(57)【要約】【課題】【解決手段】圧縮点火内燃機関は、シリンダー内の燃料の燃焼を検出する燃焼センサーと、燃焼センサーから信号を受け取る少なくとも１つの電子制御ユニットとを備えている。燃料混合器は、少なくとも、第一燃料の第一源及び燃料コンディショナーの第二源に接続される。個々のシリンダーにおける燃料噴射の開始と比較される、当該シリンダーの検出された燃料点火開始に基づいて、少なくとも１つの電子制御ユニットは、前記混合器により前記燃料噴射器に配給される混合燃料内の前記第一燃料と前記燃料コンディショナーの混合比を制御し、点火遅延が点火遅延用所定値にある場合には前記混合燃料の点火性を減少させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射器を内部に有するシリンダーと、前記シリンダー内の燃料の燃焼を検出する燃焼センサーと、前記燃焼センサーから信号を受け取る少なくとも１つの電子制御ユニットと、を備えた、２ストローククロスヘッドディーゼル機関又は４ストロークディーゼル機関等の圧縮点火内燃機関において、
燃料混合器が、少なくとも、第一燃料の第一源及び燃料コンディショナーの第二源に接続され、個々のシリンダーにおける燃料噴射の開始と比較される、当該シリンダーの検出された燃料点火開始に基づいて、少なくとも１つの電子制御ユニットは、前記混合器により前記燃料噴射器に配給される混合燃料内の前記第一燃料と前記燃料コンディショナーの混合比を制御し、点火遅延が点火遅延用所定値にある場合には前記混合燃料の点火性を減退させることを特徴とする圧縮点火内燃機関。
【請求項２】
前記第一燃料は、前記燃料コンディショナーよりも低価格の燃料であり、前記燃料コンディショナーは、前記第一燃料よりも高品質な燃料であることを特徴とする請求項１に記載の圧縮点火内燃機関。
【請求項３】
前記第一燃料は、前記燃料コンディショナーのＣＣＡＩ値よりも高いＣＣＡＩ値を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の圧縮点火内燃機関。
【請求項４】
前記第一燃料及び前記燃料コンディショナーは、重油生成物であることを特徴とする請求項３に記載の圧縮点火内燃機関。
【請求項５】
前記点火遅延用所定値を点火遅延用所定最大限界値に近い値に設定することにより、前記燃料コンディショナーの消費を最少化することを特徴とする請求項２に記載の圧縮点火内燃機関。
【請求項６】
１００％機関負荷において、前記混合比は、前記第一燃料のみが前記燃料噴射器に送られるような設定になることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の圧縮点火内燃機関。
【請求項７】
１００％機関負荷において、機関速度は、４５ｒｐｍから１７５ｒｐｍまでの範囲であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の圧縮点火内燃機関。
【請求項８】
前記第一燃料は重油であり、前記燃料コンディショナーは水であることを特徴とする請求項１に記載の圧縮点火内燃機関。
【請求項９】
２ストローククロスヘッドディーゼル機関又は４ストロークディーゼル機関等の圧縮点火内燃機関のシリンダーにおける、燃料噴射器により燃焼室に直接噴射される混合燃料の混合方法において、
個々のシリンダーにおける燃料噴射の開始と比較される、当該シリンダーの検出された燃料点火開始に基づいて、前記燃料噴射器に配給される混合燃料内の少なくとも第一燃料と燃料コンディショナーの混合比を調整して、混合燃料の点火遅延が点火遅延用所定値よりも長くなるように維持することを特徴とする混合燃料の混合方法。
【請求項１０】
前記混合比は、前記混合燃料の価格が最小になるように機関運転条件を変化させるよう調整されることを特徴とする請求項９に記載の混合燃料の混合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２ストローククロスヘッドディーゼル機関又は４ストロークディーゼル機関等の圧縮点火内燃機関に関し、その圧縮点火内燃機関は、燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射器を内部に有するシリンダーと、そのシリンダー内の燃料の燃焼を検出する燃料センサーと、その燃料センサーからの信号を受け取る少なくとも１つの電子制御ユニットとを備えている。
【背景技術】
【０００２】
この種の機関としては、市場にあるものとして、燃料センサーが例えば排気温度センサーであるＭＡＮディーゼル社のＭＥ機関が知られている。この機関は、典型的には、重油等の単一燃料で動作するか、又は主燃料とパイロット燃料とで動作する。ここで、例えば、主燃料としては気体があり、燃焼室での圧縮点火のきっかけを与えるパイロット燃料としては油がある。主燃料とパイロット燃料のように、２種類の燃料が同時に使用される場合には、その２種類の燃料の相対的消費量は、多かれ少なかれ固定的であるか、何回もの燃焼サイクルに渡って大変ゆっくりと変化する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
何年もの間、燃油消費量がとりわけ低くなるように、ずなわち、発生パワーｋＷｈ当たりの消費燃料を少なくする方向性で各種研究がなされてきた。また、最近の１０年ほどにおいては、主として、大きなディーゼル機関は理論的に得られる効率に極めて近いところで動作しているということから、上記方向性での大きな成果は為されていなかった。
【０００４】
本発明によれば、経済的な意味において燃料消費を最適化して機関運転にかかる費用を抑えることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
かかる観点から、本発明による機関は、燃料混合器が、少なくとも、第一燃料の第一源及び燃料コンディショナーの第二源に接続され、個々のシリンダーにおける燃料噴射の開始と比較される、当該シリンダーの検出された燃料点火開始に基づいて、少なくとも１つの電子制御ユニットは、前記混合器により燃料噴射器に配給される混合燃料内の前記第一燃料と前記燃料コンディショナーの混合比を制御し、点火遅延が点火遅延用所定値にある場合には前記混合燃料の点火性を減退させることを特徴とする。
【０００６】
電子制御ユニットは、検出された点火開始時点と燃料噴射開始時点に基づいて、シリンダー内の燃焼において生じる実際の点火遅延を表わしている時間差を判定する。電子制御ユニットは、この時間差を点火遅延用所定値と比較し、もしその時間差が点火遅延用所定値とほぼ等しい場合には、制御ユニットは、混合燃料の点火性が減退するように混合比を制御する。従って、電子制御ユニットは、低品質の燃料の使用量が増加するように混合燃料を制御する。
【０００７】
電子制御ユニットは、燃焼が進行しつつある状態で、シリンダー内の個々の燃焼過程から情報を受け取っているので、個々のシリンダーにおける燃料点火開始の検出により、混合比を素早く調整することができる。従って、電子制御ユニットは、同じシリンダーでの次の燃料噴射が行われる前に混合比を調整することができる。これにより、測定値が多くの燃焼サイクルに渡って実際平均化されてしまうような排気温度計測に基づく検出よりももっと早く混合比を調整できるという、検出における必要性を満たすこととなる。
【０００８】
このような点火遅延の変化の素早い検出によれば、制御ユニットは、燃料構成には関係ないが、代わりに機関負荷、吸入空気の湿度、シリンダー各部（内筒、シリンダーカバー、及びピストンは、機関がまさに運転を始めた段階では比較的冷えている）の温度、吸入空気に含まれる酸素、等の他の要因により引き起こされる点火遅延の変化を効果的に補償できる。かかる変化は避けることができず、これまで、不利な機関運転条件において適切な燃焼を保証するため、十分に高品質な燃料を利用するという要求が考慮されてきた。電子制御ユニットがより高い品質に混合燃料を調整するということは運転条件の変化という観点から必要なことであるので、実際の点火遅延の変化が早急に検出できるようになれば、機関運転条件が好ましいときには、安全に、大変低品質な混合燃料を使用することができるようになる。
【０００９】
電子制御ユニットは、検出された点火遅延が点火遅延用所定値と同じ長さのときには、混合燃料に低品質の燃料を加える。混合燃料内で低品質の燃料が増加すると、点火遅延が長くなる一方、消費混合燃料の価格が低下する。
【００１０】
好適な実施形態にあっては、第一燃料は、燃料コンディショナーよりも低価格の燃料であり、燃料コンディショナーは、第一燃料よりも高品質な燃料である。利用できる燃料成分がこれらの特性を有している場合、電子制御ユニットは、より高価である高品質の燃料コンディショナーを少なくして、一方、第一燃料を多く含まれるように混合燃料を制御する。これにより消費される燃料の価格を抑えることができる。もし電子制御ユニットが、最低品質の燃料のみが使用されるように、すなわち混合燃料が第一燃料のみからなるように、混合燃料を調整したならば、この燃料から生ずる点火遅延の値が点火遅延用所定値よりも小さくあるべきであっても、機関はその点火遅延の値で運転されなければならない。このことは機関に何ら問題をもたらさない。最低品質の燃料よりもより点火性が速い燃料でもって運転できるものの、経費節減を最大限に達成できない可能性があるからである。
【００１１】
好適な実施形態にあっては、第一燃料は、燃料コンディショナーのＣＣＡＩ値よりも高いＣＣＡＩ値を有する。燃料の着火性指数（ＣＣＡＩ値）は、燃料の粘度及び密度に依存するものであり、低いＣＣＡＩ値は、高いＣＣＡＩ値を有する燃油よりもより素早く点火する燃油であることを表わしているという意味において、そのＣＣＡＩ値は、燃油の点火特性を表わすものとして捉えることができる。
【００１２】
特に、船舶の主機関として動作する内燃機関については、第一燃料及び燃料コンディショナーは、ともに重油である。これらの重油生成物が素早く船舶に積み込むことができ、異なる特性の重油で運転できるような機関によれば、船舶所有者は、より高品質な重油と共に、大変安価な又は得られる最も安価な重油を購入して積み込むことができることになる。
【００１３】
好適な実施形態にあっては、点火遅延用所定値を点火遅延用所定最大限界値に近い値に設定することにより、燃料コンディショナーの消費が最少化される。第一燃料が、点火遅延が許容できないほど長いために、その燃料のみでは機関が満足に運転されないような低品質のものである場合、電子制御ユニットに点火遅延用所定最大値を与えてやることが適当であるかもしれない。そしてそのような値が与えられた場合、点火遅延用所定値を当該最大限に近づけて設定することが可能となる。そのような設定の利点としては、電子制御ユニットが、機関が運転を維持できる最も低い品質に近づけて燃料の混合を続けることができ、その結果、機関に使用できる各種燃料について、燃料コストを最低にすることができるであろうということである。
【００１４】
好適な実施形態にあっては、１００％機関負荷において、機関速度は、４５ｒｐｍから１７５ｒｐｍまでの範囲である。第一に、機関速度が遅い場合には、機関サイクルはより長く続くのであるから個々の燃焼過程で使用できるより長い時間があり、第二に、低速機関は、とりわけ大変大きいパワーの機関であり、燃料消費が多いので低品質燃料を使用することが重要な問題となるものであることから、低品質の燃料が利用できる能力というのは、低速で運転される機関ではより強く主張される。大変低速で運転されるいくつかの機関は、コンテナ船用の機関であり、そのような機関は、例えば７５，０００ｋＷ以上のパワーを有する。
【００１５】
上述のように、燃料コンディショナーは、第一燃料よりもより迅速に点火できる燃料とすることができる。しかしながら、本発明の範囲内のものとして、第一燃料は重油であり、燃料コンディショナーは水とすることができる。水を燃料に混和すると、点火遅延が増加する（点火性は減退する）。
【００１６】
本発明は、２ストローククロスヘッドディーゼル機関又は４ストロークディーゼル機関等の圧縮点火内燃機関のシリンダーにおける、燃料噴射器により燃焼室に直接噴射される混合燃料の混合方法に関する。個々のシリンダーにおける燃料噴射の開始と比較される、当該シリンダーの検出された燃料点火開始に基づいて、燃料噴射器に配給される混合燃料内の少なくとも第一燃料と燃料コンディショナーの混合比が調整され、混合燃料の点火遅延が点火遅延用所定値よりも長くなるように維持される。コスト削減の観点におけるこのことの利点は、上述においてすでに説明されており、ここで参照するものとする。
【００１７】
好ましくは、混合比は、混合燃料の価格が最小になるように機関運転条件を変化させるよう調整される。その結果、この方法は、運転しつつ、燃料噴射器に配給される混合燃料を、機関の現在の実際の運転条件に対して調整する。
【００１８】
本発明の実例や実施形態が、極めて概略化された図面を参照して、詳細に以下に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明による機関の概略側面図である。
【図２】図２は、本発明による機関のための燃料供給システムの例を示す図である。
【図３】図３は、光学タイプの燃焼センサーを示す図である。
【図４】図４は、光学タイプの燃焼センサーの更なる詳細を示す図である。
【図５】図５は、図４の燃焼センサーの光ファイバーの端部を描く図である。
【図６】図６は、異なる角度を有するように光ファイバーの端部を成形する効果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明による圧縮点火内燃機関としては、図１に示したような２ストローククロスヘッドディーゼル機関が考えられる。かかる機関としては、ＭＡＮディーゼル社製のＭＣ又はＭＥタイプのもの、又はバルチラ社製のSulzer RT-flex又はSulzer RTAタイプのもの、又は三菱重工業社製のものがある。この種の機関は、船舶の主機関として、又はパワープラントの据付機関として典型的に使用される大きな機関である。そのシリンダーは、例えば、２５ｃｍから１２０ｃｍまでの範囲の内径を有しており、その機関は、例えば、３０００ｋＷから１２０，０００ｋＷまでの範囲のパワーを有している。機関速度は、とりわけ４０ｒｐｍから２５０ｒｐｍまでの範囲である。本発明による機関は、あるいは４ストロークディーゼル機関でもよく、機関速度は例えば３００ｒｐｍから１４００ｒｐｍまでの範囲であり、機関パワーは１３００ｋＷから３０，０００ｋＷまでの範囲である。本発明による圧縮点火内燃機関は燃料としてとりわけ重油を使用することができる。
【００２１】
図１の機関は、機関フレーム３のシリンダー部２内に搭載されたシリンダー内筒１を備えたシリンダーを有している。排気バルブハウジング４がシリンダーカバー５に搭載され、いくつかの、又はすべてのシリンダーに共通に、排気ダクト６が個々のシリンダーから排気受容器７に延びている。排気受容器７においては、排気ダクトから発せられた排気パルスにより生じた圧力変動が、より平坦な圧力に均等化され、また、１つ以上のターボチャージャー８が、排気受容器７からの排気を受け取って、排気受容器と同様、縦長の圧力容器である掃気受容器９を備える掃気システムに圧縮空気を送る。
【００２２】
図２において、シリンダー部２は、単一シリンダーのみが描かれているが、２ストローク機関の場合には４から１５シリンダーというように、また４ストローク機関の場合には４から２０シリンダーというように、機関は複数のシリンダーを有しているものである。各シリンダーは、１つ以上の燃料供給装置１０に繋がっている。燃料供給装置はポンプであってもよく、その場合には、燃料システムは、燃料搬送パイプ１１内の搬送圧力が例えば２バールから１５バールまでの範囲の相対的に低い圧力で、燃料を燃料供給装置に配する必要があるだけである。あるいは、燃料供給装置は、単なるバルブか、又は計量装置に接続されたバルブであり、燃料搬送パイプは、高圧パイプであり、その内部では、燃料に対して噴射圧力よりも高い圧力、例えば５００バールから１５００バールまでの範囲の搬送圧力がかかっている。そのような燃料システムは、共通レールシステムと呼ばれる。いずれの場合も、通常機関動作の間に開いた位置に保持されるバルブ１３を備えた分岐導管１２により、燃料供給装置１０は、燃料搬送パイプ１１に接続される。燃料供給装置１０は、高圧燃料導管１５を介して燃料噴射器１４に接続される。帰還導管１６が噴射器から延びて燃料帰還線１７に至っている。シリンダー１つに対する噴射器の数は、シリンダーのパワーに依存する。より小さな機関においては、一燃料過程に必要な燃料の量を噴射するのには、１つのシリンダーで十分であろうが、より大きな、よりパワフルな機関においては、２つ又は３つの噴射器が必要かもしれない。１つのシリンダーに対していくつかの噴射器が備わっている場合には、１つのシリンダーに対して１つの燃料供給装置１０を備えるようにしてもよいし、図２に示すようにそのいくつかの噴射器が１つの燃料供給装置を共有するようにしてもよい。
【００２３】
個々のシリンダーにおいては、ピストン１８がピストンロッド１９上に搭載されており、更にそのピストンロッド１９は、クロスヘッド及び接続ロッド（図示せず）を介してクランクシャフト上のクランクピンに接続されている。機関が４ストローク機関であれば、ピストンは、直接接続ロッドに接続されている。燃料噴射器は、燃焼室２０に燃料を噴射し、その燃焼室においては、燃料は、ピストン上部の気体の温度により自動的に点火する。ピストンは、上方圧縮ストロークの間、吸入空気を圧縮するので、内部は高温になる。従って、点火のタイプは圧縮点火であり、オットーサイクルに基づき動作する機関において利用されるスパーク点火とは異なる。
【００２４】
噴射器は、燃料を霧状にして燃焼室内の圧縮空気内に噴射し、それにより燃料は熱い空気により熱せられ、しばらく、すなわち点火遅延、の後、燃料は発火して燃焼し始める。点火遅延は、燃料の噴射時から始まる。この開始時点は、実際の計測により、又は燃料供給装置１０を活性化する信号のタイミングに基づいて得られる。
【００２５】
燃料噴射器１４に搭載されたセンサーが実際に計測して配線２２を介して電子制御ユニット２１に信号を送るようにしてもよい。噴射の開始を計測するセンサーは、噴射器内において針の変位に応答する磁気センサーであってもよいし、当該変位に応答する又は噴霧器の燃料チャネル内の高圧に応答する圧力センサーであってもよいし、噴霧器の背端面に接続されている振動センサーであってもよい。燃料噴射器のバルブシートが開き、燃料が前方へ流れて噴霧器の穴の端に当たると、圧力インパルスが生じ、それが振動センサーにより検出可能となる。
【００２６】
開始点は、あるいは、燃料供給装置が動作している期間の起点と見ることもできる。特定の機関については、燃料供給装置の動作と燃料の燃焼室への実際の噴射開始との間の遅延を判定することができる。そして、電子制御ユニット２１は、開始点を、燃料供給装置が動作し始めた時間にその所定の遅延時間を足したものとして算出する。特に、電子制御ユニットもまた燃料供給装置に対して動作信号を送るような場合には、この開始時点の決定は非常に簡単に実現できる。燃料の特性が、遅延時間の決定時に使用されている燃料の特性ととりわけ異なっているような場合には、この判定において、僅かな不正確性が生ずる。これは、遅延時間の手動修正、例えば、その所定の遅延時間に加えられるべき訂正因子用正値又は負値を導入することにより補償できる。
【００２７】
点火遅延は、燃料が実際に燃焼室内で点火した時点で終わる。この終わりの時点は、シリンダー内の燃料の燃焼を検出する燃焼センサーを使用することにより、各種方法で判定できる。一実施形態においては、燃焼センサーは、燃焼により生じたシリンダー圧力の上昇を検出する圧力センサーである。そのような圧力センサーは、ピストンが上死点にあるときの上側ピストンリングよりも上の内筒の側面に搭載することができるし、またシリンダーカバー内にも搭載できる。あるいは、圧力センサーは、シリンダーカバー５をシリンダー部２にクランプするカバー用植込みボルトに生ずる張りを計測するひずみゲージ機器であってもよい。燃焼室内の圧力が増すと植込みボルトに生ずる張りが増すのであるから、その張りというのは圧力値に変換可能だからである。関連事象が圧力上昇の開始時点ということであるのだから、終了時点を判定する目的のためには、ひずみを圧力に変換する必要はなく、そのためには、ひずみが増加した時点を記しておけば十分である。
【００２８】
燃焼センサーは、あるいは、シリンダーカバー又はシリンダー内壁に搭載された温度センサーであってもよい。点火は、燃焼室内に含まれる気体の温度を上昇させるのであるから、温度センサーにより検出可能である。
【００２９】
圧力情報及び温度上昇のいずれもかなり緩やかに変化するという性質を有する。故に、終わりの時点を求めるために、検出された温度又は圧力上昇時点から訂正値を差し引くこともできる。その訂正値というのは、経験に基づくものであり、所定の訂正値として電子制御ユニット２１に格納されるか、又は機関がどのように運転されているかということの観測に基づいてシステムに対してマニュアルで入力してもよい。
【００３０】
燃焼センサーは、あるいは、燃焼室において、燃料の点火により発せられた光を検出することができる光センサーであってもよい（好ましくは、ＵＶ光及び／又は可視光）。そのような燃焼センサー２３は、大変速い動作性質を有し、即座に点火の開始時点を検出するので、上述した点火遅延の終わりの時点を高精度に検出することができる。光を検知する燃焼センサー２３は、一実施形態においては、図４に示されるように搭載されており、つまり、シリンダーカバーに穴２４が開いており、外側溝を有するホールダ２５が穴の嵌合内側溝に対して捻じ込まれて燃焼室の方へ導かれる。ホールダ２５は、２本の光ファイバーが装填される中央貫通孔を有しており、それらの内側の端は燃焼室内に位置しているか、または穴４内において燃焼室に近い所に位置して燃焼室の内容物を障害なく監視できるようになっている。
【００３１】
それらの光ファイバーのうち、一方の光ファイバー２６は、光検出ファイバーであり、これが事実上の燃焼センサーを構成している。光ファイバー２６は、その外側端において、光検出装置２９に接続されており、その光検出装置２９は、受信した光強度が閾値以上のときに配線３０を介して電子制御ユニット２１に対して信号を送る。光検出装置２９としては、光検出ダイオードを採用できる。他方の光ファイバー２７は、試験目的のために備えられているものであり、その外側端において、ＬＥＤ（光放射ダイオード）等の光源８に接続されている。
【００３２】
図３に描かれるように、シリンダーは２つの燃焼センサー２３を備えており、それぞれ関連した構成物が付随した前述の２本の光ファイバー２６，２７を備えている。副センサー２３は、他のセンサーが故障した場合のバックアップセンサーの役割を果たすと共に、更にそれらのセンサーにより検出システムが自身の補正機能を検証できる自己検証システムたり得る。通常動作においては、システムは計測モードにあり、各センサーは個々に動作し、検出した点火に係る信号を電子制御ユニット２１に送る。電子制御ユニット２１は、ほぼ一致しているべきその２つの信号を比較し、それらの信号が所定閾値以上に互いに離れているならば、電子制御ユニット２１は、自己制御手順を開始する。
【００３３】
自己制御手順の作動時において、燃焼が起こっていない燃焼サイクル期間において、燃焼センサーの機能がチェックされる。そのチェックは、例えば、ピストンの圧縮ストローク期間中に行われる。好ましいチェック手順を以下に示す。Ａ）センサーの１つにおける光源２８が起動され、光ファイバー２７を通過して燃焼室に入る光を発する。その燃焼室内においては、センサーの他方が光を検出する。これにより光源と他のセンサーの両方が正しく動作していることが示される。Ｂ）センサーの他方における光源２８が起動され、光ファイバー２７を通過して燃焼室に入る光を発する。その燃焼室内においては、センサーの前記一方が光を検出する。これにより光源と前記一方のセンサーの両方が正しく動作していることが示される。Ｃ）Ａ）及びＢ）における検出信号が電子制御ユニット２１において比較され、それらの信号の偏差が閾値以下であれば、両センサーによる補正機能は受け入れられ、通常動作が続行される。一方、その偏差が閾値より大きい場合には、それらの検出値は標準値と比較され、それらのセンサーの一方が正常に機能しているものとして受け入れられ、他方は停止され、更に故障信号がオペレータに発せられる。
【００３４】
好適な実施形態においては、光ファイバー２６は、燃焼室に面する端面において、光ファイバーの長手軸に対して角度αを有するような少なくとも１面の平坦面３１を有するように成形される（図５）。角度αは、光ファイバーが光を検出できる範囲の角度βに影響を与える。図５の線３２は、入射光を表わしており、その図は、光がどのように光ファイバーに入射し、ファイバー材とファイバー上のコーティング３３との間を通過する際にどのように反射するかを示している。角度αの効果が更に詳細に図６に示される。図６の左側においては、端面が角度α＝６０°であり、光ファイバーは、暗い帯で表現されている角セクター３４内の光を検出できる。図６の中央においては、角度α＝４５°を有するように端面が成形された光ファイバーが、１８０°以上をカバーするセクター３５、３５’、３５”内の光を検出できることが示されている。ところが一方、図６の右側においては、端面が角度α＝３５°を有する場合には、光ファイバーは、より狭い角セクター３６内の光しか検出できないことが示されている。角度α＝４５°が好ましい。
【００３５】
点火遅延は、噴射の開始と点火の開始の間の時間として判定される。本発明によれば、点火遅延は、低コストで所望の機関シャフトパワーを生み出すことを目的として、噴射器１４に低品質の燃料を供給するために利用される。燃料品質の調整は、少なくとも２つの異なる燃料を混合し、一方で機関の要求を満たす共に他方で好ましい低価格を実現するような混合燃料とすることにより行われる。
【００３６】
重油を利用するように設計された燃料システムの一例が図２に示される。重油というのは典型的には室温で液体ではないので、重油を使用するということは燃油システムをある要求下におくことを意味している。重油を送り出すことができるようにするため、室温以上、例えば約７０から８０℃にまで温度上昇するように加熱される必要がある。更に、重油は、消費される以上の量が燃油システム内を循環することにより、流動性の欠如による遮断を避けるために、システム内のあらゆる箇所において十分に上昇した温度で加熱油の循環が維持されるようにすることが要求される。そして、システムは、すべての精巧な部分から重油を一掃できるように設計されている必要がある。なお、その一掃は、典型的には、機関が停止される前に、重油による運転からマリンディーゼル油（ＩＳＯ８２１７）又は同様の油による運転に切り替えることにより実現される。燃油システムは、ディーゼル油タンク３７を有しており、そのタンク３７を燃油システムから遮断するような位置にバルブ３８を設定することにより、機関連続運転の間、そのタンクは待機状態に維持される。そのタンクはパイプ３９を介して油で満たすことができると共に通気口４０を介して外気と通じさせることもできる。
【００３７】
第一燃料の第一源は、タンク４１という形で提供され、そのタンクはパイプ４２を介して第一重油で満たされる。燃料コンディショナーの第二源は、タンク４３という形で提供され、そのタンクはパイプ４４を介して第二重油で満たされる。通気口４０によりそれらのタンクは外気に通じている。機関の通常運転の間、バルブ４７は、矢印Ｂで示される通り、タンク４１からの排出パイプ４９が流れの意味で第一組の燃料ポンプ４８の方に接続され、タンク３７への接続が遮断されるような位置に維持される。機関の通常運転の間、バルブ３８は、矢印Ａで示される通り、タンク４３からの排出パイプ４５が流れの意味で第二組の燃料ポンプ４６の方に接続され、タンク３７への接続が遮断されるような位置に維持される。
【００３８】
第一燃料は、第一組の燃料ポンプ４８により圧力がかけられ、フィルター５１を介して流れ、燃料混合器５２の方にしか流れないようにするチェックバルブを備えた導管５３を介して燃料混合器５２に送られる。燃料コンディショナーは、第二組の燃料ポンプ４６により圧力がかけられ、フィルター５４を介して流れ、導管５５を介して燃料混合器５２に送られる。
【００３９】
燃料混合器５２は、タンク４１及び４３から供給された燃料を混合して混合燃料とし、その混合燃料は、導管５６を介し、燃料供給装置１０で受け入れられるような圧力にまでその混合燃料に圧力をかける第三組の燃料ポンプ５７に配される。燃料システムは、第三組の燃料ポンプの下流側に、燃料加熱ユニット５８及び付加燃料フィルター５９を有していることが好ましい。
【００４０】
燃料帰還線１７が、燃料供給パイプ１１における圧力調整バルブ６０に接続されると共に、燃料供給パイプ１１及び燃料帰還線１７において混合燃料が再循環するように、導管６２を介して導管５６に接続される非通気装置６１に接続されている。その再循環により、混合燃料の構成の変化が、素早く、導管１２における混合燃料が供給される燃料消費点にまで廻ることが保証される。
【００４１】
燃料混合器５２は、タンク４１及び４３から供給される燃料の混合比を調整する電子制御ユニット２１により制御される。電子制御ユニットは、噴射の開始と点火の開始の間の時間の上述の判定により、現在の点火遅延について、連続して更新される。この点火遅延は、機関における唯一のシリンダーに搭載されたセンサーから、又は機関における幾つかの又はすべてのシリンダーに搭載されたセンサーから得られる。
【００４２】
運転条件又は燃料構成が変化して点火遅延が短くなると、電子制御ユニットは、点火誘起性低下燃料（故に質が落ち安くなる）が増すように混合燃料の混合比を変化させることによりこの変化を補償する。そのような増加の効果により、混合燃料の点火性が低下し、それにより点火遅延は増加する。特定の機関に関しては、所定の最短点火遅延が電子制御ユニットに設定できるようになっている。その所定の点火遅延は、機関速度に依存する。一般的に、機関速度が遅いときには、長い点火遅延が許容される。１００％機関負荷において約８０ｒｐｍの機関速度を有する２ストローク機関については（本文において機関速度とは、１００％機関負荷のときの速度をいうものとする）、点火遅延の所定値は好ましくは約３．５から３．９ｍｓに設定される。
【００４３】
電子制御ユニットは、点火遅延の所定値に加えて、点火遅延の最大限界値をも備えるようにしてもよい。この限界値は、適正な点火が保障されるような値を設定することが可能であり、できれば実際の機関運転の経験に基づく安全許容範囲が付加されていることが望ましい。約７０ｒｐｍの機関速度を有する２ストローク機関については、点火遅延の最大限界値は、好ましくは約４．０ｍｓに設定される。
【００４４】
通常機関運転が終了し、機関が停止するときには、燃料システムは、タンク３７から燃料ポンプ４６及び４８へ通じさせるような位置にバルブ３８及び４７を設定し、排出パイプ４５及び４９におけるバルブを閉じることにより、タンク３７からのディーゼル油に基づいて運転するように変更される。
【００４５】
重油以外の他の燃料が当然利用できる。燃料コンディショナーとしては、例えばエタノールのような生化学的生成燃料が考えられ、第一燃料としては、例えばタールやアスファルトを含有する燃料のような非常に低品質な燃料が考えられる。とりわけ、混合燃料は、高品質すぎる燃料を使用することなく所望の点火特性を呈することができさえするような混合状態に、機関の運転中に、調整されるのであるから、広い範囲の他の燃料もまた使用可能である。
【００４６】
勿論、二種よりも多い燃料、例えば三種、四種、五種又はそれ以上の燃料を使用することも可能であり、その場合には、それぞれの燃料が個々の燃料タンクに蓄えられ、別々のポンプ及び導管を介して燃料混合器に送られる。
【００４７】
個々の燃料の点火性というのは、着火性指数（ＣＣＡＩ：Calculated Carbon Aromaticity Index）値により示される。この値は、燃油の粘度及び密度に依存する。ＣＣＡＩ値は、以下の式を利用して算出される。
【００４８】
ＣＣＡＩ＝Ｄ−８１−１４１Log10Log10（Ｖｋ＋０．８５）−４８３Log10（（Ｔ＋２７３）／３２３）
ここで、
Ｖｋ＝温度Ｔ℃での動粘度（ｍｍ２／ｓ）
Ｄ＝１５℃での密度  ｋｇ／ｍ３
である。
【００４９】
第一燃料は燃料コンディショナーよりも高いＣＣＩＡ値を有していることが望ましいので、燃料は、高いＣＣＩＡ値を有する燃料が最大限に使用されるように混合される。
一実施形態にあっては、点火遅延の測定は、１つのシリンダーについてのみ行われる。これは、１つのシリンダーのみが燃焼センサーと、可能であれば燃料噴射の開始を検出するセンサーとを備えるようにすればよいので、実施化は容易である。他の好ましい実施形態にあっては、機関の複数のシリンダー、例えばすべてのシリンダー、において、点火遅延の測定が行われるようになっている。より多くのシリンダーにおいて点火遅延の測定が行われれば１つのシリンダーでの故障条件というのが検出できるのであるから、この実施形態によれば機関に関する信頼性が増すことになる。
【００５０】
請求項の範囲内において修正が可能であり、特に、開示された実施形態の詳細を新たな実施形態に組み込むことが可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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