(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】P2023178381
(43)【公開日】2023-12-14
(54)【発明の名称】エンジンシステム
(51)【国際特許分類】
F02B 45/00 20060101AFI20231207BHJP
F02M 21/02 20060101ALI20231207BHJP
F02B 43/00 20060101ALI20231207BHJP
F02D 19/06 20060101ALI20231207BHJP
【ＦＩ】
F02B45/00
F02M21/02 G
F02B43/00 A
F02M21/02 L
F02M21/02 301A
F02D19/06 B
【審査請求】有
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023178725
(22)【出願日】2023-10-17
(62)【分割の表示】P 2021051444の分割
【原出願日】2021-03-25
(71)【出願人】
【識別番号】720001060
【氏名又は名称】ヤンマーホールディングス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100168583
【弁理士】
【氏名又は名称】前井 宏之
(72)【発明者】
【氏名】上原 洋志
(72)【発明者】
【氏名】福井 義典
(72)【発明者】
【氏名】平岩 琢也
(72)【発明者】
【氏名】丸谷 祐介
(72)【発明者】
【氏名】山口 永人
(57)【要約】
【課題】エンジンに気体燃料を供給する気体燃料供給管に残留する気体燃料を効果的に排出できるエンジンシステムを提供する。
【解決手段】エンジンシステム１００は、エンジン１と、気体燃料供給管１０Ｘと、燃料流量調整部７１と、燃料排出部７２とを備える。エンジン１は、少なくとも気体燃料を燃焼させて動力を発生する。気体燃料供給管１０Ｘは、エンジン１に気体燃料を供給する。燃料流量調整部７１は、気体燃料供給管１０Ｘへの気体燃料の供給を遮断することが可能である。燃料排出部７２は、燃料流量調整部７１が気体燃料の供給を遮断した状態において、気体燃料供給管１０Ｘに残留する気体燃料を、大気圧よりも大きい圧力の気体によって気体燃料供給管１０Ｘの外部に排出する。
【選択図】図１
【解決手段】エンジンシステム１００は、エンジン１と、気体燃料供給管１０Ｘと、燃料流量調整部７１と、燃料排出部７２とを備える。エンジン１は、少なくとも気体燃料を燃焼させて動力を発生する。気体燃料供給管１０Ｘは、エンジン１に気体燃料を供給する。燃料流量調整部７１は、気体燃料供給管１０Ｘへの気体燃料の供給を遮断することが可能である。燃料排出部７２は、燃料流量調整部７１が気体燃料の供給を遮断した状態において、気体燃料供給管１０Ｘに残留する気体燃料を、大気圧よりも大きい圧力の気体によって気体燃料供給管１０Ｘの外部に排出する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも気体燃料を燃焼させるエンジンと、
前記エンジンに前記気体燃料を供給する気体燃料供給管と、
前記気体燃料供給管への前記気体燃料の供給を遮断することの可能な燃料流量調整部と、
前記気体燃料供給管に残留する前記気体燃料を前記気体燃料供給管の外部に排出する燃料排出部と
を備え、
前記気体燃料を燃焼させる場合、前記気体燃料供給管から前記気体燃料を前記エンジンに供給し、
前記気体燃料供給管に残留する前記気体燃料を排出する場合、
前記燃料排出部から前記気体燃料供給管の外部に排出する、エンジンシステム。
前記エンジンに前記気体燃料を供給する気体燃料供給管と、
前記気体燃料供給管への前記気体燃料の供給を遮断することの可能な燃料流量調整部と、
前記気体燃料供給管に残留する前記気体燃料を前記気体燃料供給管の外部に排出する燃料排出部と
を備え、
前記気体燃料を燃焼させる場合、前記気体燃料供給管から前記気体燃料を前記エンジンに供給し、
前記気体燃料供給管に残留する前記気体燃料を排出する場合、
前記燃料排出部から前記気体燃料供給管の外部に排出する、エンジンシステム。
【請求項2】
前記燃料排出部は、前記燃料流量調整部が前記気体燃料の供給を遮断した後において前記気体燃料供給管を開放することで、前記気体燃料供給管に残留する前記気体燃料を、大気圧よりも大きい圧力の気体によって前記気体燃料供給管の外部に排出する、請求項１に記載のエンジンシステム。
【請求項3】
大気圧よりも大きい圧力の空気を、前記エンジンの内部に供給する過給機を更に備え、
前記気体燃料供給管に残留する前記気体燃料を排出する場合に前記気体燃料供給管に導入される気体は、前記過給機によって供給される前記空気である、請求項１又は請求項２に記載のエンジンシステム。
前記気体燃料供給管に残留する前記気体燃料を排出する場合に前記気体燃料供給管に導入される気体は、前記過給機によって供給される前記空気である、請求項１又は請求項２に記載のエンジンシステム。
【請求項4】
前記気体燃料を燃焼させる場合、気体燃料供給部は、前記気体燃料の流路の開閉を繰り返すことで、前記エンジンの内部に前記気体燃料を供給し、
前記気体燃料供給管に残留する前記気体燃料を排出する場合、前記燃料流量調整部が前記気体燃料の供給を遮断する前から、前記気体燃料の流路を開閉する動作を繰り返すことを継続することで、前記気体燃料供給部は、前記燃料流量調整部が前記気体燃料の供給を遮断した状態において、大気圧よりも大きい圧力の気体を前記気体燃料供給管に導入するか、又は、
前記気体燃料供給管に残留する前記気体燃料を排出する場合、前記燃料流量調整部が前記気体燃料の供給を遮断した後に、前記気体燃料の流路を継続して開放することで、前記気体燃料供給部は、前記燃料流量調整部が前記気体燃料の供給を遮断した状態において、大気圧よりも大きい圧力の前記気体を前記気体燃料供給管に導入する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のエンジンシステム。
前記気体燃料供給管に残留する前記気体燃料を排出する場合、前記燃料流量調整部が前記気体燃料の供給を遮断する前から、前記気体燃料の流路を開閉する動作を繰り返すことを継続することで、前記気体燃料供給部は、前記燃料流量調整部が前記気体燃料の供給を遮断した状態において、大気圧よりも大きい圧力の気体を前記気体燃料供給管に導入するか、又は、
前記気体燃料供給管に残留する前記気体燃料を排出する場合、前記燃料流量調整部が前記気体燃料の供給を遮断した後に、前記気体燃料の流路を継続して開放することで、前記気体燃料供給部は、前記燃料流量調整部が前記気体燃料の供給を遮断した状態において、大気圧よりも大きい圧力の前記気体を前記気体燃料供給管に導入する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のエンジンシステム。
【請求項5】
前記エンジンを制御する制御部を更に備え、
前記エンジンは、気体燃料モード及び混焼モードのうちの少なくとも１つのモードを有し、
前記気体燃料モードは、前記気体燃料を燃焼させて前記エンジンに動力を発生させるモードであり、
前記混焼モードは、前記気体燃料と液体燃料との双方を略同時に燃焼させて前記エンジンに動力を発生させるモードであり、
前記気体燃料モード又は前記混焼モードから前記エンジンを停止する場合、前記制御部は、大気圧よりも大きい圧力の気体を前記気体燃料供給管に導入するように気体燃料供給部を制御するとともに、前記気体燃料供給管から前記気体燃料を排出するように前記燃料排出部を制御する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のエンジンシステム。
前記エンジンは、気体燃料モード及び混焼モードのうちの少なくとも１つのモードを有し、
前記気体燃料モードは、前記気体燃料を燃焼させて前記エンジンに動力を発生させるモードであり、
前記混焼モードは、前記気体燃料と液体燃料との双方を略同時に燃焼させて前記エンジンに動力を発生させるモードであり、
前記気体燃料モード又は前記混焼モードから前記エンジンを停止する場合、前記制御部は、大気圧よりも大きい圧力の気体を前記気体燃料供給管に導入するように気体燃料供給部を制御するとともに、前記気体燃料供給管から前記気体燃料を排出するように前記燃料排出部を制御する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のエンジンシステム。
【請求項6】
前記エンジンの内部に前記液体燃料を供給する液体燃料供給部を更に備え、
前記燃料流量調整部が前記気体燃料の供給を遮断した後において前記エンジンが回転数を一定に維持するように、前記制御部は、前記液体燃料供給部による前記液体燃料の供給を制御する、請求項５に記載のエンジンシステム。
前記燃料流量調整部が前記気体燃料の供給を遮断した後において前記エンジンが回転数を一定に維持するように、前記制御部は、前記液体燃料供給部による前記液体燃料の供給を制御する、請求項５に記載のエンジンシステム。
【請求項7】
前記エンジンを制御する制御部を更に備え、
前記エンジンは、気体燃料モード及び混焼モードのうちの少なくとも１つのモードと、液体燃料モードとを有し、
前記気体燃料モードは、前記気体燃料を燃焼させて前記エンジンに動力を発生させるモードであり、
前記液体燃料モードは、液体燃料を燃焼させて前記エンジンに動力を発生させるモードであり、
前記混焼モードは、前記気体燃料と前記液体燃料との双方を略同時に燃焼させて前記エンジンに動力を発生させるモードであり、
前記気体燃料モード又は前記混焼モードから前記液体燃料モードに移行する場合、前記制御部は、大気圧よりも大きい圧力の気体を前記気体燃料供給管に導入するように気体燃料供給部を制御するとともに、前記気体燃料供給管から前記気体燃料を排出するように前記燃料排出部を制御する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のエンジンシステム。
前記エンジンは、気体燃料モード及び混焼モードのうちの少なくとも１つのモードと、液体燃料モードとを有し、
前記気体燃料モードは、前記気体燃料を燃焼させて前記エンジンに動力を発生させるモードであり、
前記液体燃料モードは、液体燃料を燃焼させて前記エンジンに動力を発生させるモードであり、
前記混焼モードは、前記気体燃料と前記液体燃料との双方を略同時に燃焼させて前記エンジンに動力を発生させるモードであり、
前記気体燃料モード又は前記混焼モードから前記液体燃料モードに移行する場合、前記制御部は、大気圧よりも大きい圧力の気体を前記気体燃料供給管に導入するように気体燃料供給部を制御するとともに、前記気体燃料供給管から前記気体燃料を排出するように前記燃料排出部を制御する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のエンジンシステム。
【請求項8】
前記エンジンの内部に前記液体燃料を供給する液体燃料供給部を更に備え、
前記燃料流量調整部が前記気体燃料の供給を遮断する前と後とにおいて前記エンジンの回転数が一定に維持されるように、前記制御部は、前記液体燃料供給部による前記液体燃料の供給を制御する、請求項７に記載のエンジンシステム。
前記燃料流量調整部が前記気体燃料の供給を遮断する前と後とにおいて前記エンジンの回転数が一定に維持されるように、前記制御部は、前記液体燃料供給部による前記液体燃料の供給を制御する、請求項７に記載のエンジンシステム。
【請求項9】
前記気体燃料供給管に存在する気体の圧力を検知する圧力検知部と、
前記燃料排出部を制御する制御部と
を更に備え、
前記燃料流量調整部が前記気体燃料の供給を遮断した後において、前記気体燃料供給管に存在する前記気体の圧力が閾値未満になった場合に、前記制御部は、前記気体燃料供給管から前記気体燃料の排出を開始するように前記燃料排出部を制御する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のエンジンシステム。
前記燃料排出部を制御する制御部と
を更に備え、
前記燃料流量調整部が前記気体燃料の供給を遮断した後において、前記気体燃料供給管に存在する前記気体の圧力が閾値未満になった場合に、前記制御部は、前記気体燃料供給管から前記気体燃料の排出を開始するように前記燃料排出部を制御する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のエンジンシステム。
【請求項10】
気体燃料供給部を制御する制御部を更に備え、
前記燃料排出部が前記気体燃料の排出を開始してから所定時間が経過した後に、前記気体燃料供給部が前記気体燃料の流路を閉塞するように、前記制御部は、前記気体燃料供給部を制御する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のエンジンシステム。
前記燃料排出部が前記気体燃料の排出を開始してから所定時間が経過した後に、前記気体燃料供給部が前記気体燃料の流路を閉塞するように、前記制御部は、前記気体燃料供給部を制御する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のエンジンシステム。
【請求項11】
前記気体燃料は、水素、アンモニア、又は、天然ガスである、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載のエンジンシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、エンジンシステムに関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、天然ガスを燃料とした筒内直噴エンジンが開示されている。ガスを燃料とするエンジンでは、燃料噴射弁を用いて高圧のガスを気筒に噴射するため、ガスタンクから燃料噴射弁までの間の燃料供給管が高圧で密閉されている。エンジンの停止時には、燃料供給管に高圧のガスが保持された状態となる。この場合、燃料噴射弁から各気筒内を介してガスが漏れるおそれがあるため、燃料供給管中のガスの圧力を下げる。具体的には、エンジン停止時における燃料供給管中のガスを外部に放出して圧力を下げる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２０－５６３８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献１に記載されているエンジンは、ガス漏れ防止のために、燃料供給管中のガスの圧力を下げることを目的としているに過ぎない。また、特許文献１は、エンジン停止時における燃料供給管中のガスを外部に放出する具体的な手法について開示していない。
【0005】
本発明の目的は、エンジンに気体燃料を供給する気体燃料供給管に残留する気体燃料を効果的に排出できるエンジンシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一局面によれば、エンジンシステムは、エンジンと、気体燃料供給管と、燃料流量調整部と、燃料排出部とを備える。エンジンは、少なくとも気体燃料を燃焼させて動力を発生する。気体燃料供給管は、前記エンジンに前記気体燃料を供給する。燃料流量調整部は、前記気体燃料供給管への前記気体燃料の供給を遮断することが可能である。燃料排出部は、前記燃料流量調整部が前記気体燃料の供給を遮断した状態において、前記気体燃料供給管に残留する前記気体燃料を、大気圧よりも大きい圧力の気体によって前記気体燃料供給管の外部に排出する。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、エンジンに気体燃料を供給する気体燃料供給管に残留する気体燃料を効果的に排出できるエンジンシステムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本発明の実施形態に係るエンジンシステムの構成を示す図である。
【図2】本実施形態に係る水素燃料供給部を示す断面図である。
【図3】本実施形態に係るエンジンシステムを示すブロック図である。
【図4】本実施形態に係るエンジンを停止する際のエンジンシステムの各種状態の変化を示すタイムチャートである。
【図5】本実施形態に係るエンジンを停止する際の残留水素排出方法を示すフローチャートである。
【図6】本実施形態に係るエンジンの運転モードを液体燃料モードに移行する際のエンジンシステムの各種状態の変化を示すタイムチャートである。
【図7】本実施形態に係るエンジンの運転モードを液体燃料モードに移行する際の残留水素排出方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図中、同一または相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。
【0010】
まず、図１を参照して、本発明の実施形態に係るエンジンシステム１００を説明する。図１に示すエンジンシステム１００は、少なくとも気体燃料を燃焼させて動力を発生する。気体燃料は、特に限定されないが、例えば、水素、アンモニア、又は、天然ガスである。天然ガスは、例えば、気化された液化天然ガス（ＬＮＧ：Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ Ｎａｔｕｒａｌ Ｇａｓ）である。エンジンシステム１００は、例えば、乗り物に搭載されるか、建造物内に設置されるか、又は、屋外に設置される。乗り物は、例えば、船舶、自動車、鉄道車両、又は、飛行機である。
【0011】
以下、本明細書において、気体燃料として、水素燃料を例に挙げて説明する。また、エンジンシステム１００が搭載される乗り物として、船舶２００を例に挙げて説明する。なお、本明細書において、船舶２００を「乗り物」と読み替え、水素燃料を「気体燃料」と読み替え、水素を「燃料気体」又は「燃料」と読み替えることができる。
【0012】
図１に示すように、船舶２００は、エンジンシステム１００を備える。エンジンシステム１００は、少なくとも水素燃料を燃焼させて動力を発生する。
【0013】
エンジンシステム１００は、エンジン１と、液化水素タンク３と、気化器５と、水素燃料調整部７と、圧力検知部９と、水素燃料供給管１０と、過給機１１と、インタークーラー１３と、給気管１５と、吸気マニホールド１７と、排気管１９とを備える。吸気マニホールド１７は「給気マニホールド１７」と記載することもできる。
【0014】
エンジン１は、少なくとも水素燃料を燃焼させて動力を発生する。本実施形態では、エンジン１は、水素燃料モードと、液体燃料モードとを有する。水素燃料モードは、水素燃料を燃焼させてエンジン１に動力を発生させるモードである。水素燃料モードは、例えば、エンジン１を水素エンジンとして機能させる水素燃焼モードである。液体燃料モードは、液体燃料を燃焼させてエンジン１に動力を発生させるモードである。液体燃料は、例えば、軽油又は重油である。液体燃料モードは、例えば、エンジン１をディーゼルエンジンとして機能させるディーゼルモードである。
【0015】
水素燃料モードは、本発明の「気体燃料モード」の一例に相当する。「気体燃料モード」は、気体燃料を燃焼させてエンジン１に動力を発生させるモードである。
【0016】
水素燃料供給管１０は、気体状態の水素燃料をエンジン１に供給する。具体的には、液化水素タンク３、気化器５、水素燃料調整部７、及び、圧力検知部９が、この順番で、上流から下流に向かって配置される。
【0017】
本実施形態では、特に明示しない限り、「上流」は、水素燃料をエンジン１の内部に供給する際の水素燃料の流れの上流を示す。また、「下流」は、水素燃料をエンジン１の内部に供給する際の水素燃料の流れの下流を示す。
【0018】
液化水素タンク３は、液体状態の水素燃料である液体水素燃料を貯留する。液化水素タンク３は、水素燃料の供給源である。気化器５は、液化水素タンク３から供給される液体水素燃料を気化して、気体状態の水素燃料を水素燃料供給管１０に供給する。なお、水素燃料は、圧縮された高圧ガスとして保管及び貯留されてもよい。この場合、例えば、エンジンシステム１００は、液化水素タンク３に代えて、圧縮された高圧ガスとしての水素燃料を貯留する圧縮水素タンクを備え、気化器５を備えない。
【0019】
水素燃料調整部７は、水素燃料供給管１０内の水素燃料を調整する。水素燃料調整部７は、例えば、ガスバルブユニット（ＧＶＵ：Ｇａｓ Ｖａｌｖｅ Ｕｎｉｔ）である。ガスバルブユニットは、例えば、複数のバルブ、複数の配管、単数又は複数のガスフィルタ、及び、単数又は複数のガスレギュレータを含む。
【0020】
具体的には、水素燃料調整部７は、燃料流量調整部７１と、燃料排出部７２と、排出管７３とを含む。燃料流量調整部７１は水素燃料供給管１０に配置される。排出管７３は、燃料流量調整部７１よりも下流において、水素燃料供給管１０から分岐している。燃料排出部７２は、排出管７３に配置される。
【0021】
燃料流量調整部７１は、水素燃料供給管１０を流れる水素燃料の流量を調整する。燃料流量調整部７１による水素燃料の流量の調整は、流量を連続的又は段階的に増減させることだけでなく、流量をゼロにすることを含む。燃料流量調整部７１は、少なくとも、水素燃料供給管１０の流路を開いた状態と閉じた状態とを切り替えることができればよい。燃料流量調整部７１は、例えば、流量調整弁又は開閉弁である。流量調整弁は、例えば、調圧弁である。調圧弁は、例えば、単数又は複数の弁から構成される。
【0022】
燃料流量調整部７１は、水素燃料供給管１０の流路を閉塞することで、水素燃料供給管１０のうちの水素燃料供給管１０Ｘへの水素燃料の供給を遮断することが可能である。水素燃料供給管１０Ｘは、水素燃料供給管１０のうち、燃料流量調整部７１から水素燃料供給部５５まで延びる管を示す。従って、燃料流量調整部７１は、水素燃料供給部５５への水素燃料の供給を遮断することが可能である。図１の例では、水素燃料供給管１０Ｘの上流端に燃料流量調整部７１が接続され、水素燃料供給管１０Ｘの下流端に水素燃料供給部５５が接続される。また、排出管７３は、燃料流量調整部７１よりも下流において、水素燃料供給管１０Ｘから分岐している。
【0023】
水素燃料供給管１０Ｘは、本発明の「気体燃料供給管」の一例に相当する。
【0024】
燃料排出部７２は、燃料流量調整部７１が水素燃料供給管１０Ｘへの水素燃料の供給を遮断した状態において、水素燃料供給管１０Ｘに残留する水素燃料を、大気圧よりも大きい圧力の気体によって水素燃料供給管１０Ｘの外部に排出する。従って、本実施形態によれば、エンジン１に水素燃料を供給する水素燃料供給管１０Ｘに残留する水素燃料を効果的に排出できる。例えば、水素燃料供給管１０Ｘに残留する水素燃料の大部分又は全部を、水素燃料供給管１０Ｘの外部に排出できる。
【0025】
具体的には、燃料排出部７２は、排出管７３の流路を開放することで、水素燃料供給管１０Ｘへの水素燃料の供給が遮断された状態において、大気圧よりも大きい圧力の気体によって、排出管７３を介して水素燃料供給管１０に残留する水素燃料を排出する。例えば、燃料排出部７２は、水素燃料供給管１０に残留する水素燃料を、排出管７３を介してエンジン１が設置される部屋（以下、「エンジンルーム」と記載）に排出する。エンジンルームに排出された水素燃料は空気によって希釈される。従って、エンジンルームにおいて、水素燃料の濃度は水素の可燃範囲外の値に低下する。つまり、エンジンルームにおいて、水素燃料の濃度は４％未満に低下する。従って、エンジンルームにおいて水素燃料が着火することはない。燃料排出部７２は、例えば、絞り弁である。絞り弁は、単数又は複数の弁によって構成される。
【0026】
好ましくは、燃料排出部７２は、燃料流量調整部７１が水素燃料の供給を遮断した後において水素燃料供給管１０Ｘを開放することで、水素燃料供給管１０Ｘに残留する水素燃料を、大気圧よりも大きい圧力の気体によって水素燃料供給管１０Ｘの外部に排出する。この好ましい例によれば、水素燃料供給管１０Ｘへの水素燃料の供給を遮断した後であって、水素燃料供給管１０Ｘを開放して水素燃料を排出する前においては、水素燃料供給管１０Ｘからエンジン１に対して水素燃料を供給できる。従って、水素燃料をエンジン１で無駄なく燃焼できる。また、水素燃料供給管１０Ｘに残留する水素燃料を無駄なく消費することで、水素燃料供給管１０Ｘに残留する水素燃料を排出する際の排出量を低減できる。
【0027】
水素燃料供給管１０Ｘに残留する水素燃料を排出する際の制御の詳細は、後述する。以下、本実施形態では、一例として、大気圧よりも大きい圧力の気体は、大気圧よりも大きい圧力の空気である。なお、大気圧よりも大きい圧力の気体は、例えば、不活性気体でもよい。不活性気体は、例えば、窒素、アルゴン、ヘリウム、又は、二酸化炭素である。
【0028】
圧力検知部９は、水素燃料供給管１０に存在する気体の圧力を検知する。圧力検知部９は、例えば、圧力センサーである。
【0029】
給気管１５は、過給機１１、インタークーラー１３、及び、吸気マニホールド１７を介して、エンジン１の外部の空気をエンジン１に供給する。具体的には、過給機１１及びインタークーラー１３が、この順番で、給気の上流から下流に向かって配置される。過給機１１は、大気圧よりも大きい圧力の空気を、エンジン１の内部に供給する。具体的には、過給機１１は、給気管１５を流れる空気を圧縮して、大気圧よりも大きい圧力の空気を給気管１５に流す。以下、「圧縮された空気」は、大気圧よりも大きい圧力の空気を示す。
【0030】
インタークーラー１３は、過給機１１によって圧縮された空気を冷却して、吸気マニホールド１７に供給する。吸気マニホールド１７は、エンジン１に対して、圧縮及び冷却された空気を供給する。具体的には、エンジン１は、複数の気筒１ａを有する。図１には、図面の簡略化のために、１つの気筒１ａが図示されている。そして、吸気マニホールド１７は、圧縮及び冷却された空気を各気筒１ａに供給する。なお、エンジン１は、１つの気筒１ａを有していてもよい。この場合、吸気マニホールド１７は省略可能である。
【0031】
排気管１９には、エンジン１から排出される排気ガスが流れる。つまり、排気管１９は、排気ガスをエンジン１の外部に排出する。排気ガスは過給機１１によって利用される。具体的には、過給機１１は、タービン１１１と、コンプレッサー１１２とを含む。タービン１１１は排気管１９に配置され、コンプレッサー１１２は給気管１５に配置される。タービン１１１は、排気管１９を流れる排気ガスによって回転し、回転力をコンプレッサー１１２に伝達する。そして、コンプレッサー１１２は、タービン１１１の回転力によって駆動され、給気管１５を流れる空気を圧縮して、大気圧よりも大きい圧力の空気を生成する。
【0032】
エンジン１は、シリンダーヘッド５１、シリンダーブロック５２、吸気バルブ５３、排気バルブ５４、水素燃料供給部５５、液体燃料供給部５６、着火誘引部５７、ピストン５８、コネクティングロッド５９、クランクシャフト６０、及び、エンジン回転数検知部６２を含む。吸気バルブ５３は「給気バルブ５３」と記載することもできる。また、エンジン１は燃焼室６１を有する。燃焼室６１は、シリンダーブロック５２に形成される。燃焼室６１は、シリンダーヘッド５１とピストン５８との間の空間である。
【0033】
シリンダーヘッド５１は、シリンダーブロック５２の上部に固定される。シリンダーヘッド５１は、吸気通路６３及び排気通路６４を有する。吸気通路６３は「給気通路６３」と記載することもできる。
【0034】
吸気通路６３の入口には、吸気マニホールド１７が接続される。従って、吸気通路６３には、吸気マニホールド１７から、圧縮及び冷却された空気が供給される。吸気通路６３の出口は、燃焼室６１に接続される。
【0035】
水素燃料供給部５５は、シリンダーヘッド５１に配置される。そして、水素燃料供給部５５は、水素燃料を燃焼室６１で燃焼させる場合、つまり、水素燃料モードにおいて、水素燃料供給管１０Ｘから供給される水素燃料をエンジン１の内部に供給する。図１の例では、矢印ＳＬによって示されるように、水素燃料供給部５５は、水素燃料モードにおいて、水素燃料供給管１０Ｘから吸気通路６３に水素燃料を供給する。この場合、例えば、水素燃料供給部５５は水素燃料を噴射する。従って、水素燃料は、吸気マニホールド１７から供給される空気と混合されて、燃焼室６１に供給される。水素燃料供給部５５が供給する水素燃料は、エンジン１（具体的にはピストン５８）を駆動するために燃焼される気体燃料である。
【0036】
なお、例えば、水素燃料供給部５５は、吸気マニホールド１７に配置されてもよいし、インタークーラー１３よりも下流において給気管１５に配置されてもよい。
【0037】
水素燃料供給部５５は、本発明の「気体燃料供給部」の一例に相当する。水素燃料供給部５５は、例えば、ガスアドミッションバルブ（ＧＡＶ：Ｇａｓ Ａｄｍｉｓｓｉｏｎ Ｖａｌｖｅ）、又は、ガスインジェクター（Ｇａｓ Ｉｎｊｅｃｔｏｒ）を含む。
【0038】
具体的には、吸気通路６３の出口には、吸気バルブ５３が配置される。吸気バルブ５３は、吸気通路６３の出口を、開いたり、閉じたりする。吸気バルブ５３が吸気通路６３の出口を開くと、空気と混合された水素燃料が燃焼室６１に供給される。詳細には、水素燃料を燃焼室６１で燃焼させる場合、つまり、水素燃料モードでは、吸気バルブ５３が開いた時に、水素燃料供給部５５は、水素燃料の流路の開放することで、水素燃料供給管１０Ｘからエンジン１の内部に水素燃料を供給する。
【0039】
より詳細には、水素燃料を燃焼室６１で燃焼させる場合、つまり、水素燃料モードでは、水素燃料供給部５５は、吸気バルブ５３の開閉に同期して水素燃料の流路の開閉を繰り返すことで、エンジン１の内部に間欠的に水素燃料を供給する。換言すれば、水素燃料モードでは、水素燃料供給部５５は、水素燃料の供給と供給停止とを交互に繰り返すことで、エンジン１の内部に水素燃料を間欠的に供給する。更に換言すれば、水素燃料モードでは、水素燃料供給部５５は、水素燃料供給管１０Ｘとエンジン１の内部との間で連通状態と遮断状態とを交互に繰り返すことで、エンジン１の内部に水素燃料を間欠的に供給する。連通状態は、水素燃料供給管１０Ｘとエンジン１の内部とが連通されて、水素燃料供給管１０Ｘとエンジン１の内部との間で気体が流通可能な状態を示す。遮断状態は、水素燃料供給管１０Ｘとエンジン１の内部とが遮断されて、水素燃料供給管１０Ｘとエンジン１の内部との間で気体が流通不可能な状態を示す。
【0040】
図１の例では、水素燃料が吸気通路６３に供給されているため、水素燃料供給部５５は、水素燃料をエンジン１の内部に直接的に供給している。ただし、水素燃料供給部５５は、水素燃料をエンジン１の内部に間接的に供給してもよい。例えば、水素燃料供給部５５は、吸気マニホールド１７に配置されてもよい。この場合は、水素燃料供給部５５は、吸気マニホールド１７内の吸気通路（不図示）に水素燃料を供給することで、吸気マニホールド１７を介して水素燃料をエンジン１の内部に供給する。又は、例えば、水素燃料供給部５５は、インタークーラー１３よりも下流において給気管１５に配置されてもよい。この場合は、水素燃料供給部５５は、給気管１５の流路（不図示）に水素燃料を供給することで、給気管１５及び吸気マニホールド１７を介して水素燃料をエンジン１の内部に供給する。
【0041】
また、図１の例では、水素燃料供給部５５は、吸気通路６３に水素燃料を供給することで、吸気通路６３を介して燃焼室６１に水素燃料を間接的に供給している。ただし、水素燃料供給部５５は、燃焼室６１に水素燃料を直接的に供給してもよい。水素燃料供給部５５が、水素燃料を燃焼室６１に対して直接的又は間接的に供給できる限りにおいて、水素燃料供給部５５の配置は特に限定されない。
【0042】
ここで、本実施形態では、水素燃料供給管１０Ｘに残留する水素燃料を排出する場合、水素燃料供給部５５は、水素燃料の流路を開放することで（つまり、水素燃料供給管１０Ｘとエンジン１の内部とを連通することで）、矢印ＤＬによって示されるように、大気圧よりも大きい圧力の空気を、燃料流量調整部７１が水素燃料の供給を遮断した状態において水素燃料供給管１０Ｘに導入する。そして、燃料排出部７２は、燃料流量調整部７１が水素燃料の供給を遮断した状態において、水素燃料供給管１０Ｘに残留する水素燃料を、水素燃料供給管１０Ｘに導入された空気によって水素燃料供給管１０Ｘの外部に排出する。
【0043】
従って、大気圧よりも大きい圧力の空気を水素燃料供給管１０Ｘに導入する場合と、エンジン１の内部に水素燃料を供給する場合とで、水素燃料供給部５５が共用される。つまり、大気圧よりも大きい圧力の空気を水素燃料供給管１０Ｘに導入する経路と、エンジン１の内部に水素燃料を供給する経路とが、同じである。従って、大気圧よりも大きい圧力の空気を水素燃料供給管１０Ｘに導入するための専用の空気導入機構が不要である。その結果、水素燃料供給管１０Ｘに残留する水素燃料を効果的に排出可能な構成を実現しつつも、エンジンシステム１００の製造コストを低減できる。
【0044】
特に、本実施形態では、水素燃料供給管１０Ｘに残留する水素燃料を排出する場合に水素燃料供給管１０Ｘに導入される空気は、過給機１１によって供給される空気である。つまり、水素燃料供給管１０Ｘに残留する水素燃料を排出する場合、水素燃料供給部５５は、水素燃料の流路を開放することで（つまり、水素燃料供給管１０Ｘとエンジン１の内部とを連通することで）、矢印ＤＬによって示されるように、過給機１１によって供給される空気を水素燃料供給管１０Ｘに導入する。従って、水素燃料供給管１０Ｘに残留する水素燃料は、水素燃料供給管１０Ｘへの水素燃料の供給が遮断されている状態において、過給機１１によって供給される「大気圧よりも大きい圧力の空気」によって排出管７３から排出される。よって、水素燃料供給管１０Ｘに残留する水素燃料を排出するための専用のコンプレッサーの設置が不要である。その結果、水素燃料供給管１０Ｘに残留する水素燃料を効果的に排出可能な構成を実現しつつも、エンジンシステム１００の製造コストを更に低減できる。なお、水素燃料供給管１０に残留する水素燃料を排出する際の制御の詳細は、後述する。
【0045】
具体的には、本実施形態では、水素燃料供給管１０Ｘに残留する水素燃料を排出する場合、水素燃料供給部５５は、燃料流量調整部７１が水素燃料供給管１０Ｘへの水素燃料の供給を遮断する前から、水素燃料の流路を開閉する動作を繰り返すことを継続することで、燃料流量調整部７１が水素燃料の供給を遮断した状態において、大気圧よりも大きい圧力の空気を水素燃料供給管１０Ｘに間欠的に導入する。
【0046】
つまり、水素燃料供給管１０Ｘに残留する水素燃料を排出する場合、水素燃料供給部５５は、燃料流量調整部７１が水素燃料供給管１０Ｘへの水素燃料の供給を遮断する前から、水素燃料供給管１０Ｘとエンジン１の内部との間で連通状態と遮断状態とを交互に繰り返す動作を継続することで、燃料流量調整部７１が水素燃料供給管１０Ｘへの水素燃料の供給を遮断した状態において、大気圧よりも大きい圧力の空気を水素燃料供給管１０Ｘに間欠的に導入する。
【0047】
従って、本実施形態によれば、燃料流量調整部７１が水素燃料供給管１０Ｘへの水素燃料の供給を遮断する際に水素燃料供給部５５の制御を変更することなく、大気圧よりも大きい圧力の空気を水素燃料供給管１０Ｘに導入できる。つまり、水素燃料供給部５５の制御が容易である。
【0048】
【0049】
水素燃料供給部５５は、例えば、バルブ５５１と、スリーブ５５４とを含む。図２は、バルブ５５１が開いた状態を示している。バルブ５５１は、例えば、ガスアドミッションバルブ（ＧＡＶ）である。スリーブ５５４は、略筒状である。例えば、スリーブ５５４は、略円筒状である。
【0050】
例えば、バルブ５５１は、シリンダーヘッド５１の上部に配置される。バルブ５５１の上流側には、水素燃料供給管１０Ｘの下流端が接続される。一方、バルブ５５１の下流側には、スリーブ５５４が接続される。スリーブ５５４は、バルブ５５１の下流側から吸気通路６３に向かって延びる。そして、スリーブ５５４は、シリンダーヘッド５１を貫通し、吸気通路６３に突き出ている。
【0051】
バルブ５５１は、開いた状態において、水素燃料供給管１０Ｘの流路１１０とエンジン１の内部（図２の例では、吸気通路６３）との間を連通状態にする。一方、バルブ５５１は、閉じた状態において、水素燃料供給管１０Ｘの流路１１０とエンジン１の内部（図２の例では、吸気通路６３）との間を遮断状態にする。
【0052】
具体的には、バルブ５５１が開いた状態では、バルブ５５１の流路５５５を介して、水素燃料供給管１０Ｘの流路１１０とスリーブ５５４の流路５５６とが連通する。従って、バルブ５５１が開くと、矢印ＳＬに示されるように、水素燃料供給管１０Ｘ内の水素燃料は、スリーブ５５４から吸気通路６３に供給される。つまり、スリーブ５５４は、水素燃料を吸気通路６３に噴射する。
【0053】
一方、バルブ５５１が閉じた状態では、流路５５５が遮断される。従って、バルブ５５１が閉じると、水素燃料供給管１０からスリーブ５５４への水素燃料の供給が停止される。その結果、スリーブ５５４から吸気通路６３への水素燃料の供給が停止される。つまり、スリーブ５５４は、水素燃料の噴射を停止する。
【0054】
更に具体的には、水素燃料を燃焼室６１で燃焼させる場合、つまり、水素燃料モードでは、バルブ５５１は、水素燃料の流路５５５の開閉を繰り返すことで、エンジン１の内部に水素燃料を間欠的に供給する。つまり、水素燃料モードでは、バルブ５５１は、開状態と閉状態とを交互に繰り返すことで、エンジン１の内部に水素燃料を間欠的に供給する。
【0055】
例えば、バルブ５５１は、ハウジング５５２と、駆動体５５３とを含む。ハウジング５５２は、流路５５５を有する。流路５５５は、水素燃料供給管１０Ｘの流路１１０に接続される。駆動体５５３は、ハウジング５５２内を開方向Ｄ１及び閉方向Ｄ２に移動することで、流路５５５を開閉する。開方向Ｄ１は、例えば、鉛直上方向を示す。閉方向Ｄ２は、例えば、鉛直下方向を示す。
【0056】
具体的には、駆動体５５３は、開方向Ｄ１に移動することで、流路５５５を開放する。従って、水素燃料供給管１０Ｘの流路１１０が流路５５５を介してスリーブ５５４の流路５５６に連通する。その結果、矢印ＳＬに示されるように、水素燃料供給管１０Ｘからの水素燃料が、流路５５５を通って流路５５６に流れ、スリーブ５５４から噴射される。一方、駆動体５５３は、閉方向Ｄ２に移動することで、流路５５５を閉塞する。つまり、流路５５５が遮断される。従って、水素燃料は、スリーブ５５４から噴射されない。
【0057】
更に具体的には、水素燃料モードでは、駆動体５５３が、開方向Ｄ１への移動と閉方向Ｄ２への移動とを交互に繰り返すことで、流路５５５の開閉が繰り返される。その結果、スリーブ５５４は、水素燃料を間欠的に噴射する。
【0058】
ここで、本実施形態では、水素燃料供給管１０Ｘに残留する水素燃料を排出する場合、バルブ５５１は、開いた状態になることで、水素燃料の流路５５５を開放して、水素燃料供給管１０Ｘとエンジン１の内部（図２の例では吸気通路６３）とを連通する。つまり、水素燃料供給管１０Ｘに残留する水素燃料を排出する場合、駆動体５５３は、開方向Ｄ１に移動することで、水素燃料の流路５５５を開放して、水素燃料供給管１０Ｘとエンジン１の内部とを連通する。従って、矢印ＤＬに示されるように、過給機１１によって供給される空気が、スリーブ５５４の流路５５６及びバルブ５５１の流路５５５を通って水素燃料供給管１０Ｘに導入される。その結果、水素燃料供給管１０Ｘに残留する水素燃料は、水素燃料供給管１０Ｘへの水素燃料の供給が遮断された状態において、大気圧よりも大きい圧力の空気によって、排出管７３から外部に排出される。
【0059】
具体的には、水素燃料供給管１０Ｘに残留する水素燃料を排出する場合、バルブ５５１（具体的には駆動体５５３）は、燃料流量調整部７１が水素燃料供給管１０Ｘへの水素燃料の供給を遮断する前から、開状態と閉状態とを繰り返す動作を継続することで、水素燃料の流路５５５を開閉する動作を繰り返して、水素燃料供給管１０Ｘとエンジン１の内部（図２の例では吸気通路６３）とを間欠的に連通する。つまり、水素燃料供給管１０Ｘに残留する水素燃料を排出する場合、バルブ５５１（具体的には駆動体５５３）は、燃料流量調整部７１が水素燃料供給管１０Ｘへの水素燃料の供給を遮断する前から、水素燃料供給管１０Ｘとエンジン１の内部との間で連通状態と遮断状態とを交互に繰り返す動作を継続する。従って、燃料流量調整部７１が水素燃料供給管１０Ｘへの水素燃料の供給を遮断した状態において、矢印ＤＬに示されるように、過給機１１によって供給される空気が水素燃料供給管１０Ｘに間欠的に導入される。
【0060】
図１に戻って、排気通路６４の入口は燃焼室６１に接続される。排気通路６４の出口は排気管１９に接続される。従って、燃焼室６１からの排気ガスは、排気通路６４を通って排気管１９に排出される。具体的には、排気通路６４の入口には、排気バルブ５４が配置される。排気バルブ５４は、排気通路６４の入口を、開いたり、閉じたりする。排気バルブ５４が排気通路６４の入口を開くと、排気ガスが排気通路６４を通って排気管１９に排出される。
【0061】
液体燃料供給部５６は、液体燃料モードにおいて、燃焼室６１に向けて液体燃料を供給する。例えば、液体燃料供給部５６は、燃焼室６１に向けて液体燃料を噴射する。液体燃料供給部５６が供給する液体燃料は、エンジン１（具体的にはピストン５８）を駆動するために燃焼される液体燃料である。液体燃料は、例えば、軽油又は重油である。液体燃料供給部５６は、例えば、液体燃料インジェクターである。液体燃料インジェクターは、例えば、メイン噴射弁である。
【0062】
着火誘引部５７は、水素燃料モードにおいて、水素燃料供給部５５によって燃焼室６１に供給された水素燃料の着火を誘引する液体燃料を、燃焼室６１に噴射する。また、着火誘引部５７は、液体燃料モードにおいて、液体燃料供給部５６によって燃焼室６１に供給された液体燃料の着火を誘引する液体燃料を、燃焼室６１に噴射する。
【0063】
着火誘引部５７が水素燃料モード及び液体燃料モードにおいて噴射する液体燃料の噴射量は、液体燃料供給部５６が液体燃料モードにおいて供給する液体燃料の供給量よりも少ない。なぜなら、着火誘引部５７が噴射する液体燃料の噴射量は、水素燃料の着火及び液体燃料の着火を誘引できる程度の量で十分だからである。以下、着火誘引部５７が噴射する液体燃料を「パイロット燃料」と記載する場合がある。パイロット燃料は、例えば、軽油又は重油である。パイロット燃料の種類は、例えば、液体燃料供給部５６が供給する液体燃料と同じ種類である。着火誘引部５７は、例えば、パイロット燃料インジェクターである。パイロット燃料インジェクターは、例えば、パイロット燃料噴射弁である。また、着火誘引部５７は、例えば、火花又はレーザーで点火を行う「点火プラグ」であってもよい。
【0064】
なお、液体燃料モードにおいてパイロット燃料の噴射なしで液体燃料を着火できる場合でも、着火誘引部５７は、液体燃料モードにおいてパイロット燃料を噴射する。液体燃料の燃焼によって着火誘引部５７が損傷することを防止するためである。
【0065】
シリンダーブロック５２は、気筒１ａを構成する。シリンダーブロック５２は、ピストン５８、コネクティングロッド５９、及び、クランクシャフト６０を収容する。ピストン５８は、シリンダーブロック５２の内部を上下に往復運動する。コネクティングロッド５９は、ピストン５８とクランクシャフト６０とを連結する。そして、コネクティングロッド５９は、ピストン５８の往復運動をクランクシャフト６０に伝達する。クランクシャフト６０は、ピストン５８の往復運動を回転運動に変換する。
【0066】
例えば、水素燃料モードでは、ピストン５８が下降し、排気バルブ５４が閉じた状態で吸気バルブ５３が開くと、空気と混合された水素燃料が吸気通路６３から燃焼室６１に供給される。つまり、水素燃料供給部５５は、吸気バルブ５３が開くタイミングで、水素燃料を噴射する。次に、排気バルブ５４及び吸気バルブ５３が閉じた状態で、ピストン５８が上昇する。次に、ピストン５８の上死点において、着火誘引部５７がパイロット燃料を噴射し、水素燃料が着火して燃焼する。その結果、燃焼によってピストン５８は下降する。次に、ピストン５８が上昇し、吸気バルブ５３が閉じた状態で排気バルブ５４が開く。その結果、排気ガスが燃焼室６１から排気通路６４に排出される。
【0067】
例えば、液体燃料モードでは、ピストン５８が下降し、排気バルブ５４が閉じた状態で吸気バルブ５３が開くと、空気が吸気通路６３から燃焼室６１に供給される。次に、排気バルブ５４及び吸気バルブ５３が閉じた状態で、ピストン５８が上昇する。次に、ピストン５８の上死点において、液体燃料供給部５６が液体燃料を噴射するとともに、着火誘引部５７がパイロット燃料を噴射する。従って、液体燃料が着火して燃焼する。その結果、燃焼によってピストン５８は下降する。次に、ピストン５８が上昇し、吸気バルブ５３が閉じた状態で排気バルブ５４が開く。その結果、排気ガスが燃焼室６１から排気通路６４に排出される。
【0068】
エンジン回転数検知部６２は、エンジン１の単位時間当たりの回転数を検知する。エンジン回転数検知部６２は、例えば、エンジン回転数センサーである。エンジン回転数センサーは、例えば、センサーとパルス発生器とにより構成され、クランクシャフト６０の回転に応じてパルス信号を発生する。
【0069】
次に、図３を参照して、エンジンシステム１００を説明する。図３は、エンジンシステム１００を示すブロック図である。図３に示すように、エンジンシステム１００は、エンジン制御装置２１と、操作制御装置２３と更に備える。
【0070】
操作制御装置２３は、操作者からの操作を受け付け、操作者からの操作に応じた操作信号をエンジン制御装置２１に出力する。
【0071】
操作制御装置２３は、例えば、入力装置と、表示装置と、コンピューターとを含む。入力装置は、例えば、キーボード、ポインティングデバイス、ダイヤル、及び、プッシュボタンを含む。表示装置は、例えば、液晶ディスプレイである。表示装置は、例えば、タッチパネルを含んでいてもよい。コンピューターは、例えば、プロセッサーと記憶装置とを含む。プロセッサーは、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を含む。記憶装置は、データ及びコンピュータープログラムを記憶する。記憶装置は、例えば、半導体メモリー等の主記憶装置と、半導体メモリー及びハードディスクドライブ等の補助記憶装置とを含む。記憶装置は、リムーバブルメディアを含んでいてもよい。操作制御装置２３は、例えば、操作制御盤である。
【0072】
エンジン制御装置２１は、エンジン１を制御する。例えば、エンジン制御装置２１は、操作制御装置２３が出力した操作信号に応じてエンジン１を制御する。また、例えば、エンジン制御装置２１は、コンピュータープログラムに従ってエンジン１を制御する。
【0073】
エンジン制御装置２１は、例えば、水素燃料供給部５５、液体燃料供給部５６、及び、着火誘引部５７を制御する。また、エンジン制御装置２１は、水素燃料調整部７を制御する。例えば、エンジン制御装置２１は、燃料流量調整部７１及び燃料排出部７２を制御する。さらに、エンジン制御装置２１は、圧力検知部９から、水素燃料供給管１０内の気体の圧力を示す情報を受信する。
【0074】
エンジン制御装置２１は、例えば、コンピューターである。コンピューターは、例えば、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）である。具体的には、エンジン制御装置２１は、制御部２１１と、記憶部２１２とを含む。制御部２１１は、ＣＰＵ等のプロセッサーを含む。記憶部２１２は、記憶装置を含み、データ及びコンピュータープログラムを記憶する。記憶装置は、例えば、半導体メモリー等の主記憶装置及び補助記憶装置を含む。記憶装置は、リムーバブルメディアを含んでいてもよい。
【0075】
制御部２１１は、エンジン１及び水素燃料調整部７を制御する。具体的には、制御部２１１は、水素燃料供給部５５、液体燃料供給部５６、着火誘引部５７、燃料流量調整部７１、及び、燃料排出部７２を制御する。更に具体的には、制御部２１１のプロセッサーは、記憶部２１２の記憶装置に記憶されたコンピュータープログラムを実行することで、水素燃料供給部５５、液体燃料供給部５６、着火誘引部５７、燃料流量調整部７１、及び、燃料排出部７２を制御する。
【0076】
水素燃料モードからエンジン１を停止する場合、制御部２１１は、水素燃料供給管１０Ｘへの水素燃料の供給が遮断された状態において大気圧よりも大きい圧力の空気を水素燃料供給管１０に導入するように水素燃料供給部５５を制御する。加えて、水素燃料モードからエンジン１を停止する場合、制御部２１１は、水素燃料供給管１０Ｘへの水素燃料の供給が遮断された状態において水素燃料供給管１０から水素燃料を排出するように燃料排出部７２を制御する。その結果、水素燃料モードからのエンジン１の停止後に、水素燃料供給管１０に水素燃料が残留することを効果的に抑制できる。
【0077】
エンジン１を停止する場合とは、エンジン停止条件が満足された場合を示す。エンジン停止条件は、エンジン１を停止するための条件を示す。エンジン停止条件は、例えば、エンジン１を停止するエンジン停止指示を操作制御装置２３から制御部２１１が受信したことである。又は、エンジン停止条件は、例えば、制御部２１１が、コンピュータープログラムに従った演算を実行することで、エンジン１の状態に基づいてエンジン１を停止することを決定したことである。
【0078】
また、水素燃料モードから液体燃料モードに移行する場合、制御部２１１は、水素燃料供給管１０Ｘへの水素燃料の供給が遮断された状態において大気圧よりも大きい圧力の空気を水素燃料供給管１０に導入するように水素燃料供給部５５を制御する。加えて、水素燃料モードから液体燃料モードに移行する場合、制御部２１１は、水素燃料供給管１０Ｘへの水素燃料の供給が遮断された状態において水素燃料供給管１０から水素燃料を排出するように燃料排出部７２を制御する。その結果、水素燃料モードから液体燃料モードに移行後に、水素燃料供給管１０に水素燃料が残留することを効果的に抑制できる。
【0079】
水素燃料モードから液体燃料モードに移行する場合とは、液体燃料モード移行条件が満足された場合を示す。液体燃料モード移行条件は、エンジン１の運転モードを水素燃料モードから液体燃料モードに移行するための条件を示す。液体燃料モード移行条件は、例えば、水素燃料モードから液体燃料モードに移行する移行指示を制御部２１１が操作制御装置２３から受信したことである。又は、液体燃料モード移行条件は、例えば、制御部２１１が、コンピュータープログラムに従った演算を実行することで、エンジン１の状態に基づいて運転モードを水素燃料モードから液体燃料モードに移行することを決定したことである。
【0080】
仮に、水素燃料モードからのエンジン１の停止時、又は、水素燃料モードから液体燃料モードへの移行時に、水素燃料が水素燃料供給管１０Ｘに残留すると、水素分子のサイズは小さいため、水素分子が部品同士の継ぎ目部分から徐々に流出したり、各種バルブの密閉が不十分な場合に水素分子がバルブから流出したりする可能性がある。この場合、水素分子が、様々な要因でエンジン１の予期できない場所に流入又は滞留する可能性がある。そこで、本実施形態では、大気圧よりも大きい圧力の空気によって水素燃料供給管１０Ｘに残留する水素燃料を排出することで水素燃料を希釈し、水素分子がエンジン１の予期できない場所に流入及び滞留することを防止する。なお、仮に、エンジン１の予期できない場所に水素分子が流入又は滞留すると、例えば、水素分子が、エンジン１再稼働時に発生する静電気、又は、エンジン１運転時の排気に起因する高熱の影響を受ける可能性がある。
【0081】
次に、図４を参照して、水素燃料モードにおいてエンジン１を停止させる際の残留水素排出制御を説明する。残留水素排出制御は、水素燃料供給部５５及び水素燃料調整部７によって水素燃料供給管１０Ｘに残留する水素を排出する制御を示す。
【0082】
図４は、水素燃料モードにおいてエンジン１を停止させる際のエンジンシステム１００の各種状態の変化を示すタイムチャートである。
【0083】
図４において、チャートＣＴ１～ＣＴ８の横軸は時間を示す。チャートＣＴ１の縦軸はエンジン１の状態を示し、チャートＣＴ２の縦軸は燃料流量調整部７１の状態（開状態又は閉状態）を示し、チャートＣＴ３の縦軸は、水素燃料供給部５５の状態（開状態又は閉状態）を示す。チャートＣＴ４の縦軸は水素燃料供給管１０Ｘ内の水素量を示し、チャートＣＴ５の縦軸は液体燃料供給部５６による液体燃料の供給量を示し、チャートＣＴ６の縦軸は着火誘引部５７によるパイロット燃料の噴射量を示す。チャートＣＴ７の縦軸は燃料排出部７２の状態（開状態又は閉状態）を示し、チャートＣＴ８の縦軸は水素燃料供給管１０Ｘ内の気体の圧力を示す。
【0084】
図４に示すように、時刻ｔ１よりも前の時間では、エンジンシステム１００の状態は次の通りである。すなわち、チャートＣＴ１に示すように、エンジン１は水素燃料モードで運転されている。従って、チャートＣＴ２に示すように、燃料流量調整部７１は、開状態である。従って、水素燃料供給管１０Ｘには気化器５から水素燃料が供給される。その結果、チャートＣＴ４に示すように、水素燃料供給管１０Ｘ内の水素量は略一定に維持されている。同様に、チャートＣＴ８に示すように、水素燃料供給管１０Ｘ内の気体（水素燃料）の圧力は略一定に維持されている。また、チャートＣＴ３に示すように、水素燃料供給部５５は、開閉を繰り返すことで、エンジン１の燃焼室６１に水素燃料を間欠的に供給している。更に、チャートＣＴ６に示すように、着火誘引部５７は、開閉を繰り返すことで、エンジン１の燃焼室６１にパイロット燃料を間欠的に噴射している。従って、チャートＣＴ１に示すように、エンジン１は、燃焼室６１における水素燃料の燃焼によって駆動している。この場合、エンジン１は、例えば、一定の回転数で回転する。一方、チャートＣＴ７に示すように、燃料排出部７２は、閉状態である。従って、排出管７３の流路は閉塞されている。また、チャートＣＴ５に示すように、液体燃料供給部５６は、液体燃料の供給を停止している。
【0085】
次に、時刻ｔ１において、エンジン停止条件が満足される。例えば、時刻ｔ１において、制御部２１１は、エンジン停止指示を受け付ける。その結果、チャートＣＴ１に示すように、時刻ｔ１において、エンジン１は、クーリングモードを開始する。クーリングモードは、エンジン１が無負荷運転を実行するモードであって、エンジン１の停止前にエンジン１を冷却するモードである。
【0086】
時刻ｔ１においてエンジン停止条件が満足された場合でも、チャートＣＴ３に示すように、水素燃料供給部５５が時刻ｔ１よりも前から継続して開閉を繰り返すように、制御部２１１は水素燃料供給部５５を制御している。
【0087】
時刻ｔ１でエンジン停止条件が満足されたことに応答して、チャートＣＴ２に示すように、制御部２１１は、燃料流量調整部７１を閉状態にすることで水素燃料供給管１０Ｘへの水素燃料の供給を遮断する。従って、時刻ｔ１において、チャートＣＴ４、ＣＴ８に示すように、水素燃料供給管１０Ｘ内の水素量及び気体圧力（水素圧力）が低下し始める。その結果、時刻ｔ１において、例えば、エンジン１の回転数が、低下し始める。また、時刻ｔ１において、チャートＣＴ５に示すように、液体燃料供給部５６がエンジン１の燃焼室６１への液体燃料の供給を開始するように、制御部２１１は液体燃料供給部５６を制御する。更に、チャートＣＴ６に示すように、時刻ｔ１以降でも引き続き、着火誘引部５７は、開閉を繰り返すことで、エンジン１の燃焼室６１にパイロット燃料を間欠的に噴射している。
【0088】
時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間Ｔ１において、チャートＣＴ３に示すように、水素燃料供給部５５が開閉することで、水素燃料供給管１０Ｘに残留する水素燃料が燃焼室６１に供給されて燃焼される。加えて、期間Ｔ１において、チャートＣＴ５に示すように、液体燃料供給部５６が液体燃料の供給量を目標供給量Ｑ１に向かって増加するように、制御部２１１は液体燃料供給部５６を制御する。従って、期間Ｔ１では、燃焼室６１で液体燃料も燃焼される。その結果、水素燃料供給管１０Ｘへの水素燃料の供給が遮断されているにも拘わらず、期間Ｔ１では、エンジン１が、回転数を一定に維持する。なお、チャートＣＴ６に示すように、期間Ｔ１でも、パイロット燃料の間欠的な噴射が継続されている。
【0089】
すなわち、本実施形態では、クーリングモードにおいてエンジン１の回転数を一定に維持するために、クーリングモードの期間Ｔ１において、液体燃料だけでなく、水素燃料も燃焼させる。その結果、クーリングモードにおける液体燃料の供給量を低減できる。また、クーリングモードの期間Ｔ１において、水素燃料供給管１０Ｘに残留した水素燃料を燃焼することで、時刻ｔ２以降における水素燃料供給管１０Ｘから外部（例えば、エンジンルーム）への水素燃料の排出量を低減できる。
【0090】
ここで、本明細書において、エンジン１の回転数を一定に維持する場合、一定に維持される回転数は、特に限定されず、任意の回転数であってよい。
【0091】
次に、時刻ｔ２では、チャートＣＴ７に示すように、燃料排出部７２が開状態になるように、制御部２１１は燃料排出部７２を制御する。従って、燃料排出部７２は、開状態になって排出管７３を開放する。加えて、チャートＣＴ３に示すように、水素燃料供給部５５が時刻ｔ２よりも前から継続して開閉を繰り返すように、制御部２１１は水素燃料供給部５５を制御している。その結果、チャートＣＴ４に示すように、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間Ｔ２において、水素燃料供給管１０Ｘに残留する水素燃料が、水素燃料供給部５５を介して水素燃料供給管１０Ｘに導入される空気（具体的には大気圧よりも大きい圧力の空気）によって、排出管７３から外部に排出される。また、期間Ｔ２では、チャートＣＴ８に示すように、水素燃料供給管１０Ｘ内の気体（空気と水素との混合気体）の圧力は略一定になる。期間Ｔ２での水素燃料供給管１０Ｘ内の気体の圧力は、期間Ｔ１での水素燃料供給管１０Ｘ内の気体の圧力よりも小さい。
【0092】
期間Ｔ２では、チャートＣＴ３に示すように、水素燃料供給部５５が開閉を繰り返しているが、水素燃料供給部５５は水素燃料を燃焼室６１に供給していない。なぜなら、水素燃料供給部５５から水素燃料供給管１０Ｘに向かって、大気圧よりも大きい圧力の空気が流入しているからである。また、期間Ｔ２では、チャートＣＴ５に示すように、液体燃料供給部５６による液体燃料の供給量が目標供給量Ｑ１に維持されるように、制御部２１１は液体燃料供給部５６を制御する。従って、クーリングモードの期間Ｔ２では、液体燃料の燃焼だけで、エンジン１の回転数が一定に維持される。目標供給量Ｑ１は、液体燃料の燃焼だけでエンジン１の回転数を一定に維持可能な液体燃料の供給量を示す。なお、チャートＣＴ６に示すように、期間Ｔ２でも、パイロット燃料の間欠的な噴射が継続されている。
【0093】
次に、時刻ｔ３において、チャートＣＴ７に示すように、燃料排出部７２が閉状態になるように、制御部２１１は燃料排出部７２を制御する。従って、燃料排出部７２は、閉状態になって排出管７３を閉塞する。また、時刻ｔ３では、チャートＣＴ３に示すように、水素燃料供給部５５が閉状態になるように、制御部２１１は水素燃料供給部５５を制御する。従って、水素燃料供給部５５から水素燃料供給管１０Ｘへの空気の導入が停止される。その結果、チャートＣＴ８に示すように、時刻ｔ３において、水素燃料供給管１０Ｘ内の気体（空気）の圧力は、大気圧と略同じになる。なお、液体燃料供給部５６からの液体燃料によって、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間においても、例えば、エンジン１の回転数が一定に維持される。
【0094】
次に、時刻ｔ４において、チャートＣＴ５に示すように、液体燃料供給部５６が液体燃料の供給を停止するように、制御部２１１は液体燃料供給部５６を制御する。加えて、時刻ｔ４において、チャートＣＴ６に示すように、着火誘引部５７がパイロット燃料の供給を停止するように、制御部２１１は着火誘引部５７を制御する。その結果、時刻ｔ４において、クーリングモードが終了し、エンジン１が停止する。つまり、時刻Ｔ４では、エンジン１の回転数はゼロになる。
【0095】
以上、図４のチャートＣＴ２、ＣＴ７、ＣＴ５を参照して説明したように、本実施形態によれば、水素燃料モードからエンジン１を停止する際に、燃料流量調整部７１が水素燃料供給管１０Ｘへの水素燃料の供給を遮断した後においてエンジン１が回転数を一定に維持するように、制御部２１１は、液体燃料供給部５６による液体燃料の供給を制御する（時刻ｔ１以降）。従って、水素燃料供給管１０Ｘへの水素燃料の供給が遮断された後において、エンジン１を冷却してからエンジン１を停止できる。つまり、水素燃料供給管１０Ｘへの水素燃料の供給が遮断されてから、クーリングモードへ円滑に移行できる。
【0096】
一例として、燃料流量調整部７１が水素燃料供給管１０Ｘへの水素燃料の供給を遮断した後においてエンジン１が回転数を一定に維持する場合、燃料流量調整部７１が水素燃料の供給を遮断した後のエンジン１の回転数は、燃料流量調整部７１が水素燃料の供給を遮断する前のエンジン１の回転数を維持してもよい。又は、一例として、燃料流量調整部７１が水素燃料供給管１０Ｘへの水素燃料の供給を遮断した後においてエンジン１が回転数を一定に維持する場合、燃料流量調整部７１が水素燃料の供給を遮断した後のエンジン１の回転数は、燃料流量調整部７１が水素燃料の供給を遮断する前のエンジン１の回転数よりも低くてよい。
【0097】
また、チャートＣＴ７、ＣＴ３に示すように、燃料排出部７２が水素燃料の排出を開始してから所定時間Ｔ２が経過した後に、水素燃料供給部５５が閉状態になるように、制御部２１１は水素燃料供給部５５を制御する（時刻ｔ３）。つまり、燃料排出部７２が水素燃料の排出を開始してから所定時間Ｔ２が経過した後に、水素燃料供給部５５が水素燃料の流路５５５（図２）を閉塞するように、制御部２１１は水素燃料供給部５５を制御する。従って、水素燃料供給管１０Ｘに残留する水素燃料は、所定時間Ｔ２継続して排出管７３から排出される。その結果、水素燃料供給管１０Ｘに残留する水素燃料を更に効果的に排出できる。所定時間Ｔ２は、水素燃料供給管１０Ｘの流路容積に基づいて予め定められる。
【0098】
なお、例えば、水素燃料モードにおいて、制御部２１１は、水素燃料供給部５５の開時間及び／又は開閉間隔を、エンジン１の回転数に応じて変更する。また、エンジン１の回転数は、例えば、水素燃料モードとクーリングモードとで、略同じでもよいし、異なっていてもよい。更に、エンジン１の回転数は、例えば、水素燃料モードにおいて、一定に維持されなくてもよく、変動してもよい。更に、エンジン１の回転数は、例えば、クーリングモードにおいて、一定に維持されなくてもよく、変動してもよい。
【0099】
次に、図３及び図５を参照して、水素燃料モードにおいてエンジン１を停止させる際の残留水素排出方法を説明する。図５は、水素燃料モードにおいてエンジン１を停止させる際の残留水素排出方法を示すフローチャートである。図５に示すように、残留水素排出方法は、ステップＳ１～ステップＳ８を含む。また、ステップＳ１の段階では、エンジン１は水素燃料モードで運転中である。従って、ステップＳ１の段階では、水素燃料供給部５５は、開閉を繰り返して、水素燃料を燃焼室６１に間欠的に供給している。同様に、着火誘引部５７もまた、開閉を繰り返して、パイロット燃料を燃焼室６１に間欠的に供給している。
【0100】
【0101】
ステップＳ１でエンジン停止条件が満足されていないと判定した場合（Ｎｏ）、処理は終了する。
【0102】
一方、ステップＳ１でエンジン停止条件が満足されたと判定した場合（Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２に進む。
【0103】
次に、ステップＳ２において、制御部２１１は、液体燃料供給部５６を制御してクーリングモードを開始する。なお、制御部２１１は、手動操作に応答してクーリングモードを開始してもよい。
【0104】
次に、ステップＳ３において、制御部２１１は、閉状態になるように燃料流量調整部７１を制御する。つまり、制御部２１１は、水素燃料供給管１０Ｘへの水素燃料の供給を遮断するように燃料流量調整部７１を制御する。
【0105】
ここで、ステップＳ２とステップＳ３とが、略同時に実行されてもよい（図４の時刻ｔ１参照）。
【0106】
次に、ステップＳ４において、制御部２１１は、水素燃料供給管１０Ｘ内の気体（水素）の圧力が閾値ＴＨ未満か否かを判定する。この場合、制御部２１１は、圧力検知部９から、水素燃料供給管１０Ｘ内の気体（水素）の圧力を示す情報を取得する。
【0107】
ステップＳ４で水素燃料供給管１０Ｘ内の気体（水素）の圧力が閾値ＴＨ未満でないと判定され場合（Ｎｏ）、水素燃料供給管１０Ｘ内の気体（水素）の圧力が閾値ＴＨ未満になるまで、ステップＳ４が繰り返される。
【0108】
一方、ステップＳ４で水素燃料供給管１０Ｘの気体（水素）の圧力が閾値ＴＨ未満であると判定された場合（Ｙｅｓ）、処理はステップＳ５に進む。水素燃料供給管１０Ｘの気体（水素）の圧力が閾値ＴＨ未満であることは、例えば期間Ｔ１（図４）において水素燃料供給管１０Ｘに残留する水素燃料が燃焼室６１で燃焼されて、水素燃料供給管１０Ｘに残留する水素燃料が目標量まで低下したことを示す。
【0109】
次に、ステップＳ５において、制御部２１１は、開状態になるように燃料排出部７２を制御する。つまり、制御部２１１は、排出管７３を開放するように燃料排出部７２を制御する。
【0110】
次に、ステップＳ６において、制御部２１１は、燃料排出部７２が開状態になってから所定時間Ｔ２が経過したか否かを判定する。つまり、制御部２１１は、燃料排出部７２が水素燃料の排出を開始してから所定時間Ｔ２が経過したか否かを判定する。
【0111】
ステップＳ６で所定時間Ｔ２が経過していないと判定された場合（Ｎｏ）、所定時間Ｔ２が経過するまで、ステップＳ６が繰り返される。
【0112】
一方、ステップＳ６で所定時間Ｔ２が経過したと判定された場合（Ｙｅｓ）、処理はステップＳ７に進む。
【0113】
次に、ステップＳ７において、制御部２１１は、閉状態になるように水素燃料供給部５５を制御する。つまり、制御部２１１は、水素燃料の流路５５５（図２）を閉塞するように水素燃料供給部５５を制御する。また、ステップＳ７では、制御部２１１は、閉状態になるように燃料排出部７２を制御する。つまり、制御部２１１は、排出管７３を閉塞するように燃料排出部７２を制御する。
【0114】
ここで、水素燃料供給部５５を閉状態にするタイミングと、燃料排出部７２を閉状態にするタイミングとが異なっていてもよい。例えば、水素燃料供給部５５を閉状態にした後に燃料排出部７２を閉状態にしてもよい。
【0115】
次に、ステップＳ８において、制御部２１１は、液体燃料供給部５６を制御してクーリングモードを終了する。その結果、エンジン１が停止する。そして、残留水素排出方法は終了する。
【0116】
ここで、ステップＳ８とステップＳ７とが略同時に実行されてもよい。
【0117】
以上、図５を参照して説明したように、本実施形態によれば、燃料流量調整部７１が水素燃料の供給を遮断した後において、水素燃料供給管１０Ｘに存在する気体（水素）の圧力が閾値ＴＨ未満になった場合に、制御部２１１は、水素燃料供給管１０Ｘから水素燃料の排出を開始するように燃料排出部７２を制御する（ステップＳ５、図４の時刻ｔ２）。従って、本実施形態によれば、水素燃料供給管１０Ｘに存在する気体（水素）の圧力が閾値ＴＨ未満になるまでは、水素燃料が燃焼室６１に供給される。従って、水素燃料を無駄なく消費できる。また、水素燃料供給管１０Ｘに残留する水素燃料を無駄なく消費することで、水素燃料供給管１０Ｘから排出管７３を通して排出する水素燃料の排出量を低減できる。
【0118】
次に、図６を参照して、水素燃料モードから液体燃料モードに移行する際の残留水素排出制御を説明する。
【0119】
図６は、水素燃料モードから液体燃料モードに移行する際のエンジンシステム１００の各種状態の変化を示すタイムチャートである。
【0120】
図６において、チャートＣＴ１０～ＣＴ８０の横軸は時間を示す。チャートＣＴ１０～チャートＣＴ８０の縦軸は、それぞれ、図４に示すチャートＣＴ１～チャートＣＴ８の縦軸と同様である。また、図４の説明において、チャートＣＴ１～チャートＣＴ８をそれぞれチャートＣＴ１０～チャートＣＴ８０と適宜読み替えることで、図６の説明に置き換えることができる。以下、図６を参照して、図４との相違点を主に説明する。
【0121】
【0122】
次に、時刻ｔ１において、液体燃料モード移行条件が満足される。例えば、時刻ｔ１において、制御部２１１は、水素燃料モードから液体燃料モードに移行する移行指示を受け付ける。チャートＣＴ５０に示すように、時刻ｔ１において、液体燃料モード移行条件が満足されたことに応答して、チェンジオーバー制御が開始される。チェンジオーバー制御は、液体燃料供給部５６に、液体燃料の供給量を目標供給量Ｑ１に向かって増加させる制御である。目標供給量Ｑ１は、液体燃料の燃焼だけでエンジン１の回転数を一定に維持可能な液体燃料の供給量を示す。換言すれば、目標供給量Ｑ１は、液体燃料モードに移行する前におけるエンジン１の回転数を、液体燃料モードに移行した後において維持可能な液体燃料の供給量を示す。図６の例では、期間Ｔ１において、チェンジオーバー制御が実行される。
【0123】
時刻ｔ１において液体燃料モード移行条件が満足された場合でも、チャートＣＴ３０に示すように、水素燃料供給部５５が時刻ｔ１よりも前から継続して開閉を繰り返すように、制御部２１１は水素燃料供給部５５を制御している。
【0124】
時刻ｔ１で液体燃料モード移行条件が満足されたことに応答して、チャートＣＴ２０に示すように、制御部２１１は、燃料流量調整部７１を閉状態にすることで水素燃料供給管１０Ｘへの水素燃料の供給を遮断する。従って、時刻ｔ１において、チャートＣＴ４０、ＣＴ８０に示すように、水素燃料供給管１０Ｘ内の水素量及び気体圧力（水素圧力）が低下し始める。しかしながら、チェンジオーバー制御が実行されるので、例えば、エンジン１の回転数が一定に維持される。つまり、時刻ｔ１において、チャートＣＴ５０に示すように、液体燃料供給部５６がエンジン１の燃焼室６１への液体燃料の供給を開始するように、制御部２１１は液体燃料供給部５６を制御する。その結果、チェンジオーバー制御が開始される。
【0125】
時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間Ｔ１において、チャートＣＴ５０に示すように、液体燃料供給部５６が液体燃料の供給量を目標供給量Ｑ１に向かって増加するように、制御部２１１は液体燃料供給部５６を制御する。加えて、期間Ｔ１において、チャートＣＴ３０に示すように、水素燃料供給部５５が開閉することで、水素燃料供給管１０Ｘに残留する水素燃料が燃焼室６１に供給されて燃焼される。従って、期間Ｔ１では、液体燃料だけでなく、水素燃料も燃焼される。従って、チェンジオーバー制御が実行される期間Ｔ１において、例えば、エンジン１が回転数を一定に維持する。
【0126】
すなわち、本実施形態では、チェンジオーバー制御においてエンジン１の回転数を一定に維持するために、期間Ｔ１において、液体燃料だけでなく、水素燃料も燃焼させる。その結果、チェンジオーバー制御における液体燃料の供給量を低減できる。また、期間Ｔ１において、水素燃料供給管１０Ｘに残留した水素燃料を燃焼することで、時刻ｔ２以降における水素燃料供給管１０Ｘから外部（例えば、エンジンルーム）への水素燃料の排出量を低減できる。
【0127】
次に、時刻ｔ２では、チャートＣＴ７０、ＣＴ３０によって示される燃料排出部７２及び水素燃料供給部５５の動作は、それぞれ、図４に示すチャートＣＴ７、ＣＴ３と同様である。従って、チャートＣＴ４０に示すように、期間Ｔ２において、水素燃料供給管１０Ｘに残留する水素燃料が、水素燃料供給部５５を介して水素燃料供給管１０Ｘに導入される空気（具体的には大気圧よりも大きい圧力の空気）によって、排出管７３から外部に排出される。
【0128】
また、チャートＣＴ５０に示すように、時刻ｔ２においてチェンジオーバー制御が終了する。そして、時刻ｔ２以降において、チャートＣＴ５０に示すように、液体燃料供給部５６による液体燃料の供給量が目標供給量Ｑ１に維持されるように、制御部２１１は液体燃料供給部５６を制御する。加えて、チャートＣＴ６０に示すように、時刻ｔ２以降において、パイロット燃料の間欠的な噴射が継続されている。その結果、時刻ｔ２以降において、例えば、液体燃料の燃焼だけで、エンジン１の回転数が一定に維持される。つまり、時刻ｔ２において液体燃料モードが開始され、例えば、液体燃料モードにおいてエンジン１の回転数が一定に維持される。
【0129】
次に、時刻ｔ３では、チャートＣＴ７０、ＣＴ３０によって示される燃料排出部７２及び水素燃料供給部５５の動作は、それぞれ、図４に示すチャートＣＴ７、ＣＴ３と同様である。従って、時刻ｔ３において、水素燃料供給部５５から水素燃料供給管１０Ｘへの空気の導入が停止されて、水素燃料供給管１０Ｘに残留する水素燃料の排出が完了する。
【0130】
以上、図６を参照して説明したように、一例として、水素燃料モードとチェンジオーバー制御の期間Ｔ１と液体燃料モードとにおいて、エンジン１の回転数が一定に維持される。
【0131】
また、本実施形態によれば、例えば、水素燃料モードから液体燃料モードに移行する際に、燃料流量調整部７１が水素燃料の供給を遮断する前と後とにおいてエンジン１の回転数が一定に維持されるように、制御部２１１は、液体燃料供給部５６による液体燃料の供給を制御する（時刻ｔ１以降）。従って、エンジン１の出力の変動を伴うことなく、水素燃料モードから液体燃料モードに円滑に移行できる。
【0132】
また、水素燃料モードから液体燃料モードに移行する際においても、水素燃料モードからエンジン１を停止する場合と同様に、水素燃料供給管１０Ｘに残留する水素燃料は、所定時間Ｔ２継続して排出管７３から排出される。その結果、水素燃料供給管１０Ｘに残留する水素燃料を更に効果的に排出できる。
【0133】
なお、例えば、水素燃料モードにおいて、制御部２１１は、水素燃料供給部５５の開時間及び／又は開閉間隔を、エンジン１の回転数に応じて変更する。同様に、例えば、液体燃料モードにおいて、制御部２１１は、液体燃料供給部５６の開時間及び開閉間隔を、エンジン１の回転数に応じて変更する。また、エンジン１の回転数は、例えば、水素燃料モードとチェンジオーバー制御と液体燃料モードとで、略同じでもよいし、異なっていてもよい。更に、エンジン１の回転数は、例えば、水素燃料モードにおいて、一定に維持されなくてもよく、変動してもよい。更に、エンジン１の回転数は、例えば、チェンジオーバー制御において、一定に維持されなくてもよく、変動してもよい。更に、エンジン１の回転数は、例えば、液体燃料モードにおいて、一定に維持されなくてもよく、変動してもよい。
【0134】
次に、図３及び図７を参照して、水素燃料モードから液体燃料モードに移行する際の残留水素排出方法を説明する。図７は、水素燃料モードから液体燃料モードに移行する際の残留水素排出方法を示すフローチャートである。図７に示すように、残留水素排出方法は、ステップＳ１１～ステップＳ１９を含む。また、ステップＳ１１の段階では、エンジン１は水素燃料モードで運転中である。従って、ステップＳ１１の段階では、水素燃料供給部５５は、開閉を繰り返して、水素燃料を燃焼室６１に間欠的に供給している。同様に、着火誘引部５７もまた、開閉を繰り返して、パイロット燃料を燃焼室６１に間欠的に供給している。
【0135】
【0136】
ステップＳ１１で液体燃料モード移行条件が満足されていないと判定した場合（Ｎｏ）、処理は終了する。
【0137】
一方、ステップＳ１１で液体燃料モード移行条件が満足されたと判定した場合（Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１２に進む。
【0138】
次に、ステップＳ１２において、制御部２１１は、液体燃料供給部５６を制御してチェンジオーバー制御を開始する。
【0139】
次に、ステップＳ１３において、制御部２１１は、閉状態になるように燃料流量調整部７１を制御する。つまり、制御部２１１は、水素燃料供給管１０Ｘへの水素燃料の供給を遮断するように燃料流量調整部７１を制御する。
【0140】
ここで、ステップＳ１２とステップＳ１３とが、略同時に実行されてもよい（図６の時刻ｔ１参照）。
【0141】
次に、ステップＳ１４において、制御部２１１は、水素燃料供給管１０Ｘ内の気体（水素）の圧力が閾値ＴＨ未満か否かを判定する。
【0142】
ステップＳ１４で水素燃料供給管１０Ｘ内の気体（水素）の圧力が閾値ＴＨ未満でないと判定され場合（Ｎｏ）、水素燃料供給管１０Ｘ内の気体（水素）の圧力が閾値ＴＨ未満になるまで、ステップＳ１４が繰り返される。
【0143】
一方、ステップＳ１４で水素燃料供給管１０Ｘの気体（水素）の圧力が閾値ＴＨ未満であると判定された場合（Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１５に進む。
【0144】
次に、ステップＳ１５において、制御部２１１は、液体燃料供給部５６を制御してチェンジオーバー制御を終了する。
【0145】
次に、ステップＳ１６において、制御部２１１は、液体燃料供給部５６を制御して液体燃料モードを開始する。つまり、制御部２１１は、液体燃料の供給量が目標供給量Ｑ１に維持されるように、液体燃料供給部５６を制御する。
【0146】
ここで、ステップＳ１５とステップＳ１６とが、略同時に実行されてもよい（図６の時刻ｔ２参照）。
【0147】
次に、ステップＳ１７において、制御部２１１は、開状態になるように燃料排出部７２を制御する。つまり、制御部２１１は、排出管７３を開放するように燃料排出部７２を制御する。
【0148】
ここで、ステップＳ１７は、ステップＳ１５及びステップＳ１６と略同時に実行されてもよいし（図６の時刻ｔ２参照）、ステップＳ１４の後においてステップＳ１５及びステップＳ１６よりも前に実行されてもよい。
【0149】
次に、ステップＳ１８において、制御部２１１は、燃料排出部７２が開状態になってから所定時間Ｔ２が経過したか否かを判定する。つまり、制御部２１１は、燃料排出部７２が水素燃料の排出を開始してから所定時間Ｔ２が経過したか否かを判定する。
【0150】
ステップＳ１８で所定時間Ｔ２が経過していないと判定された場合（Ｎｏ）、所定時間Ｔ２が経過するまで、ステップＳ１８が繰り返される。
【0151】
一方、ステップＳ１８で所定時間Ｔ２が経過したと判定された場合（Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１９に進む。
【0152】
次に、ステップＳ１９において、制御部２１１は、閉状態になるように水素燃料供給部５５を制御する。つまり、制御部２１１は、水素燃料の流路５５５（図２）を閉塞するように水素燃料供給部５５を制御する。また、ステップＳ１９では、制御部２１１は、閉状態になるように燃料排出部７２を制御する。つまり、制御部２１１は、排出管７３を閉塞するように燃料排出部７２を制御する。そして、残留水素排出方法は終了する。
【0153】
ここで、水素燃料供給部５５を閉状態にするタイミングと、燃料排出部７２を閉状態にするタイミングとが異なっていてもよい。例えば、水素燃料供給部５５を閉状態にした後に燃料排出部７２を閉状態にしてもよい。
【0154】
以上、図７を参照して説明したように、水素燃料モードから液体燃料モードに移行する際にも、水素燃料モードからエンジン１を停止する場合と同様に、水素燃料供給管１０Ｘに存在する気体（水素）の圧力が閾値ＴＨ未満になるまでは、水素燃料が燃焼室６１に供給される。従って、水素燃料を無駄なく消費できるとともに、水素燃料供給管１０Ｘから排出管７３を通して排出する水素燃料の排出量を低減できる。
【0155】
以上、図面を参照して本発明の実施形態及び実施例について説明した。ただし、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施できる。また、上記の実施形態に開示される複数の構成要素は適宜改変可能である。例えば、ある実施形態に示される全構成要素のうちのある構成要素を別の実施形態の構成要素に追加してもよく、または、ある実施形態に示される全構成要素のうちのいくつかの構成要素を実施形態から削除してもよい。
【0156】
また、図面は、発明の理解を容易にするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の厚さ、長さ、個数、間隔等は、図面作成の都合上から実際とは異なる場合もある。また、上記の実施形態で示す各構成要素の構成は一例であって、特に限定されるものではなく、本発明の効果から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能であることは言うまでもない。
【0157】
（１）図１を参照して説明したエンジンシステム１００は、液体燃料モードを有していなくてもよい。この場合、エンジンシステム１００は、液体燃料供給部５６を有しておらず、水素燃料モードだけを有する。この場合、水素燃料モードからエンジン１を停止する場合は、図４において、液体燃料供給部５６に代えて、セルモータ等の電動モータ又は惰性によってクーリングモードを実行する。その他、残留水素排出制御は、図４及び図５に示した残留水素排出制御と同様である。
【0158】
（２）図１を参照して説明したエンジンシステム１００は、混焼モードを有していてもよい。混焼モードは、気体燃料と液体燃料との双方を略同時に燃焼させてエンジン１に動力を発生させるモードである。図１においては、混焼モードは、水素燃料と液体燃料との双方を略同時に燃焼させてエンジン１に動力を発生させるモードである。エンジンシステム１００は、混焼モードと水素燃料モードと液体燃料モードとのうちの全てを有していてもよいし、混焼モードと水素燃料モードと液体燃料モードとのうちの任意の２つのモードを有していてもよい。また、エンジンシステム１００は、混焼モードだけを有していてもよい。
【0159】
例えば、混焼モードからエンジン１を停止する場合、制御部２１１は、水素燃料供給管１０Ｘへの水素燃料の供給が遮断された状態において大気圧よりも大きい圧力の空気（もしくは窒素等の不活性気体）を水素燃料供給管１０に導入するように水素燃料供給部５５を制御する。加えて、混焼モードからエンジン１を停止する場合、制御部２１１は、水素燃料供給管１０Ｘへの水素燃料の供給が遮断された状態において水素燃料供給管１０から水素燃料を排出するように燃料排出部７２を制御する。その結果、混焼モードからのエンジン１の停止後に、水素燃料供給管１０に水素燃料が残留することを効果的に抑制できる。その他、残留水素排出制御は、図４及び図５に示した残留水素排出制御と同様である。
【0160】
例えば、混焼モードから液体燃料モードに移行する場合、制御部２１１は、水素燃料供給管１０Ｘへの水素燃料の供給が遮断された状態において大気圧よりも大きい圧力の空気（もしくは窒素等の不活性気体）を水素燃料供給管１０に導入するように水素燃料供給部５５を制御する。加えて、混焼モードから液体燃料モードに移行する場合、制御部２１１は、水素燃料供給管１０Ｘへの水素燃料の供給が遮断された状態において水素燃料供給管１０から水素燃料を排出するように燃料排出部７２を制御する。その結果、混焼モードから液体燃料モードに移行後に、水素燃料供給管１０に水素燃料が残留することを効果的に抑制できる。その他、残留水素排出制御は、図６及び図７に示した残留水素排出制御と同様である。
【0161】
混焼モードから液体燃料モードに移行する場合とは、液体燃料モード移行条件が満足された場合を示す。液体燃料モード移行条件は、エンジン１の運転モードを混焼モードから液体燃料モードに移行するための条件を示す。液体燃料モード移行条件は、例えば、混焼モードから液体燃料モードに移行する移行指示を制御部２１１が操作制御装置２３から受信したことである。又は、液体燃料モード移行条件は、例えば、制御部２１１が、コンピュータープログラムに従った演算を実行することで、エンジン１の状態に基づいて運転モードを混焼モードから液体燃料モードに移行することを決定したことである。その他、残留水素排出制御は、図６及び図７に示した残留水素排出制御と同様である。
【0162】
（３）図１を参照して説明したエンジンシステム１００では、燃料排出部７２は、水素燃料供給管１０Ｘに残留した水素燃料を、排出管７３を通して、エンジンルームに放出した。ただし、排出管７３はタンク（不図示）に接続されていてもよい。この場合は、燃料排出部７２は、水素燃料供給管１０Ｘに残留した水素燃料を、排出管７３を通してタンクに排出する。その結果、タンクに水素燃料が貯留される。
【0163】
特に、気体燃料としてアンモニアを使用する場合は、燃料排出部７２が、気体燃料供給管１０Ｘに残留したアンモニア燃料を、排出管７３を通してタンクに排出することは有効である。なぜなら、アンモニアは毒性を有するためである。なお、気体燃料として天然ガス（気化した液化天然ガス）を使用する場合においても、燃料排出部７２は、気体燃料供給管１０Ｘに残留した天然ガス燃料を、排出管７３を通してタンクに排出してもよい。
【0164】
（４）図４及び図６の期間Ｔ２では、水素燃料供給部５５は、開閉を繰り返すことで、水素燃料供給管１０Ｘに空気を導入した。ただし、水素燃料供給管１０Ｘに空気を導入できる限りにおいては、水素燃料供給部５５の動作は特に限定されない。
【0165】
例えば、水素燃料供給管１０Ｘに残留する水素燃料を排出する場合、燃料流量調整部７１が水素燃料供給管１０Ｘへの水素燃料の供給を遮断した後に、水素燃料の流路を継続して開放することで、水素燃料供給部５５は、燃料流量調整部７１が水素燃料の供給を遮断した状態において、大気圧よりも大きい圧力の空気（もしくは窒素等の不活性気体）を水素燃料供給管１０Ｘに導入する。具体的には、例えば、図４及び図６の期間Ｔ２において、水素燃料供給部５５は、水素燃料の流路５５５（図２参照）を継続して開放することで、大気圧よりも大きい圧力の空気を水素燃料供給管１０Ｘに導入する。つまり、図４及び図６の期間Ｔ２において、水素燃料供給部５５は、開状態を維持する。
【0166】
（５）液体燃料モードから水素燃料モード又は混焼モードに移行する場合は、残留水素排出制御を実行しなくてもよい。なぜなら、水素燃料モード及び混焼モードでは、水素燃料を常に消費するため、水素燃料が水素燃料供給管１０Ｘに残留しないためである。
【産業上の利用可能性】
【0167】
本発明は、エンジンシステムに関するものであり、産業上の利用可能性を有する。
【符号の説明】
【0168】
１ エンジン
９ 圧力検知部
１０Ｘ 水素燃料供給管（気体燃料供給管）
１１ 過給機
５５ 水素燃料供給部（気体燃料供給部）
５６ 液体燃料供給部
７１ 燃料流量調整部
７２ 燃料排出部
１００ エンジンシステム
２１１ 制御部
９ 圧力検知部
１０Ｘ 水素燃料供給管（気体燃料供給管）
１１ 過給機
５５ 水素燃料供給部（気体燃料供給部）
５６ 液体燃料供給部
７１ 燃料流量調整部
７２ 燃料排出部
１００ エンジンシステム
２１１ 制御部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】