(57)【要約】  車両を駆動する内燃機関を備え、内燃機関が、ディーゼルを燃焼室に注入する噴射器を有する燃焼室と、ガス混合物を燃焼室に送達する供給ラインと、水素ガスおよび酸素ガスを生成する電解室と、水素ガスおよび酸素ガスを電解室から吸い出す真空ポンプとを備える、車両駆動システムが開示される。車両駆動システムは、揮発性有機化合物、特にメタノールまたはエタノールを受容するガス化タンク、ならびにガス混合物を燃焼室に供給する供給ラインを更に備え、ガス混合物は、ガス化タンクからのガス化した有機化合物と、水素ガスおよび酸素ガスの少なくとも一部とを含む。更に、対応する車両駆動システムの操作方法が開示される。
2018525570.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両を駆動する内燃機関（５０）であって、
ディーゼルを燃焼室（５２）に注入する噴射器を有する燃焼室（５２）を備える内燃機関（５０）と、
水素ガスおよび酸素ガスを生成する電解室（２０）と、
前記水素ガスおよび前記酸素ガスを前記電解室（２０）から抜き出す真空ポンプ（２５）とを備える、車両駆動システムであって、
前記車両駆動システムが、
揮発性有機化合物、特にメタノールまたはエタノールが受容されるガス化タンク（３０）と、
空気を前記ガス化タンク（３０）に給送する空気圧縮機（３５）と、
前記ガス化タンク（３０）からのガス化した有機化合物と、前記水素ガスおよび前記酸素ガスの少なくとも一部とを含むガス混合物を、前記燃焼室（５２）に送達する供給ライン（３８）とを更に備えることを特徴とする車両駆動システム。
【請求項２】
請求項１に記載の車両駆動システムであって、
前記真空ポンプ（２５）および前記ガス化タンク（３０）が、前記水素ガスおよび前記酸素ガスを少なくとも部分的に、前記真空ポンプ（２５）によって前記電解室（２０）から前記ガス化タンク（３０）へと搬送して、前記ガス混合物を生成することができるように配置されたことを特徴とする車両駆動システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載の車両駆動システムであって、
前記電解室（２０）、および前記電解室（２０）から前記ガス化タンク（３０）までのラインシステムが形成されることによって、前記水素ガスおよび前記酸素ガスを分離せずに酸水素ガスとして搬送することができることを特徴とする車両駆動システム。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の車両駆動システムであって、
ターボ過給機（４０）が提供され、
前記供給ライン（３８）が、前記ガス混合物を、前記ターボ過給機（４０）の圧縮機（４２）を介して前記燃焼室（５２）へと案内できるように設計されたことを特徴とする車両駆動システム。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の車両駆動システムであって、
前記ガス化タンク（３０）へと案内された前記水素ガスおよび前記酸素ガスが、複数のノズルを介して前記ガス化タンク（３０）の下部に導入されることを特徴とする車両駆動システム。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の車両駆動システムであって、
排気ガスを清浄する排気フィルタ（６０）が提供され、
前記電解室（２０）で生成される場合がある、前記水素ガスおよび前記酸素ガスを分離するセパレータが存在し、
前記酸素ガスの一部分を前記排気フィルタ（６０）に案内するライン（６２）が存在し、
前記供給ライン（３８）によって前記燃焼室（５２）へと案内される前記ガス混合物が、前記酸素ガスおよび前記水素ガスの残り、ならびに前記ガス化した有機化合物を含むことを特徴とする車両駆動システム。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の車両駆動システムであって、
前記電解室（２０）に電流が供給され、電流を用いて前記水素ガスおよび前記酸素ガスが前記電解室（２０）内で得られ、
コントローラ（１０）が存在し、内燃機関動作の瞬間的性質の関数として、前記電解室（２０）への前記電流および／または水の導入を制御、ならびに／あるいは前記真空ポンプ（２５）の給送能力を制御するように設計されたことを特徴とする車両駆動システム。
【請求項８】
請求項７に記載の車両駆動システムであって、
前記コントローラ（１０）が、前記内燃機関（５０）の給気圧力を前記内燃機関動作の瞬間的性質として使用するように設計され、前記内燃機関動作の瞬間的性質に応じて、前記電流、前記水の導入、および前記給送能力が制御され、
前記コントローラ（１０）が、前記給気圧力が高いほど、前記電流および前記給送能力を高く調節するように設計されたことを特徴とする車両駆動システム。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の車両駆動システムを備えることを特徴とする陸上車。
【請求項１０】
車両が内燃機関（５０）を用いて駆動され、
ディーゼルが、噴射器を用いて前記内燃機関（５０）の燃焼室（５２）に注入され、
水素ガスおよび酸素ガスが電解室（２０）で生成され、
前記水素ガスおよび前記酸素ガスが、真空ポンプ（２５）を用いて前記電解室（２０）から吸い出される、車両駆動システムの操作方法であって、
揮発性有機化合物、特にメタノールまたはエタノールがガス化タンク（３０）内でガス化され、
空気が空気圧縮機（３５）を用いて前記ガス化タンク（３０）に給送され、
ガス化した有機化合物と前記水素ガスおよび前記酸素ガスの少なくとも一部とを含むガス混合物が、前記燃焼室（５２）へと案内されることを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法であって、
前記電解室（２０）内で、前記真空ポンプ（２５）を通して減圧が、特に１ｂａｒ未満、特に２００ｍｂａｒから７００ｍｂａｒ、特に３００ｍｂａｒから６００ｍｂａｒの圧力が発生することを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１０または１１に記載の方法であって、
前記真空ポンプ（２５）が、前記電解室（２０）の動作中、ガスで充填されるのが最大で前記電解室の四分の一となる程度のガスを前記電解室（２０）から抜き出すことを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１０から１２のいずれか１項に記載の方法であって、
点火タイミングが、上死点よりも前に２０°未満、特に１７°から１９°、特に１７．５°から１８．５°のクランク軸角度でもたらされることを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１０から１３のいずれか１項に記載の方法であって、
エンジン出力のパラメータ、特に前記内燃機関（５０）の給気圧力が既定の閾値に達した場合、前記真空ポンプ（２５）が最大給送能力で操作され、
前記パラメータが前記既定の閾値を超えて増加した場合、空気を前記ガス化タンク（３０）へと給送する空気圧縮機（３５）が付加的に操作されることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１のプリアンブルによる車両駆動システムに関する。本発明はまた、請求項１０のプリアンブルによる車両駆動システムの操作方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両駆動システムは、陸上車、特にトラック、および他の商用車両、ならびに車を駆動するのに役立つ。この目的のため、車両駆動システムは、例えばディーゼル燃料向けの内燃機関を備える。更に、車両駆動システムは、水素ガスを生成する電解室を備えてもよい。水素ガスは、一般に、ディーゼル燃料の代わりに、またはそれを補うのに使用することができる。
【０００３】
一般的な車両駆動システムは、車両を駆動する内燃機関を備え、内燃機関は、ディーゼルを燃焼室に注入する噴射器を有する燃焼室を備える。車両駆動システムはまた、水素ガスおよび酸素ガスを生成する電解室、ならびに水素ガスおよび酸素ガスを電解室から吸い出す真空ポンプを備える。換言すれば、真空ポンプは、動作の際、水素ガスおよび酸素ガスを電解室から吸引するように配置される。
【０００４】
車両駆動システムを操作する一般的な方法では、内燃機関を用いて車両を駆動し、噴射器を介してディーゼル燃料を内燃機関の燃焼室に注入し、水素ガスおよび酸素ガスを電解室で生成し、真空ポンプを用いて水素ガスおよび酸素ガスを電解室から吸い出すように準備が行われる。
【０００５】
従来技術では、生成された酸素ガスおよび水素ガスを使用する様々な方法が知られている。
【０００６】
下記特許文献１（欧州特許出願公開第１  ２２７  ２４０  Ａ２号）は、水素ガスおよび酸素ガスの混合物を電解によって生成し、これを車両の内燃機関の化石燃料に添加することを記載している。電解によって生成されるガス混合物は、ここでは、内燃機関に直接つながる吸気マニホルドまたは別のラインに直接導入される。同じ原理にしたがって動作するシステムが、下記特許文献２（米国特許第５，４５８，０９５  Ａ号）、ならびに下記特許文献３（米国特許第６，２５７，１７５  Ｂ１号）、および下記特許文献４（国際特許出願公開ＷＯ２０１１／１０３９２５  Ａ１号）に記載されている。
【０００７】
下記特許文献５（ドイツ国特許出願公開第１０  ２０１１  １２０  １３７  Ａ１号）により、電解によって生成された酸素ガスが内燃機関に導入され、電解によって生成された水素ガスを別個に使用することができるシステムが知られている。
【０００８】
更に、下記特許文献６（米国特許出願公開第２０１０／００４３７３０  Ａ１号）は、電解によって生成された水素ガスを、化石燃料とともに内燃機関に導入できることについて記載している。
【０００９】
排気ガス中の窒素酸化物を低減するため、下記特許文献７（ドイツ国特許出願公開第４２  ３７  １８４  Ａ１号）は、電解によって生成される水素ガスを車両の触媒に供給する一方、生成された酸素ガスを内燃機関に供給できることを提案している。
【００１０】
言及した文献によって、特定の効率向上または排気ガス中の汚染物質の低減を達成することができる。しかしながら、内燃機関の更なる効率改善、ならびに排気ガス中の汚染物質の更なる低減が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】欧州特許出願公開第１  ２２７  ２４０  Ａ２号明細書
【特許文献２】米国特許第５，４５８，０９５  Ａ号明細書
【特許文献３】米国特許第６，２５７，１７５  Ｂ１号明細書
【特許文献４】国際特許出願公開ＷＯ２０１１／１０３９２５  Ａ１号明細書
【特許文献５】ドイツ国特許出願公開第１０  ２０１１  １２０  １３７  Ａ１号明細書
【特許文献６】米国特許出願公開第２０１０／００４３７３０  Ａ１号明細書
【特許文献７】ドイツ国特許出願公開第４２  ３７  １８４  Ａ１号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の目的は、内燃機関が特に高い効率で動作し、排気ガス中の汚染物質の特に低い排出量を有する、車両駆動システムおよび車両駆動システムの操作方法を提供することであると見なすことができる。
【００１３】
この目的は、請求項１の特徴を有する車両駆動システムによって、また請求項１０の特徴を有する車両駆動システムの操作方法によって達成される。本発明の車両駆動システム、および本発明の方法の好ましい変形例は、従属請求項の主題であり、それらについても以下の明細書において説明する。
【００１４】
上記に参照した種類の車両駆動システムは、本発明によれば、揮発性有機化合物、特にメタノールまたはエタノールが提供され、そこでガス化されるガス化タンクを備える。更に、ガス混合物を燃焼室に供給する供給ラインが設けられ、ガス混合物は、ガス化した有機化合物（即ち、ガス化タンクからの、ガス状態へと転移される揮発性有機化合物の一部）、ならびに電解室で生成された水素ガスおよび酸素ガスの少なくとも一部とを含む。したがって、供給ラインおよびガス化タンクは、車両駆動システムの動作の際、上記に定義したようなガス混合物が燃焼室に供給されるように配置される。
【００１５】
本発明によれば、上記に参照した種類の方法は、揮発性有機化合物、特にメタノールまたはエタノールがガス化タンク内でガス化され、ガス化した有機化合物ならびに電解室で生成された水素ガスおよび酸素ガスの少なくとも一部を含むガス混合物が、燃焼室に供給されるという点で、更に発展させられる。
【００１６】
本発明の重要な発想として、電解によって生成された水素ガスおよび酸素ガスは、ガス状揮発性有機化合物とともにのみ、つまり特に、ガス化したメタノールおよび／またはエタノールとともに、燃焼室に供給される。かかるガス混合物は、ＮＯｘの生成を低減することができ、燃焼室におけるディーゼルの特に急速な燃焼を引き起こすことができる。急速燃焼は、定義された時点でより高い圧力を生み出すことができ、それによって最終的には、より効率的な力の伝達が可能になる。
【００１７】
揮発性有機化合物は、原則的に、特定の有機化合物または異なる有機化合物の混合物であってもよい。「揮発性」有機化合物という用語は、室温で主にガス状である、および／または１００℃未満もしくは２００℃未満もしくは３００℃未満の沸点を有する全ての有機化合物として理解されてもよい。有機化合物は、特に、炭化水素、および／または主に水素原子と炭素原子とから成る全ての化合物であってもよい。かかる有機化合物の例は、アルカノール類（メタノールおよびエタノールなど）、またはアルカン類（メタンもしくはエタンなど）である。
【００１８】
ガス化タンクは、原則として、揮発性有機化合物が収容される任意の容器として理解されてもよい。そこで、揮発性有機化合物の少なくとも一部を、液体状態からガス状態へと転移させることができる。真空ポンプおよびガス化タンクは、好ましくは、水素ガスおよび酸素ガスが少なくとも部分的に、真空ポンプによって電解室からガス化タンクへと移送されるように配置されてもよい。このように、ガス混合物はガス化タンク内で生成される。したがって、供給ラインは、ガス化タンクで始まってもよく、ガス混合物をそこから燃焼室の方向に移送してもよい。
【００１９】
したがって、ガス化タンクは、電解室と接続された入口と、ガス化された（ガス状態へと転移された）有機化合物、ならびに流されている水素および酸素ガスを出力する出口とを備えてもよい。ガス化タンクは、液体有機化合物を、例えばエタノールを補充する、閉止可能な充填開口部を更に備えてもよい。
【００２０】
好ましくは、ガス化タンクの下部／下側部分に設けられた複数のノズルを通して、水素ガスおよび酸素ガスをガス化タンクへと供給してもよい。特に、ガス化タンクの下側半分または下側四分の一が下部と見なされてもよい。このように下部に導入することは、有利には、より強力なガス化に結びつく。複数のノズルを使用することによって、導入されたガスは、ガス化タンクを通って流れてより均等に分配されてもよく、これもやはり、より強力なガス化には有利である。
【００２１】
そのため、供給ラインはそれ自体が燃焼室まで延在してもよい。しかしながら、原則として、供給ラインが、ガス混合物を燃焼室に導く供給デバイス／手段と接続していれば十分である。供給ラインが、内燃機関の空気入口マニホルド構成要素／空気吸込み構成要素と接続していることが好ましい。
【００２２】
本発明の好ましい変形例では、ターボ過給機が提供され、供給ラインは、ターボ過給機の圧縮機を介してガス混合物を燃焼室に供給することができるように設計される。利点として、本発明の車両駆動システムの燃焼室、および燃焼室と直接境界を接する構成要素は、従来の車両駆動システムと同様に構築することができる。更に、本発明のこの変形例によって、燃焼室へと導かれるガス混合物の量を特に有効に制御することが可能になる。このことについては、後に更に詳細に記載する。
【００２３】
電解室は、一般に、電気エネルギーを使用することによって、水素ガスおよび酸素ガス、特にＨ２およびＯ２を生成する任意のデバイスとして理解されてもよい。電解の開始物質は、水または含水／水性混合物であってもよい。電解室、および電解室からガス化タンクへの供給システム／ラインシステムが、生成された水素ガスおよび酸素ガスが酸水素ガスとして連帯的にまたは分離されずに移送されるように、設計されるのが好ましいことがある。比較的単純な構造により、酸水素ガスを導入することによって燃焼機関における点火の正確なタイミングが可能になる。
【００２４】
電解室と真空ポンプとの間に、凝縮物トラップ（condensate trap）、即ち凝縮物セパレータが配置されてもよい。電解質と生成された水素／酸素の混合物との分離は、凝縮物トラップ内で達成することができる。凝縮物トラップ内で、電解質は凝縮し、次に電解質循環ポンプを用いて給送して電解室に戻すことができる。有利には、凝縮物トラップはこのように、液体の進入に対して内燃機関を保護する。ガス状の水素および酸素ガスは、対照的に、真空ポンプを用いて凝縮物トラップから吸い出される。
【００２５】
真空ポンプは、概ね任意の種類のポンプ／圧縮機であってもよい。低圧／減圧が作り出され、それによって水素ガスおよび酸素ガスが電解室から吸い出される。真空ポンプはまた、複数のポンプユニットから成ってもよい。これは、生成された水素ガスおよび酸素ガスが別々に、即ち酸水素ガスとしてではなく吸い出される場合に特に有利である。
【００２６】
水素ガスおよび酸素ガスを電解室から移送することに加えて、真空ポンプはまた、電解室の効率を向上させることもできる。電解に関して、電解質の電極が液体電解質に取り囲まれることが望ましい。キャビテーションまたは気泡生成、即ち生成された水素ガスおよび酸素ガスなどのガスは、電解を妨げ、より高温が必要になる。真空ポンプが電解室内で減圧を、特に１ｂａｒ未満、特に２００ｍｂａｒ〜７００ｍｂａｒ、特に３００ｍｂａｒ〜６００ｍｂａｒ、または３４０ｍｂａｒ〜５８０ｍｂａｒの圧力を生成する本発明の好ましい変形例では、これを回避することができる。かかる比較的低い圧力によって、４０℃未満、特に３８〜３９℃の温度で電解室を動作させることが可能になり、それによって電解の効率が増大する。
【００２７】
真空ポンプは、電解室の動作中、ガスで充填されるのが最大で電解室の四分の一、好ましくは最大で電解室の１０％となるように、多くのガス（特に、生成された水素および酸素ガス）を電解室から吸い出すように動作させることができる。
【００２８】
車両駆動システムの内燃機関は、（特に化石）エネルギー担体を燃焼させることによって、車両を駆動する熱エネルギーおよびしたがって運動エネルギーを生成する、一般に既知の方法で構築された機関であってもよい。ここで、少なくともディーゼル、即ちディーゼル燃料も注入される。ディーゼル燃料の正確な組成は、実質的に既知の方法で変動してもよい。
【００２９】
車両駆動システムはまた、排気ガスを浄化する排気フィルタ、例えばすすフィルタを備えてもよい。排気フィルタの効率的な浄化は、排気フィルタの特に長い寿命のために重要である。これは、酸素Ｏ２によって達成することができる。酸素が排気フィルタの上流側の排気ガスに添加された場合、ラジカルとして作用することができ、したがってフィルタを浄化することに役立つ場合がある。これは、本発明の好ましい実施形態において使用され、電解室で生成される場合がある水素ガスおよび酸素ガスを分離する、セパレータ、例えばダイヤフラムが設けられてもよい。更に、酸素ガスの一部を排気フィルタに供給するラインが設けられ、供給ラインから燃焼室に方向付けられるガス混合物は、酸素ガスの残り（即ち、酸素ガスのうち排気フィルタに方向付けられなかった分）を含み、水素ガスならびにガス化した有機化合物を更に含んでもよい。
【００３０】
生成された酸素ガスおよび水素ガスの分離は、原則として任意の場所で実施されてもよい。また、酸素ガスおよび水素ガスを、分離しない状態で電解室から燃焼室へと供給する一方で、この酸水素ガス混合物（即ち、酸素ガスと水素ガスの混合物）の一部を、別個のラインへと導き、そこで初めてセパレータを用いて、酸素ガスと酸素ガスから分離された水素ガスへと分離することが可能である。
【００３１】
電解室には電流が供給され、それを用いて、水素ガスおよび酸素ガスが電解室内で生成される。更に、水が導入され、それから水素ガスおよび酸素ガスが生成される。好ましくは、コントローラ／制御デバイスが提供され、電解室への電流および／または水の供給、ならびに／あるいは内燃機関の動作の瞬間的性質に応じた真空ポンプの給送力を制御するように構成される。制御は、特に、導入されるガス混合物の量が多くなるにつれて、特定の期間に注入されるディーゼルの量が多くなるようにして実施されてもよい。したがって、生成されたガス混合物は化石エネルギー担体の代替としての役割を果たさない。ガス混合物はむしろ、好適な方法で燃焼プロセスに影響を及ぼす添加物として使用される。コントローラは、特に、注入されたディーゼルと導入されたガス混合物との関係が実質的に一定であるように、即ちディーゼルの注入速度および注入量とは実質的に独立するように、電流および給送力を設定してもよい。「実質的に一定」とは、上述の関係の１０％以下、好ましくは５％以下の変動を含むものと見なされてもよい。
【００３２】
好ましい変形例では、コントローラは、内燃機関の給気圧力／マニホルド圧力を内燃機関動作の瞬間的性質として使用するように構成され、それに応じて、電流および給送能力が設定される。給気圧力は、内燃機関の吸気ラインにおける空気圧を示す。コントローラは、給気圧力が高いほど、電流および給送力を高く設定するように構成されてもよい。給気圧力の代わりに、原則として、給気圧力に依存する別の圧力、特に排気圧力が、特にターボ過給機の上流で制御に使用されてもよい。給気圧力、および／または制御に使用される別の圧力を決定するため、それぞれ圧力計測手段が提供されてもよい。圧力を使用する代わりに、制御のためのエンジン出力に関する性質、例えばガスペダル信号またはエンジン速度を使用することも可能である。かかる電気信号を使用することによって、（給気）圧力を制御に使用した場合と比べて、より簡単に誤差が生じることがある。
【００３３】
更に、空気／ガスをガス化タンクへと移送するのに、空気圧縮機が提供されるのが好ましいことがある。空気は周囲空気、特に任意のガスの混合物であってもよい。ガス化タンクへと給送される空気が多くなるほど、ガス化した有機化合物の量が多くなる。これによって、生成されるガス混合物の量が増加する。これは、内燃機関が特に高速で化石燃料を燃焼させ、結果として、生成されたガス混合物の量を特に多く添加すべきである場合に望ましい。
【００３４】
注入されるディーゼルの量が多い場合に、生成されたガス混合物をより多く供給する際、給気圧力が上昇した場合により高い給送能力で真空ポンプを動作させるのが好ましいことがある。給気圧力が既定の給気圧力値に達した場合、真空ポンプが最大給送能力で操作されてもよい。その結果、給気圧力がこの既定の給気圧力値を超えた場合、更に多量のガス混合物を供給することが望ましいであろう。酸素ガスおよび水素ガスの量は、真空ポンプおよび電解室によって制限されるが、より多量のガス化した有機化合物を、空気圧縮機を用いて供給することができる。したがって、給気圧力が既定の給気圧力値を超えた場合、空気圧縮機を更に作動させることができる。特に、給気圧力が既定の給気圧力値を上回って上昇するにつれて、空気圧縮機の出力がより高く設定されてもよい。これらの場合、真空ポンプは常に最大給送力で操作される。空気圧縮機によって、ガス混合物の組成が変化するが、これは、利用可能なガス混合物の量が不十分である場合よりもまだ良好である。この制御では、給気圧力の代わりに、給気圧力に依存する更に別の圧力（例えば、排気圧力）が使用されてもよい。更に、給気圧力の代わりに、機関出力の上昇に伴って増加する別の数量／性質、例えば機関速度が使用されてもよい。
【００３５】
好ましくは、貯蔵タンクが提供され、ガス化タンクと接続されてもよい。貯蔵タンクは有機化合物を含み、ガス化タンクを再充填するのに役立つ。あるいは、ガス化タンクにある閉止可能な開口部を介して、ガス化タンクを手動で再充填することもできる。
【００３６】
有利には、ガス混合物を導入することによって、燃焼室に注入されたディーゼルの点火をもたらすことができる。酸水素ガスを含むガス混合物によってより急速な燃焼が容易になる。点火タイミングが、（内燃機関のピストンの）上死点よりも前に２０°未満、特に１７°〜１９°、特に１７．５°〜１８．５°のクランク軸角度で引き起こされるのが好ましいことがある。この点火タイミングは、燃焼室へのガス混合物の導入のタイミングによって定義し設定することができる。この変形例では、点火タイミングは、通常よりも上死点に近接して起こる。本発明は特に急速な燃焼をもたらすので、かかる遅い点火タイミングを選ぶことができる。したがって、所望の時点で、より高い圧力を作り出すことが可能である。
【００３７】
本発明はまた、記載したように構成された車両駆動システムを備える、陸上車、例えばトラック、車、建設機械、または別の商用車両に関する。
【００３８】
記載する車両駆動システムの実施形態の意図される使用によって、本発明の方法の変形例がもたらされる。更に、本発明の車両駆動システム、特にそのコントローラの好ましい実施形態は、記載する本発明の方法の変形例を実施するように構成されてもよい。
【００３９】
本発明の更なる利点および特徴について、添付の概略図を参照して以下に記載する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明による車両駆動システムの一実施形態を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
図１は、陸上車（図示せず）、例えばトラックの一部であってもよい、本発明の車両駆動システム１００の例示的な一実施形態を概略的に示している。
【００４２】
重要な構成要素として、車両駆動システムは、水素ガスおよび酸素ガスを生成する電解室２０と、揮発性有機化合物をガス化するガス化タンク３０と、化石エネルギー担体に加えて、生成された水素ガス、酸素ガス、およびガス状の有機化合物も供給される内燃機関５０とを備える。
【００４３】
このガス混合物を供給することによって、ディーゼルまたは別の化石エネルギー担体の燃焼をより迅速に行うことができ、排気中に放出される汚染物質の生成が減少する。
【００４４】
最初に、水または別の開始物質が、電気エネルギーを使用することによって、電解室２０で、水素ガス、酸素ガス、および場合によっては更なる成分へと変換される。
【００４５】
生成された水素ガスおよび生成された酸素ガスは、供給システムまたはラインシステム２８を介して移送される。これら２つのガスは、特に、混合物として、即ち酸水素ガスとして提供されてもよい。移送のため、真空ポンプ２５が供給システム２８に設けられる。真空ポンプ２５は、電解室２０内で減圧を生成することによって、酸素ガスおよび水素ガスを吸い出す。
【００４６】
更に、電解室２０内の減圧によって、液体状態からガス状態へと転移する電解質（電解室２０内に存在する）の量が低減される。このようにして、電解室２０の効率を増大させることができる。
【００４７】
供給システム２８は、酸素ガスおよび水素ガスをガス化タンク３０に供給する。メタノールおよび／またはエタノールなどの有機化合物は、ガス化タンク３０内に提供され、水素ガスおよび酸素ガスの導入によって表面がガス化される。この目的のため、水素ガスおよび酸素ガスは、ガス化タンク３０の下部に、特に底部に導入される。このように、少なくとも水素ガス、酸素ガス、およびガス化した有機化合物、特にメタノールおよび／またはエタノールを含むガス混合物が、ガス化タンク３０内で形成される。このガス混合物は次に、供給ライン３８を介して先へと送られる。
【００４８】
供給ライン３８は、生成されたガス混合物をターボ過給機４０の圧縮機４２へと導く。ガス混合物は、周囲空気とともに圧縮機４２に移送されてもよい。この合流のため、対応するラインが提供されてもよい（図示せず）。ガス混合物は、ターボ過給機４０から内燃機関５０の燃焼室５２へと導かれる。燃焼室５２内で、ガス混合物が点火し、注入されたディーゼル燃料を燃焼させる。
【００４９】
排気ガスは、燃焼室５２から排気ライン５４を介して、ターボ過給機４０の排気タービン４４へと案内される。したがって、排気ガスの圧力は、排気タービン４４が、圧縮機４２を用いて内燃機関５０の方向にガス混合物を移送するのに使用される。排気タービン４４の下流側で、排気ガスは排気フィルタ６０に達する。
【００５０】
注入されるディーゼル燃料の量が増加した場合、燃焼室５２へのガス混合物の供給が増加されることになる。この目的のため、特に、ターボ過給機４０が使用される。ターボ過給機４０の圧縮機４２は排気タービン４４によって駆動される。排気タービン４４における排気圧力が増加した場合、排気タービン４４はより大きい出力で圧縮機４２を駆動する。少量のディーゼル燃料のみが燃焼室５２内で燃焼した場合、排気タービン４４における圧力は小さくなり、圧縮機４２による供給ライン３８での吸引はわずかしか生成されない。他方で、より多量のディーゼルが燃焼室５２内で燃焼した場合、圧縮機４２による供給ライン３８からのガス混合物の吸引はより強力になる。
【００５１】
更に、生成されるガス混合物の量は需要にしたがって制御されてもよい。この目的のため、コントローラ１０が提供されてもよく、コントローラ１０は、特に電解室２０を通る電流を調節するように構成されてもよく、したがって生成される水素ガスおよび酸素ガスの量を設定してもよい。更に、コントローラ１０は、真空ポンプ２５を制御してもよく、したがって、電解室２０からガス化タンク３０へと移送される水素ガスおよび酸素ガスの量を設定してもよい。生成されるガス混合物の量を増加させるには、より多量の電流および真空ポンプ２５のより高い給送力が設定されてもよい。生成されるガス混合物の量がより多く設定されるほど、燃焼室５２に注入されるディーゼルの速度または量は増加する。このための指標として、内燃機関５０の給気圧力が使用されてもよい。したがって、コントローラ１０は、給気圧力の増加に伴って、真空ポンプ２５の給送力、および電解室２０内の電流を増加させるように構成されてもよい。この目的のための圧力計測手段が提供されてもよい。図示される例では、ターボ過給機４０の上流側の排気圧力を計測する、圧力計測手段１２が提供される。また、この排気圧力は、生成されるガス混合物の量を制御するのに使用されてもよい。
【００５２】
電解室２０を通る最大電流および真空ポンプ２５の最大給送力を用いて達成できるように、更に多量のガス混合物をターボ過給機４０に供給するのが望ましいことがある。特に、このような場合、追加の空気圧縮機３５が提供されてもよい。空気圧縮機３５は、空気を、特に周囲空気をガス化タンク３０へと給送し、それによって有機化合物のガス化を増大させる。空気圧縮機３５のラインおよびラインシステム２８が、共通ラインに至る真空ポンプ２５で終わることによって、空気圧縮機３５からの空気と、電解によって生成される水素ガスおよび酸素ガスとが、同じノズルを介してガス化タンク３０に入れられるのが望ましいことがある。しかしながら、他の変形例では、空気圧縮機３５からの空気と、生成された水素ガスおよび酸素ガスとが、別個のラインを通してガス化タンク３０に達するのが好ましいことがある。
【００５３】
コントローラ１０はまた、空気圧縮機３５の給送力を設定する。電解室２０に最大電流が供給され、真空ポンプ２５が最大給送力で動作するときにのみ、空気圧縮機３５が操作されてもよい。
【００５４】
排気フィルタ６０を特に効率的に浄化するため、電解室２０から酸素ガスが供給されてもよい。図示される実施形態では、この目的のため、電解室２０から排気フィルタ６０につながるライン６２が提供される。例示的な実施形態に応じて、酸素ガスが水素ガスとは別個に、水素ガスを伴わずにライン６２を通して案内されるか、または酸素ガスおよび水素ガスがともにライン６２を通して移送される、電解室２０の設計が好ましいことがある。
【００５５】
生成されたガス混合物を燃焼室５２内の化石エネルギー担体に供給することによって、特に迅速な燃焼が可能になる。これにより、内燃機関５０のピストンの上死点の直前で点火を行うことが可能になって、更に高い効率が可能になる。更に、排気中に生成される汚染物質の量が低減される。
【図１】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年5月24日(2017.5.24)
【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】
車両を駆動する内燃機関（５０）であって、
ディーゼルを燃焼室（５２）に注入する噴射器を有する燃焼室（５２）を備える内燃機関（５０）と、
ガス混合物を前記燃焼室（５２）に送達する供給ライン（３８）と、
水素ガスおよび酸素ガスを生成する電解室（２０）と、
前記水素ガスおよび前記酸素ガスを前記電解室（２０）から抜き出す真空ポンプ（２５）とを備える、車両駆動システムであって、
前記車両駆動システムが、
揮発性有機化合物、特にメタノールまたはエタノールが受容されるガス化タンク（３０）と、
空気を前記ガス化タンク（３０）に給送する空気圧縮機（３５）とを更に備え、
前記ガス混合物が、前記ガス化タンク（３０）からのガス化した有機化合物と、前記水素ガスおよび前記酸素ガスの少なくとも一部とを含むことを特徴とする車両駆動システム。
【請求項２】
請求項１に記載の車両駆動システムであって、
前記真空ポンプ（２５）および前記ガス化タンク（３０）が、前記水素ガスおよび前記酸素ガスを少なくとも部分的に、前記真空ポンプ（２５）によって前記電解室（２０）から前記ガス化タンク（３０）へと搬送して、前記ガス混合物を生成することができるように配置されたことを特徴とする車両駆動システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載の車両駆動システムであって、
前記電解室（２０）、および前記電解室（２０）から前記ガス化タンク（３０）までのラインシステムが形成されることによって、前記水素ガスおよび前記酸素ガスを分離せずに酸水素ガスとして搬送することができることを特徴とする車両駆動システム。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の車両駆動システムであって、
ターボ過給機（４０）が提供され、
前記供給ライン（３８）が、前記ガス混合物を、前記ターボ過給機（４０）の圧縮機（４２）を介して前記燃焼室（５２）へと案内できるように設計されたことを特徴とする車両駆動システム。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の車両駆動システムであって、
前記ガス化タンク（３０）へと案内された前記水素ガスおよび前記酸素ガスが、複数のノズルを介して前記ガス化タンク（３０）の下部に導入されることを特徴とする車両駆動システム。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の車両駆動システムであって、
排気ガスを清浄する排気フィルタ（６０）が提供され、
前記電解室（２０）で生成される場合がある、前記水素ガスおよび前記酸素ガスを分離するセパレータが存在し、
前記酸素ガスの一部分を前記排気フィルタ（６０）に案内するライン（６２）が存在し、
前記供給ライン（３８）によって前記燃焼室（５２）へと案内される前記ガス混合物が、前記酸素ガスおよび前記水素ガスの残り、ならびに前記ガス化した有機化合物を含むことを特徴とする車両駆動システム。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の車両駆動システムであって、
前記電解室（２０）に電流が供給され、電流を用いて前記水素ガスおよび前記酸素ガスが前記電解室（２０）内で得られ、
コントローラ（１０）が存在し、内燃機関動作の瞬間的性質の関数として、前記電解室（２０）への前記電流および／または水の導入を制御、ならびに／あるいは前記真空ポンプ（２５）の給送能力を制御するように設計されたことを特徴とする車両駆動システム。
【請求項８】
請求項７に記載の車両駆動システムであって、
前記コントローラ（１０）が、前記内燃機関（５０）の給気圧力を前記内燃機関動作の瞬間的性質として使用するように設計され、前記内燃機関動作の瞬間的性質に応じて、前記電流、前記水の導入、および前記給送能力が制御され、
前記コントローラ（１０）が、前記給気圧力が高いほど、前記電流および前記給送能力を高く調節するように設計されたことを特徴とする車両駆動システム。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の車両駆動システムを備えることを特徴とする陸上車。
【請求項１０】
車両が内燃機関（５０）を用いて駆動され、
ディーゼルが、噴射器を用いて前記内燃機関（５０）の燃焼室（５２）に注入され、
水素ガスおよび酸素ガスが電解室（２０）で生成され、
前記水素ガスおよび前記酸素ガスが、真空ポンプ（２５）を用いて前記電解室（２０）から吸い出される、車両駆動システムの操作方法であって、
揮発性有機化合物、特にメタノールまたはエタノールがガス化タンク（３０）内でガス化され、
空気が空気圧縮機（３５）を用いて前記ガス化タンク（３０）に給送され、
ガス化した有機化合物と前記水素ガスおよび前記酸素ガスの少なくとも一部とを含むガス混合物が、前記燃焼室（５２）へと案内されることを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法であって、
前記電解室（２０）内で、前記真空ポンプ（２５）を通して減圧が、特に１ｂａｒ未満、特に２００ｍｂａｒから７００ｍｂａｒ、特に３００ｍｂａｒから６００ｍｂａｒの圧力が発生することを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１０または１１に記載の方法であって、
前記真空ポンプ（２５）が、前記電解室（２０）の動作中、ガスで充填されるのが最大で前記電解室の四分の一となる程度のガスを前記電解室（２０）から抜き出すことを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１０から１２のいずれか１項に記載の方法であって、
点火タイミングが、上死点よりも前に２０°未満、特に１７°から１９°、特に１７．５°から１８．５°のクランク軸角度でもたらされることを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１０から１３のいずれか１項に記載の方法であって、
エンジン出力のパラメータ、特に前記内燃機関（５０）の給気圧力が既定の閾値に達した場合、前記真空ポンプ（２５）が最大給送能力で操作され、
前記パラメータが前記既定の閾値を超えて増加した場合、空気を前記ガス化タンク（３０）へと給送する前記空気圧縮機（３５）が付加的に操作されることを特徴とする方法。
【国際調査報告】
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2018525570.tif 000005
2018525570.tif 000006
2018525570.tif 000007
2018525570.tif 000008
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