特開 2024-30317 燃料噴射システム

(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】P2024030317

(43)【公開日】2024-03-07

(54)【発明の名称】燃料噴射システム

(51)【国際特許分類】

   F02M 43/02 20060101AFI20240229BHJP

   F02D 19/08 20060101ALI20240229BHJP

【ＦＩ】

F02M43/02

F02D19/08 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022133109

(22)【出願日】2022-08-24

(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】大場 啓道

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 和久

【テーマコード（参考）】

3G066

3G092

【Ｆターム（参考）】

3G066AA07

3G066AA08

3G066AB06

3G066AC06

3G066AC09

3G066AD02

3G066BA43

3G066BA59

3G066CA09

3G066CA21

3G092AA02

3G092AA03

3G092AB04

3G092AB19

3G092AC10

3G092BB01

3G092DE05

3G092EA01

3G092EA02

3G092FA36

3G092HB03Z

(57)【要約】

【課題】アンモニア等の代替燃料を化石燃料に注入する注入ポンプを備える燃料噴射システムにあって、アンモニア等の粘度が水よりも低い代替燃料を注入するにあたり、個体差があったとしても、複数の燃料噴射弁に対して同量の代替燃料を注入することができる注入ポンプを備える燃料噴射システムを提供する。
【解決手段】Ｓ３で、平均吐出量を算出する。そして、Ｓ４で、各注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃの吐出量が、平均吐出量になるように、第１注入ポンプ部５１ａ，第２注入ポンプ部５１ｂ，第３注入ポンプ部５１ｃのポンプリフト量を制御する。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

化石燃料と代替燃料を燃焼室で混焼させる多気筒のエンジンで用いられ、前記化石燃料と代替燃料のうち、代替燃料を燃料噴射弁に供給する注入ポンプを備える燃料噴射システムであって、
前記注入ポンプは、代替燃料を各燃料噴射弁にそれぞれ注入するように設定された複数の注入ポンプ部を備え、
前記注入ポンプ部の各々の代替燃料の注入量が、同じ気筒に設けられた燃料噴射弁に代替燃料を注入する他の注入ポンプ部との間で同じになるように制御する注入量制御手段と、
を備えたことを特徴とする燃料噴射システム。

【請求項2】

前記注入量制御手段が、同じ気筒に設けられた燃料噴射弁に代替燃料を注入する各注入ポンプ部からの代替燃料の吐出量を計測する吐出量計測手段と、
該吐出量計測手段で計測した代替燃料の吐出量から同じ気筒に設けられた燃料噴射弁に代替燃料を注入する全ての注入ポンプ部の平均吐出量を算出する平均吐出量算出手段と、
該平均値算出手段で算出した平均吐出量から、前記各注入ポンプ部の吐出量が該平均吐出量になるように、前記各注入ポンプ部のリフト量を制御するリフト量制御手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１記載の燃料噴射システム。

【請求項3】

前記注入量制御手段が、同じ気筒に設けられた燃料噴射弁に代替燃料を注入する各注入ポンプ部からの代替燃料のリーク量を計測するリーク量計測手段と、
該リーク量計測手段で計測した代替燃料のリーク量を前記各注入ポンプ部の行程容積から減算して、各注入ポンプ部の推定吐出量として算定する吐出量推定手段と、
該吐出量推定手段で算定した代替燃料の推定吐出量から、同じ気筒に設けられた燃料噴射弁に代替燃料を注入する全ての注入ポンプ部の平均推定吐出量を算出する平均推定吐出量算出手段と、
該平均推定吐出量算出手段で算出した平均推定吐出量から、前記各注入ポンプ部の吐出量が該平均推定吐出量になるように、前記各注入ポンプ部のリフト量を制御するリフト量制御手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１記載の燃料噴射システム。

【請求項4】

前記注入量制御手段が、同じ気筒に設けられた燃料噴射弁に代替燃料を注入する各注入ポンプ部のリフト速度を計測するリフト速度計測手段と、
該リフト速度計測手段で計測したリフト速度から、前記各注入ポンプ部の推定吐出量を算定する吐出量推定手段と、
該吐出量推定手段で算定した代替燃料の推定吐出量から、同じ気筒に設けられた燃料噴射弁に代替燃料を注入する全ての注入ポンプ部の平均推定吐出量を算出する平均推定吐出量算出手段と、
該平均推定吐出量算出手段で算出した平均推定吐出量から、前記各注入ポンプ部の吐出量が該平均推定吐出量になるように、前記各注入ポンプ部のリフト量を制御するリフト量制御手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１記載の燃料噴射システム。

【請求項5】

前記注入量制御手段が、同じ気筒に設けられた燃料噴射弁に代替燃料を注入する各注入ポンプ部のリフト時の内圧を計測する内圧計測手段と、
該内圧計測手段で計測した内圧から、前記各注入ポンプ部の推定吐出量を算定する吐出量推定手段と、
該吐出量推定手段で算出した代替燃料の推定吐出量から、同じ気筒に設けられた燃料噴射弁に代替燃料を注入する全ての注入ポンプ部の平均推定吐出量を算出する平均推定吐出量算出手段と、
該平均推定吐出量算出手段で算出した平均推定吐出量から、前記各注入ポンプ部の吐出量が該平均推定吐出量になるように、前記各注入ポンプ部のリフト量を制御するリフト量制御手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１記載の燃料噴射システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、舶用エンジンなどに用いる注入ポンプを備える燃料噴射システムに関する。特に、化石燃料にアンモニア等の代替燃料を注入する注入ポンプを備える燃料噴射システムに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、地球温暖化等の問題から二酸化炭素の排出量をゼロにする、いわゆるゼロ・エミッションの実現が求められている。このため、重油等の化石燃料を燃料として用いる既存の舶用エンジンではゼロ・エミッションの実現が難しいので、アンモニア等の代替燃料と、重油等の化石燃料の両者を燃焼、いわゆる、「混焼」させる舶用エンジン等が考えられている。

【0003】

例えば、下記特許文献１では、化石燃料と代替燃料を混焼させるため、化石燃料と代替燃料を層状に噴射する燃料噴射弁を設けて、この燃料噴射弁から化石燃料と代替燃料を噴射して燃焼室で混焼させるものが開示されている。

【0004】

この特許文献１では、燃料噴射弁３０から化石燃料と代替燃料を層状に噴射させるため、燃料ポンプ４１と注入ポンプ５１で化石燃料と代替燃料を圧送するように構成している。

【0005】

このとき、注入ポンプから供給する代替燃料の量は、複数気筒を備えるエンジンの場合、各気筒の燃焼状態を安定させるため、化石燃料との比率を各燃料噴射弁で一致させる必要があり、燃料噴射弁毎で同じ量に一致させなければならない。

【0006】

このように代替燃料の供給量を、燃料噴射弁毎で同じ量に一致させるものとしては、下記特許文献２に記載された注水ポンプ４１がある。この注水ポンプ４１では、各燃料噴射弁に接続される複数の水吐出通路２ａ、２ｂ、２ｃを、一つの連結部８に連結された水ピストン部６ａ、６ｂ、６ｃで押圧して、各水吐出通路２ａ、２ｂ、２ｃから吐出される水の量を各燃料噴射弁で一致させている。

【0007】

この注水ポンプ４１の構造を、代替燃料の注入ポンプに用いることで、代替燃料の供給量を燃料噴射弁毎で同じ量に一致させることが考えられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２０２０－１８０５６７号公報

【特許文献2】特開２０２０－６０１１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

確かに、前述の特許文献２に記載されているように、複数の吐出通路を、一つの連結部に連結された複数のピストン部で押圧するため、各ピストン部のリフト量（押圧量）が一致し、各吐出通路から吐出される代替燃料の量を同じ量で一致させることができるように思われる。

【0010】

しかし、代替燃料の代表的なアンモニアの粘度は、２０℃において、０．１１５ｍＰａ・ｓ（ミリパスカル秒）で、水の１．０１ｍＰａ・ｓ（ミリパスカル秒）に対し、約１／１０しかないため、特許文献２のように、一つの連結部で連結された複数のピストン部で押圧としても、ピストン部と吐出通路（ピストン摺動部）の隙間からアンモニアが漏れて（リークして）、同じ量を吐出できないという問題がある。すなわち、ピストン部と吐出通路（ピストン摺動部）の隙間の広さは、個々で異なるため、その個体差によって、アンモニアのリーク量が異なり、同じ量を吐出できないのである。

【0011】

もちろん、こうしたピストン部と吐出通路（ピストン摺動部）の隙間からの漏れに対しては、シール部材やリング部材等を用いてシール性を高めて漏れを防ぐことも考えられる。

【0012】

しかし、こうしたシール部材やリング部材等を用いてシール性を高めると、ピストン部と吐出通路（ピストン摺動部）の間の摺動抵抗が高まり、ピストン部のリフト動作が阻害されて、スムーズにピストン部がリフトせずに、十分に代替燃料を吐出できないという問題が生じる。

【0013】

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたもので、その目的は、アンモニア等の代替燃料を化石燃料に注入する注入ポンプを備える燃料噴射システムにあって、アンモニア等の粘度が水よりも低い代替燃料を注入するにあたり、ピストン部と吐出通路（ピストン摺動部）の隙間の広さに個体差があったとしても、複数の燃料噴射弁に対して同量の代替燃料を注入することができる注入ポンプを備える燃料噴射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】

【0014】

その目的を達成するために、この発明では、アンモニア等の代替燃料を化石燃料に注入する注入ポンプを備える燃料噴射システムであって、各燃料噴射弁に対応して注入ポンプ部を別々に設定して、同じ気筒に設けられた各燃料噴射弁に対応する各注入ポンプ部からの注入量が同じになるように、各注入ポンプ部からの注入量を個別に制御するように構成したことを特徴とするものである。

【0015】

具体的に、第１の発明は、化石燃料と代替燃料を燃焼室で混焼させる多気筒のエンジンで用いられ、前記化石燃料と代替燃料のうち、代替燃料を燃料噴射弁に供給する注入ポンプを備える燃料噴射システムであって、
前記注入ポンプは、代替燃料を各燃料噴射弁にそれぞれ注入するように設定された複数の注入ポンプ部を備え、前記注入ポンプ部の各々の代替燃料の注入量が、同じ気筒に設けられた燃料噴射弁に代替燃料を注入する他の注入ポンプ部との間で同じになるように制御する注入量制御手段と、を備えたことを特徴とするものである。

【0016】

この構成によれば、燃料噴射弁毎に代替燃料を注入するように複数の注入ポンプ部が設けられ、注入量制御手段で、注入ポンプ部各々の代替燃料の注入量が、同じ気筒に設けられた燃料噴射弁に代替燃料を注入する他の注入ポンプ部との間で同じになるように制御される。

【0017】

このため、各燃料噴射弁への各注入ポンプ部からの注入量が、個別に制御されるので、アンモニアのように粘度が低い代替燃料を注入する際に、各注入ポンプ部の個体差によってリーク量が大きくばらつく場合であっても、各注入ポンプ部から燃料噴射弁への注入量を、同じ気筒に設けられた燃料噴射弁に代替燃料を注入する注入ポンプ部の間で、同じにすることができる。

【0018】

なお、ここで、「代替燃料」とは、石油を代替する燃料（Alternative Fuel）のうち、アンモニア、メタノールなど、水の粘度よりも粘度が低い流体燃料を指す。

【0019】

第２の発明は、前記注入量制御手段が、同じ気筒に設けられた燃料噴射弁に代替燃料を注入する各注入ポンプ部からの代替燃料の吐出量を計測する吐出量計測手段と、該吐出量計測手段で計測した代替燃料の吐出量から同じ気筒に設けられた燃料噴射弁に代替燃料を注入する全ての注入ポンプ部の平均吐出量を算出する平均吐出量算出手段と、該平均値算出手段で算出した平均吐出量から、前記各注入ポンプ部の吐出量が該平均吐出量になるように、前記各注入ポンプ部のリフト量を制御するリフト量制御手段と、を備えたことを特徴とするものである。

【0020】

この構成によれば、吐出量計測手段で、同じ気筒に設けられた燃料噴射弁に代替燃料を注入する各注入ポンプ部からの吐出量を計測して、平均吐出量算出手段で、その吐出量から平均吐出量を算出して、リフト量制御手段で、各注入ポンプ部のリフト量がその平均吐出量になるように制御される。

【0021】

このため、各注入ポンプ部のリフト量は、平均吐出量を基準にして、個別に制御されることになるため、各注入ポンプ部は、異なるリフト量で各々代替燃料を吐出することになる。

【0022】

よって、各注入ポンプ部でリーク量が異なっても、各注入ポンプ部が異なるリフト量で制御されることで、同じ気筒に設けられた燃料噴射弁に代替燃料を注入する全ての注入ポンプ部から同量の代替燃料を、各燃料噴射弁に注入することができる。

【0023】

第３の発明は、前記注入量制御手段が、同じ気筒に設けられた燃料噴射弁に代替燃料を注入する各注入ポンプ部からの代替燃料のリーク量を計測するリーク量計測手段と、該リーク量計測手段で計測した代替燃料のリーク量を前記各注入ポンプ部の行程容積から減算して、各注入ポンプ部の推定吐出量として算定する吐出量推定手段と、該吐出量推定手段で算定した代替燃料の推定吐出量から、同じ気筒に設けられた燃料噴射弁に代替燃料を注入する全ての注入ポンプ部の平均推定吐出量を算出する平均推定吐出量算出手段と、該平均推定吐出量算出手段で算出した平均推定吐出量から、前記各注入ポンプ部の吐出量が該平均推定吐出量になるように、前記各注入ポンプ部のリフト量を制御するリフト量制御手段と、を備えたことを特徴とするものである。

【0024】

この構成によれば、リーク量計測手段で、同じ気筒に設けられた燃料噴射弁に代替燃料を注入する各注入ポンプ部からの代替燃料のリーク量を計測して、吐出量推定手段で、その代替燃料のリーク量を前記各注入ポンプ部の行程容積から減算して、各注入ポンプ部の推定吐出量として算定して、平均推定吐出量算出手段で、その推定吐出量から、全ての注入ポンプ部の平均推定吐出量を算出し、リフト量制御手段で、各注入ポンプ部の吐出量がその平均推定吐出量になるように、各注入ポンプ部のリフト量が制御される。

【0025】

このため、各注入ポンプ部のリフト量は、平均推定吐出量を基準にして、個別に制御されることになるため、各注入ポンプ部は、異なるリフト量で各々代替燃料を吐出することになる。すなわち、各注入ポンプ部のリーク量が異なるということは、吐出量も異なると考えられるため、実際に吐出される代替燃料の流量を測定できない場合であっても、リーク量を測定して、各注入ポンプのリフト量を制御して、同量の代替燃料を各燃料噴射弁に供給するのである。

【0026】

よって、各注入ポンプ部でリーク量が異なっても、各注入ポンプ部が異なるリフト量で制御されることで、同じ気筒に設けられた燃料噴射弁に代替燃料を注入する全ての注入ポンプ部から同量の代替燃料を、燃料噴射弁に供給することができる。

【0027】

第４の発明は、前記注入量制御手段が、同じ気筒に設けられた燃料噴射弁に代替燃料を注入する各注入ポンプ部のリフト速度を計測するリフト速度計測手段と、該リフト速度計測手段で計測したリフト速度から、前記各注入ポンプ部の推定吐出量を算定する吐出量推定手段と、該吐出量推定手段で算定した代替燃料の推定吐出量から、同じ気筒に設けられた燃料噴射弁に代替燃料を注入する全ての注入ポンプ部の平均推定吐出量を算出する平均推定吐出量算出手段と、該平均推定吐出量算出手段で算出した平均推定吐出量から、前記各注入ポンプ部の吐出量が該平均推定吐出量になるように、前記各注入ポンプ部のリフト量を制御するリフト量制御手段と、を備えたことを特徴とするものである。

【0028】

この構成によれば、リフト速度計測手段で、同じ気筒に設けられた燃料噴射弁に代替燃料を注入する各注入ポンプ部のリフト速度を計測して、吐出量推定手段で、リフト速度から各注入ポンプ部の推定吐出量を算定して、平均推定吐出量算出手段で、その推定吐出量から、全ての注入ポンプ部の平均推定吐出量を算出し、リフト量制御手段で、各注入ポンプ部の吐出量がその平均推定吐出量になるように、各注入ポンプ部のリフト量が制御される。

【0029】

このため、各注入ポンプ部のリフト量は、平均推定吐出量を基準にして、個別に制御されることになるため、各注入ポンプ部は、異なるリフト量で各々代替燃料を吐出することになる。すなわち、各注入ポンプ部のリフト速度が異なるということは、吐出量も異なると考えられるため、実際に吐出される代替燃料の流量を測定できない場合であっても、リフト速度を測定して、各注入ポンプのリフト量を制御して、同量の代替燃料を各燃料噴射弁に供給するのである。

【0030】

よって、注入ポンプ部のリフト速度を計測することで、各注入ポンプ部の吐出量を間接的に推定して、同じ気筒に設けられた燃料噴射弁に代替燃料を注入する全ての注入ポンプ部の吐出量をほぼ同じ程度にすることができる。

【0031】

第５の発明は、前記注入量制御手段が、同じ気筒に設けられた燃料噴射弁に代替燃料を注入する各注入ポンプ部のリフト時の内圧を計測する内圧計測手段と、該内圧計測手段で計測した内圧から、前記各注入ポンプ部の推定吐出量を算定する吐出量推定手段と、該吐出量推定手段で算出した代替燃料の推定吐出量から、同じ気筒に設けられた燃料噴射弁に代替燃料を注入する全ての注入ポンプ部の平均推定吐出量を算出する平均推定吐出量算出手段と、該平均推定吐出量算出手段で算出した平均推定吐出量から、前記各注入ポンプ部の吐出量が該平均推定吐出量になるように、前記各注入ポンプ部のリフト量を制御するリフト量制御手段と、を備えたことを特徴とするものである。

【0032】

この構成によれば、内圧計測手段で、同じ気筒に設けられた燃料噴射弁に代替燃料を注入する各注入ポンプ部のリフト時の内圧を計測して、吐出量推定手段で、その計測した内圧から各注入ポンプ部の推定吐出量を算定して、平均推定吐出量算出手段で、その推定吐出量から、全ての注入ポンプ部の平均推定吐出量を算出し、リフト量制御手段で、各注入ポンプ部の吐出量がその平均推定吐出量になるように、各注入ポンプ部のリフト量が制御される。

【0033】

このため、各注入ポンプ部のリフト量は、平均推定吐出量を基準にして、個別に制御されることになるため、各注入ポンプ部は、異なるリフト量で各々代替燃料を吐出することになる。すなわち、各注入ポンプ部のリフト時の内圧が異なるということは、吐出量も異なると考えられるため、実際に吐出される代替燃料の流量を測定できない場合であっても、リフト時の内圧を測定して、各注入ポンプ部のリフト量を制御して、同量の代替燃料を各燃料噴射弁に供給するのである。

【0034】

よって、注入ポンプ部のリフト時の内圧を計測することで、各注入ポンプ部の吐出量を間接的に推定して、同じ気筒に設けられた燃料噴射弁に代替燃料を注入する全ての注入ポンプ部の吐出量をほぼ同じ程度にすることができる。

【発明の効果】

【0035】

以上、説明したように、本発明によれば、各燃料噴射弁への各注入ポンプ部からの注入量が、個別に制御されるので、アンモニアのように粘度が低い代替燃料を注入する際に、ピストン部と吐出通路（ピストン摺動部）の隙間の広さの差によってリーク量が大きくばらつく場合であっても、同じ気筒に設けられた各燃料噴射弁へ各注入ポンプ部から供給される代替燃料の量を同じにすることができる。

【0036】

よって、アンモニア等の代替燃料を化石燃料に注入する注入ポンプを備える燃料噴射システムにあって、アンモニア等の粘度が水よりも低い代替燃料を注入するにあたり、ピストン部と吐出通路（ピストン摺動部）の隙間の広さに個体差があったとしても、複数の燃料噴射弁に対して同量の代替燃料を注入することができる。

【図面の簡単な説明】

【0037】

【図1】本発明の実施形態１に係る舶用エンジンの全体構成を示した模式概略図である。

【図2】燃料噴射装置のシステム構成を示したシステム概略図である。

【図3】舶用エンジンの燃焼室を示す詳細縦断面図である。

【図4】実施形態１の第１注入ポンプ部の詳細構造を示した縦断面図である。

【図5】（ａ）第１注入ポンプ部の吐出時を示した図、（ｂ）第１注入ポンプ部の燃料充填時を示した図である。

【図6】実施形態１に係る制御フローチャートである。

【図7】実施形態２の第１注入ポンプ部の詳細構造を示した縦断面図である。

【図8】実施形態２に係る制御フローチャートである。

【図9】実施形態３の第１注入ポンプ部の詳細構造を示した縦断面図である。

【図10】実施形態３に係る制御フローチャートである。

【図11】実施形態４の第１注入ポンプ部の詳細構造を示した縦断面図である。

【図12】実施形態４に係る制御フローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0038】

以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物、或いはその用途を制限することを意図するものではない。

【0039】

（実施形態１）
図１は、舶用エンジンの全体構成を示した模式概略図であり、図２は、燃料噴射装置のシステム構成を示したシステム概略図であり、図３は、舶用エンジンの燃焼室を示す詳細縦断面図であり、図４は、注入ポンプの詳細構造を示した縦断面図である。これらの図を使って、まず舶用エンジン１の概略を説明する。以下、舶用エンジン１を単に「エンジン１」という。

【0040】

エンジン１は、複数のシリンダ１６を備えた直列多気筒式の舶用エンジンである。このエンジン１は、ユニフロー掃気方式を採用した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。

【0041】

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。すなわち、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。このエンジン１が運転されることにより、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構成されている。

【0042】

特に、本実施形態に係るエンジン１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、このエンジン１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。

【0043】

また、このエンジン１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。台板１１、架構１２およびシリンダジャケット１３は、上下方向に延びる複数のタイボルトＢ…およびナットにより締結されている。エンジン１はまた、シリンダジャケット１３内に設けられるシリンダ１６と、シリンダ１６内に設けられるピストン２１と、ピストン２１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。

【0044】

台板１１は、エンジン１のいわゆる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。

【0045】

架構１２は、一対のガイド板２８，２８と、連接棒２４と、クロスヘッド２５と、を収容している。このうち、一対のガイド板２８，２８は、ピストン軸方向に沿って設けられた一対の板状部材からなり、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２８，２８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。

【0046】

具体的に、クロスヘッド２５は、一対のガイド板２８，２８の間に配置されており、各ガイド板２８，２８に沿って上下方向に摺動する。すなわち、一対のガイド板２８，２８は、クロスヘッド２５の摺動を案内するように構成されている。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および連接棒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。

【0047】

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が配置されてなる。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。

【0048】

また、シリンダカバー１５には、排気弁装置（図１では不図示）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およびシリンダカバー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（不図示）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。

【0049】

また、シリンダカバー１５は、燃焼室１７の天井面を区画している。この天井面には、燃料噴射弁３０が設けられている。

【0050】

この燃料噴射弁３０は、図３に示すように、燃焼室１７の室内に臨むような姿勢で設けられており、化石燃料及び代替燃料を噴射する噴射口３１を有している。なお、図３では燃料噴射弁３０を１つだけで示しているが、本来、本実施形態では３つ設けている。

【0051】

具体的に、燃料噴射弁３０は、噴射口３１を燃焼室１７内に向けた姿勢で配置され、化石燃料及び代替燃料が交互に並んだ状態で層状に燃料を噴射するように構成されている。

【0052】

ここで、代替燃料は、エンジン１の動力を生み出す主燃料として機能するとともに、化石燃料は、その主燃料に着火するためのパイロット燃料として機能する。本実施形態の化石燃料には、ディーゼル燃料（所謂“重油”）を、代替燃料には、アンモニアを用いている。

【0053】

この燃料噴射弁３０に燃料を供給する燃料噴射システム１００については、図２を使って後述する。

【0054】

こうして、燃料噴射弁３０は、燃焼室１７に化石燃料及び代替燃料を噴射して、燃焼室１７内で両者を燃焼させる。この化石燃料と代替燃料とを燃焼させることを「混焼」という。なお、「混焼」の詳細については後述する。

【0055】

この燃焼によって、図１に示すピストン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ガスが排気管１９に押し出されるとともに、下方に設けた不図示の掃気ポートから掃気が燃焼室１７に導入される。

【0056】

また、この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。

【0057】

次に、図２を使って、燃料噴射弁３０に燃料を供給する燃料噴射システム１００について説明する。

【0058】

この燃料噴射システム１００は、燃料噴射弁３０に化石燃料を圧送する燃料ポンプ４１と、化石燃料が圧送される経路内に代替燃料を注入する注入ポンプ５１を備えている。この注入ポンプ５１は、３つの燃料噴射弁３０…に対応して、第１注入ポンプ部５１ａと、第２注入ポンプ部５１ｂと、第３注入ポンプ部５１ｃの３つで構成されている。

【0059】

これら燃料ポンプ４１及び注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃは、図１に示すようにシリンダ１６近傍に配置されており、それぞれ、第１内部経路３２、燃料噴射管４２、第２内部経路３３及び注入管５２ａ，５２ｂ，５２ｃを介して、燃料噴射弁３０…に接続されている。

【0060】

このうち、燃料ポンプ４１は、燃料ポンプ４１から噴射口３１に至る化石燃料経路Ｌを介して燃料噴射弁３０と接続されていて、この燃料噴射弁３０に向けて化石燃料を圧送している。この化石燃料経路Ｌは、第１内部経路３２及び燃料噴射管４２（後述の分岐管４２ａ等も含む）からなり、燃料ポンプ４１と噴射口３１を結ぶ経路として構成される。

【0061】

また、注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃは、第２内部経路３３と注入管５２ａ，５２ｂ，５２ｃを介して化石燃料経路Ｌと接続されていて、この化石燃料経路Ｌ内に代替燃料を注入するように構成されている。

【0062】

このように構成することで、燃料噴射弁３０は、燃料ポンプ４１から圧送される化石燃料と、注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃから注入される代替燃料とを、燃焼室１７へ層状で噴射することができる。

【0063】

なお、本実施形態のエンジンは、各気筒に３つの燃料噴射弁３０…が設けられている。このため、各燃料噴射弁３０…に対して、化石燃料が供給できるように、燃料噴射管４２は、岐部４３を介して３つの分岐管（４２ａ，４２ｂ，４２ｃ）に分岐している。

【0064】

また、化石燃料を圧送する燃料ポンプ４１と、代替燃料を注入する注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃとは、制御部９２によって制御される。具体的には、制御部９２から送られる制御信号によって、燃料制御弁４５及び注入制御弁５５ａ，５５ｂ，５５ｃが制御されて、燃料ポンプ４１及び注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃの作動が制御されている。

【0065】

この制御部９２には、エンジン１のクランク角度等の各種信号を検出する検出部９１が接続されており、この検出部９１で検出された各種信号に基づいて、燃料ポンプ４１及び注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃを制御するように構成している。なお、図２の破線は、電気的に接続されていることを示している。

【0066】

燃料ポンプ４１は、配管等（不図示）を通じて、化石燃料が貯留された燃料タンク（不図示）と接続されており、この燃料タンクから化石燃料を受け入れるように構成されている。

【0067】

一方、注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃには、代替燃料を供給する代替燃料供給ポンプ７１が供給管７２を通して接続されており、この代替燃料供給ポンプ７１から代替燃料が供給されるように構成している。そして、この代替燃料供給ポンプ７１も、配管等（不図示）を通じて、代替燃料が貯留された代替燃料タンク（不図示）と接続されて、この代替燃料タンクから代替燃料を受け入れるように構成している。

【0068】

また、燃料ポンプ４１及び注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃには、蓄圧部８１が接続されている。この蓄圧部８１は、燃料ポンプ４１及び注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃをそれぞれ作動させる作動油を蓄圧するものである。蓄圧部８１は、高圧ポンプ８２と接続されており、この高圧ポンプ８２から圧送された作動油を貯留して、これを蓄圧するように構成されている。

【0069】

なお、代替燃料を注入する代替燃料経路（供給管７２，注入管５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，第２内部経路３３）には、代替燃料の逆流を防ぐため逆止弁Ｃｖ…を、それぞれの箇所に設けている。

【0070】

このように構成される燃料噴射システム１００により、本実施形態のエンジン１では、制御部９２によって、燃料噴射弁３０…から化石燃料と代替燃料が燃焼室１７に噴射されて、燃焼室１７内で混焼が生じることになる。

【0071】

次に、図４を使って、本実施形態の注入ポンプの詳細構造について説明する。本実施形態の注入ポンプは、前述のように、第１注入ポンプ部５１ａと第２注入ポンプ部５１ｂと第３注入ポンプ部５１ｃの３つで構成されているが、図４では、代表して、第１注入ポンプ部５１ａの縦断面図を示す。

【0072】

第１注入ポンプ部５１ａは、内部が中空となった円筒形状のハウジング１０１と、そのハウジング１０１内部の下部に軸方向（上下方向）に移動するように設けられた油圧ピストン１０２と、その油圧ピストン１０２と一体的に軸方向に移動するようその上部に設けられたプランジャー１０３と、そのプランジャー１０３の上部に設けられ内部空間に代替燃料を充填することができる燃料充填室１０４と、前記ハウジング１０１の上部に固定された上部固定プラグ１０５と、前記ハウジング１０１の下部に固定されてその内周面で油圧ピストン１０２を軸方向に案内する下部固定プラグ１０６と、前記プランジャー１０３の外周側に位置してハウジング１０１に固定される内筒部材１０７と、内筒部材１０７の外周側に位置してプランジャー１０３に軸方向下側への付勢力を付与するプランジャーばね１０８と、そのプランジャーばね１０８を支持してプランジャー１０３に係止されるスリーブ部材１０９と、を備えている。

【0073】

前述の上部固定プラグ１０５は、径外方から径内方側に貫通する燃料入り口１１０が形成されて、その下方の燃料充填室１０４に代替燃料を供給するように構成されている。また、軸方向上方には逆止弁１１１を備えた吐出口１１２を設けており、この吐出口１１２から燃料充填室１０４の代替燃料を外部に吐出するように構成している。また、吐出口１１２の上方の注入管５２ａには吐出された代替燃料の流量を測定する流量計１１３を設けている。

【0074】

このように構成される第１注入ポンプ部５１ａの作動について図５で説明する。図５の（ａ）が第１注入ポンプ部５１ａの代替燃料の吐出時を示した図で、（ｂ）が第１注入ポンプ部５１ａの代替燃料の充填時を示した図である。

【0075】

まず、図５（ａ）に示すように、代替燃料の吐出時は、前述した制御部９２が注入制御弁５５ａを開放すると、駆動油圧が実線の矢印に示すように油圧ピストン１０２に作用して、油圧ピストン１０２を上方に押し上げる。この油圧ピストン１０２の上昇に伴って、プランジャー１０３も矢印に示すように上昇する。

【0076】

そうすると、燃料充填室１０４に充填された代替燃料に、プランジャー１０３から吐出圧力が作用して、代替燃料は、逆止弁１１１に抗して吐出口１１２から外部に吐出される。

【0077】

こうして吐出された代替燃料は、前述した注入管５２ａを経由して、燃料噴射弁３０に供給される。

【0078】

一方、図５（ｂ）に示すように、代替燃料の充填時は、前述した制御部９２が、注入制御弁５５ａを閉鎖し、点線の矢印で示すように駆動油圧を作用させない。そうすると、プランジャーばね１０８の付勢力により、油圧ピストン１０２とプランジャー１０３が矢印に示すように下降する。このようにプランジャー１０３が下降すると、その上部の燃料充填室１０４が拡張されて負圧が発生する。そうすると、その負圧によって、代替燃料が燃料入り口１１０から燃料充填室１０４内に吸い込まれる。

【0079】

このように第１注入ポンプ部５１ａが作動するで、第１注入ポンプ部５１ａから燃料噴射弁３０に代替燃料が吐出される。なお、その他の第２注入ポンプ部５１ｂも第３注入ポンプ部５１ｃも同様に作動して、燃料噴射弁３０に代替燃料が吐出される。

【0080】

ところで、これらの注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃから供給する代替燃料の量は、同じ気筒内での燃焼状態を安定させるため、化石燃料との比率を同じ気筒の各燃料噴射弁３０…で一致させる必要があり、燃料噴射弁３０毎で同じ量に一致させなければならない。

【0081】

しかし、代替燃料であるアンモニアの粘度は、２０℃において、０．１１５ｍＰａ・ｓで、水の１．０１ｍＰａ・ｓに対し、約１／１０しかない。このため、この代替燃料であるアンモニアが、プランジャー１０３と内筒部材１０７との間の隙間を通過して、油圧ピストン１０２側に漏れる（リークする）という問題がある。

【0082】

このリーク量は、注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃの個体差により決まるため、各注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃの間で異なる。すなわち、プランジャー１０３と内筒部材１０７の隙間の広さは、その個体差により、各注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃの間で異なるため、リーク量が異なるのである。よって、油圧ピストン１０２等のリフト量等を一致させてしまうと、逆に、各注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃの吐出量が、各注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃの間で、バラついてしまうという問題がある。

【0083】

そこで、本実施形態では、吐出された代替燃料の流量を測定する流量計１１３を設けて、この流量計１１３の測定結果によって、注入ポンプ５１の吐出量を制御するように構成している。

【0084】

次に、本実施形態の注入ポンプ５１の制御について、図６に示す制御フローチャートで説明する。

【0085】

初めに、Ｓ１で、制御部９２は、各種情報の読み込みを行う。ＧＰＳ信号等から船舶の位置や、船舶の運転状態、さらには操縦者の操縦情報等々、エンジン制御に必要な各種情報を、検出部９１から読み込む。

【0086】

次に、Ｓ２で、流量計１１３で、各注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃの吐出量を計測する。

【0087】

その後、Ｓ３で、制御部９２では、この吐出量から、平均吐出量を算出する。具体的には、第１注入ポンプ部５１ａの吐出量、第２注入ポンプ部５１ｂの吐出量、それと第３注入ポンプ部５１ｃの吐出量を、全て合算して、３で割った値を平均吐出量として算出する。

【0088】

そして、Ｓ４で、各注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃの吐出量が、平均吐出量になるように、第１注入ポンプ部５１ａ、第２注入ポンプ部５１ｂ、第３注入ポンプ部５１ｃのポンプリフト量を制御する。

【0089】

その後、次の制御サイクルに備えるべくリターンに移行する。

【0090】

このように、制御することで、各注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃは、全ての注入ポンプ部が同じ吐出量となるようにリフト量が制御される。すなわち、吐出量が少ない注入ポンプ部では、リフト量が多くなるように制御されて、吐出量が多い注入ポンプ部ではリフト量が少なくなるように制御されるのである。

【0091】

よって、全ての注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃから、同じ量の代替燃料が吐出されて、各燃料噴射弁３０…に供給されるため、エンジン１の同じ気筒の燃焼室１７では、安定した混焼状態が得られて、エンジン１が運転されることになる。

【0092】

以上のように、本実施形態では、化石燃料と代替燃料を燃焼室１７…で混焼させる多気筒のエンジン１で用いられ、代替燃料を燃料噴射弁に供給する注入ポンプ５１を備える燃料噴射システム１００であって、この注入ポンプ５１は、代替燃料を各燃料噴射弁３０…にそれぞれ注入するように設定された複数の注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃを備え、その注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃの各々の代替燃料の注入量が、同じ気筒に設けられた燃料噴射弁３０…に代替燃料を注入する他の注入ポンプ部との間で同じになるように制御する制御部９２と、を備えている。

【0093】

これにより、制御部９２で、注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃ各々の代替燃料の注入量が、同じ気筒に設けられた燃料噴射弁３０…に代替燃料を注入する他の注入ポンプ部との間で同じになるように制御される。

【0094】

このため、各燃料噴射弁３０…への各注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃからの注入量が、個別に制御されるので、アンモニアのように粘度が低い代替燃料を注入する際に、各注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃの個体差によってリーク量が大きくばらつく場合であっても、各注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃから燃料噴射弁３０…への注入量を、同じ気筒に設けられた燃料噴射弁３０…に代替燃料を注入する注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃの間で、同じにすることができる。

【0095】

よって、アンモニア等の代替燃料を化石燃料に注入する注入ポンプ５１を備える燃料噴射システム１００にあって、アンモニア等の粘度が水よりも低い代替燃料を注入するにあたり、注入ポンプ部に個体差があったとしても、複数の燃料噴射弁３０…に同量の代替燃料を注入することができる。

【0096】

なお、本実施形態では、代替燃料としてアンモニアを例示したが、例えば、メタノールのように２０℃において、０．６２ｍＰａ・ｓといった水の粘度よりも低い代替燃料を用いても良い。その他、石油に代替可能な燃料であって、水の粘度よりも粘度が低い流体燃料であっても良い。

【0097】

また、本実施形態では、各注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃからの代替燃料の吐出量を計測する流量計１１３と、その流量計１１３で計測した代替燃料の吐出量から同じ気筒に設けられた燃料噴射弁３０…に代替燃料を注入する全ての注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃの平均吐出量を算出して、その平均吐出量から、各注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃの吐出量が、その平均吐出量になるように、各注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃのリフト量を制御する制御部９２、を備えている。

【0098】

これにより、各注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃのリフト量は、全ての注入ポンプ部の平均吐出量を基準にして、個別に制御されることになるため、各注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃは、異なるリフト量で各々代替燃料を吐出することになる。

【0099】

よって、各注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃでリーク量が異なっても、各注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃが異なるリフト量で制御されることで、同じ気筒に設けられた燃料噴射弁３０…に代替燃料を注入する全ての注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃから同量の代替燃料を、各燃料噴射弁３０…に注入することができる。

【0100】

（実施形態２）
次に、実施形態２について説明する。実施形態２を、図７の第１注入ポンプ部の詳細構造を示した縦断面図と、図８の制御フローチャートを使って説明する。その他の構成については、実施形態１と同様の構成であるため、同じ符号を用いて説明を省略する。

【0101】

本実施形態２は、実施形態１のように代替燃料の吐出量を測定するのではなく、各注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃで漏れ出た代替燃料のリーク量を測定することで、各注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃのリフト量を制御するものである。

【0102】

例えば、代替燃料の吐出量を測定するためには、実施形態１のように、注入管５２ａに流量計１１３を設置する必要があるが、注入管５２ａに流量計１１３を設けると、注入管５２ａに流動抵抗が生じて、代替燃料の吐出に悪影響が生じる可能性がある。そこで、こうした問題を回避するために、本実施形態では、各注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃの吐出量が間接的に分かるリーク量を測定して、各注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃのリフト量を制御するようにしている。

【0103】

具体的には、図７に示すように、第１注入ポンプ部５１ａのハウジング１０１の下部に貫通孔１２０を設けて、この貫通孔１２０からリークした代替燃料を外部に導く排出管１２１を設け、この排出管１２１の途中に、リーク量計測器１２２を設けている。このリーク量計測器１２２によって、燃料充填室１０４から油圧ピストン１０２側に漏れ出た代替燃料のリーク量を計測するように構成している。

【0104】

本実施形態の制御は、図８の制御フローチャートで行われる。

【0105】

初めに、Ｓ１１で、制御部９２は、各種情報の読み込みを行う。主にエンジン制御に必要な各種情報を、検出部９１から読み込む。

【0106】

次に、Ｓ１２で、リーク量計測器１２２で、各注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃのリーク量を計測する。

【0107】

その後、Ｓ１３で、制御部９２では、各注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃの行程容積から測定したリーク量を減算して推定吐出量を算定する。

【0108】

そして、Ｓ１４で、この推定吐出量から、平均推定吐出量を算出する。具体的には、第１注入ポンプ部５１ａの推定吐出量、第２注入ポンプ部５１ｂの推定吐出量、それと第３注入ポンプ部５１ｃの推定吐出量を、全て合算して、３で割った値を平均推定吐出量として算出する。

【0109】

その後、Ｓ１５で、各注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃの推定吐出量が、平均推定吐出量になるように、第１注入ポンプ部５１ａ，第２注入ポンプ部５１ｂ，第３注入ポンプ部５１ｃのポンプリフト量を制御する。

【0110】

さらにその後、次の制御サイクルに備えるべくリターンに移行する。

【0111】

このように制御することで、各注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃは、全ての注入ポンプ部が同じ吐出量となるようにリフト量が制御される。

【0112】

よって、各注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃから、同じ量の代替燃料が吐出されて、各燃料噴射弁３０…に供給されるため、エンジン１の同じ気筒の燃焼室１７…では、安定した混焼状態が得られて、エンジン１が運転されることになる。

【0113】

以上のように、本実施形態では、同じ気筒に設けられた燃料噴射弁３０…に代替燃料を注入する各注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃからの代替燃料のリーク量を計測するリーク量計測器１２２と、そのリーク量計測器１２２で計測した代替燃料のリーク量を各注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃの行程容積から減算して、各注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃの推定吐出量として算定し、その推定吐出量から、同じ気筒に設けられた燃料噴射弁３０…に代替燃料を注入する全ての注入ポンプ部の平均推定吐出量を算出して、その平均推定吐出量から、各注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃの吐出量が該平均推定吐出量になるように、各注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃのリフト量を制御する制御部９２と、を備えている。

【0114】

これにより、各注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃのリフト量は、注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃの平均推定吐出量を基準にして、各々に制御されることになるため、各注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃは、異なるリフト量で各々代替燃料を吐出することになる。すなわち、各注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃのリーク量が異なるということは、吐出量も異なると考えられるため、実際の吐出される代替燃料の流量を測定できない場合であっても、リーク量を測定して、各注入ポンプ５１ａ，５１ｂ，５１ｃのリフト量を制御して、同量の代替燃料を各燃料噴射弁に供給するのである。

【0115】

よって、各注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃでリーク量が異なっても、各注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃが異なるリフト量で制御されるため、同じ気筒に設けられた燃料噴射弁３０…に代替燃料を注入する全ての注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃから同量の代替燃料を、複数の燃料噴射弁３０…に供給することができる。

【0116】

（実施形態３）
次に、実施形態３について説明する。実施形態３を、図９の第１注入ポンプ部の詳細構造を示した縦断面図と、図１０の制御フローチャートを使って説明する。その他の構成については、実施形態１と同様の構成であるため、同じ符号を用いて説明を省略する。

【0117】

本実施形態３は、第１注入ポンプ部５１ａの油圧ピストン１０２のリフト速度を、リフト速度計測器１３０で計測することで、各注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃのリフト量を制御するものである。

【0118】

例えば、代替燃料の吐出量を測定したり、代替燃料のリーク量を測定したりする場合には、流路に流量計等を設ける必要があるが、こうした流量計等を代替燃料の流路に設けると、流動抵抗が生じてしまうことになる。そこで、こうした流動抵抗を避けるために、本実施形態では、代替燃料の吐出量を、間接的に知ることができる、油圧ピストン１０２のリフト速度を測定して、注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃのリフト量を制御するようにしている。なお、油圧ピストン１０２のリフト速度の代わりに、プランジャー１０３やスリーブ１０９のリフト速度を測定するようにしても良い。

【0119】

具体的には、図９に示すように、第１注入ポンプ部５１ａの油圧ピストン１０２の下部側面の移動を測定するリフト速度計測器１３０を設けて、第１注入ポンプ部５１ａで、代替燃料を吐出する油圧ピストン１０２のリフト速度を計測するように構成している。

【0120】

本実施形態の制御は、図１０の制御フローチャートで行われる。

【0121】

初めに、Ｓ２１で、制御部９２は、各種情報の読み込みを行う。主にエンジン制御に必要な各種情報を、検出部９１から読み込む。

【0122】

次に、Ｓ２２で、リフト速度計測器１３０で、各注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃの油圧ピストン１０２のリフト速度を計測する。

【0123】

その後、Ｓ２３で、制御部９２では、各注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃのリフト速度から推定吐出量を算定する。例えば、リフト速度が大の場合は、吐出量は少ないと推定する。すなわち、リフト速度が大きいということは、油圧ピストン１０２の抵抗が少なく、リークが多く生じていると考えられるため、吐出量が少ないと推定するのが、妥当であると考えられるからである。

【0124】

そして、Ｓ２４で、この推定吐出量から、平均推定吐出量を算出する。具体的には、第１注入ポンプ部５１ａの推定吐出量、第２注入ポンプ部５１ｂの推定吐出量、それと第３注入ポンプ部５１ｃの推定吐出量を、全て合算して、３で割った値を平均推定吐出量として算出する。

【0125】

その後、Ｓ２５で、各注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃの推定吐出量が、平均推定吐出量になるように、第１注入ポンプ部５１ａ，第２注入ポンプ部５１ｂ，第３注入ポンプ部５１ｃのポンプリフト量を制御する。

【0126】

さらにその後、次の制御サイクルに備えるべくリターンに移行する。

【0127】

このように制御することで、本実施形態でも、各注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃは、全ての注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃが、同じ程度の吐出量となるようにリフト量が制御される。

【0128】

よって、全ての注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃから、ほぼ同じ量の代替燃料が吐出されて、各燃料噴射弁３０…に供給されるため、エンジン１の同じ気筒の燃焼室１７…では、安定した混焼状態でエンジン１が運転されることになる。

【0129】

以上のように、本実施形態では、同じ気筒に設けられた燃料噴射弁３０…に代替燃料を注入する各注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃのリフト速度を計測するリフト速度計測器１３０と、そのリフト速度計測器１３０で計測したリフト速度から、各注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃの推定吐出量を算定して、その推定吐出量から、全ての注入ポンプ部の平均推定吐出量を算出し、各注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃの吐出量がその平均推定吐出量になるように、各注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃのリフト量を制御する制御部９２と、を備えている。

【0130】

これにより、各注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃのリフト量は、平均推定吐出量を基準にして、個別に制御されることになるため、各注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃは、異なるリフト量で各々代替燃料を吐出することになる。すなわち、各注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃのリフト速度が異なるということは、吐出量も異なると考えられるため、実際の吐出される代替燃料の流量を測定できない場合であっても、リフト速度を測定して、各注入ポンプ５１ａ，５１ｂ，５１ｃのリフト量を制御して、同量の代替燃料を各燃料噴射弁３０…に供給するのである。

【0131】

よって、各注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃのリフト速度を計測することで、各注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃの吐出量を間接的に推定して、同じ気筒に設けられた燃料噴射弁３０…に代替燃料を注入する全ての注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃの吐出量をほぼ同じ程度にすることができる。

【0132】

（実施形態４）
次に、実施形態４について説明する。実施形態４を、図１１の第１注入ポンプ部の詳細構造を示した縦断面図と、図１２の制御フローチャートを使って説明する。その他の構成については、実施形態１と同様の構成であるため、同じ符号を用いて説明を省略する。

【0133】

本実施形態４は、第１注入ポンプ部５１ａの燃料充填室１０４内の圧力を、プランジャー内圧計測器１４０で計測することで、各注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃのリフト量を制御するものである。

【0134】

例えば、実施形態３のように油圧ピストン１０２のリフト速度を計測すると、油圧ピストン１０２等の摺動抵抗により、正確に代替燃料の吐出量が推定できない可能性がある。そこで、本実施形態では、燃料充填室１０４内の圧力を直接測定することで、代替燃料の吐出量を推定して、注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃのリフト量を制御するようにしている。

【0135】

具体的には、図１１に示すように、第１注入ポンプ部５１ａの燃料充填室１０４内の圧力を測定するプランジャー内圧計測器１４０を設けて、第１注入ポンプ部５１ａで、代替燃料を吐出する際の燃料充填室１０４の圧力変化を計測するように構成している。

【0136】

本実施形態の制御は、図１２の制御フローチャートで行われる。

【0137】

初めに、Ｓ３１で、制御部９２は、各種情報の読み込みを行う。主にエンジン制御に必要な各種情報を、検出部９１から読み込む。

【0138】

次に、Ｓ３２で、プランジャー内圧計測器１４０で、各注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃのプランジャー内圧、すなわち、燃料充填室１０４内の圧力を計測する。

【0139】

その後、Ｓ３３で、制御部９２では、各注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃのプランジャー内圧から推定吐出量を算定する。例えば、プランジャー内圧が低い場合は、吐出量は少ないと推定する。すなわち、フランジャー内圧が低いということは、リークが多く生じており、吐出量は少ないと推定するのが、妥当であると考えられるからである。

【0140】

そして、Ｓ３４で、この推定吐出量から、平均推定吐出量を算出する。具体的には、第１注入ポンプ部５１ａの推定吐出量、第２注入ポンプ部５１ｂの推定吐出量、それと第３注入ポンプ部５１ｃの推定吐出量を、全て合算して、３で割った値を平均推定吐出量として算出する。

【0141】

その後、Ｓ３５で、各注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃの推定吐出量が、平均推定吐出量になるように、第１注入ポンプ部５１ａ，第２注入ポンプ部５１ｂ，第３注入ポンプ部５１ｃのポンプリフト量を制御する。

【0142】

さらにその後、次の制御サイクルに備えるべくリターンに移行する。

【0143】

このように制御することで、本実施形態でも、各注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃは、全ての注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃが、同じ程度の吐出量となるようにリフト量が制御される。

【0144】

よって、全ての注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃから、ほぼ同じ量の代替燃料が吐出されて、各燃料噴射弁３０…に供給されるため、エンジン１の同じ気筒の燃焼室１７…では、安定した混焼状態で、エンジン１が運転されることになる。

【0145】

以上のように、本実施形態では、同じ気筒に設けられた燃料噴射弁３０…に代替燃料を注入する各注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃのリフト時の燃料充填室の内圧を計測するプランジャー内圧計測器１４０と、そのプランジャー内圧計測器１０４で計測した内圧から、各注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃの推定吐出量を算定して、その推定吐出量から、同じ気筒に設けられた燃料噴射弁３０…に代替燃料を注入する全ての注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃの平均推定吐出量を算出し、各注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃの吐出量がその平均推定吐出量になるように、各注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃのリフト量を制御する制御部９２と、を備えている。

【0146】

これにより、各注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃのリフト量は、平均推定吐出量を基準にして、個別に制御されることになるため、各注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃは、異なるリフト量で各々代替燃料を吐出することになる。すなわち、各注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃのリフト時の内圧が異なるということは、吐出量も異なると考えられるため、実際に吐出される代替燃料の流量を測定できない場合であっても、リフト時の内圧を測定して、各注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃのリフト量を制御して、同量の代替燃料を各燃料噴射弁３０…に供給するのである。

【0147】

よって、注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃのリフト時の内圧を計測することで、各注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃの吐出量を、間接的に推定して、同じ気筒に設けられた燃料噴射弁３０…に代替燃料を注入する全ての注入ポンプ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃの吐出量を、ほぼ同じ程度にすることができる。

【0148】

（その他の実施形態）
以上、様々な実施形態について説明してきたが、本願発明は、これらに限定されず、各注入ポンプ部から吐出される代替燃料がアンモニアのように粘度が低くリークが生じるようなものであっても、個々の注入ポンプ部ごとに、個別に制御して、吐出量を全て同じにできるものであれば、本願発明に技術的範囲に含まれるものである。

【0149】

また、代替燃料についても、アンモニアだけに限定されるものでなく、バイオ燃料、メタノール、等で、水の粘度よりも粘度が低い燃料であれば、どのようなものであっても良い。

【産業上の利用可能性】

【0150】

以上説明したように、本発明は、舶用エンジンなどに用いる注入ポンプを備える燃料噴射システムに関する。特に、化石燃料にアンモニア等の代替燃料を注入する注入ポンプを備える燃料噴射システムにおいて有用である。

【符号の説明】

【0151】

１…舶用エンジン
１０…シリンダ
１７…燃焼室
３０…燃料噴射弁
５１…注入ポンプ
５１ａ…第１注入ポンプ部
５１ｂ…第２注入ポンプ部
５１ｃ…第３注入ポンプ部
９２…制御部
１００…燃料噴射システム
１１３…流量計
１２２…リーク量計測器
１３０…リフト速度計測器
１４０…プランジャー内圧計測器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】