(57)【要約】  本発明は、直接噴射式燃焼機関のための装置及び方法に関し、とりわけ、２種の燃料の切替に関する。高圧ポンプ（１０）が、燃料を直接噴射する燃焼機関及び高圧レールに接続される。ガソリン及び液化ガスを収容する少なくとも２つの燃料貯蔵部（２１，２７）が存在する。装置は一方の燃料から他方に切り替えることが可能である。切替は、燃料をパージ・ユニット（２８）に一時的に集めて、高圧ポンプ（１０）とポンプに接続された燃料供給配管とから、燃料をパージすることによって生起する。高圧ポンプ（１０）をパージし、ひいては、その時使用されていた燃料を強制的に押し出して、これを新たな燃料に取り代えるように、パージ・ユニット（２８）は用意される。
2011514476.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を直接噴射する燃焼機関と接続可能な少なくとも１つの高圧ポンプを含む、直接噴射式燃焼機関に燃料を供給する装置であって、第一のＬＰＧ燃料貯蔵部及び第二の液体燃料貯蔵部の少なくとも２つの燃料貯蔵部と、該燃料貯蔵部から高圧ポンプの入口にまで達すると共に燃料を該ポンプに供給する２つの配管とを含み、該配管には逆止弁が設けられ、上記高圧ポンプに接続された燃料経路をパージするパージ・ユニットが設けられた、上記装置。
【請求項２】
前記パージ・ユニットが燃料経路内の圧力を均一にするために用意される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記装置は、前記パージ・ユニットに接続されると共に、ＬＰＧから液体燃料に切り替えるとパージ・ユニットを作動させるように用意された、制御装置を含む、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記パージ・ユニットが高圧ポンプに至る液体燃料貯蔵部の配管に組み込まれる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
前記パージ・ユニットが前記燃料経路内の燃料圧力を高める増圧器を含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記増圧器が液圧増加器である、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記液圧増加器が、直径の異なった２つのピストンとくびれのあるシリンダーとを含む、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記増圧器が燃料貯蔵部に至る戻り配管を備えた排出部を含む、請求項５〜７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
前記燃料経路が増圧器をバイパスする形式の逆止弁を含む、請求項５〜８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
前記燃料経路には高圧ポンプの上流に合流部があり、少なくとも１つの燃料経路が上記合流部上流の燃料貯蔵部に至る戻り配管を含む、請求項１〜９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】
前記戻り配管の接続部と配管合流部の間の配管にシャッターが組み込まれる、請求項８に記載の装置。
【請求項１２】
前記高圧ポンプが燃料戻り配管をも含み、前記パージ・ユニットが戻り配管に接続される、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】
前記高圧ポンプの戻り配管が液化燃料貯蔵手段に接続される、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記パージ・ユニットの入口が液体燃料貯蔵部に接続される、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１５】
前記パージ・ユニットが蓄圧器を含む、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１６】
前記蓄圧器の供給配管が高圧ポンプから下流に配列された高圧レールに接続される、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
第一のＬＰＧ燃料貯蔵部及び第二の液体燃料貯蔵部を準備する工程と、燃料を高圧ポンプに交互に供給することにより燃料を切り替える工程と、供給された燃料の昇圧工程と、燃料をその後燃焼機関に噴射する工程とを含む、２種の燃料を交互に噴射する方法であって、ＬＰＧ燃料から液体燃料への切替が高圧ポンプに供給された燃料のパージを含む、上記方法。
【請求項１８】
前記パージ動作が供給される燃料の圧力を均一にすることを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記パージ動作が、少なくとも、他方の燃料の一時的な蓄積と蓄積された燃料のその後の供給及び噴射とを含む、請求項１７又は１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記パージ動作が昇圧下での液体燃料の供給を含み、昇圧は排出手段の液圧行程により得られる、請求項１７〜１９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
一方の燃料から他方の燃料への前記切替が、他方の燃料ポンプの作動、所定の圧力レベルを発生させる該燃料ポンプの使用、及び、所定の圧力レベルに達した後に一方の燃料の下流への排出を含む、請求項１７又は２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記所定の圧力に達した後に、一方の燃料ポンプのスイッチがオフになる、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
第二の燃料から第一の燃料への前記切替が、エンジンへの燃料の供給量を１０〜４０容量％低下させることを含む、請求項１７〜２２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４】
前記パージ操作が、供給された燃料を高圧ポンプにより排出させることを含む、請求項１７〜２３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４】
燃料を直接噴射する燃焼機関に接続可能な少なくとも１つの高圧ポンプを含む、直接噴射式燃焼機関のための装置であって、該装置は、例えばそれぞれ液化蒸気及びガソリン等の第一燃料及び第二燃料用の少なくとも２つの燃料貯蔵部と、該貯蔵部から高圧ポンプの入口にまで達すると共に燃料を該ポンプに供給する２つの配管とを含み、該配管には逆止弁が設けられ、ガソリン燃料経路中の逆止弁に相対して制御弁が取り付けられる、上記装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は直接噴射式燃焼機関に燃料を供給する装置に関する。本発明は、また、かかる燃焼機関のための方法、とりわけ、２種の燃料の切替に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃焼機関は、２種の燃料、とりわけ、ＬＰＧ等の液化ガス燃料とディーゼル又はガソリン等の液体燃料とを使用できることが知られている。燃料はそれらのそれぞれの貯蔵タンクから燃焼機関に送られる。直接燃料噴射の場合、燃料は、エンジンに搭載された高圧ポンプにより、高圧下に直接燃焼室に噴射される。直接噴射装置それ自体は、エンジンによる燃料の消費に有利である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３２７６５８号公報
【特許文献２】ＤＥ  ２０  ２００５  ００７  ７１２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
燃料噴射装置に接続された高圧ポンプを有する二元燃料（ｂｉ−ｆｕｅｌ）エンジンは、特許文献１により公知である。高圧ポンプのリターン通路１４〜１７は、過剰量の燃料をそれぞれの燃料貯蔵タンクに戻す。このようなシステムの問題は、燃料種間の切替、特にガス燃料から液体燃料に切り替える時にある。各種の燃料に対する別々の噴射ユニットは高価である。双方の燃料の直接噴射に高圧ポンプを使用すると、燃料の望ましくない混合が発生する。本発明の目的は、安価に製造されることができ、かつ、信頼性のある操作が可能であり、特に、燃料間の切替を可能にする及び／又は改善する、２種の燃料を使用することができる装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
これらの目的の少なくとも１つは、燃料を直接噴射する燃焼機関と接続可能な少なくとも１つの高圧ポンプを含む、本発明の装置によって達成される。装置は、第一のＬＰＧ燃料貯蔵部及び第二の液体燃料貯蔵部の少なくとも２種の燃料を含む。好ましくは、２つの燃料貯蔵部の少なくとも２つの燃料経路が高圧ポンプの入口部に通じる。燃料経路は共同して接続されてもよい。燃料経路はそれぞれの燃料をポンプに送り込むことができる。燃料の混合を防止するために、燃料経路に逆止弁が装着される。これらの弁は、好ましくは、燃料経路の合流部に近接して取り付けられる。弁は、好ましくは、燃料経路の合流部の上流に取り付けられる。従って、弁は合流部と燃料貯蔵手段の間に位置付けられる。合流部はポンプ入口の更に上流に配置される。本発明によれば、装置は、高圧ポンプに接続された燃料経路を、好ましくはポンプの入口を、場合によっては高圧ポンプをもパージするパージ・ユニットを含む。入口はポンプの入口部であってもよい。パージ・ユニットが存在するため、高圧ポンプに接続された燃料経路に、高圧ポンプの入口部に、そして恐らく高圧ポンプ自体にも、存在する燃料を選択された取替燃料でパージすることができる。これは、その時存在していた燃料を新たな燃料により強制的に取り替える。取替燃料への切替は切替手順に従って行われる。切替手順によりパージ・ユニットを作動させることができ、ユニットは限られた時間動作することができる。パージ・ユニットは一回のパージ動作を行う。パージは、例えば新たに選択された燃料の蓄積を伴うことができる。新たに選択された燃料は一時的に蓄積され得る。その後、パージ動作を強制的に生起させて、蓄積された燃料によりその時使われていた燃料を取り替えることができる。
【０００６】
パージ・ユニットの使用は、高圧ポンプを備えた２つの燃料システムも図示されている特許文献２により、既に公知であることに気付くかも知れない。しかし、これはＬＰＧ燃料システムではない。残留した二元燃料は、特にエンジンを始動する前に、高圧ポンプとガソリンを含む燃料噴射装置とからパージされる。燃料ポンプはパージ動作に使用される。パージ動作は、例えば温度が２０℃以下に降下すると行われる。使用される燃料は密度及び圧力が類似している。
【０００７】
燃料経路内の圧力を均一にするために、パージ・ユニットを用意することができる。本発明のパージ・ユニットは、好ましくは、燃料経路及び高圧ポンプの入口部からＬＰＧ燃料をパージするために、また、ガソリン等の液体燃料（の低圧蒸気）によりＬＰＧ燃料を取り替えるために、使用される。実際のところ、上記切替手順が実施されると、従来技術の装置では問題が発生する。これは、高圧ポンプの供給配管内の液化ガスの圧力が、ガソリン用燃料貯蔵部における圧力よりも高いからである。パージ・ユニットは今や前記切替を可能にさせる。一実施の形態では、パージ・ユニットは、新たな燃料に切り替える前に当該圧力を低下又は均一にする手段を含む。例えば、戻り配管に圧力低下手段を接続することができる。例えば排出を通じて、より具体的には戻り配管により、圧力低下を実現することができる。
【０００８】
装置はパージ・ユニットに接続された制御装置を含むことができる。制御装置を用意して、ＬＰＧから液体燃料に切り替える時にパージ・ユニットを作動させることができる。制御装置は、必要な多くの工程を実行及び制御するために、又はＬＰＧから液体燃料に切り替えるために、用意され得る。制御装置は、パージ・ユニットが切替を可能にさせる及び／又は改善するように、ユニットをタイミング良く作動させるために用意され得る。
【０００９】
パージ・ユニットは好ましくはガソリン燃料で満たされる。これにより、燃料を切り替える時、燃料経路及び高圧ポンプから液化ガスをパージすることが可能になる。
【００１０】
好ましくは、パージ・ユニットは少なくとも１つの燃料経路に取り付けられる。パージ・ユニットは、液化燃料貯蔵部から高圧ポンプまでの燃料経路に組み込まれ得る。パージ・ユニットは高圧ポンプの上流に配置される。その際、燃料の流れ方向にパージを行うことができる。一実施の形態では、過剰量の燃料が供給される。過剰の燃料は、逃すことができるか、あるいは燃料貯蔵部に戻され得る。
【００１１】
本発明の好ましい実施の形態では、パージ・ユニットは燃料圧力を上昇させる増圧器を含む。昇圧は好ましくは一時的にすぎない。増圧器は、圧力を上昇させる一回の行程（ｓｔｒｏｋｅ）のために設計され得る。増圧器は、例えば、直径が異なった２つのピストンとくびれのあるシリンダーとを含む、排出手段から構成することができる。かかる増圧器すなわち圧力増大器（ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｂｏｏｓｔｅｒ）は、蓄積された燃料を一回の行程でくびれを介して押し出すことができる。くびれの出口は燃料経路に接続される。圧縮された燃料は、燃料経路及びポンプを通じてパージされることができ、このようにして、好ましくは燃料経路に存在する液化ガスを排出する。好ましくは、ポンプの入口又は入口部もパージされる。
【００１２】
パージ・ユニットは好ましくは液圧増加器である。圧力増加器（ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｉｎｔｅｎｓｉｆｉｅｒ）自体は、燃料の切替時に十分な圧力上昇が比較的安価に達成されるように、切替が行われる時に効果的に使用され得る。
【００１３】
一実施の形態では、増圧器は燃料貯蔵タンクに至る戻り配管と一体となった排出部を有する。当該排出部は好ましくは排出手段の入口側に接続される。制御弁が戻り配管に存在してもよい。これに応じて、例えば、圧力増加器の一実施の形態におけるピストンを初期の始動位置に戻すことが可能である。燃料の供給及びこれに続く排出に市販の燃料ポンプを使用することができる。
【００１４】
燃料経路が排出手段をバイパスする形式の逆止弁を更に含むならば、特に有利である。このバイパスは、エンジンの動作モードにおいて、基本的に貯蔵タンクから高圧ポンプに燃料を送る「正規の」燃料経路である。パージ・ユニットは切替モード中には動作状態にある。
【００１５】
好ましくは、異なる燃料の燃料経路は、高圧ポンプ上流の配管合流部で１つになる。少なくとも１つの燃料経路、好ましくは液化ガスの燃料経路は、当該合流部の上流の燃料貯蔵タンクに至る戻り配管を含む。このようにして、通常の方法で燃焼機関への燃料の供給を達成することができる。特に、このような方法で高圧ポンプへの燃料の供給を制御することが可能である。
【００１６】
エンジンの燃料消費が少ない場合、燃料経路中の燃料は十分に素早く取り替えられないであろう。
【００１７】
既存のガソリン又はディーゼル燃料エンジンが二元燃料エンジンに改造される改造装置では、元の燃料すなわちディーゼル又はガソリンの供給を制御するために、システムに存在する燃料制御装置（ＥＣＵ）を使用することができる。改造の際にＬＰＧ燃料用制御装置としてＬＰＥを利用することができる。有利な一実施の形態では、ＥＣＵの適応は、本発明の実施の形態で又はＥＣＵの入力に対する適応で十分である。ＥＣＵにより演算されるガソリン燃料に対してＬＰＧ燃料を１０容量％〜４０容量％、特に１５〜２５容量％増加させた供給は、燃焼機関の望ましくて安定した動作をもたらすことが、実験によって示された。制御自体は、ことのほか容易であり、非常に安価に構築され得る。
【００１８】
一方の燃料による他方の燃料の汚染だけでなく液化ガス燃料の漏れを防止するために、本発明によれば、戻り配管の接続部と燃料経路における合流部の間にシャッターを組み込むことが提案される。シャッターは燃料の安全な遮断を確実なものとする。
【００１９】
特に有利な実施の形態では、高圧ポンプは、戻り配管、より具体的には液化ガス燃料の戻り配管を含む。戻り配管は液体燃料貯蔵手段に接続され得る。パージ・ユニットは戻り配管に接続される。このように、過剰のガス燃料を高圧ポンプに送る、具体的には本発明に従って提案されるような簡単な制御装置を介して送ることができ、過剰量のガス燃料をガス貯蔵タンクに送り戻すことができる。
【００２０】
一実施の形態では、燃焼機関は高圧レールを含む。高圧レールはパージ・ユニットと接続され得る。高圧レールは高圧ポンプの下流に配列され得る。燃焼室に送られる加圧下の燃料は接続部を通ってパージ・ユニットに送られることができ、その際そこに燃料を集めることができる。
【００２１】
一実施の形態では、パージ・ユニットの供給部は液体燃料貯蔵手段に接続される。
【００２２】
一実施の形態では、パージ・ユニットは蓄圧器を含む。蓄圧器の吐出側は、高圧ポンプの吸引側と、例えば制御弁を介して接続され得る。燃料を切り替える時、蓄積された燃料が蓄圧器から高圧ポンプの吸引側に送られ、このようにして、「古い」燃料、好ましくはＬＰＧをパージする。圧力をこれに応じて均一にすることができ、これによりパージ動作が簡単になる。
【００２３】
一実施の形態では、蓄圧器の供給部分がガソリン貯蔵部からの排出部分に接続される。接続管は好ましくは例えば電動ポンプ等のポンプを含む。これにより、ガソリンをより長時間アキュムレータに供給することが可能になり、その故にガソリンを蓄積することができる。
【００２４】
本発明は、また、２種の噴射可能な燃料を交互に使用する方法に関する。本発明の方法は、第一のＬＰＧ燃料貯蔵部及び第二の液体燃料貯蔵部を準備する工程と、燃料を高圧ポンプに交互に送ることにより燃料を切り替える工程と、供給された燃料の昇圧工程と、燃料をその後燃焼機関に噴射する工程とによって、本発明の前記目的の少なくとも１つを達成する。ＬＰＧ燃料から液体燃料への切替は、好ましくは高圧ポンプに供給された燃料のパージを含む。切替は、高圧ポンプ（これは燃料の噴射に必要である）の燃料供給配管をパージすることにより可能になる。ポンプの入口又は入口部をパージすることが可能である。
【００２５】
本発明のパージ動作は供給された燃料の圧力の均一化を含むことがある。圧力を均一にするとパージ動作が簡単になり、そのため、一方の燃料から他方への比較的円滑な切替を確実なものとする。
【００２６】
一方の燃料から他方に切り替える時、パージ動作は、好ましくは、他方の燃料の一時的な蓄積と蓄積された燃料のその後の供給及び噴射とを少なくとも含む。これにより、高圧ポンプの配管及び入口部から配管に存在する燃料を押し出すために、一回の行程で燃料の収集及び放出が可能になる。
【００２７】
パージは高圧下での液体燃料の供給を含み、高圧は排出手段の行程により得られる。行程動作は好ましくは液圧手段により行われる。一実施の形態では、燃料が液圧媒体として使用される。これはパージ・ユニットの配置の更なる節約をもたらす。更に、配置自体はより大きな信頼性及び安全性をもたらす。
【００２８】
本発明における一方の燃料から他方への切替は、他方の燃料ポンプの作動、燃料ポンプによる予め設定された圧力レベルの発生、及び、所定の圧力レベルに達した後の一方の燃料の排出を含むことが、更に有利である。好ましくは、配管の下流でその時使われていた一方の燃料が排出される。これにより他方の燃料に強制的に切り替わる。
【００２９】
所定の圧力レベルに達した後に、一方の燃料ポンプのスイッチをオフにすることが可能である。一方の燃料ポンプは、所望の切替時点後に、特にパージ・ユニットの蓄積段階中に、一時的に送り込みを継続することができる。
【００３０】
第二の燃料から第一の燃料に切り替えると、燃料の供給量を１０〜４０容量％低下させることができる。燃焼機関は同様の条件で液体燃料よりも液化ガスを２０〜３０容量％多く消費可能であることが有利である。これはＥＣＵの特に簡単な適応で適用され得る。
【００３１】
一実施の形態では、パージは高圧ポンプを介して供給された燃料の排出を含む。排出は圧力を確実に均一化させる。これにより切替が円滑に行えるようになる。
【００３２】
方法は、また、直接噴射を行う高圧ポンプから燃料貯蔵手段に、液化ガスの送り戻しを含むことが好ましい。これにより過剰量の液化ガスを戻すことが可能になる。
【００３３】
本発明の別の態様によれば、本発明は、燃料を直接噴射する内燃機関と接続可能な少なくとも１つの高圧ポンプを含む、直接噴射式燃焼機関のための装置を更に提供する。当該装置は、例えばそれぞれ液化ガス及びガソリン等の第一燃料及び第二燃料用の少なくとも２つの燃料貯蔵部と、貯蔵手段から高圧ポンプの入口にまで達すると共に燃料を当該ポンプに供給する２つの燃料経路とを含み、当該経路には逆止弁が設けられ、ガソリン燃料経路中の逆止弁に相対して制御弁が取り付けられる。
【００３４】
以下に、図面に示された実施例を参照しながら本発明を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明のシステムの第一実施例を概略的に示す。
【図２】本発明のシステムの第二実施例を概略的に示す。
【図３】本発明のシステムの第三実施例を概略的に示す。
【図４】本発明のシステムの第四実施例を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
本発明のシステムの第一実施例が図１に描かれている。システムは、ＬＰＧ等の液化蒸気用貯蔵タンク２１を含む。しかし、当然のことながら、いかなる液化蒸気も使用することができる。その例として純粋なプロパンやブタンなどが挙げられる。
【００３７】
ポンプ１が貯蔵タンク２１に取り付けられている。このようにして、燃料がタンクから吸引により取り出され、高圧下に置かれる。それから、燃料は安全遮断弁１４を介して燃料供給配管２２に送り込まれる。貯蔵タンクに対する圧力の上昇は、０．５〜１０バール（０．０５〜１ＭＰａ）の範囲にあり、より具体的には約４〜６バール（０．４〜０．６ＭＰａ）である。
【００３８】
圧力センサ１５が供給配管２２に接続されている。これはＬＰＥ（図示せず）に接続され得る。圧力センサ１５は、また、制御装置２３にも接続され得る。制御装置２３は２種の燃料の切替方法を制御するために用意される。制御装置２３は、通常のＬＰＥ機能を実行するように用意され得る。制御装置２３は、車輌の運転者が操作できる制御可能なスイッチに接続され得る。車輌には直接噴射燃焼機関が搭載され、そのため、運転者は燃料の切替を表示及び制御することが可能である。
【００３９】
追加の安全遮断弁８が燃料経路２２に取り付けられている。この安全遮断弁は両端が閉成されている。逆止弁２４が安全遮断弁８の更に下流に位置する。これにより、逆止弁２４を介して燃料が配管２２に連通できるのを常時防止する。
【００４０】
有利な一実施の形態では、逆止弁２４は両端が遮断され得る弁である。これにより、戻り配管からのガス漏れの防止を可能にするので、安全性が向上する。
【００４１】
安全弁１４，８は、システムが作動している時、即ち燃料として液化ガスが用いられるモードで装置が作動する時に、完全に開成し、作動していない時は完全に閉成する。
【００４２】
合流部２５が、逆止弁の下流に配置され、他方の燃料、この場合ガソリン燃料貯蔵手段２７であるが、の供給配管２６に接続される。
【００４３】
ガソリン燃料貯蔵手段２７には燃料ポンプ２が内蔵されている。図示の実施例では、本発明のパージ・ユニット２８の方向に向かって、分岐管が燃料ポンプ２の下流に形成されている。
【００４４】
図１の実施例では、パージ・ユニット２８は、増圧器すなわち圧力増大器３の入口に接続された制御弁４を含む。圧力増加器３は、断面が小さいピストン１１を備えたプランジャーに沿って連結された断面が大きいピストン１２を含む。ピストン１１が組み込まれた流路の出口は、配管２６に、及び逆止弁７を介して合流部２５に接続される。ピストン１１，１２はシリンダー内に位置し、その中のピストン１１はくびれ部分に位置する。
【００４５】
燃料は、圧力増大器３の入口を通って及び補正穴（ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ  ｂｏｒｅ）１３を通って、圧力増大器を満たすことができる。初期の位置では、ピストン１２，１１は圧力増大器の左側近くの位置にある。ピストン１２，１１間の隙間空間（ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ  ｓｐａｃｅ）は、燃料貯蔵手段２７に通気され得る。
【００４６】
圧力増大器の供給側は、遮断弁５を通じて戻り配管２９に更に接続される。ピストン１２，１１間の隙間空間は戻り配管に接続される。
【００４７】
これだけではなく、圧力増大器３のバイパス３０もまた存在する。このバイパス３０は、正常な作動モードにおいて、貯蔵手段２７からの燃料の供給配管である。
【００４８】
燃焼機関（図示せず）に極めて接近して高圧燃料レール３１が設置されている。高圧ポンプ１０は、燃料経路合流部２５の下流の供給配管に組み込まれ、高圧レール３１を介して、供給された燃料を燃焼機関に直接噴射するのに好適な高圧に至らしめることができる。４つのシリンダー配列５０が図面に示されている。高圧レール３１は、４つのシリンダーに噴射する概略的に示された燃料噴射装置を含む。本発明はシリンダーの数を任意に適用してもよい。
【００４９】
液化ガス３２の戻り配管が高圧ポンプに接続されている。この戻り配管は液化ガスを戻す機能を果たすだけである。
【００５０】
一実施の形態では、本発明の二元燃料システムを既存の燃焼機関に組み込むことができ、液化ガスに必要とされる区画を既存の区画に付加することができる。燃焼機関は、集中制御装置２３として図１に示されるＥＣＵにより制御される。ＥＣＵは、かかる燃焼機関の常法として、測定パラメータに基づいて、この場合貯蔵手段２７からの燃料であるが、燃料の供給を制御できる。調節は以上のようなものであり、「正常に」使用される燃料には高圧ポンプ１０の戻しを必要としない。
【００５１】
所望の運転モードに応じて、定義される通り、例えば自動車エンジンの場合では加速ペダルに圧力を加えることにより、かなりの量の液体燃料が高圧レール３１を介して送給されるのに必要であろう。この量は制御装置１３により決定される。必要とされる量に応じて、制御装置２３はポンプからの送給を制御する。
【００５２】
本発明によれば、燃焼機関が貯蔵部１からの燃料に切り替えられると、約２０〜３０容量％以上の燃料が燃料噴射装置により噴射されるように、ＥＣＵは制御装置２３により制御される。この容量増加は安定かつ効率的な燃焼機関の動作をもたらす。かかる適応は既存のシステムで行う際に特に容易である。コストはかなり低減される。
【００５３】
例えば供給配管からの蒸気泡をポンプ作用で取り除くには、戻り配管Ｎを通る帰還流を必要とする。
【００５４】
制限部９が戻り配管３２に組み込まれている。この制限部９の実効断面積は、可変であり、制御装置Ｃにより制御される。当然のことながら、別の実施の形態では、不変の貫流断面を有する制限部９を使用することができる。戻り配管３２はタンク２１に突入している。戻し弁２０が戻り配管３２に配置され、制御装置２３により制御され得る。液化蒸気からガソリンに切り替えると、上記戻り配管は遮断される。
【００５５】
燃焼機関がガソリンを燃料とする場合、ポンプ２がオンとなり、弁４，５，８，１４，２０が閉成されてポンプ１が切り替えられる。更に、逆止弁６，７が作動状態になる。圧力増大器１１は、図１に示すように、好ましくは左側への行程により、アイドル状態にある。いずれの燃料もパージ・ユニットを流れない。ＥＣＵ又は制御装置２３は、利用可能なパラメータを用いて、通常の方法で燃料の供給を確認する。
【００５６】
燃焼機関が液化ガス（ＬＰＧ）を燃料とする場合、ポンプ１がオンとなり、ポンプ２がオフとなる。弁４，５，６，７が閉成される。圧力増大器３は非作動状態になるが、ピストンは上り行程位置にある。弁８，１４，２０が開成する。
【００５７】
燃焼機関のガソリン消費運転モードにおいて、運転者はガス燃料に切り替えることができる。これを達成するには、本発明のシステムが組み込まれた車輌の運転者は、スイッチを操作することができる。これにより燃料切替システムを作動状態にする。制御装置２３は切替動作を調整する。まず初めに、ＬＰＧポンプ１を作動することができる。実質的に同時に、弁１４が開成される。圧力センサ１５が燃料経路２２の圧力上昇を測定する。ＥＣＵは液化ガスの供給量を制御する。ＥＣＵは、ガソリンと比較して液化ガスの消費量を２０〜３０％高く調整する。十分な圧力に達すると、弁８を開成することができる。ＬＰＧ供給配管２２の圧力はガソリン供給配管の圧力よりも高い。このため、液化ガスがガソリンに取って代わる。エンジンによるガソリンの瞬間的消費に恐らく依存する所定の時間後に、ポンプ２をオフとすることができ、そのため切替サイクルが終了する。
【００５８】
ガスからガソリンに切替が行われる時、運転者は関連する命令を入力し、制御装置は、これを記録して、本発明に従って手順の数多くの工程を実行する。最初の工程の１つはガソリン・ポンプ２の作動である。実質的に同時に、弁４，５が開成される。これにより、パージ・ユニット２８の一部を通るガソリンの流れが生じる。一定の秒後に、例えば２〜６秒後に、弁５，２０が閉成され、そのため圧力増大器３が作動する。ピストン１１，１２は、ガソリンを左側に蓄積し続けながら右に動く。このようにして、ガソリンが圧力増大器の出口側から配管２６を通って燃料経路の合流部２５に送られ、これにより下流の液化ガスをパージして取り替える。所定の短い時間後に、昇圧器がパージ操作を開始した後、弁８，２０を閉成することができる。これは約０．１〜２．５秒後であろう。ＬＰＧポンプ１がオフとなり、弁１４を閉成することができる。
【００５９】
切替手順はここで終了する。この手順は、パージ・ユニット２８、特に増圧器３をその初期の開始位置に戻すために、適用されることが好ましい。これは弁４，５をそれぞれ制御することにより生じる。弁５を開成したまま弁４を閉成することができる。このようにして、ピストン１１，１２が元の開始位置に復帰する。追加の調節バネＰが強制的にピストン１１，１２を元の開始位置に戻す。
【００６０】
パージ・ユニットは、ピストン１１，１２の一回の行程で排出効果が得られることを可能にする。結果として、既存のシステムから本発明の二元燃料システムへの改造を低コストで実施することができる。
【００６１】
図２は２種の燃料を燃焼室に送るシステムの第二実施例を示し、燃料の切替、特にＬＰＧ等の液化ガスとガソリンの切替を、具体的には直接噴射（ＤＩ）燃焼機関と組み合わせて簡素化するために、パージ・ユニットが利用される。
【００６２】
図２に示す実施例は、燃料が高圧レール３１を介して噴射される４つのシリンダー５０を備えたＤＩ燃焼機関から構成され、その燃料噴射装置は図示されていない。高圧レール３１は、高圧ポンプ１０の高圧吐出部に対して下流に接続される。高圧ポンプ１０は、個々の流路を介して、ＬＰＧ等の液化ガス燃料用とガソリン燃料用のそれぞれの燃料貯蔵部２１，２７に接続される。逆止弁４０，４１，４２が流路に組み込まれ、これにより燃料が供給配管を通って貯蔵手段２１，２７に戻れない。供給配管は、貯蔵手段から流路に、最終的には高圧ポンプ１０に燃料を供給するポンプ１，２を含むことができる。図２は図１のシステムを簡素化した図面である。注目すべきは、戻り配管及び制御手段が図示の実施例には組み込まれるが、図面に示されていない点である。
【００６３】
図２に示す実施例において、膜４６を組み入れた球体４５として概略的に図示される蓄圧器４４により、パージ・ユニットが形成される。膜は、所定量のガスが形成されるガス側４７と液体側４８とを分離する。制御弁４９を介して液体側４８を空にすることができ、液体側はガソリンを高圧ポンプ１０に供給する供給流路５２に接続される。
【００６４】
ＬＰＧからガソリンに切り替えるには、より詳細に以下に説明する方法に従って、ガソリンが蓄圧器４４に集められる。例えば図示のＤＩ燃焼機関が組み込まれた車輌の運転者が、ＬＰＧからガソリン燃料に切り替えたいと望むとき、弁４９を開成することができ、蓄積されたガソリンは、流路を５２通って、逆止弁４１，４２間に存在する蒸気をガソリンにより排出させる高圧ポンプ１０に進み、問題を生じることなく燃料の切替を実施することができる。
【００６５】
ガソリンは多くの方法で蓄圧器４４に蓄積され得る。これは点線で図２に示されている。
【００６６】
第一の選択肢は、概略的に図示されたポンプ６０による貯蔵部２７からのガソリンの供給である。これはバッテリーに接続された電動ポンプであってもよい。ポンプ６０の容量は、アキュムレータを再充填する、即ちアキュムレータを燃料で満たす切替時におけるポンプの使用後に、多くの場合十分に時間があるので、小さくてもよい。ガソリンは、液体側４８に集められ、弁４９によってのみ放出され得る。
【００６７】
同様に点線で示される別の選択肢は、高圧レール３１に取り付けられるＴ字形部品によって、蓄圧器４４の液体側４８に供給配管を接続してもよい。このようにして、分岐管が形成され、分岐管を介して、高圧レール３１における高圧下にその時使われている燃料を液体側４８に供給できる。当業者にとって公知の制御弁及び遮断弁を用いて、その後の各切替サイクルのために連続的に蓄圧器を再充填することができる。例えば、高圧レール３１内の圧力が例えば６０バール（６ＭＰａ）の最低圧に達した時にのみ、蓄圧器への供給を可能にする制御手段を用意しておくことができる。これにより、切替サイクル時に所望のパージ動作を実行するために、蓄圧器内に十分な圧力上昇があり、そのため液化ガスの排出を確実にする。
【００６８】
更に別の選択肢、又は場合によっては追加の選択肢は、概略的に図示された溢流弁６４の使用であり、これは高圧レール３１に取り付けられる。この弁６４は、高圧レール３１を過負荷から保護するために存在する。一定の限界圧力に達すると、弁６４が開成する。溢流弁をアキュムレータに接続することが可能である。接続管６５は、好適かつ制御可能な遮断弁等を含むことができる。
【００６９】
本実施例の最後において、高圧レール３１中に高圧ポンプ１０を用いて一時的に高圧状態を発生させるために、ＬＰＧ制御装置２３を用意することができる。これにより、切替サイクルが設定されるまで、ガソリンがアキュムレータに連通してそこに貯えられ得るように、溢流弁６４が開成される。この一時的な圧力上昇は短時間継続され得る。パージに必要なガソリン量は十分に少量である。
【００７０】
図３は、２種の燃料の使用に、及び燃料としてのＬＰＧからガソリンへの切替が特に向上する２種の燃料の切替に、好適な装置の更に別の実施例を示す。
注目すべきは、戻り配管及び制御装置が図示の実施例には存在するが、図面に示されていない点である。
【００７１】
２つの燃料貯蔵部２１，２７がＤＩ燃焼機関の高圧ポンプ１０に接続される。当業者ならば好適な流路を構築することが可能である。
【００７２】
本実施例において、高圧ポンプ１０の吐出弁７０が炭素容器（ｃａｎｉｓｔｅｒ）７１に連結している。吐出弁７０は高圧ポンプ１０の外側に概略的に図示されている。圧力／燃料は、吐出弁７０を介して高圧ポンプ１０の吸引側７２から素早く解放・放出され得る。この機能はガソリン燃料への切替時に適用され得る。液化ガスを排出することにより、切替を行えた後に、ガソリン・ポンプ２によりガソリンを高圧ポンプの吸引側に送ることができる。上記切替を行うために、当該目的に好適な制御装置（図示せず）をポンプ２及び弁７０に接続することができ、このようにして切替動作のタイミングを正しく合わせることが可能である。吸引側７２の圧力がポンプ２による燃料の返送に必要な圧力よりも低くなるまで、配管中に存在するＬＰＧの噴出を行うことができる。
【００７３】
ＬＰＧが周囲に放出されないように、炭素容器７１を弁７０に接続することができる。当該目的に好適な概略的に図示された制御弁７５を介してＬＰＧをエンジンに戻す容器７１から、流路７３を取り付けることができる。炭素容器はその際再生され得る。
【００７４】
本実施例のパージ・ユニットはパージ動作を含み、その時存在する蒸気が排出された後にガソリンに取って代えられる。好ましくは、高圧ポンプの入口部又は供給側がパージされる。
【００７５】
図４は別の実施例の概略図である。これを成し遂げるために、燃料がガソリン貯蔵タンクに２７に戻らないように配列されたガソリン供給配管１０１に、制御弁１０２の形態をしたバイパスが逆止弁１００に相対して取り付けられている。切替手順中又は切替開始直前では、高圧ポンプ１０の吸引側１０３におけるＬＰＧの圧力は、ガソリン・ポンプ２が発生できる圧力よりも高い。
【００７６】
切替を行うと、弁２０が閉成され、弁１０２が開成される。燃料を切替ながら弁１０２を開成すると、吸引側１０３に存在するＬＰＧが、多少、例えばガソリン供給配管１０１の好ましくは大部分に広がり得るようになる。ＬＰＧは供給された燃料と混合する。驚くべきことに、ＬＰＧとガソリン供給配管中のガソリンとの混合物の蒸気圧は、ガソリン燃料システム内で対処可能であり、そのため混合物を高圧ポンプ１０に供給可能である、ということを本発明者は発見した。好ましくはガソリンが逆止弁１００の前方に蓄積し始める直前に、弁１０２の開成動作のタイミングを確実に合わせることができる。
【００７７】
切替が開始して弁１０２が開成された後に、ガスが通りやすくなる（逆止弁１００をバイパスする）バイパス配管１０５には、蒸気が燃料供給配管の大部分にわたって拡散する。バイパス配管１０５は循環を補助するためにポンプ１０４を更に含むことができる。バイパス１０５は、ある箇所具体的には弁２０の上流を、供給システムの合流部具体的には逆止弁１０６の下流に接続する。循環１０４は燃料の人為的な回路を生じさせるために用意され、この回路において、新たな燃料に切り替える直前の新たに供給される燃料と、高圧下に存在するＬＰＧが混合する。高圧ポンプ１０４の影響下でのこの混合は、そうでなければエンジンの円滑な運転に悪影響を与えることもある、ＬＰＧポケットの形成を防止する。
【００７８】
図４は具体的には別の態様に関する。注目すべきは、戻り配管及び制御装置が図示の実施例には存在するが、図面に示されていない点である。
【００７９】
図４は、特に、直接噴射式燃焼機関のための装置を備えた発明に関し、この装置は、燃料を直接噴射する内燃機関に接続された少なくとも１つの高圧ポンプを含む。当該装置は、例えばそれぞれ液化ガス及びガソリン等の第一燃料及び第二燃料用の少なくとも２つの燃料貯蔵部と、貯蔵部から高圧ポンプの入口にまで達すると共に燃料を当該ポンプに供給する２つの配管とを含み、当該配管には逆止弁が設けられ、ガソリン燃料経路中の逆止弁に相対して制御弁が取り付けられる。制御可能な弁は、ガソリン燃料経路中の高圧ポンプの吸引側に存在する液化ガスの広がりを可能にするように、配列される。
【００８０】
制御可能な弁は制御装置に接続される。制御装置は燃料の供給を切り替える操作スイッチを含む。制御装置は、ＬＰＧからガソリンに切り替える時、制御弁を開成するように配列される。
【図１】
2011514476.tif 000003
【図２】
2011514476.tif 000004
【図３】
2011514476.tif 000005
【図４】
2011514476.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成21年8月12日(2009.8.12)
【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】
燃料を直接噴射する内燃機関に接続可能な少なくとも１つの高圧ポンプを含む、直接噴射式燃焼機関のための装置であって、例えばそれぞれ液化蒸気及びガソリン等の第一燃料及び第二燃料用の少なくとも２つの燃料貯蔵部と、該貯蔵部から高圧ポンプの入口にまで達すると共に燃料を該ポンプに供給する２つの配管とを含み、該配管には逆止弁が設けられ、ガソリン燃料経路中の逆止弁に相対して制御弁が取り付けられた、上記装置。
【請求項２】
燃料を直接噴射する内燃機関と接続可能な少なくとも１つの高圧ポンプを含む、直接噴射式燃焼機関に燃料を供給する装置であって、第一のＬＰＧ燃料貯蔵部及び第二の液体燃料貯蔵部の少なくとも２つの燃料貯蔵部と、該燃料貯蔵部から高圧ポンプの入口にまで達すると共に燃料を該ポンプに供給する２つの配管とを含み、該配管には逆止弁が設けられ、上記高圧ポンプに接続された燃料経路をパージするパージ・ユニットが設けられた、上記装置。
【請求項３】
前記パージ・ユニットが燃料経路内の圧力を均一にするために用意される、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記装置は、前記パージ・ユニットに接続されると共に、ＬＰＧから液体燃料に切り替えるとパージ・ユニットを作動させるように用意された、制御装置を含む、請求項２又は３に記載の装置。
【請求項５】
前記パージ・ユニットが高圧ポンプに至る液体燃料貯蔵部の配管に組み込まれる、請求項２〜４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記パージ・ユニットが前記燃料経路内の燃料圧力を高める増圧器を含む、請求項２〜５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
前記増圧器が液圧増加器である、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記液圧増加器が、直径の異なった２つのピストンとくびれのあるシリンダーとを含む、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記増圧器が燃料貯蔵部に至る戻り配管と一体となった排出部を含む、請求項６〜８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
前記燃料経路が増圧器をバイパスする形式の逆止弁を含む、請求項６〜９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】
前記燃料経路には高圧ポンプの上流に合流部があり、少なくとも１つの燃料経路が上記合流部上流の燃料貯蔵部に至る戻り配管を含む、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２】
前記戻り配管の接続部と配管合流部の間の配管にシャッターが組み込まれる、請求項９に記載の装置。
【請求項１３】
前記高圧ポンプが燃料戻り配管をも含み、前記パージ・ユニットが戻り配管に接続される、請求項２〜１２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４】
前記高圧ポンプの戻り配管が液化燃料貯蔵手段に接続される、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記パージ・ユニットの入口が液体燃料貯蔵部に接続される、請求項２〜１４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１６】
前記パージ・ユニットが蓄圧器を含む、請求項２〜１５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１７】
前記蓄圧器の供給配管が高圧ポンプから下流に配列された高圧レールに接続される、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
第一のＬＰＧ燃料貯蔵部及び第二の液体燃料貯蔵部を準備する工程と、燃料を高圧ポンプに交互に供給することにより燃料を切り替える工程と、供給された燃料の昇圧工程と、燃料をその後燃焼機関に噴射する工程とを含む、２種の燃料を交互に噴射する方法であって、ＬＰＧ燃料から液体燃料への切替が高圧ポンプに供給された燃料のパージを含み、パージ動作が供給された燃料の圧力を均一にすることを含む、上記方法。
【請求項１９】
前記パージ動作が、少なくとも、他方の燃料の一時的な蓄積と蓄積された燃料のその後の供給及び噴射とを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記パージ動作が昇圧下での液体燃料の供給を含み、昇圧は排出手段の液圧行程により得られる、請求項１８又は１９に記載の方法。
【請求項２１】
一方の燃料から他方の燃料への前記切替が、他方の燃料ポンプの作動、所定の圧力レベルを発生させる該燃料ポンプの使用、及び、所定の圧力レベルに達した後に一方の燃料の下流への排出を含む、請求項１８又は２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記所定の圧力に達した後に、一方の燃料ポンプのスイッチがオフになる、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
第二の燃料から第一の燃料への前記切替が、エンジンへの燃料の供給量を１０〜４０容量％低下させることを含む、請求項１８〜２２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４】
前記パージ操作が、供給された燃料を高圧ポンプにより排出させることを含む、請求項１８〜２３のいずれか１項に記載の方法。
【国際調査報告】
2011514476.tif 000007
2011514476.tif 000008