(57)【要約】      （修正有）【課題】変化するエネルギー密度の燃料で運転するときのエンジン効率を最適化すること。【解決手段】エンジンは、所与のエンジン負荷で所望のエンジン速度を得るために、適用される燃料指数に応じて燃焼室に噴射される燃料ガスの量を制御する制御部１７を備え、燃料指数は、１回の噴射当たりにシリンダ内へと噴射される燃料ガスの量を規定し、噴射される燃料ガスの量は、燃料ガス噴射期間の継続時間を調整することで制御される。運転中のエンジン負荷を測定するためにセンサ装置４０が設けられており、エンジン制御部は、適用される燃料指数が基準燃料指数に対応するように、燃料ガスのエネルギー密度の変化に応じて、燃焼室への燃料ガスの噴射圧力を制御する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガス供給システムと、
シリンダであって、前記シリンダの燃焼室に直に燃料ガスを噴射するための燃料ガス噴射器が設けられたシリンダと、
所与のエンジン負荷で所望のエンジン速度を得るために、適用される燃料指数に応じて前記燃焼室に噴射される燃料ガスの量を制御する少なくとも１つのエンジン制御部と、
を備え、
前記燃料指数が、１回の噴射当たりに前記シリンダ内へと噴射される燃料ガスの量を規定し、噴射される前記燃料ガスの量は、燃料ガス噴射期間の継続時間を調整することで制御される、２サイクルクロスヘッドディーゼルエンジンなどの内燃エンジンであって、
所与のエンジン負荷で所望のエンジン速度を得るために、測定されたエンジン負荷から決定される基準燃料指数と、前記少なくとも１つのエンジン制御部によって決定された適用される燃料指数との比較に基づいて、運転中に前記エンジン負荷を測定するためのセンサ装置が設けられ、前記少なくとも１つのエンジン制御部が、前記適用される燃料指数が前記基準燃料指数に対応するように、前記燃料ガスのエネルギー密度の変化に応じて、前記燃焼室への燃料ガスの噴射圧力を制御することを特徴とする内燃エンジン。
【請求項２】
前記少なくとも１つのエンジン制御部が、前記燃料ガスの熱量値および／または温度の変化に応じて、前記燃焼室への前記燃料ガスの噴射圧力を制御することを特徴とする、請求項１に記載の内燃エンジン。
【請求項３】
前記測定されたエンジン負荷が、燃焼サイクルの間の燃焼圧力と軸の回転速度との、センサ装置による測定から決定されることを特徴とする、請求項１または２に記載の内燃エンジン。
【請求項４】
前記測定されたエンジン負荷が、軸トルクと軸回転速度との、センサ装置による測定から決定されることを特徴とする、請求項１または２に記載の内燃エンジン。
【請求項５】
前記燃料ガス噴射圧力が、最適な燃料消費および燃焼ガス排出を得るために、噴射タイミングと、クランクシャフトの位置に応じて排気弁を開閉するタイミングとの調整と組み合わせて調整されることを特徴とする、請求項１から４に記載の内燃エンジン。
【請求項６】
前記シリンダには、前記シリンダの前記燃焼室に直に燃料オイルを噴射する燃料オイル噴射器と、燃料オイル供給システムとが設けられることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の内燃エンジン。
【請求項７】
前記燃料ガス供給システムが、コモンレール燃料ガス供給システムであることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の内燃エンジン。
【請求項８】
前記シリンダに提供される前記燃料ガスの温度が、１０〜７０℃の範囲にあることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の内燃エンジン。
【請求項９】
１００％のエンジン負荷において、エンジン速度が４５ｒｐｍから２５０ｒｐｍまでの範囲にあることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の内燃エンジン。
【請求項１０】
燃料ガスを前記シリンダに提供するガス供給システムが、液化天然ガス輸送船の液化天然ガスタンクに連結されていることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載の内燃エンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダの燃焼室に直に燃料ガスを噴射するための燃料ガス噴射器が設けられたシリンダと、所与のエンジン負荷で所望のエンジン速度を得るために、適用される燃料指数に応じて燃焼室に噴射される燃料ガスの量を制御する少なくとも１つのエンジン制御部とを備え、燃料指数は、１回の噴射当たりにシリンダ内へと噴射される燃料ガスの量を規定し、燃料ガスの量は、燃料ガス噴射期間の継続時間を調整することで制御される、２サイクルクロスヘッドディーゼルエンジンなどの内燃エンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃エンジンの運転による二酸化炭素と、酸化窒素と、硫黄との排出を低下することへの関心が高まっており、そのため、従来の燃料オイルの代替燃料が研究されてきた。ＭＡＮディーゼル１２Ｋ８０ＭＣ−ＧＩ−Ｓなど、大型の２サイクルディーゼルエンジンの運転は、一次燃料としての燃料ガスを用いた運転が、従来の燃料オイルと比較して、排出に関して安全で信頼でき環境的に望ましい可能性があることを示してきた。船舶市場向けの大型の２サイクルディーゼルエンジンに関しては、特に、ガスタンクからのボイルオフガスを輸送中に処理しなければならない液化天然ガス輸送船（ＬＮＧ輸送船）にとっては、燃料ガスを用いるエンジンに対する関心が益々高くなっている。
【０００３】
したがって、このようなエンジンの運転には、ＬＮＧ輸送船のガスタンクからの天然ガスおよび／またはボイルオフガスを用いることが望ましい。しかしながら、ＬＮＧ輸送船のガスタンクからの燃料ガスの熱量値は、例えば、時間とともに変化することがあり、これは、ボイルオフガスが、シリンダに提供される燃料ガスのエネルギー密度を低下させる、例えば窒素なども備えているためである。同様に、シリンダに提供される燃料ガスの温度の変化は、シリンダの燃焼室に噴射される燃料ガスのエネルギー密度を変化させることになる。
【０００４】
シリンダに噴射される燃料ガスのエネルギー密度が、エンジンの基準調整を作るための、および、エンジンの基準燃料指数の決定のための基盤となる、基準燃料ガスのエネルギー密度と異なる場合、つまり、所与の負荷で所望のエンジン速度を得るためにシリンダに噴射される燃料の量と異なる場合、エンジン速度を維持するために、適用される燃料指数を調整する必要がある。従来から、燃料ガスのエネルギー密度の変化は、実際のエンジン負荷における、基準燃料指数からの適用される燃料指数における変化とされていた。
【０００５】
例えば、燃料ガスのエネルギー密度が、基準燃料ガスより小さい場合には、単位時間当たりに噴射されるエネルギーの量は、エンジン速度を維持するのに十分ではなく、エンジン速度は減速することになる。しかしながら、これは、燃料指数が増加され、シリンダに噴射されるエネルギーの量が、エンジン速度が所望の程度となるように増加されるように、つまり、燃料ガス噴射期間の継続時間が増加されるように、電子制御部によって補正される。
【０００６】
しかしながら、燃料ガスのエネルギー密度における変化を補正し、所望のエンジン速度を達成するこの方法は、燃焼室における最大燃焼圧力が最適な動作点より低くなってしまうため、より低効率となってしまう。同様に、燃料ガスのエネルギー密度が、基準燃料ガスより大きい場合には、最大燃焼圧力はエンジンが設計された最大燃焼圧力より高くなってしまい、エンジンの摩耗を増加させ、また、損傷の可能性を高めることになる。
【０００７】
したがって、燃料ガスの熱量値と燃料ガスの温度の両方が、単位時間当たりにシリンダ内に噴射されるエネルギーの密度とエネルギーの量とに影響を与える。
【０００８】
ＥＰ１５４６５３２には、燃料オイルと燃料ガスとの燃焼で作動する複数の燃料エンジンを運転するためのシステムが開示されている。電子制御部は、エンジンシステムに接続されており、燃料ガス温度や燃料ガス圧力などの、エンジンシステムの運転特性に基づいて、エンジンへ送出される複数の燃料の各々の量を制御する。
【発明の概要】
【０００９】
本発明によれば、変化するエネルギー密度の燃料ガスで運転されるときの内燃エンジンの効率を最適化することが望まれる。
【００１０】
これを目的として、本発明による内燃エンジンは、所与のエンジン負荷で所望のエンジン速度を得るために、測定されたエンジン負荷から決定される基準燃料指数と、少なくとも１つのエンジン制御部によって決定された適用される燃料指数との比較に基づいて、運転中にエンジン負荷を測定するためのセンサ装置が設けられ、少なくとも１つのエンジン制御部は、適用される燃料指数が基準燃料指数に対応するように、燃料ガスのエネルギー密度の変化に応じて、燃焼室への燃料ガスの噴射圧力を制御することを特徴とする。
【００１１】
電子制御部は、センサ装置からの読取りに基づいて、測定されたエンジン負荷と、対応する基準燃料指数とを決定することができ、また、基準燃料指数を、エンジン制御部によって計算された適用される燃料指数と比較することができる。基準燃料指数と適用された燃料指数との間に差がある場合は、単位時間当たりに噴射されるエネルギーの量が、燃料ガスの熱量値および／または燃料ガスの温度の変化があっても一定であるように、燃料ガス噴射圧力が調整される。
【００１２】
例えば、本発明による船舶用エンジンを載せた船舶に作用する波や、所望の速度から速度変化を引き起こす燃料ガスのエネルギー密度の急速な変化などの出力変化による、急速なエンジン負荷の外乱は、燃料噴射期間の継続時間を調整することによって１回の噴射でシリンダに噴射されるエネルギーの量を素早く調整することで、補正される。燃料噴射圧力を調整することで、燃料ガスの熱量値を時間とともにゆっくりと変化させるように、および／または、燃料ガスの温度を変化させるように補正することができ、噴射された燃料ガスの特性が基準燃料ガスに相当しているかのように、同じ放熱および同じ効率を維持する。さらに、これによって、例えば、噴射のタイミング、および排気弁を開閉するタイミングに関して、燃料噴射期間の継続時間を調整することよりも、時間が重要な燃焼過程のタイミングをより効率的にすることになる。
【００１３】
燃料消費および排出燃焼ガスの減少による明白な恩恵に加えて、調整され、かつ、均衡のとれたエンジンは、維持費を大きく削減し、エンジンの損傷の危険性を減らす可能性がある。
【００１４】
エンジンをより効率よく運転できる好ましい実施形態では、少なくとも１つのエンジン制御部は、燃料ガスの熱量値および／または温度の変化に応じて、燃焼室への燃料ガスの噴射圧力を制御する。
【００１５】
実用的な簡単な実施形態では、測定されたエンジン負荷は、軸トルクと軸回転速度との、センサ装置による測定から決定される。
【００１６】
別の実施形態では、測定されたエンジン負荷は、燃焼サイクルの間の燃焼圧力と軸の回転速度との、センサ装置による測定から決定される。
【００１７】
これは、本発明による特に有利な実施形態を可能にし、その実施形態では、燃料ガス噴射圧力は、最適な燃料消費および燃焼ガス排出を得るために、クランクシャフトの位置に応じて、噴射タイミングの調整と、排気弁を開閉するタイミングの調整との組合せにより調整される。
【００１８】
本発明の信頼できる実施によれば、シリンダには、シリンダの燃焼室に直に燃料オイルを噴射する燃料オイル噴射器と、燃料オイル供給システムとが設けられる。
【００１９】
本発明の信頼できる実施によれば、燃料ガス供給システムは、コモンレール燃料ガス供給システムである。
【００２０】
実用的に好ましい実施形態では、シリンダに提供される燃料ガスの温度は、１０〜７０℃の範囲にある。これは、ガス供給配管での凝縮を防止する。
【００２１】
好ましい実施形態では、１００％のエンジン負荷において、エンジン速度が４５ｒｐｍから２５０ｒｐｍまでの範囲にある。低速度のエンジンは、典型的には非常に大きな出力のエンジンであり、燃焼圧力の点においてエンジンを効率的に運転するのが実際には問題である。
【００２２】
実用的な好ましい実施形態では、燃料ガスをシリンダに提供するガス供給システムは、液化天然ガス輸送船の液化天然ガスタンクに連結されている。
【００２３】
本発明の例と実施形態とを、非常に概略化された図面を参照しつつ、以下でより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明によるエンジンの全体図。
【図２】本発明による燃料オイル／燃料ガス複合運転モードのエンジンの例の図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の好ましい実施形態による内燃エンジン１は、図１に示されるように、２サイクルクロスヘッドディーゼルエンジンであってもよい。このようなエンジン１は、例えば、ＭＡＮ  Ｄｉｅｓｅｌ製造の型式ＭＣもしくはＭＥ、Ｗａｒｔｓｉｌａ製造の型式Ｓｕｌｚｅｒ  ＲＴ−ｆｌｅｘもしくはＳｕｌｚｅｒ  ＲＴＡ、または三菱重工業製造のものとすることができる。この型式のエンジンは、船舶の主エンジンとして、または、発電所の定置エンジンとして典型的に用いられる大型エンジンである。シリンダは、例えば、２５ｃｍから１２０ｃｍまでの範囲のボアを有することができ、エンジンは、例えば、３０００ｋＷから１２０，０００ｋＷまでの範囲の出力を有することができる。エンジン速度は、典型的には、４０ｒｐｍから２５０ｒｐｍまでの範囲にある。本発明による圧縮点火内燃エンジンは、典型的には、一次燃料として重油燃料を用いることができる。
【００２６】
図１のエンジン１は、エンジンフレーム４のシリンダ部３に取り付けられたシリンダライナ２を備えた複数のシリンダを有する。排気弁ハウジング５はシリンダカバー６に取り付けられており、排気管７は、個々のシリンダから、複数またはすべてのシリンダに共通の排気だめ８へと延びている。排気だめでは、排気管から排出される排気パルスによって引き起こされる圧力変動が、より一様な圧力に均一化され、１つまたは複数のターボチャージャ９は、排気だめ８からの排気を受け、排気だめと同様に、長尺の圧力容器である掃気受け１０を備える掃気システムに圧縮された空気を送る。
【００２７】
個々のシリンダでは、ピストンがピストンロッドに取り付けられており、そのピストンロッドは、クロスヘッドおよび連結ロッド（図示せず）を介してクランクシャフト上のクランクピンと連結されている。燃料噴射器は、燃料を燃焼室に噴射する。噴射された燃料が燃料オイルであるとき、その燃料オイルは、ピストン上方の空気が高温であるため、自動点火する。ピストンが、上向きの圧縮ストロークの間に入口空気を圧縮したため、高温となっている。
【００２８】
本発明は、二元燃料供給システムを備えた船舶用ディーゼルエンジンにおいて実施されるのが好ましく、以下においては、本発明をこのような例によって説明するが、当然ながら、本発明は一元燃料システムとして実施されてもよい。本例のエンジンは、オイルとガスとの噴射を電子制御する電子制御エンジンであり、燃料噴射と燃焼との最適化を確実に行う。さらに、これは、燃料ガスの燃焼を点火するためのパイロット燃料オイル噴射を伴う高圧ガス噴射原理に基づいて行われる。この原理があることで、ディーゼル燃焼過程を十分に利用することができ、それによって燃料オイル燃焼の場合と同じ高い熱効率を得ることができる。図２には、シリンダ部３が、単一のシリンダ１１で示されているが、エンジンは、４個から１６個のシリンダなど、複数のシリンダを有する。図２に概略的に示されるように、内燃エンジン１は、シリンダ１１の燃焼室に提供されるべき燃料オイルと燃料ガスとを、燃料オイル噴射システム２０と燃料ガス噴射システム３０とにそれぞれ提供する燃料オイル供給システム２３と燃料ガス供給システム１９とを備えている。この例において、燃料オイル噴射システム２０と燃料ガス噴射システム３０とは、シリンダ１１の燃焼室への燃料オイルと燃料ガスとの噴射をそれぞれ制御する。燃料噴射システム２０、３０の一般的な原理は、各シリンダ１１が、シリンダカバー６の燃料噴射器１３、１４に連結された燃料ポンプや弁などの１つまたは複数の燃料注入デバイス１５、１６を制御するシリンダ制御部１２と関連付けられていることである。シリンダあたりの噴射器１３、１４の数は、シリンダ１１の出力に依存する。好ましい実施形態では、各シリンダは、少なくとも燃料オイル噴射器１３と燃料ガス噴射器１４とを備える。より小型のエンジンでは、燃料のタイプごとに１つの噴射器で、１回の燃焼過程に必要な燃料の量を噴射するには十分な場合があるが、より大型の、より出力の大きいエンジンでは、燃料のタイプごとに２つまたは３つの噴射器が必要となる可能性がある。いくつかの噴射器がシリンダ１１ごとに設けられているときは、噴射器１３当たりに１つの燃料注入デバイス１５、噴射器１４当たりに１つの燃料注入デバイス１６があってもよい。燃料噴射システム２０、３０のシリンダ制御部１２は、船舶の艦橋と通信するエンジン制御部１７によって制御される。
【００２９】
燃料ガス供給システム１９は、海上で運行されるＬＮＧ輸送船の液化天然ガス（ＬＮＧ）タンク１８に連結されていることが好ましい。ＬＮＧ輸送船のＬＮＧタンクは、低温に保たれているが、海水と大気とからの外部の熱がタンクの断熱材を通って伝達されるため、不可避的に熱せられる。外部の熱が侵入することで、ＬＮＧの一部が気化、つまり、ボイルオフし、タンクの圧力は徐々に高くなる。タンクの圧力を許容可能なレベルに保つために、再液化システム（図示せず）が、ボイルオフガスを再液化するために使用されてもよい。代わりに、または、再液化システムと組み合わせて、ボイルオフガス圧縮機は、燃料ガス噴射システム３０にそのように命令されたときに、高圧のボイルオフガスを提供することができる。シリンダでは、シリンダ制御部１２によって制御された燃料注入デバイス１６は、燃料ガス噴射器１４のタイミングと開きとをもたらす。燃料ガスは、好ましくは、コモンレール設計の二重壁ガス供給配管２６によって燃料ガス噴射システムに提供される。コモンレール設計では、燃料ガス噴射器１４の弁は、補助制御オイルシステムによって制御される。この補助制御オイルシステムは、原則として、油圧制御オイルシステムおよび電子ガス噴射弁から成り、高圧の制御されたオイルをガス噴射器１４に供給し、それによってガス噴射器１４のガス弁のタイミングと開きとを制御する。効率的なガス噴射は、ガスの送出圧力が、エンジンの負荷に依存して、１５０ｂａｒと４００ｂａｒとの間にあり、燃料ガスが３０℃から６０℃の間、好ましくは約４５℃であるときに得られる。バッファタンク２２は、燃料ガス供給システム１９によって燃料ガス噴射システム３０に提供される前にボイルオフガスを貯蔵するために使用される。ＬＮＧ輸送船のＬＮＧタンク内の不可避的なボイルオフガスの量は、通常、ＬＮＧ輸送船の内燃エンジンの運転に対する唯一の燃料としては不十分であるが、本発明によれば、このボイルオフガスの量を、内燃エンジンの燃料オイルと組み合わせて有利に使用することができる。燃料ガス噴射システム３０の運転は、ガス組成、ならびにガス組成における変化に対して鈍感である。したがって、プロパンやブタンなどの、より高級な炭化水素から通常成る液化石油ガス（ＬＰＧ）も、燃料オイルと同じ定格を維持しつつ、速度、熱効率、および出力の観点においてエンジンの性能を変えることなく、ＬＮＧのように、燃料ガスとして適用することができる。
【００３０】
燃料オイル噴射システム２０では、燃料オイル投入装置１５は燃料ポンプであってもよく、その場合、燃料オイル供給システム２３は、２ｂａｒから１５ｂａｒまでの範囲など、供給管２４において比較的低い供給圧力で燃料オイルタンク２１から燃料注入デバイスに燃料オイルを送出することだけが必要である。あるいは、燃料オイル注入デバイス１５は、弁、すなわち、計量デバイスに連結された弁であってもよく、その場合、燃料供給管は、５００ｂａｒから１５００ｂａｒまでの範囲の供給圧力など、燃料が噴射圧力より高い圧力となっている高圧管である。このような燃料オイル供給システム２３は、コモンレールシステムと呼ばれる。いずれの場合でも、燃料オイル注入デバイス１５は、通常のエンジンの運転中に開位置に維持される弁を備えた分岐管によって燃料供給管２４に連結されている。燃料オイル注入デバイス１５は、高圧燃料オイル管を介して燃料オイル噴射器１３に連結されている。再帰管は、燃料オイル噴射器から燃料オイル戻り配管（図示せず）に通じている。シリンダへと提供される燃料オイルは、典型的には、重油または船舶用ディーゼルオイルである。
【００３１】
本発明による内燃エンジン１は、前述のような燃料オイル供給システムを備えた既存のエンジンに、燃料ガス供給システム１９と燃料ガス噴射システム３０とを設置することで提供されてもよい。噴射制御は、それぞれシリンダ１１の燃焼室内へと提供される燃料オイルと燃料ガスとの量を制御する、１つのシリンダ制御部または独立したシリンダ制御部１２ａ、１２ｂのいずれかであってもよい。同様に、燃料オイル噴射システム２０および燃料ガス噴射システム３０は、１つのエンジン制御部１７によって、または独立したエンジン制御部１７ａ、１７ｂにおいて別々に、のいずれかで制御され得る。本発明による内燃エンジンを運転するときには、燃料噴射のエンジン調整は、燃料オイル噴射システム２０または燃料ガス噴射システム３０のいずれかによって行われる。概して、エンジン制御部１７は、センサ装置４０からエンジン速度信号と他のエンジン運転パラメータとを受信し、シリンダ１１の燃焼室に提供されるべき燃料の量および速さを制御し、このことは、エンジンの調速機制御としても知られている。本発明による内燃エンジンは、燃料オイル運転モードと、燃料ガス運転モードと、燃料オイル／燃料ガス複合運転モードとで運転することができる。運転モードは、例えば、ガス漏れといった、エンジンが燃料オイル運転モードに自動で素早く切り替えられる場合における安全上の理由を除いて、船の艦橋から命令されてでもよい。
【００３２】
燃料オイル／燃料ガス複合運転モードは、燃料オイル運転モードと燃料ガス運転モードとの間で自動的に交互に切り替わることで実施されてもよい。燃料オイル運転モードと燃料ガス運転モードとの間での切り替えは、燃料オイル噴射システム２０と燃料ガス噴射システム３０とに接続されたエンジンモード選択機能部２５によって命令されてもよく、好ましくは、エンジン切り替えの機能部は燃料ガス供給システム１９の一部であり、したがって、切り替えは、燃料ガス噴射システム３０専用のエンジン制御部１７ｂによって制御される。燃料オイル／燃料ガス複合運転モードでは、エンジンモード選択機能部２５は、内燃エンジンにおける燃焼が、燃料オイル噴射システム２０または燃料ガス噴射システム３０によって開始されるかを、すなわち、エンジンモード選択機能部２５は、燃料オイル噴射システム２０または燃料ガス噴射システム３０を使用してエンジン制御部１７の調速機制御機能を切り替えるかを判断する。
【００３３】
燃料ガス運転モードでは、燃焼過程の燃料ガス噴射とタイミングとは、燃料ガス噴射システム３０によって制御される。これは、エンジンを所与のエンジン負荷で最適に運転するために必要とされる燃料ガス噴射時間と燃料ガス噴射圧力とを規定する所定の基準燃料指数、すなわち燃料ガス指数に従って行われる。運転が行われる前に、エンジンは、様々な負荷での最適な基準燃料ガス噴射時間と燃料ガス噴射圧力とを決定するために、プロペラ曲線に沿って様々な負荷で試験される。したがって、エンジン制御部１７、１７ｂが、例えば、燃料ガス噴射の正確なタイミングと、排気弁を開閉する正確なタイミングと、油圧とを見いだすためにエンジンマップを検索するとき、それは、エンジンを所望のエンジン負荷で運転するために必要とされる、命令された燃料ガス噴射時間と命令された燃料ガス噴射圧力との両方も見いだす。
【００３４】
エンジンが燃料ガスモードで運転されるとき、エンジン制御部１７、１７ｂの調速機制御は、所与のエンジン負荷で所望のエンジン速度を得るために、燃料指数を計算することで噴射される燃料ガスの量を制御する。したがって、エンジン負荷における変化によって、エンジン速度と所望のエンジン速度との相違が生じるため、適用された燃料指数は、所望のエンジン速度が達成されるように調整される。例えば、燃料ガスの熱量値が基準ガスの熱量値より小さい場合、より少ないエネルギーが、燃料ガス噴射期間においてシリンダ内へと噴射される。これによりエンジン速度が低下することになり、そのエンジン速度は、エンジン制御部１７、１７ｂと通信するセンサ装置４０によって測定される。所望のエンジン速度を得るために、エンジン制御部１７、１７ｂは、燃料ガス噴射期間が長くされ、それによって噴射される燃料ガスの量が増加されるように、適用された燃料指数を増加する。所望のエンジン速度に維持するための同じ原則は、燃料オイル噴射システムのエンジン制御部１７ａによって用いられており、エンジン負荷の急激な変化を非常に効率的に素早く制御する。しかしながら、燃料ガス運転モードでは、所望のエンジン速度が燃焼室においてより低い最大圧力で達成されるため、エンジンが設計されている基準ガスを用いる場合よりも効率が低くなる。燃料ガスの熱量値が基準ガスより大きい場合、燃焼室における最大燃焼圧力は、エンジンが設計されている最大燃焼圧力よりも高くなり、エンジン部品の摩耗が増加し、エンジンは損傷する可能性がある。
【００３５】
シリンダに一定圧力の燃料ガスが提供される場合、基準燃料ガスの温度と比べてより低い燃料ガス温度は、燃料ガスのエネルギー密度が基準燃料ガスのエネルギー密度より大きくなるため、最大燃焼圧力はエンジンが設計されている最大燃焼圧力より高くなることになる。したがって、シリンダに提供される燃料ガスの熱量値および温度の変化は、燃焼過程において同じ効果を有し、このような変化は、エンジン制御部によって、エンジン負荷の変化とされており、したがって、燃料指数は、エンジン制御部１７、１７ｂによって調整される。
【００３６】
そのため、燃料指数が、燃料ガスのエネルギー密度の変化に応じて燃料噴射期間を調整することで、素早い制御で調整されるとき、エンジン制御部１７、１７ｂによって用いられる適用された燃料指数は、実際のエンジン負荷に対応する基準燃料指数とは時間とともに異なることになる。実際のエンジン負荷、したがって基準燃料指数は、例えば、センサ装置４０から受信されるエンジン速度と、平均シリンダ燃焼圧力またはクランクシャフトのトルクの測定値とに基づいて、エンジン制御部１７、１７ｂによって決定されてもよい。
【００３７】
エンジン制御部１７、１７ｂは、適用された燃料指数を基準燃料指数と比較し、適用された燃料指数が基準燃料指数に対応するように、燃料ガス噴射圧力を調整する。したがって、エンジン制御部１７、１７ｂは、単位時間当たりにシリンダに噴射されるエネルギーの量が、例えば、エンジンの製造基準調整のもとでエンジン制御部１７、１７ｂのマップに保管されたのと同じ程度などで一定に維持されるように、燃料ガス供給システム１９からの調整された燃料ガス圧力を命令することで、燃料ガスの噴射圧力を制御する。調整された燃料ガス噴射圧力、および、単位時間当たりに噴射されるエネルギーの量の対応する調整は、エンジン出力の変化をもたらすため、エンジン制御部１７、１７ｂの調速機制御は、適用された燃料指数を調整してエンジン出力を維持し、それによって、一定であるエンジン速度が、基準燃料指数に対応する、適用された燃料指数をもたらす。
【００３８】
そのため、燃料ガスの減少した熱量値は、燃料ガス噴射圧力の増加をもたらす一方で、燃料ガスの増加した熱量値は、燃料ガス噴射圧力の減少をもたらす。同様に、基準ガスに対して燃料ガスの温度がより低くなると、燃料ガスのエネルギー密度を増加させ、燃料ガス供給システム１９から命令された燃料ガス噴射圧力は、エンジン制御部１７ｂによって低下させられる一方で、基準ガスに対して燃料ガスの温度がより高くなると、燃料ガスのエネルギー密度を低下させ、燃料ガス供給システム１９から命令された燃料ガス噴射圧力は、エンジン制御部１７ｂによって上昇させられる。
【図１】
2014051968.tif 000003
【図２】
2014051968.tif 000004
【外国語明細書】
2014051968000001.pdf