【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンに対して少なくとも６０バールの圧力にて供給するのに適した高圧まで圧縮された気体を燃焼させるディーゼル型内燃機関であって、高圧にてシリンダの燃焼室内に液体燃料を噴射する噴射装置を有する噴射システムを備える内燃機関に関する。 【０００２】 【従来の技術】液体燃料が燃料油の形態にて噴射されて、典型的に、噴射された気体に対する着火支援手段として機能する、この型式の２種燃料２行程クロスヘッド型エンジンは公知である。 高圧にて噴射される、公知のエンジンにおける気体は、燃焼室内に噴射されるガス状の天然ガスである。 この型式のエンジンは、例えば、当該出願人のパンフレットである、１９９１年以降の「高圧の気体噴射エンジンを使用する大型のディーゼルエンジン（Ｌａｒｇｅ Ｄｉｅｓｅｌ ＥｎｇｉｎｅｓＵｓ
ｉｎｇ Ｈｉｇｈ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｇａｓ Ｉｎｊ
ｅｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）」に記載されており、また、Ｔ． フクダ（Ｆｕｋｕｄａ）、Ｐ． サン・
ペダーソン（Ｓｕｎｎ Ｐｅｄｅｒｓｅｎ）及びその他の者によるＣＨのインターラーケンのＣＩＭＡＣ１９９
５の論文Ｄ５１における技術論文「世界で最初の大径気体噴射エンジンの開発（Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ
ｔｈｅ Ｗｏｒｌｄ'ｓ Ｆｉｒｓｔ Ｌａｒｇｅ−
Ｂｏｒｅ Ｇａｓ−Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎ
ｅ）」に記載されている。 こうしたエンジンにおいて、
天然ガスは、通常、メタンガスである、良質の気体を供給する管系統を介して供給される。 ガス状の天然ガスを高圧にて噴射することにより、エンジンは天然ガスの異なる組成物を使用することができるという利点が得られる。 このように、該気体は、純粋なメタンとするか、又は共に分溜されるならば、メタン及びエタンとすることができる。 【０００３】気体系燃料が供給されるディーゼル型エンジンは、多数の異なる設計のものが更に公知であり、その全ては、その気体が、例えば、約１乃至５バールという低圧にてエンジンの吸気内に噴射され、即ち、供給されて、これにより、燃料の一部に置換するという共通の特徴を有し、このことは、排気ガス中に微粒子の形態で放出される量が少ないという環境的に有利な点が得られる。 かかるエンジンの例としては、吸気に対するＬＰＧ
（プロパン／ブタン）の供給に関する欧州特許第００４
９７２１号、ＬＰＧ又はメタンの供給に関する欧州特許第０１０２１１９号、及び吸気に対して圧縮した天然ガス又はＬＰＧが追加されることに関する欧州特許０１３
３７７７号を参照することができる。 気体が液体燃料としてエンジンに供給される場合、気体の蒸発及び吸気との混合は、シリンダ内に導入する前に行われる一方、ガス状気体を供給する場合、混合のみが行われる。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】ディーゼル型エンジン内にて気体が吸気と混合するときには、燃料の合計量のうち気体が占める比率が過度に大きくてはいけない。 そうしないと、圧縮行程中に気体の自然着火が生じるからである。 公知の技術において、気体の噴射は、燃料油を噴射することにより制御された方法にて行われることが重要であると記載されている。 燃料油の噴射は、エンジンの所望の作動特性を達成し得るように適宜に正確なタイミングにて通常の方法で制御することができる。 【０００５】上述したように、燃焼室内に直接、ガス状の気体を高圧にて噴射するか、又はガス状の気体又は液化ガスをエンジンの吸気に供給する、上述の公知のエンジンにおいて、気体を精製し又は別の方法にて所定の且つ安定した組成分を有し、ディーゼルエンジン内の燃料として予見可能な挙動を呈するように、実際のエンジンの構造体的設計が特定の燃料に対応し得るようにすることが気体運転の現状である。 特定の着火性のある気体を供給し得る設計とされた公知のエンジンの一つに対して、著しくより着火性である気体を突然、供給したならば、圧縮行程中、自然着火が生じ、その結果、そのエンジンの作動が著しく妨げられる可能性がある。 【０００６】公知のエンジンを部分的に気体燃料で運転することは、燃焼時に環境的に有害な化合物を形成する燃料油のエンジンによる燃焼量が少なくなるという環境的に顕著な利点が得られることにつながる。 気体が燃焼するときには、燃料油を燃焼するとき程、有害な物質は発生しない。 【０００７】本発明の目的は、油ではなくて気体を燃焼させることで燃焼時に形成される化合物を少なくすることによって達成されるよりも、燃料が燃焼する時に発生される環境的に有害な化合物の量を著しくより少なくすることができる、ディーゼル型エンジンを提供することである。 【０００８】 【課題を解決するための手段】これに鑑みて、本発明による内燃機関は、噴射システムが原油タンクから蒸発した揮発性の有機化合物から形成された圧縮した、着火特
性が変化する液化ガスを高圧にて噴射する液体噴射装置を少なくとも備えることを特徴としている。 【０００９】何年もの間、原油からの揮発性の有機化合物（ＶＯＣ）の蒸発は、特に、重大な環境的影響を与えることが認識されていたが、これを解決しようとする種々の試み及びその削減に関する政府間の取り決めにも拘わらず、ＶＯＣの放出量は着実に増えている。 原油から蒸発する揮発性の有機化合物は、良質の組成物を含まず、むしろ特定の油田から回収された油の場合、ある期間にてかなり変質し、また、異なる油田から回収された油間でも異なる。 【００１０】ディーゼル型の内燃機関にて高圧の噴射燃料として揮発性の有機化合物を使用することにより、大気中へのＶＯＣの放出は防止され、その結果、環境的に著しく有利であると同時に、油ではなくて気体を燃焼させるときの排気がより清浄であるという、それ自体公知の効果が達成される。 また、従来、排気されており、近年、その除去のために費用が必要とされる気体化合物により、購入した精製燃料の少なくとも一部を置換することができるため、経済的な利点も得られる。 しかしながら、ディーゼル型エンジン内の燃料としてＶＯＣを使用することは燃料の燃焼特性が極めて短時間にて著しく変化する可能性があることを意味する。 【００１１】積載時に原油がタンク内に流入すると、その原油は、タンク内に勢いよく流れ込み、急激な動作及び循環作用を受け、その結果、原油の種類に依存より、
良好に混合した組成物の蒸発したアルカンの形態にて比較的多量のＶＯＣが放出される。 こうしたアルカンは、
典型的に、通常の化合物及び分岐した化合物の双方として、化合物メタン、エタン、プロパン、ブタンの各々を比較的多量に含み、またより高いアルカンＣ _５ 、Ｃ ₆₊を多少含む。 その後、タンク内に貯蔵するとき、ＶＯＣ
は、アルカンを顕著に拡散させずに蒸発する。 それは、
主として油の上方のタンクスペース内の原油の成分の分圧により、この蒸発が制御されるからである。 このように、各成分の液相は協動する蒸発相と釣合いを取ろうとするが、これと同時に、タンクスペース内の蒸気は、原油の表面付近にてより重い成分をより高濃度にする傾向となり、このことは、高級アルカンの蒸発を遅らせる。
原油タンクが船に搭載されるならば、悪天候の航海中の動揺により、原油は撥ね動作をし、タンクスペース内の気体はより均一に分配され、その結果、船がより静かな状態にて航海するときよりも重い成分は一層良く蒸発する。 【００１２】このように、何日間かに亙り、ＶＯＣのアルカン組成物はゆっくりと変化すると共に、また、数分又は数時間に亙り、急激な変化が生じて、燃料の着火特性等が根本的に変化することがある。 こうした変化により、内燃機関の吸気に加えるべき予備的な混合体として燃料を使用することが不可能となる。 燃料を高圧にて噴射すれば、早期の着火が回避され、このため、急激に変化する燃料の特性は、燃料が燃焼するときの速度にしか影響しなくなる。 【００１３】また、燃料が燃焼室内に噴射されるとき液体であるという次のような顕著な利点も得られる。 第一に、液化ガスは、ガス状の気体を圧縮する時よりも著しく少ないエネルギ消費量にて、例えば、２００乃至１０
００バールという範囲の噴射のための適宜に高圧の圧力まで圧縮することができる。 第二に、液化ガスは、短期間にて、高エネルギ量の気体を噴射することを可能にし、また噴射量を変化させて（変化が必要であれば）油の噴射から噴射過程の全体を公知の手段により制御することが可能となる。 第三に、所望のアルカンの凝縮限界点よりも高圧まで圧縮し且つ／又は冷却するといった、
有利な程度に簡単で且つエネルギ的に経済的な手段により、原油から蒸発したＶＯＣの総エネルギ成分の主要部分を液化することができる。 この場合、凝縮液は、噴射前に、噴射圧力まで圧縮するだけで十分である。 【００１４】ＶＯＣのメタン及びエタン成分は、任意の適当な方法にて液化することはできない。 メタン及びエタンガスを原油中に再導入することにより、これらの気体を一時的に貯蔵することは可能であるが、このことは、より後の時点でより多量のＶＯＣを蒸発させることになり、このため、これは、問題点を先送りする過程に過ぎない。 メタン及びエタンガスは、従来全てのＶＯＣ
に対して行われていたように、大気中に排気することも可能である。 全ての状況にて、液体Ｃ ₃₊アルカンを燃焼させることは、従来と比較して著しい利点が得られる。 【００１５】一つの実施の形態において、内燃機関の噴射システムは、原油タンクから蒸発した気体と、爆発防止気体として原油タンク内に充填された、不活性気体（存在するならば）との少なくとも一部を含む気体混合体を高圧にて噴射する第二の噴射装置を備えている。 この第二の噴射装置は、蒸発したＶＯＣの処理過程で液化されなかったメタン、エタン気体等を噴射することができる。 原油タンクを空にするとき、タンク内の気体の爆発を防止するためにタンクに不活性気体を追加することが通常である。 この不活性気体は、窒素又は二酸化炭素のような気体と、約７％以下の酸素とから成る、酸素濃度の低い気体の混合体である。 原油をタンク内に積載するとき、油は、積載に伴って不活性気体を段階的に排出させるが、これと同時に、解放されたＶＯＣ気体が不活性気体と混合する。 このため、第二の噴射装置に供給された気体状混合体は、タンクの充填中且つその直後に、
エンジン内で燃焼させることのできない多量の不活性気体を含む。 気体状混合体を噴射に適した形態に変化させるのに必要な圧縮仕事量の２倍以上のエネルギ量となるようにするのに十分に高い可燃性気体の比率であるならば、気体状混合体をエンジンの燃焼室内に噴射することはコスト的に見合う。 可燃性気体のエネルギ量が圧縮作業を賄い得ない場合であっても、環境的には、気体状混合体をエンジンの燃焼室内に噴射することが有利である。 【００１６】該噴射システムは、噴射したときに燃焼過程を開始させる着火可能なパイロット燃料を噴射するパイロット噴射装置を備えることが好ましい。 このパイロット燃料は、油、又はその他の極めて着火し易い燃料とすることができる。 圧縮した液化ガスの量が着火支援手段を不要にする程度であるならば、液体噴射装置を備えるシリンダにてパイロット噴射装置は省くすることができる。 それにもかかわらず、各シリンダに少なくとも一つのパイロット噴射装置を配置することは有利である。
ＶＯＣの発生量が長期間に亙りエンジンの必要な燃料の総量を賄うのに不十分であるならば、エンジンは、パイロット噴射装置を介して噴射された油でのみ間欠的に運転することも可能である。 【００１７】一つの実施の形態において、多数の液体噴射装置及び多数の第二の噴射装置を組み合わせて、液化ガスと、ガス状の気体を含む混合体との双方を噴射することのできる、対応する多数の２種燃料噴射装置が形成されるようにする。 この２種燃料噴射装置は、液体噴射装置及び第二の噴射装置よりもシリンダ内の必要スペースが少なくて済み、このため、特に、当該シリンダに既に油を噴射する噴射装置が設けられているならば、位置決めがより容易である。 【００１８】気体噴射の確実性は、協動するシリンダ内にガス状燃料を全く噴射しないときにも、第二の噴射装置を間欠的に作動させる噴射システムにより向上させることができる。 この作動は、例えば、１０分間毎に少なくとも１回行い、また、作動時、付着物を吹き飛ばしてノズル穴に全く存在しないようにする。 作動時に、気体を含む混合体が全く利用し得ない場合、それに代えて、
圧縮空気、又は不活性気体のような利用可能な任意の気体を使用することができる。 吹き飛ばして清浄にする各作動の間隔は、１０分とする必要はないが、エンジンサイクル当たり１回乃至１日１回の範囲内とすることができる。 この間隔は、気体が噴射されないときに燃焼される燃料を考慮して選択される。 燃料が微粒子及び煤の重質な生成物を生じる場合、短い間隔が選択される。 【００１９】エンジンに対して、長期に亙り、ガス状気体及び液化ガスが特定の比率にて供給される場合、エンジンシリンダの一部にのみ第二の噴射装置が設けられる一方、その他のシリンダには液体噴射装置が設けられ、
全てのシリンダが選択随意的にパイロット噴射装置及び／又は燃料油噴射装置を備えるように噴射装置を簡略化することが可能となる。 この簡略化は、エンジンの全てのシリンダに対して３種類の異なる燃料を供給する必要がない点にある。 例えば、メタン及びエタンからＶＯＣ
の熱量の僅か１０乃至１５％しか得られるようなＶＯＣ
の組成物である場合、エンジンの１つ又は２つのシリンダにて全てのガス状の気体を燃焼させることができ、このため、気体状燃料の分配装置及び噴射装置をその他のシリンダに配置する必要はない。 【００２０】このエンジンは、シャトルタンカー又は原油運搬船のような原油タンクを備える船の主機であることが好ましく、これらのタンクから蒸発し、その着火特性、熱量、及び／又は蒸発量が時間と共に変化する揮発性の有機化合物は、主機の燃料消費量の相当な部分を占めることが好ましい。 今日、大気中に放出されるＶＯＣ
のうち極めて多量のＶＯＣが沖合の油の掘削箇所又は湾岸の油ターミナルにて原油を積載するとき、及びその後の製油所又はその他の荷揚げ箇所までの航海中に放出される。 船の主機の燃料としてＶＯＣを使用することにより、揮発性化合物は、原油から放出された後、適宜に迅速に除去される。 【００２１】このエンジンは、シリンダの現在の圧力を監視して、ガス状の燃料気体の少なくとも噴射圧力を制御する電子制御装置を備えることができる。 シリンダの圧力過程を連続的に監視することにより、シリンダ内の燃焼を電子制御装置によって分析することができ、燃焼時のエネルギの発生量及び燃焼速度を測定することができ、これに基づいて、制御装置は、その後の噴射過程にて使用される燃焼パラメータを決定することができる。
エンジンに対して、原油タンクから回収されたガス状の気体混合体を供給するとき、この気体には、異なる量の不活性気体を含むことができる。 不燃性の不活性気体は、可燃性のＶＯＣの燃焼に影響を及ぼし、不活性気体の量が多ければ、燃焼速度はより速くなる。 より均質な燃焼を実現するためには、不活性気体の量が多いとき、
制御装置は、噴射圧力を低く調節することが好ましい。
このことは、また、気体を高圧に圧縮するための圧縮仕事量が少なくて済むという利点がある。 【００２２】本発明は、また上記型式の内燃機関への燃料の供給方法であって、原油タンクから蒸発した揮発性の有機化合物の着火特性、熱量及び／又は蒸発量が時間と共に変化するにも拘わらず、選択随意的な一時的な貯蔵及び圧縮後に、これらの有機化合物がエンジンの燃料装置に供給され且つエンジン内にて燃料として使用されることを特徴とする方法に関する。 この方法は、ＶＯＣ
の少なくとも一部を排出することにより環境を保護し、
また、これと同時に、エンジンは、油よりも純粋な燃料を使用して、船主は、購入した燃料油ではなくて、廃気生成物を燃料として使用することにより、経済的な利益を享受することができるという上述の利点を享受する。 【００２３】この方法の環境的に好適な更なる改良において、蒸発し且つ圧縮された化合物は、エンジンに供給されるときに、互いに略分離された気相及び液相の双方を含む。 液相及び気相の双方を燃料として使用することにより、蒸発したＶＯＣの量の大部分を燃焼させることができる。 その２つの相がエンジンへの供給時に互いに分離したままに保たれることがエンジンにとって必須のことである。 それは、例えば、気相を噴射する間に、同一の噴射装置から少量の液相が噴射されるならば、燃焼のために供給された燃料の熱量が不適当な程に大きく変化するからである。 【００２４】気相内にて液相が分離するのを防止する目的のため、燃料内の気相及びエンジンの噴射システムの温度は、エンジンの燃料装置に供給されるときの圧力まで圧縮された後の気相の温度よりも高く保つことが好ましい。 一つの有利な実施の形態において、燃料装置内の気相の温度は、エンジンに向けて上昇し、凝縮の虞れが無くなるように制御する。 これに対する一つの代替例において、気相がエンジンの燃料装置に入る入口にて、気相から凝縮液を分離するため急冷トラップを設けることができる。 【００２５】上記の液相及び上記の気相は、共に、エンジンの全てのシリンダに供給されるようにし、また、シリンダが均一に制御される場合と同様に、気相の噴射装置が全てのシリンダにて作動可能に保つことが好ましい。 【００２６】このエンジンが、揮発性の有機成分が蒸発する原油タンクを備える船の主機である場合、このエンジンは、噴射を支援する程度の量、又はエンジンの現在の燃料の必要量がエンジンへの燃料気体の供給量を上廻るために必要とされる量だけの燃料油が供給されることが好ましい。 このことは、積載燃料油を最適に節約することにつながる。 エンジンへの燃料気体の供給量の制御は、エンジンの燃料の必要量に従ったり、又は現在のＶ
ＯＣの発生量に従ったりする必要はなく、環境的に有害な放出生成物を防止することが望まれる沿岸領域にて、
環境的に有利な燃料気体を燃焼し得るように可能な限り全ての制御目的に従って行われるようにする。 また、ガス状の気体及び液体燃料気体の供給は、例えば、個々に制御し、ガス状の燃料気体は、その発生と共に段階的に供給されて貯蔵する必要がないようにする一方、液体燃料気体は、船内に必要に応じて一時的に蓄えられ、また、環境的に最も有利であるときに、常時、供給されるようにすることができる。 【００２７】このエンジンは、掘削又は生産ウェルから炭化水素を採取するため、シャトルタンカー又は船内の軸発電機と接続することができ、この場合、油の積載時に蒸発した揮発性の有機化合物の少なくとも一部は、エンジン内にて燃焼させて、軸発電機を駆動し、タンカー又は船の動的位置決めシステム内の装置を駆動する電力を発生させることが好ましい。 原油の積載時に最大量のＶＯＣが形成されるため、エンジンに対して次のような寸法の軸発電機を提供することが特に有利である。 即ち、船の動的位置決めに使用される船首プロペラ等に必要な電力量が軸発電機によって供給され、積載中、ＶＯ
Ｃによって主機を駆動し得るような寸法とする。 【００２８】本発明は、２００バールの圧力という、エンジンシリンダ内への噴射に適した高圧まで圧縮されたガスを燃焼させるディーゼル型の内燃機関であって、少なくとも３バールの絶対圧の充填圧力まで過給され、体積圧縮比が少なくとも１：１４であり、平均有効圧力が少なくとも１５バールであり、また、高圧にてシリンダの燃焼室内に液体燃料を噴射する噴射装置を有する噴射システムを備える、内燃機関に更に関するものである。 【００２９】かかるエンジンは当該出願人の上述した「大型のディーゼルエンジン」というパンフレットグから公知であり、この場合、液体燃料はパイロット油であり、気体はエンジンに供給する前に約２５０バールという供給圧力まで予め圧縮されたガス状の天然ガスである。 この気体は、制御油が噴射装置を開けた後、この圧力にて噴射される。 使用される天然ガスは、主として、
メタンから成っている。 【００３０】また、従来技術には、燃料としてＬＰＧが使用される、４行程エンジンも開示されており、例えば、エンジンの吸気内にてＬＰＧが蒸発されるようにした、上述の文献を参照するとよい。 これらの旧式のエンジンは、圧縮比が最大１：１３の比較的小型で高速のエンジンであり、エンジンの圧縮比、そのシリンダ径、その平均圧力及び低速度に伴って、適度に大きいメタン価である必要性が顕著に増すことが周知である。 【００３１】メタン価は、石油のオクタン価と略同様にガスの着火特性を表現するものであり、メタン価が１０
０の気体は、純粋なメタンと同様に自然着火する一方、
メタン価が０の気体は、純粋な水素と同様に自然着火する。 着火特性は、燃料の熱量を十分に活用する上で重要である。 この着火は爆発であることは望ましくない。 それは、爆発であれば、圧力が急激に上昇し且つ極めて高い燃焼圧力となり、通常、燃焼室の構成要素が損傷して、エンジンの作動が完全に停止する虞れがあるからである。 【００３２】通常、このため、メタン価が大きい気体であることが望ましい。 通常、一般の天然ガスは、純粋な気体であるとき、約９０のメタン価を有し、二酸化炭素又は窒素と混合させたとき、メタン価は９０乃至１３０
の範囲内で変化する、即ち、メタン価は、より大きくなり、エンジンにより能動的な変化として認識される。 より近代のディーゼルエンジンにおいて少なくとも１６バールという高圧の平均有効圧力が少なくとも１：１４という大きい体積圧縮比と組み合わさった結果、少なくとも８０のメタン価を有する気体状天然ガスにおいてのみ全負荷時の気体による運転が可能であると想定されることなる。 大きい圧縮比の場合、圧縮行程の終了時、燃焼室内に高圧にて噴射するのに適するように圧縮された高圧の天然ガスでなければならず、このために、ガスコンプレッサは、エンジンの軸出力の約５％という顕著なエネルギ消費量が必要となる。 【００３３】気体を高圧に圧縮するためのエネルギの消費量を少なくする目的にて、本発明によるエンジンは、
噴射システムが圧縮された液化ガスを高圧にて噴射するための少なくとも液体噴射装置を備えることを特徴とする。 【００３４】液化ガスの噴射にあっては、気体がプロパン、ブタン及び／又はＣ ₅₊炭化水素を含むのが現状である。 純粋なプロパンはメタン価が３５であり、ブタンのメタン価は僅かに１０であり、高級炭化水素のメタン価は著しく小さい。 高圧縮比の過給エンジンにおいて制御された方法にてかかる低メタン価の液化ガスを燃焼させることが不可能であると考えられるにも拘わらず、それが可能であるとするならば、このことは、多分、気体を燃焼させるには、一定の酸素量を必要とするためであろうと推論される。 噴射された気体は、噴射時に直ちに蒸発するが、燃焼室内の温度が極めて高温であっても、その気体は、燃焼室内の空気と適宜に混合する迄、燃焼することができない。 このように、燃焼にとって極めて重要なステップは混合であり、これまで想定されたようにメタン価自体ではない。 【００３５】液化ガスは極めて少ないエネルギ消費量にて極めて高圧まで圧縮することができる。 この圧縮は、
共通のレールシステムの形態（噴射装置が制御油によって制御される）にて噴射自体と独立的に行うか、あるいは、ディーゼルエンジンに対して燃料油により従来から行われていた方法と同一の方法にてピストンポンプにより行うことができる。 即ち、ポンプのピストンは噴射が為されるとき、作動して且つ液化ガスを加圧することによって行うことができる。 この後者の場合、気体の噴射装置は、液化ガス中の圧力の上昇によって開かれ、この理由のため、制御油は省くことが可能である。 【００３６】 【発明の実施の形態】次に、極めて概略図的な図面を参照しつつ、本発明について以下により詳細に説明する。 【００３７】ディーゼル型で且つ過給機能を有する高圧の気体噴射エンジンは、中速型の４行程エンジン、又は大型の２行程クロスヘッド型エンジンとし、当該出願人による型式ＭＣ−ＧＩの今日のエンジンの場合、７５乃至２５０ｒｐｍの速度にてシリンダ当たり２５０乃至５
８００ｋＷの出力を有し、その行程／ボア比は、２．４
５乃至４．２０の範囲にあり、体積圧縮比は、例えば、
１：１４、１：１５、１：１６、１：１７、１：１８以上である。 体積圧縮比は、ピストンが上死点又は下死点位置にあるときにピストン上方の体積に関係する古典的な圧縮比である。 【００３８】図１には、積載中の船の原油タンク１が図示されている。 この船は、例えば、原油運搬船又はシャトルタンカーとすることができる。 タンクの接続部２を介して、原油が沖合のターミナル箇所から又は沖合の係留所、例えば、掘削プラットフォーム又は浮き掘削貯蔵積降ろし（ＦＰＳＯ）船にて積載ブイから供給される。
また、この船は、海底の掘削ウェルから原油を受け取るＦＰＳＯ船であってもよい。 【００３９】タンクに対し原油３を積載するとき、タンク内の全ての不活性気体及び原油から蒸発した揮発性の有機化合物（ＶＯＣ）４は、コンプレッサ６に達する排出管５を通じて加圧されて押し出される。 このコンプレッサ６は、冷却装置８を備える中間の管７を介して凝縮器９にＶＯＣを供給する。 この凝縮器から凝縮された気体は吸引され且つ且つ管１０を介して隔離タンク１１に送られ、このタンク内にて、典型的にプロパン及び高級アルカンを含む液体ガスを大気圧及び約−４２°Ｃの温度にて一時的に蓄えることができる。 この液化ガスを燃料として使用するとき、この液化ガスは、図３に図示したコンプレッサ１３まで吸引管１２を介して供給され、
このコンプレッサは、その気体を共通のレール装置内で典型的に４００バールの供給圧力まで、また、噴射圧力への最終的な圧縮が各シリンダにおけるピストンポンプにより為されるならば、２０バールの供給圧力まで圧縮する。 【００４０】凝縮器９の頂部から、管１４は、凝縮されない成分、メタン及びエタンを図４に図示した多段コンプレッサ１５に供給し、このコンプレッサは、ガス状の気相を典型的に約２５０バールの噴射圧力まで圧縮し、
共通のレール装置がこのコンプレッサからその気体をエンジンの個々のシリンダを分配する。 【００４１】船への積込み中、凝縮システムは連続的に作動しているが、その後の航海中、タンク１内の圧力の測定値に基づいて制御されたシステムを間欠的に作動させ、例えば、タンク１内の気体が０．１４バールという高圧になったときに凝縮システムが作動を開始し、気体が０．０５バールという低圧になったときにその作動が停止するようにすれば十分である。 更なる詳細に関しては、当該出願人の名により出願された、デン・ノースキー・ステイツ・オルジェスカブ（Ｄｅｎ ｎｏｒｓｋｅ
ｓｔａｔｓ ｏｌｊｅｓｅｌｓｋａｂ）のステイトオイルのノルウェー国特許出願を参照することができる。 【００４２】図２には、ガス状気体を噴射する第二の噴射装置１６と、液体を噴射する液体噴射装置１７と、油を噴射するパイロット噴射装置１８とを有する、単一のエンジンシリンダ用の噴射装置の一つの実施の形態が図示されている。 ３つの噴射装置は、協働したシリンダカバー内のそれぞれのハウジング内に別個に取り付けることができる。 また、共通のハウジング内の噴射装置の２
つを一体化し、いわゆる２種燃料噴射装置とすることも可能である。 パイロット噴射装置は、当然に、かかる２
種燃料噴射装置の一部を形成することができるが、３つの型式の噴射装置の全てが単一のシリンダ内に配置される場合、第二の噴射装置１６及び液体噴射装置１７は、
一体化して２種燃料噴射装置にし、このように、気体が同一の噴射装置のハウジングに流れるようにすることが好ましく、このことは、気体を運ぶシステムの封じ込め効果を増すものである。 ２種燃料噴射装置は、例えば、
当該出願人のデンマーク国特許第１５３２４０号、同第１５５７５７号に詳細に記載されており、当該出願人の国際公開ＷＯ９５／２４５５１号には、ガス状気体の噴射装置の詳細が記載されている。 特に、シリンダ内の燃料を一層良く分配し得るように各型式の幾つかの噴射装置を同一のシリンダに取り付けることができる。 【００４３】液体又は気体状であるかどうかを問わず、
気体を噴射する場合について以下に説明する。 噴射とは気体が噴射され且つ噴霧され又は吹き込まれ、その双方の作用が燃焼室内の現在の圧力に適した高圧の圧力にて為されることを意味する。 【００４４】当該シリンダが、着火の支援手段として燃料油を必要とし、又は気体が単独では燃料の必要量を賄うことができないことを理由として、燃料油を必要とするならば、その油は、エンジンサイクルの所望の時点にて供給源１９からパイロット噴射装置１８に供給することができる（該パイロット噴射装置及び燃料油の供給源は異なる設計とする）。 この燃料油の供給源は、ポンプに共通の低圧の供給管から油が供給される通常の燃料ポンプであって、カム軸のカムにより駆動されるポンプピストンを有する燃料ポンプとすることができる。 図示しない調整装置がポンプピストンを通常の方法にて回転させ、例えば、８００バール以内の高圧にてポンプに供給された油の量を調節することができる。 これと代替的に、この燃料油供給源は、電子的に作動される燃料ポンプによって共通の低圧の供給管から油が供給され且つ電子制御装置からの設定信号によりその量が調節され、また、時間が制御されるようにしてもよい。 第三の可能性は、燃料油の供給源が少なくとも２つのポート、即ち、
弁１８の油入口に達する管２０への出口ポートと、排液口に接続されたポートとを更に備える、電子的に作動される制御弁の入口ポートに接続された、油に対する高圧リザーバを備えるいわゆる共通のレールシステムである。 電子制御装置から受け取った制御信号に基づいて、
この制御弁は、油入口ポート又は排液ポートの何れかに管２０を切り換えることができる。 【００４５】燃料油の供給源１９が燃焼タイミングに関して所望のエンジンサイクル時点にて高圧の油を管２０
に供給し始めたとき、圧力は、油弁１８の開き圧力よりも急激に上昇し、その結果、油が噴射される。 【００４６】液化燃料ガスは、燃料油の供給源１９と同一の方法にて形成することのできる燃料気体の供給源２
５から供給される。 簡略化のため、共通のレール型の実施の形態についてのみ説明するが、この形態によれば、
燃料気体の供給源２５は、タンク１１からの低圧の供給分と、コンプレッサ１３内の高圧の圧縮分とを含む。 管系２６が該コンプレッサから、液体噴射装置１７をエンジン内にて平行に接続する。 電子制御装置から受け取った制御信号に応答して、制御弁２７は噴射装置１７の燃料入口を高圧の気体管２６又は排液口に接続することができる。 燃焼タイミングの点にて所望のエンジンサイクル時点で液化ガスを供給するために制御弁２７が開くとき、液体噴射装置１７は、燃焼室内にて気体を噴射し且つ噴霧するために開く。 【００４７】噴射装置１６によるガス状気体の噴射は、
燃焼の開始過程と同一の燃焼過程に対し液体燃料が噴射されたときに限り行われるようにすることができる。 この液体燃料は、噴射装置１８からの燃料油とするか、又は噴射装置１７からの燃料気体とすることができる。 以下に、パイロット油により燃焼が開始される一つの実施の形態に関して説明するが、説明する安全装置内にてパイロット噴射装置１８に代えて液体噴射装置１７を使用することも可能である。 【００４８】パイロット噴射装置１８が開くと、これと同時に、油圧力が安全装置２１を作動させて、制御油の圧力が第二の噴射装置１６に作用することを可能にする。 この安全装置２１は、例えば、周知の機械的型式のものとすることができ、この場合、この安全装置は、上記の開き圧力を超えることにより、排液ポートを閉じるべく燃料油の圧力がピストンを変位させる迄、制御油の管２２の排液ポートを開いたままにするピストンを備えている。 排液ポートは、管２３を介して制御油のためのリザーバ２４と接続されている。 これと代替的に、安全装置は、電子型とし、燃料油又は液体燃料の気体が噴射されているかどうかを電子制御装置にて判断し、この情報を第二の噴射装置１６の作動の１つの条件として使用するようにしてもよい。 この場合、制御装置は、管２０
内の圧力センサに基づいて、又は実際の弁の開き状態を検出すべく弁１８内に設けられた位置センサにより、噴射を検出することができる。 【００４９】図示した実施の形態において、第二の噴射装置１６は、気体弁を管２２に接続する箇所にて制御油の圧力を付与することにより、開き位置に作動させることができる。 この噴射装置は、密封油に対する接続部２
８と、高圧の気体の供給源に達する接続部２９とを更に備えることができる。 この密封油の圧力は、例えば、接続部２９における気体の圧力よりも４０バールより高圧とすることができる。 これと代替的に、噴射装置１６
は、制御油の圧力により閉じた状態に保ち、その圧力を放出することにより開くようにし、これにより、密封油を不要にすることも可能である。 このことは、国際公開第ＷＯ９５／２４５５１号に詳細に記載されている。 【００５０】電子的に作動される制御弁３０は、入口ポートを備えており、この入口ポートは、ポンプ３２から供給された高圧の油（管３３を介してリザーバ２４から供給される高圧の油）を有する管３１と接続されている。 該制御弁３０は、少なくとも２つのポート、即ち、
管２２の出口ポートと、リザーバ２４と接続された排液ポートとを更に備えている。 電子制御装置３４から受け取った制御信号に基づいて、制御弁は管２２を油の圧力管３１に、又は排液ポートの何れかに接続することができる。 該制御弁は、例えば、電磁弁、電子的に制御される液圧弁、又はスイッチ時間が極めて短くなる、いわゆる磁気ロック機構を備える磁気弁とすることができる。 【００５１】周知の方法にて、電子制御装置３４には、
エンジンのクランク軸の現在の角度位置に関する情報が供給され、当該燃焼のために最も望ましい燃料の組み合わせ分が噴射され得るように３つの噴射装置１６乃至１
８を制御する。 【００５２】次に、本発明による推進エンジンを備える原油運搬船における気体システムの一例について、液化ガスシステムを示す図３、及びガス状気体システムを示す図４を参照しつつ更に詳細に説明する。 該図面は、２
つのシリンダ３５のみが図示されているが、勿論、エンジンはより多くのシリンダを備えている。 吹き出し弁３
６、３６′は、必要であるならば、共通の排液管３７を介してシリンダの気体システムから気体を排出することができる。 排気弁３８は、エンジンがある期間、液化ガスにより駆動されない場合、枝管２６の排気を行うことができる。 供給管２６の全体は、主弁３９を閉じて、排液弁、及び不活性気体の供給源４１と接続された供給弁４０を開くことにより、液化ガスを排出することができる。 完全に対応する方法にて、排気弁３８′（図４）
は、例えば、２０回の噴射過程を行う量のガス状気体を保持し得る容積の高圧の気体リザーバ４２を排気することができる。 噴射時に低下する圧力が極めて大きく、噴射の完了後、第二の噴射装置が正確に閉じないことが予測されるとき、遮断弁４３が、気体の供給源を閉じることができる。 主弁４４を閉じ、弁４０′を不活性の気体供給源４１に対して開くと同時に、排液管４６の遮断弁４５を開くことにより、管２９の全体を不活性気体にて掃気することができる。 【００５３】エンジン室内の気体保持部材は、矢印４８
で図示するように、排液管３７の出口にて排気が供給されるマントル４７により封じ込まれており、少なくとも１つのブロア４９がエンジン室内への供給管の通路にて該マントル４７から空気を排出する。 気体の少しの漏洩をも検出すべく気体の検出器５０が該システム内の適当な位置に配置されている。 【００５４】エンジン室内に流れる前に、液化ガスは、
例えば、ユニット５１内にて４５°Ｃまで加熱し、マントル４７内での着氷を防止することができる。 【００５５】管１４により供給されるガス状気体は、全体として参照番号１５で表示したコンプレッサにて圧縮される、即ち、少なくとも１つの低圧コンプレッサ１５
ａは該気体を約２５バールに圧縮し、高圧コンプレッサ１５ｂは該気体を例えば、２５０バールの圧力にて、エンジン室内に伸長する管２９に供給する。 コンプレッサの駆動モータは、気密の囲い物内に配置されており、該気密の囲い物及びコンプレッサ室の双方はそれぞれのブロアにより排気が為される。 【００５６】高圧コンプレッサ１５ｂからの吐出圧力は、圧縮される気体状混合体の組成と共に変化する可能性がある。 不活性気体の含有量が多ければ、この圧力は１７５バールのような低圧となり、また、この気体混合体が主として可燃性ガスから成るならば、より高圧となる。 上述したように、燃焼過程からの圧力測定値に基づき、また、燃焼時のエネルギ発生量の関連する計算により、この圧力を制御することができ、この計算は、噴射時における計算と比較することにより、その気体混合体の不活性気体の含有量の測定値を提供する。 このように、フィードバック制御において、燃焼に関するデータは、その後のエンジンの作動のために高圧コンプレッサの吐出圧力を調節すべく規則的に使用することができる。 原油タンクを備える船は、所定の仕向け地の間を航海し、また、均一な量の原油を原油タンク内に積載することが多い。 この結果、タンクの積載中及び積載後、気体混合体の不活性気体の含有量がどのように変化するかを最初の積載時に記録することが可能となる。 次に、こうしたデータをその後の積載時に実験データとして使用して、コンプレッサの吐出圧力をフィードフォワード制御にて調節することが可能となる。 【００５７】エンジンが高圧縮比のディーゼルエンジンである場合、液化ガスは、任意のその他の方法にてＶＯ
Ｃの凝縮により発生される液化ガスよりも安定した組成分に精製し、分溜し、又は予め処理することができる、
ＬＰＧ又はＬＰＧ混合体の形態にて供給することができる。 本発明による高圧縮比のディーゼルエンジンは、例えば、最高速度７００ｒｐｍの４行程エンジンとすることができる。 このエンジンは、シリンダ孔径が少なくとも２００ｍｍ、特に、少なくとも２５０ｍｍであることが適当であり、最高速度２５０ｒｐｍの２行程クロスヘッド型エンジンであることが好ましい。 このエンジンは、平均圧力が少なくとも１６バールであり、全負荷時、少なくとも３バールの絶対圧まで過給することができる。 また、この平均圧力は、１７又は１８バールといったより高圧とすることができ、また過給圧もより高圧とすることができる。 このエンジンには、燃料として、
メタン価が小さく、最大１５程度の圧縮した液化ガスを供給することができるが、勿論、より高メタン価の燃料を使用することも可能である。 【００５８】高圧縮比のエンジンは、液化ガス及び燃料油を独立的に又は共に使用することにより、２種燃料装置により作動させることが適当である。 この油は、選択随意的に着火を支援するパイロット燃料として使用してもよい。 【００５９】この液化ガスは、燃焼室内圧力よりも高圧の圧力にて噴射される。 この噴射圧力は、通常、２００
乃至１２００バールの範囲にあり、典型的に、３５０乃至９００バールの範囲にある。 噴射時、燃料は、液滴の霧に噴霧され、その霧は直ちに蒸発し、その後、燃焼室内のその他の気体と混合する。 液化ガスの噴射は、圧縮行程の終了時のピストンがその上死点に達する直前、例えば、ＴＤＣ前の６°ＣＡから開始する１以上の期間内に行われるが、さもなければ、膨張行程中に行われる。
この気体は、酸素を含む空気と適宜に混合されたときに燃焼することができる。 【００６０】液化ガスを噴射する液体噴射装置１７の各々は、適当な外部の気体の供給源から供給される、協働する気体の供給管２６と接続されており、該外部の気体の供給源は、原油運搬船における上記型式のものとし、
又はエンジンが固定型発電機であるならば、恒久的な主管と接続することもできる。 該管２６は、液化ガスを液体噴射装置まで運び、また、マントル４７により包み込まれている。 ブロア４９は、該マントルの内面と管の外面との間のスペース内に空気の流れを保つ。 排気は、マントルと管との間を流れる前に、自由に利用可能な廃熱により予め加熱されることが好ましい。 このことは、例えば、エンジンの冷却液により熱交換器内の空気を加熱することにより行うことができる。 この温風は、流入する気体に対して反対方向への流れとしてマントルに供給することができる。 このことは、例えば、空気入口をエンジン付近に配置することにより実現可能である一方、
これは、２つのブロアを使用することを必要とする。 この加熱の結果、気体が漏洩し且つ気体が大気中に完全に又は一部排気されるときに、管内部に又は管の上に着氷が全く生じない。 その排気時、その圧力は、最初に大気圧に放出される。 次に、液化ガスは、このようにして冷却された管内部にて急激に沸騰することで蒸発する。 高温のブロア空気は、気体を運ぶシステムを完全に冷却する。 また、この気体を運ぶ管は、例えば、燃料油又は不活性気体のような気体の如き適当な高圧にて気体を運ぶ管に供給される別の流体にて液化ガスを押しのけることにより、管内の相当な量の気体を沸騰させることなく、
制御された方法にて排出することができる。 【００６１】このエンジンが船のエンジンであるならば、その液化ガスは加圧し且つ／又は冷却したタンク内に貯蔵することができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】船の原油タンクからＶＯＣを捕獲するシステムの線図である。 【図２】油運搬船の燃焼エンジンに対する気体、液化ガス、及び燃料油のそれぞれの噴射装置の線図である。 【図３】内燃機関に対する液化ガスの燃料部分のシステムの線図である。 【図４】内燃機関に対するガス状気体の燃料部分のシステムの線図である。 【符号の説明】 １ タンク ２ タンク接続部３ 原油 ４ 有機化合物（Ｖ
ＯＣ） ５ 排出管 ６ コンプレッサ７ 中間パイプ ８ 冷却装置９ 凝縮器 １０ パイプ１１ 絶縁タンク １２ 吸引管１３ コンプレッサ １４ 管１５ 多段コンプレッサ １５ａ 低圧コンプレッサ１５ｂ 高圧コンプレッサ １６ 第二の噴射装置１７ 液体噴射装置 １８ パイロット噴射装置１９ 燃料油の供給源 ２０ 管２１ 安全装置 ２２ 制御油管２３ 管 ２４ 制御油のリザーバ２５ 燃料気体の供給源 ２６ 高圧ガス管２７ 制御弁 ２８、２９ 接続部３０ 制御弁 ３１、３３ 管３２ ポンプ ３４ 電子制御装置３５ シリンダ ３６、３６′ 吹き出し弁３７ 排液管 ３８ 排気弁３９ 主弁 ４０、４０′ 供給弁４１ 不活性気体の供給源 ４２ 気体リザーバ４３、４５ 遮断弁 ４４ 主弁４６ 排液管 ４７ マントル４９ ブロア ５０ 気体の検出器５１ ユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl. ⁷識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｍ 43/00 Ｆ０２Ｍ 43/00 63/00 63/00 Ｑ // Ｆ０２Ｎ 17/08 Ｆ０２Ｎ 17/08 Ｈ (56)参考文献 特開 平３−121246（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−113536（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−8192（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl. ⁷ ，ＤＢ名) F02M 21/02 F02M 21/02 301 F02D 19/08 F02M 33/00 F02M 37/00 F02M 43/00 F02M 63/00 F02N 17/08