(57)【要約】それぞれ１つ以上の燃料弁（２３）と、油圧駆動式燃料噴射ピストンポンプ（３９）とを有する複数のシリンダ（６）を備えるクロスヘッド式大型ターボ過給型２サイクルディーゼルエンジン。前記油圧駆動式燃料噴射ピストンポンプ（３９）は、ポンプピストン（４５）およびポンプ室（４４）を有し、前記ポンプ室（４４）の出口ポートは１つまたは複数の前記燃料弁（２３）に接続される。前記エンジンは、前記ポンプ室（４４）の入口ポートに接続される、第１燃料成分の供給部（７２）と、前記ポンプ室（４４）の入口ポートに接続される、第２燃料成分の供給部（７３）とを更に備え、前記ポンプ室（４４）は、前記油圧駆動式燃料噴射ピストンポンプ（３９）の吸引行程において、前記第１燃料成分および前記第２燃料成分で充填され、前記充填された前記第１燃料成分および前記第２燃料成分は、前記ポンプ室（４４）において混合されて燃料混合物を形成し、前記油圧駆動式燃料噴射ピストンポンプ（３９）の噴射行程において、前記ポンプ室（４４）内の前記燃料混合物は、前記ポンプ室（４４）から吐出されると共に、前記燃料弁（２３）に供給される。【選択図】図１
2011525595.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クロスヘッド式大型ターボ過給型２サイクルディーゼルエンジンであって、  
各々、１つ以上の燃料弁（２３）と、油圧駆動式燃料噴射ピストンポンプ（３９）とを有する複数のシリンダ（６）を備え、
前記油圧駆動式燃料噴射ピストンポンプ（３９）は、ポンプピストン（４５）およびポンプ室（４４）を有し、前記ポンプ室（４４）の出口ポートは１つまたは複数の前記燃料弁（２３）に接続され、
前記エンジンは、前記ポンプ室（４４）の入口ポートに接続される、第１燃料成分の供給部（７２）と、前記ポンプ室（４４）の入口ポートに接続される、第２燃料成分の供給部（７３）とを更に備え、
前記ポンプ室（４４）は、前記油圧駆動式燃料噴射ピストンポンプ（３９）の吸引行程において、前記第１燃料成分および前記第２燃料成分で充填され、前記充填された前記第１燃料成分および前記第２燃料成分は、前記ポンプ室（４４）において混合されて燃料混合物を形成し、前記油圧駆動式燃料噴射ピストンポンプ（３９）の噴射行程において、前記ポンプ室（４４）内の前記燃料混合物は、前記ポンプ室（４４）から吐出されると共に、前記燃料弁（２３）に供給される、
クロスヘッド式大型ターボ過給型２サイクルディーゼルエンジン。
【請求項２】
前記吸引行程中に前記ポンプ室（４４）に供給される前記第１燃料成分の量と前記第２燃料成分の量との比率を制御するための制御手段（７１、９９、９１、９４）をさらに備える、請求項１に記載のクロスヘッド式大型ターボ過給型２サイクルディーゼルエンジン（１）。
【請求項３】
前記制御手段（７１、９９、９１、９４）は、１回のエンジンサイクルで前記ポンプ室（４４）に供給される、前記第１燃料成分の量と前記第２燃料成分の量との比率を変更可能であるように構成される、請求項２に記載のクロスヘッド式大型ターボ過給型２サイクルディーゼルエンジン（１）。
【請求項４】
前記第１燃料成分の供給部（７２）はコモンレールを備える、請求項１に記載のクロスヘッド式大型ターボ過給型２サイクルディーゼルエンジン（１）。
【請求項５】
前記第２燃料成分の供給部（７３）はコモンレールを備える、請求項１に記載のクロスヘッド式大型ターボ過給型２サイクルディーゼルエンジン（１）。
【請求項６】
前記第１燃料成分の前記供給部（７２）または前記第２燃料成分の前記供給部（７３）の少なくともいずれかは、前記吸引行程中に前記ポンプ室（４４）に供給される前記燃料成分の量を制御するための弁または用量ポンプを備える、請求項１に記載のクロスヘッド式大型ターボ過給型２サイクルディーゼルエンジン（１）。
【請求項７】
前記弁は、単純な開閉弁（７１）であり、前記第１及び／又は前記第２燃料成分の供給量は、前記弁の開放時間の長さによって、または測定された流れに応じて制御される、請求項６に記載のクロスヘッド式大型ターボ過給型２サイクルディーゼルエンジン（１）。
【請求項８】
前記ポンプ室（４４）は、圧力導管（５１）によって前記燃料弁（２３）に直接接続される、請求項１に記載のクロスヘッド式大型ターボ過給型２サイクルディーゼルエンジン（１）。
【請求項９】
前記ポンプピストン（４５）の前記噴射行程は、前記ポンプ室（４４）の反対側において前記ピストンに作用する油圧によって、または前記ポンプピストン（４５）に直接接続されるピストン４６に作用する油圧によってエネルギーの供給を受ける、請求項１に記載のクロスヘッド式大型ターボ過給型２サイクルディーゼルエンジン（１）。
【請求項１０】
前記油圧駆動式燃料噴射ピストンポンプはアクチュエーションチャンバ（４７）を備える、請求項１に記載のクロスヘッド式大型ターボ過給型２サイクルディーゼルエンジン（１）。
【請求項１１】
前記アクチュエーションチャンバは、前記ポンプピストン（４５）の前記ポンプ室とは反対側の面によって、または前記ポンプピストン（４５）に直接接続されるピストン（４６）によって画定される、請求項１０に記載のクロスヘッド式大型ターボ過給型２サイクルディーゼルエンジン（１）。
【請求項１２】
ポンプ室側の前記ポンプピストン（４５）の有効面積は、前記ポンプピストン（４５）の反対側の有効面積よりも小さいか、または前記ピストン（４６）の有効面積よりも小さい、請求項１１に記載のクロスヘッド式大型ターボ過給型２サイクルディーゼルエンジン（１）。
【請求項１３】
クロスヘッド式大型ターボ過給型２サイクルディーゼルエンジン（１）において燃料混合物を調製する方法であって、前記エンジンのシリンダ（６）に関連付けられる油圧駆動式燃料噴射ピストンポンプ（３９）のポンプピストン（４５）の吸引行程中に、第１燃料成分と第２燃料成分とを所定の比率で、前記油圧駆動式燃料噴射ピストンポンプ（３９）のポンプ室へ送って混合することにより、燃料混合物を形成することと、前記油圧駆動式燃料噴射ピストンポンプ（３９）の噴射行程において、前記ポンプ室（４４）内の前記燃料混合物を前記ポンプ室（４４）から吐出すると共に、前記エンジンの燃料弁（２３）へ前記燃料混合物を供給することを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つの燃料成分を使用する大型ターボ過給型２サイクルディーゼルエンジンに関し、より具体的には、ある燃料成分を他の燃料成分と混合する大型ターボ過給型２サイクルディーゼルエンジンに関する。
【発明の背景】
【０００２】
大型ターボ過給型２サイクルディーゼルエンジンは、発電所における原動機として、および大型外航船舶において使用される。
【０００３】
大型２サイクルディーゼルエンジンは、典型的には、重油で運転され、天然ガスだけが現実的な代替物である。しかしながら、天然ガスは、天然ガスのボイルオフがエンジンの燃料として使用可能な、ある種の定置発電所やガスタンカーにおいてのみ利用可能である。重油は、精製過程の副産物であるため比較的安価であるが、多くの欠点を有する。例えば、重油は、大気温度では液体でなく、加熱されることを必要とし、常に加熱される続けることを必要とする。さらに、重油は硫黄含有量が多く、他の不純物の含有量も多い。したがって、大型２サイクルディーゼルエンジンの燃料システムには、重油を取り扱い可能にするために、多くの複雑な構造が設けられている。
【０００４】
これらの構造のうちの１つは、燃料システム全体を常時加熱する構造と、エンジン停止中であっても重油を燃料システム中に循環させ、加熱し続ける再循環システムである。燃料システムを加熱するために、タンクは加熱され、管には蒸気トレースが設けられる。エンジンをクリーンなディーゼル燃料で運転できるのであれば、エンジンの構造は大幅に簡単になり、また安価に建設できるが、クリーンなディーゼル燃料の価格がこれを妨げる。
【０００５】
現在、重油と水の混合または乳化したものを使用して、排出物を低減している。大型ターボ過給型２サイクルディーゼルエンジンでは、ＷＯ２００７／１１５５８０に開示するもののように、混合物または乳化物は、燃料噴射ポンプの上流にある混合または乳化システムにおいて生成され、生成された混合物は、かなり大きいサイズのタンクに保管される。これらのタンクのサイズや管の長さに起因して、水と燃料の混合または乳化の時点から混合物または乳化物の燃焼室への噴射までの時点に、顕著な時間差が存在する。この時間差は、何分，何時間にもなる可能性がある。混合プロセスの変化（例えば水と重油との比率の変化）が燃焼に反映されるには、かなりの時間を要するため、条件の変更に対して迅速な反応を期待することは不可能である。
【０００６】
機関の運転条件を変更したとき、現在の混合物がその運転条件下で適切に燃焼しないなどの理由により、重油対水の比率の変更を必要とすることがある。しかし、重油対水の比率を適切にするには何時間もかかるであろう。外航船舶では、エンジンが１時間も適切に動作しない場合、船舶の操縦性に影響が及び、危険である。
【０００７】
さらに、タンク中の燃料比率がどのくらい早く変化するのか、また変化した比率がエンジンのシリンダに到達するのにどのくらいの時間がかかるのか、正確に判断することはできない。このため、燃焼しようとする燃料の成分の現在の比率を判断することは、不可能でないにしても非常に困難である。
【０００８】
ある燃料と成分の混合物、特に燃料と水または燃料とエタノールのエマルジョンを使用する際の別の困難は、特に、水の含有量が高い場合の長時間安定性である。この安定性の欠如のため、ホモジナイザー設備や乳化剤、安定剤を使用することが必要とされる。
【０００９】
エタノールは、大型２サイクルディーゼルエンジンに使用可能である別の燃料である。しかしながら、エタノールは自然発火せず、パイロット燃料が直前もしくは同時に噴射されること、またはパイロット燃料がエタノール燃料と混合されることを必要とする。既知のシステムは、パイロット燃料のために別々のパイロット噴射を使用している。
【特許文献１】ＷＯ２００７／１１５５８０
【発明の開示】
【００１０】
このような背景から、本発明の目的は、上述の欠点を克服するか、または少なくとも軽減する大型２サイクルターボ過給型ディーゼルエンジンを提供することにある。
【００１１】
この目的は、次のような大型ターボ過給型２サイクルディーゼルエンジンを提供することによって達成される。このエンジンは、各々１つ以上の燃料弁と、油圧駆動式燃料噴射ピストンポンプとを有する複数のシリンダを備え、ここで前記油圧駆動式燃料噴射ピストンポンプは、ポンプピストンおよびポンプ室を有し、前記ポンプ室の出口ポートは１つまたは複数の前記燃料弁に接続される。また前記エンジンは、前記ポンプ室の入口ポートに接続される、第１燃料成分の供給部と、前記ポンプ室の入口ポートに接続される、第２燃料成分の供給部とを更に備え、前記ポンプ室は、前記油圧駆動式燃料噴射ピストンポンプの吸引行程において、前記第１燃料成分および前記第２燃料成分で充填され、前記充填された前記第１燃料成分および前記第２燃料成分は、前記ポンプ室において混合されて燃料混合物を形成し、前記油圧駆動式燃料噴射ピストンポンプの噴射行程において、前記ポンプ室内の前記燃料混合物は、前記ポンプ室から吐出されると共に、前記燃料弁に供給される。
【００１２】
油圧駆動式燃料噴射ピストンポンプのポンプ室内部で燃料成分を混合することによって、燃料成分の比率の変更が燃焼プロセスにほぼ即座に反映され、燃料成分の実際の比率も極めて正確に把握することができるようになる。したがって、燃料比率を、実際の運転条件に即座に適合させることが可能であり、実際の燃料比率が把握されうることから、燃料比率がエンジンに与える影響のフィードバックも得ることができる。
【００１３】
好ましくは、前記エンジンは、前記吸引行程中に前記ポンプ室に供給される前記第１燃料成分の量と前記第２燃料成分の量との比率を制御するための制御手段を備える。
【００１４】
前記制御は、１回のエンジンサイクルで前記ポンプ室に供給される、前記第１燃料成分の量と前記第２燃料成分の量との比率を変更可能であるものであってもよい。
【００１５】
前記第１燃料成分の供給部はコモンレールを備えてもよい。
【００１６】
前記第２燃料成分の供給部はコモンレールを備えてもよい。
【００１７】
好ましくは、前記第１燃料成分の前記供給部または前記第２燃料成分の前記供給部の少なくともいずれかは、前記吸引行程中に前記ポンプ室に供給される前記燃料成分の前記量を制御するための弁または用量ポンプ（dosage pump）を備える。
【００１８】
前記弁は、単純な開閉弁であることが可能であり、前記第１及び／又は前記第２燃料成分の供給量は、前記弁の開放時間の長さによって、または測定された流れに応じて制御される。
【００１９】
好ましくは、前記ポンプ室は、圧力導管によって前記燃料弁に直接接続される。
【００２０】
前記ポンプピストンの前記噴射行程は、前記ポンプ室の反対側において前記ピストンに作用する油圧によって、または前記ポンプピストンに直接接続されるピストン４６に作用する油圧によってエネルギーの供給を受けてもよい。
【００２１】
前記油圧駆動式燃料噴射ピストンポンプはアクチュエーションチャンバを備えてもよい。
【００２２】
前記アクチュエーションチャンバは、前記ポンプピストンの前記ポンプ室とは反対側の面によって、または前記ポンプピストンに直接接続される昇圧ピストンによって画定されてもよい。
【００２３】
ポンプ室側の前記ポンプピストンの有効面積（effective surface area）は、前記ポンプピストンの反対側の有効面積よりも小さいか、または前記昇圧ピストンの有効面積よりも小さくてもよい。
【００２４】
また、上述の目的は、クロスヘッド式大型ターボ過給型２サイクルディーゼルエンジンにおいて燃料混合物を調製する次のような方法を提供することによって達成される。この方法は、前記エンジンのシリンダに関連付けられる油圧駆動式燃料噴射ピストンポンプのポンプピストンの吸引行程中に、第１燃料成分と第２燃料成分とを所定の比率で、前記油圧駆動式燃料噴射ピストンポンプのポンプ室へ送って混合することにより、燃料混合物を形成することと、前記ポンプ室内の前記燃料混合物を前記ポンプ室から吐出することと、前記油圧駆動式燃料噴射ピストンポンプの噴射行程において、前記ポンプ室内の前記燃料混合物を前記ポンプ室から吐出すると共に、前記エンジンの燃料弁へ前記燃料混合物を供給することを含む。
【００２５】
燃料成分をポンプ室に供給し、油圧駆動式燃料噴射ピストンポンプのポンプ室内部で燃料成分を混合することによって、燃料成分の比率の変更が燃焼プロセスにほぼ即座に反映され、燃料成分の実際の比率が極めて正確に把握することができるようになる。したがって、燃料比率を、実際の運転条件に即座に適合させることが可能であり、実際の燃料比率が把握されうることから、燃料比率がエンジンに与える影響のフィードバックも得ることができる。
【００２６】
本発明に従う大型２サイクルディーゼルエンジンおよび方法に関するさらなる目的、特徴、利点、および特性は、詳細な説明より明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
以下、図示される例示的実施形態を参照して、本発明についてより詳細に説明する。
【図１】本発明のある実施形態に従う、大型２サイクルディーゼルエンジンの燃料噴射システムおよび排気弁作動システムの略図である。
【図２】本発明の別の実施形態に従う、大型２サイクルディーゼルエンジンの燃料噴射システムおよび排気弁作動システムの略図である。
【図３】図１および図２の実施形態に従うエンジンの燃料噴射システムの詳細図である。
【好適な実施形態の詳細な説明】
【００２８】
以下の詳細説明において、本発明に従うクロスヘッド式大型ターボ過給型２サイクルディーゼルエンジンおよびクロスヘッド式大型ターボ過給型２サイクルディーゼルエンジンのために燃料混合物を調製する方法について、好適な実施形態を用いてにより説明する。
【００２９】
エンジンは、クロスヘッド式のユニフロー式低速２サイクルディーゼルエンジンであり、船舶の推進システムまたは発電所の主機関になりうる。このようなエンジンは、典型的には３本から最大１４本のシリンダを直列に有する。エンジンの全出力は、５，０００から１１０，０００ｋＷの範囲でありうる。
【００３０】
シリンダ６は、ユニフロー式であり、掃気ポート７と、シリンダ潤滑用のドリル穴（図示せず）とを有する。１つ以上の排ガス駆動式ターボ過給機（図示せず）により加圧された掃気が掃気受け（図示せず）に供給され、されに掃気ポート７へと供給される。
【００３１】
排気弁１１は、シリンダカバーのシリンダ６の上部の中心に装着される。膨張行程の終了時、エンジンピストン１３が掃気ポート７を越えて下降する前に、排気弁１１は開放し、それによって、ピストン１３上の燃焼室１５内の燃焼ガスは、排気受け（図示せず）に開放している排気路１６を通って流出し、燃焼室１５の圧力は解放される。排気弁１１は、ピストン１３の上方運動中に再び閉鎖する。排気弁１１は、空気バネ（図示せず）によって上方に押される。
【００３２】
排気弁１１は、カム軸２８に搭載される排気カムによって開放される。カム軸２８は、エンジンのクランク軸から取り出された動力により機械的に駆動される。
【００３３】
排気カム２９は、ローラ４２を介してピストンポンプ３７を作動させる。ピストンポンプ３７からの油圧作動油は、圧力管３５を介して排気弁１１に送られる。油圧シリンダピストン式アクチュエータ２１は、圧力管３５を介して加圧油圧作動油を受け取ると、排気弁１１を開放方向に付勢する。排気弁の戻り行程は、空気バネ（図示せず）によって引き起こされる。ピストンポンプ３７、圧力管３５、および排気弁アクチュエータ２１は、いわゆる油圧プッシュロッドを形成する。
【００３４】
代替実施形態（図示せず）では、排気弁１１は、カム軸を使用しない電気−油圧システムによって作動する。
【００３５】
各シリンダ６には、２つまたは３つの燃料弁２３が設けられており（１つのみを示す）、その各々は、圧力導管５１によって、油圧駆動式燃料噴射ピストンポンプ３９の１つまたは複数の出口ポートに接続される（本実施形態では、油圧駆動式燃料噴射ピストンポンプは増圧器でもある）。燃料弁２３は、その入口ポート上の圧力が閾値、例えば、３００バールまたは４００バールを超えると開放する。燃料弁２３には、燃料混合物を気化して噴射する噴射ノズルがその先端に設けられる。
【００３６】
本実施形態では、エンジンは、燃料と水の混合物で運転するように構成される。燃料成分、つまり重油および水は、重油供給設備７２および水供給システム７３から、それぞれの油圧駆動式燃料噴射ピストンポンプ（増圧器）３９のポンプ室４４に供給される。ポンプ室４４に供給される水の量および重油の量は、以下により詳細に説明するシステムによって制御される。重油供給設備７２は、図面に詳細に示されないが、軽油（船舶用ディーゼル）および重油の両方が使用可能であるように構成される。重油は、サービスタンクから電動供給ポンプへと導かれる。このポンプによって、燃料再循環システムの低圧力部分であっても約４バールの圧力を保つことができ、それによって、動作温度において燃料が通気箱中でガス化することが防止される。燃料油は、燃料システムの低圧部分から電動循環ポンプへと導かれる。このポンプは、燃料が約７バールの圧力でそれぞれの油圧駆動式燃料噴射ピストンポンプ（増圧器）３９に分配される前に、加熱器およびフルフローフィルタを通って重油を送出する。
【００３７】
油圧駆動式燃料噴射ピストンポンプ（増圧器）３９には、ポンプピストン４５により画定されるポンプ室４４が設けられる。
【００３８】
ポンプピストン４５は、有効面積がより大きな昇圧ピストン４６に直接接続される。昇圧ピストン４６は、アクチュエーションチャンバ４７を画定する。昇圧ピストン４６の有効面積がポンプピストン４５の有効面積がよりも大きいことによって、油圧駆動式燃料噴射ピストンポンプ３９は、増圧器になる。
【００３９】
しかし、油圧作動油について十分な圧力が得られる場合は、昇圧ピストン４６の代わりに、ポンプピストンの有効面積より小さい有効面積を有するピストン（図示せず）を使用してもよい。
【００４０】
燃料噴射は、電子制御式油圧駆動式燃料噴射ピストンポンプ（増圧器）３９によってシリンダ毎に実行される。油圧駆動式燃料噴射ピストンポンプ（増圧器）３９は、低圧力側（油圧作動油が適用される）から高圧側（燃料側）への圧力を所定の比率で増幅する。
【００４１】
油圧駆動式燃料噴射ピストンポンプ（増圧器）３９は、アクチュエーションチャンバ４７に適用される加圧油圧作動油によってエネルギーが供給され、それによって、昇圧ピストン４６に作用する。油圧作動油は、エンジン潤滑油であることができる。圧力ポンプ６０は、高圧油圧作動油、典型的には数百バールを、供給導管３０を介してエンジンのシリンダに供給する。油圧作動油がエンジン潤滑油である場合、圧力ポンプ６０は、さらに低い圧力で運転するエンジン潤滑ポンプではない。戻り油圧作動油は、シリンダから導管６５を介してタンク６１に輸送され、油圧ポンプ６０はタンク６１からその流体を引き込む。
【００４２】
本実施形態では、エンジンシリンダ６のペアに対して１つの圧縮室６７が設けられる（エンジンが奇数のシリンダを有する場合、シリンダのうちの１つには、単一の圧縮室が提供される）。導管６９は、圧縮室６７を比例制御弁４１に接続する（シリンダ毎に１つの比例制御弁４１）。
【００４３】
エンジン１の各シリンダ６は、電子制御ユニット９９に関連付けられる。電子制御ユニット９９は、様々な同期信号や制御信号を受信すると共に、特に、電子制御信号をワイヤ５９を介して比例制御弁４１に送信する。シリンダ毎に制御ユニット９９を１つ設けてもよいし、いくつかのシリンダが同一の制御ユニットに関連付けられてもよい（図示せず）。また、電子制御ユニット９９は、全シリンダに共通の全体制御ユニット（図示せず）から信号を受信してもよい。
【００４４】
電子制御ユニット９９は、エンジンの運転条件に従って、燃料成分の所望の比率、タイミング、レート調整、燃料噴射の量を計算する。制御ユニットは、クランク軸の回転位置、クランク軸の回転速度（制御ユニット９９によって回転位置信号から導出され得る）、大気温度、エンジン負荷、および種々のエンジン流体の温度に関する情報を受信する。また、電子制御ユニット９９は、エンジンを逆回転させるためにも燃料噴射のタイミングを変化させる。
【００４５】
比例制御弁４１におけるスプールの移動は、フィードバック制御ループによって制御ユニット９９によって制御される。フィードバック制御ループは、代替として、比例制御弁４１自体に備えられることができる。比例弁４１の開放プロファイルは、最適なレート調整について既定された所望の開放プロファイルに一致し、制御ユニット９９に格納される。
【００４６】
その静止位置において、比例制御弁４１は、増圧器３９の低圧側の圧力室（アクチュエーションチャンバ４７）をタンクに接続する。制御ユニット９９が、所与のシリンダについて燃料噴射を開始するために信号を送信すると、比例制御弁４１のうちの１つは、ある程度開放し、それによって、増圧器３９の低圧側を、導管６９を介して圧縮室６７に接続する。
【００４７】
ポンプピストンの行程の長さは、好ましくは、ポンプピストン４５が、油圧駆動式ピストン燃料ポンプ３９の吸引行程の終了時にその底部位置に完全に戻ることを可能にすること、およびポンプピストン４５が、燃料噴射行程中に制御位置に移動することを可能にすること、に基づいて、電子制御ユニット９９によって制御される。吸引行程は、主に、第１燃料成分（重油）の圧力によって駆動される。
【００４８】
しかし、別の実施形態では、ポンプピストン４５は、吸引行程中に制御位置に戻され、燃料噴射行程中に、その上部位置へと移動可能になる（ポンプ室を事実上完全に空にする）。さらに別の実施形態では、ポンプピストン４５は、吸引行程中に制御位置に戻され、ポンプピストン４５は、燃料噴射行程中に別の制御位置に移動する。
【００４９】
アクチュエーションチャンバ４７の圧力は、典型的には、ポンプ室４４内の燃料混合物の噴射圧力が約４００バールから１５００バールの間に達するように増圧される。供給導管５１は、高圧燃料をポンプ室４４から直接燃料弁２３に輸送し、燃料弁は、燃料弁２３の先端におけるノズルによって燃料混合物を燃焼室１５に噴射することによって燃料混合物を霧化する。
【００５０】
図２は、本発明に従うエンジンの別の実施形態を示す。本実施形態は、図１の実施形態と本質的には同じであるが、油圧駆動式ピストン燃料ポンプ（燃料昇圧器）を作動させるための油圧作動油が、カム軸２８上の燃料カム２７によって作動するピストンポンプ２５によって供給されることだけが異なる。ピストンポンプ２５は、燃料噴射イベントにおいて噴射される燃料混合物の量を制御するために、１回のカム動作によって導管２５に供給される燃料の量を調節しうるように、出力が可変となっている。
【００５１】
さらに、この実施形態においては増圧が必要とされないため、油圧駆動式燃料噴射ピストンポンプ３９は、内部のピストンが１つだけであるシリンダであることができる。ピストン４５は、各面において同じような有効面積を有し、シリンダをポンプ室４４とアクチュエーションチャンバ４７とに区分する。
【００５２】
図３は、ポンプ室４４と、第１燃料成分（本実施形態では重油）供給部７２および第２燃料成分（本実施形態では水）供給部７３についてより詳細に示す図である。
【００５３】
重油は、ポンプ室の入口ポート、逆止め弁８３、導管８２を介して、重油システム７２からポンプ室４４に、約７バールで供給される。ある実施形態において、ポンプピストン４５は、２つの連続した燃料噴射イベント間における吸引行程の終了時に、常にその初期底部位置に戻り、その位置において、ポンプ室４４は、その最大かつ既知の容積を有する。
【００５４】
第２燃料成分（本実施形態では水）は、ポンプ室４４の入口ポート、逆止め弁８５、導管８６、および用量ポンプ（dosage pump）９４を介して、水源７３からポンプ室４４に供給される。
【００５５】
ある実施形態では、ポンプ室４４内における燃料成分との混合の質を向上させるノズルを、ポンプ室４４の入口ポートに設けてもよい。
【００５６】
電子制御ユニット９９は、電子制御式弁９１を介して用量ポンプに命令する。電子制御式弁９１は、用量ポンプ９４を加圧油圧作動油源９０に選択的に接続する。ある実施形態では、用量ポンプ９４には、用量ポンプのピストンの位置を登録するセンサ（図示せず）が設けられる。（電子制御ユニット９９でありうる）電子制御器は、用量ポンプ９４のポンプ行程が、いつ、油圧駆動式燃料噴射ピストンポンプ３９のポンプピストン４５の吸引行程中に供給される第２燃料成分の所望の量に対応するかを判断する。
【００５７】
代替として、用量ポンプは、それ自体の制御ループを有し、単に、所望の量の第２燃料成分を供給するために電子制御ユニット９９からコマンドを受信するだけである。用量ポンプ９４は、油圧駆動式のポンプとして示されるが、空気圧駆動式または電動式の用量ポンプであってもよい。
【００５８】
水供給部７３は、エンジンのシリンダの一部または全部に第２燃料成分（水）を供給するレールであることができる。
【００５９】
各燃料噴射イベントの前に、ポンプピストン４５は、ポンプ室４４の容積を把握しうるように、その既定初期位置に戻る吸引行程を実行する。用量ポンプ９４は、ポンプピストン４５の吸引行程中に電子制御ユニットによって判断された第２燃料成分（本実施形態では水）の量を供給する。同時に、ポンプ室４４は、第１燃料成分（本実施形態では重油）で充填される。第１燃料成分の圧力は、吸引行程を行うためのエネルギーを供給し、吸引行程の終了時すなわちポンプピストンがその底部位置にある状態で、ポンプ室４４が完全に充填されることを確実にする。
【００６０】
ポンプ室４４内の燃料混合物の全量は、吸引行程の終了時に把握される。ポンプ室４４内の第２燃料成分の量は、用量ポンプを使用することによって把握される。圧力室中の第１燃料成分の容積は、吸引行程の終了時のポンプ室４４の全量（把握した量）からポンプ室４４内の第２燃料成分の量を差し引くことによって決定される。
【００６１】
ポンプピストン４５の噴射行程は、通常、ポンプ室４４を完全に空にする完全な行程ではない。したがって、吸引行程の開始時に、ポンプ室中にはある量の燃料混合物が存在する。
【００６２】
吸引行程の終了時におけるポンプ室４４内の第１燃料成分の量と第２燃料成分の量との比率は、吸引行程の開始時にポンプ室４４内に存在する燃料混合物の量によって影響を受ける。
【００６３】
しかしながら、電子制御ユニット９９が第１燃料成分と第２燃料成分との比率を変更するとき、ポンプ室４４内の燃料成分の実際の比率が所望の比率に正確に対応するまでに、数回のエンジン（噴射）サイクルしかかからない。
【００６４】
したがって、第１燃料成分と第２燃料成分との比率の変更は、たった数回のエンジンサイクルの後に燃焼に反映される。すなわち、その変更は、本明細書の導入部に説明した、既知の大型２サイクルディーゼルエンジンのように、何時間もかかることなく何秒かで燃焼に反映される。
【００６５】
吸引行程に使うことのできる時間は、燃料噴射行程の時間の長さよりも比較的長い。ゆえに、吸引行程に使える時間は比較的多く、例えば、用量ポンプの速度に関する要求は高くはない。また、ポンプ室４４内で燃料成分を混合する時間は、比較的長い。
【００６６】
ある実施形態では、乳化剤を使用して、ポンプ室４４内の燃料混合物を乳化することができる。乳化剤は、第３の燃料成分であることができ、または、乳化剤は、燃料成分のうちの１つと事前に混合されてもよい。
【００６７】
ある実施形態（図示せず）では、ポンプ室４４内の燃料成分の混合は、ポンプピストン４５の形状によって改善可能である。
【００６８】
ある実施形態では、ポンプピストンの吸引行程中に供給される第２燃料成分の量は、用量ポンプによって制御されないが、代わりに、第２燃料成分の供給量を制御するための別の適切な手段が使用される。このような供給手段は、流量計と組み合わせた弁や、開放時間を制御可能な弁であることができる。燃料成分は、ポンプ室に同時または連続して供給可能である。
【００６９】
ある実施形態では、ポンプピストンの吸引行程中に供給される各燃料成分の量は、供給または計測によって制御される。
【００７０】
ある実施形態（図示せず）では、油圧駆動式ピストン燃料ポンプ３９は、シリンダに収容される１つだけのピストン４５を有し、ポンプ室はピストンの一方の側に設けられ、ピストンの別の側にはアクチュエーションチャンバが設けられる。ポンプ室側のピストン４５の有効面積は、アクチュエーションチャンバ側のピストンの有効面積と同等であってもよいし、異なってもよい。それは、油圧駆動式ピストン燃料ポンプ３９を作動させた圧力を増圧する必要性に依存する。
【００７１】
上述の実施形態は、油圧駆動式ピストン燃料ポンプのポンプ室中で２つの燃料成分を混合することによって例示されている。しかしながら、本発明を使用して、油圧駆動式ピストン燃料ポンプのポンプ室において３つ以上の燃料成分を混合することも可能である。
【００７２】
本発明につき、燃料成分として重油および水が例示されている。しかしながら、燃料油、エタノール、バイオ燃料、パイロット油等の他の燃料成分に本発明を使用することも可能である。本発明で使用する燃料成分は、純粋成分である必要はなく、燃料成分は混合物であることが可能である。例えば、第２燃料成分は、水と乳化剤との混合物であってもよい。
【００７３】
請求項において使用する用語の「備える」は、他の要素やステップを含むことを除外しない。請求項において使用する単数形の用語は、複数形を除外しない。
【００７４】
請求項において使用する引用符号は、範囲を限定するものとして解釈されないものとする。
【００７５】
本発明について例証目的で詳細に説明したが、このような詳細が、単にその目的のためのものであって、当業者が、本発明の範囲を逸脱することなくその詳細に変更を加えること可能であることを理解されたい。
【図１】
2011525595.tif 000003
【図２】
2011525595.tif 000004
【図３】
2011525595.tif 000005
【図４】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年6月1日(2010.6.1)
【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】
クロスヘッド式大型ターボ過給型２サイクルディーゼルエンジンであって、  
各々、１つ以上の燃料弁（２３）と、油圧駆動式燃料噴射ピストンポンプ（３９）とを有する複数のシリンダ（６）を備え、
前記油圧駆動式燃料噴射ピストンポンプ（３９）は、ポンプピストン（４５）およびポンプ室（４４）を有し、前記ポンプ室（４４）の出口ポートは１つまたは複数の前記燃料弁（２３）に接続され、
前記エンジンは、前記ポンプ室（４４）の入口ポートに接続される、第１燃料成分の供給部（７２）と、前記ポンプ室（４４）の入口ポートに接続される、第２燃料成分の供給部（７３）とを更に備え、
前記ポンプ室（４４）は、前記油圧駆動式燃料噴射ピストンポンプ（３９）の吸引行程において、前記第１燃料成分および前記第２燃料成分で充填され、前記充填された前記第１燃料成分および前記第２燃料成分は、前記ポンプ室（４４）において混合されて燃料混合物を形成し、前記油圧駆動式燃料噴射ピストンポンプ（３９）の噴射行程において、前記ポンプ室（４４）内の前記燃料混合物は、前記ポンプ室（４４）から吐出されると共に、前記燃料弁（２３）に供給される、
クロスヘッド式大型ターボ過給型２サイクルディーゼルエンジン。
【請求項２】
前記吸引行程中に前記ポンプ室（４４）に供給される前記第１燃料成分の量と前記第２燃料成分の量との比率を制御するための制御手段（７１、９９、９１、９４）をさらに備える、請求項１に記載のクロスヘッド式大型ターボ過給型２サイクルディーゼルエンジン（１）。
【請求項３】
前記制御手段（７１、９９、９１、９４）は、１回のエンジンサイクルで前記ポンプ室（４４）に供給される、前記第１燃料成分の量と前記第２燃料成分の量との比率を変更可能であるように構成される、請求項２に記載のクロスヘッド式大型ターボ過給型２サイクルディーゼルエンジン（１）。
【請求項４】
前記第１燃料成分の供給部（７２）はコモンレールを備える、請求項１から３のいずれかに記載のクロスヘッド式大型ターボ過給型２サイクルディーゼルエンジン（１）。
【請求項５】
前記第２燃料成分の供給部（７３）はコモンレールを備える、請求項１から４のいずれかに記載のクロスヘッド式大型ターボ過給型２サイクルディーゼルエンジン（１）。
【請求項６】
前記第１燃料成分の前記供給部（７２）または前記第２燃料成分の前記供給部（７３）の少なくともいずれかは、前記吸引行程中に前記ポンプ室（４４）に供給される前記燃料成分の量を制御するための弁または用量ポンプを備える、請求項１から５のいずれかに記載のクロスヘッド式大型ターボ過給型２サイクルディーゼルエンジン（１）。
【請求項７】
前記弁は、単純な開閉弁（７１）であり、前記第１及び／又は前記第２燃料成分の供給量は、前記弁の開放時間の長さによって、または測定された流れに応じて制御される、請求項６に記載のクロスヘッド式大型ターボ過給型２サイクルディーゼルエンジン（１）。
【請求項８】
前記ポンプ室（４４）は、圧力導管（５１）によって前記燃料弁（２３）に直接接続される、請求項１から７のいずれかに記載のクロスヘッド式大型ターボ過給型２サイクルディーゼルエンジン（１）。
【請求項９】
前記ポンプピストン（４５）の前記噴射行程は、前記ポンプ室（４４）の反対側において前記ピストンに作用する油圧によって、または前記ポンプピストン（４５）に直接接続されるピストン４６に作用する油圧によって、エネルギーの供給を受ける、請求項１から８のいずれかに記載のクロスヘッド式大型ターボ過給型２サイクルディーゼルエンジン（１）。
【請求項１０】
前記油圧駆動式燃料噴射ピストンポンプはアクチュエーションチャンバ（４７）を備える、請求項１から９のいずれかに記載のクロスヘッド式大型ターボ過給型２サイクルディーゼルエンジン（１）。
【請求項１１】
前記アクチュエーションチャンバは、前記ポンプピストン（４５）の前記ポンプ室とは反対側の面によって、または前記ポンプピストン（４５）に直接接続されるピストン（４６）によって画定される、請求項１０に記載のクロスヘッド式大型ターボ過給型２サイクルディーゼルエンジン（１）。
【請求項１２】
ポンプ室側の前記ポンプピストン（４５）の有効面積は、前記ポンプピストン（４５）の反対側の有効面積よりも小さいか、または前記ピストン（４６）の有効面積よりも小さい、請求項１１に記載のクロスヘッド式大型ターボ過給型２サイクルディーゼルエンジン（１）。
【請求項１３】
クロスヘッド式大型ターボ過給型２サイクルディーゼルエンジン（１）において燃料混合物を調製する方法であって、前記エンジンのシリンダ（６）に関連付けられる油圧駆動式燃料噴射ピストンポンプ（３９）のポンプピストン（４５）の吸引行程中に、第１燃料成分と第２燃料成分とを所定の比率で、前記油圧駆動式燃料噴射ピストンポンプ（３９）のポンプ室へ送って混合することにより、燃料混合物を形成することと、前記油圧駆動式燃料噴射ピストンポンプ（３９）の噴射行程において、前記ポンプ室（４４）内の前記燃料混合物を前記ポンプ室（４４）から吐出すると共に、前記エンジンの燃料弁（２３）へ前記燃料混合物を供給することを含む、方法。
【国際調査報告】
2011525595.tif 000007
2011525595.tif 000008