(57)【要約】【課題】エンジンを作動させるための新式の方法および制御装置を創出し、それによりエンジンの個々のシリンダ内の混合気の燃焼を改善し、それによりエンジンの効率を増大させる。【解決手段】好ましくは二元燃料エンジンとして形成されたエンジンを作動させるための方法であって、当該エンジンは複数のシリンダ（２）を含んでおり、気体燃料と空気とからなる混合気を燃焼させるために、点火用流体を用いて前記シリンダ（２）において前記混合気に点火が行われ、個々のシリンダ（２）の領域内で、当該個々のシリンダの作動サイクルにおいて、まず前記混合気の前記気体燃料と前記空気とが、続いて前記点火用流体が前記個々のシリンダ（２）に導入され、前記点火用流体は、前記個々のシリンダ（２）の個々の作動サイクルにおいて、少なくとも二つの連続した噴射の間に、前記個々のシリンダ（２）に導入される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
好ましくは二元燃料エンジンとして形成されたエンジンを作動させるための方法であって、当該エンジンは複数のシリンダ（２）を含んでおり、気体燃料と空気とからなる混合気を燃焼させるために、点火用流体を用いて前記シリンダ（２）において前記混合気に点火が行われ、個々のシリンダ（２）の領域内で、当該個々のシリンダの作動サイクルにおいて、まず前記混合気の前記気体燃料と前記空気とが、続いて前記点火用流体が前記個々のシリンダ（２）に導入される方法において、
前記点火用流体は、前記個々のシリンダ（２）の個々の作動サイクルにおいて、少なくとも二つの連続した噴射の間に、前記個々のシリンダ（２）に導入されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記個々のシリンダ（２）の前記個々の作動サイクルにおいて、前記点火用流体は、ＯＴ前９０°ＫＷとＯＴ前３０°ＫＷとの間のクランク軸角度領域にある第一の噴射開始を有する第一の噴射において、前記個々のシリンダ（２）に導入されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第一の噴射開始は、ＯＴ前８５°ＫＷとＯＴ前３５°ＫＷとの間のクランク軸角度領域にあることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第一の噴射開始は、ＯＴ前８０°ＫＷとＯＴ前４０°ＫＷとの間のクランク軸角度領域にあることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記個々のシリンダ（２）の前記個々の作動サイクルにおいて、前記点火用流体は、ＯＴ前４０°ＫＷとＯＴ前２０°ＫＷとの間のクランク軸角度領域にある第二の噴射開始を有する第二の噴射において、前記個々のシリンダ（２）に導入され、前記第二の噴射の第二の噴射開始は、前記第一の噴射の第一の噴射終了の後にあることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記点火用流体のための前記第一の噴射と前記点火用流体のための前記第二の噴射との間、および／または前記点火用流体のための前記第二の噴射の後に、前記点火用流体のためのさらなる噴射が行われ、当該さらなる噴射の噴射開始は、それぞれ先行する噴射の噴射終了の後にあることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記個々のシリンダ（２）の前記個々の作動サイクルにおいて、点火用流体の噴射量は、前記噴射の間で分配され、それにより前記点火用流体のための前記第一の噴射では、点火用流体の全噴射量の６０％と８０％のと間で、前記点火用流体のための前記第二の噴射では、点火用流体の全噴射量の２０％と４０と％の間で、前記個々の作動サイクルに対して前記個々のシリンダ（２）に導入されることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載の方法を実施するための手段を特徴とする、エンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジンを作動させるための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
実践から、いわゆる二元燃料エンジンが知られており、当該二元燃料エンジンでは液体燃料作動モードにおいて、ディーゼル燃料のような液体燃料が燃焼され得る一方、気体燃料作動モードにおいて天然ガスのような気体燃料が燃焼され得る。このような二元燃料エンジンの気体燃料作動モードでは通常、エンジンのシリンダに希薄な混合気が導入され、同様にシリンダに導入される点火用流体の点火エネルギーによって点火が行われる。従って二元燃料エンジンは点火用流体噴射システムを備えており、点火用流体噴射システムは、複数のシリンダに対して共通の点火用流体供給ポンプと、複数のシリンダに対して共通の点火用流体貯蔵装置と、複数のシリンダに対して個々の点火用流体噴射装置と、を含んでいる。このとき実践によれば、点火用流体は、個々のシリンダ内に、個々のシリンダのピストンのいわゆる上死点の少し前で、個々のシリンダの燃焼室内にもたらされ、しかも個々のシリンダの作動サイクルごとに単独の噴射の間に、もしくは単独の噴射で導入される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記の点に鑑み、本発明はエンジンを作動させるための新式の方法および制御装置を創出することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の課題は請求項１に記載の方法によって解決される。本発明によれば、点火用流体は、個々のシリンダの個々の作動サイクルにおいて、少なくとも二つの連続する噴射の間に、個々のシリンダに導入される。
【０００５】
本発明により点火用流体が、個々のシリンダの個々の作動サイクルにおいて、少なくとも二つの連続する噴射の間に、個々のシリンダに導入されることにより、エンジンの個々のシリンダ内の混合気の燃焼は改善され得、それによりエンジンの効率は増大させられ得る。
【０００６】
本発明の有利なさらなる構成によれば、個々のシリンダの個々の作動サイクルにおいて点火用流体は、ＯＴ（上死点）前９０°ＫＷ（クランク軸角度）とＯＴ前３０°ＫＷとの間のクランク軸角度領域、好ましくはＯＴ前８５°ＫＷとＯＴ前３５°ＫＷとの間のクランク軸角度領域、特に好ましくはＯＴ前７０°ＫＷとＯＴ前４０°ＫＷの間のクランク軸角度領域にある第一の噴射開始を有する第一の噴射において、および、ＯＴ前４０°ＫＷとＯＴ前２０°ＫＷとの間のクランク軸角度領域にある第二の噴射開始を有する第二の噴射において個々のシリンダに導入され、第二の噴射の第二の噴射開始は、第一の噴射の第一の噴射終了の後にある。これにより、エンジンの個々のシリンダ内の混合気の燃焼はさらに改善され得、それによりエンジンの効率はさらに増大させられ得る。
【０００７】
本発明の有利なさらなる構成によれば、点火用流体の噴射量は、個々のシリンダの個々の作動サイクルにおいて噴射間で分配され、それにより第一の噴射では点火用流体の全噴射量の６０％と８０％との間で、第二の噴射では点火用流体の全噴射量の２０％と４０％との間で、個々の作動サイクルに対して個々のシリンダに導入される。これにより混合気の燃焼はさらに改善され得、エンジンの効率は特にさらに増大させられ得る。それにより、エンジンの個々のシリンダ内の混合気の燃焼はさらに改善され得、それによりエンジンの効率はさらに増大させられ得る。
【０００８】
上記の量はシリンダごとに異なっていてよい。従って個々のシリンダは、特にエンジンがシリンダに対して個別の閉ループ制御を備えている場合、最適条件で作動させられ得る。
【０００９】
前記の方法を実施するための制御装置は請求項８に規定されている。
【００１０】
本発明の好適なさらなる構成は、従属請求項と以下の詳細な説明に記載されている。発明の実施の形態が図面に基づいてより詳しく説明されるが、本発明は当該実施の形態に限定されるものではない。図面に示すのは以下の通りである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】二元燃料エンジンとして形成されたエンジンのブロック図を示す図である。
【図２】好ましくは二元燃料エンジンとして形成されたエンジンを作動させるための本発明に係る方法を明らかにするための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１には二元燃料エンジンの構成グループが示されており、図１はこのようなエンジンのシリンダ２を示している。
【００１３】
シリンダ２はシリンダヘッド３を備えている。シリンダ２内では、コンロッド５にガイドされているピストン４が上下に移動する。シリンダヘッド３には燃料噴射装置６が固定されており、当該燃料噴射装置を介して液体燃料、特にディーゼル燃料が、燃料導管７および／または燃料貯蔵装置を介して、燃料ポンプ８から直接的にシリンダ２の燃焼室９内に噴射され得る。このとき燃料ポンプ８は、好ましくはエンジンのクランク軸に基づいて駆動される。燃料噴射装置６、燃料導管７および燃料ポンプ８は、燃料供給装置の要素であり、当該燃料供給装置は液体燃料をシリンダ２の燃焼室９内に供給することに役立つ。当該燃料供給装置は、二元燃料エンジンのシリンダ２において燃料として液体燃料、特にディーゼル燃料が燃焼されるとき、すなわち二元燃料エンジンの液体燃料作動モードにおいてアクティブになる。
【００１４】
液体燃料を燃焼させるために、二元燃料エンジンの個々のシリンダ２に、吸気弁１７を介してさらに給気１０が導入可能であり、燃料を燃焼させる際に発生する排ガス１５は排気弁１８を介してシリンダ２から排出され得る。
【００１５】
二元燃料エンジンのシリンダ２の燃焼室９内では、気体燃料作動モードにおいて燃料として気体も燃焼させられ得る。このために二元燃料エンジンは混合気形成ユニット２０を含んでおり、当該混合気形成ユニットにおいて、燃焼空気１０と、気体供給導管２１を介して混合気形成ユニット２０に対して準備される気体と、から成る混合物が形成され、当該混合気は吸気弁１７を介してシリンダ２の燃焼室９内にもたらされる。気体を燃焼させる際にも排ガス１５が発生し、当該排ガスは排気弁１８を介してシリンダ２から排出され得る。
【００１６】
二元燃料エンジンのシリンダ２の気体燃料作動モードにおいて点火を行うのは点火用流体であり、当該点火用流体は、点火用流体噴射装置１３を用いてシリンダのさらなる燃焼室１１に導入され得、シリンダ２の当該さらなる燃焼室１１は少なくとも一つの接続流路１２を介して燃焼室９と結合されている。点火用流体はまた、直接的に燃焼室９に導入され得ることを指摘しておきたい。
【００１７】
図１に示されるシリンダ２の点火用流体噴射装置１３はエンジンの点火用流体噴射システムの構成要素であり、当該点火用流体噴射システムはエンジンの各シリンダ２に対して、個別の点火用流体噴射装置１３を含んでいる。点火用流体噴射装置１３には、点火用流体導管１４を介して、点火用流体噴射システムの共通の点火用流体貯蔵装置２２を起点として点火用流体が供給可能であり、当該点火用流体貯蔵装置２２には点火用流体供給ポンプ１６が配設されており、当該点火用流体供給ポンプは点火用流体貯蔵装置２２に点火用流体を供給する。点火用流体供給ポンプ１６は好適に、電気的に作動される高圧ポンプである。このとき点火用流体供給ポンプ１６にはバランスチョーク１９が配設されている。
【００１８】
ここで本発明の詳細であって、当該詳細を用いて、二元燃料エンジンの気体燃料作動モードにおいて、気体もしくは混合気が高い効率で最適に燃焼され得る詳細について説明する。
【００１９】
二元燃料エンジンの気体燃料作動モードでは、シリンダ２の個々の作動サイクルにおいて、まず混合気が個々のシリンダ２の燃焼室９に導入され、続いて点火用流体が個々のシリンダ２に導入される。このとき本発明によれば点火用流体は、個々のシリンダ２の作動サイクルごとに、少なくとも二つの連続した噴射の間に個々のシリンダ２に導入され、実践において通常行われるように、個々のシリンダ２の作動サイクルごとに単独の噴射で導入されることはない。
【００２０】
個々のシリンダ２の個々の作動サイクルにおいて、点火用流体は、ＯＴ前９０°ＫＷとＯＴ前３０°ＫＷとの間のクランク軸角度領域にある第一の噴射開始を有する第一の噴射において、個々のシリンダ２に導入される。第一の点火用流体噴射の第一の噴射開始は、好ましくはＯＴ前８５°ＫＷとＯＴ前３５°ＫＷとの間にある。第一の点火用流体噴射の第一の噴射開始は、特に好ましくはＯＴ前８０°ＫＷとＯＴ前４０°ＫＷとの間にある。ＫＷはクランク軸角度を表し、ＯＴは個々のシリンダ２のピストン４の上死点を表している。
【００２１】
個々のシリンダ２の個々の作動サイクルにおいて、点火用流体は続いて、ＯＴ前４０°ＫＷとＯＴ前２０°ＫＷとの間のクランク軸角度領域にある第二の噴射開始を有する第二の噴射において、個々のシリンダ２に導入され、第二の点火用流体噴射の第二の噴射開始は、第一の点火用流体噴射の第一の噴射終了の後にある。
【００２２】
点火用流体噴射の噴射開始と噴射終了の間に、典型的に２°ＫＷから１５°ＫＷが経過もしくは存在する。従ってＯＴ前４０°ＫＷで開始する点火用流体噴射は、典型的にＯＴ前３６°ＫＷとＯＴ前３２°ＫＷとの間で終了する。
【００２３】
個々のシリンダ２の個々の作動サイクルにおいて、点火用流体の噴射量は好ましくは点火用流体噴射の間、すなわち点火用流体のための第一の噴射と、点火用流体のための第二の噴射の間で分配もしくは分割され、それにより第一の点火用流体噴射では点火用流体の全噴射量の６０％と８０％との間で、第二の点火用流体噴射では点火用流体の全噴射量の２０％と４０％との間で、個々の作動サイクルに対して個々のシリンダ２に導入される。
【００２４】
本発明によって、エンジンの個々のシリンダ２内の混合気の燃焼は改善され得、それによりエンジンの効率は増大させられ得る。図２は従って曲線形２３で混合気の燃焼の進行を明らかにしており、当該燃焼の進行は、実践では作動サイクルの間に、すなわち点火用流体が作動サイクルごとに単独の噴射でシリンダ２に導入されるとき、シリンダ２において調整される。図２の曲線形２４は本発明により、作動サイクルの間に、すなわち点火用流体が作動サイクルごとに少なくとも二つの連続した噴射の間にシリンダ２に導入されるとき、シリンダ２において調整された混合気の燃焼を明らかにしており、第一の噴射の噴射開始はクランク軸角度α１のときであり、第二の噴射の噴射開始はクランク軸角度α２のときである。図２では、°ＫＷで表されるクランク軸角度に対して、準備される燃焼エネルギーＥがｋＪで表されている。図２からは、本発明を用いる場合、燃焼がより迅速かつより安定的であり、燃焼の最大変換率はより大きくなり、より良好に燃焼し尽くすことが分かる。全体としてエンジンの効率は増大させられ得る。
【００２５】
点火用流体の第一の噴射と点火用流体の第二の噴射の間、および／または点火用流体の第二の噴射の後に、点火用流体のさらなる噴射が行われ得、当該さらなる噴射の噴射開始はそれぞれ先行する点火用流体噴射の噴射終了の後にある。この場合、点火用流体は作動サイクルごとに、少なくとも三つの噴射の間にエンジンの個々のシリンダ２に導入される。これによりエンジンの個々のシリンダ２内の混合気の燃焼はさらに改善され得、それによりエンジンの効率はさらに増大させられ得る。
【００２６】
本発明は好ましくは二元燃料エンジンにおいて、気体燃料作動モードで用いられる。しかしながら本発明は、専ら気体燃料が点火用流体を用いて燃焼されるエンジン、すなわち二元燃料エンジンとは異なって液体燃料作動モードを有していないエンジンにおいても用いられ得る。
【００２７】
本発明はさらに、本発明に係る方法を実施するためのエンジンの制御装置に関する。当該制御装置は好ましくはエンジン制御機器である。当該エンジン制御機器は方法を実施するための手段を含んでおり、当該手段はハードウェア側の手段と、ソフトウェア側の手段である。ハードウェア側の手段は、データインターフェースを含んでおり、それにより本発明に係る方法の実施に関与する構成グループとデータを交換する。さらにハードウェア側の手段は、データを格納するための記憶装置と、データを処理するためのプロセッサを含んでいる。ソフトウェア側の手段は、本発明に係る方法を実施するためのプログラムブロックである。
【符号の説明】
【００２８】
２  シリンダ
３  シリンダヘッド
４  ピストン
５  コンロッド
６  燃料噴射装置
７  燃料導管
８  燃料ポンプ
９  燃焼室
１０  給気
１１  さらなる燃焼室
１２  接続流路
１３  点火用流体噴射装置
１４  点火用流体導管
１５  排ガス
１６  点火用流体供給ポンプ
１７  吸気弁
１８  排気弁
１９  バランスチョーク
２０  混合気形成ユニット
２１  気体供給導管
２２  点火用流体貯蔵装置
２３  曲線形
２４  曲線形
α１  クランク軸角度
α２  クランク軸角度
【図１】
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【図２】
2016098831.tif 000004