【誤訳訂正書】
【提出日】平成18年11月21日(2006.11.21)
【誤訳訂正１】
【訂正対象書類名】明細書
【訂正対象項目名】全文
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【発明の詳細な説明】
【発明の名称】植物油または再生植物油を含む燃料を用いて、ディーゼルエンジンを作動するための方法およびデバイス
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植物油または再生植物油を含む燃料を用いてディーゼルエンジンを作動するための方法およびデバイスに関する。
【０００２】
ディーゼルエンジンにおける植物油または再生植物油の利用は、とりわけ、これらの油が高度に温度依存性の粘性を有するという事実に起因して、複雑になる。この粘性は、低温におけるディーゼル燃料のものよりも実質的に高い。
【背景技術】
【０００３】
植物油を用いてディーゼルエンジンを作動するための慣習的な変換は、ディーゼル燃料を用いてエンジンを起動し、一旦エンジンおよび噴射システムがその作動温度に達したら、植物油燃料に切り替えることのみによって、このような油が、ようやく燃料として使用可能であることを考慮に入れる。この場合、エンジンは、エンジンが止まるより十分に前に、ディーゼル燃料に戻す必要がある（例えば、Ｇｅｏｒｇ  Ｌｏｈｍａｎｎによる変換またはＫｒａｆｔによる変換）。これは、植物油のための燃料タンクを必要とするだけでなく、ディーゼル燃料のための追加のタンクもまた必要とする。所定の時間の終わりにエンジンが止まる毎に、燃料供給がディーゼル燃料に切り替わる必要があることが特に不便である。
【０００４】
植物油の高い粘性が、燃料としてのその不適性の１つの理由であることは周知である。植物油をディーゼルエンジンにおいて使用する場合に、別の問題が生じ、ここで、この問題がまた、高い粘性に関し、気体が植物油中に非常に容易に溶けるか、または、植物油中に気泡の形態の異物を形成し、そして、取り除くのが困難であるようである。この場合、油は、噴射システムの作動に負の効果を有し得、そしてまた、噴射プロセスに関しても問題（例えば、キャビテーションの形態）を生じ得る、特定の圧縮率を有する。たとえそうであるとしても、これらの問題は、従来の方法を不十分に解決するのみである。
【０００５】
このことは、特に、長期間の作動の間に、顕著になる種々の不利益を生じ、これらの原因は、しばしば、正確には診断できない。従って、植物油の使用は、長期間の稼動には実現可能ではないと決定された。この記述は、以下の注釈に基づいている：
噴射ポンプにおけるキャビテーション損傷は、一般にそのようなものとして認識されず、比較的長期間の作動時間の後に、顕著な損傷をもたらすのみである。欠陥のある噴射システムは、次いで、ピストンおよび気筒上に堆積物を生じる、不完全燃焼を生じ得る。
【０００６】
エンジンオイルへの燃料のアントレインメントの増加がまた生じ得る。これらの事象により引き起こされる損傷はまた、長い作動時間の後にのみ、それ自体を明らかにする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、植物油または再生植物油を含む燃料を用いてディーゼルエンジンの制限されない作動を可能にする方法およびデバイスを開発する目的に基づく。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の前文に従う方法において、この目的は、この請求項の特徴的な部分に開示される特徴によって達成される。請求項１０の前文に従うデバイスにおいて、対応する目的は、上記請求項に開示される特徴により達成される。
【０００９】
本発明のさらなる成果および利点は、それぞれ、従属項に規定される。
【００１０】
噴射ポンプを独立して作動する押し上げポンプは、まず、圧力抵抗性繊維フィルタの形態で実現される燃料フィルタに燃料を通すことによって、燃料をタンクから貯蔵レザバに移す。
【００１１】
燃料フィルタは、圧力抵抗性繊維フィルタの形態で実現されるので、これらは、損傷することなく、植物油の高い粘性により引き起こされる圧力の増加に耐え得る。これは、特に、低温に当てはまる。
【００１２】
貯蔵レザバから噴射ポンプに供給される燃料は、完全な噴射パターンが、全ての実際の作動条件下で達成されるように超音波処理によって圧縮できないようになっている。欠陥のある噴射システムは、ピストンおよび気筒上に堆積物が形成され、エンジンオイル内に同調する燃料の量が増加するような、不完全燃焼を生じ得る。特定の状況において、これはまた、長い作動時間の後にのみ損傷を生じる。
【００１３】
気体は、非常に容易に吸収され得るか、もしくは結合し得るか、または、植物油中に気泡の形態の異物を形成し得、取り除くのが困難である。このことは、植物油の高い粘性により引き起こされる。このような場合、この油は、噴射ポンプの作動（例えば、キャビテーションに起因する）に負の影響を有し得る、特定の圧縮率を有する。さらに、このことはまた、噴射プロセスにおける問題を生じ得る。たとえそうであるとしても、これらの問題は、従来の方法を不十分に解決するのみである。
【００１４】
これまでに得られた予備データによると、超音波処理は、部分的な脱気を生じる。さらに、より大きな気泡の粉砕は小さな気泡中に気体を残し、その結果、気泡の表面張力が、システムにおいて生じる圧力、および圧力変化下での、燃料の任意の圧縮ならびにシステムの構成要素のキャビテーションを防止する。しかし、完全な脱気は必要とされない。例えば、存在する気泡を十分に粉砕することで十分である。
【００１５】
噴射システムに欠陥がある場合、植物油の利用は、ディーゼル燃料よりも均一な様式での長期間にわたる燃焼を起こさせる。このことは、稼動エンジンを十分に滑らかにし、従って、負荷を減らし、磨耗を減らす。
【００１６】
噴射ポンプのランバックは、慣習的にタンク内に運ばれず、むしろ、貯蔵レザバ内に戻されるので、脱気プロセスは、燃料フィルタ上の負荷を減少するために、反復濾過を同時に防止しつつ、複数回の再循環により進められる。
【００１７】
燃料は、好ましくは、ガラス繊維および／またはプラスチック繊維から構成される繊維フィルタによって濾過される。
【００１８】
このことは、従来の紙製フィルタで観察される慣習的な目詰まり（Ｖｅｒｋｌｅｂｅｎ）を防止することを可能にする。従って、十分な燃料供給のために必要とされる容量の流れが保証される。
【００１９】
貯蔵レザバ内の燃料レベルは、好ましくは、押し上げポンプを制御することによって、所定の最低レベルと最高レベルとの間に維持される。
【００２０】
この手段によって、噴射ポンプは常に、噴射ポンプを数回通過する燃料を供給される。
【００２１】
別の実施形態において、一旦燃料フィルタの所定の制限圧に達すると、安全弁が作動する場合、燃料は、戻り配管を介してタンク内へと運ばれる。
【００２２】
このことは、燃料ポンプの電子制御が機能しない場合に、そのサービスの終わりに、フィルタが危険な高圧を生じることを防止する。そうでなければ、このことは、フィルタの破壊を生じ得、その結果、濾過されていない燃料が貯蔵レザバおよび噴射ノズルに到達する。
【００２３】
１つのさらなる成果によれば、添加物が貯蔵レザバ内に導入され得る。
【００２４】
特に、コールドスタート特性（Ｋａｌｔｓｔａｒｔｖｅｒｈａｌｔｅｎ）を改善し、そして、冬の数ヶ月間の非常に低温において、植物油の形態の燃料が固形化（ゲル化）することを予防するために、添加物を混合することが理にかなっている。記載されるシステムはまた、冷たいオイルを用いて作動し得るので、このような手段は、最初の起動期にのみ制限され得る。この場合、エンジンが停止する前に、直ちに（すなわち、数秒のうちに）、数ｍｌの適切な添加物を、貯蔵レザバ内の燃料に混合し、その結果、エンジンが再起動する場合に、添加物が引き続いて存在するようにすることで十分である。
【００２５】
誘導性渦電流加熱システムの補助による、ディーゼルエンジンの起動前および起動中に、噴射ノズルおよび燃料を加熱することがまた可能である。
【００２６】
パルス幅制御装置は、迅速に最適な温度に到達し、次いでこの温度が維持されることを保証する。
【００２７】
冷たく、高度に粘性の植物油は、完全な点火が保証されるこのような最適な様式では、ディーゼルエンジンの噴射ノズルによって微粒化され得ない。使用される植物油を、燃料を完全に微粒化するために十分に低い粘性を生じる温度範囲内に維持するためにヒーターを利用することが一般に知られている。しかし、これらのヒーターは、噴射ポンプの上流に位置する燃料に作用する。このことは、これらが、機能が劣り、蓄電池により供給されるエネルギーよりも多いエネルギーを必要とすることを意味する。
【００２８】
このことが、通常、ディーゼル燃料でエンジンを起動し、該当する場合、植物油の供給源を加熱する手段を取る理由である。このことは、長いアイドル期間の前に、十分に長い時間、システムがディーゼル燃料に戻る場合に、エンジンの次の起動の間に、反復され得るのみである。この場合、ディーゼル燃料のための第２のタンクが必要とされる。この方法は、複雑であり、非常に不便である。
【００２９】
これらの不利益は、記載される方法によって完全に排除される。二重タンクシステムはもはや必要とされない。なぜならば、この方法はまた、あらゆる実際に生じる温度下で、植物油を用いてエンジンを直接起動することを可能にするからである。
【００３０】
電子制御された噴射システムにおける使用が意図された、１つのさらなる成果によれば、噴射時間を制御するために使用されるセンサ、特に、ニードルリフトセンサの信号が、高速電子機器によって増幅され、規定された遅れを伴って電子制御された噴射システムに伝達される。
【００３１】
近代的なディーゼルエンジンにおいて、作動パラメータは、いわゆるＥＤＣ（電子ディーゼル制御装置）の補助によりモニタリングされ、制御される。特に、実際の噴射時間は、いわゆるニードルリフトセンサの補助により信号化され、通常一群のＥＰＲＯＭの特性に保存される、それぞれの作動モードについての最適値と比較される。これらの値が互いに逸脱している場合、噴射時間が補正される。しかし、植物油のより高い粘性は、特に、より低速において、ディーゼル燃料での作動のための最適な噴射時間より前に、最適な噴射時間を位置させる。
【００３２】
ニードルリフトセンサは、誘導性に（すなわち、加速度に反応するように）作動する。ディーゼル燃料を用いて作動させる場合、特に低速において、各作動期間にＥＤＣにより評価可能な信号が送達されないほど信号が弱い。植物油のより高い粘性により生じるニードルリフトセンサのダンピングの増加は、好ましくは、また低速において、この信号をさらに弱める。
【００３３】
これらから生じる劣ったエンジン性能を補正するために、信号の特定の遅れの実現を可能にする適切な増幅電子機器の補助によって処理された後に、ニードルリフトセンサの信号をＥＤＣに伝達する。この場合、ディーゼル燃料もしくは異なる植物油、または、ディーゼル燃料と異なる植物油の混合物を用いる作動についてこのエンジンの性能を最適化するために、この遅れは、例えば、粘性測定値に基づいて、手動または自動的に調節され得る。
【００３４】
電子機器の電源は、好ましくは、ニードルリフトセンサの信号で実現される。
【００３５】
記載される電子機器の電源は、適切な電子機器部品が選択される場合、ニードルリフトセンサの信号から直接得られ得る。このことは、設定を単純にし、該当する場合、外部電圧により弱められるＥＤＣの機能を生じ得る設定の間に、起こり得る誤差を防止する。
【００３６】
本発明に従うデバイスにおいて、押し上げポンプは、ギアポンプの形態で実現され得、そして、電子制御された電動機によって駆動され得る。
【００３７】
このことは、燃料を燃料フィルタに通すために必要とされる圧力に到達することを可能にする。しかし、燃料フィルタが、その作動寿命の終わりに近づいた場合に、非常に高い圧力を生じることを防止するために、電子駆動モーターの電子制御装置が必要とされる。この制御装置は、例えば、駆動モーターの電流消費、または、燃料フィルタの入口と出口との間の圧力差の計量値を評価し、フィルタ交換の適時の要求を生じ、そして／または、繊維フィルタが高い差次的な圧力によって損傷され、濾過されていない燃料が噴射ポンプへと送達されるよりも十分に前に、燃料の輸送が中断されることを保証する。
【００３８】
押し上げポンプは、貯蔵レザバ内の燃料レベルを所定の最低レベルと最高レベルとの間に維持する制御装置に接続され得る。
【００３９】
燃料ポンプまたは噴射ポンプは、常に、それぞれ、冷却、潤滑および圧力の生成を保証するために消費される量よりも多い燃料を運ぶ必要があるので、戻り配管は常に、過剰の燃料がタンク内に戻されることを保証する。しかし、本発明は、小さな貯蔵レザバが、通常、流れ方向を参照して燃料フィルタの後に配置される様式で改変され、ここで、燃料ポンプは、この貯蔵レザバを電子制御された様式で特定のレベルまで充填する。この噴射ポンプは、このレザバから燃料を供給され、過剰の燃料がまた、このレザバ内に戻される。このことは、濾過されていない燃料と再混合されておらず、従って、改めて濾過される必要のない、既に濾過された燃料を、噴射ポンプに直接供給することを可能にする。貯蔵レザバへの燃料の供給は、燃料レベルが所定の最低限まで落ちない限りは、再度切り替わらない。この配置は、燃料ポンプが、実際に必要とされる量の燃料を駆出するために設計されることのみを必要とし、すなわち、燃料ポンプが、噴射ポンプを通る流れの全容量を駆出することが可能なように十分に大きい必要はないというさらなる利点を提供する。
【００４０】
超音波処理デバイスは、貯蔵レザバのハウジング上、またはその中に配置される、誘導性、圧電性もしくは電気ひずみの超音波発生器を備え得る。
【００４１】
この超音波発生器は、例えば、共鳴および／または起動波によって生じる表面の有意な動きが防止されるように、燃料表面から十分に下に配置される。なぜならば、表面の有意な動きは、所望の効果に逆行する、所望でない気体の異物を容易に生じ得るためである。実際の適用において、電気ひずみの超音波発生器は、圧電性の超音波発生器よりもより適切であることが分かった。
【００４２】
さらなる成果によれば、誘導性ヒーターは、ディーゼルエンジンの起動前、および起動の間に、噴射ノズルに係合され得る。
【００４３】
噴射ノズルの標的化された加熱は、ほとんど外部エネルギーを有さず、不活性な状態で、すなわち、十分に微粒化され得る様式で、予め加熱された気筒への燃料の噴射を生じ、完全なコールドスタートが植物油で既に可能である。このことは、さらなるディーゼルモードが排除され得ることを意味する。ヒーターの制御装置は、好ましくは、パルス幅制御装置の形態で形成される。
【００４４】
噴射ノズルの誘導性加熱は、噴射ノズルの周りにコイルを設置することによって実現される。コイルは、二巻線コイル（ｂｉｆｉｌａｒｅ  Ｄｏｐｐｅｌｓｐｕｌｅｎ）の形態で形成される。
【００４５】
噴射ノズルの特に効率的な加熱は、パルス幅制御装置を備える誘導性の高周波数加熱（約１０ＫＨｚ）によって達成され得ることが決定された。この場合、約２ｋＷｓ（キロワット秒）の総電力を有する、短時間の、非常に高いパルス化電流を用いる共鳴カップリングが、完全な起動を保証するために必要とされる加熱電力を生じることを可能にする。このことは、約５Ａｈのみが、蓄電池から引き出されることを意味する。実際の適用において、滑らかな走行エンジンを達成するために、特定の状況下で、有意に減少した電力（約１０〜１５０ワット）を用いる連続モードにおいて誘導性ヒーターを作動することが有益であることが分かった。
【００４６】
本発明は、添付の図面を参照して以下に記載される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
図１は、ディーゼル燃料と比較した、少量の植物油の運動学的粘性（すなわち、密度と呼ばれる粘性）を解明するための図を示す。ディーゼル燃料の粘性は、低温において非常に低い。しかし、植物油は、低温において、少なくとも１０の係数だけ高い粘性を有する。このことは、特別な燃料処理手段が提供されない限り、ディーゼル燃料のための代替物としてのその不適切さを説明する。植物油の粘性は、植物油の使用のみが、エンジンのコールドスタートに関する問題を生じることを示す。
【００４８】
図２は、ディーゼルエンジンを作動するために適切となるように、植物油を処理するための、本発明に従うデバイスの代表的な模式図を示す。
【００４９】
１つのタンク１０のみが必要とされる。なぜならば、本発明に従うデバイスは、ディーゼルエンジンを植物油のみを用いて、すなわち、追加のディーゼル燃料を必要とすることなく作動することを可能にするからである。この燃料は、燃料を予備フィルタ１４およびガラス繊維フィルタの形態の燃料フィルタ１６を通すためのギアポンプの形態で実現される押し上げポンプ１２によって、タンク１０から引き抜かれる。次いで、この燃料が、フローライン２８を介して貯蔵レザバ１８内に移される。この貯蔵レザバ１８は、タンク１０よりも有意に小さい容積を有する。
【００５０】
ディーゼル燃料のために用いられている従来の紙製フィルタは、植物油を用いる場合、目詰まり（Ｖｅｒｋｌｅｂｅｎ）する傾向がある。対照的に、ガラス繊維フィルタ１６は、その作動寿命の終わりに達するまで、燃料を通すことが可能である。
【００５１】
超音波処理デバイス２０は、貯蔵レザバ１８内に配置されており、ここで、この超音波処理デバイスは、燃料を脱気し、残存する気体の気泡を粉砕するために機能する。貯蔵レザバ１８の下流に配置された噴射ポンプ２２は、フローライン２４を介して貯蔵レザバ１８から燃料を引き抜き、燃料のために必要な燃料を気筒内へと噴射する。過剰の燃料は、戻り配管２６を介して貯蔵レザバ１８内に戻る。戻り配管３０は、押し上げポンプ１２の制御装置が機能せず、必要以上の燃料が貯蔵レザバ内に駆出される場合に、タンク１０内への戻りをもたらす。
【００５２】
図３は、図２に従う貯蔵レザバ１８の詳細な図を示す。貯蔵レザバ１８は、燃料フィルタ１６から燃料を供給するための入口２８、タンク１０への戻りをもたらす戻り配管３０、噴射ポンプ２２につながるフローライン２４、および、噴射ポンプ２２において始まる戻り配管２６を備える。
【００５３】
貯蔵レザバ内のレベルは、２つのレベルスイッチ３２、３４の補助によりモニタリングされる。一方のレベルスイッチ３２は、所定の最高レベルをモニタリングし、燃料ポンプ１２のスイッチを切り、もう一方のレベルスイッチ３４は、所定の最低レベルをモニタリングし、燃料ポンプ１２のスイッチを入れる。貯蔵レザバ１８からタンク１０への戻りを生じる追加の戻り配管３０は、貯蔵レザバ１８のレベル制御装置が機能していない場合の安全面の理由から設置される。この戻り配管３０はまた、換気機能を果たす。
【００５４】
超音波処理デバイス２０はまた、貯蔵レザバ１８内に配置される。適宜試験された１つの実施形態において、超音波処理デバイス２０は、らせん状に曲がった金属管３５から構成され、この下側端は、誘導コイル３８による超音波範囲の電気ひずみ振動を行なうために励磁された。燃料フィルタ１６から到着した燃料２８は、この管３６によって貯蔵レザバ１８内に運ばれる。この配置は、気体の異物を生じ得る、有意な表面の動きを適切に防止することを可能にする。噴射ポンプ２２において始まる戻り配管２６は、同時に、コイル３８の補助により電気ひずみ超音波振動を励磁するために機能する電子機器を冷却するために利用される。
【００５５】
噴射ノズルのための誘導性パルス加熱システムは、図には例示されておらず、電子制御されており、ここで、この誘導性パルス加熱システムはまた、変更された動作データを有する連続動作において役に立つ。この場合、電子制御装置は、必要とされる場合、起動モードから連続補助モードへと自動的に変わることを実現するために機能する。
【００５６】
全ての記載される手段を利用する場合、このデバイスは、実際の適用において生じる全ての温度範囲および粘性範囲にわたって、十分に高い容量の流れを保証する。
【００５７】
ＥＤＣ制御されたディーゼルエンジンにおいて、示されないが、増幅するため、かつ、該当する場合、ニードルリフトセンサのパルスを遅らせるための増幅電子機器がさらに提供される。
【００５８】
電子制御された噴射ポンプにおいて、ニードルリフトセンサの信号を低速においてＥＤＣにより評価され得るレベルにするために、高速増幅電子機器がＥＤＣの上流に配置される。これらの電子機器はまた、噴射時間が、ＥＤＣを操作する必要になしに補正され得るように、ニードルリフトセンサの信号をミリ秒範囲で遅らせることを可能にする。このような遅れは実用的である。なぜなら、この遅れが、ＥＤＣを操作することなく、すなわち、ディーゼル燃料について最適化され、ＥＰＲＯＭに保存される一群の特性を利用することによって、異なる燃料の特性に対する噴射時間の適合を可能にするからである。この遅れは、自動的に実現され得、この遅れに必要とされる制御パラメータが、例えば、自動燃料測定器の補助により、使用されるそれぞれの燃料もしくは燃料混合物の物理的データから得られ得る。信号の増幅は、任意の速度範囲において、ＥＤＣの各作動期間の間に、評価可能な信号を送達する信号レベルを保証する。
【００５９】
記載される方法およびデバイスによれば、乗用車、実用車および固定機器において実際に用いられる全てのディーゼルエンジンが、植物油を用いて操作するように変換され得る。変換されたエンジンは、燃料が変更されるときに、いかなる調節を行い、変更する必要もなく、純粋な植物油、もしくは純粋なディーゼル燃料、または、これらの間の任意の非で混合されたものを用いて作動され得る。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】図１は、ディーゼル燃料と比較した、少量の植物油の運動学的粘性（密度と呼ばれる粘性）を解明するための図を示す。
【図２】図２は、植物油を処理するための、本発明に従うデバイスの代表的な模式図を示す。
【図３】図３は、図２に従う貯蔵レザバ１８の詳細な図を示す。