(57)【要約】【課題】より安定した燃焼で動作させるガスエンジンまたは二系統燃料エンジンを提供すること。【解決手段】燃焼空気ライン（７）を用いて、燃焼空気（８）及び気体燃料（１０）の点火不能予混合物（９）をシリンダ（１）に向けて案内する。シリンダ（１）それぞれに割り当てられたガス弁（１４）を介して、入口側ガス交換弁（２）の上流側において、計量した態様で、燃焼空気（８）及び気体燃料（１０）の点火不能予混合物（９）にさらなる気体燃料（１０）をシリンダごとに加え、それにより、燃焼空気（８）及び気体燃料（１０）の点火不能予混合物（９）を燃焼空気（８）及び気体燃料（１０）の点火可能混合物（４）に変換する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス燃料動作モードで動作されている複数のシリンダを有するガスエンジンまたは二系統燃料エンジンを動作させるための方法であって、
前記ガスエンジンのまたは前記二系統燃料エンジンの前記シリンダ（１）において、気体燃料（１０）及び燃焼空気（８）の点火可能混合物（４）を点火して燃焼させ、
前記気体燃料（１０）及び前記燃焼空気（８）の前記点火可能混合物（４）を前記シリンダそれぞれに供給し、燃焼空気ライン（７）を介して前記シリンダ（１）の方向で案内された燃焼空気（８）を前記シリンダ（１）それぞれの入口側ガス交換弁（２）の上流側において前記気体燃料（１０）と混合し、前記シリンダ（１）それぞれに割り当てられたガス弁（１４）を介して計量した態様で前記燃焼空気をシリンダごとに加える方法において、
前記燃焼空気ライン（７）を介して、前記燃焼空気（８）及び前記気体燃料（１０）の点火不能予混合物（９）を案内し、
前記シリンダ（１）毎に割り当てられた前記ガス弁（１４）を介して前記入口側ガス交換弁（２）の上流側において、前記燃焼空気（８）及び前記気体燃料（１０）の前記点火不能予混合物（９）にさらなる気体燃料（１０）をシリンダごとに加え、それにより、前記燃焼空気（８）及び前記気体燃料（１０）の前記点火不能予混合物（９）を前記燃焼空気（８）及び前記気体燃料（１０）の点火可能混合物（４）に変換することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記燃焼空気（８）及び前記気体燃料（１０）の前記点火不能予混合物の混合比を前記気体燃料（１０）のエネルギー容量に応じて調整することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記点火不能予混合物の前記燃焼空気（８）及び前記気体燃料（１０）の混合比を前記シリンダ（１）すべてに対して一体的に調整することを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
ガスエンジンまたは二系統燃料エンジンであって、
入口側ガス交換弁（２）及び排気側ガス交換弁（３）を備える複数のシリンダ（１）と、
前記シリンダ（１）の前記入口側ガス交換弁（２）に向けて燃焼空気（８）を案内できる燃焼空気ライン（７）と、
前記燃焼空気ライン（７）から前記シリンダ（１）の前記入口側ガス交換弁（２）まで案内する分岐部（１３）と、
ガスライン（１２）と、
前記シリンダ（１）に割り当てられたガス弁（１４）であって、当該ガス弁（１４）を介して、前記シリンダ（１）の前記入口側ガス交換弁（２）それぞれの上流側において前記シリンダ（１）へ案内される前記燃焼空気（８）を気体燃料（１０）と混合させ、それにより、前記気体燃料（１０）及び前記燃焼空気（８）の点火可能混合物（４）を前記シリンダ（１）それぞれに供給し、前記点火可能混合物が、前記シリンダ（１）で点火可能かつ燃焼可能である、ガス弁（１４）と、
を有し、
前記燃焼空気ライン（７）を介して、前記燃焼空気（８）及び前記気体燃料（１０）の点火不能予混合物（９）を前記シリンダ（１）に向けて案内し、
シリンダごとに、計量した態様で、前記シリンダ（１）それぞれに割り当てられた前記ガス弁（１４）を介して、前記入口側ガス交換弁（２）の上流側において、前記燃焼空気（８）及び前記気体燃料（１０）の前記点火不能予混合物（９）にさらなる気体燃料（１０）を加え、それにより、前記燃焼空気（８）及び前記気体燃料（１０）の前記点火不能予混合物（９）を前記燃焼空気（８）及び前記気体燃料（１０）の前記点火可能混合物（４）に変換することを特徴とするエンジン。
【請求項５】
前記燃焼空気ライン（７）に割り当てられた前記気体燃料（１０）のための計量装置（１１）が、前記シリンダ（１）すべてに対して、当該計量装置を介して前記点火不能予混合物（９）の前記燃焼空気（８）及び前記気体燃料（１０）の混合比を一体的に調整可能であることを特徴とする請求項４に記載のエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス燃料動作モードで動作されているガスエンジンまたは二系統燃料エンジンを動作させるための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
二系統燃料エンジンは、ガス燃料動作モードで気体燃料をそして液体燃料動作モードで液体燃料を燃焼させ得る内燃機関である。液体燃料動作モードにおいて、燃料注入器を用いて例えば重油燃料などの液体燃料をシリンダに供給し、液体燃料は、入口側ガス交換弁を介してシリンダに供給されている燃焼空気が存在している状態で、燃焼されている。この処理で発生する排気ガスは、排気側ガス交換弁を用いて排出される。ガス燃料動作モードにおいて、例えば天然ガスのような気体燃料は、二系統燃料エンジンのシリンダで燃焼される。この処理において、気体燃料と燃焼空気との混合物は、入口側ガス交換弁を介してシリンダに供給され、そして、排気ガスは、排気側ガス交換弁を介して排出される。二系統燃料エンジンの場合において、点火オイルは、ガス燃料動作モードで気体燃料と燃焼空気との混合物に点火するように機能する。点火オイルは、液体燃料動作モードで燃焼される液体燃料である。燃料注入器の形態に応じて、点火オイルとして機能する液体燃料は、同じ燃料注入器を介して、ガス燃料動作モードにおいてシリンダに供給され得、これら燃料注入器を介して、液体燃料動作モードにおいて、液体燃料をシリンダに供給され得る。しかしながら、別個の点火オイル注入器をシリンダに割り当てることが可能であり、この点火オイル注入器を介して、ガス燃料動作モードにおいて点火オイルとして機能する液体燃料をシリンダに供給する。
【０００３】
ガスエンジンでは、専ら気体燃料を燃焼し、気体燃料と燃焼空気との混合物は、入口側ガス交換弁を介してガスエンジンのシリンダに供給される。気体燃料と燃焼空気とのこの混合物は、ガスエンジンの場合において火花プラグを介して点火される。
【０００４】
したがって、気体燃料と燃焼空気との混合物は、ガスエンジンの場合及びガス燃料動作モードにある二系統燃料エンジンの場合双方において、エンジンのシリンダに供給され、シリンダで点火されて燃焼される。気体燃料及び燃焼空気の混合物は、シリンダそれぞれに供給され、シリンダそれぞれの入口側ガス交換弁の上流側では、計量した気体燃料を燃焼空気に加え、この燃焼空気は、燃焼空気ラインを介してシリンダの方向で、すなわちシリンダそれぞれに割り当てられたガス弁を介してシリンダごとに案内される。
【０００５】
計量した態様でガス弁それぞれを介して燃焼空気に加えられ得る気体燃料の量は、ガス弁それぞれの最大開口期間による。計量した態様で加えられ得る最大ガス量は、シリンダそれぞれに供給される気体燃料及び燃焼空気の混合物の最大エネルギー容量と相関関係がある。気体燃料が低発熱量、したがって低エネルギー容量を有している場合、シリンダで燃焼される気体燃料及び燃焼空気の混合物のエネルギー容量が安定した燃焼には十分に高くない状況下にあり得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ガス燃料動作モードで動作されているガスエンジンまたは二系統燃料エンジンをより安定した燃焼で動作させる必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
ここから開始して、本発明は、ガス燃料動作モードで動作されるガスエンジンまたは二系統燃料エンジンを動作させるための新規なタイプの方法を創出する目的に基づいている。この目的は、請求項１にかかる方法によって解決される。本発明によれば、燃焼空気及び気体ガスの点火不能予混合物は、シリンダに向けて燃焼空気ラインを介して案内される。さらなる気体燃料は、シリンダそれぞれに割り当てられたガス弁を介して、計量した態様で、燃焼空気及び気体燃料の点火不能予混合物にシリンダごとに加えられ、それにより、燃焼空気及び気体燃料の点火不能予混合物を燃焼空気及び気体燃料の点火可能混合物に変換する。
【０００８】
本発明にかかる方法によれば、純粋な燃焼空気ではなく燃焼空気及び気体燃料の点火不能予混合物を燃焼空気ラインでシリンダに向けて案内し、この点火不能予混合物のエネルギー容量は、燃焼空気及び気体燃料の混合物のいわゆる爆発限界未満である。入口側ガス交換弁の上流側において、気体燃料は、計量した態様で、シリンダに各別に割り当てられたガス弁を介して、燃焼空気とシリンダのためのものと同じ気体燃料との予混合物に対してシリンダごとに加えられ、それにより、燃焼空気及び気体燃料の点火負荷混合物を燃焼器体及び気体燃料の点火可能混合物に変換する。シリンダで燃焼される燃焼空気及び気体燃料の最大エネルギー容量は、ガス弁の最大開口期間によってはもはや制限されず、むしろ、このエネルギー容量が増大し、燃焼空気ラインを介して気体燃料及び燃焼空気の予混合物を案内し、この予混合物は、依然として点火可能ではないが、この予混合物の混合比は、気体燃料及び燃焼空気の混合物の爆発限界未満である。
【０００９】
有利なさらなる展開によれば、燃焼空気及び気体燃料の点火不能予混合物の混合比は、気体燃料のエネルギー容量に応じて調整される。本発明のこのさらなる展開によれば、エンジンそれぞれの安全かつ効率の良い動作が可能になる。燃焼空気ラインを介して案内される燃焼空気及び気体燃料の予混合物の混合比は、点火不能であるように気体燃料のエネルギー容量に応じて調整される。
【００１０】
本発明の好ましいさらなる展開は、従属請求項及び以下の説明から得られる。本発明の例示的な実施形態は、この実施形態に限定されることなく、図面を用いてより詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明にかかる方法を示すために本発明にかかる内燃機関を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、複数のシリンダ１を有するガスエンジンから抽出して概略的に示している。
【００１３】
シリンダ１それぞれは、少なくとも１つの入口側ガス交換弁２と、少なくとも１つの出口側ガス交換弁３と、を備える。入口側ガス交換弁２それぞれを用いて、気体燃料１０及び燃焼空気８の点火可能混合物は、シリンダ１それぞれに供給され得、気体燃料１０及び燃焼空気８のこの混合物をシリンダ１で点火して燃焼させる。この処理で発生した排気ガス５は、排気側ガス交換弁３を介してシリンダ１から排出されて排気ガス後処理システム（図示略）の方向で排気ライン６を介して案内され得る。
【００１４】
入口側ガス交換弁２を介してシリンダ１に供給される気体燃料１０及び燃焼空気８の混合物４は、ガス及び燃焼空気の点火可能な混合物４であり、ガスエンジンの場合において、シリンダ１それぞれの着火プラグを用いて点火される。
【００１５】
図１は、燃焼空気ライン７を示しており、この燃焼空気ラインを介して、燃焼空気８は、シリンダ１の方向で案内され得る。ここで、燃焼空気ライン７を介してシリンダ１の方向で案内されるのは、純粋な燃焼空気８ではなく、燃焼空気８及び気体燃料１０の予混合物９であって点火不能な予混合物である。したがって、燃焼空気８及び気体燃料１０のこの予混合物９の混合比は、いわゆる爆発限界未満である。
【００１６】
図１は、計量装置１１を示しており、この計量装置を介して、気体燃料１０は、計量した態様で、すなわち燃焼空気ライン７を介して供給されるシリンダ１すべてに共通する気体燃料１０及び燃焼空気８の混合比で、燃焼空気８に加えられ得る。
【００１７】
さらに、図１は、ガスライン１２を示しており、このガスラインを介して、気体燃料１０は、個別のシリンダ１の方向で案内され得、それにより、シリンダ１それぞれの入口側ガス交換弁２それぞれの上流側にある燃焼空気ライン７から分岐した分岐部１３の領域において、シリンダ１の方向でガスライン１２を通して案内された気体燃料１０を予混合物９と混合する。
【００１８】
燃焼空気８及び気体燃料１０の予混合物をガスライン１２を介して案内されたさらなる気体燃料１０と混合することによって、気体燃料１０及び燃焼空気８の混合物４を形成し、この混合物は、点火可能である。
【００１９】
図１から、シリンダ１それぞれにはガス弁１４が割り当てられていることが明らかであり、このガス弁を介して、さらなる気体燃料１０は、計量した態様にある燃焼空気８及び気体燃料１０の予混合物９に、シリンダ１ごとに、すなわちシリンダ１それぞれの入口側ガス交換弁２それぞれの直接上流側にある燃焼空気ライン７から枝分かれしてシリンダ１それぞれに至る分岐部１３の領域において、加えられ得る。
【００２０】
したがって、本発明によれば、シリンダ１に至る燃焼空気ライン７を介して専ら燃焼空気８を案内するのではなく、むしろ、気体燃料１０及び燃焼空気８の点火不能な予混合物９を案内することを提案している。この予混合物９は、シリンダ１全てに同じである。
【００２１】
シリンダ１それぞれの上流側において、さらなる気体燃料１０を計量した態様で、すなわちシリンダ１それぞれに割り当てられたガス弁１４を介して、燃焼空気８及び気体燃料１０のこの予混合物９に加え、このガス弁１４を介して、さらなる気体燃料１０は、入口側ガス交換弁２それぞれの直接上流側においてシリンダごとにシリンダ１それぞれに供給され得、それにより、予混合物９を気体燃料１０及び燃焼空気８の点火可能な混合物４に変換する。
【００２２】
燃焼空気８及び気体燃料１０の予混合物９の混合比は、予混合物９が点火不能であるように、気体燃料１０のエネルギー容量の関数として決定される、すなわち、予混合物の混合比は、いわゆる爆発限界未満である。これにより、エンジンは、安全にかつ効率よく動作され得る。
【００２３】
シリンダで燃焼される気体燃料１０及び燃焼空気８の混合物４のエネルギー容量は、もはや、ガス弁１４の最大開口期間によらないが、予混合物９の最大比によって増加され得る。これにより、特にエネルギー容量が低い気体燃料を燃焼させる場合において、エンジンの安定した動作が可能になる。
【符号の説明】
【００２４】
１  シリンダ
２  入口側ガス交換弁
３  排気側ガス交換弁
４  混合物
５  排気ガス
６  排気ライン
７  燃焼空気ライン
８  燃焼空気
９  予混合物
１０  気体燃料
１１  計量装置
１２  ガスライン
１３  分岐部
１４  ガス弁
【図１】
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【外国語明細書】
2020128748000001.pdf