特開 2023-116072 エンジン及びエンジンの制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023116072

(43)【公開日】2023-08-22

(54)【発明の名称】エンジン及びエンジンの制御方法

(51)【国際特許分類】

   F02D 19/08 20060101AFI20230815BHJP

   F02D 19/02 20060101ALI20230815BHJP

   F02M 21/02 20060101ALI20230815BHJP

【ＦＩ】

F02D19/08 C

F02D19/02 B

F02M21/02 G

F02M21/02 L

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022018638

(22)【出願日】2022-02-09

(71)【出願人】

【識別番号】316015888

【氏名又は名称】三菱重工エンジン＆ターボチャージャ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000785

【氏名又は名称】ＳＳＩＰ弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】遠藤 浩之

(72)【発明者】

【氏名】戸田 正樹

(72)【発明者】

【氏名】渡邉 壮太

(72)【発明者】

【氏名】村田 聡

【テーマコード（参考）】

3G092

【Ｆターム（参考）】

3G092AA01

3G092AA18

3G092AB08

3G092AB09

3G092DE10

3G092FA19

(57)【要約】

【課題】２種類以上の燃料を使用するエンジンについて、逆火によるエンジンの損傷を抑制することができるエンジンを提供する。
【解決手段】エンジン本体と、エンジン本体の燃焼室に接続する吸気ラインと、第１燃料を吸気ラインに供給するように構成された第１燃料ラインと、第１燃料よりも爆発下限界が高い第２燃料を吸気ラインに供給するように構成された第２燃料ラインと、第１燃料ラインに設けられた第１流量調整弁と、第２燃料ラインに設けられた第２流量調整弁と、吸気行程において燃焼室への第２燃料の供給よりも先に燃焼室への第１燃料の供給を行うように、第１流量調整弁と第２流量調整弁とを制御するよう構成された制御装置と、を備える。
【選択図】 図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジン本体と、
前記エンジン本体の燃焼室に接続する吸気ラインと、
第１燃料を前記吸気ラインに供給するように構成された第１燃料ラインと、
前記第１燃料よりも爆発下限界が高い第２燃料を前記吸気ラインに供給するように構成された第２燃料ラインと、
前記第１燃料ラインに設けられた第１流量調整弁と、
前記第２燃料ラインに設けられた第２流量調整弁と、
吸気行程において前記燃焼室への前記第２燃料の供給よりも先に前記燃焼室への前記第１燃料の供給を行うように、前記第１流量調整弁と前記第２流量調整弁とを制御するよう構成された制御装置と、
を備える、エンジン。

【請求項2】

前記吸気行程における前記第１燃料を前記燃焼室に供給する期間を第１期間とすると、前記制御装置は、前記吸気行程における前記第１期間に連続する第２期間に前記第２燃料を前記燃焼室に供給するように、前記第１流量調整弁と前記第２流量調整弁とを制御するよう構成された、請求項１に記載のエンジン。

【請求項3】

前記吸気行程における前記第１燃料を前記燃焼室に供給する期間を第１期間とすると、前記制御装置は、前記吸気行程における前記第１期間から間隔を空けた第２期間に前記第２燃料を前記燃焼室に供給するように、前記第１流量調整弁と前記第２流量調整弁とを制御するよう構成された、請求項１に記載のエンジン。

【請求項4】

前記吸気行程における前記第１燃料を前記燃焼室に供給する期間を第１期間、前記吸気行程における前記第２燃料を前記燃焼室に供給する期間を第２期間とすると、前記制御装置は、前記第１期間よりも前記第２期間の方が長くなるように、前記第１流量調整弁と前記第２流量調整弁とを制御するよう構成された、請求項１乃至３の何れか１項に記載のエンジン。

【請求項5】

前記制御装置は、前記吸気行程において前記燃焼室への前記第１燃料の流量を時間が経過するにつれて減少させるとともに前記燃焼室への前記第２燃料の流量を時間が経過するにつれて増加させるように、前記第１流量調整弁と前記第２流量調整弁とを制御するように構成された、請求項１に記載のエンジン。

【請求項6】

前記第１燃料ラインは、前記吸気ラインにおける第１位置に接続し、
前記第２燃料ラインは、前記吸気ラインにおける前記第１位置よりも上流側に接続する、請求項１乃至５の何れか１項に記載のエンジン。

【請求項7】

前記第１燃料ラインと前記第２燃料ラインとは、合流してから前記吸気ラインに接続する、請求項１乃至５の何れか１項に記載のエンジン。

【請求項8】

前記第１燃料は水素であり、
前記第２燃料はメタンである、請求項１乃至７の何れか１項に記載のエンジン。

【請求項9】

前記第１燃料はメタン又は水素であり、
前記第２燃料はアンモニアである、請求項１乃至７の何れか１項に記載のエンジン。

【請求項10】

エンジンの制御方法であって、
前記エンジンは、
エンジン本体と、
前記エンジン本体の燃焼室に接続する吸気ラインと、
第１燃料を前記吸気ラインに供給するように構成された第１燃料ラインと、
前記第１燃料よりも爆発下限界が高い第２燃料を前記吸気ラインに供給するように構成された第２燃料ラインと、
を備え、
前記制御方法は、
吸気行程において、前記第２燃料ラインから前記燃焼室への前記第２燃料の供給よりも先に前記第１燃料ラインから前記燃焼室への前記第１燃料の供給を行うステップを備える、エンジンの制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、エンジン及びエンジンの制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、脱炭素社会に向けて水素等を燃料としたエンジンが提案されており、特許文献１には、燃焼室にて生成される比熱比の小さい生成物（例えば、二酸化炭素）を循環ガスから除去することにより、高い熱効率にて運転することが可能な作動ガス循環型水素エンジンが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第４６８２８７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本願発明者は、２種類以上の燃料を使用する新規なエンジンを検討しており、このような新規なエンジンにおいて、逆火によるエンジンの損傷を抑制することが課題となっている。特許文献１に記載のエンジンは、２種類以上の燃料を使用するエンジンではなく燃料として水素のみを使用するエンジンであり、上述の課題を解決するための知見は開示されていない。

【0005】

上述の事情に鑑みて、本開示の少なくとも一実施形態は、２種類以上の燃料を使用するエンジンについて、逆火によるエンジンの損傷を抑制することができるエンジン及びエンジンの制御方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するため、本開示の少なくとも一実施形態に係るエンジンは、
エンジン本体と、
前記エンジン本体の燃焼室に接続する吸気ラインと、
第１燃料を前記吸気ラインに供給するように構成された第１燃料ラインと、
前記第１燃料よりも爆発下限界が高い第２燃料を前記吸気ラインに供給するように構成された第２燃料ラインと、
前記第１燃料ラインに設けられた第１流量調整弁と、
前記第２燃料ラインに設けられた第２流量調整弁と、
吸気行程において前記燃焼室への前記第２燃料の供給よりも先に前記燃焼室への前記第１燃料の供給を行うように、前記第１流量調整弁と前記第２流量調整弁とを制御するように構成された制御装置と、
を備える。

【0007】

上記目的を達成するため、本開示の少なくとも一実施形態に係る制御方法は、
エンジンの制御方法であって、
前記エンジンは、
エンジン本体と、
前記エンジン本体の燃焼室に接続する吸気ラインと、
第１燃料を前記吸気ラインに供給するように構成された第１燃料ラインと、
前記第１燃料よりも爆発下限界が高い第２燃料を前記吸気ラインに供給するように構成された第２燃料ラインと、
を備え、
前記制御方法は、
吸気行程において、前記第２燃料ラインから前記燃焼室への前記第２燃料の供給よりも先に前記第１燃料ラインから前記燃焼室への前記第１燃料の供給を行うステップを備える。

【発明の効果】

【0008】

本開示の少なくとも一実施形態によれば、２種類以上の燃料を使用するエンジンについて、逆火によるエンジンの損傷を抑制することができるエンジン及びエンジンの制御方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本開示の幾つかの実施形態に係るガスエンジンの概略構成を模式的に示す図である。

【図2】吸気ラインに燃料ガスを供給するための構成の一例を示す図である。

【図3】制御装置のハードウェア構成の一例を示す図である。

【図4】ガスエンジンの１燃焼サイクル内における第１燃料及び第２燃料の各々を主燃焼室に供給するタイミングの一例を示す図である。

【図5】ガスエンジンの１燃焼サイクル内における第１燃料及び第２燃料の各々を主燃焼室に供給するタイミングの他の一例を示す図である。

【図6】ガスエンジンの１燃焼サイクル内における第１燃料及び第２燃料の各々を主燃焼室に供給するタイミングの他の一例を示す図である。

【図7】ガスエンジンの１燃焼サイクル内における第１燃料及び第２燃料の各々を主燃焼室に供給するタイミングの他の一例を示す図である。

【図8】ガスエンジンの１燃焼サイクル内における第１燃料及び第２燃料の各々を主燃焼室に供給するタイミングの他の一例を示す図である。

【図9】ガスエンジンの１燃焼サイクル内における第１燃料及び第２燃料の各々を主燃焼室に供給するタイミングの他の一例を示す図である。

【図10】吸気ラインに燃料ガスを供給するための構成の他の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、添付図面を参照して本開示の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

【0011】

（ガスエンジンの概略構成）
図１は、本開示の幾つかの実施形態に係るガスエンジン２の概略構成を模式的に示す図である。

【0012】

図１に示すように、ガスエンジン２は、エンジン本体４、吸気ライン６、排気ライン８、過給機１０及びエアクーラー１２を備える。

【0013】

図１に示す例では、ガスエンジン２は副室式のガスエンジンであり、エンジン本体４は、ピストン１４とシリンダヘッド１６との間に画定される主燃焼室１８（主室）と、該主燃焼室１８に連通する副燃焼室２６（副室）とを備える。また、副燃焼室２６は、シリンダヘッド１６に設けられる副室形成部２８および副室口金３１の内部に形成された空間であり、副室口金３１に形成された複数の噴孔３０を介して主燃焼室１８に連通する。

【0014】

吸気ライン６は、主燃焼室１８に接続しており、少なくとも１種類の燃料ガスと空気との混合気（希薄予混合気）を主燃焼室１８に供給するように構成される。吸気ライン６は、シリンダヘッド１６に形成された吸気ポート３２と、吸気ポート３２に接続する吸気管３４とを含む。吸気ポート３２の一端は主燃焼室１８に接続し、吸気ポート３２の他端は吸気管３４に接続する。吸気ポート３２には、主燃焼室１８と吸気管３４との連通状態を制御する吸気弁３６が設けられている。

【0015】

副燃焼室２６への燃料ガス（以下、副室燃料と記載する。）の供給は副燃焼室２６に接続する副室燃料ライン２９により直接行われるようになっている。そして、副室形成部２８に設置された着火装置（本実施形態では点火プラグ３７）による副燃焼室２６での燃料（副室燃料および主燃焼室１８から流入する希薄予混合気）への着火によって燃焼火炎が生じ、この燃焼火炎が複数の噴孔３０を介して副燃焼室２６から主燃焼室１８に噴出されることで、主燃焼室１８内の燃料（希薄予混合気）が燃焼されるようになっている。

【0016】

排気ライン８は、主燃焼室１８に接続しており、主燃焼室１８で燃料が燃焼されることにより発生した燃焼ガスを主燃焼室１８から排ガスとして排出するように構成される。排気ライン８は、シリンダヘッド１６に形成された排気ポート３８と、排気ポート３８に接続する排気管４０とを含む。排気ポート３８の一端は主燃焼室１８に接続し、排気ポート３８の他端は排気管４０に接続する。排気ポート３８には、主燃焼室１８と排気管４０との連通状態を制御する排気弁４２が設けられている。吸気弁３６および排気弁４２は不図示のクランク軸のクランク角度に応じて吸気ポート３２及び排気ポート３８をそれぞれ開閉する。

【0017】

過給機１０は、吸気ライン６に設けられたコンプレッサ４４と、排気ライン８に設けられたタービン４６と、コンプレッサ４４とタービン４６とを接続する回転軸４８とを含む。排気ライン８を流れる排ガスによってタービン４６が駆動すると、タービン４６の回転が回転軸４８を介してコンプレッサ４４に伝達されて、コンプレッサ４４が吸気ライン６を流れる空気を圧縮する。

【0018】

エアクーラー１２は、吸気ライン６におけるコンプレッサ４４とエンジン本体４との間（コンプレッサ４４と吸気ポート３２との間）に設けられており、コンプレッサ４４での圧縮によって昇温された空気を冷却するように構成される。

【0019】

（ガスエンジンの燃料ラインの構成例）
上述のガスエンジン２は、例えば図２に示すように、２種類以上（図示する例では２種類）の燃料ガスを吸気ライン６に供給するように構成されている。

【0020】

図２に示すように、ガスエンジン２は、第１燃料を吸気ライン６に供給するように構成された第１燃料ライン５０と、第１燃料よりも爆発下限界が高い第２燃料を吸気ライン６に供給するように構成された第２燃料ライン５２と、第１燃料ライン５０に設けられた第１流量調整弁５４と、第２燃料ライン５２に設けられた第２流量調整弁５６と、第１流量調整弁５４及び第２流量調整弁５６を制御するための制御装置５８と、を備える。

【0021】

図２に示す一例では、第１燃料ライン５０と第２燃料ライン５２とは、合流してから吸気ライン６に接続している。すなわち、第１燃料ライン５０は、第１流量調整弁５４よりも下流側の位置Ｐにおいて、第２燃料ライン５２における第２流量調整弁５６よりも下流側の位置Ｐに接続（合流）しており、位置Ｐと吸気ライン６とを接続する共通ライン部５５を第１燃料ライン５０と第２燃料ライン５２とが共有している。

【0022】

第１燃料は、第１燃料ライン５０から吸気ライン６に供給される燃料ガスにおける主成分のガスであり、例えば水素、メタン、プロパン、ｎ－ブタン、一酸化炭素及びアンモニアのうち何れかであってもよい。第２燃料は、第２燃料ラインから吸気ライン６に供給する燃料ガスにおける主成分のガスであり、例えば、水素、メタン、プロパン、ｎ－ブタン、一酸化炭素及びアンモニアのうち第１燃料よりも爆発下限界の高い何れかであってもよい。例えば、第１燃料が水素であり第２燃料がメタンであってもよい。また、例えば、第１燃料がメタンであり第２燃料がアンモニアであってもよい。なお、水素、メタン、プロパン、ｎ－ブタン、一酸化炭素及びアンモニアの爆発下限界は、それぞれ、４．０％、５．０％、２．１％、１．８％、１２．５％、１５．０％である。また、第１燃料ラインを流れるガスにおける第１燃料の濃度と第２燃料ラインを流れるガスにおける第２燃料の濃度は、例えばそれぞれ５０％以上であってもよく、それぞれ８０％以上であってもよい。

【0023】

図３は、制御装置５８のハードウェア構成の一例を示す図である。
図３に示すように、制御装置５８は、例えばプロセッサ７２、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）７４、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）７６、ＨＤＤ （Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）７８、入力Ｉ／Ｆ８０、及び出力Ｉ／Ｆ８２を含み、これらがバス８４を介して互いに接続されたコンピュータを用いて構成される。なお、制御装置５８のハードウェア構成は上記に限定されず、制御回路と記憶装置との組み合わせにより構成されてもよい。また制御装置５８は、制御装置５８の各機能を実現するプログラムをコンピュータが実行することにより構成される。以下で説明する制御装置５８における各部の機能は、例えばＲＯＭ７６に保持されるプログラムをＲＡＭ７４にロードしてプロセッサ７２で実行するとともに、ＲＡＭ７４やＲＯＭ７６におけるデータの読み出し及び書き込みを行うことで実現される。

【0024】

図４～図１０の各々は、ガスエンジン２の１燃焼サイクルについて、吸気弁３６と排気弁４２の各々の開閉タイミングと、第１燃料及び第２燃料の各々を主燃焼室１８に供給するタイミングの例を示す図である。図４～図１０の各々では、横軸にクランク角度（又は時刻）、縦軸に燃料流量又は吸気弁３６と排気弁４２の各々の有効開口面積を示している。

【0025】

幾つかの実施形態では、例えば図４～図１０に示すように、制御装置５８は、ガスエンジン２の吸気行程において主燃焼室１８への第２燃料の供給よりも先に主燃焼室１８への第１燃料の供給を行うように、第１流量調整弁５４と第２流量調整弁５６とを制御する。

【0026】

従来のガスエンジンにおいて、吸気行程に吸気ラインから燃料ガスを主燃焼室へ供給する場合、吸気行程の後半に吸気ラインに供給される燃料ガスは、吸気弁を閉じた後に吸気ラインに残りやすい。このため、次の吸気行程で吸気弁が開くタイミング（例えば図４のタイミングＡ）で主燃焼室内のガスが吸気ラインに少し逆流することにより、吸気ラインに残る燃料ガスに着火して逆火が起こることがある。

【0027】

これに対し、図４～図１０に示した幾つかの実施形態では、上述したように、ガスエンジン２の吸気行程において第１燃料と第２燃料のうち爆発下限界が相対的に低い第１燃料を第２燃料よりも先に主燃焼室１８に供給することにより、第１燃料を第２燃料よりも後に主燃焼室１８に供給する場合と比較して、吸気行程が完了した時点（吸気行程において吸気弁３６が閉じた時点）において爆発下限界が相対的に低く逆火を起こしやすい第１燃料が吸気ライン６に残る量を少なくすることができる。これにより、逆火のリスクを低減し、逆火によるガスエンジン２の損傷を抑制することができる。

【0028】

例えば、第１燃料が水素であり、第２燃料がメタンである場合には、メタンのみを燃料として用いる場合と比較して、水素を用いることにより二酸化炭素の排出量を低減することができる。また、水素はメタンよりも爆発下限界が低く燃焼速度も大きいが、水素をメタンよりも先に供給することにより、吸気弁３６を閉じた後に吸気ライン６に残る水素の量を低減し、水素に起因する逆火によるガスエンジン２の損傷を抑制することができる。

【0029】

また、例えば第１燃料がメタンであり、第２燃料がアンモニアである場合には、メタンのみを燃料として用いる場合と比較して、アンモニアを用いることにより二酸化炭素の排出量を低減することができる。また、メタンはアンモニアよりも爆発下限界が低く燃焼速度も大きいため、メタンをアンモニアよりも先に供給することにより、吸気弁３６を閉じた後に吸気ライン６に残るメタンの量を低減し、メタンに起因する逆火によるガスエンジン２の損傷を抑制することができる。

【0030】

一実施形態では、例えば図４に示すように、制御装置５８は、吸気行程における第１期間Ｔ１に第１燃料を主燃焼室１８へ供給し、吸気行程における第１期間Ｔ１に連続する第２期間Ｔ２に第２燃料を主燃焼室１８へ供給するように、第１流量調整弁５４と第２流量調整弁５６とを制御してもよい。図４に示す一例では、吸気行程の前半の第１期間Ｔ１に第１燃料を主燃焼室１８へ一定の流量で供給し、吸気行程の後半の第２期間Ｔ２に第２燃料を主燃焼室１８へ一定の流量で供給している。

【0031】

一実施形態では、例えば図５に示すように、制御装置５８は、吸気行程における第１期間Ｔ１に第１燃料を主燃焼室１８に供給し、吸気行程における第１期間Ｔ１から間隔を空けた第２期間Ｔ２に第２燃料を主燃焼室１８に供給するように、第１流量調整弁５４と第２流量調整弁５６とを制御してもよい。図５に示す一例では、吸気行程の前半の第１期間Ｔ１に第１燃料を主燃焼室１８へ一定の流量で供給し、第１期間Ｔ１と第２期間Ｔ２との間の期間には、第１燃料及び第２燃料の主燃焼室１８への供給は行わず、吸気行程の後半の第２期間Ｔ２に第２燃料を主燃焼室１８へ一定の流量で供給している。

【0032】

図５に示す制御によれば、第１燃料と第２燃料のうち爆発下限界が相対的に低い第１燃料（すなわち逆火を起こしやすい燃料）を供給する期間Ｔ１の終わりと、爆発下限界が相対的に高い第２燃料（すなわち逆火を起こしにくい燃料）を供給する期間Ｔ２の終わりとの時間差を大きくとることが可能であるため、逆火のリスクを低減する効果を高めて、逆火によるガスエンジン２の損傷を効果的に抑制することができる。

【0033】

一実施形態では、例えば図６に示すように、制御装置５８は、吸気行程において第１燃料が主燃焼室１８に供給される第１期間Ｔ１よりも第２燃料が主燃焼室１８に供給される第２期間Ｔ２の方が長くなるように、第１流量調整弁５４と第２流量調整弁５６とを制御してもよい。図６に示す一例では、吸気行程の前半の第１期間Ｔ１に第１燃料を主燃焼室１８へ一定の流量Ｆ１で供給し、期間Ｔ１に連続する第２期間Ｔ２に第２燃料を上記流量Ｆ１よりも小さい一定の流量Ｆ２で主燃焼室１８へ供給している。

【0034】

図６に示す制御によれば、第１燃料と第２燃料のうち爆発下限界が相対的に低い第１燃料（すなわち逆火を起こしやすい燃料）を供給する期間Ｔ１の終わりと、爆発下限界が相対的に高い第２燃料（すなわち逆火を起こしにくい燃料）を供給する期間Ｔ２の終わりとの時間差を大きくとることが可能であるため、逆火のリスクを低減する効果を高めて、逆火によるガスエンジン２の損傷を効果的に抑制することができる。

【0035】

幾つかの実施形態では、例えば図７～図９に示すように、制御装置５８は、吸気行程において主燃焼室１８への第１燃料の流量を時間が経過するにつれて減少させるとともに主燃焼室１８への第２燃料の流量を時間が経過するにつれて増加させるように、第１流量調整弁５４と第２流量調整弁５６とを制御してもよい。

【0036】

この場合、例えば図７に示すように、吸気行程の時刻ｔ０から時刻ｔ１において、主燃焼室１８への第１燃料の流量を徐々に（図示する例では線形的に）減少させるとともに主燃焼室１８への第２燃料の流量を徐々に（図示する例では線形的に）増加させてもよい。

【0037】

また、図８に示す例では、吸気行程の時刻ｔａからｔｂまでの期間において第１燃料を主燃焼室１８へ一定の流量で供給し、時刻ｔｂからｔｃまでの期間において主燃焼室１８への第１燃料の流量を徐々に（図示する例では線形的に）減少させ、時刻ｔｃから時刻ｔｄまでの期間において主燃焼室１８への第１燃料の流量を０としている。また、吸気行程の時刻ｔａからｔｂまでの期間において主燃焼室１８への第２燃料の流量を０とし、時刻ｔｂからｔｃまでの期間において主燃焼室１８への第２燃料の流量を徐々に（図示する例では線形的に）増加させ、時刻ｔｃから時刻ｔｄまでの期間において第２燃料を主燃焼室１８へ一定の流量で供給している。

【0038】

また、図９に示す例では、吸気行程の時刻ｔａから時刻ｔｄおいて、主燃焼室１８への第１燃料の流量を時間が経過するにつれて段階的に減少させるとともに主燃焼室１８への第２燃料の流量を時間が経過するにつれて段階的に増加させている。図９に示す例では、時刻ｔａから時刻ｔｂまでの期間において第１燃料を主燃焼室１８へ一定の流量Ｆ１で供給し、時刻ｔｂから時刻ｔｃまでの期間において第１燃料を主燃焼室１８へ流量Ｆ１よりも小さい一定の流量Ｆ２で供給し、時刻ｔｃから時刻ｔｄまでの期間において主燃焼室１８への第１燃料の流量を０としている。また、時刻ｔａから時刻ｔｂまでの期間において主燃焼室１８への第２燃料の流量を０とし、時刻ｔｂから時刻ｔｃまでの期間において第１燃料を主燃焼室１８へ一定の流量Ｆ３で供給し、時刻ｔｃから時刻ｔｄまでの期間において第１燃料を主燃焼室へ流量Ｆ３よりも大きな流量Ｆ４で供給している。

【0039】

図７～図９の各々に示す制御によれば、逆火のリスクを低減しつつ、主燃焼室１８内での２種類の燃料ガス（第１燃料及び第２燃料）の混合不良による燃焼悪化のリスクを低減することができる。

【0040】

本開示は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。

【0041】

例えば、図２に示した例では、第１燃料ライン５０と第２燃料ライン５２とは合流した後に吸気ライン６に接続したが、例えば図１０に示すように、第１燃料ライン５０は、吸気ライン６における第１位置Ｐ１に接続し、第２燃料ライン５２は、吸気ライン６における第１位置Ｐ１よりも上流側の位置Ｐ２に接続してもよい。

【0042】

この場合においても図４～図９を用いて説明した第１流量調整弁５４と第２流量調整弁５６の制御（吸気行程において主燃焼室１８への第２燃料の供給よりも先に主燃焼室１８への第１燃料の供給を行う制御）を制御装置５８によって同様に行うことにより、逆火のリスクを低減し、逆火によるエンジンの損傷を抑制することができる。また、第２燃料よりも爆発下限界が低い第１燃料は第２燃料よりも逆火を起こしやすいため、上記のように吸気ライン６における第１燃料ラインが接続される第１位置Ｐ１を吸気ライン６における第２燃料ラインが接続される位置Ｐ２よりも下流側とすることにより、逆火が起こった場合に吸気ライン６における逆火の影響が及ぶ範囲を小さくすることができ、逆火によるガスエンジン２の損傷を抑制することができる。

【0043】

また、ガスエンジンは３種類以上の燃料を吸気ライン６に供給してもよい。この場合、３種類以上の燃料について、爆発下限界が低い燃料から順に主燃焼室１８に供給してもよい。これにより、逆火のリスクを低減し、逆火によるガスエンジン２の損傷を抑制することができる。

【0044】

また、ガスエンジンは、副室式のガスエンジンでなくてもよく、ガスエンジンは副燃焼室を備えていなくてもよい。

【0045】

また、本開示は、ガスエンジンに限らず、例えばディーゼルエンジン等にも適用可能である。なお、上述した「爆発下限界」は、「可燃範囲の下限」又は「燃焼範囲の下限」に読みかえてもよい。また「爆発下限界が低い」は「爆発等級が高い」と読みかえても良い。なお爆発等級の高さは爆発下限界の低さよりも優先する。爆発等級が同じであれば爆発下限界で判定する。

【0046】

また、図１０に示す例では、第２燃料ライン５２は、吸気ライン６における第１燃料ライン５０が接続する位置よりも上流側の位置に接続したが、第２燃料ライン５２は、吸気ライン６における第１燃料ライン５０が接続する位置と吸気の流れ方向の同じ位置に接続してもよく、この場合、第１燃料ライン５０と第２燃料ライン５２とは吸気ライン６を構成する管の周方向において互いに異なる位置に接続すればよい。

【0047】

上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。

【0048】

（１）本開示の少なくとも一実施形態に係るエンジン（例えば上述のガスエンジン２）は、
エンジン本体（例えば上述のエンジン本体４）と、
前記エンジン本体の燃焼室（例えば上述の主燃焼室１８）に接続する吸気ライン（例えば上述の吸気ライン６）と、
第１燃料（例えば上述の水素、メタン、プロパン、ｎ－ブタン、一酸化炭素及びアンモニアの何れか）を前記吸気ラインに供給するように構成された第１燃料ライン（例えば上述の第１燃料ライン５０）と、
前記第１燃料よりも爆発下限界が高い第２燃料（例えば上述の水素、メタン、プロパン、ｎ－ブタン、一酸化炭素及びアンモニアの何れかであって、上記第１燃料よりも爆発下限界が高い燃料）を前記吸気ラインに供給するように構成された第２燃料ライン（例えば上述の第２燃料ライン５２）と、
前記第１燃料ラインに設けられた第１流量調整弁（例えば上述の第１流量調整弁５４）と、
前記第２燃料ラインに設けられた第２流量調整弁（例えば上述の第２流量調整弁５６）と、
吸気行程において前記燃焼室への前記第２燃料の供給よりも先に前記燃焼室への前記第１燃料の供給を行うように、前記第１流量調整弁と前記第２流量調整弁とを制御するように構成された制御装置（例えば上述の制御装置５８）と、
を備える。

【0049】

従来、吸気行程に吸気ラインから燃料ガスを主燃焼室へ供給する場合、吸気行程の後半に吸気ラインに供給される燃料ガスは、吸気弁を閉じた後に吸気ラインに残りやすい。このため、次の吸気行程で吸気弁が開くタイミングで燃焼室内のガスが吸気ラインに少し逆流することにより、吸気ラインに残る燃料ガスに着火して逆火が起こることがある。
これに対し、上記（１）に記載のエンジンでは、吸気行程において燃焼室への第２燃料の供給よりも先に燃焼室への第１燃料の供給を行うように、制御装置が第１流量調整弁と第２流量調整弁とを制御する。このように、吸気行程において、第１燃料と第２燃料のうち爆発下限界が相対的に低い第１燃料を第２燃料よりも先に燃焼室に供給することにより、第１燃料を第２燃料よりも後に燃焼室に供給する場合と比較して、吸気行程が完了した時点（吸気行程において吸気弁が閉じた時点）において爆発下限界が相対的に低く逆火を起こしやすい第１燃料が吸気ラインに残る量を少なくすることができる。これにより、逆火のリスクを低減し、逆火によるエンジンの損傷を抑制することができる。

【0050】

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載のエンジンにおいて、
前記吸気行程における前記第１燃料を前記燃焼室に供給する期間（例えば上述の期間Ｔ１）を第１期間とすると、前記制御装置は、前記吸気行程における前記第１期間に連続する第２期間（例えば上述の期間Ｔ２）に前記第２燃料を前記燃焼室に供給するように、前記第１流量調整弁と前記第２流量調整弁とを制御するよう構成される。

【0051】

上記（２）に記載のエンジンによれば、逆火のリスクを低減し、逆火によるガスエンジン２の損傷を抑制することができる。

【0052】

（３）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載のエンジンにおいて、
前記吸気行程における前記第１燃料を前記燃焼室に供給する期間（例えば上述の期間Ｔ１）を第１期間とすると、前記制御装置は、前記吸気行程における前記第１期間から間隔を空けた第２期間（例えば上述の期間Ｔ２）に前記第２燃料を前記燃焼室に供給するように、前記第１流量調整弁と前記第２流量調整弁とを制御するよう構成される。

【0053】

上記（３）に記載のエンジンによれば、第１燃料と第２燃料のうち爆発下限界が相対的に低い第１燃料（すなわち逆火を起こしやすい燃料）を供給する第１期間の終わりと、爆発下限界が相対的に高い第２燃料（すなわち逆火を起こしにくい燃料）を供給する第２期間の終わりとの時間差を大きくとることが可能であるため、逆火のリスクを低減する効果を高めて、逆火によるエンジンの損傷を効果的に抑制することができる。

【0054】

（４）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（３）の何れかに記載のエンジンにおいて、
前記吸気行程における前記第１燃料を前記燃焼室に供給する期間（例えば上述の期間Ｔ１）を第１期間、前記吸気行程における前記第２燃料を前記燃焼室に供給する期間を第２期間（例えば上述の期間Ｔ２）とすると、前記制御装置は、前記第１期間よりも前記第２期間の方が長くなるように、前記第１流量調整弁と前記第２流量調整弁とを制御するよう構成される。

【0055】

上記（４）に記載のエンジンによれば、第１燃料と第２燃料のうち爆発下限界が相対的に低い第１燃料（すなわち逆火を起こしやすい燃料）を供給する第１期間の終わりと、爆発下限界が相対的に高い第２燃料（すなわち逆火を起こしにくい燃料）を供給する第２期間の終わりとの時間差を大きくとることが可能であるため、逆火のリスクを低減する効果を高めて、逆火によるエンジンの損傷を効果的に抑制することができる。

【0056】

（５）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載のエンジンにおいて、
前記制御装置は、前記吸気行程において前記燃焼室への前記第１燃料の流量を時間が経過するにつれて減少させるとともに前記燃焼室への前記第２燃料の流量を時間が経過するにつれて増加させるように、前記第１流量調整弁と前記第２流量調整弁とを制御するように構成される。

【0057】

上記（５）に記載のエンジンによれば、逆火のリスクを低減しつつ、燃焼室内での第１燃料と第２燃料との混合不良による燃焼悪化のリスクを低減することができる。

【0058】

（６）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（５）の何れかに記載のエンジンにおいて、
前記第１燃料ラインは、前記吸気ラインにおける第１位置（例えば上述の位置Ｐ１）に接続し、
前記第２燃料ラインは、前記吸気ラインにおける前記第１位置よりも上流側の位置（例えば上述の位置Ｐ２）に接続する。

【0059】

上記（５）に記載のエンジンによれば、第１燃料ラインと第２燃料ラインが独立しているので、各燃料ラインの燃料供給量の制御が容易となる。

【0060】

（７）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（５）の何れかに記載のエンジンにおいて、
前記第１燃料ラインと前記第２燃料ラインとは、合流してから前記吸気ラインに接続する。

【0061】

上記（６）に記載のエンジンによれば、吸気ラインに燃料ラインの接続を一か所で行うことができる。

【0062】

（８）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（７）の何れかに記載のエンジンにおいて、
前記第１燃料は水素であり、
前記第２燃料はメタンである。

【0063】

上記（８）に記載のエンジンによれば、メタンのみを燃料として用いる従来のエンジンと比較して、水素を用いることにより二酸化炭素の排出量を低減することができる。また、水素はメタンよりも爆発下限界が低く燃焼速度も大きいが、水素をメタンよりも先に供給することにより、吸気弁を閉じた後に吸気ラインに残る水素の量を低減し、水素に起因する逆火によるエンジンの損傷を抑制することができる。

【0064】

（９）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（７）の何れかに記載のエンジンにおいて、
前記第１燃料はメタン又は水素であり、
前記第２燃料はアンモニアである。

【0065】

上記（９）に記載のエンジンによれば、メタンのみを燃料として用いる従来のエンジンと比較して、アンモニアを用いることにより二酸化炭素の排出量を低減することができる。また、メタンはアンモニアよりも爆発下限界が低く燃焼速度も大きいため、メタン又は水素をアンモニアよりも先に供給することにより、吸気弁を閉じた後に吸気ラインに残るメタンの量を低減し、メタンに起因する逆火によるエンジンの損傷を抑制することができる。

【0066】

（１０）本開示の少なくとも一実施形態に係る制御方法は、
エンジンの制御方法であって、
前記エンジンは、
エンジン本体と、
前記エンジン本体の燃焼室に接続する吸気ラインと、
第１燃料を前記吸気ラインに供給するように構成された第１燃料ラインと、
前記第１燃料よりも爆発下限界が高い第２燃料を前記吸気ラインに供給するように構成された第２燃料ラインと、
を備え、
前記制御方法は、
吸気行程において、前記第２燃料ラインから前記燃焼室への前記第２燃料の供給よりも先に前記第１燃料ラインから前記燃焼室への前記第１燃料の供給を行うステップを備える。

【0067】

従来、吸気行程に吸気ラインから燃料ガスを主燃焼室へ供給する場合、吸気行程の後半に吸気ラインに供給される燃料ガスは、吸気弁を閉じた後に吸気ラインに残りやすい。このため、次の吸気行程で吸気弁が開くタイミングで燃焼室内のガスが吸気ラインに少し逆流することにより、吸気ラインに残る燃料ガスに着火して逆火が起こることがある。
これに対し、上記（１０）に記載のエンジンの制御方法では、吸気行程において燃焼室への第２燃料の供給よりも先に燃焼室への第１燃料の供給を行うステップを備える。このように、吸気行程において、第１燃料と第２燃料のうち爆発下限界が相対的に低い第１燃料を第２燃料よりも先に燃焼室に供給することにより、第１燃料を第２燃料よりも後に燃焼室に供給する場合と比較して、吸気行程が完了した時点（吸気行程において吸気弁が閉じた時点）において爆発下限界が相対的に低く逆火を起こしやすい第１燃料が吸気ラインに残る量を少なくすることができる。これにより、逆火のリスクを低減し、逆火によるエンジンの損傷を抑制することができる。

【符号の説明】

【0068】

２ ガスエンジン
４ エンジン本体
６ 吸気ライン
８ 排気ライン
１０ 過給機
１２ エアクーラー
１４ ピストン
１６ シリンダヘッド
１８ 主燃焼室
２６ 副燃焼室
２８ 副室形成部
２９ 副室燃料ライン
３０ 噴孔
３１ 副室口金
３２ 吸気ポート
３４ 吸気管
３６ 吸気弁
３７ 点火プラグ
３８ 排気ポート
４０ 排気管
４２ 排気弁
４４ コンプレッサ
４６ タービン
４８ 回転軸
５０ 第１燃料ライン
５２ 第２燃料ライン
５４ 第１流量調整弁
５５ 共通ライン部
５６ 第２流量調整弁
５８ 制御装置
７２ プロセッサ
７４ ＲＡＭ
７６ ＲＯＭ
７８ ＨＤＤ
８０ 入力Ｉ／Ｆ
８２ 出力Ｉ／Ｆ
８４ バス

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】