(57)【要約】      （修正有）【課題】燃料オイル燃焼および燃料ガス燃焼の両方の効果を奏するとともに、エンジンが運転状態にされる前に要求されるエンジンテストの範囲を減少する、内燃機関を提供する。【解決手段】２ストローククロスヘッドディーゼルエンジンまたは４ストロークディーゼルエンジンのような内燃機関であって、シリンダー１１の燃焼チャンバー内へ供給された燃料の調整が燃料オイル制御システム２０でなされる燃料オイル動作モードと、燃料ガス動作モードと、燃料オイルおよび燃料ガスを併用した動作モードと、を有し、燃料オイルおよび燃料ガスを併用した動作モードにおいて、シリンダー１１の燃焼チャンバー内へ供給された燃料の調整は、シリンダー１１の燃焼チャンバーにおける燃焼が、連続的な時間間隔で燃料オイルあるいは燃料ガスのいずれかに基づくように、燃料オイル制御システム２０と燃料ガス制御システム３０の間で一定時間毎に自動的に交替される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２ストローククロスヘッドディーゼルエンジンまたは４ストロークディーゼルエンジンのような内燃機関（１）であって、
燃焼チャンバーを備えたシリンダー（１１）と、燃料オイル供給システム（２３）と、燃料ガス供給システム（１９）と、を有し、
上記燃料オイル供給システム（２３）および上記燃料ガス供給システム（１９）は、上記シリンダー（１１）の上記燃焼チャンバー内で燃焼される燃料オイルおよび燃料ガスを供給する燃料オイル制御システム（２０）および燃料ガス制御システム（３０）を提供し、
当該内燃機関が、上記シリンダー（１１）の上記燃焼チャンバー内へ供給された燃料のエンジン調整が上記燃料オイル制御システム（２０）でなされる燃料オイル動作モードと、燃料オイルおよび燃料ガスを併用した動作モードと、を有し、
上記燃料オイルおよび燃料ガスを併用した動作モードにおいて、上記シリンダー（１１）の上記燃焼チャンバー内へ供給された燃料の上記エンジン調整は、上記シリンダー（１１）の上記燃焼チャンバーにおける燃焼が、連続的な時間間隔で燃料オイルあるいは燃料ガスのいずれかに基づくように、上記燃料オイル制御システム（２０）と上記燃料ガス制御システム（３０）の間で一定時間毎に自動的に交替されることを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
燃料ガス動作モードをさらに有する、請求項１に記載の内燃機関（１）。
【請求項３】
上記シリンダー（１１）の上記燃焼チャンバー内へ供給される燃料の上記エンジン調整が、上記燃料ガス制御システム（３０）によって制御される場合、上記シリンダー（１１）内へ予備的な燃料オイルが供給される、請求項２に記載の内燃機関（１）。
【請求項４】
上記シリンダー（１１）の上記燃焼チャンバー内へ供給される燃料の上記エンジン調整が、上記燃料オイル制御システム（２０）によって制御される場合、上記燃料ガス供給システム（１９）からの吹きこぼれガスが上記シリンダー（１１）の上記燃焼チャンバー内へ供給される、請求項１から３に記載の内燃機関（１）。
【請求項５】
上記シリンダー（１１）の上記燃焼チャンバー内への燃料の供給は、上記連続的な時間間隔の間のエンジンサイクルのために中断される、請求項１から４に記載の内燃機関（１）。
【請求項６】
上記複数のシリンダー（１１）が異なるモードで動作するように、上記燃料オイルおよび燃料ガスを併用した動作モードがシリンダー毎に実施される、先行する請求項のいずれかに記載の内燃機関（１）。
【請求項７】
上記燃料ガス供給システム（１９）は、燃料ガスの不連続の供給を容易にするバッファタンク（２２）を有する、先行する請求項のいずれかに記載の内燃機関（１）。
【請求項８】
上記時間間隔は予め決められている、請求項１から７に記載の内燃機関（１）。
【請求項９】
上記時間間隔は、上記燃料供給システム（１９、２３）で入手できる燃料オイルおよび／或いは燃料ガスの量の測定に基づいて決められる、請求項１から７に記載の内燃機関（１）。
【請求項１０】
上記時間間隔は、主燃料として燃料ガスの固定された量を伴って当該機関を動作するために決められている、請求項１から７に記載の内燃機関（１）。
【請求項１１】
上記時間間隔は、主燃料として燃料オイルの固定された量を伴って当該機関を動作するために決められている、請求項１から７に記載の内燃機関（１）。
【請求項１２】
複数の燃料供給および燃料制御システム（２３、２０；１９、３０）を有する、先行する請求項のいずれかに記載の内燃機関（１）。
【請求項１３】
ガス燃焼を含む動作モードでの燃焼は、予め混合された燃焼を与える希薄燃焼ガスエンジンの燃焼である、先行する請求項のいずれかに記載の内燃機関（１）。
【発明の詳細な説明】
【発明の概要】
【０００１】
本発明は、２ストローククロスヘッドディーゼルエンジンまたは４ストロークディーゼルエンジンのような内燃機関に関し、燃焼チャンバーを備えたシリンダーと、燃料オイル供給システムと、燃料ガス供給システムと、を有し、燃料オイル供給システムおよび燃料ガス供給システムは、シリンダーの燃焼チャンバー内で燃焼される燃料オイルおよび燃料ガスを供給する燃料オイル制御システムおよび燃料ガス制御システムを提供し、この内燃機関が、シリンダーの燃焼チャンバー内へ供給された燃料のエンジン調整が燃料オイル制御システムでなされる燃料オイル動作モードと、燃料オイルおよび燃料ガスを併用した動作モードと、を有する。
【０００２】
内燃機関の運転によって放出される二酸化炭素、一酸化窒素、および硫黄を低減することの興味が増大しており、そのため、従来の燃料オイルに代わる代替燃料が研究されている。ＭＡＮディーゼル製の１２Ｋ８０ＭＣ−ＧＩ−Ｓのような大きな２ストロークディーゼルエンジンの運転は、主燃料として燃料ガスを伴う運転が、従来の燃料オイルと比較して、安全で、信頼でき、環境上の要求に適合していることを示した。海運市場における大きな２ストロークディーゼルエンジンについては、特に液体天然ガス輸送（ＬＮＧ運搬船）用の、燃料オイルおよび燃料ガス供給システムの両方を備えたデュアル燃料エンジンが注目を集めつつある。ガスタンクからの吹きこぼれガスは、取り扱われなければならない輸送の間の自然損失と見なされる。
【０００３】
燃料ガスの発熱量が低い場合、エンジンの動作の間に、黒煙の形成を防ぐための、すなわち排気を減少するための、デュアル燃料内燃機関を制御するための方法が、ＪＰ２００９１３３２５６から知られている。燃料オイルおよび燃料ガスの混合物が調節されて、同時に、予め決められた動作状態で、燃焼チャンバー内へ注入される。
【０００４】
ＷＯ２００９／０４６７１３は、燃焼センサーを備えた内燃機関のシリンダーへの燃料供給が、異なる燃料オイル特性を有する異なる燃料オイルの混合物の使用を最適化する混合ユニットを有する、内燃機関を開示している。
【０００５】
内燃機関が使用に供される前に、その内燃機関は、それらの後の使用に対応する全ての負荷状態だけでなく全ての燃料供給の混合でもテストされる。テストは、エンジンの構造上の熱の完全性を保証するために実施され、排ガス規準が要求された範囲内であり、燃料消費が求められた通りである。燃料オイルのみを使用する従来の船用エンジンでは、これは、プロペラカーブに沿った負荷の組を表わすためのテストを意味する。燃料オイルおよび燃料ガスの両方を使用するデュアル燃料エンジンにおいて、テストは、プロペラカーブに沿った負荷の組を表わすために必要とされ、さらに燃料オイルと燃料ガスの可能な混合物の対応する組をカバーする。それにより、テストマトリックスの次元は、１次元から２次元へ増える。
【０００６】
これに基づいて、本発明の目的は、燃料オイル燃焼および燃料ガス燃焼の両方の効果を奏するとともに、エンジンが運転状態にされる前に要求されるエンジンテストの範囲を減少する、内燃機関を提供することにある。
【０００７】
これに鑑み、本発明による内燃機関は、燃料オイルおよび燃料ガスを併用した動作モードにおいて、シリンダーの燃焼チャンバー内へ供給された燃料のエンジン調整は、シリンダーの燃焼チャンバーにおける燃焼が、連続的な時間間隔で燃料オイルあるいは燃料ガスのいずれかに基づくように、燃料オイル制御システムと燃料ガス制御システムの間で一定時間毎に自動的に交替されることを特徴とする。
【０００８】
燃料ガス制御システムと燃料オイル制御システムとの間で、シリンダーの燃焼チャンバー内へ供給される燃料のエンジン調整を交替することによって、燃料オイルおよび燃料ガスを併用した動作モードにおいて、両方の燃料の連続した使用が得られる。これは、ユーザーの視点から見て好ましく、燃料オイルおよび燃料ガスを併用した動作モードにおいて、シリンダーの燃焼チャンバー内へ供給された燃料ガスが、ＬＮＧ輸送船からの吹きこぼれガスであっても良い。さらに、これは、システムの圧力を安定して保持するため、吹きこぼれガスの少なくとも小部分の一定の放出を要求する燃料ガス供給システムの安定した動作を保証する。テストの観点から見ると、エンジンのテストは、燃料オイルのみによるエンジンの動作、および燃料ガスのみによるエンジンの動作のためにだけ実施されなければならない。シリンダーの燃焼チャンバー内へ供給された燃料のエンジン調整が、燃料オイル制御システムまたは燃料ガス制御システムでなされる、燃料オイルおよび燃料ガスを併用した動作モードの時間間隔は、そのようなエンジンの動作期間、およびエンジンが燃料オイル動作モードで動作される動作期間より極めて短い。燃料ガスの所望される連続的な使用は、燃料動作モードにおける動作期間が一般に数日程度であるのに対し、数秒または数分程度での時間間隔で達成されてもよい。
【０００９】
エンジンのこの動作は、エンジンのテストを容易にする。このテストは、プロペラカーブに沿ったいくつかの異なる負荷で実施されなければならず、エンジンの特性を立証し、および排出の効率に従う。それにより、本発明による内燃機関は、組み合わされた同時におこる例えば燃料ガスと燃料オイルの注入が、可能な燃料の混合の広い範囲内のいくつかの異なる負荷でテストを必要とするにもかかわらず、各タイプの燃料のためのいくつかの異なる負荷でテストされることのみ必要とされることから、要求されたテストの量を著しく減らす。本発明による内燃機関は、いくつかの燃料制御システムおよび対応する燃料供給システムが存在する場合でさえ、例えばシリンダー内への燃料注入の単純なエンジン調整を提供し、同じ燃焼プロセス内へ例えば異なるタイプの燃料の混合物の注入に基づく燃焼を伴うエンジンと比較して、燃料制御システムのよりシンプルなデザインを提供する。
【００１０】
本発明のさらなる利点は、調整制御、すなわち注入のタイミングや注入する燃料の量のような重要なパラメータが、燃料オイル制御システム或いは燃料ガス制御システムのいずれかによってなされることから、本発明による内燃機関が、既存の燃料オイルコントロールシステムの主な改造の必要なしで、既存のエンジンの燃料ガス制御システムを改良することによって達成されるかもしれないということである。
【００１１】
燃料オイルおよび燃料ガスを併用した動作モードにおける燃料ガスに基づく燃焼の時間間隔で使用される燃料ガスは、好ましくは、ＬＮＧ輸送船のガスタンクから自然に吹きこぼれるガスであり、すなわち、入手可能な吹きこぼれガスは、輸送の間の内燃機関の全体動作のための燃料としては不十分である。
【００１２】
実用的な実施例において、内燃機関は、燃料ガス動作モードをさらに有する。この動作モードでは、シリンダーの燃焼チャンバー内へ供給される燃料のエンジン調整は、燃料ガス制御システムで実施される。このことは、燃料オイルの消費を最小に保つことを許容して、粒子排出の削減に関して望ましく、この期間において燃料ガス供給システムから大量の燃料ガスが放出されなければならない。これは、例えば、輸送船タンクにおける吹きこぼれガスの量が周囲の温度に大きく依存する大きなＬＮＧ輸送船の場合であってもよい。さらに、燃料オイル動作モードおよび燃料ガス動作モードのテストが、調整制御が燃料オイル制御システムと燃料ガス制御システムとの間で交替される燃料オイルおよび燃料ガスを併用した動作モードのためのテストとしても十分であることから、必要な全てのテストが、燃料オイル動作モードおよび燃料ガス動作モードのテストのみによって実施されてもよい。シリンダーの燃焼チャンバー内へ供給される燃料のエンジン調整が、燃料オイル制御システム或いは燃料ガス制御システムのいずれかでなされる、燃料オイルおよび燃料ガスを併用した動作モードの時間間隔は、その動作期間、またはエンジンが燃料ガス動作モードで動作される動作期間より極めて短い。
【００１３】
さらに発展した実施例において、シリンダーの燃焼チャンバー内へ供給される燃料のエンジン調整が燃料ガス制御システムによって制御される場合、シリンダー内へ予備的な燃料オイルが供給される。これは、圧縮点火内燃機関の燃焼プロセスのよりよい制御に与えられることで知られており、燃焼が燃料ガスに基づく場合、さらに、動作には望ましい。予備的な燃料は、それ自体が知られた方法で燃焼チャンバーにおける点火の開始を引き起こすが、実際の燃焼は、シリンダーの燃焼チャンバー内へ供給される燃料ガスに基づく。従って、予備的な燃料、レーザー、スパーク、あるいは熱いバルブのような燃焼開始手段がガス燃焼を始める。
【００１４】
さらに発展した実施例では、シリンダーの燃焼チャンバー内へ供給される燃料のエンジン調整が、燃料オイル制御システムによって制御される場合、燃料ガス供給システムからの吹きこぼれガスは、シリンダーの燃焼チャンバー内へ供給される。これにより、燃料ガスの供給量がゼロより上に維持されることから、そのガスが燃料ガス制御システムをシリンダーカバーでシーリングオイルから綺麗に保つように、燃料ガス制御システムの動作を改良する。この原理も組み合わされた燃料ガスおよび燃料オイル動作モードに適用されてもよく、燃料ガス供給システムからの吹きこぼれガスのごく一部分は、シリンダーの燃焼チャンバー内へ提供される燃料のエンジン調整が燃料オイル制御システムによって制御される場合、シリンダーの燃焼チャンバー内へ供給される。
【００１５】
好ましい実施例において、シリンダーの燃焼チャンバー内への燃料の供給は、連続的な時間間隔の間のエンジンサイクルのために中断される。これにより、異なる燃料制御システムの間でシリンダーの燃焼チャンバー内への燃料の供給の制御を切り替える場合、燃料制御システムが実行の下で点火シーケンスの制御を引き渡さないことから、個々のシリンダーの正確な点火の順序が保証される。
【００１６】
さらなる実施例において、複数のシリンダーが異なるモードで動作するように、燃料オイルおよび燃料ガスを併用した動作モードがシリンダー毎に実施される。好ましい動作モードが燃料オイル動作モードであり、燃料ガス供給システムにおける圧力が、燃料オイル動作モードで使用可能な量より多い燃料ガスが放出されることを必要とする状況において、残りのシリンダーにおける燃焼が燃料オイルに基づくのに対して、１つ或いはそれ以上のシリンダーで燃料ガスに基づく燃焼を引き起こすことによって、圧力が単純且つ十分な方法で減少されてもよい。明らかに、これは、圧力を下げるために単に燃料ガス供給システムから排出するより好ましい。
【００１７】
好ましい実施例において、燃料ガス供給システムは、燃料ガスの不連続の供給を容易にするバッファタンクを有する。例えば、燃料ガスがＬＮＧ輸送船のＬＮＧタンクから運ばれるのであれば、タンク内に収容されたガスからの連続した吹きこぼれがある。他のものの中の吹きこぼれガスの量が周囲の温度に応じて変化するにつれて、吹きこぼれガスの量は、本発明による内燃機関の燃焼プロセスで利用されてもよい量に従っているのでは無さそうである。
【００１８】
この実施例のさらなる発展では、時間間隔は予め決められている。従って、時間間隔は、例えば、排出を最小に維持するために、船の所有者によるある要求を果たすように予め決められてもよい。この時間間隔は、さらに、バッファタンクの形状および／或いは燃料ガス供給システムが燃料ガス制御システムへ燃料ガスを供給できる割合に基づいて決められてもよい。所定の温度で吹きこぼれの割合は比較的安定するが、例えば温度が変わった場合、時間間隔は、内燃機関の動作中に調節されてもよい。このような調節は、バッファタンク内における燃料ガスの量の測定と組み合わされてもよい。
【００１９】
この実施例のさらなる発展では、時間間隔は、燃料供給システムで入手できる燃料オイルおよび／或いは燃料ガスの量の測定に基づいて決められる。従って、時間間隔の決定も、入手可能な燃料の全量を考慮に入れることによって決められてもよい。
【００２０】
例えば排出割合に関する特別な要求を伴って、主燃料として燃料ガスの固定された量を伴って当該機関を動作するために時間間隔が決められていることが効果的である。これは、さらに、ＬＮＧタンクの容量の不可避的な吹きこぼれガスのより大きな範囲を利用することが望ましい場合、例えばＬＮＧ輸送船からの燃料ガスのある量がＬＮＧの輸送の間に使用されることを保証してもよい。
【００２１】
さらなる代案として、時間間隔は、主燃料として燃料オイルの固定された量を伴って当該機関を動作するために決められている。これは、燃料オイルの消費量を最小に、例えば船の所有者によって決められたある量に保持するために使用されてもよい。
【００２２】
さらなる実施例では、内燃機関は、複数の燃料制御システムを有する。これは、例えば、異なる燃料オイル特性を有する異なる燃料オイルに基づく燃料オイル動作モードでの燃焼を許容する。シリンダーの燃焼チャンバー内へ供給される燃料のエンジン調整が、複数の燃料制御システムの間で時間で自動で交替されるように、異なる燃料オイルは、例えば混合ユニットによる注入の前に混合され、或いは、例えばさらなる独立した燃料制御システムによって注入されてもよい。
【００２３】
実際的な実施例では、ガス燃焼を含む動作モードでの燃焼は、予め混合された燃焼を与える希薄燃焼ガスエンジンの燃焼であり、すなわち、燃料ガスが、掃気を介して、或いは燃焼ステージの早い段階の注入によって、燃焼チャンバー内へ供給される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
本発明の例および本発明の実施例は、以下に、とても概略的な図を参照して、より詳細に説明される。
【図１】図１は、本発明によるエンジンの全体図である。
【図２】図２は、本発明による燃料オイルおよび燃料ガスを併用した動作モードで動作するエンジンの例である。
【図３ａ】図３ａは、発明による異なる動作モードを示す。
【図３ｂ】図３ｂは、発明による異なる動作モードを示す。
【図３ｃ】図３ｃは、発明による異なる動作モードを示す。
【００２５】
本発明の好ましい実施例による内燃機関１は、図１で示されるような２ストローククロスヘッドディーゼルエンジンであっても良い。このようなエンジン１は、例えば、ＭＡＮディーゼル社製のＭＣタイプ或いはＭＥタイプであることができ、或いはバルチラ社製のスルザー（Ｓｕｌｚｅｒ）ＲＴ−ｆｌｅｘタイプ或いはスルザーＲＴＡタイプであることができ、或いは三菱重工業製であることができる。このタイプのエンジンは、一般に、船のメインエンジンとして、或いは発電所の固定エンジンとして使用される比較的大きなエジンである。シリンダーは、例えば、２５ｃｍから１２０ｃｍの範囲の内径を有することができ、エンジンは、例えば、３０００ｋＷから１２０．０００ｋＷの範囲の動力を有することができる。エンジンスピードは、一般に、４０ｒｐｍから２５０ｒｐｍまでの範囲である。本発明によるエンジンは、代りに、例えば、３００ｒｐｍから１４００ｒｐｍの範囲のエンジンスピード、および、例えば、１３００ｋＷから３０．０００ｋＷの範囲のエンジン出力を有する４ストロークディーゼルエンジンであることができる。本発明による圧縮着火内燃機関は、一般に、主要な燃料として重油を使用することができる。
【００２６】
図１のエンジン１は、エンジンフレーム４のシリンダーセクション３に搭載されたシリンダーライナー２を伴って複数のシリンダーを有する。排気バルブハウジング５が、シリンダーカバー６に搭載され、排気ガスダクト７が、いくつかの或いは全てのシリンダーへ共通に、個々のシリンダーから排気ガスレシーバー８へ延びる。
【００２７】
排気ガスレシーバーにおいて、排気ガスダクトから排出された排気ガスの脈動によって引き起こされた圧力変化は、より均一な圧力へ平準化され、１つ或いはそれ以上のターボチャージャー９が、排気ガスレシーバー８からの排気ガスを受け、排気ガスレシーバーのように延長された圧力容器である掃気レシーバー１０を有する掃気システムへ圧縮された空気を運ぶ。
【００２８】
個々のシリンダーにおいて、ピストンは、クロスヘッドおよび接続ロッド（図示せず）を介して、クランクピンを用いてクランクシャフトへ接続されたピストンロッドに搭載されている。エンジンが４ストロークエンジンである場合、このピストンは、接続ロッドに直接接続される。燃料噴射装置は、燃焼チャンバー内へ燃料を注入し、ピストンの上の空気の高い温度のため、燃焼チャンバーで、燃料が自動点火する。ピストンが、上向きの圧縮ストロークの間に、入口空気を圧縮したため、高温が存在する。しかしながら、本発明は、一般に、予め混合された燃焼、すなわち燃焼チャンバー内における燃料の均質な分配に基づいて、内燃機関に適用可能である。
【００２９】
図２において、シリンダーセクション３は１つのシリンダー１１として図示されているが、このエンジンは、複数のシリンダーを有し、２ストローク内燃機関である場合には、４から１５のシリンダーを有し、４ストロークエンジンである場合には、４から２０のシリンダーを有する。
【００３０】
図２に概略的に示すように、内燃機関１は、燃料オイル供給システム２３および燃料ガス供給システム１９を有し、シリンダー１１の燃焼チャンバー内へ提供される燃料オイルや燃料ガスを伴って、燃料オイル制御システム２０および燃料ガス制御システム３０を提供する。本実施例において、燃料オイル制御システム２０および燃料ガス制御システム３０は、それぞれ、シリンダー１１の燃焼チャンバー内への燃料オイルおよび燃料ガスの注入を制御する。燃料制御システム２０、３０の一般原理は、各シリンダー１１が、シリンダーカバー６にある燃料噴射装置１３、１４に接続された燃料ポンプまたはバルブのような１つ或いはそれ以上の燃料投与装置１５、１６を制御するシリンダー制御ユニット１２に関連することである。シリンダー毎の噴射装置１３、１４の数は、シリンダー１１の出力に基づく。各シリンダーは、少なくとも１つの燃料オイル噴射装置１３および燃料ガス噴射装置１４を有する。より大きく、よりパワフルなエンジンにおいて、各燃料タイプ毎に２つ或いは３つの噴射装置が必要とされるのに対して、より小さなエンジンにおいて、燃料タイプ毎に単一の噴射装置が、１つの燃焼プロセスに必要とされる燃料の量を注入するのに十分である。いくつかの噴射装置がシリンダー１１毎に与えられた場合、噴射装置１３、１４毎に１つの燃料投与装置１５、１６があっても良い。燃料制御システム２０、３０のエンジン制御ユニット１２は、容器のブリッジと連絡したエンジン制御ユニット１７によって順に制御される。
【００３１】
燃料ガス供給システム１９が、海で稼動される液体天然ガス（ＬＮＧ）運搬船のＬＮＧタンク１８に接続されることが好ましい。ＬＮＧ運搬船のＬＮＧタンクは、低い温度に保たれるが、海水からの外部熱で不可避的に加熱され、大気がタンクの絶縁を通して伝えられる。外部熱の侵入によって、ＬＮＧの一部がガス化され、すなわち沸騰され、タンクの圧力が徐々に増大する。タンクの圧力を受け入れ可能なレベルに保持するため、再液化システムが、沸騰されたガスを再液化するために使用されても良い。再液化システムの代りに、或いは再液化システムと組み合わせて、沸騰ガス圧縮装置が、燃料ガス制御システム３０によってオーダーされた場合、高圧沸騰ガスを与えても良い。シリンダーでは、シリンダー制御ユニット１２によって制御される燃料ガス投与装置１６が、燃料ガス噴射装置１４のタイミングおよび開放をもたらす。バッファタンク２２は、燃料ガス供給システム１９によって燃料ガス制御システム３０へ提供される前に、吹きこぼれたガスの貯蔵に使用される。ＬＮＧ運搬船のＬＮＧタンクにおける不可避的な吹きこぼれガスの量は、通常、ＬＮＧ運搬船の内燃機関の動作のための燃料だけでは十分ではなく、吹きこぼれガスは、本発明による内燃機関の燃料オイルと組み合わされて有利に使用されてもよい。
【００３２】
燃料オイル制御システム２０において、燃料オイル投与装置１５は燃料ポンプであってもよく、その場合、燃料オイル供給システム２３は、２バールから１５バールの範囲の圧力のような燃料供給パイプ２４内の比較的低い圧力で、単に、燃料オイルを燃料オイルタンク２１から燃料投与装置へ運ぶ。あるいは、燃料オイル投与装置１５は、バルブ、或いは計量装置に接続したバルブであっても良く、この場合、燃料供給パイプは、５００バールから１５００バールの範囲の供給圧力のような噴射圧力より高い圧力で燃料が供給される高圧パイプである。このような燃料オイル供給システム２３は、共通レールシステムと呼ばれる。いずれの場合でも、燃料オイル投与装置１５は、バルブを伴うブランチ導管によって燃料供給パイプ２４へ接続される。このバルブは、通常のエンジン動作の間、開位置に保持される。燃料オイル投与装置１５は、高圧燃料オイル導管を介して、燃料オイル噴射装置１３へ接続される。リターン導管は、燃料オイル噴射装置から引き出されて燃料オイルリターンライン（図示せず）に結びつく。シリンダーへ提供された燃料オイルは、一般に、重油あるいは海のディーゼル油である。
【００３３】
本発明による内燃機関１は、上述した燃料オイル供給システムを備えた既存のエンジンに燃料ガス供給システム１９および燃料ガス制御システム３０を取り付けることによって提供されてもよい。取り付けを簡略化し、そして一般に燃焼プロセスの制御戦略を最も小さい複雑さにするために、独立したシリンダー制御ユニット１２ａ、１２ｂが、シリンダー１１の燃焼チャンバー内へそれぞれ供給される燃料オイルの量および燃料ガスの量を制御することが一般に好ましい。同様に、燃料オイル制御システム２０および燃料ガス制御システム３０の双方が、独立したエンジン制御ユニット１７ａ、１７ｂを有する。明らかに、海のディーゼルエンジンの技術分野において知られているように、少なくとも燃料オイル制御システム２０が好ましくは余分であり、すなわち、シリンダー制御ユニットへの余分なケーブルを伴うさらなるエンジン制御ユニットが存在する。本発明による内燃機関を動作する場合、燃料制御のエンジン調整は、燃料オイル制御システム２０あるいは燃料ガス制御システム３０のいずれかを伴う。一般に、エンジン制御ユニット１７は、センサーからエンジン速度信号および他のエンジン動作パラメータを受け取り、エンジンの調整制御としても知られている、シリンダー１１の燃焼チャンバー内へ供給される燃料の量および割合を制御する。本発明による内燃機関は、燃料オイル動作モードで動作されてもよく、燃料ガス動作モードで動作されてもよく、または、燃料オイルおよび燃料ガスを併用した動作モードで動作されてもよい。この動作モードは、船のブリッジからオーダーされてもよい。動作モード間の切り換えは、燃料オイル制御システムおよび燃料ガス制御システムに接続されたエンジンスイッチユニットによって実施され、好ましくは、エンジンスイッチユニットは、燃料ガス供給システム１９へ接続される。燃料オイルおよび燃料ガスを併用した動作モードでは、エンジンスイッチ制御ユニット２５は、内燃機関における燃焼プロセスの重大なタイミングおよび調整が燃料オイル制御システム２０あるいは燃料ガス制御システム３０を伴うかどうか判断し、すなわち、エンジンスイッチユニット２５は、調整制御を燃料オイル制御システム２０と燃料ガス制御システム３０との間で切り替える。従って、燃料オイルおよび燃料ガスを併用した動作モードでは、動作は、燃料オイル動作モードと燃料ガス動作モードの間で自動的に交替される。
【００３４】
実用的な実施例では、エンジンスイッチユニット２５は、燃料ガス制御システム３０の一部であり、調整制御の応答性が燃料制御システム２０、３０の間で切り替えられた場合に、エンジン制御ユニット１７ａ、１７ｂに連絡する。燃料制御システム２０、３０の間の切り替えは、例えば、バッファタンク２２で得られる吹きこぼれガスのレベルについて、燃料ガス供給システムからの入力に基づいて、それぞれのエンジン制御ユニット１７ａ、１７ｂへの連絡によってなされる。燃料制御システム２０、３０の間の切り替えは、予め決められた時間間隔、或いは燃料ガス制御システム３０で検出された漏れによってもなされる。一般に、燃料ガス供給システム１９は、エンジンスイッチニット２５が、燃料オイル制御システム２０に調整制御を与え、燃料オイルおよび燃料ガスを併用した動作モード或いはガス動作モードをやめ、燃料オイル動作モードにおけるエンジン動作を続けるように、誘発してもよい。
【００３５】
図３ａは、燃料オイル動作モードにおける燃料消費を示す。この燃焼プロセスは、主燃料としてのシリンダーの中への燃料オイルの供給に基づき、調整制御が燃料オイル制御システム２０でなされる。消費された燃料オイルの量は、時間とともに変化する燃料残量、すなわちシリンダー内へ供給される燃料オイルの量を表わす領域４０によって示され、そして、それは、エンジン負荷による他の中で時間とともにゆっくり変化する。グラフの一部は、ハッチングされたエリア４１として表わされ、それは、燃料ガス供給システム３０からの少量の吹きこぼれガスを表わす。燃料ガス供給システム３０の圧力をスペックの範囲内に保持するため、エンジンが燃料オイル動作モードで動作されるときでさえ、少量の吹きこぼれガスをシリンダー内へ注入することが好ましい。しかしながら、調整制御は、完全に燃料オイル制御システム２０でなされる。この少量の燃料ガスは、時間とともに変化してもよく、シリンダーの燃焼チャンバー内における燃焼に使用される主燃料と比較してとても少ない量であり、例えば、燃料オイルに基づく進行中の燃焼プロセスに注入されてもよい。
【００３６】
図３ｂは、燃料ガス動作モードにおける燃料ガスの使用を示す。この燃焼プロセスは、主燃料としてのシリンダーの中への燃料ガスの供給に基づき、調整制御が燃料ガス制御システム３０でなされる。消費された燃料ガスの量は、時間とともに変化する燃料残量、すなわちシリンダーの燃焼チャンバー内へ供給される燃料ガスの量を表わすハッチングされた部分５０によって示され、そして、それは、エンジン負荷による他の中で時間とともにゆっくり変化する。ハッチングがかけられていない部分５１は、予備的な燃料オイルを表わす。この部分は、図３ａの燃料オイル動作モードでエンジンが動作された場合に存在し、燃焼プロセスを制御するのに好ましい。一般に、この予備的な燃料は、例えば主燃料の注入の前に、燃焼チャンバー内へ注入される。
【００３７】
図３ｃは、燃料オイルおよび燃料ガスを併用した動作モードにおける燃料消費を示す。そこでは、調整制御は、連続的な時間間隔で、燃料オイル制御システム２０と燃料ガス制御システム３０との間で、エンジン制御ユニット２５によって、自動的に変えられる。ハッチングされた領域５０、４１は、ある時間間隔の間に消費された燃料ガスの量を表わし、ハッチングがかけられていない領域５０、４１は、ある時間間隔の間に消費された燃料オイルの量を表わす。小さな部分４１、５１は、それぞれ、上述したように、吹きこぼれガスおよび予備的な燃料オイルの僅かな部分を表わす。燃焼は、主燃料として単一の燃料タイプに基づき、燃料ガスの時間を越えた連続使用が、燃料オイル制御システム２０と燃料ガス制御システム３０との間での調整制御の切り替えによって達成され、異なる燃料タイプが、連続的な時間間隔でシリンダーの燃焼チャンバー内へ提供される。明らかに、シリンダー１１の燃焼チャンバー内へ提供される燃料オイルは、異なる燃料オイルの混合物であってもよく、燃料ガスは、例えば天然ガスに存在する異なる燃料ガスの混合物であってもよい。ある時間間隔の間に、例えば、主燃料として使用されるタイプの何度かの燃料噴射が実施され、これにより、内燃機関は、ある時間間隔の間に何度かの回転をする。バッファタンクの容量および燃料消費量に基づいて、この時間間隔は、１〜１０分の範囲であってもよく、イベントは１／２から１時間である。明らかに、この時間間隔は、ＬＮＧタンク内の吹きこぼれガスの変化率によって変化し、大量のＬＮＧが内燃機関の動作に使用されるように、積極的に増加されてもよい。
【００３８】
好ましくは、この時間間隔の長さは、調整制御の自動変化が内燃機関の特定の動作状況のために最適化されるように、予め決められている。それゆえに、この時間間隔は、好ましくは、ＬＮＧのような一般的な燃料ガスタンクに関して形成されたバッファタンク２２のサイズに基づいて決められる。調整制御が燃料オイル制御システム２０でなされる場合、燃料ガスタンクからの吹きこぼれガスは、バッファタンク２２内へ貯蔵され、調整制御が燃料ガス制御システム３０でなされる場合、バッファタンク２２内に貯蔵された吹きこぼれガスは、燃料ガスとして使用される。明らかに、バッファタンク内に貯蔵された特定の量の吹きこぼれガスは、時間間隔を決めるために使用されてもよく、さらに、時間間隔は、燃料供給システム２０、３０で利用可能な燃料オイルおよび燃料ガスの量の測定に基づいて決定されてもよい。燃料ガス供給システム１９へ供給するガスタンク１８の吹きこぼれ率が時間とともに変わるにつれ、時間間隔の対応する調節が実施されてもよい。
【００３９】
ある実施例では、複数のシリンダー１１が異なるモードで作動するように、燃料オイルおよび燃料ガスを併用した動作モードがシリンダー方式で達成されてもよい。この実施例は、そのような動作を実施する１つのシリンダー制御ユニット１２ｂを制御するのにエンジン制御ユニット１７ｂだけが必要であることから、実施が容易である。
【００４０】
本発明によると、内燃機関の実際的な単純な試験および異なる燃料タイプの制御された使用が、混合された燃料タイプを用いるのではなく、異なるタイプの燃料制御システムの間で調整制御を自動的に変えることによって達成されてもよいことが認められた。
【図１】
2015052322.tif 000003
【図２】
2015052322.tif 000004
【図３ａ】
2015052322.tif 000005
【図３ｂ】
2015052322.tif 000006
【図３ｃ】
2015052322.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成26年11月17日(2014.11.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２ストローククロスヘッドディーゼルエンジンまたは４ストロークディーゼルエンジンのような内燃機関（１）であって、
燃焼チャンバーを備えたシリンダー（１１）と、燃料オイル供給システム（２３）と、燃料ガス供給システム（１９）と、を有し、
上記燃料オイル供給システム（２３）および上記燃料ガス供給システム（１９）は、上記シリンダー（１１）の上記燃焼チャンバー内で燃焼される燃料オイルおよび燃料ガスを供給する燃料オイル制御システム（２０）および燃料ガス制御システム（３０）を提供し、
当該内燃機関が、上記シリンダー（１１）の上記燃焼チャンバー内へ供給された燃料のエンジン調整が上記燃料オイル制御システム（２０）でなされる燃料オイル動作モードと、燃料ガス動作モードと、燃料オイルおよび燃料ガスを併用した動作モードと、を有し、
上記燃料オイルおよび燃料ガスを併用した動作モードにおいて、上記シリンダー（１１）の上記燃焼チャンバー内へ供給された燃料の上記エンジン調整は、上記シリンダー（１１）の上記燃焼チャンバーにおける燃焼が、連続的な時間間隔で燃料オイルあるいは燃料ガスのいずれかに基づくように、上記燃料オイル制御システム（２０）と上記燃料ガス制御システム（３０）の間で一定時間毎に自動的に交替されることを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
上記シリンダー（１１）の上記燃焼チャンバー内へ供給される燃料の上記エンジン調整が、上記燃料ガス制御システム（３０）によって制御される場合、上記シリンダー（１１）内へ予備的な燃料オイルが供給される、請求項１に記載の内燃機関（１）。
【請求項３】
上記シリンダー（１１）の上記燃焼チャンバー内へ供給される燃料の上記エンジン調整が、上記燃料オイル制御システム（２０）によって制御される場合、上記燃料ガス供給システム（１９）からの吹きこぼれガスが上記シリンダー（１１）の上記燃焼チャンバー内へ供給される、請求項１或いは２に記載の内燃機関（１）。
【請求項４】
上記シリンダー（１１）の上記燃焼チャンバー内への燃料の供給は、上記連続的な時間間隔の間のエンジンサイクルのために中断される、請求項１から３に記載の内燃機関（１）。
【請求項５】
上記複数のシリンダー（１１）が異なるモードで動作するように、上記燃料オイルおよび燃料ガスを併用した動作モードがシリンダー毎に実施される、先行する請求項のいずれかに記載の内燃機関（１）。
【請求項６】
上記燃料ガス供給システム（１９）は、燃料ガスの不連続の供給を容易にするバッファタンク（２２）を有する、先行する請求項のいずれかに記載の内燃機関（１）。
【請求項７】
上記時間間隔は予め決められている、請求項１から６に記載の内燃機関（１）。
【請求項８】
上記時間間隔は、上記燃料供給システム（１９、２３）で入手できる燃料オイルおよび／或いは燃料ガスの量の測定に基づいて決められる、請求項１から６に記載の内燃機関（１）。
【請求項９】
上記時間間隔は、主燃料として燃料ガスの固定された量を伴って当該機関を動作するために決められている、請求項１から６に記載の内燃機関（１）。
【請求項１０】
上記時間間隔は、主燃料として燃料オイルの固定された量を伴って当該機関を動作するために決められている、請求項１から６に記載の内燃機関（１）。
【請求項１１】
複数の燃料供給および燃料制御システム（２３、２０；１９、３０）を有する、先行する請求項のいずれかに記載の内燃機関（１）。
【請求項１２】
ガス燃焼を含む動作モードでの燃焼は、予め混合された燃焼を与える希薄燃焼ガスエンジンの燃焼である、先行する請求項のいずれかに記載の内燃機関（１）。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
本発明によると、内燃機関の実際的な単純な試験および異なる燃料タイプの制御された使用が、混合された燃料タイプを用いるのではなく、異なるタイプの燃料制御システムの間で調整制御を自動的に変えることによって達成されてもよいことが認められた。
以下、本願の出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］
２ストローククロスヘッドディーゼルエンジンまたは４ストロークディーゼルエンジンのような内燃機関（１）であって、
燃焼チャンバーを備えたシリンダー（１１）と、燃料オイル供給システム（２３）と、燃料ガス供給システム（１９）と、を有し、
上記燃料オイル供給システム（２３）および上記燃料ガス供給システム（１９）は、上記シリンダー（１１）の上記燃焼チャンバー内で燃焼される燃料オイルおよび燃料ガスを供給する燃料オイル制御システム（２０）および燃料ガス制御システム（３０）を提供し、
当該内燃機関が、上記シリンダー（１１）の上記燃焼チャンバー内へ供給された燃料のエンジン調整が上記燃料オイル制御システム（２０）でなされる燃料オイル動作モードと、燃料オイルおよび燃料ガスを併用した動作モードと、を有し、
上記燃料オイルおよび燃料ガスを併用した動作モードにおいて、上記シリンダー（１１）の上記燃焼チャンバー内へ供給された燃料の上記エンジン調整は、上記シリンダー（１１）の上記燃焼チャンバーにおける燃焼が、連続的な時間間隔で燃料オイルあるいは燃料ガスのいずれかに基づくように、上記燃料オイル制御システム（２０）と上記燃料ガス制御システム（３０）の間で一定時間毎に自動的に交替されることを特徴とする内燃機関。
［２］
燃料ガス動作モードをさらに有する、［１］に記載の内燃機関（１）。
［３］
上記シリンダー（１１）の上記燃焼チャンバー内へ供給される燃料の上記エンジン調整が、上記燃料ガス制御システム（３０）によって制御される場合、上記シリンダー（１１）内へ予備的な燃料オイルが供給される、［２］に記載の内燃機関（１）。
［４］
上記シリンダー（１１）の上記燃焼チャンバー内へ供給される燃料の上記エンジン調整が、上記燃料オイル制御システム（２０）によって制御される場合、上記燃料ガス供給システム（１９）からの吹きこぼれガスが上記シリンダー（１１）の上記燃焼チャンバー内へ供給される、［１］から［３］に記載の内燃機関（１）。
［５］
上記シリンダー（１１）の上記燃焼チャンバー内への燃料の供給は、上記連続的な時間間隔の間のエンジンサイクルのために中断される、［１］から［４］に記載の内燃機関（１）。
［６］
上記複数のシリンダー（１１）が異なるモードで動作するように、上記燃料オイルおよび燃料ガスを併用した動作モードがシリンダー毎に実施される、［１］〜［５］のいずれかに記載の内燃機関（１）。
［７］
上記燃料ガス供給システム（１９）は、燃料ガスの不連続の供給を容易にするバッファタンク（２２）を有する、［１］〜［６］のいずれかに記載の内燃機関（１）。
［８］
上記時間間隔は予め決められている、［１］から［７］に記載の内燃機関（１）。
［９］
上記時間間隔は、上記燃料供給システム（１９、２３）で入手できる燃料オイルおよび／或いは燃料ガスの量の測定に基づいて決められる、［１］から［７］に記載の内燃機関（１）。
［１０］
上記時間間隔は、主燃料として燃料ガスの固定された量を伴って当該機関を動作するために決められている、［１］から［７］に記載の内燃機関（１）。
［１１］
上記時間間隔は、主燃料として燃料オイルの固定された量を伴って当該機関を動作するために決められている、［１］から［７］に記載の内燃機関（１）。
［１２］
複数の燃料供給および燃料制御システム（２３、２０；１９、３０）を有する、［１］〜［１１］のいずれかに記載の内燃機関（１）。
［１３］
ガス燃焼を含む動作モードでの燃焼は、予め混合された燃焼を与える希薄燃焼ガスエンジンの燃焼である、［１］〜［１２］のいずれかに記載の内燃機関（１）。
【外国語明細書】
2015052322000001.pdf