特許 6373578 気体燃料供給システム及び気体燃料供給システムの異常検出方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6373578

(24)【登録日】2018年7月27日

(45)【発行日】2018年8月15日

(54)【発明の名称】気体燃料供給システム及び気体燃料供給システムの異常検出方法

(51)【国際特許分類】

   F02D 19/08 20060101AFI20180806BHJP

   F02D 41/22 20060101ALI20180806BHJP

【ＦＩ】

   F02D19/08 C

   F02D41/22 375

   F02D41/22 380M

【請求項の数】8

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2013-270058(P2013-270058)

(22)【出願日】2013年12月26日

(65)【公開番号】特開2015-124713(P2015-124713A)

(43)【公開日】2015年7月6日

【審査請求日】2016年12月21日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】303047034

【氏名又は名称】株式会社ジャパンエンジンコーポレーション

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】特許業務法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】渡邉 壮太

(72)【発明者】

【氏名】石田 裕幸

(72)【発明者】

【氏名】駒田 耕之

(72)【発明者】

【氏名】平岡 直大

【審査官】 戸田 耕太郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−１３２４１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０１３９９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２８２９５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−３２９１３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第３４３２０９８（ＪＰ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｄ １９／０８

Ｆ０２Ｄ ４１／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンの燃焼室に気体燃料を供給する気体燃料供給システムであって、
前記燃焼室に前記気体燃料を噴射する噴射弁と、
第１圧力の前記気体燃料を供給する気体燃料供給源と、
前記気体燃料供給源から前記噴射弁に供給される前記気体燃料が流れる供給流路と、
前記供給流路を開閉可能なゲート弁と、
前記噴射弁と前記ゲート弁との間の前記供給流路の圧力を検出する圧力センサと、
前記噴射弁及び前記ゲート弁を開閉する指令信号を出力する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記エンジンのクランク軸のクランク角度を検出する検出装置の検出結果に基づいて、前記クランク角度が前記エンジンのピストンが上死点近傍に位置する第１角度になったときに前記ゲート弁を開ける指令信号を出力し、前記クランク角度が第２角度になったときに前記噴射弁を開ける指令信号を出力し、前記クランク角度が前記第２角度よりも大きい第３角度になったときに前記噴射弁を閉じる指令信号を出力し、前記クランク角度が前記第３角度よりも大きい第４角度になったときに前記供給流路の圧力を前記第１圧力よりも低い第２圧力にするために前記ゲート弁を閉じる指令信号を出力し、
前記圧力センサの検出結果と前記エンジンのクランク軸のクランク角度を検出する検出装置の検出結果とに基づいて、
前記クランク角度が前記第２角度になったときから前記第３角度になるまでの第２期間、前記第３角度になったときから前記第４角度になるまでの第３期間、及び前記第３期間の後の前記ピストンが下死点近傍に位置する時点を含む第４期間のうち、前記第４期間における前記圧力センサの検出結果が前記噴射弁及び前記ゲート弁が正常に作動しているときの前記供給流路の圧力よりも高いとき、前記ゲート弁の開異常を検出する、
気体燃料供給システム。

【請求項2】

エンジンの燃焼室に気体燃料を供給する気体燃料供給システムであって、
前記燃焼室に前記気体燃料を噴射する噴射弁と、
第１圧力の前記気体燃料を供給する気体燃料供給源と、
前記気体燃料供給源から前記噴射弁に供給される前記気体燃料が流れる供給流路と、
前記供給流路を開閉可能なゲート弁と、
前記噴射弁と前記ゲート弁との間の前記供給流路の圧力を検出する圧力センサと、
前記噴射弁及び前記ゲート弁を開閉する指令信号を出力する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記エンジンのクランク軸のクランク角度を検出する検出装置の検出結果に基づいて、前記クランク角度が前記エンジンのピストンが上死点近傍に位置する第１角度になったときに前記ゲート弁を開ける指令信号を出力し、前記クランク角度が第２角度になったときに前記噴射弁を開ける指令信号を出力し、前記クランク角度が前記第２角度よりも大きい第３角度になったときに前記噴射弁を閉じる指令信号を出力し、前記クランク角度が前記第３角度よりも大きい第４角度になったときに前記供給流路の圧力を前記第１圧力よりも低い第２圧力にするために前記ゲート弁を閉じる指令信号を出力し、
前記圧力センサの検出結果と前記エンジンのクランク軸のクランク角度を検出する検出装置の検出結果とに基づいて、
前記クランク角度が前記第２角度になったときから前記第３角度になるまでの第２期間、前記第３角度になったときから前記第４角度になるまでの第３期間、及び前記第３期間の後の前記ピストンが下死点近傍に位置する時点を含む第４期間のうち、前記第２期間、前記第３期間、及び前記第４期間における前記圧力センサの検出結果が前記噴射弁及び前記ゲート弁が正常に作動しているときの前記供給流路の圧力よりも低いとき、前記ゲート弁の閉異常を検出する、
気体燃料供給システム。

【請求項3】

エンジンの燃焼室に気体燃料を供給する気体燃料供給システムであって、
前記燃焼室に前記気体燃料を噴射する噴射弁と、
第１圧力の前記気体燃料を供給する気体燃料供給源と、
前記気体燃料供給源から前記噴射弁に供給される前記気体燃料が流れる供給流路と、
前記供給流路を開閉可能なゲート弁と、
前記噴射弁と前記ゲート弁との間の前記供給流路の圧力を検出する圧力センサと、
前記噴射弁及び前記ゲート弁を開閉する指令信号を出力する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記エンジンのクランク軸のクランク角度を検出する検出装置の検出結果に基づいて、前記クランク角度が前記エンジンのピストンが上死点近傍に位置する第１角度になったときに前記ゲート弁を開ける指令信号を出力し、前記クランク角度が第２角度になったときに前記噴射弁を開ける指令信号を出力し、前記クランク角度が前記第２角度よりも大きい第３角度になったときに前記噴射弁を閉じる指令信号を出力し、前記クランク角度が前記第３角度よりも大きい第４角度になったときに前記供給流路の圧力を前記第１圧力よりも低い第２圧力にするために前記ゲート弁を閉じる指令信号を出力し、
前記圧力センサの検出結果と前記エンジンのクランク軸のクランク角度を検出する検出装置の検出結果とに基づいて、
前記クランク角度が前記第２角度になったときから前記第３角度になるまでの第２期間、前記第３角度になったときから前記第４角度になるまでの第３期間、及び前記第３期間の後の前記ピストンが下死点近傍に位置する時点を含む第４期間のうち、前記第３期間及び前記第４期間における前記圧力センサの検出結果が前記噴射弁及び前記ゲート弁が正常に作動しているときの前記供給流路の圧力よりも低いとき、前記噴射弁の開異常を検出する、
気体燃料供給システム。

【請求項4】

エンジンの燃焼室に気体燃料を供給する気体燃料供給システムであって、
前記燃焼室に前記気体燃料を噴射する噴射弁と、
第１圧力の前記気体燃料を供給する気体燃料供給源と、
前記気体燃料供給源から前記噴射弁に供給される前記気体燃料が流れる供給流路と、
前記供給流路を開閉可能なゲート弁と、
前記噴射弁と前記ゲート弁との間の前記供給流路の圧力を検出する圧力センサと、
前記噴射弁及び前記ゲート弁を開閉する指令信号を出力する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記エンジンのクランク軸のクランク角度を検出する検出装置の検出結果に基づいて、前記クランク角度が前記エンジンのピストンが上死点近傍に位置する第１角度になったときに前記ゲート弁を開ける指令信号を出力し、前記クランク角度が第２角度になったときに前記噴射弁を開ける指令信号を出力し、前記クランク角度が前記第２角度よりも大きい第３角度になったときに前記噴射弁を閉じる指令信号を出力し、前記クランク角度が前記第３角度よりも大きい第４角度になったときに前記供給流路の圧力を前記第１圧力よりも低い第２圧力にするために前記ゲート弁を閉じる指令信号を出力し、
前記圧力センサの検出結果と前記エンジンのクランク軸のクランク角度を検出する検出装置の検出結果とに基づいて、
前記クランク角度が前記第２角度になったときから前記第３角度になるまでの第２期間、前記第３角度になったときから前記第４角度になるまでの第３期間、及び前記第３期間の後の前記ピストンが下死点近傍に位置する時点を含む第４期間のうち、前記第２期間、前記第３期間、及び前記第４期間における前記圧力センサの検出結果が前記噴射弁及び前記ゲート弁が正常に作動しているときの前記供給流路の圧力よりも高いとき、前記噴射弁の閉異常を検出する、
気体燃料供給システム。

【請求項5】

エンジンの燃焼室に気体燃料を供給する気体燃料供給システムであって、
前記燃焼室に前記気体燃料を噴射する噴射弁と、
第１圧力の前記気体燃料を供給する気体燃料供給源と、
前記気体燃料供給源から前記噴射弁に供給される前記気体燃料が流れる供給流路と、
前記供給流路を開閉可能なゲート弁と、
前記噴射弁と前記ゲート弁との間の前記供給流路の圧力を検出する圧力センサと、
前記噴射弁及び前記ゲート弁を開閉する指令信号を出力する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記エンジンのクランク軸のクランク角度を検出する検出装置の検出結果に基づいて、前記クランク角度が前記エンジンのピストンが上死点近傍に位置する第１角度になったときに前記ゲート弁を開ける指令信号を出力し、前記クランク角度が第２角度になったときに前記噴射弁を開ける指令信号を出力し、前記クランク角度が前記第２角度よりも大きい第３角度になったときに前記噴射弁を閉じる指令信号を出力し、前記クランク角度が前記第３角度よりも大きい第４角度になったときに前記供給流路の圧力を前記第１圧力よりも低い第２圧力にするために前記ゲート弁を閉じる指令信号を出力し、
前記圧力センサの検出結果と前記エンジンのクランク軸のクランク角度を検出する検出装置の検出結果とに基づいて、
前記クランク角度が前記第２角度になったときから前記第３角度になるまでの第２期間、前記第３角度になったときから前記第４角度になるまでの第３期間、及び前記第３期間の後の前記ピストンが下死点近傍に位置する時点を含む第４期間のうち、前記第４期間における前記圧力センサの検出結果が前記噴射弁及び前記ゲート弁が正常に作動しているときの前記供給流路の圧力よりも高いとき、前記ゲート弁の開異常を検出し、
前記第２期間、前記第３期間、及び前記第４期間における前記圧力センサの検出結果が前記噴射弁及び前記ゲート弁が正常に作動しているときの前記供給流路の圧力よりも高いとき、前記噴射弁の閉異常を検出し、
前記圧力センサの検出結果と前記燃焼室の圧力を検出する筒内センサの検出結果とに基づいて、前記ゲート弁の開異常及び前記噴射弁の閉異常のどちらが生じたかを判定する、
気体燃料供給システム。

【請求項6】

エンジンの燃焼室に気体燃料を供給する気体燃料供給システムであって、
前記燃焼室に前記気体燃料を噴射する噴射弁と、
第１圧力の前記気体燃料を供給する気体燃料供給源と、
前記気体燃料供給源から前記噴射弁に供給される前記気体燃料が流れる供給流路と、
前記供給流路を開閉可能なゲート弁と、
前記噴射弁と前記ゲート弁との間の前記供給流路の圧力を検出する圧力センサと、
前記噴射弁からの前記気体燃料の噴射前に、気体燃料を前記燃焼室に噴射するプレ噴射弁と、
前記噴射弁及び前記ゲート弁を開閉する指令信号を出力する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記エンジンのクランク軸のクランク角度を検出する検出装置の検出結果に基づいて、前記クランク角度が前記エンジンのピストンが上死点近傍に位置する第１角度になったときに前記ゲート弁を開ける指令信号を出力し、前記クランク角度が第２角度になったときに前記噴射弁を開ける指令信号を出力し、前記クランク角度が前記第２角度よりも大きい第３角度になったときに前記噴射弁を閉じる指令信号を出力し、前記クランク角度が前記第３角度よりも大きい第４角度になったときに前記供給流路の圧力を前記第１圧力よりも低い第２圧力にするために前記ゲート弁を閉じる指令信号を出力し、
前記制御装置は、前記気体燃料を噴射した前記プレ噴射弁を閉じてから前記ゲート弁を閉じた後、前記噴射弁からの前記気体燃料の噴射のために前記ゲート弁を開けるように指令信号を出力し、前記プレ噴射弁を閉じるための指令信号が出力されてから前記ゲート弁を開くための指令信号が出力されるまでの期間における前記圧力センサの検出結果に基づいて、前記プレ噴射弁の異常を検出し、前記検出装置の検出結果に基づいて、前記クランク角度が第１プレ角度になったときに前記ゲート弁を開ける指令信号を出力し、前記クランク角度が前記第１プレ角度よりも大きい第２プレ角度になったときに前記プレ噴射弁を開ける指令信号を出力し、前記クランク角度が前記第２プレ角度よりも大きい第３プレ角度になったときに前記プレ噴射弁を閉じる指令信号を出力し、前記クランク角度が前記第３プレ角度よりも大きい第４プレ角度になったときに前記供給流路の圧力を前記第２圧力にするために前記ゲート弁を閉じる指令信号を出力し、前記ゲート弁を閉じた後、前記噴射弁からの前記気体燃料の噴射のために前記ゲート弁を開けるように指令信号を出力し、
前記プレ噴射弁を閉じるための指令信号が出力されてから前記ゲート弁を開くための指令信号が出力されるまでの期間における前記圧力センサの検出結果に基づいて、
前記期間における前記検出結果が前記第２圧力よりも低い圧力であるとき、前記プレ噴射弁の開異常を検出し、
前記期間における前記検出結果が前記第１圧力であるとき、前記プレ噴射弁の閉異常を検出する、
気体燃料システム。

【請求項7】

デュアルフューエルエンジンであるエンジンの燃焼室に気体燃料を供給する気体燃料供給システムであって、
前記燃焼室に前記気体燃料を噴射する噴射弁と、
第１圧力の前記気体燃料を供給する気体燃料供給源と、
前記気体燃料供給源から前記噴射弁に供給される前記気体燃料が流れる供給流路と、
前記供給流路を開閉可能なゲート弁と、
前記噴射弁と前記ゲート弁との間の前記供給流路の圧力を検出する圧力センサと、
前記噴射弁及び前記ゲート弁を開閉する指令信号を出力する制御装置と、を備え、
前記デュアルフューエルエンジンは、前記燃焼室に液体燃料噴射弁から液体燃料が供給され前記気体燃料が供給される二種燃料モードと前記燃焼室に液体燃料噴射弁から液体燃料が供給され前記気体燃料が供給されない燃料油専用モードとのそれぞれで作動可能であり、
前記制御装置は、前記エンジンのクランク軸のクランク角度を検出する検出装置の検出結果に基づいて、前記クランク角度が前記エンジンのピストンが上死点近傍に位置する第１角度になったときに前記ゲート弁を開ける指令信号を出力し、前記クランク角度が第２角度になったときに前記噴射弁を開ける指令信号を出力し、前記クランク角度が前記第２角度よりも大きい第３角度になったときに前記噴射弁を閉じる指令信号を出力し、前記クランク角度が前記第３角度よりも大きい第４角度になったときに前記供給流路の圧力を前記第１圧力よりも低い第２圧力にするために前記ゲート弁を閉じる指令信号を出力し、
前記二種燃料モードにおける前記圧力センサの検出結果と前記エンジンのクランク軸のクランク角度を検出する検出装置の検出結果とに基づいて、前記噴射弁の閉異常を検出し、
前記燃料油専用モードにおける前記圧力センサの検出結果に基づいて、前記供給流路の圧力が上昇したとき、前記噴射弁の開異常を検出する、
気体燃料供給システム。

【請求項8】

エンジンの燃焼室に気体燃料を供給する気体燃料供給システムの異常検出方法であって、
前記気体燃料供給システムは、
前記燃焼室に前記気体燃料を噴射する噴射弁と、
第１圧力の前記気体燃料を供給する気体燃料供給源と、
前記気体燃料供給源から前記噴射弁に供給される前記気体燃料が流れる供給流路と、
前記供給流路を開閉可能なゲート弁と、
前記噴射弁と前記ゲート弁との間の前記供給流路の圧力を検出する圧力センサと、を備え、
前記エンジンのクランク軸のクランク角度を検出する検出装置の検出結果に基づいて、前記クランク角度が前記エンジンのピストンが上死点近傍に位置する第１角度になったときに前記ゲート弁を開ける指令信号を出力する工程と、
前記クランク角度が第２角度になったときに前記噴射弁を開ける指令信号を出力する工程と、
前記クランク角度が前記第２角度よりも大きい第３角度になったときに前記噴射弁を閉じる指令信号を出力する工程と、
前記クランク角度が前記第３角度よりも大きい第４角度になったときに前記供給流路の圧力を前記第１圧力よりも低い第２圧力にするために前記ゲート弁を閉じる指令信号を出力する工程と、
前記圧力センサの検出結果と前記エンジンのクランク軸のクランク角度を検出する検出装置の検出結果とに基づいて、前記クランク角度が前記第２角度になったときから前記第３角度になるまでの第２期間、前記第３角度になったときから前記第４角度になるまでの第３期間、及び前記第３期間の後の前記ピストンが下死点近傍に位置する時点を含む第４期間のうち、前記第４期間における前記圧力センサの検出結果が前記噴射弁及び前記ゲート弁が正常に作動しているときの前記供給流路の圧力よりも高いとき、前記ゲート弁の開異常を検出する工程と、
前記第２期間、前記第３期間、及び前記第４期間における前記圧力センサの検出結果が前記噴射弁及び前記ゲート弁が正常に作動しているときの前記供給流路の圧力よりも低いとき、前記ゲート弁の閉異常を検出する工程と、
前記第３期間及び前記第４期間における前記圧力センサの検出結果が前記噴射弁及び前記ゲート弁が正常に作動しているときの前記供給流路の圧力よりも低いとき、前記噴射弁の開異常を検出する工程と、
前記第２期間、前記第３期間、及び前記第４期間における前記圧力センサの検出結果が前記噴射弁及び前記ゲート弁が正常に作動しているときの前記供給流路の圧力よりも高いとき、前記噴射弁の閉異常を検出する工程と、
を含む気体燃料供給システムの異常検出方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、気体燃料供給システム及び気体燃料供給システムの異常検出方法に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば船舶の動力源として、特許文献１に開示されているような、液体燃料及び気体燃料の両方を使って動力を発生するデュアルフューエルエンジン（二元燃料エンジン）が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第３４３２０９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

デュアルフューエルエンジンは、液体燃料（燃料油）のみを使う燃料油専用モードと、液体燃料及び気体燃料（燃料ガス）の両方を使う二種燃料モードとのそれぞれで作動可能である。燃料油専用モードは、燃焼室に液体燃料を供給して、その供給された液体燃料を燃焼させる方式である。二種燃料モードは、燃焼室に気体燃料を供給するとともに、燃焼室に少量の液体燃料を供給してパイロット火炎を生成して、パイロット火炎で気体燃料を着火して燃焼させる方式である。

【0005】

デュアルフューエルエンジンにおいて、燃焼室に気体燃料を供給する気体燃料供給システムに異常が生じているにもかかわらず、その状態を放置しておくと、デュアルフューエルエンジンの性能が低下する可能性がある。そのため、気体燃料供給システムの異常の有無及び異常の発生部位を検出することが求められる。

【0006】

本発明は、異常を検出できる気体燃料供給システム及び気体燃料供給システムの異常検出方法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】

【0007】

本発明に係る気体燃料供給システムは、エンジンの燃焼室に気体燃料を供給する気体燃料供給システムであって、前記燃焼室に前記気体燃料を噴射する噴射弁と、前記噴射弁に供給される前記気体燃料が流れる供給流路と、前記供給流路を開閉可能なゲート弁と、前記噴射弁と前記ゲート弁との間の前記供給流路の圧力を検出する圧力センサと、前記噴射弁及び前記ゲート弁を制御する制御装置と、を備え、前記圧力センサの検出結果と前記エンジンのクランク軸のクランク角度を検出する検出装置の検出結果とに基づいて、前記噴射弁及び前記ゲート弁の少なくとも一方の異常を検出する。

【0008】

本発明によれば、噴射弁とゲート弁との間の供給流路の圧力の検出結果と、クランク軸のクランク角度の検出結果とに基づいて、噴射弁の異常及びゲート弁の異常の少なくとも一方を検出することができる。噴射弁及びゲート弁の異常は、動作不良を含む。異常は、例えば、制御装置から開弁の指令信号が出力されているにもかかわらず開弁しない状態、又は制御装置から閉弁の指令信号が出力されているにもかかわらず閉弁しない状態を含む。本発明によれば、これらの異常を検出できるため、その異常を解消するための適切な措置を講ずることができる。また、異常が生じている気体燃料供給システムを使用し続けてしまう不都合を防止できる。

【0009】

前記制御装置は、前記検出装置の検出結果に基づいて上死点及び下死点を含む前記エンジンのピストンの位置を求め、前記燃焼室に前記気体燃料を供給するために、前記ピストンが上死点近傍に位置する時点において前記ゲート弁を開けた後、前記噴射弁を開け、前記噴射弁を閉じた後、前記ゲート弁を閉じるように指令信号を出力し、前記ピストンが下死点近傍に位置する時点での前記圧力センサの検出結果に基づいて、前記異常を検出してもよい。ゲート弁は、安全弁（インターロック機構）として機能し、ピストンが上死点近傍に位置する時点において作動する。噴射弁は、ゲート弁が開いている状態で作動する。ピストンが上死点近傍に位置する時点で噴射弁及びゲート弁が作動するため、ピストンが下死点近傍に位置する時点での圧力の検出結果に基づいて、噴射弁及びゲート弁の少なくとも一方の異常を円滑に検出することができる。ピストンの位置は、検出装置の検出結果から導出可能であるため、検出装置の検出結果及び圧力センサの検出結果に基づいて異常を検出することができる。

【0010】

本発明に係る気体燃料供給システムにおいて、前記圧力センサの検出結果と前記燃焼室の圧力を検出する筒内センサの検出結果とに基づいて、前記噴射弁及び前記ゲート弁のどちらに異常が生じたかを判定してもよい。例えば、噴射弁に異常が生じたときの圧力の検出結果と、ゲート弁に異常が生じたときの圧力の検出結果とが近似する場合、燃焼室の圧力を検出することにより、その燃焼室の圧力の検出結果に基づいて、前記噴射弁及び前記ゲート弁のどちらに異常が生じたかを判定することができる。

【0011】

本発明に係る気体燃料供給システムにおいて、前記噴射弁からの前記気体燃料の噴射前に、気体燃料を前記燃焼室に噴射するプレ噴射弁を備え、前記制御装置は、前記気体燃料を噴射した前記プレ噴射弁を閉じてから前記ゲート弁を閉じた後、前記噴射弁からの前記気体燃料の噴射のために前記ゲート弁を開けるように指令信号を出力し、前記プレ噴射弁を閉じるための指令信号が出力されてから前記ゲート弁を開くための指令信号が出力されるまでの期間における前記圧力センサの検出結果に基づいて、前記プレ噴射弁の異常を検出してもよい。気体燃料供給システムがプレ噴射弁を有する場合、プレ噴射弁を閉じるための指令信号が出力されてから、噴射弁からの気体燃料の噴射のためにゲート弁を開くための指令信号が出力されるまでの期間における圧力センサの検出結果に基づいてプレ噴射弁の異常を検出することができる。

【0012】

本発明に係る気体燃料供給システムにおいて、前記エンジンは、デュアルフューエルエンジンを含み、前記燃焼室に液体燃料が供給され前記気体燃料が供給されない燃料油専用モードにおける前記圧力センサの検出結果に基づいて、前記噴射弁の異常を検出してもよい。燃料油専用モードにおいては噴射弁から気体燃料は噴射されず、噴射弁は閉じるように制御される。燃料油専用モードにおいて噴射弁が開いている場合、燃焼室の高温高圧の気体が噴射弁から供給流路に流入し、供給流路の圧力を上昇させる。そのため、燃料油専用モードにおいて噴射弁に異常が生じたか否かを検出することができる。

【0013】

本発明に係る気体燃料供給システムの異常検出方法は、エンジンの燃焼室に気体燃料を供給する気体燃料供給システムの異常検出方法であって、前記気体燃料供給システムは、前記燃焼室に気体燃料を噴射する噴射弁と、前記噴射弁に供給される前記気体燃料が流れる供給流路と、前記供給流路を開閉可能なゲート弁と、を備え、前記噴射弁と前記ゲート弁との間の前記供給流路の圧力を検出する工程と、前記エンジンのクランク軸のクランク角度を検出する工程と、前記供給流路の圧力の検出結果と前記クランク角度の検出結果とに基づいて、前記噴射弁及び前記ゲート弁の少なくとも一方の異常を検出する工程と、を含む。

【0014】

本発明によれば、噴射弁とゲート弁との間の供給流路の圧力の検出結果と、クランク角度の検出結果とに基づいて、噴射弁の異常及びゲート弁の異常の少なくとも一方を検出することができる。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、気体燃料供給システムの異常を円滑に検出できる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】図１は、デュアルフューエルエンジンの一例を示す模式図である。

【図2】図２は、デュアルフューエルエンジンの動作の一例を示す模式図である。

【図3】図３は、二種燃料モードにおいて燃焼室に燃料が噴射されている状態の一例を模式的に示す平面図である。

【図4】図４は、二種燃料モードにおいて燃料が燃焼している状態の一例を模式的に示す図である。

【図5】図５は、二種燃料モードにおいて燃料が燃焼している状態の一例を模式的に示す平面図である。

【図6】図６は、気体燃料供給システムの一例を示す模式図である。

【図7】図７は、気体燃料噴射弁及びゲート弁が正常に作動しているときのクランク角度と供給流路の圧力との関係を示す図である。

【図8】図８は、ゲート弁が開異常のときのクランク角度と供給流路の圧力との関係を示す図である。

【図9】図９は、ゲート弁が閉異常のときのクランク角度と供給流路の圧力との関係を示す図である。

【図10】図１０は、気体燃料噴射弁が開異常のときのクランク角度と供給流路の圧力との関係を示す図である。

【図11】図１１は、気体燃料噴射弁が閉異常のときのクランク角度と供給流路の圧力との関係を示す図である。

【図12】図１２は、燃料油専用モードにおいて気体燃料噴射弁が開異常ときのクランク角度と供給流路の圧力との関係を示す図である。

【図13】図１３は、気体燃料供給システムの一例を示す模式図である。

【図14】図１４は、プレ噴射弁が開異常のときのクランク角度と供給流路の圧力との関係を示す図である。

【図15】図１５は、プレ噴射弁が閉異常のときのクランク角度と供給流路の圧力との関係を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する各実施形態の要件は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。

【0018】

＜第１実施形態＞
第１実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係るデュアルフューエルエンジン１の一例を示す模式図である。本実施形態に係るデュアルフューエルエンジン１は、クロスヘッド型ディーゼルエンジンを含み、例えば、船舶等の推進用エンジンとして使用される。

【0019】

デュアルフューエルエンジン１は、台板５０と、台板５０に設けられた架構（本体）５１と、架構５１に設けられたジャケット５２とを備えている。

【0020】

また、デュアルフューエルエンジン１は、ジャケット５２に設けられたシリンダ２と、シリンダ２の内部で往復移動するピストン３と、ピストン３に接続されたピストン棒４１と、連接棒４３と、ピストン棒４１と連接棒４３とを連結するクロスヘッド４２と、クランクピン４４を介して連接棒４３と接続されたクランク軸４とを備えている。

【0021】

シリンダ２は、ジャケット５２に設けられたシリンダライナ２Ａと、シリンダライナ２Ａ上に設けられたシリンダカバー２Ｂとを有する。クロスヘッド４２は、架構５１に設けられた案内部５１Ｇに沿って動き、ピストン棒４１からの機械的動力を連接棒４３に伝達する。クランク軸４は、台板５０に配置され、ピストン３から伝達される機械的動力を出力する。

【0022】

ピストン３の頂面とシリンダ２の天井面とが対向する。シリンダ２の天井面の中央部に排気弁１１が設けられる。ピストン３とシリンダ２と排気弁１１との間に燃焼室７が形成される。

【0023】

また、デュアルフューエルエンジン１は、クランク軸４の回転角度（クランク角度）を検出する検出装置６と、燃焼室７に気体燃料ＰＧを供給する気体燃料噴射弁８を含む気体燃料供給システム１５と、燃焼室７に液体燃料ＦＯを供給する液体燃料噴射弁９を含む液体燃料供給システム２０と、燃焼室７の圧力を検出する筒内センサ１６と、デュアルフューエルエンジン１を制御する制御装置１０とを備えている。

【0024】

気体燃料噴射弁８は、燃焼室７に気体燃料ＰＧを噴射可能である。気体燃料ＰＧは、例えば、ＣＮＧ（圧縮天然ガス）、及びＨ_２（水素ガス）の少なくとも一つを含む。本実施形態において、気体燃料噴射弁８は、燃焼室７に２つ配置される。なお、気体燃料噴射弁８の数は任意である。

【0025】

液体燃料噴射弁９は、燃焼室７に液体燃料ＦＯを噴射可能である。液体燃料ＦＯは、例えば、軽油、重油、及び重質油の少なくとも一つを含む。本実施形態において、液体燃料噴射弁９は、燃焼室７に２つ配置される。なお、液体燃料噴射弁９の数は任意である。

【0026】

検出装置６は、クランクアングルセンサを含み、クランク軸４のクランク角度を検出する。検出装置６は、ピストン３の上死点を基準としてクランク角度を検出してもよい。クランクアングルセンサは、例えば、クランク軸４に装着された計測部材（円盤、検出用歯車など）の回転位置からクランク角度を検出してクランク角度信号を出力する。クランクアングルセンサは、光学式でもよいし電磁式でもよい。なお、検出装置６は、クランク軸４の回転位置、又はピストン３の位置などからクランク角度を検出してもよい。また、上死点センサを使ってピストン３が上死点に位置するときのクランク軸４の位置情報（基準位置情報）を検出し、その位置情報とクランク軸４の回転速度情報とに基づいて、クランク角度を求めてもよい。

【0027】

検出装置６の検出結果は制御装置１０に出力される。クランク角度とピストン３の位置とは関連付けられている。制御装置１０は、検出装置６の検出結果に基づいて、上死点及び下死点を含むピストン３の位置を求めることができる。また、制御装置１０は、内蔵されているタイマーの出力と、検出装置６の検出結果とに基づいて、例えば、ピストン３が上死点に配置された時点、及び下死点に配置された時点を求めることができる。制御装置１０は、クランク角度に基づいて、排気弁１１の開閉、気体燃料噴射弁８からの気体燃料ＰＧの噴射、及び液体燃料噴射弁９からの液体燃料ＦＯの噴射を制御するための指令信号を出力する。

【0028】

筒内センサ１６は、燃焼室７の圧力を検出する。筒内センサ１６の検出結果は、制御装置１０に入力される。制御装置１０は、筒内センサ１６の検出結果に基づいて、燃焼室７の異常の有無を判定することができる。制御装置１０は、筒内センサ１６の検出結果に基づいて、燃焼室７の異常の種類（内容）を求めることができる。

【0029】

燃焼室７の異常は、燃焼異常、気体燃料の供給過多、及び気体燃料の供給過少の少なくとも一つを含む。燃焼異常は、失火を含む。燃焼室７が正常な状態と異常な状態とで燃焼室７の圧力は異なる。また、燃焼室７の異常の種類によっても燃焼室７の圧力は異なる。本実施形態においては、燃焼室７の異常の種類とその異常の種類に対応する燃焼室７の圧力との関係が予め求められている。その関係は、予備実験又はシミュレーションにより求められ、制御装置１０に接続されている記憶装置に記憶されている。制御装置１０は、筒内センサ１６の検出結果と記憶装置の記憶情報とに基づいて、燃焼室７の異常の有無を判定可能であり、異常が生じている場合、その異常の種類を判定可能である。

【0030】

図２は、デュアルフューエルエンジン１の動作の一例を示す模式図である。本実施形態において、デュアルフューエルエンジン１は、２ストローク１サイクルのユニフロー掃排気式ディーゼルエンジンであり、ピストン３が下死点近傍に配置されたときに掃気ポートから燃焼室７に新しい空気が導入され、上死点から下死点へ移行中に燃焼室７の気体が排気ポートから排出される。デュアルフューエルエンジン１の動作は、新しい空気を取り入れて燃焼室７に送る吸入工程（Ａ）と、燃焼室７の空気をピストン３で圧縮する圧縮工程（Ｂ）と、燃焼室７に燃料を噴射してその燃料を燃焼させる燃焼工程（Ｃ）と、燃焼工程後の燃焼室７の気体を排気弁１１から排出する排気工程（Ｄ）と、を含む。

【0031】

デュアルフューエルエンジン１は、液体燃料ＦＯのみを使う燃料油専用モードと、液体燃料ＦＯ及び気体燃料ＰＧの両方を使う二種燃料モードとのそれぞれで作動可能である。

【0032】

燃料油専用モードは、液体燃料噴射弁９から燃焼室７に液体燃料ＦＯを供給し、液体燃料ＦＯを燃焼させる一方、気体燃料噴射弁８から燃焼室７に気体燃料ＰＧを供給しないモードである。燃料油専用モードでは、圧縮工程において、燃焼室７の空気が圧縮された後、燃焼工程において、液体燃料噴射弁９から燃焼室７に液体燃料ＦＯが噴射される。高温高圧の空気に液体燃料ＦＯが噴射されることにより、液体燃料ＦＯは自然発火して燃焼する。

【0033】

二種燃料モードは、燃焼室７に液体燃料ＦＯ及び気体燃料ＰＧの両方が供給されるモードである。二種燃料モードでは、気体燃料噴射弁８から燃焼室７に気体燃料ＰＧを噴射した後、液体燃料噴射弁９から燃料室７に少量の液体燃料ＦＯを噴射してパイロット火炎を生成することで、パイロット火炎で気体燃料ＰＧを着火して燃焼させる。

【0034】

次に、図３、図４、及び図５を参照して二種燃料モードの詳細について説明する。図３は、二種燃料モードにおいて、気体燃料弁８から燃焼室７に気体燃料ＰＧが噴射され、液体燃料弁９から燃焼室７に液体燃料ＦＯが噴射されている状態の一例を模式的に示す平面図である。図４は、二種燃料モードにおいて、液体燃料ＦＯ及び気体燃料ＰＧのそれぞれが燃焼している状態の一例を模式的に示す図である。図５は、二種燃料モードにおいて、液体燃料ＦＯ及び気体燃料ＰＧが燃焼している状態の一例を模式的に示す平面図である。

【0035】

圧縮工程において、燃焼室７の空気が圧縮される。図３に示すように、燃焼工程において、気体燃料噴射弁８から燃焼室７に気体燃料ＰＧが噴射される。また、液体燃料噴射弁９から燃焼室７に少量の液体燃料ＦＯが噴射される。ピストン３が上死点近傍に配置される時点において、液体燃料ＦＯと気体燃料ＰＧとが燃焼室７にほぼ同時に噴射される。二種燃料モードにおいて、主燃料は、気体燃料ＰＧである。

【0036】

図３に示すように、気体燃料噴射弁８は、気体燃料ＰＧを噴射する噴射口８Ｓを複数有する。液体燃料噴射弁９は、液体燃料ＦＯを噴射する噴射口９Ｓを複数有する。気体燃料噴射弁８は、その気体燃料噴射弁８の軸に対する放射方向に関して外側に向かって気体燃料ＰＧを噴射する。液体燃料噴射弁９は、その液体燃料噴射弁９の軸に対する放射方向に関して外側に向かって液体燃料ＦＯを噴射する。気体燃料噴射弁８及び液体燃料噴射弁９のそれぞれは、気体燃料ＰＧと液体燃料ＦＯとが交差するように、気体燃料ＰＧ及び液体燃料ＦＯを噴射する。

【0037】

液体燃料噴射弁９から噴射された少量の液体燃料ＦＯは自然発火して、パイロット火炎を生成する。気体燃料噴射弁８は、圧力Ｐ１の気体燃料ＰＧを噴射する。高温高圧の空気が満たされ、パイロット火炎が生成されている燃焼室７に、高圧の気体燃料ＰＧが供給されることにより、図４及び図５に示すように、燃焼室７において拡散燃焼が生じる。本実施形態において、二種燃料モードは、拡散燃焼方式で気体燃料ＰＧを燃焼させる。

【0038】

次に、本実施形態に係る気体燃料供給システム１５の一例について説明する。図６は、本実施形態に係る気体燃料供給システム１５の一例を示す図である。

【0039】

気体燃料供給システム１５は、デュアルフューエルエンジン１の燃焼室７に気体燃料ＰＧを供給する。気体燃料供給システム１５は、制御装置１０により制御される。気体燃料供給システム１５は、燃焼室７に気体燃料ＰＧを噴射する気体燃料噴射弁８と、気体燃料噴射弁８に供給される気体燃料ＰＧが流れる供給流路２１と、供給流路２１を開閉可能なゲート弁２２と、気体燃料噴射弁８とゲート弁２２との間の供給流路２１の圧力を検出する圧力センサ２３とを備えている。気体燃料噴射弁８及びゲート弁２２は、制御装置１０に制御される。圧力センサ２３の検出結果は、制御装置１０に出力される。ゲート弁２２は、気体燃料ＰＧを送出可能なポンプを含む気体燃料供給源と接続される。気体燃料供給源は、ゲート弁２２に気体燃料ＰＧを供給する。気体燃料供給源は、圧力Ｐ１の気体燃料ＰＧを供給する。

【0040】

ゲート弁２２は、安全弁（インターロック機構）として機能する。気体燃料噴射弁８及びゲート弁２２の両方が開くことにより、気体燃料供給源からの気体燃料ＰＧは、ゲート弁２２、供給流路２１、及び気体燃料噴射弁８を介して、燃焼室７に供給される。

【0041】

圧力センサ２３は、気体燃料噴射弁８とゲート弁２２との間の供給流路２１の圧力を検出する。圧力センサ２３は、気体燃料噴射弁８の入口の圧力を検出可能である。圧力センサ２３の検出結果は、制御装置１０に出力される。本実施形態において、制御装置１０は、圧力センサ２３の検出結果と、検出装置６の検出結果とに基づいて、気体燃料噴射弁８及びゲート弁２２の少なくとも一方の異常を検知する。

【0042】

図７は、気体燃料噴射弁８及びゲート弁２２が正常に作動しているときのクランク角度と、供給流路２１の圧力（気体燃料噴射弁８の入口の圧力）との関係を示す図である。図７は、気体燃料噴射弁８の開閉動作、及びゲート弁２２の開閉動作のタイミングチャートを含む。

【0043】

図７において、クランク角度が０度のとき、ピストン３は上死点に配置される。クランク角度が１８０度（又は−１８０度）のとき、ピストン３は下死点に配置される。なお、図７は、クランク角度が−３０度から９０度の範囲における、気体燃料噴射弁８とゲート弁２２との間の供給流路２１の圧力を示す。

【0044】

制御装置１０は、燃焼室７に気体燃料ＰＧを供給するために、ゲート弁２２を開けた後、気体燃料噴射弁８を開けるように指令信号を出力する。制御装置１０は、ピストン３が上死点近傍に位置する時点において、ゲート弁２２を開ける。図７において、クランク角度がＡ１度になったとき、制御装置１０は、ゲート弁２２を開けるように指令信号を出力する。また、制御装置１０は、ピストン３が上死点近傍に位置する時点において、気体燃料噴射弁８を開ける。図７において、クランク角度がＡ２度になったとき、制御装置１０は、気体燃料噴射弁８を開けるように指令信号を出力する。クランク角度がＡ１度になったときからＡ２度になるまでの期間Ｔ１においては、ゲート弁２２が開いており、気体燃料噴射弁８は閉じている。

【0045】

ゲート弁２２には、気体燃料供給源から圧力Ｐ１の気体燃料ＰＧが供給される。気体燃料噴射弁８が閉じた状態でゲート弁２２が開くことにより、期間Ｔ１において、気体燃料噴射弁８とゲート弁２２との間の供給流路２１の圧力は、圧力Ｐ１となる。

【0046】

クランク角度がＡ２度になったときに、ゲート弁２２が開いている状態で気体燃料噴射弁８が開くことにより、気体燃料噴射弁８から気体燃料ＰＧが燃焼室７に噴射される。なお、本実施形態において、クランク角度Ａ２は、０度である。すなわち、ピストン３が上死点に配置されたときに、気体燃料噴射弁８から気体燃料ＰＧが噴射される。なお、クランク角度Ａ２は、０度でなくてもよい。気体燃料噴射弁８が開いて気体燃料ＰＧが噴射されることにより、気体燃料噴射弁８とゲート弁２２との間の供給流路２１の圧力は低下する。

【0047】

制御装置１０は、気体燃料噴射弁８を閉じた後、ゲート弁２２を閉じるように指令信号を出力する。図７において、クランク角度がＡ３度になったとき、制御装置１０は、気体燃料噴射弁８を閉じるように指令信号を出力する。クランク角度がＡ３度よりも大きいＡ４度になったとき、制御装置１０は、ゲート弁２２を閉じるように指令信号を出力する。

【0048】

クランク角度がＡ２度になったときからＡ３度になるまでの期間Ｔ２においては、気体燃料噴射弁８及びゲート弁２２の両方が開いている。期間Ｔ２において、気体燃料噴射弁８とゲート弁２２との間の供給流路２１の圧力は徐々に低下する。

【0049】

クランク角度がＡ３度になったとき、制御装置１０は、ゲート弁２２が開いている状態で、気体燃料噴射弁８を閉じる。これにより、クランク角度がＡ３度になったときからＡ４度になるまでの期間Ｔ３において、気体燃料噴射弁８とゲート弁２２との間の供給流路２１の圧力は徐々に増大する。

【0050】

クランク角度がＡ４度になったとき、制御装置１０は、気体燃料噴射弁８を閉じている状態で、ゲート弁２２を閉じる。これにより、期間Ｔ３の後の期間Ｔ４において、気体燃料噴射弁８とゲート弁２２との間の供給流路２１の圧力は、一定となる。本実施形態においては、気体燃料噴射弁８とゲート弁２２との間の供給流路２１の圧力が圧力Ｐ１に上昇する前に、ゲート弁２２が閉じられる。本実施形態において、期間Ｔ４における供給流路２１の圧力は、圧力Ｐ１よりも低い圧力Ｐ２である。

【0051】

本実施形態において、期間Ｔ１は、ゲート弁２２を開けるための指令信号が出力されてから、気体燃料噴射弁８を開けるための指令信号が出力されるまでの期間を含む。期間Ｔ２は、気体燃料噴射弁８を開けるための指令信号が出力されてから、気体燃料噴射弁８を閉じるための指令信号が出力されるまでの期間を含む。期間Ｔ３は、気体燃料噴射弁８を閉じるための指令信号が出力されてから、ゲート弁２２を閉じるための指令信号が出力されるまでの期間を含む。期間Ｔ４は、ゲート弁２２を閉じるための指令信号が出力されてから、次のサイクルにおいてゲート弁２２を開けるための指令信号が出力されるまでの期間を含む。制御装置１０は、検出装置６の検出結果に基づいて、指令信号を出力するタイミングを決定する。

【0052】

次に、気体燃料噴射弁８及びゲート弁２２の異常検出方法について説明する。図８は、制御装置１０がゲート弁２２を閉じる指令信号を出力したにもかかわらず、ゲート弁２２が開いている異常（開異常）を示す図である。図８において、横軸はクランク角度であり、縦軸は、気体燃料噴射弁８とゲート弁２２との間の供給流路２１の圧力（気体燃料噴射弁８の入口の圧力）である。

【0053】

図７を参照して説明したように、制御装置１０は、クランク角度がＡ１度のとき、ゲート弁２２を開ける指令信号を出力し、クランク角度がＡ２度のとき、気体燃料噴射弁８を開ける指令信号を出力し、クランク角度がＡ３度のとき、気体燃料噴射弁８を閉じる指令信号を出力し、クランク角度がＡ４度のとき、ゲート弁２２を閉じる指令信号を出力する。

【0054】

クランク角度Ａ４のとき、制御装置１０からゲート弁２２を閉じる指令信号が出力されたにもかかわらず、ゲート弁２２が閉じないと、期間Ｔ４においても、気体燃料供給源からの圧力Ｐ１の気体燃料ＰＧが供給流路２１に供給される。これにより、図８に示すように、期間Ｔ４における供給流路２１の圧力は、圧力Ｐ１となる。

【0055】

期間Ｔ４は、ピストン３が下死点近傍に位置する時点を含む。すなわち、期間Ｔ４は、クランク角度が１８０度である時点を含む。上述のように、気体燃料噴射弁８及びゲート弁２２が正常に作動しているときの期間Ｔ４における供給流路２１の圧力は、圧力Ｐ２である。このように、ゲート弁２２が異常（開異常）なときと正常なときとで、期間Ｔ４における供給流路２１の圧力は異なる。すなわち、ゲート弁２２が正常なときは、期間Ｔｈ（期間Ｔ４）における供給流路２１の圧力は、図８中、実線で示すように、圧力Ｐ２となり、ゲート弁２２が開異常なときは、期間Ｔｈにおける供給流路２１の圧力は、図８中、点線で示すように、圧力Ｐ２よりも高い圧力Ｐ１となる。したがって、制御装置１０は、ピストン３が下死点近傍に配置されているときの期間Ｔ４の少なくとも一部の期間Ｔｈにおける圧力センサ２３の検出結果に基づいて、ゲート弁２２が異常か否かを検出することができる。

【0056】

次に、制御装置１０がゲート弁２２を開ける指令信号を出力したにもかかわらず、ゲート弁２２が閉じている異常（閉異常）について説明する。図９は、ゲート弁２２が閉異常であるときの、クランク角度と供給流路２１の圧力（気体燃料噴射弁８の入口の圧力）との関係を示す図である。

【0057】

クランク角度Ａ１のとき、制御装置１０からゲート弁２２を開ける指令信号が出力されたにもかかわらず、ゲート弁２２が開かずに、クランク角度Ａ２のとき、気体燃料噴射弁８が開くと、ゲート弁２２が閉じた状態で、供給流路２１の気体燃料ＰＧは気体燃料噴射弁８から燃焼室７に噴射される。その結果、図９に示すように、クランク角度Ａ２の時点から、供給流路２１の圧力は低下する。このように、ゲート弁２２が異常（閉異常）なときと正常なときとで、期間Ｔ２、期間Ｔ３、及び期間Ｔ４（期間Ｔｈ）における供給流路２１の圧力は異なる。すなわち、ゲート弁２２が正常なときは、期間Ｔｈ（期間Ｔ４）における供給流路２１の圧力は、図９中、実線で示すように、圧力Ｐ２となり、ゲート弁２２が閉異常なときは、期間Ｔｈにおける供給流路２１の圧力は、図９中、点線で示すように、圧力Ｐ２よりも低い圧力となる。また、本例では、期間Ｔ２及び期間Ｔ３においても、ゲート弁２２が閉異常なときの供給流路２１の圧力は、ゲート弁２２が正常なときの供給流路２１の圧力よりも低くなる。したがって、制御装置１０は、例えば、期間Ｔｈの圧力センサ２３の検出結果に基づいて、ゲート弁２２が異常か否かを検出することができる。

【0058】

次に、制御装置１０が気体燃料噴射弁８を閉じる指令信号を出力したにもかかわらず、気体燃料噴射弁８が開いている異常（開異常）について説明する。図１０は、気体燃料噴射弁８が開異常であるときの、クランク角度と供給流路２１の圧力（気体燃料噴射弁８の入口の圧力）との関係を示す図である。

【0059】

クランク角度Ａ３のとき、制御装置１０から気体燃料噴射弁８を閉じる指令信号が出力されたにもかかわらず、気体燃料噴射弁８が閉じずに、クランク角度Ａ４のとき、ゲート弁２２が閉じると、ゲート弁２２が閉じた状態で、供給流路２１の気体燃料ＰＧは気体燃料噴射弁８から燃焼室７に噴射される。その結果、図１０に示すように、クランク角度Ａ３の時点から、供給流路２１の圧力は低下する。このように、気体燃料噴射弁８が異常（開異常）なときと正常なときとで、期間Ｔ３、及び期間Ｔ４（期間Ｔｈ）における供給流路２１の圧力は異なる。すなわち、気体燃料噴射弁８が正常なときは、期間Ｔｈ（期間Ｔ４）における供給流路２１の圧力は、図１０中、実線で示すように、圧力Ｐ２となり、気体燃料噴射弁８が開異常なときは、期間Ｔｈにおける供給流路２１の圧力は、図１０中、点線で示すように、圧力Ｐ２よりも低い圧力となる。また、本例では、期間Ｔ３においても、気体燃料噴射弁８が開異常なときの供給流路２１の圧力は、気体燃料噴射弁８が正常なときの供給流路２１の圧力よりも低くなる。したがって、制御装置１０は、例えば、期間Ｔｈの圧力センサ２３の検出結果に基づいて、ゲート弁２２が異常か否かを検出することができる。

【0060】

次に、制御装置１０が気体燃料噴射弁８を開ける指令信号を出力したにもかかわらず、気体燃料噴射弁８が閉じている異常（閉異常）について説明する。図１１は、気体燃料噴射弁８が閉異常であるときの、クランク角度と供給流路２１の圧力（気体燃料噴射弁８の入口の圧力）との関係を示す図である。

【0061】

クランク角度Ａ２のとき、制御装置１０から気体燃料噴射弁８を開ける指令信号が出力されたにもかかわらず、気体燃料噴射弁８が開かないと、気体燃料噴射弁８が閉じ、ゲート弁２２が開いている状態で、気体燃料供給源からの圧力Ｐ１の気体燃料ＰＧが供給流路２１に供給される。これにより、図１１に示すように、期間Ｔ２、期間Ｔ３、及び期間Ｔ４（期間Ｔｈ）における供給流路２１の圧力は、圧力Ｐ１となる。このように、気体燃料噴射弁８が異常（閉異常）なときと正常なときとで、期間Ｔ２、期間Ｔ３、及び期間Ｔ４（期間Ｔｈ）における供給流路２１の圧力は異なる。すなわち、気体燃料噴射弁８が正常なときは、期間Ｔｈ（期間Ｔ４）における供給流路２１の圧力は、図１１中、実線で示すように、圧力Ｐ２となり、気体燃料噴射弁８が閉異常なときは、期間Ｔｈにおける供給流路２１の圧力は、図１１中、点線で示すように、圧力Ｐ２よりも高い圧力Ｐ１となる。また、本例では、期間Ｔ２及び期間Ｔ３においても、気体燃料噴射弁８が閉異常なときの供給流路２１の圧力は、気体燃料噴射弁８が正常なときの供給流路２１の圧力よりも高くなる。したがって、制御装置１０は、例えば、期間Ｔｈの圧力センサ２３の検出結果に基づいて、ゲート弁２２が異常か否かを検出することができる。

【0062】

本実施形態において、図８に示す圧力（ゲート弁２２が開異常のときの圧力）と図１１に示す圧力（気体燃料噴射弁８が閉異常のときの圧力）とは、期間Ｔ２及び期間Ｔ３において異なるものの、期間Ｔ４において近似する。そのため、ゲート弁２２及び気体燃料噴射弁８のどちらが異常なのかを、期間Ｔ４における圧力センサ２３の検出結果に基づいて判断することが困難となる可能性がある。

【0063】

その場合、制御装置１０は、圧力センサ２３の検出結果と燃焼室７の圧力を検出する筒内センサ１６の検出結果とに基づいて、気体燃料噴射弁８及びゲート弁２２のどちらに異常が生じたかを判定してもよい。ゲート弁２２が開異常のときと気体燃料噴射弁８が閉異常のときとで、燃焼室７の圧力は異なる。例えば、気体燃料噴射弁８が閉異常のとき、気体燃料噴射弁８から燃焼室７に気体燃料ＰＧが噴射されないため、燃焼室７において失火が生じる可能性が高くなる。一方、ゲート弁２２が開異常のとき、ゲート弁２２及び気体燃料噴射弁８を介して燃焼室７に気体燃料ＰＧが供給されるため、燃焼室７において失火が生じる可能性は低い。このように、ゲート弁２２が開異常のときと気体燃料噴射弁８が閉異常のときとで、燃焼室７の異常の種類は異なる可能性が高い。また、上述したように、燃焼室７の異常の種類によって、燃焼室７の圧力は異なる。そのため、気体燃料噴射弁８に異常が生じたときの圧力センサ２３の検出結果と、ゲート弁２２に異常が生じたときの圧力センサ２３の検出結果とが近似する場合、筒内センサ１６による燃焼室７の圧力の検出結果に基づいて、気体燃料噴射弁８及びゲート弁２２のどちらに異常が生じたかを判定することができる。

【0064】

上述のように、燃焼室７の異常の種類とその異常の種類に対応する燃焼室７の圧力との関係が記憶装置に記憶されている。制御装置１０は、筒内センサ１６の検出結果と、記憶装置の記憶情報とに基づいて、気体燃料噴射弁８及びゲート弁２２のどちらに異常が生じたかを判定することができる。

【0065】

また、図９に示す圧力（ゲート弁２２が閉異常のときの圧力）と図１０に示す圧力（気体燃料噴射弁８が開異常のときの圧力）とは、期間Ｔ２において異なるものの、期間Ｔ４において近似する。そのため、ゲート弁２２及び気体燃料噴射弁８のどちらが異常なのかを、期間Ｔ４における圧力センサ２３の検出結果に基づいて判断することが困難となる可能性がある。

【0066】

その場合においても、ゲート弁２２が閉異常のときと気体燃料噴射弁８が開異常のときとで、燃焼室７の異常の種類は異なり、燃焼室７の圧力は異なる。例えば、ゲート弁２２が閉異常のとき、ゲート弁２２から気体燃料噴射弁８に気体燃料ＰＧが供給されないため、燃焼室７において失火が生じる可能性は高くなる。一方、気体燃料噴射弁８が開異常のとき、気体燃料噴射弁８から燃焼室７に気体燃料ＰＧが噴射されるため、燃焼室７において失火が生じる可能性は低い。そのため、制御装置１０は、筒内センサ１６の検出結果と、記憶装置の記憶情報とに基づいて、気体燃料噴射弁８及びゲート弁２２のどちらに異常が生じたかを判定することができる。

【0067】

以上説明したように、本実施形態によれば、気体燃料噴射弁８とゲート弁２２との間の供給流路２１の圧力の検出結果と、クランク角度の検出結果とに基づいて、気体燃料噴射弁８の異常及びゲート弁２２の異常の少なくとも一方を検出することができる。したがって、例えば、その異常を解消するための適切な措置を講ずることができる。また、異常が生じている気体燃料供給システム１５を使用し続けてしまう不都合を防止できる。

【0068】

また、本実施形態において、ゲート弁２２は、安全弁（インターロック機構）として機能し、気体燃料ＰＧを噴射するためにピストン３が上死点の近傍に配置されるときに作動する。気体燃料噴射弁８は、ゲート弁２２が開いている状態で作動するため、気体燃料噴射弁８から燃焼室７に適切なタイミングで気体燃料ＰＧが噴射される。ピストン３が上死点の近傍に配置されている状態で気体燃料噴射弁８及びゲート弁２２が作動するため、ピストン３が下死点近傍に配置されているときの期間Ｔｈにおける圧力センサ２３の検出結果に基づいて、気体燃料噴射弁８及びゲート弁２２の少なくとも一方の異常を円滑に検出することができる。

【0069】

また、本実施形態においては、期間Ｔｈにおける、気体燃料噴射弁８に異常が生じたときの圧力センサ２３の検出結果と、ゲート弁２２に異常が生じたときの圧力センサ２３の検出結果とが近似する場合でも、筒内センサ１６の検出結果を参照することにより、気体燃料噴射弁８及びゲート弁２２のどちらに異常が生じたかを判定することができる。

【0070】

なお、本実施形態において、例えば、燃焼室７から排気ポート１２を介して排出される気体（排気ガス）の温度を検出可能な温度センサを設け、その温度センサの検出結果と圧力センサ２３の検出結果とに基づいて、気体燃料噴射弁８及びゲート弁２２のどちらに異常が生じたかを判定してもよい。期間Ｔｈにおける、気体燃料噴射弁８に異常が生じたときの圧力センサ２３の検出結果と、ゲート弁２２に異常が生じたときの圧力センサ２３の検出結果とが近似する場合でも、その温度センサの検出結果を参照することにより、気体燃料噴射弁８及びゲート弁２２のどちらに異常が生じたかを判定することができる。

【0071】

燃焼室７の異常の種類によって、排気ポート１２から排出される排気ガスの温度は異なる。そのため、気体燃料噴射弁８に異常が生じたときの圧力センサ２３の検出結果と、ゲート弁２２に異常が生じたときの圧力センサ２３の検出結果とが近似する場合、温度センサによる排気ガスの温度の検出結果に基づいて、気体燃料噴射弁８及びゲート弁２２のどちらに異常が生じたかを判定することができる。燃焼室７の異常の種類とその異常の種類に対応する排気ガスの温度との関係を記憶装置に記憶しておくことにより、制御装置１０は、温度センサの検出結果と、記憶装置の記憶情報とに基づいて、気体燃料噴射弁８及びゲート弁２２のどちらに異常が生じたかを判定することができる。

【0072】

＜第２実施形態＞
第２実施形態について説明する。以下の実施形態において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。

【0073】

本実施形態においては、燃料油専用モードにおける圧力センサ２３の検出結果に基づいて、気体燃料噴射弁８の異常を検出する例について説明する。燃料油専用モードにおいて、気体燃料供給源から気体燃料ＰＧは供給されず、制御装置１０は、気体燃料噴射弁８を閉じるように指令信号を出力する。燃料油専用モードにおいて、気体燃料噴射弁８が正常に作動するとき、気体燃料噴射弁８は閉じ、気体燃料噴射弁８から気体燃料ＰＧは噴射されない。

【0074】

制御装置１０が気体燃料噴射弁８を閉じる指令信号を出力したにもかかわらず、気体燃料噴射弁８が開いている異常（開異常）が生じた場合、圧力センサ２３の検出結果に基づいて、その気体燃料噴射弁８の異常を検出することができる。

【0075】

図１２は、燃料油専用モードにおいて気体燃料噴射弁８が正常及び開異常であるときの、クランク角度と供給流路２１の圧力（気体燃料噴射弁８の入口の圧力）との関係を示す図である。図１２において、横軸はクランク角度であり、縦軸は、気体燃料噴射弁８とゲート弁２２との間の供給流路２１の圧力（気体燃料噴射弁８の入口の圧力）である。

【0076】

燃料油専用モードにおいて気体燃料噴射弁８が正常である場合、圧力センサ２３の出力は一定である。一方、燃料油専用モードにおいて気体燃料噴射弁８が異常である場合（開いている場合）、燃焼室７の高温高圧の気体が気体燃料噴射弁８から供給流路２１に流入する。これにより、供給流路２１の圧力が上昇する。供給流路２１の圧力は、圧力センサ２３に検出される。そのため、制御装置１０は、圧力センサ２３の検出結果に基づいて、燃料油専用モードにおいて気体燃料噴射弁８に異常が生じたか否かを検出することができる。

【0077】

以上説明したように、本実施形態によれば、気体燃料噴射弁８が使用されない燃料油専用モードにおいても、気体燃料噴射弁８の異常を検出することができる。

【0078】

＜第３実施形態＞
第３実施形態について説明する。以下の実施形態において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。

【0079】

図１３は、本実施形態に係る気体燃料供給システム１５の一例を示す模式図である。図１３に示すように、気体燃料供給システム１５は、燃焼室７に気体燃料ＰＧを噴射する気体燃料噴射弁８と、プレ噴射弁３０とを備えている。プレ噴射弁３０は、制御装置１０に制御される。プレ噴射弁３０は、気体燃料ＰＧを燃焼室７に噴射する。

【0080】

プレ噴射弁３０は、気体燃料噴射弁８からの気体燃料ＰＧの噴射前に、気体燃料ＰＧを燃焼室７に噴射する。本実施形態においては、プレ噴射弁３０から噴射された気体燃料ＰＧにより、燃焼室７において、まず空気と気体燃料ＰＧとの混合気体が生成された後、さらに気体燃料噴射弁８から気体燃料ＰＧが噴射されることにより、燃焼室７において燃焼が行われる。

【0081】

図１４は、部分予混合燃焼を行う部分予混合燃焼モードのクランク角度と供給流路２１の圧力（気体燃料噴射弁８の入口の圧力）との関係を示す図である。図１４において、横軸はクランク角度であり、縦軸は、気体燃料噴射弁８とゲート弁２２との間の供給流路２１の圧力（気体燃料噴射弁８の入口の圧力）である。また、図１４は、プレ噴射弁３０が正常及び開異常であるときの、クランク角度と供給流路２１の圧力との関係を示す。

【0082】

部分予混合燃焼モードにおいては、気体燃料噴射弁８からの気体燃料ＰＧの噴射が行われる前に、プレ噴射弁３０からの気体燃料ＰＧの噴射が行われる。気体燃料噴射弁８から気体燃料ＰＧを噴射するときの気体燃料噴射弁８及びゲート弁２２の動作は、上述の実施形態と同様である。すなわち、制御装置１０は、クランク角度がＡ１度のとき、ゲート弁２２を開け、クランク角度がＡ２度のとき、気体燃料噴射弁８を開け、クランク角度がＡ３度のとき、気体燃料噴射弁８を閉じ、クランク角度がＡ４度のとき、ゲート弁２２を閉じるように指令信号を出力する。

【0083】

プレ噴射弁３０から気体燃料ＰＧを噴射するときのゲート弁２２及びプレ噴射弁３０の開閉のシーケンスは、気体燃料噴射弁８から気体燃料ＰＧを噴射するときのゲート弁２２及び気体燃料噴射弁８の開閉のシーケンスと同様である。すなわち、プレ噴射弁３０から気体燃料ＰＧを噴射するとき、制御装置１０は、クランク角度がＡ１ｐ度のとき、ゲート弁２２を開け、クランク角度がＡ２ｐ度のとき、プレ噴射弁３０を開け、クランク角度がＡ３ｐ度のとき、プレ噴射弁３０を閉じ、クランク角度がＡ４ｐ度のとき、プレ噴射弁３０を閉じる。

【0084】

制御装置１０は、クランク角度Ａ３ｐにおいて気体燃料ＰＧを噴射したプレ噴射弁３０を閉じてからクランク角度Ａ４ｐにおいてゲート弁２２を閉じた後、気体燃料噴射弁８からの気体燃料ＰＧの噴射が行われるように、クランク角度Ａ１においてゲート弁２２を開けるように指令信号を出力する。

【0085】

図１４を参照して、制御装置１０がプレ噴射弁３０を閉じる指令信号を出力したにもかかわらず、プレ噴射弁３０が開いている異常（開異常）について説明する。

【0086】

クランク角度Ａ３ｐのとき、制御装置１０からプレ噴射弁３０を閉じる指令信号が出力されたにもかかわらず、プレ噴射弁３０が閉じずに、クランク角度Ａ４ｐのとき、ゲート弁２２が閉じると、ゲート弁２２が閉じた状態で、気体燃料ＰＧはプレ噴射弁３０から燃焼室７に噴射される。その結果、図１４に示すように、クランク角度Ａ３ｐの時点から、供給流路２１の圧力は低下する。このように、プレ噴射弁３０が異常（開異常）なときと正常なときとで、クランク角度Ａ３ｐにおいてプレ噴射弁３０を閉じるための指令信号が出力されてからクランク角度Ａ１においてゲート弁２２を開くための指令信号が出力されるまでの期間Ｔｊにおける供給流路２１の圧力は異なる。すなわち、プレ噴射弁３０が正常なときは、期間Ｔｊにおける供給流路２１の圧力は、図１４中、実線で示すように、圧力Ｐ２となり、プレ噴射弁３０が開異常なときは、期間Ｔｊにおける供給流路２１の圧力は、図１４中、点線で示すように、圧力Ｐ２よりも低い圧力となる。したがって、制御装置１０は、期間Ｔｊにおける圧力センサ２３の検出結果に基づいて、プレ噴射弁３０が異常か否かを検出することができる。

【0087】

次に、制御装置１０がプレ噴射弁３０を開ける指令信号を出力したにもかかわらず、プレ噴射弁３０が閉じている異常（閉異常）について説明する。図１５は、プレ噴射弁３０が閉異常であるときの、クランク角度と供給流路２１の圧力（気体燃料噴射弁８の入口の圧力）との関係を示す図である。

【0088】

クランク角度Ａ２ｐのとき、制御装置１０からプレ噴射弁３０を開く指令信号が出力されたにもかかわらず、プレ噴射弁３０が開かないと、プレ噴射弁３０が閉じ、ゲート弁２２が開いている状態で、圧力Ｐ１の気体燃料ＰＧが供給流路２１に供給される。これにより、図１５に示すように、期間Ｔｊにおける供給流路２１の圧力は、圧力Ｐ１となる。このように、プレ噴射弁３０が異常（閉異常）なときと正常なときとで、期間Ｔｊにおける供給流路２１の圧力は異なる。すなわち、プレ噴射弁３０が正常なときは、期間Ｔｊにおける供給流路２１の圧力は、図１５中、実線で示すように、圧力Ｐ２となり、プレ噴射弁３０が閉異常なときは、期間Ｔｊにおける供給流路２１の圧力は、図１５中、点線で示すように、圧力Ｐ２よりも高い圧力Ｐ１となる。したがって、期間Ｔｊにおける圧力センサ２３の検出結果に基づいて、プレ噴射弁３０が異常か否かを検出することができる。

【0089】

以上説明したように、本実施形態によれば、気体燃料供給システム１５がプレ噴射弁３０を有する場合、プレ噴射弁３０が閉じてからゲート弁２２が開くまでの期間Ｔｊにおける圧力センサ２３の検出結果に基づいてプレ噴射弁３０の異常を検出することができる。

【符号の説明】

【0090】

１ デュアルフューエルエンジン
７ 燃焼室
８ 気体燃料噴射弁
１５ 気体燃料供給システム
１６ 筒内センサ
２１ 供給流路
２２ ゲート弁
２３ 圧力センサ
３０ プレ噴射弁
ＰＧ 気体燃料

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】