(57)【要約】【課題】往復動ピストン内燃エンジン、特に単流掃気式２元燃料２ストローク大型ディーゼル・エンジンを運転するための低荷重運転方法を提供する。【解決手段】エンジンは、シリンダを備え、シリンダ内で、ピストンは、０°又は３６０°のクランク角度に対応する上死点と１８０°のクランク角度に対応する下死点との間で往復式に可動であるよう配置され、エンジンは、出口弁を有し、出口弁は、弁油圧システムによって、油圧媒体による予め規定された開口圧力において、油圧式に作動可能である。本発明によれば、最大エンジン荷重の０％と２５％との間の低荷重範囲内で、内燃エンジンは、ガス・モードで運転され、内燃エンジンの排気弁を開口するためのクランク角度は、最大エンジン荷重の２５％を超える荷重範囲内で排気弁を開口するための通常クランク角度から１５°と９０°との間の値に減少する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
往復動ピストン内燃エンジン、特に単流掃気式２元燃料２ストローク大型ディーゼル・エンジンを運転するための低荷重運転方法において、前記エンジンは、シリンダを備え、前記シリンダ内で、ピストンは、０°又は３６０°それぞれのクランク角度に対応する上死点と１８０°のクランク角度に対応する下死点との間で往復式に可動であるよう配置され、前記エンジンは、出口弁を有し、前記出口弁は、弁油圧システムによって、油圧媒体による予め規定された開口圧力において、油圧式に作動可能である、方法であって、最大エンジン荷重の０％と２５％との間の低荷重範囲内で、前記内燃エンジンは、ガス・モードで運転され、前記ガス・モードにおいて、前記内燃エンジンの排気弁を開口するためのクランク角度は、前記最大エンジン荷重の２５％を超える荷重範囲内で前記排気弁を開口するための通常クランク角度から１５°と９０°との間の値に減少することを特徴とする、低荷重運転方法。
【請求項２】
前記低荷重範囲内で、前記排気弁を開口するための前記クランク角度は、荷重が減少するのに伴って減少する、請求項１に記載の低荷重運転方法。
【請求項３】
前記内燃エンジンの前記排気弁は、３０°と８０°との間、好ましくは、４０°と７０°との間のクランク角度で、最も好ましくは、約４０°のクランク角度で開口する、請求項１又は２に記載の低荷重運転方法。
【請求項４】
前記内燃エンジンは、前記最大エンジン荷重の０．５％と２０％との間、好ましくは５％と１５％との間の低荷重範囲内で、特に約１０％で運転される、請求項１から３までのいずれか一項に記載の低荷重運転方法。
【請求項５】
予め決定可能な量の燃料、特にガスは、前記シリンダの燃焼チャンバ内に供給されるため、４２．７ＭＪ／Ｋｇにおける正味燃料消費率（ＢＳＦＣ）は、前記最大エンジン荷重の約０．５％における４５０ｇ／ｋＷｈと前記最大エンジン荷重の約２０％における１５０ｇ／ｋＷｈ、特に１８０ｇ／ｋＷｈとの間にある、請求項１から４までのいずれか一項に記載の低荷重運転方法。
【請求項６】
前記ガス運転モードにおいて、窒素酸化物排出量（ＮＯｘ  ｗｅｔ）は、前記最大エンジン荷重の約０．５％と前記最大エンジン荷重の約２５％との間の荷重範囲内で約１ｇ／ｋＷｈと約４ｇ／ｋＷｈとの間にある、請求項１から５までのいずれか一項に記載の低荷重運転方法。
【請求項７】
前記ガス運転モードにおいて、炭化水素排出量（ＴＨＣ）は、前記最大エンジン荷重の約０．５％と前記最大エンジン荷重の約２５％との間の荷重範囲内で約２０ｇ／ｋＷｈと約３ｇ／ｋＷｈとの間にある、請求項１から６までのいずれか一項に記載の低荷重運転方法。
【請求項８】
前記ガス運転モードにおいて、酸化炭素排出量（ＣＯ）は、前記最大エンジン荷重の約０．５％と前記最大エンジン荷重の約２５％との間の荷重範囲内で約３５０ｖｏｌ  ｐｐｍ  ｄｒｙと約１５０ｖｏｌ  ｐｐｍ  ｄｒｙとの間にある、請求項１から７までのいずれか一項に記載の低荷重運転方法。
【請求項９】
前記ガス運転モードにおいて、前記燃焼エンジンの排気ポート内の平均排気ガス温度（Ｅｘｈ  ｔｅｍｐ．ａ．ｃｙｃｌ  ａｖｇ、ｔ４）は、前記最大エンジン荷重の約０．５％と前記最大エンジン荷重の約２５％との間の荷重範囲内で約２８０℃と約２２０℃との間にある、請求項１から８までのいずれか一項に記載の低荷重運転方法。
【請求項１０】
前記ガス運転モードにおいて、前記燃焼エンジンのターボ・チャージャ・タービン内に入る前の平均排気ガス温度（Ｅｘｈ  ｔｅｍｐ．ｂ．ＴＣ、ｔ５）は、前記最大エンジン荷重の約０．５％と前記最大エンジン荷重の約２５％との間の荷重範囲内で約３３０℃と約３００℃との間にある、請求項１から９までのいずれか一項に記載の低荷重運転方法。
【請求項１１】
前記シリンダ内のガス圧力（シリンダ圧力）は、０°に対応する上死点に対して約−３０°と約３０°との間のクランク角度範囲内で約０．６ＭＰａ（６バール）と約６ＭＰａ（６０バール）との間で変動する、請求項１から１０までのいずれか一項に記載の低荷重運転方法。
【請求項１２】
前記最大エンジン荷重の約２５％未満の前記低荷重モードにおいて、前記排気弁を作動させるためのサーボ油圧力は、１００％エンジン荷重に等しいほぼ前記最大エンジン荷重において要求されるレベルと同様のレベル、好ましくは約２８ＭＰａ（２８０バール）まで増加する、請求項１から１１までのいずれか一項に記載の低荷重運転方法。
【請求項１３】
好ましくは前記最大エンジン荷重の約１０％未満の定常低荷重運転ガス・モードで、又は、好ましくは前記最大エンジン荷重の約５％と２５％との間の操縦運転モードで使用される、請求項１から１２までのいずれか一項に記載の低荷重運転方法。
【請求項１４】
往復動ピストン内燃エンジン、特に単流掃気式２元燃料２ストローク大型ディーゼル・エンジンのエンジン制御システム内に実装され、請求項１から１２までのいずれか一項に従って低荷重運転モードで前記燃焼エンジンを運転するためのコンピュータ・プログラム製品。
【請求項１５】
請求項１から１３のいずれか一項に従って低荷重運転モードで前記燃焼エンジンを運転するため、請求項１４に記載のコンピュータ・プログラム製品を含むエンジン制御システムを備える、往復動ピストン内燃エンジン、特に単流掃気式２元燃料２ストローク大型ディーゼル・エンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、それぞれのカテゴリの独立請求項のプリアンブルによる、往復動ピストン内燃エンジンを運転するための低荷重運転方法、内燃エンジンを動作させるためのコンピュータ・プログラム製品、並びに往復動ピストン内燃エンジン、特に単流掃気式２元燃料大型２ストローク・ディーゼル・エンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
大型ディーゼル・エンジンは、船のための駆動ユニットとして、又は、同様に例えば電気エネルギーの発生のための大型発電機の駆動のための定置運転において頻繁に使用される。この点において、エンジンは、通例、相当な期間にわたって恒久的運転で動作し、これは、運転安全性及び可用性に関して高度な要求をする。特に、長いサービス間隔、低損耗、並びに燃料及び運転材料の経済的取扱いは、したがって、オペレータにとって機械の運転のために中心的基準である。こうした大口径のゆっくりと動作するディーゼル・エンジンのピストン動作挙動は、とりわけ、サービス間隔の長さ、可用性についての、また潤滑剤の消費に関して、同様に直接的に運転コスト、したがって、運転効率についての、決定的要因である。
【０００３】
数年間の間に重要性を増しつつある更なる本質的な点は、排出物の質、特に排出物中の窒素酸化物濃度である。法規定及び対応する排気物質基準についての制限値は、現在益々厳しくされてきており、また、近い将来、更により厳しくされるであろう。これは特に、汚染物質で非常に汚染された古典的な重油の燃焼だけでなく、ディーゼル油又は他の燃料の燃焼もまた益々問題となる大型２ストローク・ディーゼル・エンジンと因果関係を有するが、その理由は、排気物質基準の順守が益々困難になり技術的により複雑になりしたがってより高価になるためであり、又は、究極的にはそれらの順守が、もはや経済合理的ですらなくなるため、対応するエンジンが、運転から外されるか又は複雑及び／又は高価な方法で少なくとも変換されなければならないことになるからである。
【０００４】
したがって実際には、いわゆる「二元燃料（ｄｕａｌ−ｆｕｅｌ）」エンジン、すなわち、２つの異なる燃料を使用して運転することができる内燃エンジンについての必要性が既に長い間存在してきた。この点において、一方で、例えば天然ガスの形態のガス、例えばいわゆる「液化天然ガス」（ＬＮＧ：ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ  ｎａｔｕｒａｌ  ｇａｓ）、又は液化石油ガスの形態のガス、又は内燃エンジンを駆動するのに適した別のガスが、頻繁に燃焼されるべきであり、他方で、ガソリン、ディーゼル、重質燃料油、又は別の適した液体燃料等の別の燃料が、１つの且つ同じエンジン内で燃焼される可能性がある。この点において、エンジンは２ストローク・エンジン及び４ストローク・エンジンの両方である可能性があり、またエンジンはこの点において、小型エンジン、中型エンジン又は同様に大型エンジン、特に、同様に、船用の駆動ユニットとして使用されるが同様にしばしば発電所において電気エネルギーを生成するために使用されるような大型単流掃気式２ストローク・ディーゼル・エンジンである可能性がある。
【０００５】
そのため、２元燃料エンジンは、２つの異なるモードで運転できる。ガス・モードにおいて、ＬＮＧ（液化天然ガス）のようなガスが、シリンダ内での燃焼のために使用される。液体モードにおいて、ディーゼル又は重油等の適した液体燃料が、同じエンジンのシリンダ内での燃焼のために使用される。本出願の範囲内で、用語「大型ディーゼル・エンジン（ｌａｒｇｅ  ｄｉｅｓｅｌ  ｅｎｇｉｎｅ）」等は、大型エンジンであって、燃料の自己着火を特徴とするディーゼル運転の他に、同様に外部着火を特徴とするオットー運転（Ｏｔｔｏ  ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）で、又はこれらの２つの運転の混合形態で運転できる、大型エンジンもまた包含する。２元燃料エンジンは、運転中に、ガス・モードから液体モードにまたその逆に切り換えられ得る可能性がある。
【０００６】
液体モードにおいて、燃料は、通常シリンダの燃焼空間内に直接導入され、自己着火の原理に従ってそこで燃焼する。ガス・モードにおいて、オットー原理の運転モードに従って気体状態のガスと掃気空気とを混合し、したがって、シリンダの燃焼チャンバ内に着火可能混合気を生成することが知られている。ガス・モードにおいて、燃焼チャンバ内のガス混合気の外部着火のために少量の注入液体燃料の自己着火を使用することが可能である。
【０００７】
しかし、純粋なガス・エンジン、すなわちガスで運転されるだけであり、ディーゼル、重油又は別の燃料で代替的に運転されないエンジンは、特に、ガスの燃焼による正当と認められる技術的努力によって経済合理的に順守される可能性があるだけである高い排気物質基準が必要とされるときに、同様に需要が増加している。こうした純粋なガス・エンジンは、例えば国際特許出願公開第２０１０／１４７０７１Ａ１号に記載される。更なる従来技術は、例えば独国特許出願公開第１０２０１０００５８１４Ａ１号に見出される可能性がある。同様に、純粋なガス・エンジンにおいて、燃焼チャンバ内のガス混合気の外部着火のために少量のディーゼル等の注入液体燃料の自己着火を使用することが知られている。
【０００８】
既に述べたように、２元燃料（ＤＦ：Ｄｕａｌ−Ｆｕｅｌ）エンジンは、要件に応じて、ガス及び／又はディーゼル燃料で運転するように設計される。両方の燃料の運転モードにおいて、ガス燃焼及びディーゼル燃焼プロセスは、エンジン設計の幾何学的特徴（幾何学的圧縮比等）によって、また、運転特徴、例えば、排気弁タイミング（有効圧縮比等に影響を及ぼす）によって影響を受ける。こうした要因／パラメータのせいで、エンジンの運転は、或るエリア（例えば、荷重範囲）において、実行可能で且つ効率的であり、一方、或る他のエリア（荷重範囲）において、非効率的であり、動作するのが不可能であることがある。
【０００９】
非常に低い荷重における（特に、１０％荷重未満の荷重における）ガス・モードのＤＦエンジンの運転は、極端に不安定であり、したがって、現行のエンジン構成及び設定によって動作するのが不可能である。このエンジン挙動についての理由は、これらの低荷重において、シリンダの内部の空気燃料比（すなわち、ラムダ＝空気／燃料）が極端に希薄であり、したがって、その空気燃料比が、混合気の適切な燃焼が起こることを妨げるということである。結果として、非常に希薄な混合気は、失火サイクル及び極端に不安定な運転をもたらす。その理由は、燃焼チャンバ内に存在する燃料の量に比較してあまりにも多くの空気が存在するからである。換言すれば、燃焼チャンバ内の空気燃料混合気は、高いラムダ値を有する。
【００１０】
例えば２５％荷重未満の低荷重運転は、有用であるだけでなく、非常にしばしば、実際に絶対に必要である。低荷重運転は、船が港に近づいているか又は大きな川を航行しているときに、又は例えば多数の異なる操縦運転モード（通常、５％荷重と２５％荷重との間の荷重）において必要である。船の操縦運転は、テレグラフのレバーが、１つの規定済みの速度／荷重位置から別の速度／荷重位置に（例えば、「デッドスロー（ｄｅａｄ  ｓｌｏｗ）」から「スロー（ｓｌｏｗ）」にまたその逆に）シフトされることを意味する。エンジンの運転ポイントのこの瞬時シフトは、推進制御システム内で速度／荷重ランプに変換される。ランプの勾配は、エンジンが新しい設定ポイントに達するために必要とされる時間によって規定される。この過渡的エンジン運転中に、空気燃料比は、異常燃焼を回避するため、ガス燃焼について許容可能な「運転窓（ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  ｗｉｎｄｏｗ）」内に維持されなければならない。
【００１１】
ランプアップ中に（すなわち、エンジン荷重の増加を要求するとき）、注入される燃料の量は、瞬時に増加し始め、一方、ターボチャージャからの提供されるブースト圧力は、ゆっくり上昇し始める。これらの２つの動作からの組み合わせた結果は、濃混合気（すなわち、低いラムダ）をもたらす可能性があり、濃混合気は、荷重上昇中にチャージの連続した早期着火をもたらすであろう。他方、ランプダウン中に（すなわち、操縦中にエンジン荷重の減少を要求するとき）、注入される燃料の量は、大幅に減少し、結果として、チャージは非常に希薄になる（すなわち、高いラムダ）。シリンダ内の空気燃料比が引火性（着火性）限界から外れる場合、燃焼は、非常に不安定になり、多数の失火サイクルが起こる。
【００１２】
何らかの手段又は技法によって、例えば、（ａ）可変速補助ブロアによる空気量の減少又は（ｂ）シリンダの内部に燃焼ガスをトラップするための排気弁閉鎖（ＥＶＣ：Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｖａｌｖｅ  Ｃｌｏｓｕｒｅ）を極端に早めることによってラムダを調整する幾つかの試みが行われてきており、それらは、ラムダを減少させ、チャージ温度を増加させる可能性がある。しかし、これらの技法又は他の技法はいずれも、非常に低い荷重運転のために安定した燃焼を提供するであろう、適切に調整されたラムダ、特に十分に低い調整済みラムダを提供しない可能性がある。今日まで、エンジン、特に大型ディーゼル・エンジンを、特にガス運転モードにおいて低荷重、例えば、２０％、１５％、１０％未満の低荷重で、又は更に低い荷重で運転することは可能でなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】国際特許出願公開第２０１０／１４７０７１Ａ１号
【特許文献２】独国特許出願公開第１０２０１０００５８１４Ａ１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
したがって、往復動ピストン内燃エンジンを運転するための低荷重運転方法、内燃エンジンを動作させるためのコンピュータ・プログラム製品、並びに往復動ピストン内燃エンジン、特に単流掃気式２元燃料大型２ストローク・ディーゼル・エンジンを提供することが本発明の目的であり、低荷重運転方法は、非常に低い荷重運転のために、特に、内燃エンジンを例えば２元燃料大型ディーゼル・エンジンとして、ディーゼルにおいて又は最も好ましくはガス運転モードにおいて、例えば、２０％、１５％、１０％未満の低荷重で、又は更に５％未満から最低ほぼ０％（約０．５％）までの低い荷重で運転するために、安定した燃焼を提供するであろう、適切に調整されたラムダ、特に十分に低い調整されたラムダを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
これらの目的を満たす本発明の主題は、独立請求項１、１４、及び１５の特徴を特徴とする。
【００１６】
それぞれの従属請求項は、本発明の特に有利な実施例に関する。
【００１７】
したがって、本発明は、往復動ピストン内燃エンジン、特に単流掃気式２元燃料２ストローク大型ディーゼル・エンジンを運転するための低荷重運転方法に関し、エンジンは、シリンダを備え、シリンダ内で、ピストンは、それぞれ０°又は３６０°のクランク角度に対応する上死点と１８０°のクランク角度に対応する下死点との間で往復式に可動であるよう配置され、エンジンは、出口弁を有し、出口弁は、弁油圧システムによって、油圧媒体による予め規定された開口圧力において、油圧式に作動可能である。本発明によれば、最大エンジン荷重の０％と２５％との間の低荷重範囲内で、内燃エンジンは、ガス・モードで運転され、ガス・モードにおいて、内燃エンジンの排気弁を開口するためのクランク角度は、最大エンジン荷重の２５％を超える荷重範囲内で排気弁を開口するための通常クランク角度から１５°と９０°との間の値に減少する。
【００１８】
したがって、低荷重範囲内で、排気弁が開口するクランク角度は、かなり小さな値まで変化する。排気弁が最大エンジン荷重の２５％を超える荷重範囲内で開口する通常クランク角度は例えば約１２０°である。
【００１９】
最大エンジン荷重の０％と２５％との間の低荷重範囲内で、内燃エンジンの排気弁は１５°と８０°との間のクランク角度で開口する。
【００２０】
燃焼エンジンの最大荷重の２５％未満で且つほぼ０％の非常に低い荷重範囲内で、内燃エンジン、特に単流掃気式２元燃料２ストローク大型ディーゼル・エンジンを確実に且つ経済的に動作させることは、現在のところ、ｅＥＶＯ（：ｅａｒｌｙ  Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｖａｌｖｅ  Ｏｐｅｎｉｎｇ、早期排気弁開口）技法と名付けられる本発明による低荷重運転方法の適用によって可能であるだけである。本発明による方法であるｅＥＶＯ技法は、初めて、適切に調整されたラムダ、特に十分に低い調整されたラムダを提供し、非常に低い荷重運転モードにおいてさえも安定した燃焼を提供する。本発明によるｅＥＶＯ技法は、内燃エンジンを例えば２元燃料大型ディーゼル・エンジンとして、ディーゼルにおいて又は最も好ましくはガス運転モードのいずれかにおいて、例えば、２０％、１５％、１０％未満の非常に低い荷重で、又は更に５％未満から最低ほぼ０％（約０．５％）までの低い荷重で運転するために特に有用であり、それは、現在まで、本発明によるｅＥＶＯ技法が利用可能になるまで可能でなかった。
【００２１】
換言すれば、ｅＥＶＯは、非常に低い荷重において安定し且つ連続する燃焼を提供するレベルまで下がるようシリンダの燃焼チャンバの内部のラムダを瞬時に（必要とされるとき）減少させるために使用される可能性がある技法である。技法は、エンジン運転に影響を及ぼすことなく／エンジン運転を乱すことなく、且つ、余分のハードウェアの必要性なしで、（「通常（ｎｏｒｍａｌ）」状態下で必要とされる燃料に比較して）シリンダ内により多くの燃料を意図的に導入するようエンジン制御システムにさせることに頼る。本発明によるｅＥＶＯ技法は、約１２０°ＣＡ  ａＴＤＣの通常の開口タイミングと対照的に、著しく早期に（５０°ＣＡ  ａＴＤＣより更に早期に）排気弁を開口することを伴う。そうすることによって、燃焼の高温生成物の膨張プロセスが、排気弁の早期開口によって突然中断され、したがって、これらの高温ガスからの有用なエネルギーのかなりの部分が、ピストンに関して仕事を生成するときに利用されるのではなく、排気システム内に喪失される。結果として、サイクルの効率が、例えば図２が示すように、急激に悪下する。その結果、エンジン制御システムは、この効率損失を克服し、そのエンジン荷重の運転を維持しようと試みて、シリンダにより多くの燃料を供給する。本方法による結果として得られる注入燃料の増加は、ラムダの十分な減少をもたらすため、安定した燃焼、したがって、定常エンジン運転が非常に低い荷重で維持される可能性がある。ｅＥＶＯ技法は、２５％未満の全てのエンジン荷重に適用され、特にガス・モード運転において安定した運転を提供する可能性がある。
【００２２】
低荷重範囲内で、排気弁を開口するためのクランク角度は、荷重が減少するのに伴って減少するときが好ましい。これは図１に示される。荷重が減少するのに伴って、排気弁を開口するためのクランク角度が連続的に減少する。
【００２３】
実際には非常に重要である本発明の一実施例に関して、内燃エンジンの排気弁は、１５°と９０°との間、好ましくは、３０°と７０°との間のクランク角度で、最も好ましくは約４０°のクランク角度で開口し、内燃エンジンは、最大エンジン荷重の０．５％と２０％との間、好ましくは５％と１５％との間の低荷重範囲内で、特に約１０％で運転される。
【００２４】
ラムダを減少させるため、すなわち、シリンダの燃焼チャンバ内の空気と比較して燃料の相対量を増加させるため、或る量の燃料、特にガスは、シリンダの燃焼チャンバ内に供給されるため、４２．７ＭＪ／Ｋｇにおける正味燃料消費率（ＢＳＦＣ：ｂｒｅａｋ  ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ｆｕｅｌ  ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ）は、有利には最大エンジン荷重の約０．５％における４５０ｇ／ｋＷｈと最大エンジン荷重の約２０％における１５０ｇ／ｋＷｈ、特に１８０ｇ／ｋＷｈとの間である。
【００２５】
本発明の更なる重要な実施例に関して、ガス運転モードにおいて、窒素酸化物排出量は、最大エンジン荷重の約０．５％と最大エンジン荷重の約２５％との間の荷重範囲内で約１ｇ／ｋＷｈと約４ｇ／ｋＷｈとの間にある、及び／又は、ガス運転モードにおいて、炭化水素排出量は、最大エンジン荷重の約０．５％と最大エンジン荷重の約２５％との間の荷重範囲内で約２０ｇ／ｋＷｈと約３ｇ／ｋＷｈとの間にある、及び／又は、ガス運転モードにおいて、酸化炭素排出量は、最大エンジン荷重の約０．５％と最大エンジン荷重の約２５％との間の荷重範囲内で約３５０ｖｏｌ  ｐｐｍ  ｄｒｙと約１５０ｖｏｌ  ｐｐｍ  ｄｒｙとの間にある。
【００２６】
最も好ましくは、ガス運転モードにおいて、燃焼エンジンの排気ポート内の平均排気ガス温度は、最大エンジン荷重の約０．５％と最大エンジン荷重の約２５％との間の荷重範囲内で約２８０℃と約２２０℃との間にある、及び／又は、ガス運転モードにおいて、燃焼エンジンのターボ・チャージャ・タービン内に入る前の平均排気ガス温度は、最大エンジン荷重の約０．５％と最大エンジン荷重の約２５％との間の荷重範囲内で約３３０℃と約３００℃との間にある。
【００２７】
好ましくは、シリンダの燃焼チャンバ内のガス圧力は、０°に対応する上死点に対して約−３０°と約３０°との間のクランク角度範囲内で約０．６ＭＰａ（６バール）と約６ＭＰａ（６０バール）との間で変動する。
【００２８】
小さなクランク角度において非常に早期に排気弁を開口するため、最大エンジン荷重の約２５％未満の低荷重運転モードにおいて、排気弁を作動させるためのサーボ油圧力は、約１００％エンジン荷重に等しいほぼ最大エンジン荷重において要求されるレベルと同様のレベルまで増加され、サーボ油圧力は、好ましくは約２８ＭＰａ（２８０バール）である。
【００２９】
実際には、本発明による低荷重運転モードは、特に、好ましくは最大エンジン荷重の約１０％未満の定常低荷重運転ガス・モードで特に使用される、及び／又は、本発明の方法によるｅＥＶＯ技法は、好ましくは最大エンジン荷重の約５％と２５％との間の操縦運転モードで使用される。
【００３０】
更に、本発明は、往復動ピストン内燃エンジン、特に単流掃気式２元燃料２ストローク大型ディーゼル・エンジンのエンジン制御システム内に実装され、本特許出願の特許請求の範囲、説明、及び図面に述べるような低荷重運転モードで燃焼エンジンを運転するためのコンピュータ・プログラム製品、並びに、本発明のｅＥＶＯ方法に従って低荷重運転モードで燃焼エンジンを運転するため、先に述べたようなコンピュータ・プログラム製品を含むエンジン制御システムを備える、往復動ピストン内燃エンジン、特に単流掃気式２元燃料２ストローク大型ディーゼル・エンジンに関する。
【００３１】
本発明は、概略図を参照して以下においてより詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】全荷重範囲にわたる安定したガス・モード運転（例えば、Ｘ７２ＤＦ）エンジン）についてのｅＥＶＯ（＜２５％の荷重における）及び通常ＥＶＯ（２５％〜１００％の荷重における）を示す図である。
【図２】５％荷重におけるｅＥＶＯ及び２５％荷重におけるＥＶＯを示すＰＶ線図である。
【図３】ガス・モードの場合のｅＥＶＯ（＜２５％の荷重）及び通常ＥＶＯ（２５％〜１００％）についての比ＢＳＦＣ値を示す図である。
【図４】ガス・モードの場合のｅＥＶＯ（＜２５％の荷重）及び通常ＥＶＯ（２５％〜１００％）についての比ＮＯｘを示す図である。
【図５】ガス・モードの場合のｅＥＶＯ（＜２５％の荷重）及び通常ＥＶＯ（２５％〜１００％）についての比ＴＨＣを示す図である。
【図６】ガス・モードの場合のｅＥＶＯ（＜２５％の荷重）及び通常ＥＶＯ（２５％〜１００％）についてのＣＯ排出量を示す図である。
【図７】ガス・モードの場合のｅＥＶＯ（＜２５％の荷重）及び通常ＥＶＯ（２５％〜１００％）についての排気ポートのガス温度を示す図である。
【図８】ガス・モードの場合のｅＥＶＯ（＜２５％の荷重）及び通常ＥＶＯ（２５％〜１００％）についてのタービンの前のガス温度を示す図である。
【図９】非常に低い荷重におけるシリンダ内圧力を示す図であり、５％荷重において安定した燃焼を示す。
【図１０ａ】ガス・モード運転の場合の対応するｅＥＶＯタイミングにおける１０％から５％までの荷重におけるシリンダ内圧力を示す図である。
【図１０ｂ】ガス・モード運転の場合の対応するｅＥＶＯタイミングにおける１０％から５％までの荷重におけるシリンダ内圧力及びＰＶ線図を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下では、本発明による低荷重運転である早期排気弁開口（ｅＥＶＯ）技法は、図１から図１０ｂに従って測定されたデータ及びシミュレートされたデータをそれぞれ提供しながら、より詳細に説明される。
【００３４】
本発明によるｅＥＶＯ技法は、往復動ピストン内燃エンジン、特に単流掃気式２元燃料２ストローク大型ディーゼル・エンジンを運転するための低荷重運転方法であり、その技法は、非常に低い荷重において安定し且つ連続する燃焼を提供するレベルまで下がるようシリンダの内部のラムダを瞬時に（必要とされるとき）減少させるために使用される可能性がある。既に述べたように、この技法は、エンジン運転に影響を及ぼすことなく／エンジン運転を乱すことなく、且つ、余分のハードウェアの必要性なしで、（「通常（ｎｏｒｍａｌ）」状態下で必要とされる燃料に比較して）シリンダ内により多くの燃料を意図的に導入するようエンジンにさせることに頼る。
【００３５】
図１は、全荷重範囲にわたる安定したガス・モード運転（例えば、Ｘ７２ＤＦエンジン）の場合の、＜２５％の荷重におけるｅＥＶＯ技法の特別な実施例に関する或るデータ、及び、２５％から１００％の荷重におけるよく知られている「通常」排気弁開口（ＥＶＯ）運転方法についての或るデータを例示的に提供し、ｅＥＶＯ技法がどのように働くかを一般的な方法で述べる。ｅＥＶＯは、約１２０°ＣＡ  ａＴＤＣの通常の開口タイミングと対照的に、著しく早期に（５０°ＣＡ  ａＴＤＣより更に早期に）排気弁を開口することを伴う。Ｘ°ＣＡ  ａＴＤＣが、例えば特許請求の範囲において使用されるように、より単純な表記「Ｘのクランク角度（ａ  ｃｒａｎｋ  ａｎｇｌｅ  ｏｆ  Ｘ°）」に対応する「上死点後のＸ°クランク角度（Ｘ  ｄｅｇｒｅｅ  Ｃｒａｎｋ  Ａｎｇｌｅ  ａｆｔｅｒ  Ｔｏｐ  Ｄｅａｄ  Ｃｅｎｔｅｒ）」を意味することに留意されたい。
【００３６】
そうすることによって、燃焼の高温生成物の膨張プロセスが又はそのような燃焼がそれぞれ、排気弁の早期開口によって突然中断され、したがって、これらの高温ガスからの有用なエネルギーのかなりの部分が、ピストンに関して仕事を生成するときに利用されるのではなく、排気システム内に喪失される。図２によるＰＶ線図によって明瞭に見てわかるように、結果として、サイクルの効率が、急激に低下する。その結果、エンジン制御システムは、この効率損失を克服し、そのエンジン荷重の運転を維持しようと試みて、シリンダにより多くの燃料を供給する。本方法による結果として得られる注入燃料の増加は、ラムダの十分な減少をもたらすため、安定した燃焼、したがって、定常エンジン運転が非常に低い荷重で維持される可能性がある。ｅＥＶＯ技法は、２５％未満の全てのエンジン荷重に適用され、ガス・モードにおいて安定した運転を提供する可能性がある。
【００３７】
本発明をよりよく理解し、また、本発明を、知られている通常ＥＶＯ技法とよりよく区別するため、２５％から１００％の荷重範囲内にある通常エンジン運転について使用される通常ＥＶＯ方法は、以下で再び簡潔に説明される。明確さ及び比較のために、以下の節は、ガス・モードとディーゼル・モードの両方の場合に２ストローク・エンジンに関して使用される通常ＥＶＯタイミングの短い説明を提供する。典型的なエンジン運転中の通常条件下で、排気弁がＥＶＯ条件下で開口するタイミングは、エンジンの性能によって規定される。排気弁が開口すると、高圧高温排気ガスが、シリンダを出て、シリンダ内圧力を降下（ｄｒｏｐ）させる。この降下（ｄｒｏｐ）は、弁が開口したままである限り、減少し続ける。開口タイミングに応じて、シリンダの内部の圧力は、意図的にタイミングをとられて、降下する（ｄｅｓｃｅｎｄ）ピストンによって、取込みポートが蓋を外されるとすぐにシリンダに入る新鮮な掃気空気の圧力に近い値に達する。より具体的には、ＥＶＯタイミングは、取込みポートが開口する前の１°から１．５°ＣＡにおいて、シリンダの内部の圧力が掃気空気圧力と同じであるようなものであるように指定される。これは、ポートが（次のクランク角度で）開口すると、シリンダ内の圧力が掃気空気圧力のすぐ下の値に（約０．０２ＭＰａ（０．２バール）に）なるのを確実にし、シリンダ内への新鮮な空気の順方向流を確実にする。このアプローチは、シリンダの内部にある高温腐食性排気ガスが取込み空気受取り口に短時間で入ること（「ブローバック（ｂｌｏｗｂａｃｋ）」としても知られるプロセス）を防止する。他方、このタイミングより早期に排気弁を開口することは、サイクルの熱力学的効率にペナルティを科す。その理由は、高温燃焼ガスの有用なエネルギーが排気システム内に喪失され、エンジンの燃料消費が著しく増加するからである。本発明による２ストローク２元燃料エンジンは、両方の運転モード、すなわち、ディーゼルの燃焼とガスの燃焼について調節される。図１は、ＴＤＣ後の約１２０°ＣＡである全てのＩＭＯ荷重ポイント（２５、５０、７５、及び１００％）において使用される典型的な排気弁開口タイミングを示す。比較のため、図１は、本発明による新しいｅＥＶＯ技法についてのタイミングも示す。
【００３８】
以下において、ｅＥＶＯ技法の適用についての幾つかの実施例並びに測定された又はシミュレートされた性能データが、図面において論ぜられ提示される。ｅＥＶＯ技法は、２元燃料（ＤＦ：ｄｕａｌ  ｆｕｅｌ）試験エンジンに関して適用されてきた。ガス・モードにおけるエンジンの絶対的に安定な低荷重運転は、３％未満から更に最低０．５％までの荷重において成功裡に達成された。ｅＥＶＯ以前では、ガス・モードにおいてこうした低い荷重でエンジンを動作させることは可能でなかった。添付図に示されるエンジン性能に対するｅＥＶＯ技法の効果は、技法が頑健であり、燃料消費を著しく増加させず、同時に排出量を比較的低く維持することを示す。ｅＥＶＯ技法が成功裡に適用される可能性がある荷重範囲は、全ての荷重について約２５％未満である。エンジンに関するｅＥＶＯ試験からの測定データは、１０％から最低５％までの荷重の運転について入手可能である。しかし、既に述べたように、ｅＥＶＯは、同様に、２５％から最低１０％までの全ての荷重について、また、５％未満から最低０．５％荷重までの全ての荷重について適用可能である。一部の荷重範囲について、図に示す結果は、同様に、示すように外挿（投影）される。比較のために、図は、ＩＭＯ荷重ポイント２５、５０、７５、及び１００％における通常運転中のエンジンの性能も示す。
【００３９】
【表１】
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【００４０】
いわゆる正味燃料消費率（ＢＳＦＣ）値は図３に示される。ラムダを減少させるため、シリンダの燃焼チャンバ内により多くの燃料が提供されるようにサイクルの効率に意図的にペナルティを科すことにｅＥＶＯ技法が頼っていることによって、比ＢＳＦＣ値（ｇ／ｋＷｈ）は比較的高い。しかし、絶対値（ｋｇ／ｈ）は、以下の表１に示すように許容できる値を超えている。その理由は、こうした低荷重における燃料流量がデフォルトでかなり低いからである。
【００４１】
表１：ガス・モードの場合のｅＥＶＯ（１０％〜５％荷重）及び通常ＥＶＯ（２５％〜１００％）についての絶対ＢＳＦＣ値
【００４２】
図４は、ガス運転モードの場合のｅＥＶＯ（荷重＜２５％）及び通常ＥＶＯ（２５％〜１００％）についての比ＮＯｘを示す。ｅＥＶＯの適用中に測定されたＮＯｘ、ＴＨＣ、及びＣＯ排出量は図４〜６に示される。こうした低荷重における燃焼温度が高くないため、ＮＯｘ排出量がｅＥＶＯ技法によって著しく影響を受けないことが明瞭に見てわかる。加えて、ＴＨＣ及びＣＯは比値（ｇ／ｋＷｈ）が高いが、以下の表２から見てわかるように、絶対項が著しく高くない。絶対項におけるＴＨＣの小さな無視できる増加は、未燃炭化水素源として隙間体積を増幅するシリンダ内部の「過剰の（ｅｘｃｅｓｓ）」燃料に起因する。更に、比較的過濃な燃焼は、小さいが無視できる上昇をＣＯ排出量に与える。加えて、ｅＥＶＯ方法は、チャージが過濃であり、より一層完全な燃焼が起こるため、ＴＨＣ排出量にポジティブな影響を及ぼす。ｅＥＶＯ方法を適用しない場合、ＴＨＣは、不安定な運転のせいで最大５０００ｐｐｍまで上昇し、一方、ｅＥＶＯ方法を使用すると、ＴＨＣは、非常に低い荷重においてほぼ１０００ｐｐｍのままである。
【００４３】
【表２】
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【００４４】
排気ガス温度に関して、ｅＥＶＯ技法を使用すると、燃焼からの高温高圧ガスは、例えばＥＶＯ下の通常状態と比べてずっと早期に燃焼チャンバから排気システム内に放出される。これは、排気ガス温度及び排気システムのコンポーネントに影響を及ぼすと思われる。エンジンに関して実施された測定は、排気弁温度が、５％荷重において、温度限界を大きく下回る４５０℃〜５００℃の範囲内に入ることを示した。加えて、関連する排気ガス温度は図７及び図８に示される。ｅＥＶＯ技法が、シリンダを去るガスの温度の約３０〜４０℃の増加をもたらしたことが見てわかる。この増加は、これらの低荷重における温度が一般に高くないため、重要でない。排気システム内で測定される絶対温度が排気システムのコンポーネントの制限温度を十分に下回ることが図７及び８から見てわかる。
【００４５】
シリンダ内圧力に関して、図９、図１０ａ、及び図１０ｂは、ｅＥＶＯによって達成された低荷重運転におけるシリンダ内圧力を示す。試験中に記録された全てのサイクルについて燃焼安定性が成功裡に達成されたことが図９から見てわかる。これは、圧力トレースの形及び非常に小さなサイクルごとの変動から明らかである。図１０ａは、１０％から最低５％まで荷重を徐々に減少させるために使用されたｅＥＶＯタイミングを示し、図１０ｂによる対応するｐＶ線図は、各荷重におけるｅＥＶＯの使用による効率に関わる関連するペナルティを示す。
【００４６】
サーボ油圧力は、名前が示すように、排気弁を開口するのを担当するサーボ油システム内の油圧である。この圧力は、弁が開口するのを要求されるときにシリンダの内部に存在する圧力に抗して排気弁を開口するのに十分である必要がある。通常ＥＶＯ条件下で、最大サーボ油圧力は、他の荷重と比較して、シリンダの内部の圧力が最大である１００％荷重において必要とされる。この条件下で、典型的なサーボ油圧力は約２８ＭＰａ（２８０バール）である（例えば、Ｘ７２ＤＦエンジン）。
【００４７】
ｅＥＶＯ技法に関して、排気弁は、通常開口時間と比較して非常に早期に開口するようエンジン制御システムによって要求される。図１０ａ又は図１０ｂにそれぞれ示すように、排気弁は、シリンダの内部の圧力が通常ＥＶＯタイミングにおける圧力より高い間に、またより具体的には圧力が約０．８〜１ＭＰａ（８〜１０バール）であるときに開口するよう要求される。ｅＥＶＯを達成するため、サーボ油圧力は、１００％エンジン荷重（すなわち、２８ＭＰａ（２８０バール））において要求されるレベルと同様のレベルまで増加される必要がある。
【００４８】
議論を要約すると、本発明によるｅＥＶＯ技法の適用からの利益が以下の通り明らかである。
ａ）ｅＥＶＯがない場合、ガス・エンジンは、低荷重で、特に１５％未満で動作できない。ｅＥＶＯが適用される場合にだけ、ガス・エンジンは、１０％未満でも、また、５％未満でも動作できる。
ｂ）ｅＥＶＯの適用は、ＥＣＡ（：Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ａｒｅａ、排出制御エリア）内ばかりでなく、ＥＣＡの外でも、港（ｈａｒｂｏｕｒ）の中で船が操縦することを可能にすることになる。その理由は、ｅＥＶＯの適用がこうした運転中に排出量を減少させるからである。ＮＯｘ及び煤煙の排出量は、ディーゼル・モードの操縦中に放出される排出量より低い。
ｃ）ｅＥＶＯの適用は、波荷重に対するエンジンのより迅速で且つよりよい応答によって、荒い海（波）において船がよりスムーズな、したがってより安全な運転を有することを可能にすることになる。
【００４９】
更に、２５％荷重から最低１５％荷重までのガス・モードにおけるＤＦエンジンの運転は、同様に、ｅＥＶＯを、早期排気弁閉鎖及び／又は可変速補助ブロア等の他のエンジン性能調節と組み合わせることによって達成される可能性がある。ｅＥＶＯとこうしたパラメータとの組合せは、この荷重範囲にある間にエンジン性能を更に改善する可能性がある。一般に、ｅＥＶＯ技法は、非常に有利には、以下で詳細に述べるように、エンジン運転の３つの異なる分野（低荷重運転、操縦、及び波荷重）に適用される可能性がある。
【００５０】
ｅＥＶＯ方法は、特に有利には、ＤＦエンジンの安定した運転及びその柔軟性のある運転にとって重要である３つの主要な分野に適用される可能性がある。
【００５１】
（Ｉ）ガス・モードにおける定常低荷重運転（＜１０％の荷重）
この分野は、本説明において先により詳細に既に述べられている。ｅＥＶＯ技法は、現在のところ、ガス・モードにおいて１０％未満の全ての荷重でＤＦの安定した運転を可能にできる唯一の方法である。
【００５２】
（ＩＩ）操縦運転（５％荷重と２５％荷重との間）
船の操縦運転は、テレグラフのレバーが、１つの規定された速度／荷重位置から別の速度／荷重位置に（例えば、「デッドスロー」から「スロー」にまたその逆に）シフトされることを意味する。エンジンの運転ポイントのこの瞬時シフトは、推進制御システム内で速度／荷重ランプに変換される。ランプの勾配は、エンジンが新しい設定ポイントに達するために必要とされる時間によって規定される。この過渡的エンジン運転中に、空気燃料比は、異常燃焼を回避するため、ガス燃焼について許容可能な「運転窓」内に維持されなければならない。
【００５３】
ランプアップ中に（すなわち、エンジン荷重の増加を要求するとき）、注入される燃料の量は、瞬時に増加し始め、一方、ターボチャージャからの提供されるブースト圧力は、ゆっくり上昇し始める。これらの２つの動作の組合せ結果は、濃混合気（すなわち、低いラムダ）をもたらす可能性があり、濃混合気は、荷重上昇中にチャージの連続した早期着火をもたらすであろう。一方、ランプダウン中に（すなわち、操縦中にエンジン荷重の減少を要求するとき）、注入される燃料の量は、大幅に減少し、結果として、チャージは非常に希薄になる（すなわち、高いラムダ）。シリンダ内の空気燃料比が引火性（着火性）限界から外れる場合、燃焼は、非常に不安定になり、多数の失火サイクルが起こる。
【００５４】
ｅＥＶＯ技法によって、注入される燃料の量に強く影響を及ぼす、したがって、注入される燃料の量を制御できる排気弁開口の制御によって、荷重が瞬時に調整される可能性がある。このアプローチによって、操縦中に、空気／燃料比は、荷重のランプアップ又はランプダウン中に安定した燃焼を確保するのに十分に適切な値にセットされる可能性がある。エンジン制御システムの能力及び柔軟性を仮定して、異なる最適化設定が、ランプアップ又はランプダウン事例について使用される可能性がある。ランプダウン中、より積極的な設定が要求される。すなわち、ｅＥＶＯタイミングが、定常状態運転についての設定に比べて早期に設定されて（すなわち、進められて）、非常に希薄なチャージの形成を防止する可能性がある。ランプアップ中、ｅＥＶＯタイミングが、定常状態エンジン運転についての設定に比べて後期に設定されて（すなわち、遅延されて）、非常に過濃なチャージの形成を防止する可能性がある。このアプローチは、ターボチャージャ（Ｔ／Ｃ）のよりゆっくりした応答に比較して著しく速いため、良好な荷重応答能力を提供して、５％荷重から２５％荷重の操縦中にブースト圧力を上昇させる可能性がある。
【００５５】
（ＩＩＩ）波荷重
その速い応答時間のせいで、ｅＥＶＯ技法は、同様に、突然の荷重変化中に使用される可能性があり、突然の荷重変化は、海の波によって生成される可能性があり、また、エンジンが低荷重レジメン（＜１５％の荷重）で運転しているときに起こる可能性がある。プロペラが水から（部分的に）出る可能性があるこうした条件（例えば、荒い海／波）下で、プロペラに関する抵抗、したがって、要求されるエンジン・トルクは著しく減少する。これは、エンジン回転を維持するため、注入される燃料の量を速度コントローラが減少するようにさせる。同時にｅＥＶＯを適用することによって、エンジン効率は、人工的にペナルティを科され、（速度コントローラから要求される）注入される燃料の量の要求される減少をより少量にする。これは、十分な空気燃料比を同時に提供しながら、ブースト圧力についての後続の要求される変化（減少）を減少させるのに役立ち、したがって、希薄混合気の形成によって失火サイクルが起こることを防止する。突然の荷重変化に対するＴ／Ｃの応答が全体的にゆっくりであるため、この比較的高いＴ／Ｃ速度は、プロペラが数秒後に元通り水に浸るとすぐのエンジンの応答の改善にとって有益である。
【００５６】
プロペラが元通り水の中に入り、抵抗が再び増加すると、ｅＥＶＯ設定は、標準（通常）設定に向かって遅延され、最大エンジン効率を提供する。抵抗、したがって、トルク要求がプロペラ曲線上の対応する値を超えて増加する場合、ｅＥＶＯ設定は、もはや遅延されない可能性がある。
【００５７】
全体的に、荷重要求の突然の減少中におけるｅＥＶＯ戦略の適用は、これらの荷重変化に対するＴ／Ｃの応答において利益を提供する。ターボチャージャ速度を、ｅＥＶＯ方法がないときのその速度と比較して比較的高く維持することによって、荷重変化に対するエンジンの応答は即座になる。結果として、この比較的増加したターボチャージャ速度は、波荷重運転中にトルク要求の増加が起こるときに、エンジン荷重応答能力を著しく改善するのに役立つ。
【００５８】
内燃エンジンが、２元燃料エンジン、例えば、単流掃気式２元燃料２ストローク大型ディーゼル・エンジンとして又はガス・エンジンとして設計されると、エンジンが、低圧ガス・システムによってガス・モードで運転するように構成されることが好ましい。したがって、ガス供給システムは、好ましくは、低圧ガス・システムとして構成される。これは、シリンダの燃焼チャンバ内に燃焼ガスが注入される注入圧力が、せいぜい１０ＭＰａ（１００バール）になることを意味する。好ましくは、注入圧力は、せいぜい５ＭＰａ（５０バール）、特に好ましくはせいぜい２ＭＰａ（２０バール）である。内燃エンジンの運転中、ガス圧力、即ち、シリンダ内に燃料ガスが注入される圧力は、一般に一定ではなく、むしろ、例えば、内燃エンジンの荷重又は回転速度に応じて変動する可能性がある。
【００５９】
ガス供給システムを考慮して、好ましい実施例において、燃焼チャンバ内への燃焼ガスの注入のために、できる限り小さなガス圧力が求められる。そのため、燃焼ガスのための最大注入圧力は、例えば、わずか１．５ＭＰａ（１５バール）か又は更に小さくなる可能性がある。
【００６０】
できる限り小さな燃焼ガスの注入圧力は、当然、安全面に関して、大きな利点を有する。更に、ガス供給システム全体は、こうしたかなり小さな運転圧力のために設計される必要があるだけではなく、特に、システムのシール、例えば弁座において出て来る力、及び弁駆動部の設計、並びに、ガス誘導ライン及び／又はそれらの接続部の圧力荷重を考慮することが特に有利である。ガス供給システム全体は、高圧システムの場合にそうであるように、燃料ガスが、それによって、例えば３５ＭＰａ（３５０バール）又は更に高い値の運転圧力に圧縮されなければならない任意の特定の高圧圧縮機を、同様に必要せず、これは、同様に、経済面及びコスト面を考慮すると有利である。
【００６１】
厳密に、できる限り低い燃焼ガスの注入圧力に関して、シリンダ内にガスを導入するためのガス入口弁及び／又はガス入口ノズルが、シリンダ壁内に及び／又はシリンダ・ライナー内に配置され、また、ピストン移動の上死点位置からできる限り大きな間隔を有するときが、特に好ましい。それにより、すなわち、燃焼ガスがそれに抗して注入されなければならないシリンダ内の圧縮圧力が依然としてかなり小さいことが達成される可能性がある。縦（単流）掃気式２ストローク大型ディーゼル・エンジンを考慮すると、ピストンが下方移動によって掃気空気スリットを解除すると、掃気空気が、シリンダ内に流れ始める。これは、ピストンが後続の上方移動によって掃気空気スリットを再び完全に閉鎖するまでの間、起きる。そのときにだけ―一般に掃気空気スリットの閉鎖後―排気弁が閉鎖され、排気弁が完全に閉鎖されると、シリンダの圧縮圧力は、ピストンの上方移動によって増加し始め、ついには、圧縮圧力は、例えば、ピストンが上死点位置にあるときにその最大値を達成する。
【００６２】
この理由で、燃料ガス注入は、好ましくは、特に大きな圧縮圧力がシリンダ内に存在しないときに行われ、また、特に好ましくは、燃焼ガスの注入は、出口弁が閉鎖する前に始まる。
【００６３】
この理由で、シリンダ壁又はシリンダ・ライナー内に設けられるにガス入口ノズルが軸方向に関してできる限り大きな上死点位置からの間隔を有するときが好ましい。他方、ガス入口ノズルが配置される可能性がある場所に関して、構造制限が、同様に存在する。実際には、ガス供給システムのガス入口ノズルが、上死点位置からのその間隔が、特に好ましくは上死点位置と下死点位置との間の間隔の５０％から６０％になるような高さに（シリンダの軸方向を考慮して）配置されるときに、非常に良好な妥協であることが示された。
【００６４】
掃気空気スリットの位置を考慮して、ガス入口ノズルが、掃気空気スリットの上側表面（「上側表面（ｕｐｐｅｒ  ｓｕｒｆａｃｅ）」は内燃エンジンの使用の一般的な運転位置を考慮する）からのその間隔が上死点位置からの掃気空気スリットの上側縁の間隔の好ましくは５０％未満であり、また、特に好ましくは３０％から４０％になるような高さに（シリンダの軸方向を考慮して）配置されるときが、特に有利であることがわかった。
【００６５】
ガス入口ノズルの好ましい配置は、同様に、燃焼ガスについて低い注入圧力を使用可能にすること以外に、シリンダの軸方向を考慮して、ガス入口ノズルと排気弁との間に大きな間隔が存在するという更なる利点を有する。それより、一方で、注入される燃料ガスの必須成分が非燃焼状態で排気弁を通って漏出する可能性があり、また他方で、出口弁の閉鎖のためにより多くの時間がかかることが回避される。
【００６６】
更に、ガス入口ノズルの好ましい配置は、同様に、燃焼ガス混合気に対するできる限り均一な空気を考慮すると有利である。ピストンの圧縮行程に関する燃料ガスの早期の注入によって、掃気空気及び燃焼ガスは、混合気の燃焼が始まる前に密に混合するのに十分な時間を有する。これは、燃焼チャンバにおけるできる限り理想的な燃焼プロセスを、特に同様に、燃焼チャンバにおける低汚染燃焼プロセスをもたらす。
【００６７】
当然、２つ以上のガス供給システム、及び／又は２つ以上のガス入口ノズル又は弁も、シリンダに設けられる可能性がある。
【００６８】
本出願において述べる本発明の実施例が、同様に、適用形態に応じて任意の適した方法で組み合わされる可能性があること、及び、特に、図面に示す特別な実施例が例として理解されるだけであることが理解される。当業者は、本発明の述べる実施例の単純で有利な更なる発展を即座に認識し、また、こうした単純な更なる発展が、当然同様に本発明によって包含されることを理解する。
【図１】
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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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【外国語明細書】
2017015072000001.pdf