(57)【要約】  燃料調整方法は、コモンレール直接噴射システムまたはユニットインジェクタシステムに適用可能なものである。液体燃料は、燃焼室における燃焼効率を高めるために調整される。調整システムには、燃料調整用の燃料調整容器（６）と、その燃料調整容器（６）に放出するために取り付けられた少なくとも１つの燃料分散ノズル（５）と、少なくとも１つのガス注入口（１２）と、燃料調整容器（６）内に配置された少なくとも１つの調整燃料の出口（１３）が含まれている。ガス供給源（９）が燃料調整容器（６）にガスを供給し、その燃料調整容器（６）内でガスが液体燃料に溶解して、液体／ガス燃料溶液を生じる。低圧燃料ポンプ（３）および液体燃料給管路（４）によって、ガス圧Ｐ２より高い圧力Ｐ１で燃料タンク（１）から燃料調整容器（６）の少なくとも１つの燃料分散ノズル（５）に液体燃料が供給される。高圧燃料ポンプ（１４）は、コモンレール（１６）、さらには燃料噴射器（１８）に、液体燃料／ガス溶液を送り込み、燃焼の瞬間に燃焼室内に圧力Ｐ５より高い圧力Ｐ４を生じせしめることになる。
2011503442.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関用の燃料調整および燃焼室への燃料供給のシステムであって、
燃料調整容器、前記燃料調整容器内に燃料を放出するために取り付けられた少なくとも１つの燃料分散ノズル、および、前記燃料調整容器にガスを供給するための少なくとも１つのガス注入口と、
ガス圧Ｐ２を維持するように設定された電子制御式のガス圧調整器、ガス供給源、前記ガス供給源の出口を前記ガス圧調整器の入口に流体的に接続するガス管路、および、前記ガス圧調整器を前記燃料調整器における前記少なくとも１つのガス注入口に流体的に接続するガス管路と、
燃料供給源と前記少なくとも１つの燃料分散ノズルの間に流体的に接続されて、前記ガス圧Ｐ２より高い燃料圧Ｐ１を維持する電子制御式の低圧燃料ポンプと
を含み、かつ前記燃料調整容器に供給されるガスは、前記燃料調整容器へと圧送される液体燃料に溶解させられて、液体／ガス燃料溶液を生じ、
噴射の瞬間に前記内燃機関の燃焼室に存在する圧力Ｐ４を超える高レベルＰ３まで圧力を上昇させるための高圧燃料ポンプ、および前記燃料調整容器の出口を前記高圧燃料ポンプの入口に流体的に接続する液体／ガス燃料溶液供給管路と、
液体／ガス燃料溶液の形態をなす調整燃料を、噴射の瞬間に前記内燃機関の燃焼室に存在する圧力Ｐ４を超える圧力Ｐ３で噴射するために、前記高圧燃料ポンプから電子制御式の燃料噴射器へと供給する燃料供給システムと、
前記ガス圧調整器、前記低圧燃料ポンプ、および前記電子制御式の燃料噴射器に接続されて、前記電子制御式の各装置を動作させるタイミングおよび持続時間を最適化して、最大の燃料効率をもたらすための電子制御システムと
を含む
ことを特徴とする燃料調整および燃焼室への燃料供給のシステム。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料調整および燃焼室への燃料供給のシステムにおいて、
前記燃料調整容器内における充填液位を監視するために配置された、液体／ガス燃料溶液の液位センサを、さらに含む
ことを特徴とする燃料調整および燃焼室への燃料供給のシステム。
【請求項３】
請求項１に記載の燃料調整および燃焼室への燃料供給のシステムにおいて、
前記燃料調整容器の出口を前記燃料噴射器の燃料供給システムの入口に流体的に接続する液体燃料供給管路、および前記燃料調整容器の出口を前記高圧燃料ポンプの入口に流体的に接続する液体／ガス燃料溶液供給管路を含む
ことを特徴とする燃料調整および燃焼室への燃料供給のシステム。
【請求項４】
請求項１に記載の燃料調整および燃焼室への燃料供給のシステムにおいて、
前記燃料供給システムは、調整燃料を、前記燃料調整容器から電子制御式の燃料噴射器へと、噴射の瞬間に前記内燃機関の燃焼室に存在する圧力Ｐ４を超える圧力Ｐ３で供給する、ユニットインジェクタ燃料供給システムを含む
ことを特徴とする燃料調整および燃焼室への燃料供給のシステム。
【請求項５】
請求項１に記載の燃料調整および燃焼室への燃料供給のシステムにおいて、
前記燃料供給システムは、コモンレール燃料噴射システムと、液体／ガス燃料溶液の圧力を噴射の瞬間に前記内燃機関の燃焼室内に存在する圧力Ｐ４を超える圧力Ｐ３まで上昇させて、前記液体／ガス燃料溶液を前記コモンレール燃料噴射システムに供給するための高圧燃料ポンプと、前記液体／ガス燃料溶液を前記圧力Ｐ３で前記燃焼室内に噴射するための複数の電子制御式の燃料噴射器と、前記コモンレールの複数出口を前記電子制御式の燃料噴射器の入口に流体的に接続する複数の高圧液体／ガス燃料溶液供給管路とを含む
ことを特徴とする燃料調整および燃焼室への燃料供給のシステム。
【請求項６】
請求項１に記載の燃料調整および燃焼室への燃料供給のシステムにおいて、
前記燃料圧Ｐ１が、前記燃料分散ノズルによる分散を満足なものとするに十分な燃料圧降下を確保するために、前記ガス圧Ｐ２よりも高く設定されている
ことを特徴とする燃料調整および燃焼室への燃料供給のシステム。
【請求項７】
請求項１に記載の燃料調整および燃焼室への燃料供給のシステムにおいて、
前記高圧燃料ポンプによって与えられる液体／ガス燃料溶液圧Ｐ３が、前記燃焼室内への前記液体／ガス燃料溶液噴射の瞬間に前記内燃機関の前記燃焼室内に存在する圧力Ｐ４よりも高く設定されている
ことを特徴とする燃料調整および燃焼室への燃料供給のシステム。
【請求項８】
燃料を調整して調整燃料を燃焼プロセスに供給する方法であって、
（ａ）ハウジングと、少なくとも１つの燃料分散ノズルと、ガス注入口と、調整燃料の出口と、当該燃料調整容器内における調整燃料の液位を記録するための少なくとも１つの液位センサとを備えた燃料調整容器を設けるステップと、
（ｂ）ガス圧Ｐ２を超えた相対的に高い圧力Ｐ１で前記燃料調整容器に液体燃料を送り込み、それによって前記燃料分散ノズルにおける圧力降下を、燃料の分散を満足とするに十分なものとなるように調整し、かつ燃焼室による燃料消費率以上の率で前記燃料調整容器を充填するのに十分となるように燃料分散ノズルを通る燃料の流量を調整するステップと、
（ｃ）前記燃料調整容器内における燃料調整プロセス中に、前記ガス注入口を通って少なくとも１つのガスをガス圧Ｐ２で前記燃料調整容器へと供給して、調整燃料を高圧燃料ポンプへ、さらには前記燃焼室へと供給するステップと、
（ｄ）前記燃料調整容器内における調整燃料の低液位を記録した信号を前記液位センサから受信すると、より多くの燃料を調整して、前記燃料調整容器に燃料を充填し、前記燃料調整容器内における調整燃料の高液位を記録した信号を前記液位センサから受信すると、充填を自動的に停止に切り替えるステップと
を含むことを特徴とする、燃料を調整して調整燃料を燃焼プロセスに供給する方法。
【請求項９】
請求項８に記載の燃料を調整して調整燃料を燃焼プロセスに供給する方法において、
前記燃料分散ノズルによる液体燃料の満足のいく分散に十分な燃料圧降下を生じさせるために、前記燃料圧Ｐ１を前記ガス圧Ｐ２よりも高く設定するステップを含む
ことを特徴とする、燃料を調整して調整燃料を燃焼プロセスに供給する方法。
【請求項１０】
請求項８に記載の燃料を調整して調整燃料を燃焼プロセスに供給する方法において、
前記調整燃料の溶液中におけるガス濃度のレベルが、噴射の瞬間に前記燃焼室内に存在する条件に関する溶液飽和レベルを超えるように設定される
ことを特徴とする、燃料を調整して調整燃料を燃焼プロセスに供給する方法。
【請求項１１】
内燃機関の燃焼室内への噴射を行うための燃料噴射システムと、燃料調整システムとを含んだ、内燃機関燃料供給システムにおいて、
ハウジング、およびそれに取り付けられた少なくとも１つの燃料分散ノズル、ならびにガス注入口を備えた燃料調整容器と、
前記燃料調整容器内における調整燃料の最高液位および最低液位を制御するための燃料の出口および液位センサと、
前記燃料分散ノズルによる燃料の分散を満足なものとするに十分な燃料圧降下をもたらすために、前記燃料調整容器内におけるガス圧レベルを超えるレベルに設定された低圧で、前記燃料調整容器に取り付けられた少なくとも１つの燃料分散ノズルに液体燃料流を供給するための低圧燃料ポンプと、
シリンダ噴射システムであって、噴射の瞬間に前記内燃機関の燃焼室内に存在する圧力Ｐ４を超えた高圧Ｐ３で調整燃料を電子制御式の燃料噴射器に供給するためのユニットインジェクタ燃料供給システム、および前記燃料調整容器の出口を前記ユニットインジェクタの燃料供給管路の入口に流体的に接続する液体燃料供給管路、または複数の電子制御式の燃料噴射器によって燃焼の瞬間に前記燃焼室内の圧力レベルを超える圧力で液体／ガス燃料溶液を燃焼室内に供給するための高圧燃料ポンプを備えた、シリンダ噴射システムと、
全ての電子制御式の装置の動作を適時に開始させ、その持続時間を最適化して、最大の燃料効率をもたらすための電子制御システムと
を含むことを特徴とする内燃機関燃料供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体燃料燃焼分野に関するものであり、特に、往復動機関またはガスタービンエンジン、もしくは、燃焼室を備える任意の他の装置の燃焼室において高い燃料分散度を実現するため、１つの（または複数の）高圧燃料ポンプにＣＯ２または空気または混合ガスのようなガスが前記液体燃料中において不飽和溶液の形態をなす調整燃料を供給する、コモンレール直接噴射燃料システムまたはユニットインジェクタシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液体燃料が分散する結果として、この液体燃料の優れた活性表面が生じ、燃料のより効率の良い燃焼が可能になるのは周知の事実である。例えば、往復動機関における燃焼室のサイズが小さいと、ピストンおよび燃焼室の壁面に噴射燃料の部分的堆積が生じ、それらの壁面に液膜が形成される。燃料のこの部分は、完全燃焼することができず、排出と共に失われることになる。燃焼室の容積に対する液体燃料粒子の不均一な分布によって、火炎伝播の遅れが生じ、燃焼プロセスの効率が低下し、出力が小さくなる。燃料を十分に分散させることによって、これらの問題を回避されることが期待される。燃料が完全燃焼すると、出力が増大し、燃焼温度が降下し、環境汚染を生じる排気ガス（例えばＮＯｘおよびＣＯ２）の量も、排気温度の低下につれて減少することになる。
【０００３】
例えば、高圧燃料ポンプによって供給される電子制御式の燃料噴射器、または、それぞれが電子制御式の燃料噴射器および専用高圧燃料ポンプを具備する電子制御式直接噴射装置を用いて液体燃料を分散させるためのさまざまな方法がある。最も著名な自動車用エンジン製造会社による燃料直接噴射システム設計分野における最新の成果として、極めて高圧の噴射システム（最大２４００バールまで）が開発された。この圧力レベルによって、燃料の極めて微細な分散が可能になり、従って、内燃機関の大幅な効率改善が確実になる。しかしながら、それらのシステムでさえ、上述の欠点を免れることはない。さらに、こうした燃料圧縮レベルは、はるかに高度な製造技術、より精巧な設計、および、極めて熟練した内燃機関保守要員を要求する。この全てが意味するところは、最終製品（自動車、ディーゼル発電機、農機具等）が、より高価になるということである。
【０００４】
例えば、液体燃料中に高圧で空気またはＣＯ２または混合ガスのような何らかのガスを溶解させ、その後、この溶液を燃焼室内に噴射することによって燃料を分散させる試みは既知である。溶解ガスは、圧力が溶液中におけるよりも低い燃焼室内に噴射されると、溶液から激しく放出されるようになり、液体燃料の極めて微細で均一な分散が可能になる。
【０００５】
これに関連して、先行技術特許を参照した（例えば、特許文献１、２、および、３）。それらの特許には、既述の効果を実現する装置および方法が記載されている。
【０００６】
例えば、同一出願人による特許（特許文献３）には、この目的のために特別に設計された燃料調整容器内に配置された波形挿入物によって形成される優れた吸収表面に助けられて液体燃料中へのガス溶解を促進するための装置を特に含んでいる燃料改質システムの記載がある。その燃料調整容器内で調製された溶液は飽和状態になるので、それ以降、さらに燃焼室に向かう途中で溶液中に気泡が生じるのを阻止するために、溶液は高圧燃料ポンプを用いて圧縮される。同じ目的で、この燃料調整システムには、冷却装置が装備されている。すなわち、ヘンリーの法則に従って、圧力の上昇時および温度の低下時に、飽和点（気溶体／溶液中におけるガスの最高濃度）を上昇させる。
【０００７】
上述のように、既述の実施形態は、液体燃料中におけるガスの適正な溶解を可能にするため、一定のパラメータ（燃料の層流流量およびガスおよび燃料の特定圧力）範囲内で機能するようになっている特別に設計された装置を必要とし、同時に、ガスおよび液体燃料は、燃焼室への燃料供給システムが適正に機能するためのいくつかのパラメータを備えることが必要とされる。これらの要件の両方を同時に満たすことは、困難である。
【０００８】
実験で立証されたように、はるかに単純なシステムを用いて、前述の分散プロセスの満足のいく実施が可能になる。これは、燃料／ガス溶液分散技術とコモンレール直接噴射技術またはユニットインジェクタシステム技術を併用する場合に、特に当てはまる。というのも、後者の２つには、１つの（または複数の）高圧燃料ポンプ、――検討されている燃料供給システムの最も高価な構成部品の１つ――が既に装備されているためである。この２つの技術を組み合わせることで、システムにおいて必要な高圧のレベルを大幅に低下させることが可能になり、それにもかかわらず、単に液体圧が急に降下する結果として、ガスが溶液から急激に脱出し、そのため、粒子によって液体が機械的に破壊されることにより分散が実現されるので、燃焼室内における燃料の、あるいはより正確に云えば燃料／ガス溶液の、より微細な分散が達成されるという点を重視することが、極めて重要である。また、１つの（または複数の）高圧燃料ポンプによって得られる高圧は、液体燃料／ガス溶液における飽和点温度の上昇を容易に補償することが可能であり、その燃料ポンプは、燃料調整容器から燃料ポンプへの途中で生じる少量の気泡を処理することができるので、燃料冷却システムなしで済ますことも可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第４，５９６，２１０号明細書
【特許文献２】米国特許第６，２７３，０７２号明細書
【特許文献３】米国特許第７，０１１，０４８  Ｂ２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従って、本発明の目的は、上述の欠点を克服し、燃焼室内への液体／ガス燃料溶液の噴射をさらに改善する方法および装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
以上の、およびその他の目的を考慮し、本発明によれば、
内燃機関用の燃料調整および燃焼室への燃料供給のシステムであって、
燃料調整容器、前記燃料調整容器内に燃料を放出するために取り付けられた少なくとも１つの燃料分散ノズル、および、前記燃料調整容器にガスを供給するための少なくとも１つのガス注入口と、
ガス圧Ｐ２を維持するように設定された電子制御式のガス圧調整器、ガス供給源、前記ガス供給源の出口を前記ガス圧調整器の入口に流体的に接続するガス管路、および、前記ガス圧調整器を前記燃料調整器における前記少なくとも１つのガス注入口に流体的に接続するガス管路と、
燃料供給源と前記少なくとも１つの燃料分散ノズルの間に流体的に接続されて、前記ガス圧Ｐ２より高い燃料圧Ｐ１を維持する電子制御式の低圧燃料ポンプと
を含み、かつ前記燃料調整容器に供給されるガスは、前記燃料調整容器へと圧送される液体燃料に溶解させられて、液体／ガス燃料溶液を生じ、
噴射の瞬間に前記内燃機関の燃焼室に存在する圧力Ｐ４を超える高レベルＰ３まで圧力を上昇させるための高圧燃料ポンプ、および前記燃料調整容器の出口を前記高圧燃料ポンプの入口に流体的に接続する液体／ガス燃料溶液供給管路と、
液体／ガス燃料溶液の形態をなす調整燃料を、前記高圧燃料ポンプから、噴射の瞬間に前記内燃機関の燃焼室に存在する圧力Ｐ４を超える圧力Ｐ３で噴射するために、電子制御式の燃料噴射器へと供給するための燃料供給システムと、
前記ガス圧調整器、前記低圧燃料ポンプ、および前記電子制御式の燃料噴射器に接続されて、前記電子制御式の各装置を動作させるタイミングおよび持続時間を最適化して、最大の燃料効率をもたらすための電子制御システムとを含むことを特徴とする、コモンレール直接噴射燃料供給システムまたはユニットインジェクタ燃料供給システムを具備した内燃機関が提供される。
【００１２】
本発明のさらなる特徴によれば、前記燃料分散ノズルによる液体／ガス燃料溶液の満足のいく分散に十分な燃料圧降下を確保するため、燃料圧力Ｐ１はガス圧Ｐ２より高く設定される。
【００１３】
以上の、およびその他の目的を考慮して、本発明によれば、
燃料を調整して調整燃料を燃焼プロセスに供給する方法であって、
（ａ）ハウジングと、少なくとも１つの燃料分散ノズルと、ガス注入口と、調整燃料の出口と、当該燃料調整容器内における調整燃料の液位を記録するための少なくとも１つの液位センサとを備えた燃料調整容器を設けるステップと、
（ｂ）ガス圧Ｐ２を超えた相対的に高い圧力Ｐ１で前記燃料調整容器に液体燃料を送り込み、それによって前記燃料分散ノズルにおける圧力降下を、燃料の分散を満足とするに十分なものとなるように調整し、かつ燃焼室による燃料消費率以上の率で前記燃料調整容器を充填するのに十分となるように燃料分散ノズルを通る燃料の流量を調整するステップと、
（ｃ）前記燃料調整容器内における燃料調整プロセス中に、前記ガス注入口を通って少なくとも１つのガスをガス圧Ｐ２で前記燃料調整容器へと供給して、調整燃料を高圧燃料ポンプへ、さらには前記燃焼室へと供給するステップと、
（ｄ）前記燃料調整容器内における調整燃料の低液位を記録した信号を前記液位センサから受信すると、より多くの燃料を調整して、前記燃料調整容器に燃料を充填し、前記燃料調整容器内における調整燃料の高液位を記録した信号を前記液位センサから受信すると、充填を自動的に停止に切り替えるステップとを含んだ、燃料を調整して調整燃料を燃焼プロセスに供給する方法も提供される。
【００１４】
本発明のさらなる特徴によれば、燃料分散ノズルによる液体燃料の満足のいく分散に十分な燃料圧降下をもたらすため、燃料圧Ｐ１はガス圧Ｐ２より高く設定される。
【００１５】
本発明のさらなる特徴によれば、溶液中におけるガス濃度レベルは、噴射の瞬間に燃焼室内に存在する状態に関する溶液飽和レベルを超える。
【００１６】
以上の、およびその他の目的を考慮して、本発明によれば、
内燃機関の燃焼室内への噴射を行うための燃料噴射システムと、燃料調整システムとを含んだ、内燃機関燃料供給システムにおいて、
ハウジング、およびそれに取り付けられた少なくとも１つの燃料分散ノズル、ならびにガス注入口を備えた燃料調整容器と、
前記燃料調整容器内における調整燃料の最高液位および最低液位を制御するための燃料の出口および液位センサと、
前記燃料分散ノズルによる燃料の分散を満足なものとするに十分な燃料圧降下をもたらすために、前記燃料調整容器内におけるガス圧レベルを超えるレベルに設定された低圧で、前記燃料調整容器に取り付けられた少なくとも１つの燃料分散ノズルに液体燃料流を供給するための低圧燃料ポンプと、
シリンダ噴射システムであって、噴射の瞬間に前記内燃機関の燃焼室内に存在する圧力Ｐ４を超えた高圧Ｐ３で調整燃料を電子制御式の燃料噴射器に供給するためのユニットインジェクタ燃料供給システム、および前記燃料調整容器の出口を前記ユニットインジェクタの燃料供給管路の入口に流体的に接続する液体燃料供給管路、または複数の電子制御式の燃料噴射器によって燃焼の瞬間に前記燃焼室内の圧力レベルを超える圧力で液体／ガス燃料溶液を燃焼室内に供給するための高圧燃料ポンプを備えた、シリンダ噴射システムと、
全ての電子制御式の装置の動作を適時に開始させ、その持続時間を最適化して、最大の燃料効率をもたらすための電子制御システムとを含むことを特徴とする内燃機関燃料供給システムも提供される。
【００１７】
燃料供給タンク、低圧燃料ポンプ、燃料調整容器、および、高圧燃料ポンプを備えるコモンレール直接噴射燃料供給システム、または、燃料供給タンク、低圧燃料ポンプ、および、燃料調整容器を備える直接噴射装置燃料供給システムが設けられた内燃機関は、圧縮機（空気用）またはガス供給タンク（空気、酸素、ＣＯ２、混合ガス用）、および、上記の全てを流体的に接続する配管システムを備えている。燃料調整容器には、低圧燃料ポンプによって燃料タンクから燃料調整容器に供給される加圧燃料を分散させる少なくとも１つの燃料分散ノズルが装備され、さらに調整燃料液位の制御用の液位センサが装備されている。燃料調整容器には、燃料調整用器の上部に配置されたガス注入口と、燃料調整容器の底部に配置された調整燃料の出口も装備されている。ガス供給源――ガスタンク（例えば空気またはＣＯ２または混合ガス用）または圧縮機（空気用）には、燃料調整容器に供給されるガスの圧力を制御することができるように圧力調整器が装備されている。全ての電子制御式装置の動作を適時に開始させ、その持続時間を最適化して、最大の燃料効率をもたらすために、電子制御システムが設けられている。
【００１８】
もう一度要約すると、新規の燃料調整方法は、コモンレール直接噴射またはユニットインジェクタシステムに適用可能である。液体燃料は、燃焼室内における燃焼効率を高めるように調整される。調整システムには、燃料調整のための燃料調整容器と、燃料調整容器内に放出するために取り付けられた少なくとも１つの燃料分散ノズルと、少なくとも１つのガス注入口と、燃料調整容器内に配置された少なくとも１つの調整燃料の出口が含まれている。液位センサが、燃料調整容器内における調整燃料の液位を記録保持する。ガス供給源が、燃料調整容器にガスを供給し、燃料調整容器内でガスは液体燃料中に溶解して、液体／ガス燃料溶液を生じせしめる。低圧燃料ポンプおよび液体燃料供給管路によって、燃料タンクから燃料調整容器の少なくとも１つの燃料分散ノズルにガス圧Ｐ２を超える圧力Ｐ１で液体燃料が供給される。高圧燃料ポンプによって、コモンレールに、さらには燃焼室内に配置された電子制御式の燃料噴射器に液体燃料／ガス溶液が送り込まれ、燃焼の瞬間には燃焼室内の圧力Ｐ５を超える圧力Ｐ４が生じる。燃料システムの全ての電子制御式装置には、それら全ての装置の動作を適時に開始させ、その持続時間を最適化して、最大の燃料効率をもたらすことを確実にするため、制御ユニットが接続されている。燃料調整システムを用いて、直接噴射装置燃料供給システムに調製液体燃料／ガス溶液を供給することも可能であり、溶液は、それぞれが電子制御式の燃料噴射器に高圧縮調整燃料を供給する個々の高圧燃料ポンプに送り込まれることになる。
【００１９】
添付の請求項には、本発明に関して特有のものとみなされる他の特徴が記載されている。
【００２０】
ここでは本発明は液体燃料調整方法およびシステムで具現化されるものとして例示され、説明されているが、本発明の要旨から逸脱することなければ特許請求の範囲およびその同等物の範囲内においてさまざまな修正および構造変更を施すことができるので、示されている詳細な内容に制限されるように意図されたものではない。
【００２１】
しかし、本発明の構造および動作方法については、そのさらなる目的および利点と共に添付の図面と関連づけて読めば、詳細な実施形態に関する下記の説明から、最も明確な理解を得ることができるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】コモンレール直接噴射燃料供給システムを備えた内燃機関用燃料調整システムの線図である。
【図２】ユニットインジェクタ燃料供給システムを備えた内燃機関用燃料調整システムの線図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
次に図面の図１を詳細に参照すると、このシステムは、燃料タンク１と、燃料フィルタ２と、燃料タンク１から燃料調整容器６に取り付けられた少なくとも１つの燃料分散ノズル５へと燃料管路４によって液体燃料を供給するための低圧燃料ポンプ３から構成される。低圧燃料ポンプ３は燃料圧Ｐ１を生じる。燃料調整容器６における燃料の液位は液位センサ７によって制御される。圧縮ガス供給源９（例えば空気、ＣＯ２、酸素、混合ガス等）は、管路１２において下流のガス圧をレベルＰ２に制御する減圧調整器１１の入口に、管路１０によって流体的に接続されている。
【００２４】
ガス圧Ｐ２は、燃料分散ノズル５にとって満足のいく動作条件をもたらすレベルで低圧燃料ポンプ３によって生じる燃料圧Ｐ１よりも低く設定される。ガス中に燃料を分散すると、燃料に溶解したかなりの量のガスが得られることになる。
【００２５】
管路１２は、さらに、減圧調整器１１の出口を燃料調整容器６の上部に配置されたガス注入口に流体的に接続している。燃料調整容器６の底部に配置された出口は、管路１３によって高圧燃料ポンプ１４の入口に流体的に接続されている。高圧燃料ポンプ１４の出口は、管路１５によって、コモンレール１６の入口に流体的に接続されており、コモンレール１６は、管路１７によって内燃機関（不図示）の電子制御式の燃料噴射器１８に流体的に接続されている。燃料調整容器６における液体／ガス燃料溶液の液位をほぼ不変にし、従って液体／ガス燃料溶液の調製条件を不変にするために、燃料調整容器６に取り付けられた液位制御スイッチ７を含む燃料液位制御システムが設けられている。
【００２６】
液体燃料が低圧燃料ポンプ３によって燃料調整容器６に送り込まれる。管路１０および１２によって圧縮ガスタンク９（ＣＯ２を用いる場合）または空気圧縮機（不図示）から圧縮ガス（例えば空気またはＣＯ２）が送り込まれる燃料調整容器６の上部にて燃料が分散させられる。ガス圧Ｐ２は、燃料分散ノズル５にとって満足のいく動作条件を保証するため、低圧燃料ポンプ３によって生じる圧力Ｐ１より低く設定される。ガスによって占められた燃料調整容器６の上部に液体燃料を分散させると、一定量のガスが液体燃料中に溶解することになる。液体燃料中に溶解するガスの量は、とりわけ燃料調整容器６内の圧力Ｐ２によって左右される。燃料調整容器６の液体およびガス充填空間の容積があまり変動しないようにして、液体／ガス燃料溶液のほぼ不変の調製条件を確保するため、燃料調整容器６には液位制御スイッチ７が取り付けられている。調製された液体／ガス燃料溶液は、管路１３によって高圧燃料ポンプ１４に送られて、内燃機関（不図示）の燃焼室の圧力Ｐ４を超える圧力Ｐ３まで圧縮され、さらに高圧燃料管路１５によってコモンレール１６に送られる。個々の高圧管路１７によってコモンレール１６に流体的に接続された電子制御式噴射器１８が、正確な時間に正確な割合の液体／ガス燃料溶液を内燃機関の燃焼室に噴射する。噴射される液体／ガス燃料溶液の圧力は、内燃機関の燃焼室における圧力より高いので、液体／ガス燃料溶液中に溶解したガスが液体から急激に脱出し、それを極めて小さい液体燃料粒子に破砕し燃焼室の容積に対して粒子を均等に分布させて、火炎面を迅速に伝播させることになる。液体燃料粒子のサイズは極めて小さいので、その粒子は、そうでない場合には表面に冷膜を形成することができたであろう燃焼室の壁面および内燃機関のピストンの下部に到達できないうちに燃焼してしまう。燃料が、より迅速に、より効率よく燃焼すると、より大きいエネルギが生じ、従って、同じ量の出力を生じるのに要する燃料が少なくなる。
【００２７】
次に図面の図２を詳細に参照すると、もう１つの実施形態において、このシステムは、燃料タンク１と、燃料フィルタ２と、燃料管路４によって燃料タンク１から燃料調整容器６に取り付けられた少なくとも１つの燃料分散ノズル５へと液体燃料を供給するための低圧燃料ポンプ３から構成されている。低圧燃料ポンプ３は燃料圧Ｐ１を生じる。燃料調整容器６における燃料の液位は液位センサ７によって制御される。圧縮ガス供給源９（例えば空気、ＣＯ２または酸素または混合ガス）は、管路１２において減圧調整器１１の下流のガス圧をレベルＰ２に制御する減圧調整器１１の入口に管路１０によって流体的に接続されている。
【００２８】
ガス圧Ｐ２は、燃料分散ノズル５にとって満足のいく動作条件をもたらすレベルで低圧燃料ポンプ３によって生じる燃料圧Ｐ１よりも低く設定されている。ガス中に燃料を分散すると、かなりの量のガスが燃料に溶解することになる。
【００２９】
管路１２は、さらに、減圧調整器１１の出口を燃料調整容器６の上部に配置されたガス注入口に、流体的に接続している。燃料調整容器６の底部に配置された出口は、管路１３および個々の管路１５によって、噴射の瞬間に内燃機関の燃焼室に存在する圧力Ｐ４を超える高圧Ｐ３で電子制御式の燃料噴射器に調整燃料を供給するための燃料供給システムのユニットインジェクタの入り口、および燃料調整容器の出口を燃料供給システムにおけるユニットインジェクタの入口に流体的に接続する液体／ガス燃料溶液供給管路に、流体的に接続されている。
【００３０】
燃料調整容器６における液体／ガス燃料溶液の液位をほぼ不変にし、従って液体／ガス燃料溶液の調製条件を不変にするため、燃料調整容器６に取り付けられた液位制御スイッチ７を含む燃料液位制御システムが設けられている。
【００３１】
液体燃料が低圧燃料ポンプ３によって燃料調整容器６に送り込まれる。管路１０および１２によって圧縮ガスタンク９（ＣＯ２を用いる場合）または空気圧縮機（不図示）から圧縮ガス（例えば空気またはＣＯ２または混合ガス）が送り込まれる燃料調整容器６の上部において、燃料は分散させられている。ガス圧Ｐ２は、燃料分散ノズル５にとって満足のいく動作条件を保証するため、低圧燃料ポンプ３によって生じる圧力Ｐ１より低く設定される。ガスによって占められた燃料調整容器６の上部に液体燃料を分散させると、一定量のガスが液体燃料中に溶解することになる。液体燃料中に溶解するガスの量は、とりわけ燃料調整容器６内の圧力Ｐ２によって左右される。燃料調整容器６の液体およびガス充填空間の容積があまり変動しないようにして、液体／ガス燃料溶液のほぼ不変の調製条件を確保するため、燃料調整容器６には液位制御スイッチ７が取り付けられている。調製された液体／ガス燃料溶液は、噴射の瞬間に内燃機関の燃焼室に存在する圧力Ｐ４を超える高圧Ｐ３で内燃機関の燃焼室内に調整燃料を供給するために、燃料供給システムの個別の高圧燃料ポンプ１４と電子制御式の燃料噴射器１８を含むユニットインジェクタに供給される。電子制御式噴射器１８は、正確な時間に正確な割合の液体／ガス燃料溶液を内燃機関の燃焼室に噴射する。
【００３２】
噴射される液体／ガス燃料溶液の圧力は、内燃機関の燃焼室における圧力より高いので、溶液中に溶解したガスが、液体から急激に脱出して、それを極めて小さい液体燃料粒子に破砕し、燃焼室の容積に対して粒子を均等に分布させて、火炎面を迅速に伝播させることになる。液体燃料粒子のサイズは極めて小さいので、その粒子は、そうでない場合には表面に冷膜を形成することができたであろう燃焼室の壁面および内燃機関のピストンの下部に到達できないうちに燃焼してしまう。燃料が、より迅速に、より効率よく燃焼すると、より大きいエネルギが生じ、従って、同じ量の出力を生じるのに要する燃料が少なくなる。
【符号の説明】
【００３３】
１  燃料タンク
２  燃料フィルタ
３  低圧燃料ポンプ
４  燃料管路
５  燃料分散ノズル
６  燃料調整容器
７  液位センサ
８  電子制御システム
９  圧縮ガス供給源
１０  管路
１１  減圧調整器
１２  管路
１３  管路
１４  高圧燃料ポンプ
１５  管路
１６  コモンレール
１７  管路
１８  電子制御式の燃料噴射器
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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