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(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】P2024143757
(43)【公開日】2024-10-11
(54)【発明の名称】水素エンジン及びその運転方法
(51)【国際特許分類】
F02D 19/02 20060101AFI20241003BHJP
F02M 21/02 20060101ALI20241003BHJP
F02D 19/08 20060101ALI20241003BHJP
F02B 37/18 20060101ALI20241003BHJP
【ＦＩ】
F02D19/02 B
F02M21/02 G
F02M21/02 301J
F02D19/08 C
F02B37/18 E
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023056583
(22)【出願日】2023-03-30
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）２０２１年度、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「グリーンイノベーション基金事業／次世代船舶の開発／水素燃料船の開発」委託研究、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願
(71)【出願人】
【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】110001427
【氏名又は名称】弁理士法人前田特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】上田 哲司
【テーマコード（参考）】
3G005
3G092
【Ｆターム（参考）】
3G005DA04
3G005EA04
3G005EA16
3G005GA03
3G005GB27
3G005HA05
3G092AA03
3G092AA18
3G092AB04
3G092AB09
3G092AC10
3G092DE10
3G092EA08
3G092FB01
(57)【要約】
【課題】水素エンジンの運転を途絶えさせることなく、燃焼室の構成材料内に吸収された水素ガスの排出と、製造コストの抑制と、を両立する。
【解決手段】エンジン１は、水素ガス及び該水素ガスとは異なる異種燃料のうち、少なくとも水素ガスをシリンダ１６内で燃焼させる第１モードと、同じシリンダ１６内で異種燃料を単独で燃焼させる第２モードと、に切替可能であって、第１モード及び第２モードの切替を制御するコントローラ１００を備える。コントローラ１００は、第１モードでの運転中、所定期間又は所定サイクル数が経過する度に、第２モードでの運転に一時的に切り替える第１制御を実行する。
【選択図】図６
【解決手段】エンジン１は、水素ガス及び該水素ガスとは異なる異種燃料のうち、少なくとも水素ガスをシリンダ１６内で燃焼させる第１モードと、同じシリンダ１６内で異種燃料を単独で燃焼させる第２モードと、に切替可能であって、第１モード及び第２モードの切替を制御するコントローラ１００を備える。コントローラ１００は、第１モードでの運転中、所定期間又は所定サイクル数が経過する度に、第２モードでの運転に一時的に切り替える第１制御を実行する。
【選択図】図６
【特許請求の範囲】
【請求項1】
水素ガス及び該水素ガスとは異なる異種燃料のうち、少なくとも前記水素ガスをシリンダ内で燃焼させる第１モードと、同じシリンダ内で前記異種燃料を単独で燃焼させる第２モードと、に切替可能な水素エンジンであって、
前記第１モード及び前記第２モードの切替を制御するコントローラを備え、
前記コントローラは、前記第１モードでの運転中、所定期間又は所定サイクル数が経過する度に、前記第２モードでの運転に一時的に切り替える第１制御を実行する
ことを特徴とする水素エンジン。
前記第１モード及び前記第２モードの切替を制御するコントローラを備え、
前記コントローラは、前記第１モードでの運転中、所定期間又は所定サイクル数が経過する度に、前記第２モードでの運転に一時的に切り替える第１制御を実行する
ことを特徴とする水素エンジン。
【請求項2】
請求項１に記載された水素エンジンにおいて、
前記シリンダは、複数設けられ、
前記コントローラは、前記シリンダのそれぞれに対し、前記所定期間が経過したか否かの判定と、前記第１制御と、を個別に実行し、
前記シリンダのうち、一のシリンダにおいて前記第１制御が実行されているときには、他のシリンダでは前記第１制御が実行されないように設定されている
ことを特徴とする水素エンジン。
前記シリンダは、複数設けられ、
前記コントローラは、前記シリンダのそれぞれに対し、前記所定期間が経過したか否かの判定と、前記第１制御と、を個別に実行し、
前記シリンダのうち、一のシリンダにおいて前記第１制御が実行されているときには、他のシリンダでは前記第１制御が実行されないように設定されている
ことを特徴とする水素エンジン。
【請求項3】
請求項１に記載された水素エンジンにおいて、
前記シリンダは、複数設けられ、
前記コントローラは、前記シリンダの全てに対し、前記所定期間が経過したか否かの判定と、前記第１制御と、を同時に実行する
ことを特徴とする水素エンジン。
前記シリンダは、複数設けられ、
前記コントローラは、前記シリンダの全てに対し、前記所定期間が経過したか否かの判定と、前記第１制御と、を同時に実行する
ことを特徴とする水素エンジン。
【請求項4】
請求項１に記載された水素エンジンにおいて、
前記コントローラは、前記第１モードでの運転中に前記所定サイクル数が経過する度に、前記第１制御を一サイクルにわたって実行する
ことを特徴とする水素エンジン。
前記コントローラは、前記第１モードでの運転中に前記所定サイクル数が経過する度に、前記第１制御を一サイクルにわたって実行する
ことを特徴とする水素エンジン。
【請求項5】
請求項１に記載された水素エンジンにおいて、
前記シリンダを有する機関本体と、
前記機関本体に設けられ、前記異種燃料を噴射する異種燃料噴射弁と、を備え、
前記コントローラは、前記第１制御を実行するとき、前記異種燃料の噴射タイミングを、該第１制御の非実行時と比べて圧縮上死点に近接させる
ことを特徴とする水素エンジン。
前記シリンダを有する機関本体と、
前記機関本体に設けられ、前記異種燃料を噴射する異種燃料噴射弁と、を備え、
前記コントローラは、前記第１制御を実行するとき、前記異種燃料の噴射タイミングを、該第１制御の非実行時と比べて圧縮上死点に近接させる
ことを特徴とする水素エンジン。
【請求項6】
請求項１に記載された水素エンジンにおいて、
前記シリンダを有する２ストローク式の機関本体と、
前記機関本体に接続される吸気通路及び排気通路と、
前記吸気通路に配置されるコンプレッサ及び前記排気通路に配置されるタービンを有し、前記タービンに供給される排気によって前記コンプレッサを駆動する排気タービン式過給機と、
前記排気通路における前記タービン上流側の部位と、該タービン下流側の部位と、を接続するバイパス通路と、
前記バイパス通路を開閉することで、前記タービンに供給される排気の流量を調整するバイパス弁と、を備え、
前記コントローラは、前記第１制御を実行するとき、前記バイパス弁の開度を、該第１制御の非実行時と比べて大きく設定する
ことを特徴とする水素エンジン。
前記シリンダを有する２ストローク式の機関本体と、
前記機関本体に接続される吸気通路及び排気通路と、
前記吸気通路に配置されるコンプレッサ及び前記排気通路に配置されるタービンを有し、前記タービンに供給される排気によって前記コンプレッサを駆動する排気タービン式過給機と、
前記排気通路における前記タービン上流側の部位と、該タービン下流側の部位と、を接続するバイパス通路と、
前記バイパス通路を開閉することで、前記タービンに供給される排気の流量を調整するバイパス弁と、を備え、
前記コントローラは、前記第１制御を実行するとき、前記バイパス弁の開度を、該第１制御の非実行時と比べて大きく設定する
ことを特徴とする水素エンジン。
【請求項7】
請求項１に記載された水素エンジンにおいて、
前記シリンダ内における水素濃度を検出する水素濃度センサを備え、
前記コントローラは、前記水素濃度センサの検出結果に基づいて、前記水素濃度が所定閾値以下になるまで前記第１制御を継続する
ことを特徴とする水素エンジン。
前記シリンダ内における水素濃度を検出する水素濃度センサを備え、
前記コントローラは、前記水素濃度センサの検出結果に基づいて、前記水素濃度が所定閾値以下になるまで前記第１制御を継続する
ことを特徴とする水素エンジン。
【請求項8】
水素ガス及び該水素ガスとは異なる異種燃料のうち、少なくとも前記水素ガスをシリンダ内で燃焼させる第１モードと、同じシリンダ内で前記異種燃料を単独で燃焼させる第２モードと、に切替可能な水素エンジンの運転方法であって、
前記水素エンジンは、前記第１モード及び前記第２モードの切替を制御するコントローラを備え、
前記コントローラに、前記第１モードでの運転中、所定期間又は所定サイクル数が経過する度に、前記第２モードでの運転に一時的に切り替える第１制御を実行させる
ことを特徴とする水素エンジンの運転方法。
前記水素エンジンは、前記第１モード及び前記第２モードの切替を制御するコントローラを備え、
前記コントローラに、前記第１モードでの運転中、所定期間又は所定サイクル数が経過する度に、前記第２モードでの運転に一時的に切り替える第１制御を実行させる
ことを特徴とする水素エンジンの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、水素エンジン及びその運転方法に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、水素ガス等のガス燃料を燃焼可能なガスエンジンの一例として、油燃料とガス燃料を併用する二元燃料エンジンが開示されている。具体的に、この特許文献１に開示されている二元燃料エンジンは、燃焼シリンダにガス燃料を供給するガス燃料供給ライン（元管）と、ガス燃料供給ラインから分岐する大気圧開放ラインと、ガス燃料供給ラインに接続された気体供給ラインと、を備えている。
【0003】
前記特許文献１によると、ガス燃料の供給を停止する場合、大気圧開放ラインに介設された大気開放弁が開かれる。これにより、ガス燃料供給ライン内に溜まっているガス燃料が排出される。その後、気体供給ラインの開閉弁を開くことで、ガス燃料供給ラインに不活性ガス（窒素ガス、二酸化炭素等）又は空気が供給される。その際、不活性ガス又は空気は、所定の給気圧力よりも若干高圧に調整された状態で、ガス燃料供給ラインに供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２００９－２０３９４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、前記特許文献１に開示されているようなガスエンジンを、水素ガスを燃焼させる水素エンジンに用いた場合、燃焼室から水素ガスを排出するために、その燃焼室に対して窒素ガス等の不活性ガスを送り込むことが考えられる。
【0006】
しかしながら、例えば前記特許文献１に開示されている手法のように、単に高圧に調整された不活性ガスを送り込むだけでは、燃焼室の内壁等、水素エンジンの構成材料内に吸収された水素ガスを十分に抜き出すことができなかった。鋼材等への水素ガスの吸収は、いわゆる水素脆化を引き起こすため不都合である。
【0007】
また、燃焼室への不活性ガスの供給は、水素エンジンの停止時に行う必要がある。水素エンジンの運転中に行うことができないという点で、従来知られた手法には工夫の余地があった。
【0008】
こうした問題に対し、鋼材等の材料に工夫を凝らすことで水素脆化を抑制することも考えられるが、材料による対策は、水素エンジンの製造コストを高めてしまうため不都合である。
【0009】
ここに開示する技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、水素エンジンの運転を途絶えさせることなく、燃焼室の構成材料内に吸収された水素ガスの排出と、製造コストの抑制と、を両立することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本開示の第１の態様は、水素ガス及び該水素ガスとは異なる異種燃料のうち、少なくとも前記水素ガスをシリンダ内で燃焼させる第１モードと、同じシリンダ内で前記異種燃料を単独で燃焼させる第２モードと、に切替可能な水素エンジンに係る。この水素エンジンは、前記第１モード及び前記第２モードの切替を制御するコントローラを備える。
【0011】
そして、前記第１の態様によれば、前記コントローラは、前記第１モードでの運転中、所定期間又は所定サイクル数が経過する度に、前記第２モードでの運転に一時的に切り替える第１制御を実行する。
【0012】
本願発明者らは、水素エンジンの構成材料における水素脆化のし易さと、その周辺温度との関係に着目した。すなわち、ステンレス鋼材などの一般的な構成材料の場合、例えば３５℃以上の試験温度の下では、その試験温度が高くなるにしたがって、構成材料は単調に水素脆化し難くなっていく。
【0013】
その際、本願発明者らは、水素脆化し難いということは、構成材料の内部に留まる水素分子の数と比較して、当該構成材料から出て行く水素分子の数が多いと解釈できることに着目した。
【0014】
前記第１の態様に係る第１制御を実行することで、水素ガスではなく異種燃料が燃焼することになる。この燃焼によって、燃焼室の構成材料が加熱される。本願発明者らの知見によれば、水素ガスの不在下で構成材料を加熱することで、該構成材料からの水素ガスの放出を促進し、その内部に吸収された水素ガスを、より多く排出させることができる。また、前記第１の態様に係る構成は、構成材料それ自体に工夫を凝らすような構成と比較して、製造コストの抑制にも資する。
【0015】
また、前記第１制御は、水素ガスでの燃焼中に異種燃料での燃焼へ一時的に切り替えるものであるから、不活性ガスの供給等の手法とは異なり、水素エンジンの運転を途切れさせることなく行うことができる。
【0016】
また、摺動部品の摩耗、部品の伸び等によって、前記構成材料には新生面が発生し得る。そうした新生面には、一般に水素分子が入り込み易い。しかしながら、前述のように第１制御を通じて異種燃料を燃焼させることで、その新生面の酸化を助勢することができる。これにより、水素ガスの吸収を結果的に抑制することもできる。
【0017】
また、本開示の第２の態様によれば、前記シリンダは、複数設けられ、前記コントローラは、前記シリンダのそれぞれに対し、前記所定期間が経過したか否かの判定と、前記第１制御と、を個別に実行し、前記シリンダのうち、一のシリンダにおいて前記第１制御が実行されているときには、他のシリンダでは前記第１制御が実行されないように設定されている、としてもよい。
【0018】
前記第２の態様によると、一シリンダずつ第１制御を行うことで、ガスエンジンの負荷変動を抑制するとともに、二酸化炭素等、異種燃料の燃焼に伴うガスの発生を、単位時間当たりにおいて可能な限り抑制することができる。
【0019】
さらに、各シリンダにおいては、第１制御の実行間隔を可能な限り長くすることができる。これにより、モード間の切替に要する時間を確保し、第１制御をスムースに開始させることができる。
【0020】
また、本開示の第３の態様によれば、前記シリンダは、複数設けられ、前記コントローラは、前記シリンダの全てに対し、前記所定期間が経過したか否かの判定と、前記第１制御と、を同時に実行する、としてもよい。
【0021】
前記第３の態様によると、第１制御の実行間隔を、可能な限り長くすることができる。これにより、モード間の切替に要する時間を確保し、第１制御をスムースに開始させることができる。
【0022】
また、本開示の第４の態様によれば、前記コントローラは、前記第１モードでの運転中に前記所定サイクル数が経過する度に、前記第１制御を一サイクルにわたって実行する、としてもよい。
【0023】
前記第４の態様によると、異種燃料での燃焼を、可能な限り短期間に収めることができる。これにより、二酸化炭素等、異種燃料の燃焼に伴うガスの発生を、可能な限り抑制することができる。
【0024】
また、本開示の第５の態様によれば、前記水素エンジンは、前記シリンダを有する機関本体と、前記機関本体に設けられ、前記異種燃料を噴射する異種燃料噴射弁と、を備え、前記コントローラは、前記第１制御を実行するとき、前記異種燃料の噴射タイミングを、該第１制御の非実行時と比べて圧縮上死点に近接させる、としてもよい。
【0025】
前記第５の態様によると、異種燃料の噴射タイミングを、第１制御の実行時には圧縮上死点に近接させる。これにより、燃焼室内の温度を上昇させることができ、燃焼室の構成材料内からの水素ガスの放出を、さらに促進することができる。
【0026】
また、本開示の第６の態様によれば、前記水素エンジンは、前記シリンダを有する２ストローク式の機関本体と、前記機関本体に接続される吸気通路及び排気通路と、前記吸気通路に配置されるコンプレッサ及び前記排気通路に配置されるタービンを有し、前記タービンに供給される排気によって前記コンプレッサを駆動する排気タービン式過給機と、前記排気通路における前記タービン上流側の部位と、該タービン下流側の部位と、を接続するバイパス通路と、前記バイパス通路を開閉することで、前記タービンに供給される排気の流量を調整するバイパス弁と、を備え、前記コントローラは、前記第１制御を実行するとき、前記バイパス弁の開度を、該第１制御の非実行時と比べて大きく設定する、としてもよい。
【0027】
２ストローク式の機関本体を用いた場合、前記水素エンジンは、いわゆる掃気を実行する。ここで、前記第６の態様のようにバイパス弁の開度を大きく設定した場合、タービンを迂回する空気量が増加する。これにより、コンプレッサによる空気の圧縮が弱まり、掃気時に燃焼室に送り込まれる空気量が減少する。その結果、燃焼室内の温度を上昇させることができ、燃焼室の構成材料内からの水素ガスの放出を、さらに促進することができる。
【0028】
また、本開示の第７の態様によれば、前記水素エンジンは、前記シリンダ内における水素濃度を検出する水素濃度センサを備え、前記コントローラは、前記水素濃度センサの検出結果に基づいて、前記水素濃度が所定閾値以下になるまで前記第１制御を継続する、としてもよい。
【0029】
前記第７の態様によると、コントローラは、水素濃度が所定閾値以下になるまで、第２モードでの一時的な運転を継続する。このように構成することで、第１制御の実行時間を必要最小限に抑えることができる。これにより、二酸化炭素等、異種燃料の燃焼に伴うガスの発生を、可能な限り抑制することができる。
【0030】
本開示の第８の態様は、水素ガス及び該水素ガスとは異なる異種燃料のうち、少なくとも前記水素ガスをシリンダ内で燃焼させる第１モードと、同じシリンダ内で前記異種燃料を単独で燃焼させる第２モードと、に切替可能な水素エンジンの運転方法に係る。前記水素エンジンは、前記第１モード及び前記第２モードの切替を制御するコントローラを備える。
【0031】
そして、前記第８の態様によれば、前記運転方法は、前記コントローラに、前記第１モードでの運転中、所定期間又は所定サイクル数が経過する度に、前記第２モードでの運転に一時的に切り替える第１制御を実行させる。
【0032】
前記第８の態様によると、水素エンジンの運転を途絶えさせることなく、その構成材料内に吸収された水素ガスの排出と、製造コストの抑制と、を両立することができる。
【発明の効果】
【0033】
以上説明したように、本開示によれば、水素エンジンの運転を途絶えさせることなく、燃焼室の構成材料内に吸収された水素ガスの排出と、製造コストの抑制と、を両立することができる。
【図面の簡単な説明】
【0034】
【発明を実施するための形態】
【0035】
以下、本開示の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明は例示である。図１は、水素エンジン（以下、単に「エンジン」ともいう）１の構成を例示する模式図である。また、図２は、エンジン１を含んだシステム全体の概略図であり、図３は、燃焼室１７の上部構造を示す図である。さらに、図４は、エンジン１のコントローラ１００の構成を例示するブロック図である。
【0036】
＜全体構成＞
エンジン１は、ガス燃料としての水素ガスと、この水素ガスとは異なる異種燃料と、を併用するように構成されている。具体的に、本実施形態に係るエンジン１は、水素ガス及び異種燃料のうち、少なくとも水素ガスをシリンダ１６内で燃焼させる第１モードと、同じシリンダ１６内で異種燃料を単独で燃焼させる第２モードと、に切替可能な直列多気筒式の水素エンジンである。このエンジン１は、ユニフロー掃気方式の２ストローク１サイクル機関として構成されており、タンカー、コンテナ船、自動車運搬船等、大型の船舶に搭載される。
エンジン１は、ガス燃料としての水素ガスと、この水素ガスとは異なる異種燃料と、を併用するように構成されている。具体的に、本実施形態に係るエンジン１は、水素ガス及び異種燃料のうち、少なくとも水素ガスをシリンダ１６内で燃焼させる第１モードと、同じシリンダ１６内で異種燃料を単独で燃焼させる第２モードと、に切替可能な直列多気筒式の水素エンジンである。このエンジン１は、ユニフロー掃気方式の２ストローク１サイクル機関として構成されており、タンカー、コンテナ船、自動車運搬船等、大型の船舶に搭載される。
【0037】
本実施形態に係るエンジン１は、異種燃料として、油燃料、さらに詳細には重油を用いるように構成されている。なお、異種燃料に油燃料を用いることは必須ではない。メタンガス等、水素ガス以外のガス燃料を異種燃料に用いてもよい。
【0038】
エンジン１は、第１モードでの運転に際し、水素ガスの単独燃焼と、水素ガスと重油とを併用した混焼と、の少なくとも一方を実行可能とすればよい。例えば、以下に詳述するエンジン１は、第１モードでは水素ガスを単独で燃焼させる一方、第２モードでは重油を単独で燃焼させるように構成されている。
【0039】
船舶に搭載されたエンジン１は、その船舶を推進させるための主機関として用いられる。エンジン１の出力軸は、プロペラ軸（不図示）を介して船舶のプロペラ（不図示）に連結されている。エンジン１が運転することで、その出力がプロペラに伝達されて、船舶が推進するようになっている。
【0040】
エンジン１はまた、ターボ過給機付エンジンとして構成されている。すなわち、本実施形態に係るエンジン１は、図２に示されるように、排気タービン式過給機６を備えた構成とされている。以下、排気タービン式過給機６を単に「過給機」という。
【0041】
＜エンジンの主要構成＞
図１～図４に示されるように、エンジン１は、前述のシリンダ１６を有する機関本体１０と、吸排気系統５と、排気タービン式過給機６と、排気バイパス機構７と、第１供給系統８と、第２供給系統９と、コントローラ１００と、を備えている。コントローラ１００については、図４にのみ示す。
図１～図４に示されるように、エンジン１は、前述のシリンダ１６を有する機関本体１０と、吸排気系統５と、排気タービン式過給機６と、排気バイパス機構７と、第１供給系統８と、第２供給系統９と、コントローラ１００と、を備えている。コントローラ１００については、図４にのみ示す。
【0042】
ここで、吸排気系統５は、それぞれ機関本体１０に接続された吸気通路５１及び排気通路５２を有している。過給機６は、コンプレッサ６１及びタービン６２を有しており、燃焼室１７に供給される空気を圧縮する。排気バイパス機構７は、排気通路５２と接続されたバイパス通路７１を有しており、タービン６２に供給される排気量を調整する。
【0043】
また、第１供給系統８は、機関本体１０と流体的に接続されており、該機関本体１０に水素ガスを供給する。第２供給系統９は、機関本体１０と流体的に接続されており、該機関本体１０に重油を供給する。コントローラ１００は、吸排気系統５、排気バイパス機構７、第１供給系統８、第２供給系統９及び機関本体１０をそれぞれ制御する。
【0044】
以下、エンジン１の各部について順番に説明する。
【0045】
（１）機関本体１０
機関本体１０は、２ストローク式の機関であり、船舶の機関室Ｒに設置されている。この機関本体１０において、シリンダ１６は、複数（図１では１つのみ例示）設けられている。
機関本体１０は、２ストローク式の機関であり、船舶の機関室Ｒに設置されている。この機関本体１０において、シリンダ１６は、複数（図１では１つのみ例示）設けられている。
【0046】
本実施形態に係る機関本体１０は、そのロングストローク化を実現するべく、いわゆるクロスヘッド式の内燃機関として構成されている。すなわち、この機関本体１０においては、下方からピストン２１を支持するピストン棒２２と、クランクシャフト２３に連接される連接棒２４と、がクロスヘッド２５により連結されている。
【0047】
具体的に、機関本体１０は、下方に位置する台板１１と、台板１１上に設けられる架構１２と、架構１２上に設けられるシリンダジャケット１３と、を備えている。各シリンダ１６は、シリンダジャケット１３内に設けられている。また、機関本体１０は、シリンダ１６内に配置され、該シリンダ１６内で往復運動するピストン２１と、その往復運動に連動して回転する出力軸（例えばクランクシャフト２３）と、を備えている。
【0048】
ここで、台板１１は、エンジン１のクランクケースを構成するものであり、クランクシャフト２３と、クランクシャフト２３を回転自在に支持する軸受２６と、を収容している。クランクシャフト２３には、クランク２７を介して連接棒２４の下端部が連結されている。
【0049】
架構１２は、一対のガイド板２８と、連接棒２４と、クロスヘッド２５とを収容している。一対のガイド板２８は、エンジン１の幅方向（図１の紙面左右方向）に間隔を空けて配置されている。連接棒２４は、その下端部がクランクシャフト２３に連結された状態で、一対のガイド板２８の間に配置されている。連接棒２４の上端部は、クロスヘッド２５を介してピストン棒２２の下端部に連結されている。
【0050】
クロスヘッド２５は、一対のガイド板２８の間に配置されており、各ガイド板２８に沿って上下方向に摺動する。すなわち、一対のガイド板２８は、クロスヘッド２５の摺動を案内する。クロスヘッド２５は、クロスヘッドピン２９を介してピストン棒２２及び連接棒２４と接続されている。クロスヘッドピン２９は、ピストン棒２２に対しては一体的に上下動するよう接続されている一方、連接棒２４に対しては、連接棒２４の上端部を支点として、連接棒２４を回動させるように接続されている。
【0051】
シリンダジャケット１３は、内筒としてのシリンダライナ１４を支持している。シリンダライナ１４の内部には、前述のピストン２１が配置されている。このピストン２１は、シリンダライナ１４の内壁に沿って上下方向に往復運動する。また、シリンダライナ１４の上部にはシリンダカバー１５が固定されている。シリンダカバー１５は、シリンダライナ１４とともにシリンダ１６を構成している。
【0052】
また、シリンダカバー１５には、不図示の動弁装置によって作動される排気弁１８が設けられている。排気弁１８は、シリンダライナ１４及びシリンダカバー１５から構成されるシリンダ１６、並びに、ピストン２１の頂面とともに燃焼室１７を区画している。排気弁１８は、その燃焼室１７と排気管１９との間を開閉するものである。排気管１９は、燃焼室１７に通じる排気口を有しており、排気弁１８は、その排気口を開閉するように構成されている。
【0053】
シリンダ１６の近傍には、排気マニホールド１０ｂも配置されている。この排気マニホールド１０ｂは、排気管１９を介して燃焼室１７と接続されている。排気マニホールド１０ｂは、排気管１９を通じて燃焼室１７から排気を受け入れ、受け入れた排気を一時貯留して、この排気の動圧を静圧に変える。
【0054】
機関本体１０は、過給機６によって圧縮された空気を一時的に貯留する掃気トランク１０ａをさらに備えている。この掃気トランク１０ａは、シリンダジャケット１３の内部空間と連通するように構成されている。
【0055】
また、図３に示すように、シリンダカバー１５には、燃焼室１７に水素ガスを供給するためのガス噴射弁８０が設けられている。ガス噴射弁８０は、燃焼室１７の室内に臨むような姿勢で設けられており、その噴射口８０ａから水素ガスを噴射するように構成されている。
【0056】
ガス噴射弁８０は、シリンダ１６毎に例えば２本ずつ設けられており、それぞれ、第１供給系統８に接続されている。この第１供給系統８から各ガス噴射弁８０に水素ガスが供給されるようになっている。
【0057】
また、図３に示すように、シリンダカバー１５には、燃焼室１７に重油を供給するための油噴射弁９０が設けられている（図１では省略）。油噴射弁９０は、燃焼室１７の室内に臨むような姿勢で設けられており、その噴射口９０ａから重油を噴射するように構成されている。油噴射弁９０は、異種燃料としての重油を噴射するという点で、本実施形態における「異種燃料噴射弁」を例示している。
【0058】
油噴射弁９０は、シリンダ１６毎にガス噴射弁８０と同数（本実施形態では２本）設けられており、それぞれ、第２供給系統９に接続されている。この第２供給系統９から各油噴射弁９０に重油が供給されるようになっている。
【0059】
各ガス噴射弁８０は、第１モードにおいて燃焼室１７に水素ガスを供給し、燃焼室１７内で燃焼を生じさせる。同様に、各油噴射弁９０は、第２モードにおいて燃焼室１７に重油を供給し、燃焼室１７内で燃焼を生じさせる。各モードに対応して生じた燃焼によって、ピストン２１が上下方向に往復運動をする。このとき、排気弁１８が作動して燃焼室１７が開放されると、燃焼によって生じた排気が排気管１９に押し出されるとともに、不図示の掃気ポートから燃焼室１７に空気が導入される。
【0060】
また、燃焼によってピストン２１が往復運動をすると、ピストン２１とともにピストン棒２２が上下方向に往復運動をする。これにより、ピストン棒２２に連結されたクロスヘッド２５が、上下方向に往復運動をする。このクロスヘッド２５は、連接棒２４の回動を許容するようになっており、クロスヘッド２５との接続部位を支点として、連接棒２４を回動させる。そして、連接棒２４の下端部に接続されるクランク２７がクランク運動し、そのクランク運動に応じてクランクシャフト２３が回転する。こうして、クランクシャフト２３は、ピストン２１の往復運動を回転運動に変換し、プロペラ軸とともに船舶のプロペラを回転させる。これにより、船舶が推進する。
【0061】
（２）吸排気系統５
吸排気系統５は、掃気トランク１０ａを介して機関本体１０に接続される吸気通路５１と、排気マニホールド１０ｂを介して機関本体１０に接続される排気通路５２と、を有している。吸気通路５１は、掃気トランク１０ａを介して燃焼室１７に連通しており、この燃焼室１７に空気を送り込むように構成されている。排気通路５２は、排気マニホールド１０ｂを介して燃焼室１７に連通しており、燃焼室１７から排気を排出するように構成されている。
吸排気系統５は、掃気トランク１０ａを介して機関本体１０に接続される吸気通路５１と、排気マニホールド１０ｂを介して機関本体１０に接続される排気通路５２と、を有している。吸気通路５１は、掃気トランク１０ａを介して燃焼室１７に連通しており、この燃焼室１７に空気を送り込むように構成されている。排気通路５２は、排気マニホールド１０ｂを介して燃焼室１７に連通しており、燃焼室１７から排気を排出するように構成されている。
【0062】
ここで、本実施形態に係る吸気通路５１には、上流側から順に、外部（大気）から取り込んだ空気（新気）を圧縮するコンプレッサ６１と、コンプレッサ６１により圧縮された空気を冷却するエアクーラ５３と、が設けられている。エアクーラ５３によって冷却された空気は、掃気トランク１０ａを経由して燃焼室１７に至る。
【0063】
一方、本実施形態に係る排気通路５２には、上流側から順に、後述のバイパス通路７１へと分岐する分岐部（バイパス通路７１の上流端部と排気通路５２との接続部）５２ａと、コンプレッサ６１に対して駆動連結されたタービン６２、バイパス通路７１と合流する合流部（バイパス通路７１の下流端部と排気通路５２との接続部）５２ｂと、が設けられている。燃焼室１７から排出された排気は、前述の排気マニホールド１０ｂを介して排気通路５２に流入し、タービン６２を通過して大気に開放される。
【0064】
（３）過給機６
過給機６は、吸気通路５１に配置されるコンプレッサ６１と、排気通路５２に配置されるタービン６２と、を有する。過給機６は、タービン６２に供給される排気によってコンプレッサ６１を駆動する。ここで、コンプレッサ６１とタービン６２とは前述のように駆動連結されており、互いに同期して回転する。そのため、タービン６２を通過する排気によってコンプレッサ６１が回転駆動されると、このコンプレッサ６１を通過する空気を圧縮することができる。
過給機６は、吸気通路５１に配置されるコンプレッサ６１と、排気通路５２に配置されるタービン６２と、を有する。過給機６は、タービン６２に供給される排気によってコンプレッサ６１を駆動する。ここで、コンプレッサ６１とタービン６２とは前述のように駆動連結されており、互いに同期して回転する。そのため、タービン６２を通過する排気によってコンプレッサ６１が回転駆動されると、このコンプレッサ６１を通過する空気を圧縮することができる。
【0065】
（４）排気バイパス機構７
排気バイパス機構７は、タービン６２に供給される排気の流量または流速を調整することで、過給機６の過給圧（具体的には、コンプレッサ６１から吐出される空気の圧力）を制御する。具体的に、本実施形態に係る排気バイパス機構７は、タービン６２に供給される排気の流量を調整するように構成されており、バイパス通路７１と、バイパス弁７３と、排気絞り手段７２と、を有している。
排気バイパス機構７は、タービン６２に供給される排気の流量または流速を調整することで、過給機６の過給圧（具体的には、コンプレッサ６１から吐出される空気の圧力）を制御する。具体的に、本実施形態に係る排気バイパス機構７は、タービン６２に供給される排気の流量を調整するように構成されており、バイパス通路７１と、バイパス弁７３と、排気絞り手段７２と、を有している。
【0066】
このうち、バイパス通路７１は、排気通路５２におけるタービン６２上流側の部位（分岐部５２ａ）と、該タービン６２下流側の部位（合流部５２ｂ）と、を接続している。このバイパス通路７１には、上流側から順に、排気絞り手段７２と、バイパス弁７３とが配置されている。
【0067】
バイパス弁７３は、バイパス通路７１を開閉する。バイパス弁７３がバイパス通路７１を開閉することで、タービン６２に供給される排気の流量が調整される。このバイパス弁７３は、コントローラ１００と電気的に接続されており、コントローラ１００から入力される制御信号にしたがって作動する。
【0068】
排気絞り手段７２は、タービン６２を通過する排気の流量（第１流量）と、バイパス通路７１を介してタービン６２を迂回する排気の流量（第２流量）と、の比率を調整する。
【0069】
具体的に、本実施形態に係る排気絞り手段７２は、バイパス通路７１の通路断面積を小さくするオリフィスによって構成される。排気絞り手段７２は、図２のようにバイパス通路７１におけるバイパス弁７３の上流側に配置してもよいし、バイパス弁７３の下流側に配置してもよい。また、排気絞り手段７２は必須ではない。
【0070】
（５）第１供給系統８
図２に示すように、第１供給系統８は、前述のガス噴射弁８０と、水素モジュール８１と、ガスバルブトレイン（Gas Valve Train：ＧＶＴ）８２と、アキュムレータボックス８３と、アキュムレータ８４と、ガスゲート弁８５と、ガス供給管８６と、を有している。
図２に示すように、第１供給系統８は、前述のガス噴射弁８０と、水素モジュール８１と、ガスバルブトレイン（Gas Valve Train：ＧＶＴ）８２と、アキュムレータボックス８３と、アキュムレータ８４と、ガスゲート弁８５と、ガス供給管８６と、を有している。
【0071】
このうち、水素モジュール８１は、水素ガスの貯留、圧送及び温調機能を有している。水素モジュール８１は、コントローラ１００と電気的に接続されており、コントローラ１００から入力される制御信号にしたがって作動する。水素モジュール８１が作動することで、適温に調節された水素ガスがＧＶＴ８２に供給される。
【0072】
ＧＶＴ８２は、種々の配管（不図示）と、各配管を開閉する電磁弁（不図示）と、を有している。ＧＶＴ８２の各電磁弁は、コントローラ１００と電気的に接続されており、コントローラ１００から入力される制御信号にしたがって作動する。ＧＶＴ８２が各電磁弁を開閉することで、アキュムレータ８４、ひいてはガス噴射弁８０への水素ガスの供給が制御される。
【0073】
アキュムレータボックス８３は、いわゆる筐体、ブロック、又はブロックの集合体であり、アキュムレータ８４と、ガスゲート弁８５と、ＧＶＴ８２及びアキュムレータ８４の接続部と、不図示の逆止弁と、を収容するように構成されている。アキュムレータボックス８３がこれらの部材を収容することで、仮にガス漏れが生じたとしても、漏れ出したガスをアキュムレータボックス８３内に封じ込めることができる。
【0074】
アキュムレータ８４は、ガス噴射弁８０に供給される水素ガスを蓄圧する。具体的に、本実施形態に係るアキュムレータ８４は、圧力容器によって構成されており、ガス噴射弁８０を介して各シリンダ１６に供給される直前の水素ガスを貯えることができる。
【0075】
ガスゲート弁８５は、アキュムレータ８４及びガス噴射弁８０を接続するガス供給管８６を開閉する。ガス噴射弁８０に接続されているガス供給管８６は、このガス噴射弁８０を介してシリンダ１６に水素ガスを供給することができる。ガスゲート弁８５がガス供給管８６を開閉することで、アキュムレータ８４から各ガス噴射弁８０への水素ガスの供給を制御することができる。ここで、ガス供給管８６は、シリンダ１６毎に、アキュムレータボックス８３の外部又は内部で二股に分岐している。ガスゲート弁８５は、ガス供給管８６におけるアキュムレータボックス８３内の部分（二股に分岐していない部分）を開閉する。
【0076】
例えば、水素ガスによるエンジン１の運転時には、ガスゲート弁８５が開弁される。これにより、アキュムレータ８４に貯えられた水素ガスは、ガス供給管８６を介して各ガス噴射弁８０へと至り、各ガス噴射弁８０から対応するシリンダ１６へと噴射されることになる。噴射された水素ガスが燃焼すると、その燃焼によって生じた排ガスは、前述のように排気管１９を介して排出される。
【0077】
（６）第２供給系統９
図２に示すように、第２供給系統９は、前述の油噴射弁９０と、油燃料タンク９１と、油供給管９２と、油燃料ポンプ９３と、を備えている。油燃料タンク９１は、油噴射弁９０から噴射されることになる重油（異種燃料）を貯留する。油噴射弁９０は、前述のように噴射口９０ａから重油を噴射する。油供給管９２は、油噴射弁９０及び油燃料タンク９１を接続しており、重油を流通させるように構成されている。油燃料ポンプ９３は、油燃料タンク９１に貯留された重油を圧送し、油噴射弁９０に供給する。
図２に示すように、第２供給系統９は、前述の油噴射弁９０と、油燃料タンク９１と、油供給管９２と、油燃料ポンプ９３と、を備えている。油燃料タンク９１は、油噴射弁９０から噴射されることになる重油（異種燃料）を貯留する。油噴射弁９０は、前述のように噴射口９０ａから重油を噴射する。油供給管９２は、油噴射弁９０及び油燃料タンク９１を接続しており、重油を流通させるように構成されている。油燃料ポンプ９３は、油燃料タンク９１に貯留された重油を圧送し、油噴射弁９０に供給する。
【0078】
例えば重油によるエンジン１の運転時には、油燃料ポンプ９３が作動する。これにより、油燃料タンク９１に蓄えられた重油は、油供給管９２を介して各油噴射弁９０に供給されて、各油噴射弁９０から対応するシリンダ１６へと噴射されることになる。噴射された重油が燃焼すると、その燃焼によって生じた排ガスは、前述のように排気管１９を介して排出される。
【0079】
（６）コントローラ１００
コントローラ１００は、プロセッサ、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、入出力デバイスを有している。コントローラ１００には、種々のセンサ類が接続されている。例えば図４に示すように、本実施形態に係るコントローラ１００には、ガス流量センサＳｗ１と、ガス圧センサＳｗ２と、水素濃度センサＳｗ３と、が電気的に接続されている。
コントローラ１００は、プロセッサ、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、入出力デバイスを有している。コントローラ１００には、種々のセンサ類が接続されている。例えば図４に示すように、本実施形態に係るコントローラ１００には、ガス流量センサＳｗ１と、ガス圧センサＳｗ２と、水素濃度センサＳｗ３と、が電気的に接続されている。
【0080】
ここで、ガス流量センサＳｗ１は、水素モジュール８１を構成する配管に設けられており、該配管における水素ガスの流量を検出する。ガス圧センサＳｗ２は、ＧＶＴ８２を構成する配管に設けられており、該配管における水素ガスの圧力を検出する。水素濃度センサＳｗ３は、例えばシリンダ１６内に設けられており、該シリンダ１６内における水素ガスの濃度（水素濃度）を検出する。
【0081】
コントローラ１００は、これらのセンサから入力された検出信号に基づいて制御信号を生成し、その制御信号を、例えば、吸排気系統５、排気バイパス機構７、第１供給系統８、第２供給系統９、及び、機関本体１０それぞれの各部に入力する。
【0082】
コントローラ１００は、エンジン１の各部に制御信号を入力することで、第１モードでの運転（水素ガスによる機関本体１０の運転）及び第２モードでの運転（重油による機関本体１０の運転）をそれぞれ制御したり、第１モード及び第２モードの切替を制御したり、燃焼室１７から水素ガスを抜き出すための第１制御を実行したりすることができる。
【0083】
ここで、水素ガスを抜き出すための手法としては、高圧に調整された不活性ガスを、燃焼室１７内に送り込むことが考えられる。しかしながら、そうした手法では、燃焼室１７の内壁等、エンジン１の構成材料内に吸収された水素ガスを十分に抜き出すことができなかった。鋼材等への水素ガスの吸収は、いわゆる水素脆化を引き起こすため不都合である。
【0084】
また、燃焼室１７への不活性ガスの供給は、エンジン１の停止時に行う必要がある。エンジン１の運転中に行うことができないという点で、従来知られた手法には工夫の余地があった。
【0085】
こうした問題に対し、鋼材等の材料に工夫を凝らすことで水素脆化を抑制することも考えられるが、材料による対策は、エンジン１の製造コストを高めてしまうため不都合である。
【0086】
これに対して、本願発明者らは、エンジン１の構成材料における水素脆化のし易さと、その周辺温度との関係に着目し、本実施形態に係る構成に至った。
【0087】
ここで、図５は、試験温度に対する水素脆化の傾向を示すプロットである。図５の横軸は、構成材料の周辺温度（試験温度）であり、縦軸は、その試験温度における水素脆化の起こり易さを示している。詳しくは、図５の縦軸は、大気又は不活性ガス中における構成材料の塑性伸び率に対する、水素ガス中における構成材料の塑性伸び率の比を示している。塑性伸び率の比が１に近くなるほど（言い換えると、図５の縦方向に沿って上方に向かうほど）、大気中の塑性伸び率に近くなりし、構成材料が水素脆化し難くなると解釈することができる。図５に示すプロットの詳細は、該プロットの引用元であるJonathan A. LEE, "Hydrogen Embrittlement", NASA/TM-2016-218602, (2016)、及び当該文献の引用元であるCaskey, G R., "Hydrogen Effects in Stainless Steel", In: Hydrogen Degradation of Ferrous Alloys, R.A. Oriani, J. P. Hirth, M. Smialowski (eds.), Noyes Publications, New Jersey, pp. 822-862, (1985)に記載の通りである。
【0088】
また、図５の各プロットは、構成材料の種類に対応している。例えば、「３０４Ｌ」、「３１６」、「３１０」及び「３０４Ｎ」とは、それぞれ、ＡＩＳＩで規定されたステンレス鋼３０４Ｌ、ステンレス鋼３１６、ステンレス鋼３１０及びステンレス鋼３０４Ｎを示している。例えば、本実施形態に係るエンジン１の構成材料には、ステンレス鋼３１６とステンレス鋼３０４Ｎとが含まれている。
【0089】
図５に示すように、塑性伸び率の大きさは、－７０℃から２０℃付近で減少から増加に転じている。例えば３５℃以上では、温度が高くなるにしたがって、単調に水素脆化し難くなっていくとみなすことができる。３５℃という温度は、機関本体１０の設置環境における環境温度（例えば、機関室Ｒの室温）と比べて高い。
【0090】
本願発明者らは、そうした環境温度においては、温度が高くなるにしたがって、構成材料が単調に水素脆化し難くなっていくことに着目した。その際、本願発明者らは、水素脆化し難いということは、ステンレス鋼３１６等の内部に留まる水素分子の数と比較して、当該構成材料から出て行く水素分子の数が多いと解釈できることに気付いた。
【0091】
すなわち、本願発明者らの知見によれば、燃焼室１７の構成材料を加熱することで、その構成材料に吸収された水素ガスの放出を促進することができる。本実施形態に係るコントローラ１００は、そうした知見に基づいた制御を実行するように構成されている。
【0092】
具体的に、本実施形態に係るコントローラ１００は、第１モードでの運転中、所定期間又は所定サイクル数が経過する度に、第２モードでの運転に一時的に切り替える第１制御を実行する。
【0093】
この第１制御が実行されると、第１モードでの運転が中断されるとともに、その中断期間中に、第２モードでの運転が一時的に行われることになる。第２モードでの一時的な運転が終了すると、エンジン１は、第１モードでの運転を即座に再開する。
【0094】
第２モードで運転することで、燃焼室１７の室内は、水素ガスの不在下で高温になる。これにより、燃焼室１７の構成材料からの水素ガスの放出を促進することができる。
【0095】
以下、本実施形態における第１制御について、詳細に説明する。
【0096】
＜第１制御の詳細＞
図６は、第１制御に係るフローチャートである。また、図７は、第１制御の詳細を例示するフローチャートであり、図８は、第１制御時の噴射タイミングを説明するための図であり、図９は、シリンダ１６毎の個別制御について説明するための図である。
図６は、第１制御に係るフローチャートである。また、図７は、第１制御の詳細を例示するフローチャートであり、図８は、第１制御時の噴射タイミングを説明するための図であり、図９は、シリンダ１６毎の個別制御について説明するための図である。
【0097】
まず、図６におけるスタート後のステップＳ１において、コントローラ１００は、第１モードで運転中であるか否かを判定する。この判定は、例えば、第１モード及び第２モードのいずれかに切り替えるための切替スイッチＳｗ４の入力信号に基づいて行うことができる。なお、切替スイッチＳｗ４は、図４にのみ示す。ステップＳ１の判定がＮＯの場合（第２モードで運転中の場合）、制御プロセスはステップＳ２に進む。この場合、コントローラ１００は、第２モードでの運転を継続する。一方、ステップＳ２の判定がＹＥＳの場合（第１モードで運転中の場合）、制御プロセスはステップＳ３に進む。
【0098】
ステップＳ３において、コントローラ１００は、第１制御の前回実行時から所定期間が経過したか否かを判定する。この判定は、例えばタイマＳｗ５の計測信号に基づいてコントローラ１００が行ってもよいし、特定の手動操作（例えば、第１制御を指示するスイッチ操作）をコントローラ１００が受け付けたか否かに基づいて行ってもよい。なお、タイマＳｗ５は、図４にのみ示す。
【0099】
なお、ここでいう所定期間とは、例えば数時間程度としてもよい。また、ここでいう「前回実行時」には、前回実行された第１制御の開始タイミングから終了タイミングにかけての任意のタイミングが含まれる。ステップＳ３の判定がＮＯの場合（所定期間経過していない場合）、制御プロセスはステップＳ４に進む。この場合、コントローラ１００は、第１モードでの運転を継続する。一方、ステップＳ４の判定がＹＥＳの場合（所定期間経過した場合）、制御プロセスはステップＳ５に進む。
【0100】
ステップＳ５において、コントローラ１００は、前述の第１制御を実行する。このステップＳ５の詳細は、図７に示す通りである。すなわち、制御プロセスが図６のステップＳ５に進むと、コントローラ１００は、図７のステップＳ５１～Ｓ５７を順番に実行するようになっている。
【0101】
まず、図７のステップＳ５１において、コントローラ１００は、第１制御による一時的な第２モードに関連したパラメータを設定する。例えば、コントローラ１００は、エンジン１の目標回転数に基づいて、重油の目標噴射量を設定する。
【0102】
さらに、コントローラ１００は、油噴射弁９０による重油の噴射タイミングを、第１制御の非実行時（つまり、通常運転時）における目標値から変化させる。具体的に、本実施形態に係るコントローラ１００は、第１制御を実行するとき、重油（異種燃料）の噴射タイミングを、該第１制御の非実行時と比べて圧縮上死点に近接させる。
【0103】
例えば図７に示すように、コントローラ１００は、第１制御時の噴射タイミングＴｂを、第１制御の非実行時（非第１制御時）の噴射タイミングＴａと比べて圧縮上死点（ＡＴＤＣ：０°）に近接させる。これにより、重油燃焼時の熱発生率が上昇し、燃焼室１７内の温度が一時的に上昇する。
【0104】
さらに、コントローラ１００は、排気バイパス機構７におけるバイパス弁７３の開度を、非第１制御時における目標値から変化させる。具体的に、本実施形態に係るコントローラ１００は、第１制御を実行するとき、バイパス弁７３の開度を、該第１制御の非実行時と比べて大きく設定する。
【0105】
バイパス弁７３の開度を大きく設定することで、タービン６２を迂回する空気量が増加する。これにより、コンプレッサ６１による空気の圧縮が弱まり、掃気トランク１０ａ及びシリンダジャケット１３を介して燃焼室１７に送り込まれる空気量（単位時間当たりの空気量）が減少する。掃気時に燃焼室１７に導入される空気量が減少し、燃焼室１７内の温度が一時的に上昇する。
【0106】
続くステップＳ５２において、コントローラ１００は、バイパス弁７３に制御信号を入力し、該バイパス弁７３の開度を変更する。これにより、ステップＳ５１で設定された開度が実現される。なお、ステップＳ５２の実行タイミングは、図例に限定されない。ステップＳ５２は、ステップＳ５３とステップＳ５４の間のタイミングに実行してもよいし、ステップＳ５４とステップＳ５５の間のタイミングに実行してもよい。
【0107】
続くステップＳ５３において、コントローラ１００は、第１モードによる運転を中断する。それに続くステップＳ５４において、コントローラ１００は、第２モードによる運転を開始する。ステップＳ５４における重油の噴射タイミングは、図８に例示したように圧縮上死点付近に変更される（噴射タイミング：変更済）。
【0108】
続くステップＳ５５において、コントローラ１００は、シリンダ１６内の水素濃度が所定閾値以下まで低下したか否かを判定する（水素濃度≦所定閾値？）。この判定は、例えば水素濃度センサＳｗ３の検出信号に基づいて行われる。所定閾値は、事前に設定されており、コントローラ１００に予め記憶されている。ステップＳ５５の判定がＹＥＳの場合、制御プロセスはステップＳ５６に進む。すなわち、コントローラ１００は、シリンダ１６内の水素濃度が所定閾値以下になるまで、第２モードでの一時的な運転（つまり、第１制御）を継続することになる。
【0109】
なお、ステップＳ５５の判定は必須ではない。後述のサイクル数に基づいた変形例のように、水素濃度にかかわらず、一定時間または一定のサイクル数にわたって第１制御を実行するように構成してもよい。
【0110】
続くステップＳ５６において、コントローラ１００は、第２モードによる運転を終了する。それに続くステップＳ５７において、コントローラ１００は、第１モードによる運転を再開する。ステップＳ５７が終了すると、制御プロセスは、図７に示すフロー及び図６のステップＳ５に係る処理を終了し、図６に示すフローからリターンする。
【0111】
なお、図６のステップＳ３に係る判定と、その判定に基づいて行われる第１制御は、シリンダ１６毎に独立して行われるようになっている。すなわち、本実施形態に係るコントローラ１００は、複数のシリンダ１６のそれぞれに対し、所定期間が経過したか否かの判定と、第１制御と、を個別に実行するように構成されている。
【0112】
そして、複数のシリンダ１６のうち、一のシリンダ１６において第１制御が実行されているときには、他のシリンダ１６では第１制御が実行されないように設定されている。この設定は、例えば、シリンダ１６毎に前記所定期間の測定タイミングをずらすことで実現可能である。
【0113】
例えば、図９に示したように、エンジン１が仮に３つのシリンダ１６を有しているものとすると、第１のシリンダ１６において第１制御が実行されているとき（つまり、一時的に第２モードで運転されているとき）、第２及び第３のシリンダ１６では、通常通り第１モードでの運転が行われることになる。
【0114】
その後、第２のシリンダ１６において第１制御が実行されているとき、第３及び第１のシリンダ１６では、通常通り第１モードでの運転が行われることになる。その後、第３のシリンダ１６において第１制御が実行されているとき、第１及び第２のシリンダ１６では、通常通り第１モードでの運転が行われることになる。
【0115】
このように、本実施形態に係る第１制御は、２以上のシリンダ１６で同時に行われるようにはなっておらず、一シリンダ１６ずつ行われるようになっている。
【0116】
＜水素脆化の抑制について＞
図６のステップＳ６と図７のステップＳ５３～Ｓ５７に例示したように、コントローラ１００が第１制御を実行することで、水素ガスではなく重油が燃焼することになる。この燃焼によって、エンジン１の構成材料が加熱される。本願発明者らの知見によれば、水素ガスの不在下で構成材料を加熱することで、該構成材料からの水素ガスの放出を促進し、その内部に吸収された水素ガスを、より多く排出させることができる。また、本実施形態に係る構成は、構成材料それ自体に工夫を凝らすような構成と比べて、製造コストの抑制にも資する。
図６のステップＳ６と図７のステップＳ５３～Ｓ５７に例示したように、コントローラ１００が第１制御を実行することで、水素ガスではなく重油が燃焼することになる。この燃焼によって、エンジン１の構成材料が加熱される。本願発明者らの知見によれば、水素ガスの不在下で構成材料を加熱することで、該構成材料からの水素ガスの放出を促進し、その内部に吸収された水素ガスを、より多く排出させることができる。また、本実施形態に係る構成は、構成材料それ自体に工夫を凝らすような構成と比べて、製造コストの抑制にも資する。
【0117】
また、図７のステップＳ５３～Ｓ５７に例示したように、本実施形態に係る第１制御は、水素ガスでの燃焼中に重油での燃焼へ一時的に切り替えるものであるから、不活性ガスの供給等の手法とは異なり、エンジン１の運転を途切れさせることなく行うことができる。
【0118】
また、摺動部品の摩耗、部品の伸び等によって、前記構成材料には新生面が発生し得る。そうした新生面には、一般に水素分子が入り込み易い。しかしながら、前述のように第１制御を通じて重油を燃焼させることで、その新生面の酸化を助勢することができる。これにより、水素ガスの吸収を結果的に抑制することもできる。
【0119】
また、図９に例示したように、一シリンダ１６ずつ第１制御を行うことで、エンジン１の負荷変動を抑制するとともに、重油の燃焼に伴う二酸化炭素の発生を、単位時間当たりにおいて可能な限り抑制することができる。
【0120】
さらに、各シリンダ１６においては、第１制御の実行間隔を可能な限り長くすることができる。これにより、モード間の切替に要する時間を確保し、第１制御をスムースに開始させることができる。
【0121】
また、図８に例示したように、重油の噴射タイミングを、第１制御の実行時には圧縮上死点に近接させる。これにより、燃焼室１７内の温度を上昇させることができ、該燃焼室１７の構成材料内からの水素ガスの放出を、さらに促進することができる。
【0122】
また、図７のステップＳ５５に例示したように、コントローラ１００は、水素濃度が所定閾値以下になるまで、第２モードでの一時的な運転を継続する。このように構成することで、第１制御の実行時間を必要最小限に抑えることができる。これにより、重油の燃焼に伴う二酸化炭素の発生を、可能な限り抑制することができる。
【0123】
また、水素濃度が所定値以下になるまで第１モードの再開を保留することで、第２モードから第１モードに復帰するための準備時間を、より十分に確保することができる。一般に、水素ガス等のガス燃料は、重油等の油燃料に比して噴射準備に時間を要する。これに対し、本実施形態のように準備時間を十分に確保することで、第２モードから第１モードへの復帰をスムースに行うことができる。
【0124】
また、図７のステップＳ５２に例示したように、バイパス弁７３の開度を大きく設定することで、コンプレッサ６１による空気の圧縮を弱め、掃気時に燃焼室１７に送り込まれる空気量を減少させることができる。その結果、燃焼室１７内の温度を上昇させることができ、燃焼室１７の構成材料内からの水素ガスの放出を、さらに促進することができる。
【0125】
＜第１制御の変形例＞
図１０は、第１制御の変形例について説明するための図である。
図１０は、第１制御の変形例について説明するための図である。
【0126】
前記実施形態では、一シリンダ１６ずつ第１制御が実行されるように構成されていたが、本開示は、そうした構成には限定されない。全シリンダ１６同時に第１制御を実行してもよい。
【0127】
具体的に、コントローラ１００は、シリンダ１６の全てに対し、所定期間が経過したか否かの判定と、第１制御と、を同時に実行してもよい。例えば図１０に示したように、エンジン１が仮に３つのシリンダ１６を有しているものとすると、第１のシリンダ１６、第２のシリンダ１６及び第３のシリンダ１６の全てにおいて、所定期間が経過したか否かの判定と、第１制御とが同時に実行されることになる。
【0128】
このように構成することで、第１制御の実行間隔を、エンジン１全体で可能な限り長くすることができる。これにより、モード間の切替に要する時間を確保し、第１制御をスムースに開始させることができる。
【0129】
また、図１０の括弧書きに例示したように、所定期間が経過する度に第１制御を実行する代わりに、所定サイクル数が経過する度に第１制御を実行するように構成してもよい。
【0130】
具体的に、コントローラ１００は、第１モードでの運転中に所定サイクル数が経過する度に、前記第１制御を一サイクルにわたって実行してもよい。なお、ここでいう所定サイクル数とは、例えば数サイクル程度としてもよい。こうした構成は、例えば、コントローラ１００がエンジン１のサイクル数をカウントし、そのカウントが前記所定サイクル数に達したか否かを判定することで実現することができる。この判定は、図６のステップＳ３で行えばよい。この変形例においては、図７のステップＳ５５に係る判定は不要となる。
【0131】
このように構成することで、重油での燃焼を、可能な限り短期間に収めることができる。これにより、二酸化炭素の発生等、重油の燃焼に伴うガスの発生を、可能な限り抑制することができる。
【0132】
＜他の実施形態＞
前記実施形態では、第１制御に際し、油燃料の噴射タイミングと、バイパス弁７３の目標開度とを変更するように構成されていたが、そうした構成は必須ではない。油燃料の噴射タイミング、及びバイパス弁７３の目標開度のうちの一方を省略してもよいし、両方を省略してもよい。
前記実施形態では、第１制御に際し、油燃料の噴射タイミングと、バイパス弁７３の目標開度とを変更するように構成されていたが、そうした構成は必須ではない。油燃料の噴射タイミング、及びバイパス弁７３の目標開度のうちの一方を省略してもよいし、両方を省略してもよい。
【0133】
また、重油の代わりに、異種燃料にガス燃料（例えばメタンガス）を用いることもできる。その場合、第１モードにおいて、水素ガスに併せてメタンガスが噴射されるように構成してもよい。
【0134】
また、前記実施形態では、２ストローク１サイクル機関として構成されたエンジン１が例示されていたが、本開示は、そうした構成には限定されない。例えば、４ストローク１サイクル機関として構成された水素エンジンに、本開示を適用することもできる。
【符号の説明】
【0135】
１ エンジン（水素エンジン）
５ 吸排気系統
５１ 吸気通路
５２ 排気通路
６ 排気タービン式過給機
６１ コンプレッサ
６２ タービン
７ 排気バイパス機構
７１ バイパス通路
７３ バイパス弁
１０ 機関本体
１６ シリンダ
９０ 油噴射弁（異種燃料噴射弁）
１００ コントローラ
５ 吸排気系統
５１ 吸気通路
５２ 排気通路
６ 排気タービン式過給機
６１ コンプレッサ
６２ タービン
７ 排気バイパス機構
７１ バイパス通路
７３ バイパス弁
１０ 機関本体
１６ シリンダ
９０ 油噴射弁（異種燃料噴射弁）
１００ コントローラ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】