JP2008196482A - 長手方向に掃気される２ストロークの大きなディーゼル機関のシリンダに給気を充填する方法、及びまた長手方向に掃気される２ストロークの大きなディーゼル機関 - Google Patents

Abstract

【課題】長手方向に掃気される２ストロークの大きなディーゼル機関のシリンダの充填を最適化する方法を提供する。
【解決手段】本発明は、長手方向に掃気される２ストロークの大きなディーゼル機関１のシリンダ２に給気３を充填する方法に関し、掃気スロット５が、給気３を供給するためにシリンダ２の入口領域４に設けられ、出口弁８が、燃焼ガス７の排気のためにシリンダ２のシリンダ・カバー６に設けられる。本発明の前記方法において、周囲圧力Ｐ_０で利用可能な新鮮な空気９が、排気ガス過給器１０によって吸い込まれ、且つ掃気スロット５を介して所定の給気圧力Ｐ_Ｌで給気３としてシリンダ２に送られる。本発明によれば、温度センサ１２、１３が、給気の吸入温度Ｔ_０の測定のために、且つ／又は給気３の給気温度Ｔ_Ｌの測定のために設けられ、動作状態において、吸入温度Ｔ_０及び／又は給気温度は、温度センサ１２、１３を用いて測定される。
【選択図】図１

Description

本発明は、独立請求項１及び９の特徴部分の前段に従う、長手方向に掃気される２ストロークの大きなディーゼル機関のシリンダに給気を充填する方法、及び長手方向に掃気される２ストロークの大きなディーゼル機関にも関する。

例えば、電力を生成するための船舶又は定置装置のための大きなディーゼル機関などの往復ピストン燃焼機関のパワー増大のために、新鮮な空気が、概して排気ガス過給器として設計される充填群によって、燃焼ストローク後に高圧力でシリンダの燃焼空間内に導入される。これに関連して、燃焼ストローク後でシリンダの燃焼空間を出る排気ガスの熱エネルギーの一部が利用されることができる。この目的のために、高温ガスは、出口弁の開放によって充填群へ向けてシリンダの燃焼室の外に運ばれる。充填群は、本質的に、圧力下の充填群に入る高温排気ガスによって駆動されるタービンからなる。その一部のために、タービンは、新鮮な空気が引き込まれ且つ圧縮される圧縮器を駆動する。その構成がしばしば簡単に過給器と呼ばれ、且つ大きな２ストロークのディーゼル機関の場合であるが、この場合だけでなく圧縮器として径方向圧縮器を使用するタービンを有する圧縮器は、いわゆる拡散器、給気インタクーラ、水分離器、及び入口レシーバが続き、入口レシーバから、給気又は掃気としても知られている圧縮された新鮮な空気が、大きなディーゼル機関のシリンダの個別燃焼空間内に最終的に供給される。この種の充填群の使用によって、新鮮な空気の供給は、このように増大されることができ、シリンダの燃焼空間内の燃焼プロセスの効率は改善されることができる。

大きなディーゼル機関の場合は、空気の供給は、タイプに応じてシリンダの異なる場所で行われる。したがって例として、長手方向に掃気される２ストローク機関において、空気は、シリンダの下方領域の作動表面に配置される掃気スロットを介して燃焼室に導入される。４ストローク機関において、給気は、シリンダ・カバーに配置された１つ以上の入口弁を介して導入される。これに関して、シリンダの下方領域の掃気スロットの代わりにシリンダ・カバーに入口弁が装備された２ストローク機関も、確かに知られている。

上述の給気クーラは、シリンダに新鮮な空気を供給するために重要な特徴である。通常の当業者に良く知られているように、知られている給気クーラは、冷却パックが収容される実質的に平行六面体形状のハウジングであり、冷却パックを通して、給気は、給気を冷却するために給気クーラの入口から給気クーラの出口へ流れる。これに関連して、給気は、給気クーラにおける空気の冷却とは別に、給気からの水が、また給気クーラで凝結されるように、大幅に典型的には例えば２５０℃から５０℃に冷却される。

しかしながら、暖かい環境温度で、可能性がある低い周囲圧力及び／又は少ない充填及び／又は機関を冷却する不十分な給気は、動作状態において熱的により高く負荷される。空気流量したがってシリンダ内の過剰な空気は、上昇された吸い込み温度のために、例えば定期的に熱帯領域に遭遇するときの周囲空気の高い外部温度のために、及び／又は低い周囲圧力のために低減される。低減された空気質量及びこの結果生じる低い熱吸収容量によって、換言すれば、例えば圧縮及び燃焼ストロークの間の低減された熱容量によって、燃焼温度は、増大し、対応して機関の熱負荷が増大する。

長手方向に掃気される大きなディーゼル機関の設計及び最適化において、これらの条件、すなわち最大４５℃以上の熱帯温度及び／又は周囲空気の低減された空気圧力は、とりわけ、考慮されなければならず、したがってＩＳＯ条件下の理想的な性能に関して妥協を必然的に導く。

基準条件（ＩＳＯ）下の機関の最適化に関して従来技術から知られている以前に指名された方法において、増大した燃料消費及び／又は例えば増大したＮＯ_ｘ放出などの低下した汚染バランスは、容認されなければならず、又はパワーにおける損失は容認されなければならない。

しかしながら、たとえ全てのこれら妥協を容認しても、機関の上昇した熱負荷の問題は、完全には解消されることができない。これは、知られている最適化方法において、機関の熱負荷は、所定の程度に低減されることができるが、実際の所望のレベルに完全には低減されないことを意味する。

従来技術から知られている全ての処置の使用にも関わらず、これは、機関、特に長手方向に掃気される２ストロークの大きなディーゼル機関が、例えば熱帯条件下の上昇した熱負荷の下で連続して動作しなければならないことを導き、増大した磨耗及びより短い使用間隔が容認されなければならず、最終的にかなり増大した動作コストを導き、より悪くは、しばしば個別の構成要素の故障又は機関全体さえの故障の増大した可能性になる。

熱帯条件への機関の適合のための知られている方法のさらなる欠点は、同様に明らかである。例えば、船舶が熱帯を離れると、すなわち熱帯領域と非熱帯領域との間、極端な場合には熱帯海域と極地海域との間を移動するなら、機関は、論理的に両方の極端な反対の周囲条件に最適化されることはできない。対応する機関が、熱帯条件に関して構造的に最適化されるなら、とりわけ、例えば増大したＮＯ_ｘ排出などの増大した燃料消費など極地領域における対応する欠点を有し、熱的に適合しない条件下で動作しなければならない。同じことは、当然反対の場合にも当てはまる。

このために、結果として、機関が、例えば熱帯条件などのただ１つの特定の周囲条件にそれぞれ理想的に適合される、機関への静的な構造変更に基づかないより柔軟な解決方法が、かなりの時間考慮された。代わりに、機関が、所定の動作パラメータを適合することによって特定の周囲条件に適合されることができる代替解決方法が求められた。

専門家のサークルにおいて、噴射点時間のシリンダ圧力に応じる調整が、この問題に関してあるとき議論された。この解決方法は、あまり「現実的」ではないことが判明し、且つ基本的な問題、すなわちシリンダの冷却空気による不十分な又は過剰な充填が、そのような処置によって当然解決されることができないので、機関、特に長手方向に掃気される大きなディーゼル機関の場合にあまり良くない。これは、この方法を使用しても、ＮＯ_ｘ排出に対する燃料消費に関する及び機関の熱負荷に関する不十分な妥協が避けられることができない結果になる。

したがって、本発明の目的は、長手方向に掃気される２ストロークの大きなディーゼル機関のシリンダの充填を最適化する方法を提供することであり、シリンダに給気を充填することは、特に熱帯条件下で明確に改善されることができ、且つ熱帯条件だけでなく非熱帯条件でも、機関の熱負荷は、パワー、燃料消費、及び排気挙動を同時の最適化とともに理想的に適合される。さらに、本発明の目的は、この種の方法を実行する改善された機関を提供することである。

これらの目的を満たす本発明の主題は、独立請求項１及び１０の特徴によって特徴付けられる。

独立請求項は、本発明の特定の特に有利な実施例に関する。

本発明は、したがって、長手方向に掃気される２ストロークの大きなディーゼル機関のシリンダに給気を充填する方法に関し、掃気スロットが、給気を供給するためにシリンダの入口領域に設けられ、出口弁が、燃焼ガスの排気のためにシリンダのシリンダ・カバーに設けられる。本発明の方法において、周囲圧力で利用可能な新鮮な空気が、排気ガス過給器によって吸い込まれ、且つ掃気スロットを介して所定の給気圧力で給気としてシリンダに運ばれる。本発明によれば、温度センサが、新鮮な空気の吸入温度の測定のために、且つ／又は給気の給気温度の測定のために設けられ、動作状態において、吸入温度及び／又は給気温度は、温度センサを用いて測定される。シリンダが充填される給気の空気量は、吸入温度から及び／又は給気温度から決定される。給気の決定された量は、出口弁の制御によってシリンダに利用可能にされる。

この構成において、シリンダに利用可能にされる決定された空気量は、掃気スロット及び出口弁を閉鎖した後にシリンダ内の燃焼のために実際に捕らえられる給気の量である。掃気プロセスの間に掃気スロットを通ってシリンダ内に入る給気の量は、これとは区別されるべきである。通常の当業者に良く知られているように、燃焼／バーニングのためにシリンダに閉じ込められる新たに運ばれた給気は、すなわちまさに、燃焼の前及び出口弁の閉鎖の前の掃気ストロークの間に、排気弁を通って燃焼ガスとともに再び漏れる給気の量を引いた、合計のシリンダ内に掃気スロットを通って入る給気の量間の差である。

充填周囲条件下でシリンダに供給される給気の量の調整は、噴射時間の点の適合又は噴射量だけより、はるかにより「現実的」であり、より安全であり、且つ何より機関に対してより損傷が少ないことが、本発明によって示された。

本発明において、少なくとも取り入れ空気の温度に関する情報、換言すれば、過給器によって吸い込まれる新鮮な空気、及び／又はシリンダに運ばれる給気は、さらに、長手方向に掃気される２ストロークの大きなディーゼル機関の機関制御に利用可能にされる。さらに記載されるように、必要な掃気量を決定することを可能にするために、外部空気圧力及び／又は給気に関する少なくとも１つ以上の情報が必要である。最も単純な場合に外部空気圧力は、第一に、現実の外部空気圧力は実際にわずかにこの値から異なるだけであるので、１バールの固定値を有すると単純に仮定されることができる。したがって例えば、＋／−５０ミリバールの逸脱は、著しく高い圧力又は低い圧力天候条件間の空気圧力に既に対応する。他の点において、例えば以下に設定される表に見られるように、周囲空気圧力における変動は、あればより重要ではなく、さらに記載されるように、機関の特に敏感な微調整のためにだけに必要である。

シリンダで利用可能にされるべき給気の空気量の決定において、機関の特徴及びパラメータ自体は、例えば機関及び／又は過給器特徴、換言すれば機関で使用される決定的な構成部品の特徴などをさらに考慮しなければならないことが理解される。

このデータから、機関制御は、次に、集積された又は外部データ処理設備によって出口弁の調整のための最適制御パラメータを決定することができ、機関のシリンダは、最適に給気で充填され、すなわち、空気量は、最適な冷却がシリンダ内で達成されるように、出口弁の対応する調整によってシリンダに利用可能にされ、機関の構成部品は、熱的に過負荷されない。同時に、最適圧縮圧力曲線又は点火圧力曲線は、それによってシリンダ内で調整されることができ、同時に、燃料消費、パワー、汚染物特にＮＯ_ｘ放出物の放出、及び既に述べたように大きなディーゼル機関の熱負荷は、同時に最適化されることができる。

本発明による方法の有利な実施例において、周囲圧力センサが、述べられたようにさらに設けられ、周囲圧力は、周囲圧力センサを用いて測定されることができ、給気の空気量は、周囲圧力を考慮して決定されることができる。

さらに、以下にさらに記載するように、機関制御に加えてさらなるパラメータの中でも、掃気の温度及び／又は圧力は、また、これらパラメータを測定することによって適切なセンサで利用可能にされる。また前述されたように、周囲圧力に関するデータ、換言すれば、吸い込まれた新鮮な空気が、現在行き渡っている周囲条件を受ける外部空気圧力に関するデータ、及び／又は給気がシリンダの燃焼空間内に押し込まれる給気圧力に関するデータが、微調整のために機関制御に利用可能にされる。

事前規定された機関特徴に基づき好ましく評価された前述の追加の測定パラメータを用いて、機関は、周囲条件、過給器及び給気クーラの条件に応じて最適性能及び最大許容可能な熱負荷に関して制御されることができる。

したがって、機関は、いつでも変化する周囲条件に柔軟に且つ理想的に調整されることができるだけでなく、例えば電力の生成のために地上に固定設定される、例えば大きな定置ディーゼル機関だけでなく、大きなディーゼル機関の所定の構成部品の増大する磨耗のために、一定の周囲条件下で生じる変化は、柔軟に再調整されることができる。したがって、本発明による方法を、摩滅、様々な構成部品の磨耗、それらの挙動における動作などの機関の動作挙動における動作変化に適用することによって、大きなディーゼル機関は、常に最適条件下で動作されることができる。

本発明による方法の特に好ましい変形において、シリンダに運ばれる給気の量の測定が特に決定される。シリンダ内に充填された給気の冷却効果のための重要な要因は、すなわち何より、給気の量の質量であるがその容積ではない。典型的に例えば熱帯領域で行き渡っているなどの上昇された外部温度で、給気のより少ない質量、すなわちより低い周囲温度で同一に充填された給気の容積が、シリンダ内に充填される。したがって、通常の当業者自体によってそれ自体知られているように、ガスの熱容量は、とりわけその質量に応じるので、熱吸収容量、換言すれば例えばシリンダ内に充填される給気の熱容量は、全体としてより小さい理由のためだけなら、ガスの冷却効果は、給気の同一の容積で非常により効率が悪い。

本発明による方法の特別の実施例において、吸入温度は、抵抗器温度計を用いて好ましくは電子的に排気ガス過給器の取り入れフィルタで測定され、特にＰＴ１００抵抗器温度計を用いて測定され、及び／又は給気温度は、給気クーラとレシーバ空間との間で及び／又はレシーバ空間内で測定され、好ましくは抵抗器温度計を用いて電子的に測定され、且つ特にＰＴ１００抵抗器温度計を用いて測定される。

吸気の温度及び／又は圧力は、シリンダ内で直接測定されないなら、吸気の実際の圧力及び／又は実際の温度は、例えば、較正前に又はそれ自体知られている他の数学的方法によって簡単に決定されることができ、給気の圧力又は温度測定の場所は、より低い役割を果たす。

吸い込まれた空気の温度及び圧力は、当然、過給器に入る前に好ましくは測定される、すなわち、周囲圧力は、好ましくは周囲圧力送信器を使用して、例えばＫｅｌｌｅｒ３３Ｘ絶対圧力送信器を用いて特に電子周囲圧力送信器を使用して、特に有利には排気ガス過給器の吸入フィルタで測定され、且つ／又は給気クーラとレシーバ空間との間及び／又はレシーバ空間（１６）内の給気圧力は、好ましくは相対給気圧力送信器を使用して、特に電子給気圧力送信器を使用して測定され、しかしながら例えば同様にＫｅｌｌｅｒ３３Ｘ圧力送信器を用いて測定される。

既に上述したように、給気の量を調整するために、出口弁の開放角度及び／又は閉鎖角度が、吸入温度及び／又は給気温度から決定され、及び又は周囲圧力及び／又は給気圧力から、好ましくは式を使用して計算されて決定されることができ、特に回転速度及び／又はパワー及び／又は負荷の関数として、例えばデータ処理プラントに格納され且つ例えば較正測定値から決定される、ルックアップ・テーブル及び／又は特徴曲線の組から特に決定される。

動作パラメータの最適化のために、特に動作温度及び／又は燃焼消費及び／又はパワー及び／又は排気挙動の最適化のために、噴射開始及び／又は噴射終了が、さらに吸入温度及び／又は給気温度及び／又は周囲圧力及び／又は給気圧力から決定されることができ、且つ好ましくは式を使用して計算され、且つ特に回転速度及び／又はパワー及び／又は負荷の関数として、ルックアップ・テーブル及び／又は特徴曲線の組から特に決定される。

長手方向に掃気される２ストロークの大きなディーゼル機関の動作挙動をさらに改善するために、シリンダ内の圧縮圧力曲線及び／又は噴射圧力曲線が、恐らくルックアップ・テーブル、又は他の較正曲線、又は較正テーブルを用いて、上述された利用可能なデータから最適化されることができる。

さらに、機関の動作挙動を改善するために、シリンダ圧力センサが、第１のシリンダ内に設けられることができ、且つシリンダ圧力センサが、第２のシリンダ内に設けられることができ、シリンダ圧力は、第１のシリンダ及び第２のシリンダ内で測定されることができ、第１のシリンダと第２のシリンダとの間の点火圧力差が補償されることができる。

表１．１から表１．３において、典型的な負荷の下で、２ストロークの大きなディーゼル機関の動作状態に対する周囲条件の影響は、例示として列挙され、同様に所定の調整の影響及び機関制御の適合を介する改善が列挙される。

本発明は、さらに、排気ガス過給器を有する長手方向に掃気される２ストロークの大きなディーゼル機関に関し、掃気スロットが、給気を供給するために２ストロークの大きなディーゼル機関のシリンダの入口領域に設けられ、出口弁が、燃焼ガスの排気のためにシリンダのシリンダ・カバーに設けられる。動作状態において、周囲圧力で存在する新鮮な空気が、排気ガス過給器によって吸い込まれ、且つ掃気スロットを介して所定の給気圧力で給気としてシリンダに運ばれる。本発明によれば、温度センサが、新鮮な空気の取り入れ温度の測定のために、且つ／又は給気の給気温度の測定のために設けられ、取り入れ温度及び／又は給気温度は、温度センサを用いて測定されることができる。これに関して、電子評価手段が設けられ、給気の空気量は、取り入れ温度及び／又はシリンダが充填されることができる給気温度から決定されることができ、出口弁の制御がさらに設けられ、給気の決定された量は、出口弁の制御によって動作状態でシリンダに利用可能にされる。

これに関連して、周囲圧力の測定のために周囲圧力センサも、設けられることができる。

特に実際の使用で重要な実施例において、本発明による長手方向に掃気される２ストロークの大きなディーゼル機関は、そのように設計され、且つ特に、給気の量の質量が、測定された温度値及び／又は圧力値から決定されることができるように設計される電子手段及び／又は適切なデータ・セットを有する。

温度センサが、排気ガス過給器の取り入れフィルタにおける吸入温度の測定のために特に設けられることができ、且つ好ましくは電子抵抗温度計、特にＰＴ１００又はＰＴ１０００抵抗温度計、又は半導体温度計、又は他の電子的に読み取り可能な抵抗温度計であり、及び／又は給気温度の測定のための温度センサが、給気クーラとレシーバ空間との間及び／又はレシーバ空間内に設けられ、且つ好ましくは電子抵抗温度計、特にＰＴ１００、ＰＴ１０００、半導体抵抗温度計、及び／又は他の電子的に読み取り可能な抵抗温度計である。

この構成において、周囲圧力の測定のための周囲圧力センサが、排気ガス過給器の取り入れフィルタに設けられ、且つ好ましくは絶対周囲圧力送信器であり、特に電子周囲圧力送信器、すなわち電子的に読み取り可能な周囲圧力送信器であり、及び／又は給気圧力の測定のための給気圧力センサが、給気クーラとレシーバ空間との間及び／又はレシーバ空間内に設けられ、且つ好ましくは絶対又は相対給気圧力送信器であり、特に電子給気圧力送信器である。

特別の実施例において、シリンダ圧力センサが、第１のシリンダ内に設けられ、且つシリンダ圧力センサが、第２のシリンダ内に設けられ、シリンダ圧力は、第１のシリンダ及び第２のシリンダ内で測定されることができ、第１のシリンダと第２のシリンダとの間の点火圧力差が、機関の適切な制御によって、例えば、出口弁及び／又は噴射時間点及び／又は噴射期間を制御する且つ／又は調整することによって、及び／又は他の適切な制御及び／又は調整処置によって、補償されることができる。

長手方向に掃気される２ストロークの大きなディーゼル機関は、特に好ましくは電子制御機関であり、特にＷａｒｔｓｉｌａ社のＲＴ−Ｆｌｅｘ機関又はＭＡＮ Ｂ＆Ｗ ＭＥ機関であり、出口弁の開放角度及び／又は閉鎖角度、及び／又は噴射時間点及び／又は噴射期間が、独立して電子的に調整されることができ、且つ出口弁及び／又は噴射ノズルは、好ましくは流体圧的に作動されることができる。

本発明は、概略図を用いて以下に説明される。

様々な構成部品の相互作用を説明するために、図１は、大きなディーゼル機関の排気ガス過給器システムの原理構造の概略図を示し、長手方向掃気を有する２ストロークの大きなディーゼル機関として形成され、且つ以下の全体において参照符号１で指定される。

大きなディーゼル機関１は、通常、シリンダ・カバー６内に配置された出口弁８を有する複数のシリンダ２をそれ自体知られている方法で含み、ピストン２００は、下死点ＵＴと上死点ＯＴとの間で前記シリンダ２の動作表面に沿って前後に移動可能であるように構成される。シリンダ・カバー６及びピストン２００を有するシリンダ２のシリンダ壁は、知られている方法でシリンダ２の燃焼空間の境界となる。複数の掃気開口５は、掃気スロット５として設計されるシリンダ２の下方領域に設けられる。ピストン２００の位置に応じて、掃気スロット５は、ピストン２００によって覆われ又は晒される。吸気３と呼ばれる掃気３は、掃気スロット５を通ってシリンダ２の燃焼空間に流れることができる。燃焼の間に生じる燃焼ガス７は、出口弁８に隣接する排気ガス・ライン７００を介してシリンダ・カバー６に配置された出口弁８を通って、排気ガス過給器１０内へ流れる。

排気ガス過給器１０は、必須の構成部品としてそれ自体知られている方法で、新鮮な空気９を圧縮するための圧縮器ロータ１０１を有する圧縮器、及びまた知られている方法でシャフトによってタービン・ロータ１０２に固定接続される圧縮器ロータ１０１を駆動する圧縮器ロータ１０２を有するタービンを含む。タービン及び圧縮器は、ハウジング内に配置され、且つ本発明の場合には圧縮器側で径方向圧縮器として形成される排気ガス過給器１０を形成する。タービンは、シリンダ２の燃焼空間に出入りして流れる高温燃焼ガス７によって駆動される。

給気３を用いてシリンダ２の燃焼室を充填するために、新鮮な空気９は、吸入スタブを介してタービン・ロータ１０１によって吸い込まれ、最終的にシリンダ内に構築される給気圧力Ｐ_Ｌよりいくぶん高い上昇された圧力に、排気ガス過給器１０内で圧縮される。圧縮された新鮮な空気９は、入口レシーバ１６内へ水分離器１００１を介して後続の拡散器１０００及び給気クーラ１５を通る給気３として、排気ガス過給器１０を通過し、入口レシーバ１６は、好ましくはレシーバ空間１６として形成され、入口レシーバ１６から、圧縮された給気３は、掃気スロット５を通って上昇された圧力で掃気３としてシリンダ２の燃焼空間内へ最終的に入る。

周囲圧力センサ１１は、大気の周囲圧力Ｐ_０の測定のために排気ガス過給器１０の取り入れフィルタ内に設けられ、ＰＴ１００抵抗温度計１２は、新鮮な空気９の取り入れ温度Ｔ_０の測定のために設けられる。

さらに、図１の特別の実施例において、ＰＴ１００抵抗温度計１３は、給気クーラ１５とレシーバ空間１６との間及びレシーバ空間１６自体内の給気温度Ｔ_Ｌの測定のために設けられる。本発明による方法は、２つの前述の抵抗温度計１３の１つだけを用いて実行されることもでき、給気１３の量は、所定の場合において、２つの場所での給気温度を測定することによってより正確に決定されることができることが理解されるべきである。

さらに、既に述べたように、周囲圧力送信器１１を用いて排気ガス過給器１０の取り入れフィルタ１４で好ましくは測定され、且つ図１に示される特別の実施例において、給気圧力Ｐ_Ｌは、給気クーラ１５とレシーバ空間１６との間、且つ同時に給気圧力送信器１７を使用してレシーバ空間内で測定される。

既に述べたように、排気ガス過給器１０の取り入れフィルタ１４内の周囲圧力Ｐ_０は、好ましくは周囲圧力送信器１１を使用して測定され、且つ図１に示される特別の実施例において、給気圧力Ｐ_Ｌは、給気クーラ１５とレシーバ空間１６との間、且つ同時に給気圧力送信器１７を使用してレシーバ空間内で測定される。

上記で既に詳細に説明したように、決定された圧力及び温度は、給気３の空気量の調整のために使用される。すなわち、出口弁８の開放角度及び／又は閉鎖角度は、吸入温度Ｔ_０から、及び／又は給気温度Ｔ_Ｌから、及び又は周囲圧力Ｐ_０から、及び／又は給気圧力Ｐ_Ｌから決定され、好ましくは、適切な数学物理式から、特に回転速度及び／又はパワー及び／又は負荷の関数として、またルックアップ・テーブル及び／又は特徴曲線の組からの計算によって行われることができる。

さらに、噴射開始及び／又は噴射終了が、動作パラメータの最適化のために、特に、動作温度及び／又は燃焼消費及び／又はパワー及び又は排気挙動を最適化するために、吸入温度Ｔ_０から及び／又は給気温度Ｔ_Ｌから及び／又は周囲圧力Ｐ_０から及び／又は給気圧力Ｐ_Ｌから決定されることができる。

もちろん、図２において概略的に示すように、このように測定された圧力及び温度データから、圧縮圧力曲線Ｋ及び／又は点火圧力曲線を最適化することが目的である。

本発明により訂正された圧縮圧力曲線及び／又は点火圧力曲線は、図２の概略図に示される。

図２の図において、縦軸に、シリンダ２内の圧力Ｐは、クランク角度Ωの関数として示され、クランク角度Ωは、横軸にプロットされる。

一方、上の曲線Ｋ、Ｚは、それ自体知られている方法で、それが燃焼無しに動作するとき破線で示される圧縮圧力曲線Ｋを示す。圧縮圧力曲線Ｋは、通常の当業者が理解するように、シリンダ２内の燃焼空間の容積がその最小であるとき、ＯＴでの最大値を有する。

しかしながら、ほぼ上死点ＯＴのクランク角度から通常の動作状態において、圧力曲線は、曲線Ｚ、換言すれば点火圧力曲線のコースに従う。例えば、燃料は、ほぼクランク角度ＯＴでシリンダ２の燃焼室内に噴射されるなら、燃焼は、クランク角度Ｖで開始し、クランク角度Ｖは、クランク角度ＯＴの後でほぼ１°から２°のクランク角度にある。

噴射された燃料の増大した燃焼を通して、圧力は、次に下死点ＵＴに向かう方向に再び低下するために、最大燃焼圧力Ｐ_ｍまでさらに増大する。なぜなら、ピストン２００の移動の間に、燃焼空間の容積は、再び増大し、最終的に掃気スロットは、下死点に再び到達する前に再び晒されるからであり、それによってシリンダ内の圧力Ｐは、給気圧力Ｐ_Ｌまで本質的に再び低下する。

曲線Ｋ、Ｚの下に示される曲線Ｔは、本発明による方法が使用されないときの、熱帯条件下の圧縮圧力曲線又は点火圧力曲線を表す。到来する新鮮な空気は、上昇された温度Ｔ_０を有し、且つ／又は周囲圧力Ｐ_０は、より低い値Ｐ_０を有するので、曲線Ｋ、Ｚに対応する周囲条件の下よりシリンダ内の圧力をクランク角度ＯＴで低くなるように導く排気ガス過給器１０によって生成された給気圧力は、またより低く、シリンダ内の後続の燃焼でも最良の達成可能なガス圧力Ｐ_ｍは、到達されない。

本発明による方法の使用によって、出口弁は、最適と見なされるべきである曲線Ｋ、Ｚに従う本質的に圧縮及び点火圧力曲線が、同様に熱帯条件の下で達成され、例えば出口弁８は、いくぶんより小さいクランク角度Ωで、換言すれば非熱帯条件下よりいくぶんより早く閉鎖されるように、今や制御されることができる。

通常の当業者は、反対の場合が、本発明による機関で使用する本発明による方法によって非常に有利に訂正されることもできることをすぐに理解する。

例えば、機関が、極地条件下、すなわち非常に低い新鮮な空気の温度Ｔ_０及び／又は上昇した周囲圧力Ｐ_０で動作されるなら、圧縮圧力曲線Ｖ又は点火圧力曲線Ｚが、高過ぎ且つ同様に理想的ではない動作条件に導くシリンダ圧力Ｐで、クランク角度Ωのクランク角度範囲の一部の又は全体に沿って延びることができ、例えば、出口弁が、いくぶんより大きなクランク角度Ω、換言すればいくぶんより遅く閉鎖される事実のために、圧力曲線は、いくぶんより小さい値に訂正されることができ、シリンダ２における圧力曲線Ｐは、再び最適曲線Ｋ、Ｚに従う。

要約すれば、本発明による方法又は本発明による２ストロークの大きなディーゼル機関の特別の利点は、機関が、機関を例えば熱帯条件下の増大された熱負荷に晒すことなく、基準条件（ＩＳＯ）下の改善された燃料消費に最適化されることができることが、決定されることができる。

特別の実施例において、存在するだけでなく、熱負荷の制御は、好ましくは出口弁閉鎖角度によって検査される。より早い又はより遅い出口弁閉鎖角度によって、燃焼に利用可能な空気質量は、周囲条件に応じて制御されることができる。

さらに、新たに利用可能な測定パラメータを用いて機関を制御することができ、点火圧力は、点火圧力の所望であり且つ最適な値に可能な限り近い。点火圧力は、出口弁閉鎖角度の調整で燃焼における噴射時間点を用いて、さらに最適圧力に維持されることができる。

シリンダ圧力調整／制御のこの解決方法は、長い間既に議論された噴射時間のシリンダ圧力依存点と比べて、機関に対して、はるかにより「現実的」であり、より安全であり、且つなかでもより優しい。

さらに、提案されたシステムは、個々のシリンダ間の点火圧力差を記録し、且つボタンが押されたときに手動でこれらを補償するためにシリンダ圧力測定にさらに組み合わせられることができる。システムは、さらに、燃料品質設定（Ｆｕｅｌ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｓｅｔｔｉｎｇ）に関する推奨を作ることができ、次に、例えば手動又は自動で制限された範囲に再調整されることができる。

上述のシステムは、当然、電子制御機関、例えば優れて証明され且つ試験されたＷａｒｔｓｉｌａ社のＲＴ−Ｆｌｅｘ技術などに特に有利に使用されることができる。しかしながら、本発明は、他の機関、例えばこれら機関の改善のためにＭＡＮ＆ＢＷ社によって提供されるＭＣ／ＭＣ−Ｃ機関などに有利に使用されることもできる。

これに関して、本発明による目的のさらなる重要な利点は、温度及び圧力センサなどの比較的少ない構成部品が改造されるべきであるので、機関へのこの種のシステムの設置のための追加のコストが、既に動作において、非常にわずかであると分類されるべきであることである。

本出願に記載される本発明による全ての実施例は、単なる例示として理解されるべきであり、且つ本発明の範囲内で記載され又は明らかにされる特定の全ての実施例において、単独で又は本発明による実施例の特別の変形における全ての適切な組み合わせで提供されることができ、本発明に記載される実施例の全ての適切な組み合わせは、本発明に含まれ且つ包含されることが理解されるべきである。

排気ガス過給器システムを有する本発明による長手方向に掃気される２ストロークの大きなディーゼル機関の原理構造を示す図である。 本発明による訂正された圧縮及び点火圧力曲線を示す図である。

符号の説明

１ 大きなディーゼル機関
２ シリンダ
３ 掃気、給気
５ 掃気開口
６ シリンダ・カバー
７ 燃焼ガス
８ 出口弁
９ 新鮮な空気
１０ 排気ガス過給器
１１ 周囲圧力送信器
１２、１３ 温度計
１４ 取り入れフィルタ
１５ 給気クーラ
１６ レシーバ空間
１７ 給気圧力送信器
１０１、１０２ 圧縮器ロータ
２００ ピストン
７００ 排気ガス・ライン
１０００ 拡散器
１００１ 水分離器

Claims (16)

1. 長手方向に掃気される２ストロークの大きなディーゼル機関（１）のシリンダ（２）に給気（３）を充填する方法であって、掃気スロット（５）が、前記給気（３）を供給するために前記シリンダ（２）の入口領域（４）に設けられ、出口弁（８）が、燃焼ガス（７）の排気のために前記シリンダ（２）のシリンダ・カバー（６）に設けられ、前記方法において、周囲圧力（Ｐ_０）で利用可能な新鮮な空気（９）が、排気ガス過給器（１０）によって吸い込まれ、且つ前記掃気スロット（５）を介して所定の給気圧力（Ｐ_Ｌ）で給気（３）として前記シリンダ（２）に運ばれ、温度センサ（１２、１３）が、前記新鮮な空気（９）の吸入給気温度（Ｔ_０）の測定のために、且つ／又は前記給気（３）の給気温度（Ｔ_Ｌ）の測定のために設けられ、動作状態において、前記吸入温度（Ｔ_０）及び／又は前記給気温度は、前記温度センサ（１２、１３）を用いて測定され、前記シリンダ（２）が充填される給気（３）の空気量は、前記吸入温度（Ｔ_０）から及び／又は前記給気温度（Ｔ_Ｌ）から決定され、前記給気（３）の決定された量は、前記出口弁（８）の制御によって前記シリンダ（２）に利用可能にされることを特徴とする方法。
2. 周囲圧力センサ（１１）が、前記周囲圧力（Ｐ_０）の測定のために設けられ、前記周囲圧力は、前記周囲圧力センサ（１１）を用いて測定され、前記給気（３）の量は、前記周囲圧力（Ｐ_０）を考慮して決定される請求項１に記載の方法。
3. 前記給気（３）の量の質量が決定される請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記吸入温度（Ｔ_０）が、抵抗器温度計（１２）を用いて好ましくは電子的に前記排気ガス過給器（１０）の吸入フィルタ（１４）で測定され、且つ特にＰＴ１００抵抗器温度計（１２）を用いて測定され、及び／又は給気クーラ（１５）とレシーバ空間（１６）との間の前記給気温度（Ｔ_Ｌ）は、好ましくは抵抗器温度計（１３）を用いて電子的に測定され、且つ特にＰＴ１００抵抗器温度計（１３）を用いて測定される請求項１から３までのいずれか一項に記載の方法。
5. 前記周囲圧力（Ｐ_０）は、好ましくは周囲圧力送信器（１１）を使用して、特に電子周囲圧力送信器（１１）を使用して、前記排気ガス過給器（１０）の吸入フィルタ（１４）で測定され、及び／又は前記給気クーラ（１５）と前記レシーバ空間（１６）との間及び／又は前記レシーバ空間（１６）内の前記給気圧力（Ｐ_Ｌ）は、好ましくは給気圧力送信器（１７）を使用して、特に電子給気圧力送信器（１７）を使用して測定される請求項１から４までのいずれか一項に記載の方法。
6. 前記給気の前記量を設定するために、前記出口弁（８）の開放角度及び／又は閉鎖角度が、前記吸入温度（Ｔ_０）及び／又は前記給気温度（Ｔ_Ｌ）から決定され、及び又は前記周囲圧力（Ｐ_０）及び／又は前記給気圧力（Ｐ_Ｌ）が、決定され且つ好ましくは式を使用して計算され、特に前記回転速度及び／又はパワー及び／又は負荷の関数として、ルックアップ・テーブル及び／又は特徴のフィールドから特に決定される請求項１から５までのいずれか一項に記載の方法。
7. 動作温度及び／又は燃焼消費及び／又はパワー及び又は排気挙動を最適化するために、噴射開始及び／又は噴射終了が、前記吸入温度（Ｔ_０）及び／又は前記給気温度（Ｔ_Ｌ）及び／又は前記周囲圧力（Ｐ_０）及び／又は前記給気圧力（Ｐ_Ｌ）から決定され、且つ好ましくは式を使用して計算され、且つ特に回転速度及び／又は前記パワー及び／又は前記負荷の関数として、ルックアップ・テーブル及び／又は特徴のフィールドから特に決定される請求項１から６までのいずれか一項に記載の方法。
8. 前記シリンダ（２）内の圧縮圧力曲線（Ｋ）及び／又は噴射圧力曲線（Ｚ）が最適化される請求項１から７までのいずれか一項に記載の方法。
9. シリンダ圧力センサが第１のシリンダ（２）内に設けられ、且つシリンダ圧力センサが第２のシリンダ内に設けられ、シリンダ圧力は、前記第１のシリンダ（２）及び前記第２のシリンダ（２）内で測定され、前記第１のシリンダ（２）と前記第２のシリンダ（２）との間の点火圧力差が補償される請求項１から８までのいずれか一項に記載の方法。
10. 排気ガス過給器（１０）を有する長手方向に掃気される２ストロークの大きなディーゼル機関であって、掃気スロット（５）が、給気（３）を供給するために前記２ストロークの大きなディーゼル機関のシリンダ（２）の入口領域（４）に設けられ、出口弁（８）が、燃焼ガス（７）の排気のために前記シリンダ（２）のシリンダ・カバー（６）に設けられ、動作状態において、周囲圧力Ｐ_０で利用可能な新鮮な空気（９）が、前記排気ガス過給器（１０）によって吸い込まれ、且つ前記掃気スロット（５）を介して所定の給気圧力（Ｐ_Ｌ）で給気（３）として前記シリンダ（２）に供給され、温度センサ（１２、１３）が、前記新鮮な空気（９）の吸入温度（Ｔ_０）の測定のために、且つ／又は前記給気（３）の前記給気温度（Ｔ_Ｌ）の測定のために設けられ、前記吸入温度（Ｔ_０）及び／又は前記給気温度（Ｔ_Ｌ）は、前記温度センサ（１２、１３）を用いて測定されることができ、電子評価手段が設けられ、給気（３）の空気量は、前記吸入温度（Ｔ_０）及び／又は前記シリンダ（２）が充填され得る前記給気温度（Ｔ_Ｌ）から決定されることができ、前記出口弁（８）の制御が設けられ、前記給気（３）の決定された量は、前記出口弁（８）の制御によって前記動作状態で前記シリンダ（２）に利用可能にされることを特徴とする長手方向に掃気される２ストロークの大きなディーゼル機関。
11. 周囲圧力センサ（１１）が、前記周囲圧力（Ｐ_０）の測定のために設けられる請求項１０に記載の長手方向に掃気される２ストロークの大きなディーゼル機関。
12. 給気（３）の前記空気量の質量が決定されることができる請求項１０又は１１に記載の長手方向に掃気される２ストロークの大きなディーゼル機関。
13. 前記温度センサ（１２）が、前記排気ガス過給器（１０）の吸入フィルタ（１４）における前記吸入温度（Ｔ_０）の測定のために設けられ、且つ好ましくは電子抵抗器温度計（１２）、特にＰＴ１００抵抗器温度計（１２）であり、及び／又は前記温度センサ（１３）が、前記給気温度（Ｔ_Ｌ）の測定のために給気クーラ（１５）とレシーバ空間（１６）との間及び／又は前記レシーバ空間（１６）内に設けられ、且つ好ましくは電子抵抗器温度計（１３）、特にＰＴ１００抵抗器温度計（１３）である請求項１０から１２までのいずれか一項に記載の長手方向に掃気される２ストロークの大きなディーゼル機関。
14. 前記周囲圧力（Ｐ_０）の前記測定のために前記周囲圧力センサ（１１）が、前記排気ガス過給器（１０）の取り入れフィルタ（１４）に設けられ、且つ好ましくは周囲圧力送信器（１１）であり、特に電子周囲圧力送信器（１１）であり、及び／又は前記給気圧力（Ｐ_Ｌ）の前記測定のために給気圧力センサ（１７）が、前記給気クーラ（１５）と前記レシーバ空間（１６）との間及び／又は前記レシーバ空間（１６）内に設けられ、且つ／又は好ましくは給気圧力送信器（１７）であり、特に電子給気圧力送信器（１７）である請求項１０から１３までのいずれか一項に記載の長手方向に掃気される２ストロークの大きなディーゼル機関。
15. シリンダ圧力センサが第１のシリンダ（２）内に設けられ、且つシリンダ圧力センサが第２のシリンダ（２）内に設けられ、シリンダ圧力は、前記第１のシリンダ及び前記第２のシリンダ内で測定されることができ、前記第１のシリンダ（２）と前記第２のシリンダ（２）との間の点火圧力差が補償されることができる請求項１０から１４までのいずれか一項に記載の長手方向に掃気される２ストロークの大きなディーゼル機関。
16. 前記２ストロークの大きなディーゼル機関は、電子制御機関であり、特にＷａｒｔｓｉｌａ社のＲＴ−Ｆｌｅｘ機関又はＭＡＮ Ｂ＆Ｗ社のＭＥ機関であり、前記出口弁（８）の開放角度及び／又は閉鎖角度及び／又は点火時間点及び／又は噴射期間が、独立して電子的に調整されることができ、且つ好ましくは流体圧的に作動されることができる請求項１０から１５までのいずれか一項に記載の長手方向に掃気される２ストロークの大きなディーゼル機関。

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