オイルパン５７に溜まっている潤滑油を吸引する。また、潤滑油ポンプ５５は、上側の吐出口が潤滑油配管を介して潤滑油クーラ５８の潤滑油入口と接続することで、オイルパン５７から吸引した潤滑油を潤滑油クーラ５８に供給する。潤滑油クーラ５８は、その前方を潤滑油入口とする一方で後方を潤滑油出口とし、潤滑油出口を潤滑油コシキ５９と潤滑油配管を介して連結させる。潤滑油コシキ５９は、その前方を潤滑油入口とする一方で後方を潤滑油出口とし、潤滑油出口をシリンダブロック２５と接続している。従って、潤滑油ポンプ５５から送られてくる潤滑油は、潤滑油クーラ５８で冷却された後に、潤滑油コシキ５９で浄化される。

　過給機４９は、左右それぞれに振り分けて配置されたコンプレッサ４９ｂ及びタービン４９ａを同軸で軸支し、排気中継管４８を通じて排気マニホールド４４から導入されるタービン４９ａの回転に基づき、コンプレッサ４９ｂが回転する。また、過給機４９は、新気取り入れ側となるコンプレッサ４９ｂの左側に、導入する外気を除塵する吸気フィルタ６３と、吸気フィルタ６３とコンプレッサ４９ｂとを接続する新気通路管６４とを備える。これにより、タービン４９ａと同期してコンプレッサ４９ｂが回転することにより、吸気フィルタ６３により吸引された外気（空気）は、過給機４９を通じてコンプレッサ４９ｂに導入される。そして、コンプレッサ４９ｂは、左側から吸引した空気を圧縮して、後側に設置されている吸気中継管５２に圧縮空気を吐出する。

　吸気中継管５２は、その上部前方を開口させて、コンプレッサ４９ｂ後方の吐出口と接続している一方で、その下側を開口させて、インタークーラ５１上面の吸気口と接続している。また、インタークーラ５１は、前面の通気路に設けた分岐口において、給気バイパス管６６（給気バイパス流路１７）の一端と接続しており、インタークーラ５１で冷却した圧縮空気の一部を給気バイパス管６６に吐出する。給気バイパス管６６の他端が、新気通路管６４の前面に設けた分岐口に接続して、インタークーラ５１で冷却された圧縮空気の一部が、給気バイパス管６６を通じて新気通路管６４に環流し、吸気フィルタ６３からの外気と合流する。また、給気バイパス管６６は、その中途部に、給気バイパス弁Ｖ２が配置されている。

　インタークーラ５１は、吸気中継管５２を通じてコンプレッサ４９ｂからの圧縮空気を左側後方から流入させると、給水配管から給水される冷却水との熱交換作用に基づいて、圧縮空気を冷却させる。インタークーラ５１内部において、左室で冷却された圧縮空気は、前方の通気路を流れて右室に導入された後、右室後方に設けられた吐出口を通じて、吸気マニホールド６７に吐出される。吸気マニホールド６７は、シリンダブロック２５の右側面に設けられており、ガスマニホールド４１の下側において、ヘッドカバー４０列と平行に前後に延設されている。なお、給気バイパス弁Ｖ２の開度に応じて、インタークーラ５１からコンプレッサ４９ｂに環流させる圧縮空気の流量が決定されることで、吸気マニホールド６７へ供給する圧縮空気の流量が設定される。

　また、過給機４９のタービン４９ａは、後方の吸込口を排気中継管４８と接続させており、右側の吐出口を排気出口管５０と接続させている。これにより、過給機４９は、排気中継管４８を介して排気マニホールド４４から排気ガスをタービン４９ａ内部に導入させて、タービン４９ａを回転させると同時にコンプレッサ４９ｂを回転させ、排気ガスを排気出口管５０から排気経路２８（図２参照）に排気する。排気中継管４８は、その後方を開口させて、排気マニホールド４４の吐出口と蛇腹管６８を介して接続している一方で、その前方を開口させて、タービン４９ａ後方の吸込口と接続している。

　また、排気中継管４８の中途位置において、右側面側に分岐口が設けられており、この排気中継管４８の分岐口に排気バイパス管６９（排気バイパス流路１８）の一端が接続されている。排気バイパス管６９は、その他端が排気出口管５０の後方に設けられた合流口と接続され、排気マニホールド４４から吐出される排気ガスの一部を、過給機４９を介さずに排気出口管５０にバイパスさせる。また、排気バイパス管６９は、その中途部に、排気バイパス弁Ｖ３が配置されており、排気バイパス弁Ｖ３の開度に応じて、排気マニホールド４４から排気出口管５０にバイパスさせる排気ガスの流量を設定し、タービン４９ａに供給する排ガス流量を調節する。

　エンジン装置２１の始動・停止等の制御を行う機側操作用制御装置７１が、支持ステー（支持部材）７２を介してインタークーラ５１の左側面に固定されている。機側操作用制御装置７１は、作業者によるエンジン装置２１の始動・停止を受け付けるスイッチとともに、エンジン装置２１各部の状態を表示するディスプレイを具備する。調速機２０１が、シリンダヘッド２６の左側面前端に固定されている。シリンダブロック２５の左側面後端側には、エンジン装置２１を始動させるエンジン始動装置７５が固定されている。

　また、エンジン装置２１各部の動作を制御するエンジン制御装置７３が、支持ステー（支持部材）７４を介して、シリンダブロック２５の後端面に固定される。シリンダブロック２５の後端側には、減速機２２と連結して回転させるフライホイール７６が設置されており、フライホイール７６の上部に、エンジン制御装置７３が配置されている。このエンジン制御装置７３は、エンジン装置２１各部におけるセンサ（圧力センサや温度センサ）と電気的に接続して、エンジン装置２１各部の温度データや圧力データ等を収集するとともに、エンジン装置２１各部における電磁弁等に信号を与え、エンジン装置２１の各種動作（燃料油噴射、パイロット燃料噴射、ガス噴射、冷却水温度調整など）を制御する。

　シリンダブロック２５は、その左側面上側に段差部が設けてあり、このシリンダブロック２５の段差部上面に、ヘッドカバー４０及びシリンダヘッド２６と同数の燃料噴射ポンプ８９が設置されている。燃料噴射ポンプ８９は、シリンダブロック２５の左側面に沿って一列に配列されており、その左側面が燃料油管（液体燃料配管）４２と連結しているとともに、その上端が燃料吐出管９０を介して右前方のシリンダヘッド２６の左側面と連結している。上下２本の燃料油管４２は、一方が燃料噴射ポンプ８９へ燃料油を供給する給油管であり、他方が燃料噴射ポンプ８９から燃料油を戻す油戻り管である。また、燃料吐出管９０は、シリンダヘッド２６内の燃料流路を介してメイン燃料噴射弁７９（図６参照）と接続することで、燃料噴射ポンプ８９からの燃料油をメイン燃料噴射弁７９に供給する。

　燃料噴射ポンプ８９は、シリンダブロック２５の段差部上において、燃料吐出管９０で接続されるシリンダヘッド２６の左側後方となる位置に、ヘッドカバー４０列に対して左側に並設されている。また、燃料噴射ポンプ８９は、シリンダヘッド２６と燃料油管４２に挟まれた位置で一列に配列されている。燃料噴射ポンプ８９は、シリンダブロック２５内のカムシャフト（図示省略）におけるポンプ用カムの回転によりプランジャの押し上げ動作を行う。そして、燃料噴射ポンプ８９は、プランジャの押し上げにより燃料油管４２から供給される燃料油を高圧に上昇させ、燃料吐出管９０を介して、シリンダヘッド２６内の燃料噴射ポンプ８９に高圧の燃料油を供給する。

　コモンレール４７の前端が、パイロット燃料ポンプ５４の吐出側と接続されており、パイロット燃料ポンプ５４から吐出されるパイロット燃料がコモンレール４７に供給される。また、ガスマニホールド４１は、排気マニホールド４４と吸気マニホールド６７の間となる高さ位置で、ヘッドカバー４０列に沿って延設されている。ガスマニホールド４１は、ガス入口管９７と前端が接続して前後に延びているガス主管４１ａと、ガス主管４１ａの上面からシリンダヘッド２６に向けて分岐させた複数のガス枝管４１ｂとを備える。ガス主管４１ａは、その上面に等間隔で接続用フランジを備えており、ガス枝管４１ｂの入口側フランジと締結されている。ガス枝管４１ｂは、ガス主管４１ａとの連結部分と逆側の端部を、ガスインジェクタ９８が上側から挿入されたスリーブの右側面と連結している。

　次に、上記構成を有するデュアルフューエルエンジン２１（エンジン装置２１）をガスモードで運転したときの空気流量制御について、主に図１３などを参照して説明する。

　エンジン制御装置７３は、図１３に示すように、エンジン負荷が低負荷域（負荷Ｌ４以下の負荷域）であって所定負荷Ｌ１より低い場合には、メインスロットル弁Ｖ１の弁開度に対してフィードバック制御（ＰＩＤ制御）を行う。このとき、エンジン制御装置７３は、エンジン負荷に応じた吸気マニホールド圧力の目標値（目標圧力）を設定する。そして、エンジン制御装置７３は、圧力センサ３９からの測定信号を受け、吸気マニホールド圧力の測定値（測定圧力）を確認し、目標圧力との差分を求める。これにより、エンジン制御装置７３は、目標圧力と測定圧力の差分値に基づき、メインスロットル弁Ｖ１の弁開度のＰＩＤ制御を実行し、吸気マニホールド６７の空気圧力を目標圧力に近づける。

　エンジン制御装置７３は、エンジン負荷が所定負荷Ｌ１以上となる場合には、メインスロットル弁Ｖ１の弁開度に対してマップ制御を行う。このとき、エンジン制御装置７３は、エンジン負荷に対するメインスロットル弁Ｖ１の弁開度を記憶するデータテーブルＤＴ１を参照し、エンジン負荷に対応したメインスロットル弁Ｖ１の弁開度を設定する。そして、エンジン制御装置７３は、エンジン負荷が負荷Ｌ２（Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌｔｈ＜Ｌ４）以上となる場合には、メインスロットル弁Ｖ１を全開となるよう制御する。なお、負荷Ｌ２は、低負荷域であって、吸気マニホールド圧力が大気圧となる負荷Ｌｔｈよりも低負荷に設定している。

　エンジン制御装置７３は、エンジン負荷が低負荷域であって所定負荷Ｌ３（Ｌｔｈ＜Ｌ３＜Ｌ４）より低い場合には、給気バイパス弁Ｖ２を全閉となるよう制御する。エンジン制御装置７３は、エンジン負荷が所定負荷Ｌ３以上となる場合には、給気バイパス弁Ｖ２の弁開度に対してフィードバック制御（ＰＩＤ制御）を行う。このとき、エンジン制御装置７３は、エンジン負荷に応じた目標圧力と圧力センサ３９による測定圧力との差分値に基づき、給気バイパス弁Ｖ２の弁開度のＰＩＤ制御を実行し、吸気マニホールド６７の空気圧力を目標圧力に近づける。

　エンジン制御装置７３は、エンジン負荷全域で、排気バイパス弁Ｖ３の弁開度に対してマップ制御を行う。このとき、エンジン制御装置７３は、エンジン負荷に対する排気バイパス弁Ｖ３の弁開度を記憶するデータテーブルＤＴ２を参照し、エンジン負荷に対応した排気バイパス弁Ｖ３の弁開度を設定する。すなわち、エンジン負荷が所定負荷Ｌ１より低い場合には、排気バイパス弁Ｖ３を全開としており、所定負荷Ｌ１より高くなると、エンジン負荷に対して排気バイパス弁Ｖ３の開度を単調減少させて、所定負荷Ｌ２で、排気バイパス弁Ｖ３を全開とする。そして、エンジン負荷が所定負荷Ｌ２より高く所定負荷Ｌ３以下となる場合、排気バイパス弁Ｖ３を全閉としており、エンジン負荷が低負荷域の所定負荷Ｌ３より高くなると、エンジン負荷に対して排気バイパス弁Ｖ３の開度を単調増加させる。すなわち、排気バイパス弁Ｖ３を徐々に開ける。

　図１３に示すように、エンジン制御装置７３は、エンジンにかかる負荷（エンジン負荷）が低負荷域であって第１所定負荷Ｌ３より高い場合に、メインスロットル弁Ｖ１の開度を全開とする。また、エンジン制御装置７３は、給気バイパス弁Ｖ２に対してフィードバック制御（ＰＩＤ制御）を行うと同時に、排気バイパス弁Ｖ３に対してマップ制御を行うことで、吸気マニホールド６７の圧力を負荷に応じた目標値に調整する。そして、エンジンに負荷が第１所定負荷Ｌ３となっているとき、給気バイパス弁Ｖ２及び排気バイパス弁Ｖ３それぞれを全閉としている。

　過給機４９をディーゼルモード仕様に最適化した場合に、ガスモード運転時においても、エンジン負荷の変動に合わせて給気バイパス弁Ｖ２の開度を制御することにより、吸気マニホールド６７の圧力制御を応答性の良好なものとできる。そのため、負荷変動時において、燃焼に必要な空気量の過不足を防止でき、ディーゼルモードで最適化した過給機４９を使用したエンジン装置２１であっても、ガスモードで最適に稼働できる。

　また、エンジン負荷の変動に合わせて排気バイパス弁Ｖ３の開度を制御することにより、気体燃料の燃焼に必要な空燃比に合わせた空気をエンジン装置２１に供給できる。また、応答性の良い給気バイパス弁Ｖ２による制御動作を併用することで、ガスモードにおける負荷変動への応答速度を速めることができるため、負荷変動時において、燃焼に必要な空気量の不足に基づくノッキングを防止できる。

　また、低負荷域において、第１所定負荷Ｌ３より低い値となる第２所定負荷Ｌ１よりエンジン負荷が低い場合に、メインスロットル弁Ｖ１に対してフィードバック制御（ＰＩＤ制御）を行う。一方、エンジン制御装置７３は、エンジン負荷が第２所定負荷Ｌ１より高い場合に、メインスロットル弁Ｖ１に対してデータテーブルＤＴ１に基づくマップ制御を行う。更に、エンジン負荷が所定負荷Ｌ１より低い場合には、給気バイパス弁Ｖ２を全閉とするとともに、排気バイパス弁Ｖ３を全開とする。すなわち、排気マニホールド４４圧力が大気圧より低い負圧となる場合、排気バイパス弁Ｖ３を全開として、タービン４９ａの駆動を停止させることで、過給機４９におけるサージングなどを防止できる。また、給気バイパス弁Ｖ２を全閉とすることで、低負荷時において、メインスロットル弁Ｖ１による吸気マニホールド圧力の制御を応答性の高いものとできる。

　また、エンジン負荷が第２所定負荷Ｌ１以上であって、第１及び第２所定負荷Ｌ３，Ｌ１の間との値となる第３所定負荷Ｌ２よりも低い場合、メインスロットル弁Ｖ１に対してデータテーブルＤＴ１に基づくマップ制御を行う。また、給気バイパス弁Ｖ２を全閉とするとともに、排気バイパス弁Ｖ３をデータテーブルＤＴ２に基づくマップ制御を行う。そして、エンジン負荷が第１所定負荷Ｌ３となるとき、メインスロットル弁Ｖ１を全開とする一方、給気バイパス弁Ｖ２及び排気バイパス弁Ｖ３を全閉として、ディーゼルモードからガスモード切換可能な状態とする。

　次いで、エンジン装置２１の運転状態をガスモードとディーゼルモードとの間で遷移させる際の燃料制御について、以下に説明する。まず、モード切換時における燃料制御について、その基本となる制御動作を、図１４～図１９を参照して説明する。図１４は、ガスモードで運転中のエンジン装置２１における燃料制御の基本動作を示すフローチャートであり、図１７は、ディーゼルモードで運転中のエンジン装置２１における燃料制御の基本動作を示すフローチャートである。また、図１５及び図１８が、エンジン装置２１を低回転数で且つ低負荷で運転させた際の切換時におけるタイミングチャートであり、図１６及び図１９が、エンジン装置２１を高回転数で且つ高負荷で運転させた際の切換時におけるタイミングチャートである。

　エンジン装置２１がガスモードで運転している際、エンジン制御装置７３は、図１４に示すように、シリンダ７７（気筒３６）内に供給する燃料ガス供給量（燃料ガス噴射量）を、エンジン回転数を目標値に近づけるべく、エンジン回転センサ２０からの信号に基づく調速制御を行う（ＳＴＥＰ５０１）。すなわち、エンジン制御装置７３は、ガスインジェクタ９８の開度に対するフィードバック制御（ＰＩＤ制御）を行うことで、ガスインジェクタ９８からの燃料ガス噴射量を調整し、燃料ガス供給量の調速制御を実行する。

　エンジン制御装置７３は、エンジン装置２１の運転をディーゼルモードに切り換えるか否かの判定を行う（ＳＴＥＰ５０２）。エンジン制御装置７３は、例えば、エンジン装置２１によるガスモード運転における異常（例えば、燃料ガス圧力低下、吸気マニホールド圧力低下、ガス温度の上昇、空気温度の上昇、又は各センサの断線など）が発生した場合や、ＮＯｘ（窒素酸化物）やＳＯｘ（硫黄酸化物）の排出量を規制する規制海域外を航行中である場合に、エンジン装置２１の運転をディーゼルモードに切り換えるものと判定する。

　エンジン制御装置７３は、エンジン装置２１の運転をディーゼルモードに切り換えるものと判定すると（ＳＴＥＰ５０２でＹｅｓ）、燃料油供給量の制御動作をランプ関数的（比例関数的）な増量制御から調速制御に切り換えるための基準となる切換閾値Ｆｏｔｈを設定する（ＳＴＥＰ５０３）。このとき、エンジン制御装置７３は、エンジン回転数及びエンジン負荷により切換閾値Ｆｏｔｈを決定させる閾値設定テーブルを参照し、負荷測定器１９及びエンジン回転センサ２０それぞれから送信される測定信号（エンジン負荷及びエンジン回転数）により切換閾値Ｆｏｔｈを設定する。

　なお、閾値設定テーブルにおいて、エンジン回転数が低回転数であれば切換閾値Ｆｏｔｈを少量とするとともに、エンジン負荷が低負荷であれば切換閾値Ｆｏｔｈを少量とする。即ち、エンジン回転数が低回転数であるとともにエンジン負荷が低負荷であれば、切換閾値Ｆｏｔｈを少量（例えば、図１５の閾値Ｆｏｔｈ１）に設定する一方、エンジン回転数が高回転数であるとともにエンジン負荷が高負荷であれば、切換閾値Ｆｏｔｈを多い量（例えば、図１６の閾値Ｆｏｔｈ２）に設定する。

　その後、エンジン制御装置７３は、メイン燃料噴射弁７９からの燃料噴射量を制御すべく、燃料噴射ポンプ８９からメイン燃料噴射弁７９への燃料油供給量を、時間に対してランプ関数的に単調増加させる（ＳＴＥＰ５０４）。すなわち、エンジン制御装置７３は、調速機２０１を動作することで、燃料噴射ポンプ８９におけるコントロールラック２０２のラック位置を変更させて、燃料油供給量を増量制御する。

　エンジン制御装置７３は、調速機２０１を通じてコントロールラック２０２のラック位置を確認する等して、燃料油供給量からの燃料油供給量を確認し、燃料油供給量が切換閾値Ｆｏｔｈ以上となった場合（ＳＴＥＰ５０５でＹｅｓ）、燃料油供給量の制御動作をエンジン回転センサ２０からの信号に基づく調速制御に切り換える（ＳＴＥＰ５０６）。すなわち、エンジン制御装置７３は、燃料噴射ポンプ８９におけるコントロールラック２０２のラック位置に対するフィードバック制御（ＰＩＤ制御）を行うことで、メイン燃料噴射弁７９からの燃料油噴射量を調整し、燃料油供給量の調速制御を実行する。

　次いで、エンジン制御装置７３は、燃料ガス供給量の制御動作を調速制御からランプ関数的（比例関数的）な減量制御に切り換える（ＳＴＥＰ５０７）。すなわち、ガスインジェクタ９８からの燃料ガス噴射量を、時間に対してランプ関数的に単調減少させる。このとき、エンジン制御装置７３は、ガスインジェクタ９８の弁の開期間を段階的に短くすることで、燃料ガス供給量を減量制御する。エンジン制御装置７３は、ガスインジェクタ９８の弁の開期間を確認する等して、燃料ガス供給量が最小値（下限値）Ｆｇｍｉｎを下回った場合（ＳＴＥＰ５０８でＮｏ）、ガスバルブユニット３５からの供給を停止させる（ＳＴＥＰ５０９）。

　図１４のフローチャートに従って動作することで、エンジン装置２１は、ガスモードからディーゼルモードに運転を切り換える際、図１５及び図１６に示すように、燃料油供給量を増量制御するとともに、燃料ガス供給量を調速制御することで、エンジン回転数を目標回転数に保つことができる。その後、燃料油供給量が切換閾値Ｆｏｔｈに達すると、燃料油供給量を調速制御するとともに、燃料ガス供給量を減量制御して、エンジン回転数を目標回転数に保つ。このとき、切換閾値Ｆｏｔｈをエンジン装置２１の負荷及び回転数に応じて設定するため、低負荷及び低回転での運転時には、エンジン回転数が上限値を超える回転数（オーバースピード）まで上昇することがなく、高負荷及び高回転での運転時には、負荷変動に対する対応性を良好に維持できる。

　エンジン装置２１が低負荷且つ低回転で運転している際には、図１５に示すように、切換閾値Ｆｏｔｈを小さい値Ｆｏｔｈ１とすることで、目標回転数となるエンジン回転数まで上昇させることなく、燃料油の供給を調速制御に切り換えると同時に、燃料ガスの供給を停止させることができる。また、エンジン装置２１が高負荷且つ高回転で運転している際には、図１６に示すように、切換閾値Ｆｏｔｈを大きい値Ｆｏｔｈ２とすることで、エンジン回転数への影響力の大きい燃料の供給量を調速制御することとなる。従って、例えば、急激に負荷が小さくなるような場合であってもエンジン回転数を目標回転数付近に維持でき、緊急停止に結びつくようなエンジン回転数まで上昇することを回避できる。

　一方、エンジン装置２１がディーゼルモードで運転している際、エンジン制御装置７３は、図１７に示すように、シリンダ７７（気筒３６）内に供給する燃料油供給量（燃料油噴射量）を、エンジン回転数を目標値に近づけるべく、エンジン回転センサ２０からの信号に基づく調速制御を行う（ＳＴＥＰ６０１）。エンジン制御装置７３は、エンジン装置２１の運転をガスモードに切り換える判定を行うと（ＳＴＥＰ６０２でＹｅｓ）、燃料ガス供給量の制御動作を調速制御からランプ関数的な増量制御に切り換えるための基準となる切換閾値Ｆｇｔｈを設定する（ＳＴＥＰ６０３）。

　なお、エンジン制御装置７３は、例えば、ＮＯｘやＳＯｘの排出量を規制する規制海域付近から規制海域内にむけて航行している場合などに、エンジン装置２１の運転をガスモードに切り換えるものと判定する。また、エンジン制御装置７３は、エンジン回転数及びエンジン負荷により切換閾値Ｆｇｔｈを決定させる閾値設定テーブルを参照して切換閾値Ｆｇｔｈを設定する。閾値設定テーブルにおいて、エンジン回転数が低回転数であれば切換閾値Ｆｇｔｈを少量とするとともに、エンジン負荷が低負荷であれば切換閾値Ｆｇｔｈを少量とする。即ち、エンジン回転数が低回転数であるとともにエンジン負荷が低負荷であれば、切換閾値Ｆｇｔｈを少量（例えば、図１８の閾値Ｆｇｔｈ１）に設定する一方、エンジン回転数が高回転数であるとともにエンジン負荷が高負荷であれば、切換閾値Ｆｇｔｈを多い量（例えば、図１９の閾値Ｆｇｔｈ２）に設定する。

　その後、エンジン制御装置７３は、ガスバルブユニット３５からの供給をさせるとともに、ガスインジェクタ９８の弁の開期間を段階的に長くすることで、燃料ガス供給量を時間に対してランプ関数的に単調増加させる（ＳＴＥＰ６０４）。エンジン制御装置７３は、燃料ガス供給量が切換閾値Ｆｇｔｈ以上となった場合（ＳＴＥＰ６０５でＹｅｓ）、燃料ガス供給量の制御動作をエンジン回転センサ２０からの信号に基づく調速制御に切り換えるとともに（ＳＴＥＰ６０６）、燃料油供給量の制御動作をランプ関数的な減量制御に切り換える（ＳＴＥＰ６０７）。そして、エンジン制御装置７３は、燃料油供給量が最小値（下限値）Ｆｏｇｍｉｎを下回った場合（ＳＴＥＰ６０８でＮｏ）、液体燃料タンク３３からの供給を停止させる（ＳＴＥＰ６０９）。

　図１７のフローチャートに従って動作することで、エンジン装置２１は、ディーゼルモードからガスモードに運転を切り換える際、図１８及び図１９に示すように、燃料ガス供給量を増量制御するとともに、燃料油供給量を調速制御することで、エンジン回転数を目標回転数に保つことができる。その後、燃料ガス供給量が切換閾値Ｆｇｔｈに達すると、燃料ガス供給量を調速制御するとともに、燃料油供給量を減量制御して、エンジン回転数を目標回転数に保つ。このとき、切換閾値Ｆｇｔｈをエンジン装置２１の負荷及び回転数に応じて設定するため、ガスモードからディーゼルモードに切り換える場合と同様、低負荷及び低回転での運転時には、エンジン回転数が上限値を超える回転数（オーバースピード）まで上昇することがなく、高負荷及び高回転での運転時には、負荷変動に対する対応性を良好に維持できる。

　ガスモードにおける燃料制御の第１実施例について、図２０～図２２を参照して以下に説明する。上述したように、本実施例における燃料制御は、図１４～図１６に示す制御動作を基本とするものである。よって、以下では、上述の基本となる制御動作（図１４～図１６参照）において同一となる制御ステップについては、同一の符号を付すものとし、その詳細な説明は省略する。

　本実施例では、図２０のフローチャートに示すように、上述の基本となる制御動作と異なり、エンジン制御装置７３は、エンジン装置２１の運転モードをディーゼルモードに切り換えるものと判断したとき（ＳＴＥＰ５０２でＹｅｓ）、瞬時に運転モードを切り換えるか否かを判定する（ＳＴＥＰ７０１）。ガスモードからディーゼルモードへの瞬時切換を実行しない場合は（ＳＴＥＰ７０１でＮｏ）、基本となる制御動作（図１４参照）と同様、切換閾値Ｆｏｔｈを設定した後、燃料油供給量が切換閾値Ｆｏｔｈに達したときに、燃料油の供給を増量制御から調速制御に変更する一方、燃料ガスの供給を調速制御から減量制御に変更し、最終的に燃料ガスの供給を停止させる（ＳＴＥＰ５０３～ＳＴＥＰ５０９）。

　ガスモードからディーゼルモードへの瞬時切換を実行する場合は（ＳＴＥＰ７０１でＹｅｓ）、エンジン制御装置７３は、燃料油供給量Ｆｏを設定して、燃料ガスの供給を停止するとともに燃料油の供給を開始した後（ＳＴＥＰ７０２～ＳＴＥＰ７０４）、燃料油供給量を調速制御する（ＳＴＥＰ７０５）。このとき、エンジン制御装置７３は、エンジン回転数及びエンジン負荷により瞬時切換時における燃料油供給量Ｆｏを決定させる瞬時切換用設定テーブルを参照し、負荷測定器１９及びエンジン回転センサ２０それぞれから送信される測定信号（エンジン負荷及びエンジン回転数）により燃料油供給量Ｆｏを設定する。なお、ＳＴＥＰ７０２では、エンジン装置２１によるガスモード運転における異常（例えば、燃料ガス圧力低下、吸気マニホールド圧力低下、ガス温度の上昇、空気温度の上昇、又は各センサの断線など）が発生した場合などにおいて、ディーゼルモードへの瞬時切換を実行させる。

　なお、瞬時切換用設定テーブルにおいて、エンジン回転数が低回転数であれば燃料油供給量Ｆｏを少量とするとともに、エンジン負荷が低負荷であれば燃料油供給量Ｆｏを少量とする。即ち、エンジン回転数が低回転数であるとともにエンジン負荷が低負荷であれば、燃料油供給量Ｆｏを少量（例えば、図２１の供給量Ｆｏ１）に設定する一方、エンジン回転数が高回転数であるとともにエンジン負荷が高負荷であれば、燃料油供給量Ｆｏを多い量（例えば、図２２の供給量Ｆｏ２）に設定する。

　図２０のフローチャートに従って動作することで、エンジン装置２１は、ガスモードからディーゼルモードに運転を切り換える際に瞬時切換を実行する場合、図２１及び図２２に示すように、燃料ガスの供給を停止すると同時に、設定した燃料油供給量Ｆｏによる燃料油の供給を開始する。このとき、燃料油供給量Ｆｏをエンジン装置２１の負荷及び回転数に応じて設定するため、低負荷及び低回転での運転時には、エンジン回転数が上限値を超える回転数（オーバースピード）まで上昇することがなく、高負荷及び高回転での運転時には、負荷変動に対する対応性を良好に維持できる。

　エンジン装置２１が低負荷且つ低回転で運転している際には、図２１に示すように、燃料油供給量Ｆｏを小さい値Ｆｏ１とすることで、目標回転数となるエンジン回転数まで上昇させることなく、燃料油の供給を瞬時に調速制御させると同時に、燃料ガスの供給を停止できる。また、エンジン装置２１が高負荷且つ高回転で運転している際には、図２２に示すように、燃料油供給量Ｆｏを大きい値Ｆｏ２とすることで、燃料不足によるエンジン回転数の低下を回避でき、瞬時切換後もエンジン回転数を目標回転数で維持させることができる。

　更に、燃料油供給量Ｆｏについて、例えば、吸気マニホールド６７を流れる空気の温度、潤滑油コシキ５９からの潤滑油の温度、燃料油管４２を流れる燃料の温度に基づいて、その値を補正する。このとき、エンジン制御装置７３は、まず、瞬時切換用設定テーブルを参照して、エンジン回転数及びエンジン負荷で燃料油供給量Ｆｏの初期値を設定した後、空気温度、潤滑油温度、及び燃料油温度それぞれから算出される係数を初期値に乗算することで、燃料油供給量Ｆｏの補正値を取得する。瞬時切換の実行時においては、この燃料油供給量Ｆｏの補正値に基づいて、燃料油の供給を開始する。これによりエンジン装置２１の運転環境に応じて燃料油供給量Ｆｏを設定できるため、瞬時切換後のディーゼルモードにおいて、エンジン装置２１を安定して運転できる。

　ガスモードにおける燃料制御の第２実施例について、図２３を参照して以下に説明する。上述の第１実施例と同様、本実施例における燃料制御についても、図１４～図１６に示す制御動作を基本とするものである。よって、以下では、上述の基本となる制御動作（図１４～図１６参照）において同一となる制御ステップについては、同一の符号を付すものとし、その詳細な説明は省略する。

　本実施例では、図２３のフローチャートに示すように、上述の第１実施例となる制御動作と異なり、エンジン制御装置７３は、エンジン装置２１の運転モードをディーゼルモードに切り換えるものと判断すると（ＳＴＥＰ５０２でＹｅｓ）、切換閾値Ｆｏｔｈを設定した後に、燃料油供給量の増量制御を開始する（ＳＴＥＰ５０３～ＳＴＥＰ５０４）。その後、エンジン制御装置７３は、瞬時に運転モードを切り換えるか否かを判定する（ＳＴＥＰ８０１）。このとき、瞬時切換を実行する場合（ＳＴＥＰ８０１でＹｅｓ）、燃料油供給量Ｆｏを設定して燃料油供給量を調速制御するとともに、燃料ガスの供給を停止させる（ＳＴＥＰ８０２～ＳＴＥＰ８０４）。

　また、燃料油供給量の増量制御を開始した後に、燃料油供給量が切換閾値Ｆｏｔｈ以上となり（ＳＴＥＰ５０５でＹｅｓ）、燃料油の供給を調速制御に切り換えるとともに燃料ガスの供給を減量制御に切り換えた後も（ＳＴＥＰ５０６～ＳＴＥＰ５０７）、エンジン制御装置７３は、瞬時に運転モードを切り換えるか否かを判定する（ＳＴＥＰ８０５）。そして、瞬時切換を実行する場合（ＳＴＥＰ８０５でＹｅｓ）、燃料油供給量Ｆｏを設定して燃料油供給量を調速制御するとともに、燃料ガスの供給を停止させる（ＳＴＥＰ８０２～ＳＴＥＰ８０４）。

　図２３のフローチャートに従って動作することで、エンジン装置２１は、ガスモードからディーゼルモードに運転を切り換えるべく、燃料ガスと燃料油の入れ替えを段階的に実行させている場合であっても、ディーゼルモードへの瞬時切換に対応できる。従って、ガスモードからディーゼルモードへの切換を実行されている際にも、緊急避難的にディーゼルモードに切り換える必要がある場合などに対応でき、船舶を緊急停止させることなく、安定した航行を継続させることができる。

　ディーゼルモードにおける燃料制御の第１実施例について、図２４を参照して以下に説明する。上述したように、本実施例における燃料制御は、図１７～図１９に示す制御動作を基本とするものである。よって、以下では、上述の基本となる制御動作（図１７～図１９参照）において同一となる制御ステップについては、同一の符号を付すものとし、その詳細な説明は省略する。

　本実施例では、図２４のフローチャートに示すように、上述の基本となる制御動作と異なり、エンジン制御装置７３は、エンジン制御装置７３は、エンジン装置２１の運転モードをガスモードに切り換えるものと判断すると（ＳＴＥＰ６０２でＹｅｓ）、切換閾値Ｆｇｔｈを設定した後に、燃料ガス供給量の増量制御を開始する（ＳＴＥＰ６０３～ＳＴＥＰ６０４）。その後、エンジン制御装置７３は、瞬時にディーゼルモードを切り換えるか否かを判定する（ＳＴＥＰ９０１）。このとき、ディーゼルモードへの瞬時切換を実行する場合（ＳＴＥＰ９０１でＹｅｓ）、燃料油供給量Ｆｏを設定するとともに燃料ガスの供給を停止させた後（ＳＴＥＰ９０２～ＳＴＥＰ９０３）、燃料油供給量を調速制御する（ＳＴＥＰ６０１）。

　また、燃料ガス供給量の増量制御を開始した後に、燃料ガス供給量が切換閾値Ｆｇｔｈ以上となり（ＳＴＥＰ６０５でＹｅｓ）、燃料ガスの供給を調速制御に切り換えるとともに燃料油の供給を減量制御に切り換えた後も（ＳＴＥＰ６０６～ＳＴＥＰ６０７）、エンジン制御装置７３は、瞬時にディーゼルモードを切り換えるか否かを判定する（ＳＴＥＰ９０４）。そして、ディーゼルモードへの瞬時切換を実行する場合（ＳＴＥＰ９０４でＹｅｓ）、燃料油供給量Ｆｏを設定するとともに燃料ガスの供給を停止させた後（ＳＴＥＰ９０２～ＳＴＥＰ９０３）、燃料油供給量を調速制御する（ＳＴＥＰ６０１）。

　図２４のフローチャートに従って動作することで、エンジン装置２１は、ディーゼルモードからガスモードに運転を切り換える場合であっても、ディーゼルモードへの瞬時切換に対応できる。従って、ディーゼルモードからガスモードへの切換を実行されている際にも、緊急避難的にディーゼルモードに切り換える必要がある場合などに対応でき、船舶を緊急停止させることなく、安定した航行を継続させることができる。

　上述したガスモードにおける燃料制御の第１実施例及び第２実施例のＳＴＥＰ７０１、ＳＴＥＰ８０１、及びＳＴＥＰ８０５で瞬時切換を実行するか否かを判定するものとしているが、この瞬時切換の判定動作の第１例について、図２５及び図２６を参照して以下に説明する。図２５は、本例における瞬時切換の判定動作を示すフローチャートであり、図２６は、エンジン装置２１における運転モードの切換時において瞬時切換とした場合の燃料などの遷移を示すタイミングチャートである。

　図２５に示すように、エンジン制御装置７３は、エンジン装置２１の運転モードの切換を開始すると（ＳＴＥＰ９５１）、エンジン回転センサ２０からの信号を受けてエンジン装置２１のエンジン回転数Ｒを確認し（ＳＴＥＰ９５２）、エンジン回転数が所定回転数Ｒｔｈと比較する（ＳＴＥＰ９５３）。この所定回転数Ｒｔｈは、エンジン装置２１を緊急停止させる上限のエンジン回転数Ｒｌｉｍよりも低い値に設定される。従って、所定回転数Ｒｔｈに達したときには、エンジン回転数がエンジン装置を緊急停止させる上限のエンジン回転数Ｒｌｉｍに近づいたものと判断する。

　そして、エンジン回転数Ｒが所定回転数Ｒｔｈよりも高い場合は（ＳＴＥＰ９５３でＹｅｓ）、ディーゼルモードへの瞬時切換を実行させる（ＳＴＥＰ９５４）。また、エンジン回転数Ｒが所定回転数Ｒｔｈ以下となる場合（ＳＴＥＰ９５３でＮｏ）、運転モードの切換が終了するか否かを確認し（ＳＴＥＰ９５５）、運転モードの切換が終了していない場合はＳＴＥＰ９５１に移行する。これにより、エンジン制御装置７３は、運転モードの切換を実行している間、エンジン回転数Ｒが所定回転数Ｒｔｈを超えたか否かに基づいて、瞬時判定の実行の可否を判定する。

　図２５のフローチャートに従って動作することで、エンジン装置２１は、ガスモードからディーゼルモードに運転を切り換える際、図２６に示すように、エンジン回転数Ｒが所定回転数Ｒｔｈを超えた瞬間に瞬時判定を実行させる。即ち、図２６に示すように、エンジン負荷が減衰方向に変動して、エンジン回転数Ｒが所定回転数Ｒｔｈを超えた瞬間に、燃料油供給量Ｆｏに設定して燃料油を供給させた後に燃料油供給量を調速制御させるとともに、燃料ガスの供給を停止させる。これにより、エンジン装置２１のエンジン回転数が上限のエンジン回転数Ｒｌｉｍに達することを防ぐことができ、エンジン装置２１の緊急停止を回避できる。従って、エンジン回転数が上限値を超える回転数（オーバースピード）まで上昇することがないため、船舶を緊急停止させることなく、安定した航行を継続させることができる。

　次いで、瞬時切換の判定動作の第２例について、図２７及び図２８を参照して以下に説明する。図２７は、本例における瞬時切換の判定動作を示すフローチャートであり、図２８は、エンジン装置２１における運転モードの切換時において瞬時切換とした場合の燃料などの遷移を示すタイミングチャートである。本例では、上記第１例と異なり、エンジン装置２１のエンジン負荷に基づいて、瞬時切換とするか否かを判定する。

　図２７に示すように、エンジン制御装置７３は、エンジン装置２１の運転モードの切換を開始すると（ＳＴＥＰ９５１）、負荷測定器１９からの信号を受けて、切換開始時のエンジン装置２１のエンジン負荷を確認し、基準エンジン負荷Ｌｏｓとして記憶する（ＳＴＥＰ９７１）。その後、エンジン制御装置７３は、負荷測定器１９からの信号によりエンジン負荷Ｌｏを確認すると（ＳＴＥＰ９７２）、基準エンジン負荷Ｌｏｓからの減少量（Ｌｏｓ－Ｌｏ）を算出して（ＳＴＥＰ９７３）、所定減少量Ｌｏｔｈと比較する（ＳＴＥＰ９７４）。この基準エンジン負荷Ｌｏｓは、エンジン装置２１を緊急停止させる上限のエンジン回転数Ｒｌｉｍよりも低い回転数で駆動可能な範囲で設定される。即ち、基準エンジン負荷Ｌｏｓに達したときには、エンジン回転数がエンジン装置を緊急停止させる上限のエンジン回転数Ｒｌｉｍに近づいたものと判断する。

　そして、基準エンジン負荷Ｌｏｓからの減少量（Ｌｏｓ－Ｌｏ）が所定減少量Ｌｏｔｈよりも大きくなる場合は（ＳＴＥＰ９７４でＹｅｓ）、ディーゼルモードへの瞬時切換を実行させる（ＳＴＥＰ９５４）。また、基準エンジン負荷Ｌｏｓからの減少量（Ｌｏｓ－Ｌｏ）が所定減少量Ｌｏｔｈ以下となる場合（ＳＴＥＰ９７４でＮｏ）、運転モードの切換が終了するか否かを確認し（ＳＴＥＰ９５５）、運転モードの切換が終了していない場合はＳＴＥＰ９７２に移行する。これにより、エンジン制御装置７３は、運転モードの切換を実行している間、基準エンジン負荷Ｌｏｓからの減少量（Ｌｏｓ－Ｌｏ）が所定減少量Ｌｏｔｈを超えたか否かに基づいて、瞬時判定の実行の可否を判定する。

　図２７のフローチャートに従って動作することで、エンジン装置２１は、ガスモードからディーゼルモードに運転を切り換える際、図２８に示すように、エンジン負荷の減少量（Ｌｏｓ－Ｌｏ）が所定減少量Ｌｏｔｈを超えた瞬間に瞬時判定を実行させる。即ち、図２８に示すように、エンジン負荷が減衰方向に変動して、基準エンジン負荷Ｌｏｓからの減少量が所定減少量Ｌｏｔｈを超えた瞬間に、燃料油供給量Ｆｏに設定して燃料油を供給させた後に燃料油供給量を調速制御させるとともに、燃料ガスの供給を停止させる。これにより、エンジン装置２１のエンジン回転数が上限値を超える回転数（オーバースピード）まで上昇することがないため、エンジン装置２１の緊急停止を回避できる。従って、船舶を緊急停止させることなく、安定した航行を継続させることができる。

　次いで、瞬時切換の判定動作の第３例について、図２９を参照して以下に説明する。図２９は、エンジン装置２１における運転モードの切換時において瞬時切換とした場合の燃料などの遷移を示すタイミングチャートである。本例では、上記第１例と異なり、燃料ガス供給量と燃料油供給量の比に基づいて、瞬時切換とするか否かを判定するものである。また、本例の瞬時切換の判定動作は、上述したガスモードにおける燃料制御の第２実施例のＳＴＥＰ８０５において実行される。

　図２９に示すように、エンジン制御装置７３は、ガスモードからディーゼルモードへの切換時において（ＳＴＥＰ９５１でＹｅｓ）、燃料油供給量の調速制御を開始すると（ＳＴＥＰ９８１でＹｅｓ）、開始時の燃料油供給量Ｆｏｓ及び燃料ガス供給量Ｆｇｓに基づいて、瞬時切換の判定基準となる所定閾値Ｆｒｔｈを算出して記憶する（ＳＴＥＰ９８２）。その後、エンジン制御装置７３は、燃料油供給量Ｆｏｘ燃料ガス供給量Ｆｇｘを確認すると（ＳＴＥＰ９８３）、燃料ガス供給量Ｆｇｘに対する燃料油供給量Ｆｏｘの燃料比率Ｆｒ（＝Ｆｏｘ／Ｆｇｘ）を算出して（ＳＴＥＰ９８４）、所定閾値Ｆｒｔｈと比較する（ＳＴＥＰ９８５）。

　この閾値Ｆｒｔｈは、例えば、燃料油供給量の調速制御開始時における燃料ガス供給量Ｆｇｓに対する燃料油供給量Ｆｏｓの燃料比率Ｆｏｓ／Ｆｇｓに係数Ｋ（Ｋ＜１）を乗算した値（Ｋ×Ｆｏｓ／Ｆｇｓ）とし、エンジン装置２１を緊急停止させる上限のエンジン回転数Ｒｌｉｍよりも低い回転数で駆動可能な範囲で設定される。即ち、所定閾値Ｆｒｔｈに達したときには、エンジン回転数がエンジン装置を緊急停止させる上限のエンジン回転数Ｒｌｉｍに近づいたものと判断する。

　そして、燃料比率Ｆｒが所定閾値Ｆｒｔｈよりも小さくなる場合は（ＳＴＥＰ９８５でＹｅｓ）、ディーゼルモードへの瞬時切換を実行させる（ＳＴＥＰ９５４）。また、燃料比率Ｆｒが所定閾値Ｆｒｔｈ以上となる場合（ＳＴＥＰ９８５でＮｏ）、運転モードの切換が終了するか否かを確認し（ＳＴＥＰ９５５）、運転モードの切換が終了していない場合はＳＴＥＰ９８３に移行する。これにより、エンジン制御装置７３は、運転モードの切換を実行している間、燃料比率Ｆｒが所定閾値Ｆｒｔｈを超えたか否かに基づいて、瞬時判定の実行の可否を判定する。従って、エンジン装置２１のエンジン回転数が上限のエンジン回転数Ｒｌｉｍに達することを防ぐことができ、エンジン装置２１の緊急停止を回避できるため、船舶を緊急停止させることなく、安定した航行を継続させることができる。

　なお、上述の瞬時切換の判定動作について、ガスモードからディーゼルモードへの切換を実行されている際に行われるものとして説明したが、上記第１及び第２例のように、エンジン回転数又はエンジン負荷に基づいて判定する場合、ガスモードからディーゼルモードへの切換を実行されている際にも、瞬時切換の判定動作を実行できる。

　その他、各部の構成は図示の実施形態に限定されるものではなく、本願発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能である。また、本実施形態のエンジン装置は、船体内の電気系統に電力を供給するための発電装置や陸上の発電施設における駆動源として構成するなど、上述の推進兼発電機構以外の構成においても適用可能である。更に、本願発明のエンジン装置において、着火方式をマイクロパイロット噴射方式によるものとしたが、副室で火花点火させる構成としても構わない。

１　船舶
２　船体
４　ファンネル
５　プロペラ
９　推進軸
１１　機関室
１２　推進兼発電機構
１７　給気バイパス流路
１８　排気バイパス流路
１９　負荷測定器
２０　エンジン回転センサ
２１　エンジン装置（デュアルフューエルエンジン）
２２　減速機
２３　軸駆動発電機
２４　出力軸（クランク軸）
２５　シリンダブロック
２６　シリンダヘッド
３６　気筒
３７　吸気ポート
３８　排気ポート
３９　圧力センサ
４０　ヘッドカバー
４１　ガスマニホールド（気体燃料配管）
４２　燃料油管（液体燃料配管）
４３　サイドカバー
４４　排気マニホールド
４５　遮熱カバー
４６　冷却水配管
４７　コモンレール（パイロット燃料配管）
４８　排気中継管
４９　過給機
５１　インタークーラ
５３　冷却水ポンプ
５４　パイロット燃料ポンプ
５５　潤滑油ポンプ
５６　燃料油ポンプ
５７　オイルパン
５８　潤滑油クーラ
５９　潤滑油コシキ
６７　吸気マニホールド
７９　メイン燃料噴射弁
８０　吸気弁
８１　排気弁
８２　パイロット燃料噴射弁
８９　燃料噴射ポンプ
９８　ガスインジェクタ

Claims

　シリンダ内へ空気を供給させる吸気マニホールドと、前記シリンダからの排気ガスを排気させる排気マニホールドと、前記吸気マニホールドから供給される空気に気体燃料を混合させるガスインジェクタと、前記シリンダに液体燃料を噴射して燃焼させるメイン燃料噴射弁とを備え、複数の前記シリンダそれぞれに対して前記ガスインジェクタと前記メイン燃料噴射弁とを設けており、前記シリンダ内に前記気体燃料を投入するガスモードと前記シリンダ内に前記液体燃料を投入するディーゼルモードのいずれかで駆動するエンジン装置において、
　前記ガスモード及び前記ディーゼルモードの一方から他方に運転モードを切り換える際に、エンジン回転数がエンジン装置を緊急停止させる上限値に近づいたものと判断したときに、前記ディーゼルモードに瞬時に切り換えることを特徴とするエンジン装置。
　前記運転モードの切換時において、測定されたエンジン回転数が、緊急停止させる上限のエンジン回転数よりも低い所定回転数よりも高くなった場合に、前記ディーゼルモードに瞬時に切り換えることを特徴とする請求項１に記載のエンジン装置。
　前記運転モードの切換時において、切換開始時のエンジン負荷との減少量が所定量よりも大きくなった場合に、前記ディーゼルモードに瞬時に切り換えることを特徴とする請求項１に記載のエンジン装置。
　前記運転モードの切換時において、気体燃料供給量に対する液体燃料供給量の比率が所定値よりも小さくなった場合に、前記ディーゼルモードに瞬時に切り換えることを特徴とする請求項１に記載のエンジン装置。
　前記ガスモードから前記ディーゼルモードに瞬時に切り換える際には、前記ディーゼルモードに切り換えた後の液体燃料の供給量をエンジン回転数又はエンジン負荷に基づいて設定して前記液体燃料の供給を開始することを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載のエンジン装置。
　前記ガスモード及び前記ディーゼルモードの一方から他方に運転モードを切り換える際に、切換後の運転モードで投入させる第１燃料の供給量を、単調増加させる増量制御により切換閾値まで増量させた後、エンジン回転数に基づく調速制御によって制御しており、
　前記切換閾値を、エンジン回転数又はエンジン負荷に基づいて設定していることを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載のエンジン装置。