WO2018012475A1 - エンジン - Google Patents

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正義 洞井
大志 村上
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ヤンマー株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an engine configuration for performing various controls by detecting an engine load with a load detector.
  • Patent document 1 discloses this kind of engine.
  • the engine of Patent Document 1 has an engine control device that controls each part of the engine, and the engine control device receives a measurement signal from a load measuring device such as a watt transducer or a torque sensor and calculates a load of the engine device. It has a configuration.
  • measuring the load applied to the engine as in Patent Document 1 is indispensable for appropriate combustion control of the engine. If the engine is operated in a state where the load measuring device is out of order, an excess or deficiency of the amount of air necessary for combustion occurs, which causes a decrease in combustion stability.
  • Patent Document 1 there is no particular mention about a point where an abnormality may occur in load detection by the load measuring device, and there is room for improvement.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an engine capable of appropriately determining an abnormality of a load detector.
  • an engine having the following configuration includes an in-cylinder pressure sensor, a load detector, and a control device.
  • the in-cylinder pressure sensor detects the pressure inside the cylinder.
  • the load detector detects an engine load.
  • the control device receives the detection result of the in-cylinder pressure sensor and the detection result of the load detector. When the load detected by the load detector is zero and the in-cylinder pressure obtained from the detection result of the in-cylinder pressure sensor is greater than or equal to a threshold value, the control device has an abnormality in detection by the load detector. Judge that there is.
  • the engine has the following configuration. That is, this engine includes an intake manifold, a gas injector, and a fuel injection valve.
  • the intake manifold supplies air into the cylinder.
  • the gas injector injects and mixes gaseous fuel into the air supplied from the intake manifold.
  • the fuel injection valve injects liquid fuel into the cylinder.
  • the engine mixes the gaseous fuel injected by the gas injector with air and then flows into the combustion chamber in the cylinder, and the fuel injection valve injects the liquid fuel into the combustion chamber. Therefore, it is possible to operate by switching between the diffusion combustion mode in which combustion is performed.
  • the control device switches from the premixed combustion mode to the diffusion combustion mode.
  • the control device determines that there is an abnormality in detection by the load detector during operation in the premixed combustion mode, and when switching from the premixed combustion mode to the diffusion combustion mode,
  • the engine load is estimated by calculation based on the detection value of the in-cylinder pressure sensor, and the amount of the liquid fuel injected by the fuel injection valve immediately after switching to the diffusion combustion mode is calculated based on the estimated engine load. It is preferable to do.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram schematically showing an engine 21 and two fuel supply paths 30 and 31 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a partial rear cross-sectional view showing the configuration around the combustion chamber 110 in detail.
  • FIG. 3 is a plan view of the engine 21.
  • FIG. 4 is a schematic front perspective view showing the liquid fuel supply path.
  • the engine (multi-cylinder engine) 21 of this embodiment shown in FIG. 1 has a premixed combustion method in which gaseous fuel is mixed with air and then flows into the combustion chamber, and diffusion combustion in which liquid fuel is injected into the combustion chamber for combustion.
  • This is a so-called dual fuel engine that can be used for any of the above systems.
  • the engine 21 according to the present embodiment is installed on the inner bottom plate of the engine room of the ship via a base as a drive source of a ship propulsion and power generation mechanism (not shown).
  • a crankshaft 24 as an engine output shaft projects rearward.
  • a reduction gear (not shown) is connected to one end of the crankshaft 24 so that power can be transmitted.
  • a propulsion shaft (not shown) of the ship is arranged so that the crankshaft 24 and the axis line coincide with each other with the speed reducer interposed therebetween.
  • a propeller that generates a propulsive force of the ship is attached to the end of the propulsion shaft.
  • the speed reducer has a PTO shaft, and a shaft drive generator (not shown) is connected to the PTO shaft so that power can be transmitted.
  • the power of the engine 21 is branched and transmitted to the propulsion shaft and the shaft drive generator via the speed reducer.
  • the propulsive force of the ship is generated, and the electric power generated by driving the shaft drive generator is supplied to the electrical system in the ship.
  • the engine 21 is a dual fuel engine as described above, and a premixed combustion method in which fuel gas such as natural gas is mixed with air and burned, and diffusion in which liquid fuel (fuel oil) such as heavy oil is diffused and burned. Either of the combustion methods can be selected and driven.
  • the operation mode (premixed combustion mode) by the premixed combustion method may be referred to as “gas mode”, and the operation mode (diffusion combustion mode) by the diffusion combustion method may be referred to as “diesel mode”.
  • gas mode environmentally friendly substances (nitrogen oxides, sulfur oxides, particulate matter, etc.) can be reduced by using natural gas to make it easier to comply with environmental regulations. Efficient operation can be realized.
  • the front / rear / left / right positional relationship in the configuration of the engine 21 will be described with the side connected to the speed reducer as the rear side. Therefore, the front-rear direction can be rephrased as a direction parallel to the axis of the crankshaft 24, and the left-right direction can be rephrased as a direction perpendicular to the axis of the crankshaft 24.
  • this description does not limit the orientation of the engine 21, and the engine 21 can be installed in various orientations depending on the application.
  • a gas fuel tank 32 for storing liquefied natural gas (LNG) is connected to one fuel supply path 30, and a liquid fuel tank for storing marine diesel oil (MDO) is connected to the other fuel supply path 31. 33 is connected.
  • LNG liquefied natural gas
  • MDO marine diesel oil
  • a gas fuel tank 32 that stores liquefied gaseous fuel
  • a vaporizer 34 that vaporizes the liquefied fuel in the gas fuel tank 32
  • fuel from the vaporizer 34 to the engine 21 in order from the upstream side is disposed.
  • the engine 21 is an in-line multi-cylinder engine configured by assembling a cylinder head 26 on a cylinder block 25 as shown in FIGS.
  • the crankshaft 24 is supported on the lower portion of the cylinder block 25 so as to be rotatable with the axis 24c facing in the front-rear direction as shown in FIG.
  • the cylinder block 25 is formed with a plurality of (six in this embodiment) cylinders arranged in a line (in series) along the axis of the crankshaft 24. As shown in FIG. 2, a piston 78 is accommodated in each cylinder so as to be slidable in the vertical direction. The piston 78 is connected to the crankshaft 24 through a rod (not shown).
  • cylinder heads 26 are attached to the cylinder block 25 so as to cover each cylinder from above.
  • a cylinder head 26 is provided for each cylinder, and is fixed to the cylinder block 25 using a head bolt 99.
  • a combustion chamber 110 is formed in a space surrounded by the upper surface of the piston 78 and the cylinder head 26.
  • the plurality of head covers 40 are arranged on the cylinder head 26 in a line along the direction (front-rear direction) of the axis 24c of the crankshaft 24 so as to correspond to each cylinder.
  • a valve operating mechanism including a push rod and a rocker arm for operating the intake valve and the exhaust valve is accommodated in each head cover 40.
  • an upper end portion of a pilot fuel injection valve 82 described later is disposed in the vicinity of the right side of the head cover 40.
  • the pilot fuel injection valve 82 is inserted into the cylinder head 26 and extends obliquely downward toward the combustion chamber 110.
  • a gas manifold 41 is provided for distributing and supplying gas fuel to the combustion chamber 110 of each cylinder when operating in the gas mode (premixed combustion mode).
  • the gas manifold 41 is disposed so as to extend in the front-rear direction along the right side surface of the cylinder head 26.
  • Six gas branch pipes 41a corresponding to the combustion chambers 110 of the respective cylinders are connected to the gas manifold 41.
  • the gas branch pipe 41a is injected with gas fuel at the tip thereof.
  • a gas injector 98 is provided. The distal end portion of the gas injector 98 faces an intake branch pipe 67a formed inside the cylinder head 26 corresponding to the cylinder. By injecting gas fuel from the gas injector 98, the gas fuel can be supplied to the intake branch pipe 67 a of the intake manifold 67.
  • a liquid fuel supply for distributing and supplying liquid fuel to the combustion chamber 110 of each cylinder when operating in the diesel mode (diffusion combustion mode).
  • Rail piping 42 is provided.
  • the liquid fuel supply rail pipe 42 is disposed so as to extend in the front-rear direction along the left side surface of the cylinder block 25.
  • the liquid fuel supplied to the liquid fuel supply rail pipe 42 is distributed and supplied to a fuel supply pump 89 provided corresponding to each cylinder.
  • a main fuel injection valve 79 that injects the liquid fuel supplied from the fuel supply pump 89 is disposed in each cylinder.
  • the main fuel injection valve 79 is disposed so as to be vertically inserted into the cylinder head 26 from above, and its upper end is disposed inside the head cover 40 and its lower end faces the combustion chamber 110 of the cylinder.
  • the fuel supply pump 89 and the main fuel injection valve 79 are connected via a liquid fuel supply path 106 formed in the cylinder head 26.
  • a liquid fuel return collecting pipe 48 for collecting excess fuel returned from the respective fuel supply pumps 89 is provided at a position near the lower side of the liquid fuel supply rail pipe 42.
  • the liquid fuel return collecting pipe 48 is arranged in parallel with the liquid fuel supply rail pipe 42 and is connected to the fuel supply pump 89.
  • a fuel return pipe 115 for returning the liquid fuel to the liquid fuel tank 33 is connected to the end of the liquid fuel return collecting pipe 48.
  • gas fuel ignition is performed at the left side of the cylinder block 25 and above the liquid fuel supply rail piping 42 at the time of combustion in the gas mode (premixed combustion mode).
  • a pilot fuel supply rail pipe 47 for distributing and supplying pilot fuel to the combustion chamber 110 of each cylinder is provided.
  • the pilot fuel supply rail piping 47 is disposed so as to extend in the front-rear direction along the left side surface of the cylinder block 25.
  • a pilot fuel injection valve 82 for injecting liquid fuel (pilot fuel) supplied from the pilot fuel supply rail piping 47 is disposed in each cylinder.
  • the pilot fuel injection valve 82 is disposed so as to be obliquely inserted into the cylinder head 26 from above, and an upper end portion thereof is disposed at a position immediately to the right of the head cover 40, and a lower end portion thereof faces the combustion chamber 110 of the cylinder.
  • a pilot fuel branch pipe 109 is provided so as to branch from a pilot fuel supply rail pipe 47 corresponding to each cylinder.
  • the pilot fuel branch pipe 109 is arranged so as to pass between the head covers 40 arranged side by side, and is connected to the upper end portion of the pilot fuel injection valve 82.
  • the pilot fuel branch pipe 109 is covered with a branch pipe cover 105 for preventing leakage of leaked fuel.
  • a step is formed in the upper portion of the left side surface of the engine 21 composed of the cylinder block 25 and the cylinder head 26, and a pilot fuel supply rail pipe 47 is formed in the step.
  • a liquid fuel supply rail pipe 42 and a fuel supply pump 89 are arranged.
  • a side cover 43 is attached to the cylinder block 25 and the cylinder head 26 so as to cover the stepped portion.
  • the pilot fuel supply rail piping 47, the liquid fuel supply rail piping 42, and the fuel supply pump 89 are covered with a side cover 43.
  • a speed governor 201 for adjusting the fuel injection amount in the fuel supply pump 89 is disposed in the vicinity of one end in the direction in which the fuel supply pumps 89 are arranged.
  • the speed governor 201 can rotate the control transmission shaft 202 disposed in parallel with the liquid fuel supply rail pipe 42 and the like inside the side cover 43.
  • the control transmission shaft 202 is connected to a control rack of a fuel supply pump 89 provided for the number of cylinders.
  • the governor 201 displaces the control rack of the fuel supply pump 89 by rotating the control transmission shaft 202, thereby changing the pumping amount of the fuel supply pump 89 (the injection amount of the main fuel injection valve 79). be able to.
  • exhaust generated by combustion in the combustion chamber 110 of each cylinder is collected and discharged to the outside.
  • An exhaust manifold 44 is disposed in parallel with the gas manifold 41.
  • the outer periphery of the exhaust manifold 44 is covered with a heat shield cover 45.
  • the exhaust manifold 44 is connected to exhaust branch pipes 44a corresponding to the respective cylinders.
  • the exhaust branch pipe 44a communicates with the combustion chamber 110 of each cylinder.
  • An intake manifold 67 for distributing and supplying external air (intake air) to the combustion chamber 110 of each cylinder is arranged in parallel to the gas manifold 41 on the right side inside the cylinder block 25. As shown in FIG. 2, six intake branch pipes 67 a are formed inside the cylinder head 26 so as to branch from the intake manifold 67, and each intake branch pipe 67 a communicates with the combustion chamber 110.
  • the air supplied from the intake manifold 67 to each cylinder is compressed from the main fuel injection valve 79 to the combustion chamber 110 at an appropriate timing by the slide of the piston 78.
  • An appropriate amount of liquid fuel is injected into the inside.
  • the piston 78 reciprocates in the cylinder by the propulsive force obtained from the explosion generated in the combustion chamber 110, and the reciprocating motion of the piston 78 passes through the rod to the crank shaft 24. Power is obtained by being converted into rotational motion.
  • gas fuel from the gas manifold 41 is injected into the intake branch pipe 67a from the gas injector 98, so that the air supplied from the intake manifold 67 and the gas Fuel is mixed.
  • a small amount of pilot fuel is injected into the combustion chamber 110 from the pilot fuel injection valve 82 at an appropriate timing when the mixture of air and gas fuel introduced into the cylinder is compressed by the slide of the piston 78. Is ignited.
  • the piston 78 reciprocates in the cylinder by the propulsive force obtained by the explosion in the combustion chamber 110, and the reciprocating motion of the piston 78 is converted into the rotational motion of the crankshaft 24 through the rod to obtain power.
  • the exhaust generated by the combustion is pushed out of the cylinder by the movement of the piston 78, collected in the exhaust manifold 44, and then discharged to the outside.
  • the front end surface (front surface) of the engine 21 is provided with a fuel oil pump 56, an unillustrated coolant pump, and a lubricating oil pump so as to surround the front end portion of the crankshaft 24.
  • a fuel oil pump 56 By appropriately transmitting the rotational power from the crankshaft 24, the cooling water pump, the lubricating oil pump, and the fuel oil pump 56 provided on the outer peripheral side of the crankshaft 24 are respectively driven.
  • the fuel oil pump 56 shown in FIG. 4 is driven to rotate so that the fuel oil (liquid fuel) supplied from the liquid fuel tank 33 in FIG. 1 is supplied to the pilot fuel via the pilot fuel supply main pipe 107.
  • a pilot fuel filter for filtering fuel oil is provided in the middle of the fuel path from the liquid fuel tank 33 to the fuel oil pump 56.
  • a main fuel filter for filtering the fuel oil is provided in the middle of the fuel oil supply path from the liquid fuel tank 33 to the liquid fuel supply rail pipe 42.
  • the pilot fuel supply main pipe 107, the liquid fuel supply main pipe 108, and the fuel return pipe 115 are disposed immediately in front of the cylinder block 25 along the left side surface of the cylinder block 25.
  • the pilot fuel supply main pipe 107, the liquid fuel supply main pipe 108, and the fuel return pipe 115 are connected to the cylinder block 25 via a plurality of clamp members 111 provided so as to protrude leftward from the front end surface of the cylinder block 25. It arrange
  • an engine control device (control device) 73 for controlling the operation of each part of the engine 21 is provided via a support member (not shown). As shown in FIG. 6, the engine control device 73 acquires data from sensors (pressure sensors, torque sensors, etc.) provided in each part of the engine 21, and performs various operations of the engine 21 (fuel injection, flow rate adjustment). It is configured to control the change of the opening of the valve.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing the configuration of the intake / exhaust system of the engine 21.
  • each cylinder is connected to the intake manifold 67 via the intake branch pipe 67a and is connected to the exhaust manifold 44 via the exhaust branch pipe 44a.
  • the intake manifold 67 is connected to an intake passage 15 that communicates with the outside of the engine 21 so that external air can be taken into each cylinder.
  • a compressor 49 b of the supercharger 49 and an intercooler 51 are arranged in the middle of the intake passage 15.
  • a main throttle valve (main throttle valve) V1 for adjusting the flow rate of air supplied to the intake manifold 67 is provided between the compressor 49b and the intercooler 51.
  • the main throttle valve V ⁇ b> 1 is configured as a flow rate adjustment valve, and its opening degree can be controlled by an electric signal from the engine control device 73.
  • the intake passage 15 is provided with an intake bypass passage 17 that connects the air outlet side of the intercooler 51 and the air inlet side of the compressor 49b. Part of the air that has passed through the compressor 49 b is recirculated via the intake bypass passage 17.
  • the intake bypass passage 17 is provided with an intake bypass valve V2 for adjusting the flow rate of air passing through the intake bypass passage 17.
  • the intake bypass valve V ⁇ b> 2 is configured as a flow rate adjustment valve similarly to the main throttle valve V ⁇ b> 1, and the opening degree thereof can be controlled by an electric signal from the engine control device 73.
  • the flow rate of air supplied to the intake manifold 67 can be adjusted by changing the valve opening degree of the intake bypass valve V2.
  • the exhaust manifold 44 is connected to the exhaust passage 16 communicating with the outside of the engine 21, and can exhaust the air exhausted from each cylinder to the outside.
  • a turbine 49 a of the supercharger 49 is disposed in the middle of the exhaust passage 16.
  • the exhaust passage 16 is provided with an exhaust bypass passage 18 connecting the exhaust outlet side of the exhaust manifold 44 and the exhaust outlet side of the turbine 49a (bypassing the turbine 49a). A part of the exhaust gas sent from the exhaust manifold 44 to the exhaust passage 16 reaches the downstream side of the exhaust outlet side of the turbine 49a via the exhaust bypass passage 18 and is then discharged to the outside.
  • the exhaust bypass passage 18 is provided with an exhaust bypass valve V3 for adjusting the flow rate of the exhaust gas passing through the exhaust bypass passage 18.
  • the exhaust bypass valve V3 is configured as a flow rate adjusting valve similarly to the main throttle valve V1, and its opening degree is configured to be controllable by an electrical signal from the engine control device 73.
  • valve opening degree of the exhaust bypass valve V3 By changing the valve opening degree of the exhaust bypass valve V3, the flow rate of exhaust gas flowing into the turbine 49a can be adjusted, and the amount of compressed air in the compressor 49b can be adjusted. That is, the flow rate of air supplied to the intake manifold 67 can be adjusted by adjusting the valve opening degree of the exhaust bypass valve V3.
  • FIG. 6 is a block diagram showing an electrical configuration for controlling the engine 21.
  • FIG. 7 is a graph for explaining the intake flow rate adjustment control in the intake manifold 67 when the engine 21 is operated in the gas mode.
  • the engine control device 73 is configured to be able to control a pilot fuel injection valve 82, a fuel supply pump 89, and a gas injector 98.
  • the engine control device 73 can supply liquid fuel (pilot fuel) to the combustion chamber 110 by opening and closing the pilot fuel injection valve 82.
  • the engine control device 73 can supply liquid fuel (main fuel) from the fuel supply pump 89 to the combustion chamber 110 via the main fuel injection valve 79 by opening and closing the control valve of the fuel supply pump 89.
  • the engine control device 73 can adjust the injection amount of the liquid fuel from the main fuel injection valve 79 by controlling the governor 201.
  • the engine control device 73 can supply gas fuel to the intake branch pipe 67 a of the intake manifold 67 by controlling the gas injector 98.
  • the engine control device 73 is configured to be able to control the main throttle valve V1, the intake bypass valve V2, and the exhaust bypass valve V3. As described above, the engine control device 73 can adjust the flow rate of air flowing into the intake manifold 67 by controlling the valve openings of the main throttle valve V1, the intake bypass valve V2, and the exhaust bypass valve V3. it can.
  • the engine control device 73 is configured to be able to input signals from various sensors provided in each part of the engine 21.
  • the engine control device 73 is configured to be able to communicate with the machine-side operation control device 71.
  • the in-cylinder pressure sensor 63 is disposed in a part or all of the six cylinders included in the engine 21.
  • the in-cylinder pressure sensor 63 includes a piezoelectric element, a strain gauge, or the like, and can detect the pressure inside the cylinder (the illustrated mean effective pressure, IMEP).
  • the in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure sensor 63 is output to the engine control device 73.
  • the intake manifold 67 of the engine 21 is provided with an intake pressure sensor 39 that measures the air pressure in the intake manifold 67.
  • the intake pressure sensor 39 can be configured using a semiconductor strain gauge, for example.
  • the intake pressure detected by the intake pressure sensor 39 is output to the engine control device 73.
  • a torque sensor (load detector) 64 is attached to an appropriate position of the engine 21 (for example, in the vicinity of the crankshaft 24).
  • the torque sensor 64 for example, a flange type sensor that detects torque using a strain gauge can be used.
  • the engine load (engine torque) detected by the torque sensor 64 is output to the engine control device 73.
  • An engine speed sensor 65 is attached to an appropriate position of the engine 21 (for example, the cylinder block 25).
  • the engine speed sensor 65 is configured by, for example, a sensor and a pulse generator, and can be configured to generate a pulse signal according to the rotation of the crankshaft 24.
  • the engine speed detected by the engine speed sensor 65 is output to the engine control device 73.
  • the engine control device 73 controls the opening and closing of the control valve in the fuel supply pump 89 to generate combustion in each cylinder at a predetermined timing. That is, by opening the control valve of the fuel supply pump 89 in accordance with the injection timing of each cylinder, fuel oil is injected into each cylinder through the main fuel injection valve 79 and ignited in the cylinder. On the other hand, fuel gas injection from the gas injector 98 and pilot fuel injection from the pilot fuel injection valve 82 are stopped in the diesel mode.
  • the engine control device 73 performs the injection timing from the main fuel injection valve 79 in each cylinder based on the engine load detected by the torque sensor 64 and the engine speed detected by the engine speed sensor 65. Feedback control. As a result, the crankshaft 24 of the engine 21 rotates at an engine speed corresponding to the propulsion speed of the ship so that the torque required for the propulsion and power generation mechanism of the ship is obtained. Further, the engine control device 73 controls the valve opening degree of the main throttle valve V1 based on the air pressure in the intake manifold 67 detected by the intake pressure sensor 39. Thus, compressed air is supplied from the compressor 49b to the intake manifold 67 so that the air flow rate required for engine output is obtained.
  • the engine control device 73 controls opening and closing of a valve in the gas injector 98 and supplies the fuel gas to the intake branch pipe 67a, whereby the fuel gas is supplied to the air from the intake manifold 67. And premixed fuel is supplied into each cylinder. Further, the engine control device 73 controls the opening and closing of the pilot fuel injection valve 82, and injects pilot fuel into each cylinder at a predetermined timing to generate an ignition source. To burn. On the other hand, the injection of the main fuel from the main fuel injection valve 79 is stopped in the gas mode.
  • the engine control device 73 determines the fuel gas injection flow rate by the gas injector 98 based on the engine load detected by the torque sensor 64 and the engine speed detected by the engine speed sensor 65, The injection timing by the pilot fuel injection valve 82 in the cylinder is feedback-controlled.
  • the engine control device 73 determines whether the main throttle valve V1, the intake bypass valve V2, the air pressure in the intake manifold 67 detected by the intake pressure sensor 39, the engine load detected by the torque sensor 64, and the like. And the valve opening degree of each of the exhaust gas bypass valve V3 is controlled as shown in FIG.
  • L1, L2, L3, and L4 shown in the graph of FIG. 7 are predetermined engine load values (L1 ⁇ L2 ⁇ L3 ⁇ L4), of which the predetermined value L4 is a low load region and a medium-high range. This is the engine load corresponding to the boundary with the load region.
  • the engine control device 73 sets the target pressure of the intake manifold 67 according to the engine load based on the relationship shown in FIG.
  • the valve opening of the main throttle valve V1 is subjected to PID control (feedback control) so that the actual pressure detected by the above approaches the target pressure.
  • the engine control device 73 refers to the first data table D1 that stores the valve opening of the main throttle valve V1 with respect to the engine load, and corresponds to the engine load.
  • the map is controlled so that the valve opening of the main throttle valve V1 is the same.
  • the first data table D1 is determined so that the valve opening of the main throttle valve V1 is gradually increased as the engine load increases.
  • the engine control device 73 When the engine load is equal to or greater than the predetermined value L2, the engine control device 73 performs control so that the main throttle valve V1 is fully opened.
  • the predetermined value L2 of the engine load is set lower than a value Lt at which the air pressure of the intake manifold 67 becomes atmospheric pressure.
  • the engine control device 73 When the engine load is less than the predetermined value L3, the engine control device 73 performs control so that the intake bypass valve V2 is fully closed.
  • the engine control device 73 sets the target pressure of the intake manifold 67 according to the engine load based on the relationship shown in FIG.
  • the valve opening degree of the intake bypass valve V2 is subjected to PID control (feedback control) so that the actual pressure detected by the above approaches the target pressure.
  • the engine control device 73 When the engine load is less than the predetermined value L1, the engine control device 73 performs control so that the exhaust bypass valve V3 is fully opened.
  • the engine control device 73 refers to the second data table D2 storing the valve opening degree of the exhaust bypass valve V3 with respect to the engine load, and the exhaust bypass valve V3 corresponding to the engine load.
  • the map is controlled so that the valve opening is
  • the second data table D2 gradually decreases the valve opening of the exhaust bypass valve V3 as the engine load increases from the predetermined value L1 to the predetermined value L2, and the exhaust bypass valve V3 is controlled from the predetermined value L2 to the predetermined value L3. It is determined to be fully closed and to gradually increase the opening of the exhaust bypass valve V3 as it increases from the predetermined value L3.
  • the engine control device 73 adjusts the air pressure of the intake manifold 67 by controlling the main throttle valve V1, the intake bypass valve V2, and the exhaust bypass valve V3.
  • the compressed air is supplied from the compressor 49b to the intake manifold 67 so that the air flow rate required for the engine output is obtained, and the air-fuel ratio with the fuel gas supplied from the gas injector 98 is a value corresponding to the engine output. Can be adjusted.
  • the air-fuel ratio is different between the diesel mode and the gas mode, and the required air flow rate is higher in the gas mode than in the diesel mode for the same load. Few. Therefore, while it is necessary to design the supercharger 49 on the basis of use in the diesel mode, it is necessary to supply air at a flow rate suitable for the air-fuel ratio of the gas mode even in the gas mode.
  • the turbocharger 49 by adopting the above-described configuration, even when the configuration of the turbocharger 49 is optimized with respect to the operation in the diesel mode, it responds to the fluctuation of the engine load during the operation in the gas mode.
  • the opening degree of the intake bypass valve V2 By controlling the opening degree of the intake bypass valve V2, the responsiveness of the pressure control of the intake manifold 67 can be enhanced. Therefore, even when the load fluctuates, it is possible to prevent an excess or deficiency in the amount of air necessary for combustion, so that even when the turbocharger 49 having a configuration optimized for operation in the diesel mode is used, the gas mode can be operated well. be able to.
  • the opening degree of the exhaust bypass valve V3 in accordance with the fluctuation of the engine load, it is possible to supply the engine 21 with air in accordance with the air-fuel ratio necessary for fuel gas combustion.
  • the response speed to the load fluctuation can be increased in the gas mode by performing the control of the intake responsive bypass valve V2 with good responsiveness, the amount of air necessary for combustion is insufficient even when the load fluctuates. Knocking or the like caused by the can be avoided.
  • the engine load is detected by the torque sensor 64 of FIG. 6 as a signal whose current value increases as the load increases, for example, in the range of 4 mA to 20 mA. Therefore, when the current value of the torque sensor 64 is 4 mA, it means that the engine load is substantially zero, but there is a possibility that the engine load is erroneously detected as zero due to a disconnection of the torque sensor 64 or the like. Cannot be denied.
  • the engine control device 73 calculates the indicated mean effective pressure based on the data string obtained by the in-cylinder pressure sensor 63 detecting the in-cylinder pressure, and the obtained indicated mean effective pressure is a predetermined value. If the engine load detection value of the torque sensor 64 indicates no load despite being equal to or greater than the threshold value, it is determined that an abnormality has occurred in detection of the engine load by the torque sensor 64.
  • the in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure sensor 63 is greater than or equal to a predetermined magnitude, at least a certain amount of load should have been applied to the engine 21, but the torque sensor 64 is nevertheless. If the detection result of the engine load indicates zero, there is a high possibility that some abnormality has occurred in the detection of the engine load by the torque sensor 64. By utilizing this, the engine control device 73 determines that the torque sensor 64 is abnormal if the above situation occurs, and displays that fact on the display 72 provided in the machine-side operation control device 71. It is configured. As a result, it is possible to appropriately find an abnormality related to the detection of the engine load and prompt an early response.
  • FIG. 8 is a flowchart showing a determination process performed by the engine control device 73 in order to detect an abnormality in the torque sensor 64.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the supply control of the fuel gas and the fuel oil when the gas mode is switched to the diesel mode as a result of detecting the abnormality of the torque sensor 64.
  • the engine control device 73 causes the amount of fuel gas injected by the gas injector 98 so that the engine speed detected by the engine speed sensor 65 approaches the target value. Is controlled (adjustment control, step S101).
  • the engine control device 73 controls the openings of the main throttle valve V1, the intake bypass valve V2, and the exhaust bypass valve V3 according to the engine load detected by the torque sensor 64 (step S102).
  • the control method as described with reference to FIG. 7, any of control that is fixed at full open, control that is fixed at full close, map control, and PID control (feedback control) depending on the magnitude of the engine load. Is selected.
  • step S103 determines whether or not the engine load obtained in step S102 is substantially no load.
  • step S103 If it is determined in step S103 that the detected engine load is not substantially zero, the process returns to step S101 and the process is repeated.
  • step S104 If it is determined in step S103 that the detected engine load is substantially zero, the indicated mean effective pressure is calculated from the pressure detected by the in-cylinder pressure sensor 63, and the indicated mean effective pressure is equal to or greater than a predetermined threshold value. Whether or not (step S104).
  • step S104 If it is determined in step S104 that the indicated mean effective pressure is less than the threshold value, the process returns to step S101 and the process is repeated.
  • step S104 If it is determined in step S104 that the indicated mean effective pressure is equal to or greater than the threshold value, the engine control device 73 determines that some abnormality has occurred in the torque sensor 64, and displays a message to that effect on the control for operation on the machine side. It is displayed on the display 72 of the device 71 (step S105). As a result, the operator of the engine 21 can quickly recognize that an abnormality has occurred in the detection of the engine load and can take appropriate measures.
  • the engine control device 73 switches the combustion mode to the diesel mode (step S106), and ends the processing in the gas mode.
  • the engine control device 73 switches the combustion mode to the diesel mode (step S106), and ends the processing in the gas mode.
  • switching from the gas mode to the diesel mode can be performed immediately or gradually.
  • the gas mode gradually changed to the diesel mode. It is preferable to switch. In this case, control is performed to gradually decrease the amount of fuel gas injected from the gas injector 98 and to gradually increase the amount of liquid fuel injected from the main fuel injection valve 79.
  • an abnormality occurs during operation in the gas mode, it is preferable to immediately switch from the gas mode to the diesel mode.
  • Possible abnormalities include, for example, a decrease in fuel gas pressure, a decrease in pressure in the intake manifold 67, an increase in gas temperature, an increase in air temperature, or an abnormality in various sensors (including the abnormality in the torque sensor 64 described above). Can be mentioned.
  • the amount of fuel gas injected from the gas injector 98 is suddenly made zero, and at the same time, control is performed so that the amount of liquid fuel injected from the main fuel injection valve 79 is suddenly increased from zero.
  • step S106 switching from the gas mode to the diesel mode (step S106) after detecting the occurrence of an abnormality in the torque sensor 64 is performed instantaneously instead of gradually as shown in FIG.
  • the amount of liquid fuel (main fuel) injected from the main fuel injection valve 79 in the diesel mode is obtained from a map from the engine speed and the engine load.
  • the engine control device 73 obtains the indicated mean effective pressure from the pressure inside the cylinder detected by the in-cylinder pressure sensor 63, further calculates the net mean effective pressure (BMEP) from this, and calculates the engine load from the net mean effective pressure. Is configured to estimate. Since the relationship between the indicated mean effective pressure and the net mean effective pressure and the relationship between the net mean effective pressure and the engine load are well known, the description of specific calculations is omitted.
  • the engine control device 73 obtains the initial main fuel injection amount (fuel oil supply amount FO1 shown in FIG. 9) from the above map using the engine speed and the estimated engine load, and the amount The speed governor 201 is controlled to inject the liquid fuel from the main fuel injection valve 79.
  • the engine control device 73 obtains the initial main fuel injection amount (fuel oil supply amount FO1 shown in FIG. 9) from the above map using the engine speed and the estimated engine load, and the amount The speed governor 201 is controlled to inject the liquid fuel from the main fuel injection valve 79.
  • the engine 21 of the present embodiment includes the in-cylinder pressure sensor 63, the torque sensor 64, and the engine control device 73.
  • the in-cylinder pressure sensor 63 detects the pressure inside the cylinder.
  • the torque sensor 64 detects the engine load.
  • the engine control device 73 receives the detection result of the in-cylinder pressure sensor 63 and the detection result of the torque sensor 64.
  • the load detected by the torque sensor 64 is zero (no load), and the in-cylinder pressure (specifically, the indicated mean effective pressure) obtained from the detection result of the in-cylinder pressure sensor 63 is If it is greater than or equal to the threshold, it is determined that there is an abnormality in detection by the torque sensor 64.
  • the presence or absence of abnormality of the torque sensor 64 can be determined with a simple configuration by utilizing a certain degree of correlation between the in-cylinder pressure and the engine load. As a result, for example, it is possible to prompt the operator to cope with the abnormality at an early stage.
  • the engine 21 of the present embodiment includes an intake manifold 67, a gas injector 98, and a main fuel injection valve 79.
  • the intake manifold 67 supplies air into the cylinder.
  • the gas injector 98 injects and mixes fuel gas into the air supplied from the intake manifold 67.
  • the main fuel injection valve 79 injects liquid fuel into the cylinder.
  • the engine 21 mixes gaseous fuel injected by the gas injector 98 with air and then flows into the combustion chamber 110 in the cylinder (premixed combustion mode), and the main fuel injection valve 79 supplies liquid fuel to the combustion chamber 110. It can be operated by switching between a diesel mode (diffusion combustion mode) that burns by being injected into the inside. If the engine control device 73 determines that there is an abnormality in detection by the torque sensor 64 during operation in the gas mode, the engine control device 73 switches from the gas mode to the diesel mode.
  • the engine control device 73 determines that there is an abnormality in detection by the torque sensor 64 during operation in the gas mode, and when switching from the gas mode to the diesel mode, the in-cylinder pressure sensor 63.
  • the engine load is estimated by calculation based on the detected value, and the amount of liquid fuel injected by the main fuel injection valve 79 immediately after switching to the diesel mode is calculated based on the estimated engine load.
  • the torque sensor 64 can be configured to output a signal having a voltage value corresponding to the engine load, for example, instead of outputting a signal having a current value corresponding to the engine load.
  • the net mean effective pressure may be compared with a threshold value.
  • the load detector is not limited to the torque sensor 64 described above, and for example, a watt transducer can be used.
  • ignition of the premixed gas in the gas mode is performed by injecting a small amount of liquid fuel from the pilot fuel injection valve 82 (micropilot ignition).
  • ignition by sparks may be performed instead of this, for example.
  • the engine 21 is used as a driving source for the propulsion and power generation mechanism of the ship, but is not limited thereto, and may be used for other purposes.

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Abstract

エンジン（２１）は、筒内圧センサ（６３）と、トルクセンサ（６４）と、エンジン制御装置（７３）と、を備える。筒内圧センサ（６３）は、筒内圧を検出する。トルクセンサ（６４）は、エンジン負荷を検出する。エンジン制御装置（７３）には、筒内圧センサ（６３）の検出結果及びトルクセンサ（６４）の検出結果が入力される。エンジン制御装置（７３）は、トルクセンサ（６４）によって検出された負荷がゼロ（無負荷）であり、且つ、筒内圧センサ（６３）の検出結果から得られる筒内圧力が閾値以上である場合、トルクセンサ（６４）による検出に異常があると判定する。

Description

エンジン
　本発明は、エンジン負荷を負荷検出器により検出して各種の制御を行うエンジンの構成に関する。
　従来から、エンジン負荷を測定するための負荷測定器が設けられたエンジンが知られている。特許文献１は、この種のエンジンを開示する。この特許文献１のエンジンは、エンジンの各部を制御するエンジン制御装置を有し、当該エンジン制御装置は、ワットトランスデューサやトルクセンサ等の負荷測定器による測定信号を受け、エンジン装置の負荷を算出する構成となっている。
特開２０１５－２３００００号公報
　ところで、上記特許文献１のようにエンジンに掛かる負荷を測定することは、エンジンの適切な燃焼制御を行うために欠かせないものである。仮に、当該負荷測定器が故障した状態でエンジンを稼働させると、燃焼に必要な空気量の過不足が生じて燃焼の安定性を低下させる原因となる。しかし、上記特許文献１の構成では、当該負荷測定器による負荷検出に異常が発生し得る点について特に言及されておらず、改善の余地があった。
　本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、負荷検出器の異常を適切に判定することができるエンジンを提供することにある。
課題を解決するための手段及び効果
　本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。
　本発明の観点によれば、以下の構成のエンジンが提供される。即ち、このエンジンは、筒内圧センサと、負荷検出器と、制御装置と、を備える。前記筒内圧センサは、気筒の内部の圧力を検出する。前記負荷検出器は、エンジン負荷を検出する。前記制御装置には、前記筒内圧センサの検出結果及び前記負荷検出器の検出結果が入力される。前記制御装置は、前記負荷検出器によって検出された負荷がゼロであり、且つ、前記筒内圧センサの検出結果から得られる筒内圧力が閾値以上である場合、前記負荷検出器による検出に異常があると判定する。
　これにより、筒内圧力とエンジン負荷との間にある程度の相関があることを利用して、負荷検出器の異常の有無を簡素な構成で判定することができる。この結果、例えば、異常への対応をオペレータに早期に促すことができる。
　前記のエンジンにおいては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、このエンジンは、吸気マニホールドと、ガスインジェクタと、燃料噴射弁と、を備える。前記吸気マニホールドは、前記気筒内へ空気を供給する。前記ガスインジェクタは、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噴射して混合させる。前記燃料噴射弁は、前記気筒に液体燃料を噴射する。前記エンジンは、前記ガスインジェクタが噴射した前記気体燃料を空気と混合させてから前記気筒内の燃焼室に流入させる予混合燃焼モードと、前記燃料噴射弁が前記液体燃料を前記燃焼室内に噴射することにより燃焼する拡散燃焼モードと、を切り替えて稼動可能である。前記制御装置は、前記予混合燃焼モードでの稼動中に前記負荷検出器による検出に異常があると判定した場合、前記予混合燃焼モードから前記拡散燃焼モードに切り替える。
　これにより、負荷検出器によるエンジン負荷の検出に異常がある状態で、エンジンが予燃焼モードで稼動するのを回避することができる。この結果、エンジンの稼動の継続性を確保することができる。
　前記のエンジンにおいては、前記制御装置は、前記予混合燃焼モードでの稼動中に前記負荷検出器による検出に異常があると判定し、前記予混合燃焼モードから前記拡散燃焼モードに切り替える場合に、前記筒内圧センサの検出値に基づいてエンジン負荷を計算により推定し、推定されたエンジン負荷に基づいて、前記拡散燃焼モードへの切替直後に前記燃料噴射弁が噴射する前記液体燃料の量を算出することが好ましい。
　これにより、予混合燃焼モードから拡散燃焼モードに切り替わった初期において、筒内圧センサの検出結果を利用して、燃料噴射弁から適切な量の液体燃料を噴射することができる。この結果、モード切替時のエンジン回転数の低下等を防止して、エンジンを安定して稼動することができる。
本発明の一実施形態に係るエンジン及び２系統の燃料供給経路を概略的に示す説明図。 燃焼室の周辺の構成を詳細に示す背面一部断面図。 エンジンの平面図。 液体燃料供給経路を示す模式的な前方斜視図。 エンジンの吸排気系統の構成を示す図。 エンジンを制御するための電気的な構成を示すブロック図。 エンジンをガスモードで稼動したときの、吸気マニホールドにおける吸気流量の調整制御を説明するグラフ。 トルクセンサの異常を検出するためにエンジン制御装置が行う判定処理を示すフローチャート。 トルクセンサの異常が検出された結果としてガスモードからディーゼルモードに切り替わる場合の、燃料ガス及び燃料油の供給制御を説明する図。
　次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るエンジン２１及び２系統の燃料供給経路３０，３１を概略的に示す説明図である。図２は、燃焼室１１０の周辺の構成を詳細に示す背面一部断面図である。図３は、エンジン２１の平面図である。図４は、液体燃料供給経路を示す模式的な前方斜視図である。
　図１に示す本実施形態のエンジン（多気筒エンジン）２１は、気体燃料を空気と混合させてから燃焼室に流入させる予混合燃焼方式と、液体燃料を燃焼室内に噴射して燃焼する拡散燃焼方式と、の何れにも対応可能な、いわゆるデュアルフューエルエンジンである。本実施形態のエンジン２１は、図示しない船舶の推進兼発電機構の駆動源として、船舶の機関室の内底板上に、ベース台を介して据え付けられる。
　エンジン２１の後端部からは、エンジン出力軸としてのクランク軸２４が後方に向かって突出している。クランク軸２４の一端には、図示しない減速機が動力伝達可能に連結される。この減速機を間に挟んで、船舶の図示しない推進軸が、クランク軸２４と軸線を一致させるように配置される。推進軸の端部には、船舶の推進力を発生させるプロペラが取り付けられる。前記減速機はＰＴＯ軸を有しており、このＰＴＯ軸に、図示しない軸駆動発電機が動力伝達可能に連結される。
　この構成により、エンジン２１の動力が減速機を介して、推進軸と軸駆動発電機とに分岐して伝達される。これにより、船舶の推進力を発生させるとともに、軸駆動発電機の駆動にて生じた電力が船舶内の電気系統に供給される。
　次に、エンジン２１について、図面を参照して詳細に説明する。エンジン２１は、上述したようにデュアルフューエルエンジンであり、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、の何れかを選択して駆動させることができる。
　以下の説明では、予混合燃焼方式による稼動モード（予混合燃焼モード）を「ガスモード」と、拡散燃焼方式による稼動モード（拡散燃焼モード）を「ディーゼルモード」と、それぞれ呼ぶ場合がある。ガスモードでは、天然ガスを利用することによる環境負荷物質（窒素酸化物、硫黄酸化物及び粒子状物質等）の低減を実現して環境規制への適合を容易にする一方、ディーゼルモードでは、高効率での稼動を実現することができる。
　また、以下では、減速機と接続される側を後側として、エンジン２１の構成における前後左右の位置関係を説明する。従って、前後方向は、クランク軸２４の軸線に平行な方向と言い換えることができ、左右方向は、クランク軸２４の軸線に垂直な方向と言い換えることができる。ただし、この説明はエンジン２１の向きを限定するものではなく、エンジン２１は用途等に応じて様々な向きで設置することができる。
　エンジン２１には、図１に示すように、２系統の燃料供給経路３０，３１が接続されている。一方の燃料供給経路３０には、液化天然ガス（ＬＮＧ）を貯留するガス燃料タンク３２が接続されるとともに、他方の燃料供給経路３１には、船舶用ディーゼルオイル（ＭＤＯ）を貯留する液体燃料タンク３３が接続される。この構成で、一方の燃料供給経路３０はエンジン２１に燃料ガスを供給し、他方の燃料供給経路３１はエンジン２１に燃料油を供給する。
　燃料供給経路３０には、上流側から順に、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の液化燃料を気化させる気化装置３４と、気化装置３４からエンジン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、が配置されている。
　エンジン２１は、図２及び図４に示すように、シリンダブロック２５の上にシリンダヘッド２６を組み付けて構成される直列多気筒エンジンである。シリンダブロック２５の下部には、前記クランク軸２４が、図４に示すように軸線２４ｃを前後方向に向けた状態で回転可能に支持されている。
　シリンダブロック２５には、複数（本実施形態では、６つ）の気筒がクランク軸２４の軸線に沿うように一列（直列）に並べて形成される。各気筒には、図２に示すように、ピストン７８が上下方向にスライド可能に収容される。このピストン７８は、図示しないロッドを介して前記クランク軸２４に連結される。
　図３に示すように、それぞれの気筒を上側から覆うように、シリンダブロック２５には６つのシリンダヘッド２６が取り付けられる。シリンダヘッド２６はそれぞれの気筒に対して設けられ、ヘッドボルト９９を用いてシリンダブロック２５に固定される。図２に示すように、それぞれの気筒において、ピストン７８の上面とシリンダヘッド２６で取り囲まれた空間に燃焼室１１０が形成される。
　複数のヘッドカバー４０は、図３に示すように、各気筒に対応するように、クランク軸２４の軸線２４ｃの方向（前後方向）に沿って一列に並んでシリンダヘッド２６上に配置されている。図２に示すように、それぞれのヘッドカバー４０の内部には、吸気弁及び排気弁を動作させためのプッシュロッド及びロッカーアーム等からなる動弁機構が収容されている。前記吸気弁を開いた状態では、燃焼室１１０に吸気マニホールド６７からの吸気を取り込むことができる。前記排気弁を開いた状態では、燃焼室１１０からの排気を排気マニホールド４４に排出することができる。
　図２に示すように、ヘッドカバー４０の右側の近傍には、後述するパイロット燃料噴射弁８２の上端部が配置されている。このパイロット燃料噴射弁８２は、シリンダヘッド２６の内部に挿入され、燃焼室１１０に向かって斜下方に延びている。
　図２に示すように、シリンダヘッド２６の右側には、ガスモード（予混合燃焼モード）での稼動時に各気筒の燃焼室１１０にガス燃料を分配して供給するためのガスマニホールド４１が設けられる。ガスマニホールド４１は、シリンダヘッド２６の右側面に沿って前後方向に延びるように配置される。ガスマニホールド４１には、各気筒の燃焼室１１０に対応する６つのガス枝管４１ａが接続され、当該ガス枝管４１ａの先端部には、図２に示すように、ガス燃料を噴射するためのガスインジェクタ９８が設けられる。ガスインジェクタ９８の先端部は、気筒に対応してシリンダヘッド２６の内部に形成される吸気枝管６７ａに臨んでいる。ガスインジェクタ９８からガス燃料を噴射することにより、吸気マニホールド６７の吸気枝管６７ａにガス燃料を供給することができる。
　図２及び図４に示すように、シリンダブロック２５の左側には、ディーゼルモード（拡散燃焼モード）での稼動時に各気筒の燃焼室１１０に液体燃料を分配して供給するための液体燃料供給用レール配管４２が設けられる。液体燃料供給用レール配管４２は、シリンダブロック２５の左側面に沿って前後方向に延びるように配置されている。液体燃料供給用レール配管４２に供給された液体燃料は、各気筒に対応して設けられた燃料供給ポンプ８９に分配して供給される。それぞれの気筒には、図２に示すように、燃料供給ポンプ８９から供給された液体燃料を噴射するメイン燃料噴射弁７９が配置されている。メイン燃料噴射弁７９はシリンダヘッド２６に上方から垂直に差し込まれるように配置され、その上端部はヘッドカバー４０の内部に配置され、下端部は気筒の燃焼室１１０に臨んでいる。燃料供給ポンプ８９とメイン燃料噴射弁７９とは、シリンダヘッド２６に形成された液体燃料供給路１０６を介して接続される。
　液体燃料供給用レール配管４２の下方近傍の位置に、それぞれの燃料供給ポンプ８９から戻された余分な燃料を集めるための液体燃料戻し集約管４８が設けられる。液体燃料戻し集約管４８は、液体燃料供給用レール配管４２と平行に配置され、燃料供給ポンプ８９に接続される。液体燃料戻し集約管４８の端部には、液体燃料を液体燃料タンク３３まで戻すための燃料戻し管１１５が接続される。
　図２及び図４に示すように、シリンダブロック２５の左側であって、液体燃料供給用レール配管４２よりも上方の位置には、ガスモード（予混合燃焼モード）での燃焼時にガス燃料着火を目的として各気筒の燃焼室１１０にパイロット燃料を分配して供給するためのパイロット燃料供給用レール配管４７が設けられる。パイロット燃料供給用レール配管４７は、シリンダブロック２５の左側面に沿って前後方向に延びるように配置されている。それぞれの気筒には、図２及び図４に示すように、パイロット燃料供給用レール配管４７から供給された液体燃料（パイロット燃料）を噴射するパイロット燃料噴射弁８２が配置されている。パイロット燃料噴射弁８２はシリンダヘッド２６に上方から斜めに差し込まれるように配置され、その上端部はヘッドカバー４０のすぐ右脇の位置に配置され、下端部は気筒の燃焼室１１０に臨んでいる。図４に示すように、それぞれの気筒に対応して、パイロット燃料枝管１０９がパイロット燃料供給用レール配管４７から分岐するように設けられている。パイロット燃料枝管１０９は、並べて配置されたヘッドカバー４０の間を通過するように配置され、パイロット燃料噴射弁８２の上端部に接続される。パイロット燃料枝管１０９は、漏れた燃料の飛散を防止するための枝管カバー１０５によって覆われている。
　図２及び図４に示すように、シリンダブロック２５及びシリンダヘッド２６で構成されるエンジン２１の左側面の上部には段差が形成されており、この段差の部分に、パイロット燃料供給用レール配管４７と液体燃料供給用レール配管４２と燃料供給ポンプ８９とが配置されている。シリンダブロック２５及びシリンダヘッド２６には、この段差部分を覆うようにサイドカバー４３が取り付けられている。パイロット燃料供給用レール配管４７、液体燃料供給用レール配管４２、及び燃料供給ポンプ８９は、サイドカバー４３で被覆されている。
　図３等に示すように、燃料供給ポンプ８９が並べられる方向の一端部の近傍には、燃料供給ポンプ８９における燃料噴射量を調整するための調速機２０１が配置されている。この調速機２０１は、サイドカバー４３の内部において液体燃料供給用レール配管４２等と平行に配置されるコントロール伝達軸２０２を回転させることができる。このコントロール伝達軸２０２は、気筒の数だけ備えられている燃料供給ポンプ８９が有するコントロールラックに連結されている。調速機２０１は、コントロール伝達軸２０２を回転させることで、燃料供給ポンプ８９の前記コントロールラックを変位させ、これにより燃料供給ポンプ８９の圧送量（メイン燃料噴射弁７９の噴射量）を変更することができる。
　図２に示すように、シリンダヘッド２６の右上方であって、ガスマニホールド４１よりも上方の位置には、各気筒の燃焼室１１０での燃焼により発生した排気を集めて外部に排出するための排気マニホールド４４が、ガスマニホールド４１と平行に配置される。排気マニホールド４４の外周は、遮熱カバー４５で覆われている。図２に示すように、排気マニホールド４４には各気筒に対応する排気枝管４４ａが接続されている。この排気枝管４４ａは、各気筒の燃焼室１１０に通じている。
　シリンダブロック２５の内部の右側寄りには、外部からの空気（吸気）を各気筒の燃焼室１１０に分配して供給するための吸気マニホールド６７が、ガスマニホールド４１と平行に配置される。図２に示すように、吸気マニホールド６７から分岐するように６つの吸気枝管６７ａがシリンダヘッド２６の内部に形成され、それぞれの吸気枝管６７ａは燃焼室１１０に通じている。
　この構成により、ディーゼルモード（拡散燃焼モード）での稼動時には、各気筒に吸気マニホールド６７から供給された空気がピストン７８のスライドにより圧縮された適宜のタイミングで、メイン燃料噴射弁７９から燃焼室１１０内に適宜の量の液体燃料が噴射されるようになっている。液体燃料を燃焼室１１０内に噴射することにより、ピストン７８は、燃焼室１１０で生じる爆発から得られる推進力によって気筒内を往復運動し、ピストン７８の往復運動がロッドを介してクランク軸２４の回転運動に変換されて動力が得られる。
　一方、ガスモード（予混合燃焼方式）での稼動時には、ガスマニホールド４１からのガス燃料がガスインジェクタ９８から吸気枝管６７ａ内で噴射されることにより、吸気マニホールド６７から供給された空気と、ガス燃料とが混合される。気筒に導入された空気とガス燃料の混合気がピストン７８のスライドにより圧縮された適宜のタイミングで、パイロット燃料噴射弁８２から燃焼室１１０内に少量のパイロット燃料が噴射されることにより、ガス燃料に着火される。ピストン７８は、燃焼室１１０での爆発により得られる推進力によって気筒内を往復運動し、ピストン７８の往復運動がロッドを介してクランク軸２４の回転運動に変換されて動力が得られる。
　ディーゼルモードで稼動した場合にも、ガスモードで稼動した場合にも、燃焼により生じた排気はピストン７８の運動により気筒から押し出され、排気マニホールド４４に集められた後、外部に排出される。
　エンジン２１の前端面（正面）には、クランク軸２４の前端部分を取り囲むようにして、燃料油ポンプ５６と、図略の冷却水ポンプと、潤滑油ポンプと、がそれぞれ設けられている。クランク軸２４からの回転動力が適宜伝達されることにより、クランク軸２４の外周側に設けられた冷却水ポンプ、潤滑油ポンプ、及び燃料油ポンプ５６がそれぞれ駆動される。
　図４に示す燃料油ポンプ５６は、回転駆動されることにより、図１の液体燃料タンク３３から供給される燃料油（液体燃料）を、パイロット燃料供給用主管１０７を経由して、パイロット燃料供給用レール配管４７に送る。液体燃料タンク３３から燃料油ポンプ５６への燃料経路の中途部には、燃料油を濾過するパイロット燃料用フィルタが設けられている。
　また、（燃料油ポンプ５６とは別の）図略の燃料油ポンプがクランク軸２４の回転に伴って回転駆動されることにより、当該燃料ポンプは液体燃料タンク３３からの燃料油を吸い込んで、図４等に示す液体燃料供給用主管１０８を経由して液体燃料供給用レール配管４２に送る。液体燃料タンク３３から液体燃料供給用レール配管４２への燃料油の供給経路の中途部には、燃料油を濾過するメイン燃料用フィルタが設けられている。
　図４に示すように、パイロット燃料供給用主管１０７、液体燃料供給用主管１０８及び燃料戻し管１１５は、シリンダブロック２５の左側面に沿うように、シリンダブロック２５のすぐ前方に配置されている。パイロット燃料供給用主管１０７、液体燃料供給用主管１０８及び燃料戻し管１１５は、シリンダブロック２５の前端面から左方に突出するように設けられた複数のクランプ部材１１１を介して、シリンダブロック２５の左側面に沿って上下方向に延びるように配置される。
　シリンダブロック２５の後方の右側寄りには、エンジン２１の各部の動作を制御するエンジン制御装置（制御装置）７３が図略の支持部材を介して設けられている。このエンジン制御装置７３は、図６に示すように、エンジン２１の各部に設けられたセンサ（圧力センサ、トルクセンサ等）からデータを取得して、エンジン２１の各種動作（燃料の噴射、流量調整弁の開度の変更等）を制御するように構成されている。
　次に、エンジン２１における吸気及び排気のための構成について、図５を参照しながら説明する。図５は、エンジン２１の吸排気系統の構成を示す模式図である。
　図５に示すように、エンジン２１において、６つの気筒が一列に並べて配置されている。それぞれの気筒は、吸気枝管６７ａを介して吸気マニホールド６７と接続されるとともに、排気枝管４４ａを介して排気マニホールド４４と接続されている。
　吸気マニホールド６７は、エンジン２１の外部に通じる吸気流路１５と接続され、外部の空気をそれぞれの気筒に取り込むことができるようになっている。吸気流路１５の中途には、過給機４９のコンプレッサ４９ｂと、インタークーラ５１と、が配置されている。
　コンプレッサ４９ｂとインタークーラ５１の間には、吸気マニホールド６７に供給される空気流量を調整するためのメインスロットルバルブ（メインスロットル弁）Ｖ１が設けられている。メインスロットルバルブＶ１は流量調整弁として構成されており、その開度をエンジン制御装置７３からの電気信号によって制御可能に構成されている。
　吸気流路１５には、インタークーラ５１の空気出口側と、コンプレッサ４９ｂの空気入口側と、を接続する吸気バイパス流路１７が設けられている。コンプレッサ４９ｂを通過した空気の一部は、この吸気バイパス流路１７を経由して再循環される。吸気バイパス流路１７には、当該吸気バイパス流路１７を通過する空気の流量を調節するための吸気バイパス弁Ｖ２が設けられている。吸気バイパス弁Ｖ２は、メインスロットルバルブＶ１と同様に流量調整弁として構成されており、その開度をエンジン制御装置７３からの電気信号によって制御可能に構成されている。吸気バイパス弁Ｖ２の弁開度を変更することにより、吸気マニホールド６７に供給される空気流量を調整することができる。
　排気マニホールド４４は、エンジン２１の外部に通じる排気流路１６と接続され、各気筒から排気された空気を外部に排出することができる。排気流路１６の中途には、過給機４９のタービン４９ａが配置されている。
　排気流路１６には、排気マニホールド４４の排気出口側と、タービン４９ａの排気出口側と、を接続する（タービン４９ａを迂回する）排気バイパス流路１８が設けられている。排気マニホールド４４から排気流路１６に送られた排気の一部は、排気バイパス流路１８を経由してタービン４９ａの排気出口側よりも下流に至った後、外部に排出される。排気バイパス流路１８には、当該排気バイパス流路１８を通過する排気の流量を調節するための排気バイパス弁Ｖ３が設けられている。排気バイパス弁Ｖ３は、メインスロットルバルブＶ１と同様に流量調整弁として構成されており、その開度をエンジン制御装置７３からの電気信号によって制御可能に構成されている。排気バイパス弁Ｖ３の弁開度を変更することにより、タービン４９ａに流入する排気流量を調整し、コンプレッサ４９ｂにおける空気の圧縮量を調整することができる。即ち、排気バイパス弁Ｖ３の弁開度を調節することによって、吸気マニホールド６７に供給される空気流量を調整することができる。
　次に、流量調整弁の弁開度におけるフィードバック制御について、図６及び図７を参照しながら説明する。図６は、エンジン２１を制御するための電気的な構成を示すブロック図である。図７は、エンジン２１をガスモードで稼動したときの、吸気マニホールド６７における吸気流量の調整制御を説明するグラフである。
　図６に示すように、エンジン制御装置７３は、パイロット燃料噴射弁８２と、燃料供給ポンプ８９と、ガスインジェクタ９８と、を制御可能に構成されている。エンジン制御装置７３は、パイロット燃料噴射弁８２を開閉制御することで、燃焼室１１０に液体燃料（パイロット燃料）を供給することができる。エンジン制御装置７３は、燃料供給ポンプ８９の制御弁を開閉制御することで、燃料供給ポンプ８９からメイン燃料噴射弁７９を介して燃焼室１１０に液体燃料（メイン燃料）を供給することができる。エンジン制御装置７３は、調速機２０１を制御することで、メイン燃料噴射弁７９からの液体燃料の噴射量を調節することができる。エンジン制御装置７３は、ガスインジェクタ９８を制御することで、吸気マニホールド６７の吸気枝管６７ａにガス燃料を供給することができる。
　また、エンジン制御装置７３は、メインスロットルバルブＶ１と、吸気バイパス弁Ｖ２と、排気バイパス弁Ｖ３と、を制御可能に構成されている。前述したように、エンジン制御装置７３は、メインスロットルバルブＶ１、吸気バイパス弁Ｖ２、及び排気バイパス弁Ｖ３それぞれの弁開度を制御することで、吸気マニホールド６７に流入する空気流量を調整することができる。
　図６に示すように、エンジン制御装置７３は、エンジン２１の各部に備えられた各種センサからの信号を入力可能に構成されている。また、エンジン制御装置７３は、機側操作用制御装置７１と相互に通信可能に構成されている。
　エンジン２１が備える６つの気筒のうち一部又は全部には、筒内圧センサ６３が配置されている。この筒内圧センサ６３は、圧電素子又は歪ゲージ等を備えて構成されており、気筒の内部の圧力（図示平均有効圧、ＩＭＥＰ）を検出することができる。筒内圧センサ６３が検出した筒内圧は、エンジン制御装置７３に出力される。
　エンジン２１の吸気マニホールド６７には、当該吸気マニホールド６７における空気圧力を測定する吸気圧センサ３９が設けられている。この吸気圧センサ３９は、例えば半導体歪ゲージを用いた構成とすることができる。吸気圧センサ３９が検出した吸気圧力は、エンジン制御装置７３に出力される。
　エンジン２１の適宜の位置（例えば、クランク軸２４の近傍）には、トルクセンサ（負荷検出器）６４が取り付けられている。トルクセンサ６４としては、例えば、歪ゲージを用いてトルクを検出するフランジ型のものを用いることができる。トルクセンサ６４が検出したエンジン負荷（エンジントルク）は、エンジン制御装置７３に出力される。
　エンジン２１の適宜の位置（例えば、シリンダブロック２５）には、エンジン回転数センサ６５が取り付けられている。エンジン回転数センサ６５は、例えばセンサとパルス発生器により構成され、クランク軸２４の回転に応じてパルス信号を発生するように構成することができる。エンジン回転数センサ６５が検出したエンジン回転数は、エンジン制御装置７３に出力される。
　ディーゼルモードでエンジン２１を稼動させる場合、エンジン制御装置７３は、燃料供給ポンプ８９における制御弁を開閉制御して、各気筒における燃焼を所定のタイミングで発生させる。即ち、各気筒の噴射タイミングに合わせて燃料供給ポンプ８９の制御弁を開くことで、メイン燃料噴射弁７９を通じて各気筒内に燃料油を噴射させ、気筒内で発火させる。一方、ガスインジェクタ９８からの燃料ガスの噴射、及び、パイロット燃料噴射弁８２からのパイロット燃料の噴射は、ディーゼルモードにおいては停止されている。
　ディーゼルモードにおいては、エンジン制御装置７３は、トルクセンサ６４が検出したエンジン負荷と、エンジン回転数センサ６５が検出したエンジン回転数と、に基づいて、各気筒におけるメイン燃料噴射弁７９から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のクランク軸２４は、船舶の推進兼発電機構で必要とされるトルクが得られるように、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、吸気圧センサ３９で検出された吸気マニホールド６７内の空気圧力に基づいて、メインスロットルバルブＶ１の弁開度を制御する。これにより、エンジン出力に必要とされる空気流量となるようにコンプレッサ４９ｂから圧縮空気を吸気マニホールド６７に供給する。
　ガスモードでエンジン２１を稼動させる場合、エンジン制御装置７３は、ガスインジェクタ９８における弁を開閉制御して、吸気枝管６７ａに燃料ガスを供給することで、当該燃料ガスを吸気マニホールド６７からの空気に混合し、各気筒内に予混合燃料を供給させる。また、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、所定のタイミングでパイロット燃料を各気筒に噴射することで着火源を発生させ、予混合ガスが供給された各気筒内で燃焼を行わせる。一方、メイン燃料噴射弁７９からのメイン燃料の噴射は、ガスモードにおいては停止されている。
　ガスモードにおいては、エンジン制御装置７３は、トルクセンサ６４が検出したエンジン負荷と、エンジン回転数センサ６５が検出したエンジン回転数と、に基づいて、ガスインジェクタ９８による燃料ガスの噴射流量と、各気筒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、トルクセンサ６４により検出されるエンジン負荷、及び、吸気圧センサ３９により検出される吸気マニホールド６７内の空気圧力等に基づいて、メインスロットルバルブＶ１、吸気バイパス弁Ｖ２、及び排気バイパス弁Ｖ３それぞれの弁開度を例えば図７のように制御する。
　まず、メインスロットルバルブＶ１の制御について、図７（ａ）を参照して説明する。なお、図７のグラフに示すＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４は予め定められたエンジン負荷の所定値（ただし、Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３＜Ｌ４）であって、そのうち所定値Ｌ４は低負荷領域と中高負荷領域との境界に相当するエンジン負荷である。
　エンジン負荷が所定値Ｌ１未満である場合は、エンジン制御装置７３は、エンジン負荷に応じて吸気マニホールド６７の目標圧力を図７（ｄ）に示す関係に基づいて設定した上で、吸気圧センサ３９により検出された実際の圧力が上記の目標圧力に近づくように、メインスロットルバルブＶ１の弁開度をＰＩＤ制御（フィードバック制御）する。
　エンジン負荷が所定値Ｌ１以上かつ所定値Ｌ２未満である場合は、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バルブＶ１の弁開度を記憶した第１データテーブルＤ１を参照し、エンジン負荷に対応したメインスロットルバルブＶ１の弁開度となるようにマップ制御する。第１データテーブルＤ１は、エンジン負荷が増大するのに従ってメインスロットルバルブＶ１の弁開度を徐々に増大させるように定められる。
　エンジン負荷が所定値Ｌ２以上である場合は、エンジン制御装置７３は、メインスロットルバルブＶ１が全開となるように制御する。なお、エンジン負荷の所定値Ｌ２は、吸気マニホールド６７の空気圧力が大気圧となる値Ｌｔよりも低く設定されている。
　次に、吸気バイパス弁Ｖ２の制御について、図７（ｂ）を参照して説明する。
　エンジン負荷が所定値Ｌ３未満である場合は、エンジン制御装置７３は、吸気バイパス弁Ｖ２が全閉となるように制御する。
　エンジン負荷が所定値Ｌ３以上である場合は、エンジン制御装置７３は、エンジン負荷に応じて吸気マニホールド６７の目標圧力を図７（ｄ）に示す関係に基づいて設定した上で、吸気圧センサ３９により検出された実際の圧力が上記の目標圧力に近づくように、吸気バイパス弁Ｖ２の弁開度をＰＩＤ制御（フィードバック制御）する。
　次に、排気バイパス弁Ｖ３の制御について、図７（ｃ）を参照して説明する。
　エンジン負荷が所定値Ｌ１未満である場合は、エンジン制御装置７３は、排気バイパス弁Ｖ３が全開となるように制御する。
　エンジン負荷が所定値Ｌ１以上である場合は、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の弁開度を記憶した第２データテーブルＤ２を参照し、エンジン負荷に対応した排気バイパス弁Ｖ３の弁開度となるようにマップ制御する。第２データテーブルＤ２は、エンジン負荷が所定値Ｌ１から所定値Ｌ２に増大するのに従って排気バイパス弁Ｖ３の弁開度を徐々に減少させ、所定値Ｌ２から所定値Ｌ３までは排気バイパス弁Ｖ３を全閉とし、所定値Ｌ３から増大するのに従って排気バイパス弁Ｖ３の開度を徐々に増大させるように定められる。
　以上のように、エンジン制御装置７３は、メインスロットルバルブＶ１と、吸気バイパス弁Ｖ２と、排気バイパス弁Ｖ３と、を制御することで、吸気マニホールド６７の空気圧力を調整する。これにより、エンジン出力に必要とされる空気流量となるようにコンプレッサ４９ｂから圧縮空気を吸気マニホールド６７に供給するとともに、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することができる。
　ところで、本実施形態のようなデュアルフューエルエンジンにおいては、ディーゼルモードとガスモードとで空燃比が異なり、同一の大きさの負荷に対して、ガスモードではディーゼルモードと比較して必要な空気流量が少ない。従って、過給機４９についてはディーゼルモードで使用することを基本に設計する必要がある一方で、ガスモードにおいても、当該ガスモードの空燃比に適した流量の空気を供給する必要がある。
　この点、本実施形態では、上記の構成とすることで、過給機４９の構成をディーゼルモードでの稼動に対して最適化した場合でも、ガスモードでの稼動時に、エンジン負荷の変動に応じて吸気バイパス弁Ｖ２の弁開度を制御することにより、吸気マニホールド６７の圧力制御の応答性を高めることができる。従って、負荷変動時においても、燃焼に必要な空気量の過不足を防止できるので、ディーゼルモードでの稼動に最適化した構成の過給機４９を用いた場合でも、ガスモードで良好に稼動することができる。
　また、エンジン負荷の変動に応じて排気バイパス弁Ｖ３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２１に供給することができる。また、応答性の良い吸気バイパス弁Ｖ２の制御を併せて行うことで、ガスモードにおいて負荷変動に対する応答速度を増大させることができるので、負荷が変動した場合でも、燃焼に必要な空気量の不足を原因とするノッキング等を回避することができる。
　ところで、エンジン負荷を適切に検出することはエンジン２１の適切な燃焼制御のために重要であり、トルクセンサ６４によるエンジン負荷の検出が何らかの理由でできなくなると、出力低下、燃料消費量の悪化等の原因となる。特に、本実施形態のようなデュアルフューエルエンジンをガスモードで稼動する場合において、上述のように負荷変動が生じた場合でもノッキング及び失火を回避するためには、エンジン負荷を正確に検出して空気流量を制御することが必要になる。
　本実施形態においてエンジン負荷は、図６のトルクセンサ６４により、例えば４ｍＡ～２０ｍＡの範囲で、負荷が増大するに従って電流値が増大する信号として検出される。従って、トルクセンサ６４の電流値が４ｍＡである場合はエンジン負荷が実質的にゼロであることを意味するが、トルクセンサ６４の断線等の理由によってエンジン負荷をゼロと誤検出している可能性も否定できない。
　この点、本実施形態では、エンジン制御装置７３が、筒内圧センサ６３が筒内圧を検出することにより得られたデータ列により図示平均有効圧を計算し、得られた図示平均有効圧が所定の閾値以上であるにもかかわらずトルクセンサ６４のエンジン負荷検出値が無負荷を示している場合、トルクセンサ６４によるエンジン負荷の検出に異常が発生したと判定する。
　即ち、筒内圧センサ６３が検出する筒内圧が所定の大きさ以上であれば、少なくともある程度の大きさの負荷がエンジン２１に対して投入されているはずであるが、それにもかかわらずトルクセンサ６４のエンジン負荷の検出結果がゼロを示しているなら、トルクセンサ６４でのエンジン負荷の検出に何らかの異常が発生している可能性が高い。このことを利用して、エンジン制御装置７３は、上記の状況が生じればトルクセンサ６４が異常であると判定し、その旨を、機側操作用制御装置７１が備えるディスプレイ７２に表示するように構成されている。これにより、エンジン負荷の検出に関する異常を適切に発見して、早期の対応を促すことができる。
　次に、上述したトルクセンサ６４の異常を検出するための具体的な制御について、図８を主に参照しながら詳細に説明する。図８は、トルクセンサ６４の異常を検出するためにエンジン制御装置７３が行う判定処理を示すフローチャートである。図９は、トルクセンサ６４の異常が検出された結果としてガスモードからディーゼルモードに切り替わる場合の、燃料ガス及び燃料油の供給制御を説明する図である。
　図８に示すように、ガスモードで稼動するエンジン２１においてエンジン制御装置７３は、エンジン回転数センサ６５が検出するエンジン回転数を目標値に近づけるように、ガスインジェクタ９８が噴射する燃料ガスの量を調整する制御を行う（調速制御、ステップＳ１０１）。
　次に、エンジン制御装置７３は、トルクセンサ６４により検出したエンジン負荷に応じて、メインスロットルバルブＶ１、吸気バイパス弁Ｖ２及び排気バイパス弁Ｖ３の開度を制御する（ステップＳ１０２）。制御の方法としては、図７を参照して説明したように、エンジン負荷の大きさに応じて、全開で固定する制御、全閉で固定する制御、マップ制御、ＰＩＤ制御（フィードバック制御）の何れかが選択される。
　その後、エンジン制御装置７３は、ステップＳ１０２において得られたエンジン負荷が実質的に無負荷であったか否かを判断する（ステップＳ１０３）。
　ステップＳ１０３の判断で、検出されたエンジン負荷が実質的にゼロでなかった場合は、ステップＳ１０１に戻り、処理を繰り返す。
　ステップＳ１０３の判断で、検出されたエンジン負荷が実質的にゼロであった場合は、筒内圧センサ６３の検出圧力から図示平均有効圧を計算し、この図示平均有効圧が所定の閾値以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０４）。
　ステップＳ１０４の判断で、図示平均有効圧が閾値未満である場合、ステップＳ１０１に戻り、処理を繰り返す。
　ステップＳ１０４の判断で、図示平均有効圧が閾値以上である場合、エンジン制御装置７３は、トルクセンサ６４に何らかの異常が発生していると判断し、その旨を示すメッセージを、機側操作用制御装置７１のディスプレイ７２に表示させる（ステップＳ１０５）。これにより、エンジン負荷の検出に異常が生じていることをエンジン２１のオペレータが早期に気付いて適切な処置を行うことができる。
　その後、エンジン制御装置７３は、エンジン制御装置７３は、燃焼モードをディーゼルモードに切り替えて（ステップＳ１０６）、ガスモードでの処理を終了する。このように、エンジン負荷の検出に異常が発生するとガスモードからディーゼルモードに切り替えることで、船舶用の大型エンジンに求められる運転継続性を確保することができる。
　なお、デュアルフューエルエンジンにおいてガスモードからディーゼルモードへの切替えは、直ちに切り替える場合と、徐々に切り替える場合と、が考えられる。
　例えば、エンジン２１がガスモードで稼動していたが、船舶の航行の結果、窒素酸化物等の排出量が制限されている規制海域から外に出た場合は、ガスモードからディーゼルモードへ徐々に切り替えることが好ましい。この場合、ガスインジェクタ９８から噴射される燃料ガスの量を徐々に減少させ、また、メイン燃料噴射弁７９から噴射される液体燃料の量を徐々に増大させる制御が行われる。
　一方で、ガスモードでの稼動中に異常が発生した場合は、ガスモードからディーゼルモードに直ちに切り替えることが好ましい。考えられる異常としては、例えば、燃料ガスの圧力の低下、吸気マニホールド６７の圧力の低下、ガス温度の上昇、空気温度の上昇、又は各種センサの異常（上記のトルクセンサ６４の異常を含む）を挙げることができる。この場合、ガスインジェクタ９８から噴射される燃料ガスの量は急激にゼロとされ、それとほぼ同時に、メイン燃料噴射弁７９から噴射される液体燃料の量をゼロから急激に増大させる制御が行われる。
　本実施形態においても、トルクセンサ６４に異常が発生したのを検知した後のガスモードからディーゼルモードへの切替え（ステップＳ１０６）は、図９に示すように、徐々にではなく瞬時に行われる。
　一般的に、ディーゼルモードにおいてメイン燃料噴射弁７９から噴射される液体燃料（メイン燃料）の量は、エンジン回転数とエンジン負荷からマップにより求められる。しかしながら、トルクセンサ６４には上記のとおり異常があるので、ステップＳ１０６においてガスモードからディーゼルモードへ遷移した後の初期のメイン燃料の噴射量（図９の燃料油供給量ＦＯ１）を求めるにあたって、トルクセンサ６４が検出したエンジン負荷は信頼することができない。そこで、エンジン制御装置７３は、筒内圧センサ６３が検出した気筒の内部の圧力から図示平均有効圧を求め、これから更に正味平均有効圧（ＢＭＥＰ）を計算して、当該正味平均有効圧からエンジン負荷を推定するように構成されている。なお、図示平均有効圧と正味平均有効圧の関係、及び正味平均有効圧とエンジン負荷の関係は良く知られているので、具体的な計算については説明を省略する。
　その後、エンジン制御装置７３は、初期のメイン燃料の噴射量（図９に示す燃料油供給量ＦＯ１）を、エンジン回転数と、推定したエンジン負荷と、を用いて上記のマップにより求め、当該量の液体燃料をメイン燃料噴射弁７９から噴射するように調速機２０１を制御する。このように構成することで、エンジン負荷をトルクセンサ６４で正常に検出できない状況においても、ディーゼルモードへの切替直後に適切な量の液体燃料をメイン燃料噴射弁７９から噴射することができ、エンジン回転数を良好に維持することができる。
　以上に説明したように、本実施形態のエンジン２１は、筒内圧センサ６３と、トルクセンサ６４と、エンジン制御装置７３と、を備える。筒内圧センサ６３は、気筒の内部の圧力を検出する。トルクセンサ６４は、エンジン負荷を検出する。エンジン制御装置７３には、筒内圧センサ６３の検出結果及びトルクセンサ６４の検出結果が入力される。エンジン制御装置７３は、トルクセンサ６４によって検出された負荷がゼロ（無負荷）であり、且つ、筒内圧センサ６３の検出結果から得られる筒内圧力（具体的には、図示平均有効圧）が閾値以上である場合、トルクセンサ６４による検出に異常があると判定する。
　これにより、筒内圧力とエンジン負荷との間にある程度の相関があることを利用して、トルクセンサ６４の異常の有無を簡素な構成で判定することができる。この結果、例えば、異常への対応をオペレータに早期に促すことができる。
　また、本実施形態のエンジン２１は、吸気マニホールド６７と、ガスインジェクタ９８と、メイン燃料噴射弁７９と、を備える。吸気マニホールド６７は、気筒内へ空気を供給する。ガスインジェクタ９８は、吸気マニホールド６７から供給される空気に燃料ガスを噴射して混合させる。メイン燃料噴射弁７９は、気筒に液体燃料を噴射する。エンジン２１は、ガスインジェクタ９８が噴射した気体燃料を空気と混合させてから気筒内の燃焼室１１０に流入させるガスモード（予混合燃焼モード）と、メイン燃料噴射弁７９が液体燃料を燃焼室１１０内に噴射することにより燃焼するディーゼルモード（拡散燃焼モード）と、を切り替えて稼動可能である。エンジン制御装置７３は、ガスモードでの稼動中にトルクセンサ６４による検出に異常があると判定した場合、ガスモードからディーゼルモードに切り替える。
　これにより、トルクセンサ６４によるエンジン負荷の検出に異常がある状態で、エンジン２１がガスモードで稼動するのを回避することができる。この結果、エンジン２１の稼動の継続性を確保することができる。
　また、本実施形態のエンジン２１において、エンジン制御装置７３は、ガスモードでの稼動中にトルクセンサ６４による検出に異常があると判定し、ガスモードからディーゼルモードに切り替える場合に、筒内圧センサ６３の検出値に基づいてエンジン負荷を計算により推定し、推定されたエンジン負荷に基づいて、ディーゼルモードへの切替直後にメイン燃料噴射弁７９が噴射する液体燃料の量を算出する。
　これにより、ガスモードからディーゼルモードに切り替わった初期において、メイン燃料噴射弁７９から適切な量の液体燃料を噴射することができる。この結果、モード切替時のエンジン回転数の低下等を防止して、エンジン２１を安定して稼動することができる。
　以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。
　トルクセンサ６４は、エンジン負荷に応じた電流値の信号を出力することに代えて、例えばエンジン負荷に応じた電圧値の信号を出力するように構成することができる。
　図８のフローに示すＳ１０４において、図示平均有効圧（ＩＭＥＰ）ではなく、例えば正味平均有効圧（ＢＭＥＰ）を閾値と比較するようにしても良い。
　負荷検出器としては、上記のトルクセンサ６４に限定されず、例えばワットトランスデューサを用いることができる。
　上記の実施形態では、ガスモードにおける予混合気の着火は、パイロット燃料噴射弁８２から液体燃料を少量噴射することによって行われる（マイクロパイロット着火）。しかしながらこれに代えて、例えば火花による点火が行われても良い。
　上記の実施形態では、エンジン２１は、船舶の推進兼発電機構の駆動源として用いられているが、これに限るものではなく、他の用途に用いられてもよい。
　２１　エンジン
　２４　クランク軸
　６３　筒内圧センサ
　６４　トルクセンサ（負荷検出器）
　７３　エンジン制御装置（制御装置）
　７８　ピストン
　７９　メイン燃料噴射弁（燃料噴射弁）
　９８　ガスインジェクタ
　１１０　燃焼室

Claims (3)

  1. 　気筒の内部の圧力を検出する筒内圧センサと、
    　エンジン負荷を検出する負荷検出器と、
    　前記筒内圧センサの検出結果及び前記負荷検出器の検出結果が入力される制御装置と、
    を備え、
    　前記制御装置は、前記負荷検出器によって検出された負荷がゼロであり、且つ、前記筒内圧センサの検出結果から得られる筒内圧力が閾値以上である場合、前記負荷検出器による検出に異常があると判定することを特徴とするエンジン。
  2. 　請求項１に記載のエンジンであって、
    　前記気筒内へ空気を供給する吸気マニホールドと、
    　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噴射して混合させるガスインジェクタと、
    　前記気筒に液体燃料を噴射する燃料噴射弁と、
    を備え、
    　前記ガスインジェクタが噴射した前記気体燃料を空気と混合させてから前記気筒内の燃焼室に流入させる予混合燃焼モードと、前記燃料噴射弁が前記液体燃料を前記燃焼室内に噴射することにより燃焼する拡散燃焼モードと、を切り替えて稼動可能であり、
    　前記制御装置は、前記予混合燃焼モードでの稼動中に前記負荷検出器による検出に異常があると判定した場合、前記予混合燃焼モードから前記拡散燃焼モードに切り替えることを特徴とするエンジン。
  3. 　請求項２に記載のエンジンであって、
    　前記制御装置は、前記予混合燃焼モードでの稼動中に前記負荷検出器による検出に異常があると判定し、前記予混合燃焼モードから前記拡散燃焼モードに切り替える場合に、前記筒内圧センサの検出値に基づいてエンジン負荷を計算により推定し、推定されたエンジン負荷に基づいて、前記拡散燃焼モードへの切替直後に前記燃料噴射弁が噴射する前記液体燃料の量を算出することを特徴とするエンジン。
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