JP7033616B2

JP7033616B2 - 内燃機関を気相の気体燃料によって、そして液相の気体燃料によって駆動するように適応させるシステム

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Publication number: JP7033616B2
Application number: JP2019571417A
Authority: JP
Inventors: ドブロゴウスキ，ピョートル; トロッキ，マーシン; サドウスキ，アンドルゼジ; シブルコ，トマシュ
Original assignee: エーシーエス．エー．
Priority date: 2017-07-28
Filing date: 2017-07-28
Publication date: 2022-03-10
Anticipated expiration: 2037-07-28
Also published as: PE20200033A1; WO2019021040A1; US11156188B2; CN110709597B; EA039057B1; JP2020531725A; BR112019026492A2; UA125997C2; KR102316646B1; CN110709597A; CA3068150A1; EA201992531A1; KR20200030503A; CA3068150C; US20210088003A1

Description

本発明は、液体燃料によって駆動する内燃機関を気相および液相の気体燃料によって駆動するように適応させるシステムに関する。本発明は、液体燃料によって、あるいは同時に気相の気体燃料および液相の気体燃料によって駆動するデュアル燃料内燃機関システムにも関する。本発明は、液体燃料ベースの内燃機関を液相の気体燃料によって、そして同時に気相の気体燃料によって駆動するように適応させる方法にも関する。

内燃機関は、特に直接燃料噴射を備えたエンジンである。液体燃料は、特にガソリンであり、そして気体燃料は、特に以下ＬＰＧ（液化石油ガス）と記載する液化ガスである。

２種類の燃料によって駆動する内燃機関を装備した車両が環境に優しいので、それらは、ますます一般的になり、そしてこの種の車両の運営経費は、より重質の燃料タイプ、特にガソリン、ディーゼルなどによって駆動する車両の運営経費より小さい。

大部分の工業的に生産された車両は、液体燃料、主にガソリンまたはディーゼルである、１種類の燃料により駆動されるエンジン装置を装備している。単一燃料エンジンを２つの燃料によって駆動するように適応させるために、変更がエンジン燃料系統になされる。周知のシステムにおいて、この種の変更は、軽質燃料、例えば、ＬＰＧ、圧縮天然ガス（ＣＮＧとも呼ばれる）などのような気体燃料である、別の燃料を用いる燃料系統のエンジンシステムと結合することにある。したがって、エンジンは２つの燃料系統を装備している。デュアル燃料系統において、各燃料系統は、そのインジェクタのセットを備え、その１つは、一セットの従来の液体燃料インジェクタであり、そしてその他は、一セットの気相の気体燃料インジェクタである。直接噴射内燃機関を備えた従来のデュアル燃料エンジンにおいて、液体燃料インジェクタは、エンジンシリンダ内に位置する燃焼室の付近または近接に位置する。その一方で、気相の気体燃料インジェクタは、エンジンシリンダの吸引側にある。従来の気体燃料を使用するエンジンの動作の間、気相の気体燃料は、気体燃料インジェクタだけによってエンジンに供給される。その一方で、液体燃料インジェクタは、そこで用いられない。反対に、従来の液体燃料を使用するエンジンの動作の間、気相の液体燃料は、液体燃料インジェクタだけによってエンジンに供給される。その一方で、気相式インジェクタの気体燃料は、そこで用いられない。

この種の解決策は、しかしながら、直接噴射を備えたエンジンで用いることができない。直接噴射を備えた車両において、使用しないときに、すなわち従来の気体燃料を使用する動作の間に、液体燃料インジェクタが過熱するという問題が発生する。従来の気体燃料を使用する動作の間、燃焼室は高温に加熱して、それは次に、液体燃料インジェクタの温度も上昇させる。使用していない液体燃料インジェクタの液体は加熱して、それは、堆積物の蓄積、温度ひずみの発生につながり、その結果として、それらが非常に短い期間に損傷を受けることになる。

上記の問題を解決するために、本発明のシステムは、気相と液相の同時の気体燃料によって、二者択一的に駆動するために液体燃料により駆動される直接噴射エンジン、液体燃料によって、または、二者択一的に、気相と液相の同時の気体燃料により駆動される本発明のデュアル燃料エンジン装置、および液体燃料内燃機関を気相と液相の同時の気体燃料により駆動されるように適応させる本発明の方法に適応するために提供される。

本発明は、液体燃料内燃機関を気相の気体燃料によって、そして液相の気体燃料によって駆動されるように適応させるための本発明のシステムに関するものであり、内燃機関は、液体燃料を少なくとも１つのシリンダに直接噴射するために少なくとも１つのシリンダおよび少なくとも１つの液体燃料インジェクタを備え、システムは、液相の気体燃料のタンク、タンクから液相の気体燃料をポンプで汲み出すために液相の気体燃料のタンクと流体連通する液相の気体燃料のポンプ、気相の気体燃料を噴射するための少なくとも１つの気体燃料インジェクタ、気体燃料を液相から気相にするための気体燃料リデューサーを備え、リデューサーは、液相の気体燃料を受けるために気体燃料ポンプと流体連通し、そして少なくとも１つの気体燃料インジェクタは、気相の気体燃料を供給される。

本発明のシステムは、インジェクタによって液相の気体燃料を供給するために、そして液相の気体燃料を少なくとも１つの液体燃料インジェクタによって少なくとも１つのシリンダに直接噴射するために、液相の気体燃料のポンプと少なくとも１つの液体燃料インジェクタの間で流体連通するように適応される。

好ましくは、システムは、システムを制御する制御システムを更に備える。

好ましくは、制御システムは、液状態の気体燃料のポンプを制御するコントローラを備える。

好ましくは、制御システムは、システムを制御する気体燃料コントローラを備える。

好ましくは、システムは、気相の気体燃料のタンクと流体連通する燃料入口に液相の気体燃料供給弁を備え、液相の気体燃料供給弁は、液相の気体燃料の一部を燃料レールから燃料入口に、好ましくは多弁を通じて放出するために燃料レールと流体連通するように適応される。

好ましくは、気体燃料はＬＰＧである。

本発明のデュアル燃料内燃機関装置は、
液体燃料タンクと、
液体燃料モードで作動するときに液体燃料を液体燃料タンクからポンプで汲み出すための液体燃料タンクと流体連通する液体燃料ポンプと、
内燃機関の少なくとも１つのシリンダと、
液体燃料モードで作動するときに液体燃料を少なくとも１つのシリンダに直接噴射するための液体燃料ポンプと流体連通する少なくとも１つの液体燃料インジェクタと、
液相の気体燃料のタンクと、
気体燃料モードで作動するときに液相の気体燃料を液相の気体燃料のタンクからポンプで汲み出すための液相の気体燃料のタンクと流体連通する液相の気体燃料のポンプと、
気体燃料モードで作動するときに気相の気体燃料を噴射するための少なくとも１つの気体燃料インジェクタと、
気体燃料モードで作動するときに気体燃料を液相から気相にするための気体燃料リデューサーであって、リデューサーは、液相の気体燃料を受けるために気体燃料ポンプと流体連通し、そして少なくとも１つの気体燃料インジェクタは、気体燃料モードで作動するときに気相の気体燃料を供給される気体燃料リデューサーと
を備える。

本発明の装置は、インジェクタによって液相の気体燃料を供給するために、そして気体燃料モードで作動するときに液相の気体燃料を少なくとも１つの液体燃料インジェクタを通じて少なくとも１つのシリンダに直接噴射するために、液相の気体燃料のポンプと少なくとも１つの液燃料インジェクタの間で更に流体連通する。

好ましくは、システムは、液体燃料および気体燃料モードで作動するときにそれぞれシステムを制御する制御装置を更に備える。

好ましくは、制御装置は、気体燃料モードで作動するときに液状態の気体燃料のポンプを制御するコントローラを備える。

好ましくは、制御システムは、液体燃料および気体燃料モードで作動するときにそれぞれシステムを制御する燃料コントローラを備える。

好ましくは、燃料レールは、気体燃料モードで作動するときに液状態の気体燃料の一部を放出するように適応される。

好ましくは、燃料レールは、気体燃料モードで作動するときに液相の気体燃料の一部を燃料レールから気体燃料のタンクに放出するために液相の気体燃料のタンクと流体連通する。

好ましくは、システムは、液相の気体燃料のタンクと流体連通する燃料入口に液相の気体燃料供給弁を備え、燃料レールは、気体燃料モードで作動するときに液相の気体燃料の一部を燃料レールから燃料入口に放出するために液相の気体燃料の供給弁の下流の入口と流体連通する。

好ましくは、装置は、液体燃料モードで作動するときに液相の気体燃料の少なくとも１つの液体燃料インジェクタへの供給を遮断するために、そして気体燃料モードで作動するときに液相の気体燃料の少なくとも１つの液体燃料インジェクタへの供給を可能にするために、少なくとも１つの液体燃料インジェクタと気相の気体燃料のポンプの間で流体連通する遮断弁を更に備える。

好ましくは、システムは、液体燃料モードで作動するときに燃料レールの液相の気体燃料の一部の放出を遮断するために、そして気体燃料モードで作動するときに燃料レールの液相の気体燃料の一部の放出を遮断することを可能にするために、燃料レールと流体連通する遮断弁を更に備える。

好ましくは、システムは、液体燃料モードで作動するときに少なくとも１つの液体燃料インジェクタへの液体燃料の供給を遮断するために、そして液体燃料モードで作動するときに少なくとも１つの液体燃料インジェクタへの液体燃料の供給を可能にするために、少なくとも１つの液体燃料インジェクタと液体燃料のポンプの間で流体連通する遮断弁を更に備える。

好ましくは、気体燃料はＬＰＧである。

好ましくは、液体燃料は、ガソリン、ディーゼル燃料から選択される。

内燃液体燃料エンジンを気相および液相の気体燃料により駆動されるように適応させる本発明の方法において、
液体燃料タンクと、
液体燃料モードで作動するときに液体燃料を液体燃料タンクからポンプで汲み出すために液体燃料タンクと流体連通する液体燃料ポンプと、
内燃機関の少なくとも１つのシリンダと、
液体燃料モードで作動するときに液体燃料を少なくとも１つのシリンダに直接噴射するために液体燃料ポンプと流体連通する少なくとも１つの液体燃料インジェクタと
を備える液体燃料内燃機関が提供され、
液相の気体燃料のタンクと、
気体燃料モードで作動するときに液相の気体燃料を気体燃料のタンクからポンプで汲み出すために液相の気体燃料のタンクと流体連通する液相の気体燃料のポンプと、
気体燃料モードで作動するときに気相の気体燃料を噴射するための少なくとも１つの気体燃料インジェクタと、
気体燃料モードで作動するときに気体燃料を液相から気相にするための気体燃料リデューサーであって、リデューサーは、液相の気体燃料を受けるために気体燃料ポンプと流体連通し、そして少なくとも１つの気体燃料インジェクタは、気体燃料モードで作動するときに気相の気体燃料を供給される気体燃料リデューサーと
を備えるシステムが、気体燃料モードで作動するときに気相および液相の気体燃料により駆動されるように内燃液体燃料エンジンを適応させるために提供され、
流体連通は、気体燃料モードで作動するときに液相の気体燃料をインジェクタに供給して、液相の気体燃料を少なくとも１つの液体燃料インジェクタを通じて少なくとも１つのシリンダに直接噴射するために、液相の気体燃料のポンプと少なくとも１つの液体燃料インジェクタの間に設けられている。

好ましくは、制御システムは、液体燃料および気体燃料モードで作動するときにそれぞれ制御のために更に設けられる。

好ましくは、制御システムは、気体燃料モードで作動するときに液状態の気体燃料のポンプを制御するためのコントローラを備える。

好ましくは、制御システムは、液体燃料および気体燃料モードで作動するときにそれぞれ制御のための燃料コントローラを備える。

好ましくは、気体燃料モードで作動するときに液状態の気体燃料の一部が、燃料レールから放出されるように設けられる。

好ましくは、気体燃料モードで作動するときに液相の気体燃料の一部を燃料レールから放出することは、燃料レールの気体燃料タンクと流体連通することによる。

好ましくは、液相の気体燃料のタンクと流体連通する燃料入口に液相の気体燃料供給弁を備えるシステムの場合は、流体接続は、気体燃料モードで作動するときに燃料レールから燃料入口までの燃料レールと液相の気体燃料の供給弁の下流の入口の間に設けられる。

好ましくは、遮断弁は、液体燃料モードで作動するときに少なくとも１つの液体燃料インジェクタへの液相の気体燃料の供給を遮断するために、そして気体燃料モードで作動するときに少なくとも１つの液体燃料インジェクタへの液相の気体燃料の供給を可能にするために、少なくとも１つの液体燃料インジェクタと液相の気体燃料のポンプの間の流体連通に更に設けられる。

好ましくは、遮断弁は、液体燃料モードで作動するときに燃料レールからの液相の気体燃料の一部の放出を遮断するために、そして気体燃料モードで作動するときに燃料レールからの液相の気体燃料の一部の放出の遮断を可能にするために、燃料レールと流体連通して更に設けられる。

好ましくは、遮断弁は、液体燃料モードで作動するときに少なくとも１つの液燃料インジェクタへの液体燃料の供給を遮断するために、そして液体燃料モードで作動するときに少なくとも１つの液体燃料インジェクタへの液体燃料の供給を可能にするために、少なくとも１つの液燃料インジェクタと液体燃料のポンプの間に流体連通して更に設けられる。

このように、本発明のシステムにおいて、エンジンが気相の気体燃料のインジェクタを通して気体燃料によって駆動するときに、液体燃料インジェクタは、液体燃料インジェクタに液状態の気体燃料を供給することにより冷却される。この種の解決策は、最初の液体燃料インジェクタを特に過熱に対して保護し、その中の沈殿物の蓄積を防止し、こうして損傷のリスクを除去する。

本発明のシステムは単純であり、そして、とりわけ、それが液体燃料ポンプの構造に対する変更が必要でないので、それは非常に汎用であり、そして直接燃料噴射を備えた実質的にすべての車両において用いるのに適している。

本発明の方法は、気体燃料によって駆動するエンジンを液体燃料によって駆動するように容易にかつ迅速に適応させることを可能にする。

上述した車両は、乗用車、トラック、農業機械、建設機械、およびハイブリッド車でありえる。

本発明のシステムは、直接燃料噴射を備えたいかなる車両においても用いることができて、それはエンジン燃料系統のさまざまな構造を有する車両において用いるのに適している。

液体燃料インジェクタの燃料レールから液相の気体燃料の液相の過剰を放出することによって、システムは、液体燃料インジェクタの非常に良好な冷却を提供して、過熱による液体燃料インジェクタの損傷のリスクを低下させる。

気体燃料タンクの外側の気体燃料ポンプの設置は、内蔵ポンプを備えた特別な燃料タンクを不必要にする。その結果、システムは、必要に応じて、維持し、検査し、そして修理するのが容易である。

システムの一般性は、それが液体燃料あるいは気相の気体燃料による、そして同時に液相の気体燃料によるデュアル燃料供給を有する、本発明の工業的に製造されたエンジン装置の一部でありえるという事実にもよる。この場合、この種のエンジンシステムの生産は、上記のように従来のエンジンシステムに追加することを必要とし、それは、エンジン構造の小さい変更を必要として、特に、変更が液体燃料ポンプの構造になされることを必要としない。したがって、液体燃料あるいは気相の気体燃料による、そして同時に液相の気体燃料によるデュアル燃料供給を有する、本発明のエンジン装置の生産は、容易であり、その結果として安価である。

本発明のシステムを備えるエンジン装置は、通常、２つの代替モード、すなわち、液体燃料動作モードおよび気体燃料動作モードで作動できる。

液体燃料モードで作動するときに、エンジンは、液体燃料、例えばガソリンだけによって駆動する。このモードにおいて、液体燃料は、液体燃料インジェクタだけによって燃焼するエンジンのシリンダに供給される。液体燃料モードで作動するときに、気体燃料インジェクタは作動しない。すなわち、それらはいかなる燃料も供給しない。このモードにおいて、気体燃料は燃焼のためにシリンダに供給されない。

気体燃料モードで作動するときに、エンジンは気体燃料だけによって駆動する。このモードにおいて、気体燃料は、エンジンのシリンダに供給されて、気体燃料インジェクタによって、気相で、そして同時に液体燃料インジェクタによって液相で燃焼する。このモードにおいて、液体燃料は、燃焼のためにシリンダに供給されない。

エンジンを液体燃料動作モードから気体燃料動作モードへ切り換えることは、制御システムにより達成される。特定の動作モードの間の切換は、ユーザの命令によって、例えば、適切な動作モードスイッチを切り換えることによって達成できる。特定の動作モードの間の切換は、エンジンが所定の、例えば、エンジン温度、気体燃料圧力、エンジンのスタート後に経過した時間などのようなエンジン作動パラメータに達した後に、コントローラによって自動的に達成できる。

システム専用の液体燃料コントローラに設置する制御アルゴリズムは、システムを備えたエンジンシステムが、液相の気体燃料および気相の気体燃料をいかなる割合でもエンジンに供給して作動できるので、液体燃料の液相および液体燃料の気相がいつどれくらいエンジンの最大効率を得るために最適であるかを決定する。

液体燃料内燃機関を気相の気体燃料によって、そして液相の気体燃料によって駆動するように適応させる本発明のシステム、本発明のデュアル燃料内燃機関装置、および液体燃料内燃機関を気相および液相の気体燃料によって駆動するように適応させる本発明の方法は、次に、添付された図を参照して実施形態により詳述される。

内燃機関をガソリンによって、そして代替として、気相のＬＰＧ燃料によって、そして同時に液相の気体燃料ガスによって駆動するように適応させるシステムを備える内燃機関装置の線図である。燃料レールからの戻り分岐を備える、内燃機関をガソリンによって、代替として気相のＬＰＧ燃料によって、そして同時に液相の気体燃料ガスによって駆動するように適応させるシステムを備える内燃機関装置の線図である。好ましい実施形態のガソリン燃料レールの線図である。

図１は、本発明の装置および内燃機関の標準ガソリン燃料系統とのその接続を図式的に示し、エンジンは、直接液体燃料噴射を備えた少なくとも１つのシリンダを備える。好ましい実施形態において、エンジンは、１つ、２つ、４つ、８つのシリンダを備える。シリンダの燃焼室へのガソリンの直接噴射は、少なくとも１つのＰＢガソリンインジェクタ１６により達成される。エンジンシリンダ／シリンダへの直接燃料噴射は、それぞれ少なくとも１つのＰＢガソリンインジェクタ１６により達成される。好ましい実施形態において、各シリンダは、１つ、２つ、３つ、または４つのＰＢガソリンインジェクタ１６を備える。ＰＢガソリンインジェクタ１６は、インジェクタセットを形成する。ガソリンベースのエンジン燃料系統、ＬＰＧ燃料系統、およびエンジンの少なくとも１つのシリンダは、デュアル燃料エンジンシステムを形成する。図１および図２は、点線により示される、サンプルのエンジン燃料系統を形成する構成要素の略図である。

図１および図２に示されるガソリンベースのエンジン燃料系統は、ＰＢガソリンのタンク１９を備えた燃料ラインによって流体連通するＰＢガソリンのポンプ１を備える。エンジンが液体燃料モードで作動するときに、ＰＢガソリンポンプ１は、ガソリンＰＢをタンク１９からポンプで汲み出す。液体燃料モードで作動するときに、ＰＢガソリンポンプ１は、ガソリンＰＢ燃料ラインによってガソリンをタンク１９からガソリンＰＢ燃料の燃料レール２に供給する。好ましい実施形態において、ＰＢガソリンポンプ１は、高圧ポンプである。ＰＢガソリンの燃料レール２は、ＰＢガソリンをＰＢガソリンの少なくとも１つのインジェクタ１６に供給し、それは、ＰＢガソリンを内燃機関のシリンダ（図示せず）の燃焼室に直接噴射する。

システムが、エンジンＰＢガソリン燃料装置にすでに接続しているときに、本発明のシステムは、図１および図２に示される。システムが、ＰＢガソリンを主成分として燃料装置に接続するときに、エンジン装置は、２つの燃料系統、すなわちＰＢガソリン燃料系統およびＬＰＧ燃料系統から成る。それで、エンジンは、ＬＰＧ燃料系統またはガソリン燃料系統にそれぞれ切り換えることができる。本発明のシステムは、液相のＬＰＧ燃料を含むタンク６を備える。液相のＬＰＧ燃料のポンプ４は、液相のＬＰＧ燃料をタンク６からポンプで汲み出すために、ＬＰＧ燃料ラインによってタンク６と流体連通している。システムは、気相のＬＰＧ燃料をエンジンシリンダの吸引システムに噴射するために、気相のＬＰＧ燃料の少なくとも１つのインジェクタ７を備える。システムは、ＬＰＧ燃料を液相から気相にするために、ＬＰＧ燃料のリデューサー９を装備し、前述のリデューサー９は、液相のＬＰＧ燃料を受けるために、液相の気体燃料のラインによって気体燃料のポンプ４と流体連通している。あるいは、リデューサー９は、ポンプ４を迂回するＬＰＧ燃料タンクから供給されることができる。

ＰＢガソリンベースのエンジン燃料系統の構成要素の間で、そして特にＰＢガソリンのポンプ１の出口とＰＢガソリンをＰＢガソリンインジェクタ１６に供給する燃料レール２の入口の間で、液相のＬＰＧ燃料の供給が、液相のＬＰＧ燃料のラインによってなされるように、本発明のシステムは、ＰＢガソリンベースのエンジン燃料系統と一体化される。液相のＬＰＧ燃料は、ＬＰＧ燃料ポンプ４によってタンク６からＰＢガソリンインジェクタ１６に供給される。接続は、例えば、液相のＬＰＧ燃料のラインを使用する、弁Ｚｌへの液相のＬＰＧの供給の接続により達成されて、弁Ｚｌは、ＰＢガソリンのポンプ１とＰＢガソリンインジェクタ１６の間のＰＢガソリンライン上のＬＰＧ燃料エンジンシステムに設置される。

ＰＢガソリンベースのエンジン燃料系統と本発明のシステムの接続は、液相のＬＰＧ燃料のラインによってポンプ４から液相のＬＰＧ燃料の少なくとも１つのインジェクタ１６へのＬＰＧ燃料を供給することにより達成され、そこにおいて、インジェクタ１６は、ＰＢガソリンベースのエンジン燃料装置の構成要素である。この種の接続を確実にすることによって、気体燃料モードで作動するときに、液相のＬＰＧ燃料は、ＰＢガソリンインジェクタ１６に連続的に供給される。

このように、ＰＢガソリン燃料エンジン装置は、それをＬＰＧ燃料を用いる本発明のシステムに接続するように適応させるために、わずかな変更を必要とするだけである。

内燃ＰＢガソリンベースのエンジンを気相および液相のＬＰＧによって同時に駆動するように適応させるために、本発明のシステムは、ＰＢガソリン駆動エンジンを備えた車両に搭載される。

本発明のエンジンシステムは、それがＰＢガソリン燃料系統を備えたエンジンシステムに接続してあとに、以下のように作動する。エンジンをＬＰＧ燃料動作に切り換えたあとに、燃料は、ＬＰＧ燃料のタンク６に存在する圧力のため、タンク６から多弁５を通ってＬＰＧ燃料のポンプ４に押し出され、そこにおいて、ポンプ４の圧力は、必要な値に増大される。ＬＰＧ燃料の１つのポンプ４の代わりに、ＬＰＧ燃料の相互接続したポンプのアセンブリは、十分な圧力効率を達成するために使うことができる。液相のＬＰＧ燃料の各ポンプ４は、ポンプ４を汚染から保護するＬＰＧ燃料のフィルタ４ａをその構造に含む。前述のフィルタ４ａは、ＬＰＧ燃料のポンプ４のカバーのネジを抜くことによって容易に取り外し可能である。ポンプ４またはポンプ４のアセンブリは、ＰＢガソリンの燃料レール２または切換弁ブロック３に設置する圧力センサー１５から信号を読み込むことに基づいて、ポンプコントローラ１４を介してＬＰＧ燃料のコントローラ１０により制御される。ＬＰＧ燃料のコントローラ１０は、前述の圧力信号の読み込まれた値に応じて、適切なアルゴリズムに基づいて、ポンプのコントローラ１４に信号を送る。適切なパルスによって前述のコントローラ１４は、電圧値または可調周波数信号によってポンプ４またはポンプ４のアセンブリを制御する。

それから、適切な圧力（例えば、約１０バール以上）に増大された液相のＬＰＧ燃料は、液相のＬＰＧ燃料の燃料ラインを通して切換弁ブロック３に適切に向けられる。弁Ｚｌは、ＬＰＧ燃料のコントローラ１０により制御される。コントローラが弁Ｚｌのスイッチを入れる場合、液相のＬＰＧ燃料は、燃料レール２に供給されて、それは更にＰＢガソリンのインジェクタ１６に供給される。

図２は、装置の好ましい実施形態を示し、それは、あらゆる過剰な液相のＬＰＧ燃料のための戻り分岐を更に備え、その分岐は、燃料レール２から過剰な液相のＬＰＧ燃料を放出する。

気体燃料モードで作動するときに、インジェクタにより噴射されなかった過剰な液相のＬＰＧ燃料は、液相のＬＰＧ燃料の燃料ラインを通して燃料レール２の戻り分岐を通して戻って切換弁Ｚ３に、それから更にＬＰＧ燃料の多弁５の戻りを通してＬＰＧ燃料のタンク６に流れる。弁Ｚ３は、ＬＰＧ燃料のコントローラ１０により制御される。使っていない液相のＬＰＧ燃料のＰＢガソリンの燃料レール２からの戻りを提供することは、ＰＢガソリンのインジェクタ１６の低い燃費および冷却効率に著しく寄与する。これによって、ＰＢガソリンのインジェクタ１６は、ＰＢガソリンのインジェクタ１６を冷却するために要する液相のＬＰＧ燃料の必要量だけを供給されて、液相のＬＰＧ燃料の過剰な量は、ＰＢガソリンの燃料レールから連続的に放出される。液相のＬＰＧ燃料の過剰な量が、燃料レールにおいて加熱されて、放出されない場合、それは冷却効率を損なうので、液相のＬＰＧ燃料の過剰な量を放出することは、ＰＢガソリンのインジェクタ１６の温度を低下させることに直接寄与する。燃料レール２において加熱されてまだ液相のままである、液相のＬＰＧ燃料の過剰な量の連続的な放出のため、燃料レール２の液相のＬＰＧ燃料の温度は、十分に低いままであり、したがってＰＢガソリンのインジェクタ１６の非常に効果的な冷却を提供する。さらにまた、燃料レール２から液相の気体燃料の過剰を放出することは、燃料レール２の液相の気体燃料の蒸発を防止する。加熱されない液相のＬＰＧ燃料が、ＰＢガソリンの燃料レール２に連続的に供給されるので、ＬＰＧ燃料の多弁５および切換弁Ｚ３による燃料レール２からＬＰＧ燃料のタンク６への戻りは、気体燃料モードで作動するときにＰＢガソリンのインジェクタ１６の冷却を著しく向上させる。車両に応じて、温度低下の効果は約摂氏数度に達する。より低い温度で液相のＬＰＧ燃料を供給することは、ＬＰＧ燃料に存在する油性物質のより少ない沈積も生じ、それは、より高い温度で、ＰＢガソリンの燃料レール２およびＰＢガソリンのインジェクタ１６に堆積することができて、したがってガソリンのインジェクタ１６の故障率を上昇させる。

加えて、ＰＢガソリンのインジェクタ１６の保護の効果を増大させるために、燃料レール２は、図３に示すように、吸引ノズル２３を内部に設けることによって変更できる。燃料レール２に配置される吸引ノズル２３は、いかなる材料からも作ることができる。好ましい実施形態において、吸引ノズルはプラスチックでできている。別の好ましい実施形態において、吸引ノズルは、例えば耐酸鋼のような耐腐食性金属でできている。吸引ノズルは、上記のように、液相のＬＰＧ燃料が燃料レール２内の全てのスペースを充填することをもたらす。あらゆる過剰な液相のＬＰＧ燃料も、好ましい実施形態において、その端の１つに配置される燃料レール２の燃料出口により放出される。これは、ＰＢガソリンの燃料レール２全体の液相のＬＰＧ燃料のより良好な分布、したがってそのより効果的な冷却を確実にする。

液相のＬＰＧ燃料のポンプ４のアセンブリは、いくつかのポンプまたは１つから成ることができる。使用するポンプは、ＬＰＧの液相の圧力を５～１００バールに増大できる。ポンプユニット４のエクスペンディチャーは、ポンプ４を制御するためだけに設計されたポンプコントローラ１４およびポンプの基本的なパラメータの制御により制御される。ポンプ４の装置が気体燃料のタンク６の外側に配置されるので、ＬＰＧ燃料を供給するシステムは、より柔軟性があり、そして維持して修理するのがより容易である。

一実施形態において、切換弁のブロック３は、切換弁Ｚｌ、Ｚ２、Ｚ３から成る。別の実施形態において、切換弁Ｚｌ、Ｚ２、Ｚ３の各々は、独立していて、弁のそれ自体のブロック３に配置できる。そのうえ、示されるシステムにおいて、別々に制御される弁ＺｌおよびＺ２は、電気制御のない三方向弁と置き換えることができる。三方向弁を使用することによって、システムが信号をコントローラから出力する必要はないので、システムはより簡単な構成を有する。この場合、コントローラの構成は簡単にされて、更には制御アルゴリズムは、どの電子弁Ｚｌ、Ｚ２に切り替えるかと制御する必要はない。付加的な利点は、三方向弁の反応速度であり、この種の三方向弁は、システムにおける燃料の供給のより速い変化を検出して、所与の燃料へ自動的に切り換える。

好ましい実施形態において、ＬＰＧ燃料の入口１１の下流のＬＰＧ燃料のフィルタ１２、ＬＰＧ燃料のポンプ４の下流の液相のＬＰＧ燃料のフィルタ１８、ＬＰＧ燃料のリデューサー９の下流の気相のＬＰＧ燃料のフィルタ８が設けられる。

本発明のシステムおよび装置は、標準圧力センサーも装備している。

気体燃料モードで作動するときに、気相のＬＰＧ燃料は、公知の方法を使用してシーケンシャルガス設備から供給される。液相のＬＰＧ燃料のタンク６からのＬＰＧ燃料は、多弁５によって、それからポンプ４またはＬＰＧ燃料のポンプ４のアセンブリによって、ＬＰＧ燃料のリデューサー９に供給される。本発明の装置のＬＰＧ燃料のリデューサー９は、単一のリデューサーである。本発明の好ましい実施形態において、ＬＰＧ燃料のリデューサー９は、ＬＰＧ燃料を液相から気相にする際により大きな効率を達成するために、複数の相互に連結したリデューサーから成ることができる。

それから、蒸発後に、０．９～１．５バールの圧力の気相のＬＰＧ燃料は、任意に気相のＬＰＧ燃料のフィルタ８を通して、そして任意に気相のＬＰＧ燃料の圧力センサー１７を通して、気相のＬＰＧ燃料の燃料レール７に供給されて、それは、気相のＬＰＧ燃料を気相のＬＰＧ燃料のインジェクタ２２に供給する。ＬＰＧ燃料のインジェクタ２２は、気相のＬＰＧ燃料を個々のシリンダに至る吸引マニホールドに直接噴射する。気相のＬＰＧ燃料のインジェクタ２２は、ガス設備において使用するいかなるインジェクタでもありえる。好ましい実施形態において、インジェクタは、いかなる数のセクションも有するセクションインジェクタである。おそらく、適当な数の気相のＬＰＧ燃料のインジェクタ２２を備える、いわゆるガスレールを用いることができる。セクションまたはインジェクタの数は、車両のタイプに依存する。

本発明のエンジン装置は、ＬＰＧ燃料を液相から気相へ変える置換で作動できる。これは、燃料系統の１つに故障が発生した場合、作動している燃料系統が充分なエクスペンディチャーを提供して車両の適正な動作を確実にすることを可能にする。

制御システムは、ＬＰＧ燃料のコントローラ１０およびポンプのコントローラ１４を備え、そしてそれは、車両に存在する設備から完全に独立している。コントローラは、互いに相互作用する。ＬＰＧ燃料のコントローラ１０は、ポンプのコントローラ１４に情報を送り、そして後者は、それに応じて液相のＬＰＧ燃料のポンプ４またはポンプ４のアセンブリの性能を制御する。

本発明のエンジン装置の制御システムは、液相および気相のＬＰＧの燃料の現在の補正噴射量のために、車両に設けられるＯＢＤ自己診断インタフェースを任意に使用できる。

本発明の全エンジン装置は、上記のように、専用の制御システムを管理する。制御システムは、本発明のエンジン装置のすべての構成要素の適当かつ安全な制御を確実にするプログラムを備える。上記の特徴に加えて、制御システムは、多弁５のフロートから液相のＬＰＧ燃料のレベルを継続的に読み込んで、ガソリンのインジェクタ１６からの噴射回数を測定して、それに応じて、モード燃料ガスでエンジンを作動するときに同時に供給されるＬＰＧ燃料の液相とＬＰＧ燃料の気相の比率を選択する。別の特徴は、制御パネルとの通信であり、それによって、ユーザは、エンジンの動作モード、すなわち、ＬＰＧ燃料動作モードまたはＰＢガソリン動作モードを選択できる。

ＰＢガソリンによって、もしくは気相および液相の同時のＬＰＧ燃料によって駆動するデュアル燃料内燃機関の実施形態は、上に記載されている。上記のエンジン装置は、本発明のシステムを備える。

上記の実施形態は、液体燃料としてのガソリンによって、そして気体燃料としてのＬＰＧ燃料によって駆動するエンジンについて記載した。

当業者は、他の液体燃料、例えば、ディーゼル／バイオエタノール、菜種油、燃料油、暖房用オイル、灯油、ＬＮＧのような液相で満たされるＬＰＧ燃料以外の気体燃料が用いられることが可能であると認めるだろう。

当業者は、特定の液体または気体燃料の場合は、適切なエンジン部品、例えば、液体燃料ポンプ、液体燃料インジェクタ、気体燃料ポンプ、気体燃料リデューサーなどが用いられると認めるだろう。

Claims

液体燃料を少なくとも１つのシリンダに直接噴射するために、少なくとも１つのシリンダおよび少なくとも１つの液体燃料インジェクタ（１６）を備える、内燃機関を気相の気体燃料によって、そして液相の気体燃料によって同時に駆動するように適応させるシステムであって、前記システムは、
液相の気体燃料のタンク（６）と、
液相の気体燃料を前記液相の気体燃料のタンク（６）からポンプで汲み出すために、前記液相の気体燃料のタンク（６）と流体連通する液相の気体燃料のポンプ（４）と、
気相の気体燃料を噴射するための少なくとも１つの気体燃料インジェクタ（２２）と、
気体燃料を液体から気相にするための気体燃料リデューサー（９）であって、前記リデューサー（９）は、液相の気体燃料を受けるために前記気体燃料のポンプ（４）と流体連通し、そして前記少なくとも１つの気体燃料インジェクタ（２２）は、気相の気体燃料を供給されるリデューサー（９）と、
を備え、
前記液体燃料インジェクタ（１６）によって液相の気体燃料を供給するために、そして液相の気体燃料を前記少なくとも１つの液体燃料インジェクタ（１６）を通して前記少なくとも１つのシリンダに直接噴射するために、前記液相の気体燃料のポンプ（４）と前記少なくとも１つの液体燃料インジェクタ（１６）の間で流体連通するように適応されることを特徴とするシステム。
前記システムを制御する制御装置を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
前記制御装置は、前記液相の気体燃料のポンプ（４）を制御するコントローラ（１４）を備えることを特徴とする請求項２に記載のシステム。
前記制御装置は、前記システムを制御する気体燃料のコントローラ（１０）を備えることを特徴とする請求項２に記載のシステム。
前記システムは、前記液相の気体燃料のタンク（６）と流体連通する燃料入口に液相の気体燃料供給弁（１１）を備え、そこにおいて、前記液相の気体燃料供給弁（１１）は、前記液相の気体燃料の一部を燃料レール（２）から前記燃料入口に放出するために、前記燃料レール（２）と流体連通するように適応されることを特徴とする請求項２または請求項３または請求項４に記載のシステム。
前記気体燃料はＬＰＧであることを特徴とする請求項１または請求項２または請求項３または請求項４または請求項５に記載のシステム。
デュアル内燃機関装置であって、
液体燃料タンク（１９）と、
液体燃料モードで作動するときに前記液体燃料タンク（１９）から液体燃料をポンプで汲み出すために、前記液体燃料タンク（１９）と流体連通する液体燃料ポンプ（１）と、
内燃機関の少なくとも１つのシリンダと、
液体燃料モードで作動するときに液体燃料を前記少なくとも１つのシリンダに直接噴射するために、前記液体燃料ポンプ（１）と流体連通する少なくとも１つの液体燃料インジェクタ（１６）と、
液相の気体燃料のタンク（６）と、
気体燃料モードで作動するときに液相の気体燃料を前記液相の気体燃料のタンク（６）からポンプで汲み出すために、前記液相の気体燃料のタンク（６）と流体連通する液相の気体燃料のポンプ（４）と、
気体燃料モードで作動するときに気相の気体燃料を噴射するための少なくとも１つの気体燃料インジェクタ（２２）と、
気体燃料モードで作動するときに気体燃料を液体から気相にするための気体燃料リデューサー（９）であって、前記リデューサー（９）は、液相の気体燃料を受けるために前記気体燃料のポンプ（４）と流体連通し、そして前記少なくとも１つの気体燃料インジェクタ（２２）は、気体燃料モードで作動するときに気相の気体燃料を供給されるリデューサー（９）と、
を備える装置であり、
前記液体燃料インジェクタによって液相の前記気体燃料を供給するために、そして気体燃料モードで作動するときに前記液相の気体燃料を前記少なくとも１つの液体燃料インジェクタ（１６）によって前記少なくとも１つのシリンダに直接噴射するために、前記液相の気体燃料のポンプ（４）と前記少なくとも１つの液体燃料インジェクタ（１６）との間に流体連通が設けられていることを特徴とする装置。
液体燃料および気体燃料モードで作動するときに前記装置を制御する制御装置を更に備えることを特徴とする請求項７に記載の装置。
前記制御装置は、気体燃料モードで作動するときに前記液相の気体燃料のポンプ（４）を制御するコントローラ（１４）を備えることを特徴とする請求項８に記載の装置。
前記制御装置は、それぞれ液体燃料および気体燃料モードで作動するときに、前記装置を制御するために燃料のコントローラ（１０）を備えることを特徴とする請求項８に記載の装置。
気体燃料モードで作動するときに液相の気体燃料の一部を放出するように適応される燃料レール（２）が設けられることを特徴とする請求項７または請求項８または請求項９または請求項１０に記載の装置。
前記燃料レール（２）は、気体燃料モードで作動するときに液相の気体燃料の一部を前記燃料レール（２）から前記気体燃料のタンク（６）に放出するために、前記液相の気体燃料のタンク（６）と流体連通することを特徴とする請求項１１に記載の装置。
前記装置は、前記液相の気体燃料のタンク（６）と流体連通する燃料入口に液相の気体燃料供給弁（１１）を備え、前記燃料レール（２）は、気体燃料モードで作動するときに液相の気体燃料の一部を前記燃料レール（２）から前記燃料入口に放出するために、液相の気体燃料の前記供給弁（１１）下流で前記入口と流体連通することを特徴とする請求項１１に記載の装置。
液体燃料モードで作動するときに前記少なくとも１つの液体燃料インジェクタ（１６）への液相の気体燃料の前記供給を遮断するために、そして気体燃料モードで作動するときに前記少なくとも１つの液体燃料インジェクタ（１６）への液相の気体燃料の前記供給を可能にするために、前記少なくとも１つの液体燃料インジェクタ（１６）と前記気相の気体燃料のポンプ（４）の間で流体連通する遮断弁（Ｚｌ）を更に備えることを特徴とする請求項７に記載の装置。
液体燃料モードで作動するときに前記燃料レール（２）の液相の気体燃料の一部の放出を遮断するために、そして気体燃料モードで作動するときに前記燃料レール（２）の液相の気体燃料の一部の放出を可能にするために、前記燃料レール（２）と流体連通する遮断弁（Ｚ３）を更に備えることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
液体燃料モードで作動するときに前記少なくとも１つの液体燃料インジェクタ（１６）への液体燃料の前記供給を遮断するために、そして液体燃料モードで作動するときに前記少なくとも１つの液体燃料インジェクタ（１６）への液体燃料の前記供給を可能にするために、前記少なくとも１つの液体燃料インジェクタ（１６）と前記液体燃料ポンプ（１）の間で流体連通する遮断弁（Ｚ２）を更に備えることを特徴とする請求項７に記載の装置。
前記気体燃料は、ＬＰＧであることを特徴とする請求項７に記載の装置。
前記液体燃料は、ガソリン、ディーゼル燃料から選択されることを特徴とする請求項７に記載の装置。
内燃液体燃料機関を気相の気体燃料および液相の気体燃料によって駆動するように適応させる方法であって、
液体燃料タンク（１９）と、
液体燃料モードで作動するときに液体燃料を前記液体燃料タンク（１９）からポンプで汲み出すために前記液体燃料タンク（１９）と流体連通する液体燃料ポンプ（１）と、
内燃機関の少なくとも１つのシリンダと、
液体燃料モードで作動するときに液体燃料を前記少なくとも１つのシリンダに直接噴射するために前記液体燃料ポンプ（１）と流体連通する少なくとも１つの液体燃料インジェクタ（１６）と、
を備える液体燃料内燃機関が設けられ、
液相の気体燃料のタンク（６）と、
気体燃料モードで作動するときに液相の気体燃料を前記気体燃料のタンク（６）からポンプで汲み出すために前記液相の気体燃料のタンク（６）と流体連通する液相の気体燃料のポンプ（４）と、
気体燃料モードで作動するときに気相の気体燃料を噴射するための少なくとも１つの気体燃料インジェクタ（２２）と、
気体燃料モードで作動するときに気体燃料を液相から気相にするための気体燃料リデューサー（９）であって、前記リデューサー（９）は、液相の気体燃料を受けるために前記気体燃料ポンプ（４）と流体連通し、そして前記少なくとも１つの気体燃料インジェクタ（２２）には、気体燃料モードで作動するときに気相の気体燃料が供給される、気体燃料リデューサー（９）と、
を備えるシステムが、内燃液体燃料機関を気体燃料モードで作動するときに気相および液相の気体燃料によって、駆動するように適応させるために設けられ、
そして流体連通が、前記液体燃料インジェクタ（１６）によって前記液相の気体燃料を供給するために、そして気体燃料モードで作動するときに液相の気体燃料を前記少なくとも１つの液体燃料インジェクタ（１６）によって前記少なくとも１つのシリンダに直接噴射するために、前記液相の気体燃料のポンプ（４）と前記少なくとも１つの液体燃料インジェクタ（１６）との間に設けられる方法。
制御装置は、液体燃料および気体燃料モードで作動するときに制御のために更に設けられることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
制御装置は、気体燃料モードで作動するときに前記液相の気体燃料のポンプ（４）を制御するコントローラ（１４）を備えることを特徴とする請求項２０に記載の方法。
コントローラ装置は、それぞれ液体燃料および気体燃料モードで作動するときの制御のために燃料コントローラ（１０）を備えることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
気体燃料モードで作動するときに液相の気体燃料の一部が燃料レール（２）から放出されるように設けられることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
気体燃料モードで作動するときに前記燃料レール（２）から前記液相の気体燃料の一部を放出することは、前記気体燃料のタンク（６）との前記燃料レール（２）の接続であることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
前記液相の気体燃料のタンク（６）と流体連通する燃料入口に液相の気体燃料供給弁（１１）を備えるシステムの場合は、燃料レール（２）が設けられ、流体連通は、気体燃料モードで作動するときに前記燃料レール（２）から前記燃料入口への前記液相の気体燃料供給弁（１１）の下流に前記燃料レール（２）と前記入口との間に設けられることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
遮断弁（Ｚ１）は、液体燃料モードで作動するときに前記少なくとも１つの液体燃料インジェクタ（１６）への液相の気体燃料の前記供給を遮断するために、そして気体燃料モードで作動するときに前記少なくとも１つの液体燃料インジェクタ（１６）への液相の気体燃料の前記供給を可能にするために、前記少なくとも１つの液体燃料インジェクタ（１６）と前記気相の気体燃料のポンプ（４）の間を流体連通して更に設けられることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
燃料レール（２）が設けられ、遮断弁（Ｚ３）は、気体燃料モードで作動するときに前記燃料レール（２）からの前記液相の気体燃料の一部の放出を遮断するために、そして液体燃料モードで作動するときに前記燃料レール（２）からの液相の気体燃料の一部の放出を可能にするために、前記燃料レール（２）と流体連通して更に設けられるように設けられることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
遮断弁（Ｚ２）は、液体燃料モードで作動するときに前記少なくとも１つの液体燃料インジェクタ（１６）への液体燃料の前記供給を遮断するために、そして液体燃料モードで作動するときに前記少なくとも１つの液体燃料インジェクタ（１６）への液体燃料の前記供給を可能にするために、少なくとも１つの液体燃料インジェクタ（１６）と前記液体燃料ポンプ（１）の間に流体連通して更に設けられるように設けられることを特徴とする請求項２５に記載の方法。