JP2009236111A - 内燃機関及び内燃機関の運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、燃料ガスのための内燃機関、特にオットー式ガスエンジンに関する。内燃機関は、主燃焼室（２）と該主燃焼室（２）から隔離された予燃焼室（４）とを備え、予燃焼室（４）は少なくとも一つの開口部（５）を介して主燃焼室（２）と連通され、高圧燃料ガス管に接続された燃料ガスノズル（７）が出口を有しているので、燃料ガスを高圧下で予燃焼室（４）内に供給し、予燃焼室（４）内の希薄な燃料ガス−空気混合気と混合させ、予燃焼室（４）内に突出する点火装置（６）によって濃度が向上されたガス−空気混合気の点火を行う。
【解決手段】燃料ガス−空気混合気の流入及び混合は、燃料ガスが燃料ガスノズル（７）を介して導入される前には、確実に点火しない燃料ガス−空気混合気が予燃焼室（４）内にあり、燃料ガスが燃料ガスノズル（７）を介して流入されて初めて、点火する燃料ガス−空気混合気が予燃焼室（４）内にあるように行われる。
【選択図】図１

Description

本発明は、請求項１のおいて書き部分に記載の内燃機関に関する。本発明は、請求項５のおいて書き部分に記載の内燃機関の運転方法にも関する。

特許文献１からガス状燃料のための内燃機関が知られている。当該内燃機関は主燃焼室と、当該主燃焼室から隔離された予燃焼室とを備えている。予燃焼室は、少なくとも一つの開口部を介して主燃焼室と連通されている。予燃焼室には、高圧燃料ガス管に接続されている燃料ガスノズルが出口を有しており、それによって燃料ガスは高圧下で予燃焼室内に供給される。このとき燃料ガスは、予燃焼室に存在する希薄な燃料ガスと空気とからなる混合気と混合され、当該混合気の濃度を向上させる。予燃焼室内には点火装置が突出し、濃度の向上した燃料ガス−空気混合気に点火を行い、それによって最終的には主燃焼室に存在する燃料ガス−空気混合気の点火を行う。

ある種の運転条件の下では、特に燃料ガスとしてメタンが使用される場合、予燃焼室内で制御されない過早点火が生じる恐れがある。これは不利点であるので、予燃焼室における過早点火を確実に回避できるような内燃機関及び当該内燃機関の運転方法が求められている。

独国特許出願公開第１０２１７９９６号明細書

上記の点に鑑み、本発明は新規の内燃機関及び当該内燃機関の運転方法を提供することを課題とする。

前記の課題は、請求項１に記載の内燃機関によって解決される。本発明によれば、少なくとも一つのノズルが予燃焼室に出口を有しており、それによって燃料ガスが燃料ガスノズルを介して導入される前に、空気及び／又は排ガスを予燃焼室内に流入させ、予燃焼室に存在する希薄な燃料ガス−空気混合気と混合させる。当該混合気は、燃料ガスが燃料ガスノズルを介して導入される前においては、確実に点火しない燃料ガス−空気混合気が予燃焼室内にあり、燃料ガスが燃料ガスノズルを介して流入されて初めて、確実に点火する燃料ガス−空気混合気が予燃焼室内にあるように行われる。

本発明に係る内燃機関では、空気及び／又は排ガスが確実に予燃焼室内に導入され、しかも当該空気及び／又は排ガスの導入は燃料ガスが燃料ガスノズルを介して導入される前に行われ、それによって予燃焼室内には、燃料ガスが燃料ガスノズルを介して導入される前に、確実に点火しない燃料ガス−空気混合気が準備される。燃料ガスが燃料ガスノズルを介して流入されて初めて、確実に点火する燃料ガス−空気混合気が予燃焼室内にあることになる。このようにして予燃焼室内での点火不全は確実に回避することができる。さらなる有利点は点火装置の寿命が保障されることと、負荷変動に対する応答性が高められることである。

本発明に係る内燃機関の運転方法は請求項５に規定されている。

本発明の好適なさらなる形成は従属請求項と以下の詳細な説明に記載されている。本発明の実施の形態を図面に基づいてより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。

本発明に係る内燃機関の部分概略図である。

図１は、本発明に係る内燃機関の部分概略図である。当該内燃機関は、好適にオットー式ガスエンジンとして実装されている。すなわち内燃機関のシリンダーヘッド１の領域において、当該シリンダーヘッドは内燃機関の主燃焼室２を画定している。図１に表わすように、内燃機関のシリンダーヘッド１にはインサート部３が係合しており、当該インサート部はシリンダーヘッド１内に好適にねじ留めされている。インサート部３は予燃焼室４を画定している。当該予燃焼室は、主燃焼室２から隔離されている共に、少なくとも一つの開口部５を介して当該主燃焼室と連通されている。

予燃焼室４内には点火装置６が突出しており、当該点火装置は好適にシールド被覆されている。高圧燃料ガス管に接続されている燃料ガスノズル７を介して高圧下で燃料ガスを予燃焼室４内に噴射することができる。このとき燃料ガスノズル７を介して高圧下で予燃焼室４内に噴射される燃料ガスは、予燃焼室４に存在する希薄な燃料ガス−空気混合気と混合され、その際当該混合気の濃度を向上させる。

このように濃度を向上させた燃料ガス−空気混合気は、当該燃料ガス−空気混合気が点火装置６の周囲の領域８にあるとき、点火装置６によって点火され得る。点火装置６はグロープラグ又は点火プラグであってよい。

本発明では、予燃焼室４内に少なくとも一つのさらなるノズル９及び／又はノズル１０が出口を有しており、それによって燃料ガスが燃料ガスノズル７を介して導入される前に、空気及び／又は排ガスを予燃焼室４内に流入させ、予燃焼室４に存在する希薄な燃料ガス−空気混合気と混合させ、当該流入及び混合は、燃料ガスが燃料ガスノズル７を介して導入される前は確実に点火しない燃料ガス−空気混合気が予燃焼室４内にあり、燃料ガスが燃料ガスノズル７を介して流入されて初めて確実に点火する燃料ガス−空気混合気が予燃焼室４内にあるように行われる。

燃料ガスノズル７を介して高圧下で燃料ガスを流入させる前に、空気及び／又は排ガスを予燃焼室４内に確実に流入させることによって、特にメタンを含有する燃料ガスが使用されるとき、予燃焼室４における点火の不安定性や過早点火を回避することができる。それによって点火装置の寿命も延ばすことができる。さらに、内燃機関の負荷変動に対する応答性を高めることができる。

本発明の第一の好適なさらなる形成によれば、予燃焼室４内に少なくとも一つのノズル９が出口を有しており、それによって燃料ガスが燃料ガスノズル７を介して導入される前に、空気は予燃焼室４内に流入する。さらに予燃焼室４内に少なくとも一つの第二のノズル１０が出口を有しており、それによって燃料ガスが燃料ガスノズル７を介して導入される前に、俳ガスは予燃焼室４内に流入する。

前記の実施の形態とは異なって、空気又は排ガス又は排ガス−空気混合気を予燃焼室４内に導入するために、予燃焼室４内に出口を有しているノズルを一つだけ設けることも可能である。その場合、空気、排ガス、又は排ガス−空気混合気を当該ノズルを介して予燃焼室４内に流入させることができる。当該流入は、燃料ガスが燃料ガスノズル７を介して導入される前に行われる。

このように本発明は、空気及び／又は排ガスを内燃機関の予燃焼室４内に確実に噴射させるものである。それによって過早点火や点火の不安定性を回避することができる。

１ シリンダーヘッド
２ 主燃焼室
３ インサート部
４ 予燃焼室
５ 開口部
６ 点火装置
７ 燃料ガスノズル
８ 領域
９ ノズル
１０ ノズル

Claims (5)

1. 燃料ガスのための内燃機関、特にオットー式ガスエンジンであって、当該内燃機関は主燃焼室と該主燃焼室から隔離された予燃焼室とを備え、前記予燃焼室は少なくとも一つの開口部を介して前記主燃焼室と連通されており、前記予燃焼室には、高圧燃料ガス管に接続されている燃料ガスノズルが出口を有しており、それによって燃料ガスを高圧下で前記予燃焼室内に供給し、前記予燃焼室に存在する希薄な燃料ガス−空気混合気と混合し、
   前記内燃機関は前記予燃焼室内に突出する点火装置を備え、それによって濃度が向上させられた前記ガス−空気混合気の点火を行う、内燃機関において、
   前記予燃焼室（４）内に少なくとも一つのノズル（９，１０）が出口を有しており、それによって燃料ガスが前記燃料ガスノズル（７）を介して導入される前に、空気及び／又は排ガスを前記予燃焼室（４）内に流入させるとともに前記予燃焼室に存在する希薄な燃料ガス−空気混合気と混合させ、当該流入及び混合は、燃料ガスが前記燃料ガスノズル（７）を介して導入される前は確実に点火しない燃料ガス−空気混合気が前記予燃焼室（４）内にあり、燃料ガスが前記燃料ガスノズル（７）を介して流入されて初めて確実に点火する燃料ガス−空気混合気が前記予燃焼室（４）内にあるように行われることを特徴とする内燃機関。
2. 前記予燃焼室（４）内に少なくとも一つの第一のノズル（９）が出口を有しており、それによって燃料ガスが前記燃料ガスノズル（７）を介して導入される前に、空気を前記予燃焼室（４）内に流入させることを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関。
3. 前記予燃焼室（４）内に少なくとも一つの第二のノズル（１０）が出口を有しており、それによって燃料ガスが前記燃料ガスノズル（７）を介して導入される前に、排ガスを前記予燃焼室（４）内に流入させることを特徴とする、請求項２に記載の内燃機関。
4. 前記予燃焼室（４）内に少なくとも一つのノズル（９，１０）が出口を有しており、それによって燃料ガスが前記燃料ガスノズル（７）を介して導入される前に、空気又は排ガス又は排ガス−空気混合気を前記予燃焼室（４）内に流入させることを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関。
5. 燃料ガスのための内燃機関、特にオットー式ガスエンジンの運転方法であって、当該内燃機関は主燃焼室と該主燃焼室から隔離された予燃焼室とを備え、前記予燃焼室は少なくとも一つの開口部を介して前記主燃焼室と連通されており、前記予燃焼室には、高圧燃料ガス管に接続されている燃料ガスノズルを介して高圧下で燃料ガスが供給され、前記予燃焼室に存在する希薄な燃料ガス−空気混合気と混合され、濃度が向上させられた前記ガス−空気混合気には前記予燃焼室内に突出する点火装置によって点火が行われる内燃機関の運転方法において、
   燃料ガスが前記燃料ガスノズルを介して導入される前に、空気及び／又は排ガスは前記予燃焼室内に出口を有する少なくとも一つのノズルによって流入させられるとともに前記予燃焼室に存在する希薄な燃料ガス−空気混合気と混合させられ、当該流入及び混合は、燃料ガスが前記燃料ガスノズルを介して導入される前は確実に点火しない燃料ガス−空気混合気が前記予燃焼室内にあり、燃料ガスが前記燃料ガスノズルを介して流入されて初めて確実に点火する燃料ガス−空気混合気が前記予燃焼室内にあるように行われることを特徴とする内燃機関の運転方法。

Images