(57)【要約】  ディーゼルエンジン用の多燃料系統において、天然ガスは、エンジンの燃焼室に注入される前に、混合室でディーゼル燃料と混ぜ合わされ、調整される。ろ過されたブローバイガスは燃焼室に導入されることもある。コンピュータ化された制御装置は、ディーゼル燃料と天然ガス燃料の割合、こうした燃料の混合と調整、およびろ過されたブローバイガスの供給を決定および制御するために用いられる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多燃料エンジン系統であって、
第１の供給管路によって燃焼室に流体接続されたディーゼル用タンクを有するディーゼルエンジン、
第２の供給管路によって燃焼室に流体接続された天然ガス用タンク、
第１と第２の供給管路に沿って配された混合室であって、燃焼室の前で多燃料混合物を形成するためにディーゼル用タンクからのディーゼル燃料と天然ガス用タンクからの天然ガスを混合する、混合室、および、
ディーゼルエンジンの動作特性をモニターするセンサーにつながれるマイクロコントローラを備え、
混合室が多燃料混合物の形成を選択的に調整するためにマイクロコントローラに反応する、多燃料エンジン系統。
【請求項２】
混合室は、膨張、通気、加圧、加熱、および／または冷却によって多燃料混合物を処理する、請求項１に記載の多燃料エンジン系統。
【請求項３】
混合室は多燃料混合物を処理するためにマイクロコントローラに反応する、請求項２に記載の多燃料エンジン系統。
【請求項４】
混合室は、マイクロコントローラからの信号に応じて、純粋なディーゼルから１：１の比までの範囲でディーゼル燃料と天然ガスを混合する、請求項１に記載の多燃料エンジン系統。
【請求項５】
天然ガス用タンクは、穴あけ耐性を有する材料または炭素繊維から作られる、請求項１に記載の多燃料エンジン系統。
【請求項６】
天然ガス用タンクと第２の供給管路は加圧される、請求項１に記載の多燃料エンジン系統。
【請求項７】
センサーによってモニターされる動作特性は、エンジン温度、充電、エンジンＲＰＭ、加速度、排気特性、および／またはＰＣＶバルブ位置を含む、請求項１に記載の多燃料エンジン系統。
【請求項８】
ディーゼルエンジンのクランク室から混合室まで及ぶ再循環管路に沿って配されたＰＣＶバルブを含むブローバイガス系をさらに含む、請求項１乃至７のいずれか１つに記載の多燃料エンジン系統。
【請求項９】
ブローバイガス系の再循環管路はクランク室とＰＣＶバルブとの間にオイルフィルターをさらに含む、請求項８に記載の多燃料エンジン系統。
【請求項１０】
ディーゼルエンジン上の燃料噴射器レールと、燃料噴射器レールから燃焼室まで及ぶ燃料噴射器をさらに含み、燃料噴射器はマイクロコントローラに反応する、請求項１乃至７のいずれか１つに記載の多燃料エンジン系統。
【請求項１１】
多燃料エンジン系統であって、
第１の供給管路によって燃焼室に流体接続されたディーゼル用タンクを有するディーゼルエンジン、
第２の供給管路によって燃焼室に流体接続された天然ガス用タンク、
第１と第２の供給管路に沿って配された混合室であって、混合室が燃焼室の前で多燃料混合物を形成するためにディーゼル用タンクからのディーゼル燃料と天然ガス用タンクからの天然ガスを混合し、ディーゼル燃料と天然ガスは純粋なディーゼルから１：１の比までの範囲で混合され、混合室は、膨張、通気、加圧、加熱、および／または冷却によって多燃料混合物を処理する、混合室、ならびに、
ディーゼルエンジンの動作特性をモニターするセンサーにつながれるマイクロコントローラであって、混合室が多燃料混合物を形成すべく、ディーゼル燃料と天然ガスの混合物を選択的に調整するためにマイクロコントローラに反応し、混合室が多燃料混合物を処理するためにマイクロコントローラに反応する、マイクロコントローラ、
を備える多燃料エンジン系統。
【請求項１２】
天然ガス用タンクは、穴あけ耐性を有する材料または炭素繊維を含む、請求項１１に記載の多燃料エンジン系統。
【請求項１３】
天然ガス用タンクと第２の供給管路は加圧される、請求項１１に記載の多燃料エンジン系統。
【請求項１４】
センサーによってモニターされる動作特性は、エンジン温度、充電、エンジンＲＰＭ、加速度、排気特性、および／またはＰＣＶバルブ位置を含む、請求項１１に記載の多燃料エンジン系統。
【請求項１５】
ディーゼルエンジンのクランク室から混合室まで及ぶ再循環管路に沿って配されたＰＣＶバルブを含むブローバイガス系をさらに含む、請求項１１乃至１４のいずれか１つに記載の多燃料エンジン系統。
【請求項１６】
ブローバイガス系の再循環管路はクランク室とＰＣＶバルブとの間にオイルフィルターをさらに含む、請求項１５に記載の多燃料エンジン系統。
【請求項１７】
ディーゼルエンジン上の燃料噴射器レールと、燃料噴射器レールから燃焼室まで及ぶ燃料噴射器をさらに含み、燃料噴射器はマイクロコントローラに反応する、請求項１１乃至１４のいずれか１つに記載の多燃料エンジン系統。
【請求項１８】
多燃料エンジン系統であって、
燃料噴射器レールと、燃料噴射器レールから燃焼室まで及ぶ燃料噴射器と、燃料噴射器レールと燃料噴射器を通って第１の供給管路によって燃焼室に流体接続されたディーゼル用タンクとを有するディーゼルエンジン、
第２の供給管路によって燃焼室に流体接続された天然ガス用タンク、
第１と第２の供給管路に沿って配された混合室であって、燃焼室の前で多燃料混合物を形成するためにディーゼル用タンクからのディーゼル燃料と天然ガス用タンクからの天然ガスを混合する、混合室、ならびに、
ディーゼルエンジンの動作特性をモニターするセンサーにつながれるマイクロコントローラであって、混合室が多燃料混合物の形成を選択的に調整するためにマイクロコントローラに反応し、燃料噴射器が燃焼室に多燃料混合物を追加するためにマイクロコントローラに反応する、マイクロコントローラ、
ディーゼルエンジンのクランク室から混合室まで及ぶ再循環管路に沿って配されたオイルフィルターとＰＣＶバルブを含むブローバイガス系、
を備える多燃料エンジン系統。
【請求項１９】
混合室は、膨張、通気、加圧、加熱、および／または冷却によって多燃料混合物を処理するためにマイクロコントローラに反応する、請求項１８に記載の多燃料エンジン系統。
【請求項２０】
混合室は、マイクロコントローラからの信号に応じて、純粋なディーゼルから１：１の比までの範囲でディーゼル燃料と天然ガスを混合する、請求項１８に記載の多燃料エンジン系統。
【請求項２１】
天然ガス用タンクは穴あけ耐性を有する材料または炭素繊維を含み、天然ガス用タンクと第２の供給管路は加圧される、請求項１８に記載の多燃料エンジン系統。
【請求項２２】
センサーによってモニターされる動作特性は、エンジン温度、充電、エンジンＲＰＭ、加速度、排気特性、および／またはＰＣＶバルブ位置を含む、請求項１８に記載の多燃料エンジン系統。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連する用途）
本出願は、２０１３年６月２７日に出願された米国仮出願第６１／８４０，１２９号の利益を主張する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は一般に内燃機関用の燃料系統に関する。とりわけ、本発明はディーゼルガスと天然ガスの両方を利用する内燃機関向けの多燃料系統に関する。
【０００３】
現在、アメリカの道路上には３億台の車両が溢れていると予想される。平均的なアメリカ人は毎日約１時間、車を運転しながら過ごしている。さらに、アメリカに輸送される品物のおよそ７０パーセントが商用車で移動する。自動車はアメリカで日常生活に必要不可欠な要素であることは明らかである。世界中のほとんどの国々についても同じことが言える。自動車に対する世界的な依存により、こうした自動車に動力を供給する燃料資源への同じような依存が生じる。今日の路上のほとんどの車両はガソリンまたはディーゼル燃料によって燃料を供給されている。ほとんどの商用車はディーゼル燃料によって燃料を供給されている。
【０００４】
化石燃料に対する信頼は無数の問題を引き起こす。ディーゼル燃料の価格は一日単位で変動するが、燃料の価格設定は明確な上昇傾向にある。こうした燃料価格が近い将来に下がるということを示唆する指標はない。ガソリンやディーゼル油を燃料とする内燃機関の作動に固有の空気汚染問題は有名である。こうした空気汚染物質は一酸化炭素、二酸化窒素、粒状物質、オゾン、二酸化硫黄、および鉛を含んでいる。これらの汚染物質はすべて、環境におけるオゾン層破壊や酸性雨だけでなく、ヒトの様々な健康問題の知られている原因である。多くの人々は空気汚染が地球の緩やかかつ取り返しのつかない温暖化を引き起こしていると推測している。
【０００５】
こうした理由で、様々な排出抑制装置が現在使用されており、内燃機関により空気中に放出される汚染物質の量を減らすために連邦規制によって必要とされることもある。このような排出抑制装置は、空気浄化法を含む米国環境保護庁（ＥＰＡ）によって規定された様々な空気保全規準に応じたものである。個々の州にも独自の環境保護規制と施行方法がある。カリフォルニア州の大気資源委員会（ＣＡＲＢ）は国の汚染に関して最も厳しい規制団体である。ＣＡＲＢによって規定された排出基準は、とりわけスモッグになる炭化水素と窒素酸化物の排出に関しては、連邦政府のＥＰＡ要件よりも厳しい。現在、他の１６州がカリフォルニアの厳格な排出基準を採用しているか、あるいは、採用する過程にある。
【０００６】
しかしながら、排出抑制装置は単に汚染物質の一部を取り除くだけであり、時間の経過とともに劣化しがちである。さらに、排出抑制装置はエンジンが最大効率で作動するのを妨害することがある。こうした排出抑制装置はさらに汚染物質を除去する能力に限りがあり、かつ自動車のコストを大幅に増加させる。
【０００７】
ブローバイガスの放出と燃焼も排出の原因である。ディーゼルを動力とするエンジンでは、油はクランクシャフトとコンロッド軸受に油を差すために使用される。クランク室は主に空気と油で満たされる。別々のソースから燃料と空気を受け取って混合するのは吸気マニホールドである。吸気マニホールド中の燃料／空気の混合物は燃焼室に吸い込まれ、そこで、点火プラグによって、あるいはピストンシャフトの動作による燃焼室の圧縮の結果として、混合物に点火される。ピストン形シリンダ内のピストンの外径のまわりに配されたピストンリングは燃焼室に注入された燃焼しなかったおよび燃焼した燃料と空気をクランク室から漏れないように密封することを意図したものであるが、ピストンリングはピストン形シリンダを完全には密封することができない。したがって、排ガスはクランク室に入り、それは一般に「ブローバイ」ガスと呼ばれる。
【０００８】
ブローバイガスは、主として炭化水素（燃焼しなかった燃料）、二酸化炭素、および／または水蒸気などの汚染物質からなり、これらはすべてエンジンのクランク室に有害である。クランク室内のブローバイガスのトラッピングにより、エンジンのクランク室で汚染物質を時間とともに凝縮して蓄積させることができる。凝縮された汚染物質はクランク室の内部で腐食性の酸と汚れた油を形成する。これはシリンダとクランクシャフトに油を差すクランク室のエンジン油の能力を低下させる。クランクシャフトの構成要素に適切に油を差すことができない劣化した油は、エンジンの貧弱な性能と同様に、エンジンの摩損の増加の原因になり得る。
【０００９】
クランク室の換気システムは、クランク室の強制通風換気（ＰＣＶ）バルブからブローバイガスを排出し、再度燃焼させるために吸気マニホールドに放出するように開発されている。しかしながら、クランク室から除去されるこうしたブローバイガスは比較的高いレベルの潤滑油を含んでいることが多く、潤滑油は空気吸気マニホールドと、したがって燃焼室に入り、車両によって生成される汚染を増加させる。
【００１０】
こうした問題点は、ディーゼルエンジンがガソリンよりも油性が強くて重いディーゼル燃料を燃やすことから、ディーゼルエンジンで特に問題になる。したがって、ディーゼルエンジンのクランク室によって生成されるブローバイガスは、ガソリンのブローバイガスよりもずっと油性が強く重い。当然のことながら、こうしたディーゼルのブローバイガスの燃焼はより深刻な汚染の懸念さえもたらす。
【００１１】
最近、アメリカ国内で広大な天然ガス源が見つかった。天然ガスも内燃機関の燃料として使用されることが多い。天然ガスには、燃焼時の汚染物質の生成を減らし、複雑な排出抑制装置を用いることなくエンジンの運転コストを減らす能力がある。天然ガスの使用により世界中の化石燃料消費量が減ると見込まれている。
【００１２】
最新の輸送インフラは車両向けの天然ガスの至るところにいる無数の小売業者を含んでいないため、距離の限界によりもっぱら天然ガスのような気体燃料によって燃料を供給される車両を生産することは非現実的であった。その代わりに、ディーゼル燃料のような液体燃料の供給源と天然ガスのような気体燃料の補助供給源の両方を車両に装備することの方が実際的である。
【００１３】
これに応じて、ディーゼル燃料だけでなく、ディーゼル内燃機関の排気を減らすために天然ガスと組み合わせたディーゼル燃料も燃やすことができる系に対する継続的なニーズがある。さらに必要とされているのは、系の複雑さとコストを軽減し、かつ既存のディーゼルエンジンを改造することもできるように、既存の燃料吸気系と構造に対してできるだけ改造を抑えて上記を行う系である。同様に必要とされているのは、クランク室内部の清潔でろ過された潤滑油を維持するためにディーゼルエンジンのクランク室のブローバイガスをろ過しつつ、燃焼室へ導入されるブローバイガスの環境への影響を減少させる系である。本発明はこうしたニーズを満たし、他の関連する利点を与える。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は多燃料エンジン系統を対象としている。多燃料エンジン系統は、第１の供給管路によって燃焼室に流体接続されたディーゼル用タンクを有するディーゼルエンジンで始まる。ディーゼルエンジンは、燃料噴射器レールと、燃焼室まで及ぶ燃料噴射器を含んでもよく、その場合には、第１の供給管路は燃料噴射器レールと燃料噴射器を通って燃焼室に流体接続される。燃料噴射器は以下に記載されるようなマイクロコントローラに反応する。
【００１５】
エンジンは好ましくはエンジン中の複数のピストンの任意数に対応する複数の燃焼室を有する。複数のピストンと燃焼室とともに、エンジンは燃料噴射器レールから各燃焼室に及ぶ複数の燃料噴射器も含むことがある。
【００１６】
系は、燃料噴射器レールと燃料噴射器を通過し得る第２の供給管路によって燃焼室に流体接続された天然ガス用タンクも有する。天然ガス用タンクは好ましくは、穴あけ耐性を有する（ｐｕｎｃｔｕｒｅ  ｒｅｓｉｔａｎｔ）材料または炭素繊維から作られる。天然ガス用タンクと第２の供給管路は好ましくは加圧される。
【００１７】
系は第１と第２の供給管路に沿って配された混合室も有し、ここで、混合室は、燃焼室の前で多燃料混合物を形成するためにディーゼル用タンクからのディーゼル燃料と天然ガス用タンクからの天然ガスを混合する。マイクロコントローラは、ディーゼルエンジンの動作特性、とりわけ、エンジン温度、充電、エンジンＲＰＭ、加速度、排気特性、またはＰＣＶバルブ位置をモニターするセンサーにつながれる。
【００１８】
混合室は、多燃料混合物の形成を選択的に調整するためにマイクロコントローラに反応する。混合室は好ましくは、膨張、通気、加圧、加熱、または冷却によって多燃料混合物を処理し、これはマイクロコントローラからの信号に反応して行われる。混合室は好ましくは、同様にマイクロコントローラからの信号に応じて、純粋なディーゼルから１：１の比までの範囲でディーゼル燃料と天然ガスを混合する。
【００１９】
系は好ましくは、ディーゼルエンジンのクランク室から混合室までに及ぶ再循環管路に沿って配されたＰＣＶバルブを含むブローバイガス系を含む。ブローバイガス系はクランク室とＰＣＶバルブの間の再循環管路内にオイルフィルターを含んでいる。
【００２０】
本発明の他の特徴と利点は、例として本発明の原則を例証する添付の図面と共に得られる、以下の詳細な記載から明白になるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
添付図面は本発明を例証する。そのような図面では：
【００２２】
【図１】本発明の多燃料系統を備えた車両の概略図である。
【図２】本発明の多燃料系統を組み込むエンジンの概略図である。
【図３】本発明の多燃料系統の燃料噴射器レールと燃料噴射器の概略図である。
【図４】本発明の多燃料系統の概略図である。
【図５】多くのセンサーに動作上連結されたマイクロコントローラとＰＣＶバルブとを有する本発明の多燃料系統の概略図である。
【図６】本発明の多燃料系統の一般的な機能の概略図である。
【図７】吸気ポート、排気ポート、および排油ポートの配置を例証するブローバイフィルターの正面図である。
【図８】ブローバイフィルターのキャニスターの閉じられた頂部部分を例証する、図７の円８によって示された領域の拡大側面図である。
【図９】ブローバイフィルターのキャニスターの底部部分を例証する、図７の円９から得られた拡大細分化図である。
【図１０】異なるゲージの金属メッシュのその多層を含むフィルタリングアセンブリを例証する、ブローバイフィルターの一部を切り取った側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
添付図面で示されるように、例証目的のために、本発明はディーゼル内燃機関向けの二段階式のディーゼルおよび天然ガス系にある。本発明の実施形態に従って、ディーゼルエンジン系は、ディーゼル燃料と天然ガス燃料の組み合わせで作動する多燃料エンジンに変換される。好ましい実施形態では、多くの燃料系統は、第１の燃料としてのディーゼルと、排気を減らすためにディーゼルと組み合わされる第２の燃料としての天然ガスで作動する。本発明の系は、ユーザーが標準的なディーゼルエンジンに燃料を供給するよりもはるかに少ないコストで車に燃料を供給し続けることができるように、潜在的にエンジン効率を劇的に増大させることも可能である。
【００２４】
本発明に従って、既存のディーゼルエンジンは、標準のディーゼルエンジンに対する改良を出来る限り少なくして改造可能である。例えば、標準ディーゼルエンジンに必要とされる追加は、天然ガスと燃料管路用のタンク、燃料の混合のための混合室、マイクロコントローラ、そして、一実施形態では、ＰＣＶバルブとブローバイガスフィルターだけである。較正された燃料噴射器を使用してもよいが、これは必要ではなく、実際のエンジンには追加の変更は必要ない。
【００２５】
ここで図１を参照すると、二重燃料系は一般に参照番号（１０）によって本明細書で表される。車両（１２）はエンジン（１４）、燃料噴射器レール（２４）、および４つの燃料噴射器（２６）とともに示されている。全般的に見て、燃料噴射系は古い気化系統を交換している。気化器は吸引に基づいてエンジンに燃料を供給し、一方で、燃料噴射系は直接噴射スプレーによって燃料を供給する。エンジンの燃焼室へ噴射される燃料の量はエンジンに入る空気の量に相当することもあり、これにより燃料噴射系はエンジンをはるかにより効率的なものとする。
【００２６】
通常、燃料噴射系は１種類の燃料でのみ機能する。本発明の二重燃料噴射系は、天然ガス燃料と同様に標準的なディーゼルの両方で機能する。二重燃料噴射系（１０）は既存の車両に改造可能であるか、あるいは、新しい車両に工場で設置することが可能である。図１で示される車両（１２）は典型的で例証目的のためのものに過ぎない。本発明の系（１０）を様々な車両で、かつ、実際には車両の一部ではないディーゼルエンジンと組み合わせて使用することができることが認識されよう。
【００２７】
本発明の系（１０）は標準的なディーゼル用タンク（１６）と別の天然ガス用タンク（１８）の両方を必要とする。天然ガス用タンク（１８）は、穴あけ耐性を有するとともに圧力下で材料を輸送することができる、炭素繊維または他の材料で作られることもある。一般に、天然ガス用タンク（１８）が車両（１２）の十分に大きなスペースに、車両（１２）の車台に、あるいはタンク（１８）が車両（１２）の安全性と機能性を危険にさらすことなくぴったりと入るそれ以外の場所に取り付けられるように、車両は改良される。
【００２８】
ここで図２を参照すると、典型的なエンジンの部分的な断面概略図が示されている。吸気カムシャフト（４２）が引き上げられると、空気は吸気マニホールド（３０）を通って燃焼室（３８）で受け取られる。これにより空気を中へ吸い込むために必要な真空が作られる。吸気カムシャフト（４２）が押し下げられると、燃料は燃料噴射器（２６）によって燃焼室（３８）に注入される。燃料噴射器（２６）は基本的には噴霧器として作用して、ピストン（３２）がクランクシャフト（３６）により持ち上げられる際に予熱プラグ（４０）により点火されやすい微細な霧状の燃料を生成し、点火場所に燃料を圧縮する。結果として生じた燃焼により、ピストン（３２）はクランク室（３４）に押し下げられ、これらによってクランクシャフト（３６）を回転させる。この点で、排気カムシャフト（４４）は引っ込み、排気マニホールド（４６）を通って燃焼室（３８）から排気を追い払うのに必要な真空が形成される。
【００２９】
燃料噴射器（２６）は膨張混合室（２０）から燃料供給管路（５０）によって供給され、膨張混合室（２０）はタンク（１６）からディーゼル燃料（５２）および／またはタンク（１８）から天然ガス（５４）を供給される。一般に、エンジンは、供給管路（５２）のみからのディーゼル燃料で、あるいは管路（５２）からのディーゼル燃料と管路（５４）からの天然ガスの組み合わせのいずれかで作動する。
【００３０】
ホースまたは燃料供給管路（２８）は、ディーゼル用タンク（１６）と天然ガス用タンク（１８）を混合膨張室（２０）に相互連結させる。ここで図３を参照すると、タンク（１６）からのディーゼル燃料供給は、混合膨張室（２０）に至る供給管路（５２）とともに例証されている。同様に、天然ガスの供給タンク（１８）は混合膨張室（２０）に至る供給管路（５４）を伴って示されている。膨張混合室（２０）では、燃料は、適切な混合と使用に応じて通気され、調整される。供給された各燃料の比率はエンジンパラメータに依存して変動し得る。燃料は混合室（２０）で加熱・冷却されることもある。その後、混合・調整された燃料は管路（５０）を介して直接、燃料噴射器（２６）自体に通じる開口部（５６）を有する例証された燃料噴射器レール（２４）などでエンジンに送られる。マイクロコントローラまたはＥＣＵ（５８）を用いて、燃料噴射器（２６）を通ってエンジンのシリンダへの燃料の投入を制御する。電子制御装置（ＥＣＵ）（５８）は、燃料を注入する時間と注入する燃料の量を燃料噴射器（２６）に伝える。ＥＣＵ（５８）は一般に車両のコンピューター制御システムの一部である。さらに、混合燃料は吸気マニホールド（３０）に運ばれ、そこで空気の一部と混じり合い、シリンダと燃焼室（３８）に導入されることも本発明によって企図されている。
【００３１】
ここで図４を参照すると、本発明の系の概略図が示されている。ディーゼル燃料（１６）と天然ガス燃料（１８）の供給は膨張混合室（２０）に送り込まれる。センサー入力を備えるマイクロコントローラ（６０）を用いて、任意の時間の天然ガス燃料とディーゼル燃料の比率を決定する。通気、加圧、加熱、または冷却などによる混合燃料の調整もマイクロコントローラ（６０）により制御される。マイクロコントローラ（６０）はＥＣＵ（５８）とは別のマイクロコントローラであることもあれば、ＥＣＵ（５８）または改良型ＥＣＵ（５８）をさらに含むこともある。
【００３２】
ここで図５を参照すると、制御装置（５８）および／または（６０）は、このような決定を下すためにセンサー入力を有する。センサーは、エンジン温度センサー（６２）、バッテリーセンサー（６４）、ＰＣＶバルブセンサー（６６）、エンジンのＲＰＭセンサー（６８）、加速度計センサー（７０）、および排気センサー（７２）を備えることもある。一般に車両で見られるとともにＥＣＵ（５８）にデータと信号を供給する他のセンサーも使用されることがある。実際に、センサーからのデータはマイクロコントローラ（６０）に直接送られることもあれば、あるいはマイクロコントローラ（６０）にその後データを供給するＥＣＵ（５８）に送られることもある。
【００３３】
ここで図３を再度参照すると、本発明は、組み合わされ混合されたディーゼルと天然ガスの燃料を、エンジンのシリンダの燃焼室に供給するように設計された独特な燃料噴射器レール（２４）の使用を企図していることが認識されよう。このような場合、すでにあらかじめ混合した燃料供給を与えるために、エンジンの各シリンダの各燃焼室で単一の燃料噴射器（２６）を使用することが依然として企図される。同様に、エンジンの既存の燃料吸気注入系を用いて、車両またはエンジンを改造する複雑さと費用を最小限に抑えるために、可能な限りエンジンの改良を少なくすることも企図される。
【００３４】
図４と５に関して、特に好ましい実施形態では、マイクロコントローラ（６０）によって制御されるＰＣＶバルブ（７４）は、エンジンのクランク室（３４）から取り出され、エンジンに供給されて燃焼するブローバイガスの流れを調節する。これは、例えば、ＰＣＶバルブ（７４）のデジタル制御を介して内燃機関内のエンジンの真空を制御することにより行われることもある。制御装置（５８）および／または（６０）によりセンサー（６２）−（７２）から得られるデータは、オイルフィルター（７６）と同様にＰＣＶバルブ（７４）も調節するために使用されることもある。
【００３５】
図４で示されるように、フィルター（７６）はブローバイガスをろ過するために使用され、そうしてろ過されたオイルをエンジン（１４）のクランク室（３４）に戻し、その一方で、膨張室（２０）にろ過されたブローバイガスを導入してディーゼルおよび／または天然ガスの燃料と組み合わせるなどして、ＰＣＶバルブ（７４）を通って、ろ過された純粋なブローバイガスを供給することでエンジン（１４）内で燃焼させる。
【００３６】
本明細書の図で例証されるオイルフィルター（７６）は一般に通常のオイルフィルターに追加されるもので、オイル自体がろ過され汚染物質が除去される。その代わりに、このフィルター（７６）は、クランク室から取り除かれたブローバイガスからオイルをろ過するためのものである。一般に、円筒状のフィルター（７６）は適所に留めることが可能であるか、あるいは、必要に応じて適所に嵌めることが可能である。市場に出回っている市販のセパレーターまたはオイルフィルター、あるいは本明細書で例証・記載される独自設計されたフィルター（７６）を使用することが可能である。オイルからの不純物は、クランク室に戻ったオイルがろ過され、有効性と寿命が向上するように除去されてもよいが、本発明の特別な関心事かつ問題であるのは、ブローバイガスからの液体オイルの除去であり、これにより、排気を減少させる代わりに排気を増加させることになる燃焼室へのオイルまたは汚染物質の導入を防ぐ。
【００３７】
ここで図６を参照すると、エンジン（１４）の概略図とＰＣＶバルブ（７４）と一体化したブローバイフィルター（７６）の作動が示されている。例証されるように、ブローバイフィルター（７６）とＰＣＶバルブ（７４）は、エンジン（１４）のクランク室（３４）と、エンジン（１４）の吸気マニホールド（３０）および燃料管路（５０）との間で再循環管路（７５）に一列で配される。ディーゼルエンジンでは、吸気マニホールド（３０）は、燃料管路（５０）と空気管路（７８）を介して燃料と空気の混合物を受け取る。燃料管路（５０）は燃焼室（３８）に直接噴射される燃料を供給する。ガソリンエンジンでは、燃料管路（５０）は燃焼室（３８）に燃料を直接注入せず、むしろ、燃料管路（５０）は単に吸気マニホールド（３０）に接続されるだけである。エアフィルター（８０）は新鮮な空気（８２）を受け取り、ピストン（３２）が上死点からシリンダ（８４）内部で下に下がると、この新鮮な空気は吸気マニホールド（３０）を通ってピストン形シリンダと燃焼室（３８）に送られる。ピストン（３２）がシリンダ（８４）内部で下に下がると、燃焼室（３８）内部で真空が形成される。これに応じて、クランクシャフト（３６）で時間を指定された速度で回転する入力カムシャフト（４２）は、入力バルブ（８８）を開くように設計され、それによって吸気マニホールド（３０）をエンジンの真空にさらす。こうして、空気は吸気マニホールド（３０）から燃焼室（３８）に吸い込まれる。
【００３８】
いったんピストン（３２）がピストン形シリンダの底にくると、真空の効果はなくなり、空気はもはや吸気マニホールド（３０）から燃焼室（３８）に吸い込まれない。この時点で、ピストン（３２）は、ピストン形シリンダ（８４）を上に戻し始め、燃焼室（３８）内の空気は圧縮されるようになる。ディーゼルエンジンでは、燃料は燃料管路（５０）から燃焼室（３８）に直接注入される。この注入は圧縮された空気管路（９０）からの多くの圧縮された空気によって促されることもある。圧縮された空気管路（９０）はガソリンエンジンにはない。燃焼室（３８）の空気と燃料が圧縮されるにつれ、燃料が点火して燃焼が生じるまで、それは熱くなる。
【００３９】
燃焼室（３８）の点火された燃料／空気の急激な膨張により、ピストン（３６）はシリンダ（８４）内部で下方に移動する。燃焼後、排気カムシャフト（４４）は排気バルブ（９２）を開いて、燃焼室（３８）からの燃焼ガスを排気マニホールド（４６）から出す。
【００４０】
一般に、燃焼サイクルの間、過剰な排気ガスはピストン（３２）のヘッド（９６）に取り付けられた１対のピストンリング（９４）を通過する。こうした「ブローバイガス」は高圧で高温のガスとしてクランク室（３４）に入る。時間とともに、炭化水素、一酸化炭素、亜酸化窒素、および二酸化炭素などの有害な排気ガスは、気体状態から凝縮し、クランク室（３４）の内部を覆い、クランク室（３４）内の機構に注油するオイル（９５）と混じり合うことができる。上に議論されるように、ＰＣＶバルブ（７４）は、クランク室（３４）からのこうしたブローバイガスを再利用してエンジン（１４）によって再度燃焼させるように設計されている。これはクランク室（３４）と吸気マニホールド（３０）との間の圧力差を用いて達成される。このプロセスは、マイクロコントローラによってデジタルで調節されることもある。
【００４１】
ＰＣＶバルブ（７４）は、吸気マニホールド（３０）とクランク室（３４）との間の真空が十分に強い場合、ブローバイガスをバルブ（７４）に通すために開く一方向の逆止め弁（図示せず）を含む。逆止め弁を開くことで、ブローバイガスはＰＣＶバルブ（７４）を通って吸気マニホールド（３０）を介して再利用される。追加された燃料の効率のために、逆止め弁も同様にマイクロコントローラによって制御可能である。
【００４２】
ブローバイガスは純粋な燃料蒸気ではない。むしろ、点火されていない燃料がピストンリング（９４）を通ってクランク室（３４）に引き込まれると、燃料蒸気はクランク室（３４）内の機構に注油するオイル（９５）と混じり合う。時間が経つにつれて、炭化水素、一酸化炭素、亜酸化窒素、および二酸化炭素などの有害な排気ガスは気体状態から凝縮して、オイル（９５）と燃料蒸気と混じり合う。したがって、結果として生じるブローバイガスは有害な不純物を含んでおり、エンジン中での再燃焼には不適切である。ディーゼルエンジンでは、ディーゼル燃料はガソリンよりもオイルの方を多く含んでいるため、ブローバイガスは油質性が著しく強い。油質性で軟泥性のブローバイガスは再燃焼に適していないだけでなく、ＰＣＶバルブ（７４）の動きを悪くして、ブローバイガスを再利用できなくする。
【００４３】
したがって、本発明は、ブローバイガスからの不純物がＰＣＶバルブ（７４）に入る前に、この不純物を取り除くためにフィルター（７６）を組み込む。ブローバイフィルター（７６）は戻り管路（７７）によってろ過されたエンジンオイル（９５）をクランク室（３４）に戻し、このオイルをさらに使用する。一実施形態では、逆止め弁はオイルをクランク室に戻す際に使用される。これによって未処理のオイルがフィルター（７６）の排油ポートに入らないようにする。センサーはフィルター（７６）が満杯になりすぎているかどうかを検知するために使用されることもあり、パージ系はＯＥＭに戻るために使用されることがある。こうした状況をオペレーターに通知するためにアラーム、ＬＥＤライトなどを含む警報システムが使用されてもよい。
【００４４】
ブローバイフィルター（７６）が特に図７−１０に例証されている。図７では、ブローバイフィルター（７６）は側面図で示されている。ブローバイフィルター（７６）は閉じられた頂部部分または蓋（１００）と底部部分（１０２）を備えたキャニスター（９８）を含んでいる。キャニスター（９８）は、金属、プラスチック、あるいは高温、高圧の作業での使用に適したそれ以外の材料または合成物で作られてもよい。キャニスター（９８）の閉じられた頂部部分（１００）は、ブローバイ吸気ポート（１０４）と燃料蒸気排気ポート（１０６）を含んでいる。ブローバイ吸気ポート（１０４）はキャニスター（９８）の内部でブローバイガスを受け取る。図６で示されるように、燃料蒸気排気ポート（１０６）は、キャニスター（９８）の内部からＰＣＶバルブ（７４）まで精製されたブローバイガスを排出する。
【００４５】
図７で示されるように、キャニスター（９８）の閉じられた頂部部分（１００）は一般にキャニスター（９８）から取り除くことができない。しかしながら、キャニスター（９８）の底部部分（１０２）は、クランプ（１１０）を備えた取り外し可能なカバー（１０８）を含む。取り外し可能なカバー（１０８）は、精製されたオイル（９５）をエンジン（１４）のクランク室（３４）に流し戻す排油ポート（１１２）を含んでいる。図８と９は、オイルフィルターキャニスター（９８）の上方部分（１００）と下部部分（１０２）を例証する、図７の領域「８」と「９」の拡大図である。図９に関して、排油ポート（１１２）は、ブローバイフィルター（７６）を車両（１２）に取り付ける際に、ブローバイフィルター（７６）の角度を説明するために取り外し可能なカバー（１０８）の中心からずらされることもある。取り外し可能なカバー（１０８）によりキャニスター（９８）の内部にアクセスしやすくなり、キャニスター（９８）の内容物の除去と交換が容易になる。
【００４６】
ここで図１０を参照すると、ブローバイフィルター（７６）は一部を切り取った側面図で示される。ここで、フィルタアセンブリ（１１４）が詳細に示されている。フィルタアセンブリ（１１４）は、異なるゲージの金属メッシュ（８６）の複数の層を含む。カバー（１０８）を取り外した後に、金属メッシュ（８６）のこうした層をキャニスターの開放端を通してキャニスター（９８）に入れる。金属メッシュ（８６）の層は同種の金属または異なる種類の金属であってもよい。使用され得る金属の種類としては、限定されないが、鋼、ステンレススチール、アルミニウム、銅、真鍮、青銅などが挙げられる。  
【００４７】
走査時、ろ過されなかったブローバイガスは、キャニスター（９８）の閉じられた頂部部分（１００）内のブローバイ吸気ポート（１０４）によって受け取られる。ブローバイガスはキャニスター（９８）内の金属メッシュ（８６）の層の中を循環し始める。メッシュのゲージや金属の種類に依存して、様々な汚染物質と不純物が金属メッシュ（８６）の各層で捕らえられる。大きな汚染物質は金属メッシュ（８６）の大きなゲージによってろ過される。小さな汚染物質や不純物は金属メッシュ（８６）のより微小なゲージによってろ過される。同様に、不純物のなかには金属の特定の種類によって捕らえられるものもある。ブローバイガスはフィルタアセンブリ（１１４）を通るあいだに、汚染物質と不純物は、２つの主要な副産物、すなわち、浄化されたエンジンオイル（９５）と精製された燃料蒸気を残して、捕らえられる。浄化されたエンジンオイル（９５）はキャニスター（９８）の底部部分（１０２）に最終的にたまり、そこで、排油ポート（１１２）を介してエンジン（１４）のクランク室（３４）に流出する。精製された燃料蒸気は、キャニスター（９８）の閉じられた頂部部分（１００）の燃料蒸気排気ポート（１０６）を通って排出され、ＰＣＶバルブ（７４）を通過して吸気マニホールド（３０）を通って再循環されるか、あるいは、エンジン（１４）の燃焼室（３８）へ導入される前に膨張室内のディーゼルおよび／または天然ガスの燃料混合物に加えられる。
【００４８】
フィルタアセンブリ（１１４）が定期的な清掃と保守を必要とする場合、クランプ（１１０）の掛け金を外して、キャニスター（９８）の底部部分から蓋（１０８）を取り除くことによって、アセンブリをキャニスター（９８）から容易に取り外すことができる。ブローバイオイルフィルター（７６）は、オイルや他の汚染物質が漏れるのを防ぐために、キャニスター（９８）と取り外し可能な蓋（１０８）の間で密封を形成するうえで必要なシーリングガスケットなどを含み得ることが認識されよう。本発明はフィルタアセンブリ（１１４）のオイル分離器／フィルター要素を変える際にプライミング（ｐｒｉｍｉｎｇ）が含まれ得ることを企図している。
【００４９】
ブローバイガスとＰＣＶバルブ（７４）のろ過プロセスをモニタリングするために、および、精製されたブローバイガスがＰＣＶバルブ（７４）を通って、燃料管路（５０）に、膨張混合室（２０）に、あるいは直接、空気吸気マニホールド（３０）または空気管路（７８）に入るのか否か、そして、どの程度入るのかを制御するために、コンピューター化された制御装置（６０）を使用することができる。どのような事象においても、ろ過されたブローバイガスは、望ましくない排気を減らす清浄なガスを与える。
【００５０】
いくつかの実施形態は例示目的のために詳細に記載されているが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更を行ってもよい。これに応じて、本発明は添付の請求項による場合を除けば、限定されないものとする。
【図１】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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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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