(57)【要約】【課題】船舶の運航方法及び船舶の運航システムにおいて、最適な運航モードを選択可能として燃費の低減を図る。【解決手段】主機関としてのディーゼルエンジン１４の常用出力が最適燃費に設定される常用運航モードと、常用出力より低い低出力が最適燃費に設定される低出力運航モードとを設定し、船舶の運航状況に応じて常用運航モードと低出力運航モードとを切替えて運航する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主機関の常用出力が最適燃費に設定される常用運航モードと、前記常用出力より低い低出力が最適燃費に設定される低出力運航モードとを設定し、
船舶の運航状況に応じて前記常用運航モードと前記低出力運航モードとを操作員判断により切替えて運航する、
ことを特徴とする船舶の運航方法。
【請求項２】
前記主機関の出力に対してＮＯｘ規制値が設定され、前記常用運航モードと前記低出力運航モードは、前記最適燃費に対応した出力位置でＮＯｘ排出量が前記ＮＯｘ規制値以下に設定されることを特徴とする請求項１に記載の船舶の運航方法。
【請求項３】
前記常用運航モードと前記低出力運航モードは、事前にＥＩＡＰＰ証書が発行された運航モードであることを特徴とする請求項２に記載の船舶の運航方法。
【請求項４】
前記常用運航モードは、前記主機関の常用出力が最大出力の８０％〜９０％の出力領域で最適燃費に設定され、前記低出力運航モードは、前記主機関の常用出力が最大出力の５０％〜７０％の出力領域で最適燃費に設定されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一つに記載の船舶の運航方法。
【請求項５】
主機関としてのディーゼルエンジンと、
前記ディーゼルエンジンの常用出力が最適燃費に設定される常用運航モードと前記常用出力より低い低出力が最適燃費に設定される低出力運航モードとの一方に切替えるモード切替部と、
前記モード切替部を操作する操作部と、
を有することを特徴とする船舶の運航システム。
【請求項６】
前記ディーゼルエンジンの燃料噴射タイミングと排気弁開閉タイミングを変更可能な調整機構が設けられ、前記調整機構は、前記常用運航モードと前記低出力運航モードに応じて少なくとも燃料噴射タイミングと排気弁開閉タイミングのいずれか一方を変更することを特徴とする請求項５に記載の船舶の運航システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、旅客船、フェリー、ＲＯ−ＲＯ船（Roll-on/Roll-off Ship）、自動車専用船としてのＰＣＣ（Pure Car Carrier）、ＰＣＴＣ（Pure Car / Truck Carrier）などの船舶の運航方法及び船舶の運航システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
船舶は、主機関としてディーゼルエンジンが搭載されており、航海では、所定の運航速度となるように機関回転数が設定されている。この場合、主機関（ディーゼルエンジン）は、実際に使用する運転領域で最適燃費となるように常用出力（常用機関回転数）が規定され、この常用出力が確保されるように制御要素が設定されている。一般的に、主機関は、常用出力を最大出力の約８０％〜９０％に設定しており、出力にある程度の余裕を確保している。
【０００３】
従来における船舶の運航方法としては、下記特許文献に記載されたものがある。この特許文献１に記載された舶用エンジン制御システムおよび方法は、主機関の実回転速度とフューエルインデックスから負荷抵抗係数を求め、負荷抵抗係数から導出される物理量をパラメータとして制御モードの切替えを行うものである。また、特許文献２に記載された船舶の主機制御システムおよび方法は、主機の制御を複数の制御モードの下で行う制御手段と、制御における制御量を検出する制御量検出手段と、船速および航行海域の波浪情報を用いて推定される制御量の変動量と制御量とに基づいて制御モードの選択を行うモード選択手段とを設けたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１１／０２５００５号
【特許文献２】国際公開第２０１１／１２５４６６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、従来の主機関では、常用出力を最大出力の約８０％〜９０％に設定している。ところが、船舶における実際の運航では、最大出力の約５０％〜７０％の出力となる場合が多い。そのため、最大出力の約８０％〜９０％の出力が最適燃費となるような運航モードに設定された主機関にて、この種機関を最大出力の約５０％〜７０％の出力で運転した場合、燃費が悪化してしまう。
【０００６】
一方、大気汚染防止の観点から、船舶にも排ガス規制が適用され、窒素酸化物の排出量の規制値（上限値）が設定されている。そのため、主機関は、燃費だけでなく、排ガス規制を考慮した運航モードに設定する必要がある。
【０００７】
なお、上述した各特許文献に記載され主機関の制御システムでは、船舶の運航中に複数のモード間でガバナ制御を切り替えるものであり、制御が複雑となってしまうという問題がある。
【０００８】
本発明は、上述した課題を解決するものであり、最適な運航モードを選択可能として燃費の低減を図る船舶の運航方法及び船舶の運航システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するための本発明の船舶の運航方法は、主機関の常用出力が最適燃費に設定される常用運航モードと、前記常用出力より低い低出力が最適燃費に設定される低出力運航モードとを設定し、船舶の運航状況に応じて前記常用運航モードと前記低出力運航モードとを操作員判断により切替えて運航する、ことを特徴とするとするものである。
【００１０】
従って、船舶の運航状況に応じて常用運航モードと低出力運航モードとを切替えて運航する。そのため、例えば、船舶の航行負荷が予め設定された程度だったり、船舶を所定の速度で航行したいときには、常用運航モードを選択して運航する。また、船舶の航行負荷が小さかったり、船舶を低速で航行したいときには、低出力運航モードを選択して運航する。その結果、船舶をその運航状況にかかわらず、常時、最適燃費で運航させることが可能となり、最適な運航モードを選択可能として燃費を低減することができる。
【００１１】
本発明の船舶の運航方法では、前記主機関の出力に対してＮＯｘ規制値が設定され、前記常用運航モードと前記低出力運航モードは、前記最適燃費に対応した出力位置でＮＯｘ排出量が前記ＮＯｘ規制値以下に設定されることを特徴としている。
【００１２】
従って、各運航モードが最適燃費に対応した出力位置でＮＯｘ排出量がＮＯｘ規制値以下となることで、燃費を低減することができるだけでなく、排ガス規制を考慮することで大気汚染を抑制することができる。
【００１３】
本発明の船舶の運航方法では、前記常用運航モードと前記低出力運航モードは、事前にＥＩＡＰＰ証書が発行された運航モードであることを特徴としている。
【００１４】
従って、事前にＥＩＡＰＰ証書が発行された運航モードとすることで、船舶を運行するときに運航規則違反を防止することができる。
【００１５】
本発明の船舶の運航方法では、前記常用運航モードは、前記主機関の常用出力が最大出力の８０％〜９０％の出力領域で最適燃費に設定され、前記低出力運航モードは、前記主機関の常用出力が最大出力の５０％〜７０％の出力領域で最適燃費に設定されることを特徴としている。
【００１６】
従って、常用運航モードを最大出力の８０％〜９０％の出力領域とすることで、船舶の航行負荷が大きいときや船舶を高速で航行するときに、最適燃費で運航することができる。また、低出力運航モードを最大出力の５０％〜７０％の出力領域とすることで、船舶の航行負荷が小さいときや船舶を低速で航行するときに、最適燃費で運航することができる。
【００１７】
また、本発明の船舶の運航システムは、主機関としてのディーゼルエンジンと、前記ディーゼルエンジンの常用出力が最適燃費に設定される常用運航モードと前記常用出力より低い低出力が最適燃費に設定される低出力運航モードとの一方に切替えるモード切替部と、前記モード切替部を操作する操作部と、を有することを特徴とするものである。
【００１８】
従って、乗員は、操作部により船舶の運航状況に応じて常用運航モードと低出力運航モードとを切替えて運航することができる。そのため、例えば、船舶の航行負荷が予め設定された程度だったり、船舶を所定の速度で航行したいときには、常用運航モードを選択して運航する。また、船舶の航行負荷が小さかったり、船舶を低速で航行したいときには、低出力運航モードを選択して運航する。その結果、船舶をその運航状況にかかわらず、常時、最適燃費で運航させることが可能となり、最適な運航モードを選択可能として燃費を低減することができる。
【００１９】
本発明の船舶の運航システムでは、前記ディーゼルエンジンの燃料噴射タイミングと排気弁開閉タイミングを変更可能な調整機構が設けられ、前記調整機構は、前記常用運航モードと前記低出力運航モードに応じて少なくとも燃料噴射タイミングと排気弁開閉タイミングのいずれか一方を変更することを特徴としている。
【００２０】
従って、調整機構により常用運航モードと低出力運航モードに応じて燃料噴射タイミングや排気弁開閉タイミングを変更することで、容易に最適な運航モードに設定することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の船舶の運航方法及び船舶の運航システムによれば、船舶の運航状況に応じて常用運航モードと低出力運航モードとを切替えて運航するので、最適な運航モードを選択可能として燃費を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、本発明の一実施例に係る船舶の運航システムを表す概略構成図である。
【図２】図２は、本実施例の船舶の運航システムにおける２個のモードを表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る船舶の運航方法及び船舶の運航システムの好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。
【実施例】
【００２４】
図１は、本発明の一実施例に係る船舶の運航システムを表す概略構成図、図２は、本実施例の船舶の運航システムにおける２個のモードを表すグラフである。
【００２５】
本実施例の船舶としての旅客船（カーフェリー）において、図１に示すように、船体１１は、下層の甲板（例えば、乾舷甲板）１２により下層空間１３が区画され、この下層空間１３は、船尾隔壁１４と機関室隔壁１５と第２甲板１６により機関室１７と機関制御室１８が区画されている。そして、この機関室１７に主機関としてのディーゼルエンジン１９が配置されている。
【００２６】
このディーゼルエンジン１９は、ピストンによりシリンダ内の空気を圧縮し、このシリンダ内の高圧・高温空気に対して燃料を噴射することで、自然着火させることで燃焼させ、駆動力を得るものである。このディーゼルエンジン１９は、燃料噴射タイミングと排気弁開閉タイミングを変更可能な調整機構２０が設けられている。
【００２７】
調整機構２０は、ディーゼルエンジン１９に設けられ、図示しないが、蓄圧器（コモンレール装置）を有している。このコモンレール装置は、高圧ポンプにより加圧した高圧燃料をパイプによりコモンレール（蓄圧室）に蓄え、シリンダごとに設けられた各噴射ポンプの電磁弁を開閉することで、燃料噴射のタイミング、つまり、燃料噴射開始時期と燃料噴射終了時期を適正に制御する電子制御燃料噴射システムである。従って、パイロット噴射を行うことで、初期の燃料噴射率を必要最小限に抑え、爆発の初期燃焼を緩和してＮＯｘの排出量を低減することができる。
【００２８】
また、調整機構２０は、図示しないが、可変バルブタイミング装置を有している。可変バルブタイミング装置は、ディーゼルエンジン１４のクランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変化させることで、吸気弁（４サイクル機関の場合）や排気弁の開閉タイミング、つまり、開時期と閉時期を適正に制御するものである。従って、内部ＥＧＲによる排気エミッション（ＮＰｘなど）の低減、ポンピングロス低減による燃費の向上、給排気効率の向上によるエンジン出力の向上を可能とすることができる。
【００２９】
本実施例における船舶の運航システムは、常用運航モードと低出力運航モードとの一方に切替えるモード切替部２１と、モード切替部２１を操作する操作部２２とを有している。モード切替部２１は、機関制御室１８（または、操舵室）に配置され、操作部２２は、操舵室に配置されており、操作部２２とモード切替部２１とディーゼルエンジン１９及び調整機構２０が接続されている。常用運航モード（モード１）は、ディーゼルエンジン１４の常用出力が最適燃費に設定される運航モードであり、低出力運航モード（モード２）は、ディーゼルエンジン１９の常用出力より低い低出力が最適燃費に設定される運航モードである。
【００３０】
操作部２２は、操舵室にあって乗員により操作可能であり、船舶の運航状況に応じてモード切替部２１に指令を出力することで、常用運航モードと低出力運航モードとを切替えることができる。この操作部２２は、例えば、切替ボタン、切替スイッチ、または、パソコンのマウスやタッチパネルである。
【００３１】
常用運航モードと低出力運航モードは、ディーゼルエンジン１９における所定の出力位置が最適燃費となるように燃料噴射タイミングと排気弁開閉タイミングが設定されている。調整機構２０は、モード切替部２１からの指令を受けて、常用運航モードまたは低出力運航モードに応じた燃料噴射タイミングと排気弁開閉タイミングに設定（変更）する。
【００３２】
ここで、常用運航モードと低出力運航モードを詳細に説明する。図２に示すように、常用運航モード（モード１）は、ディーゼルエンジン１９の常用出力（最大出力の８５％）が最適燃費となるように設定されている。即ち、この常用運航モード（モード１）は、ディーゼルエンジン１９の常用出力（最大出力の８５％）で燃料消費率が最小となり、出力が低下したり上昇したりすると、燃料消費率が増加するモードとなっている。また、低出力運航モードは、ディーゼルエンジン１９の常用出力より低い低出力（最大出力の６５％）が最適燃費となるように設定されている。即ち、この低出力運航モード（モード２）は、ディーゼルエンジン１４の低出力（最大出力の６５％）で燃料消費率が最小となり、出力が低下したり上昇したりすると、燃料消費率が増加するモードとなっている。
【００３３】
但し、常用運航モード（モード１）における常用出力（最大出力の８５％）と、低出力運航モード（モード２）における低出力（最大出力の６５％）は、この数値に限定されるものではない。即ち、常用運航モード（モード１）は、常用出力を最大出力の８０％〜９０％の出力領域で設定すればよい。また、低出力運航モード（モード２）は、低出力を最大出力の５０％〜７０％の出力領域で設定すればよい。
【００３４】
また、常用運航モード（モード１）と低出力運航モード（モード２）は、ディーゼルエンジン１９の出力（または、回転数）に対してＮＯｘ規制値が設定されている。常用運航モード（モード１）と低出力運航モード（モード２）は、常用出力（最大出力の８５％）と低出力（最大出力の６５％）で最適燃費となるだけでなく、ＮＯｘ排出量（単位時間当たりのＮＯｘ排出量）が最小となる運航モードである。即ち、常用運航モード（モード１）は、常用出力（最大出力の８５％）の近傍で、ＮＯｘ排出量がＮＯｘ規制値以下になるように燃料噴射タイミングと排気弁開閉タイミングが設定されている。また、低出力運航モード（モード２）は、低出力（最大出力の６５％）の近傍で、ＮＯｘ排出量がＮＯｘ規制値以下になるように燃料噴射タイミングと排気弁開閉タイミングが設定されている。
【００３５】
本実施例の船舶の運航システムは、常用運航モードと低出力運航モードとの一方に切替えることができるものであり、この常用運航モードと低出力運航モードは、ディーゼルエンジン１９の常用出力と低出力が最適燃費で、且つ、ＮＯｘ排出量がＮＯｘ規制値以下になるように燃料噴射タイミングと排気弁開閉タイミングが設定されている運航モードである。
【００３６】
この場合、船舶の所有者または管理者は、ディーゼルエンジン１９が常用運航モードと低出力運航モードで運転することができるように、事前に承認を受けることが必要であり、常用運航モードと低出力運航モードは、日本海事協会から承認を受けたＥＩＡＰＰ証書が発行された運航モードである。この場合、船舶に設置するディーゼルエンジン１９は、ＮＯｘの放出量が法令に定める放出基準に適合することについて、国などから確認を受け、更にその取扱いにあたって遵守すべき事項等を記載した原動機取扱手引書を作成し、国などの承認を受けて国際大気汚染防止原動機証書（ＥＩＡＰＰ証書）を交付されたものでなければならない。
【００３７】
本実施例の船舶の運航システムにて、乗員（操作員）は、船舶の運航状況に応じて、操作部２２を用いてモード切替部２１に指令を出力することで、常用運航モードと低出力運航モードとを切替える判断を行う。具体的に、乗員は、運航ダイヤ、潮流の速度、風速、積荷の量（積載量）などにより運航モードを設定する。例えば、運航ダイヤにより高速で運航するとき、潮流や風により航行負荷が高いとき、積荷の量（積載量）が多いときには、主機関の常用出力が最適燃費に設定される常用運航モードを選択する。一方、運航ダイヤにより低速で運航するとき、潮流や風により航行負荷が低いとき、積荷の量（積載量）が少ないときには、常用出力より低い低出力が最適燃費に設定される低出力運航モードを選択する。
【００３８】
このように本実施例の船舶の運航方法にあっては、主機関としてのディーゼルエンジン１４の常用出力が最適燃費に設定される常用運航モードと、常用出力より低い低出力が最適燃費に設定される低出力運航モードとを設定し、船舶の運航状況に応じて常用運航モードと低出力運航モードとを切替えて運航するようにしている。
【００３９】
従って、船舶の航行負荷が予め設定された程度だったり、船舶を所定の速度で航行したいときには、常用運航モードを選択して運航する。また、船舶の航行負荷が小さかったり、船舶を低速で航行したいときには、低出力運航モードを選択して運航する。その結果、船舶をその運航状況にかかわらず、常時、最適燃費で運航させることが可能となり、最適な運航モードを選択可能として燃費を低減することができる。
【００４０】
本実施例の船舶の運航方法では、ディーゼルエンジン１４の出力に対してＮＯｘ規制値が設定され、常用運航モードと低出力運航モードは、最適燃費に対応した出力位置でＮＯｘ排出量がＮＯｘ規制値以下に設定されている。従って、燃費を低減することができるだけでなく、排ガス規制を考慮することで大気汚染を抑制することができる。
【００４１】
本実施例の船舶の運航方法では、常用運航モードと低出力運航モードを事前にＥＩＡＰＰ証書が発行された運航モードとしている。従って、事前にＥＩＡＰＰ証書が発行された運航モードとすることで、船舶を運行するときに運航規則違反を防止することができる。
【００４２】
本実施例の船舶の運航方法では、常用運航モードは、ディーゼルエンジン１４の常用出力が最大出力の８０％〜９０％の出力領域で最適燃費に設定されている。従って、船舶の航行負荷が大きいときや船舶を高速で航行するときに、最適燃費で運航することができる。
【００４３】
本実施例の船舶の運航方法では、低出力運航モードは、ディーゼルエンジン１４の常用出力が最大出力の５０％〜７０％の出力領域で最適燃費に設定されることを特徴としている。従って、船舶の航行負荷が小さいときや船舶を低速で航行するときに、最適燃費で運航することができる。
【００４４】
また、本実施例の船舶の運航システムにあっては、ディーゼルエンジン１４と、ディーゼルエンジン１４の常用出力が最適燃費に設定される常用運航モードと常用出力より低い低出力が最適燃費に設定される低出力運航モードとの一方に切替えるモード切替部２１と、モード切替部２１を操作する操作部２２とを有している。
【００４５】
従って、乗員は、操作部２２により船舶の運航状況に応じて常用運航モードと低出力運航モードとを切替えて運航することができる。そのため、例えば、船舶の航行負荷が予め設定された程度だったり、船舶を所定の速度で航行したいときには、常用運航モードを選択して運航する。また、船舶の航行負荷が小さかったり、船舶を低速で航行したいときには、低出力運航モードを選択して運航する。その結果、船舶をその運航状況にかかわらず、常時、最適燃費で運航させることが可能となり、最適な運航モードを選択可能として燃費を低減することができる。
【００４６】
本実施例の船舶の運航システムでは、ディーゼルエンジン１４の燃料噴射タイミングと排気弁開閉タイミングを変更可能な調整機構１５を設け、調整機構１５は、常用運航モードと前記低出力運航モードに応じて少なくとも燃料噴射タイミングと排気弁開閉タイミングのいずれか一方を変更する。従って、調整機構１５により常用運航モードと低出力運航モードに応じて燃料噴射タイミングや排気弁開閉タイミングを変更することで、容易に最適な運航モードに設定することができる。
【００４７】
なお、上述した実施例では、常用運航モードと低出力運航モードの２個の運航モードを設定し、いずれかの運航モードを選択するように構成したが、この構成に限定されるものではない。例えば、低出力運航モードを第１低出力運航モードとより低速の第２低出力運航モードとしてもよい。また、高出力運航モードを設定してもよい。即ち、運航モードの数は２個に限らず、３個以上設定してもよい。
【００４８】
また、上述した実施例では、ディーゼルエンジン１４に燃料噴射タイミングと排気弁開閉タイミングを変更可能な調整機構１５が設けられているものとしたが、燃料噴射タイミングと排気弁開閉タイミングのいずれか一方が設けられていればよい。
【符号の説明】
【００４９】
１１  船体
１９  ディーゼルエンジン（主機関）
２０  調整機構
２１  モード切替部
２２  操作部
【図１】
2014227918.tif 000003
【図２】
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