JP2010133413A

JP2010133413A - 内燃機関

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Publication number: JP2010133413A
Application number: JP2009274727A
Authority: JP
Inventors: Jespersen Peter Willemoes; ペーター・ヴィレモエス・イェスペルセン
Original assignee: MAN Diesel and Turbo Filial af MAN Diesel and Turbo SE; MAN Diesel Filial af MAN Diesel SE
Current assignee: MAN Energy Solutions Filial af MAN Energy Solutions SE
Priority date: 2008-12-02
Filing date: 2009-12-02
Publication date: 2010-06-17
Anticipated expiration: 2029-12-02
Also published as: DE102008060063A1; KR20100062949A; DE102008060063B4; CN101749147B; CN101749147A; JP5274437B2; KR101188802B1

Abstract

【課題】冒頭の装置を簡単で安価な手段で希薄化されず高い圧力を有する再循環ガスが得られかつ作動チャンバに突出する弁を回避するよう改善する。
【解決手段】シリンダ(1)を有する2サイクルディーゼル機関の内燃機関はシリンダがピストン(3)で画定され、O₂を含む掃気ガスと燃料を装入可能な作動チャンバ(2)を有し、チャンバは下部シリンダ領域のピストンで調整可能な吸込み部(6)と上部シリンダ領域の燃料吸込み部と排気ガス吐出し部(5)とを有し、再循環装置(20)の再循環ガス出口(21)が排気ガス吐出し部から分岐し、チャンバからの燃焼ガスが再循環ガスとしてチャンバに返送でき、燃焼ガスを取り出す際にチャンバに突出する弁は不要であり、再循環ガス出口(21)が下方シリンダ領域に配される壁貫通部からなり、掃気ガス吸込み部(6)に対して上方にオフセットされ、ピストンで調整でき、再循環ガスの直接逆流を回避するため各シリンダの外側に弁装置が配される。
【選択図】図1

Description

本発明は、少なくとも一つのシリンダを有する2サイクルディーゼル機関の形態の内燃機関に関する。前記シリンダは、往復運動するピストンによって境界が画定され、酸素を含有する掃気ガスならびに燃料を装入可能な作動チャンバを有し、作動チャンバは、下部シリンダ領域に配置されピストンにより調整可能な少なくとも一つの掃気ガス吸込み部を備える掃気ガス吸込み装置と、上部シリンダ領域に配置された少なくとも一つの燃料吸込み部と、少なくとも一つの排気ガス吐出し部とを有し、排気ガス吐出し部から少なくとも一つの再循環ガス出口が分岐しており、再循環ガス出口が再循環装置に配属されており、再循環装置によって、作動チャンバから取り出された燃焼ガスを再循環ガスとして直接的にまたは間接的に作動チャンバに返送することができる。本発明はさらに、前記形式の内燃機関用の様々な構成部材および構成部材群に関するものである。

この種の装置は、特許文献１から公知である。この公知の装置では、再循環ガス出口が上部シリンダ領域内で排気ガス吐出し部の横に配置されており、この排気ガス吐出し部と同じように弁によって調整可能である。この弁の開放時間は、掃気ガス吸込み部の開放調整の前に始まり、かつ終わっているべきである。たしかにこのことにより、希薄化されていない、すなわち掃気ガスと混合していない、比較的高い圧力を有する再循環ガスが取り出されることが保証され、これは望ましいことである。しかし他方ではこれに起因して、再循環ガス出口に配属された弁が、排気ガス吐出し部に配属された排気弁とは異なり、通過する掃気ガスにより冷却されず、したがって連続運転では高い熱負荷にさらされる。

ドイツ公開公報第10 2005 057 207 A1号

したがって本発明の課題は、冒頭に述べた形式の装置を、簡単で安価な手段により、希薄化されておらず、高い圧力を有する再循環ガスが得られるだけでなく、作動チャンバに突出する弁が回避されるように改良することである。

この課題は、本発明によれば次のようにして解決される。すなわち、少なくとも一つのシリンダの少なくとも一つの再循環ガス出口が、下部シリンダ領域に配置された往復運動するピストンにより調整可能な、シリンダ壁を貫通する通路として形成されており、この通路が、ピストンの圧縮行程の方向で、少なくとも一つの掃気ガス吸込み部を含む掃気ガス吸込み装置の上方に配置されており、すなわち掃気ガス吸込み装置に対して上方にオフセットされており、当該の各シリンダに、そのシリンダの外側に配置された弁装置が、作動チャンバから取り出された再循環ガスが直接逆流するのを回避するために配属されていることによって解決される。

その際に有利なことに、作動チャンバと直接接触する弁が回避される。弁装置のこのエレメントは有利には、冷却環境の領域に配置することができる。それでもなお、有利なことに、希薄化されておらず比較的高い圧力を有する燃焼ガスを再循環ガスとして得ることができる。したがって本発明の措置により、上位概念の装置の利点は維持され、その欠点が回避される。

下部シリンダ領域に配置されており、ピストンによって調整可能な、シリンダ壁の壁切欠部によって形成された掃気ガス吸込み部を備えるシリンダの場合、再循環ガス出口を形成する壁貫通部は、適切には掃気ガス吸込み部の上方に配置される。これによって、膨張行程で下方に移動するピストンが再循環ガス出口を、掃気ガス吸込み部が開放される前に開放することが保証される。これにより、希薄化されておらず圧力の比較的高い燃焼ガスを再循環ガスとして取り出すことができる。この取り出しは、掃気ガス吸込み部が開放される前に弁装置によって終了される。

上位の措置の有利な実施形態および有用な変形形態は従属請求項に記載されている。

例えば1つまたは複数の再循環ガス出口はそれぞれ単に壁切欠部として構成することができる。

本発明の措置はまた、有利なことに、シリンダの周囲に分散されており有利には壁切欠部として構成された、複数の再循環ガス出口を設けることができるようにする。これによって有利なことに、大きな総断面積が得られ、したがって短時間で大きな質量スループットが達成される。ここで再循環ガス出口は、有利には、配属された共通の周辺チャネルへの接続に適する再循環ガス通路として構成することができる。しかしそれに加えてまたはその代わりに、配属されたチャネルへの別個の接続に適する再循環ガス通路として構成された、少なくとも一つの再循環ガス出口を設けてもよい。

ここで適切には、シリンダの外側を、一つの再循環ガス通路を形成する再循環ガス出口と連通したリング管路によって取り囲んでもよい。このリング管路は、弁装置の少なくとも一つの弁を含む接続管路によって、後置された再循環ガス容器と接続されている。このリング管路は、すべての再循環ガス出口が接続管路と連通することができるようにする。これにより配属された弁装置が簡略化される。

有利には、弁装置は、再循環ガス出口に後置された少なくとも一つの逆止弁を含む。ここでとくに簡単で安価な構造形式が得られる。とりわけ逆止弁は非常に頑強なエレメントであり、困難な運転条件であっても高い機能確実性を保証する。

再循環ガス容器から適切には再循環管路が分岐している。この再循環管路は本発明のとくに簡単な実施形態によれば、少なくとも一つの掃気ガス吸込み部と連通する掃気ガス供給装置に開口する。ここで再循環ガスとして取り出される燃焼ガスの圧力は、再循環ガスが掃気ガス供給装置に確実に供給されることを保証するのに十分な圧力に問題なく達する。さらに有利なことに、再循環ガスが掃気ガスに均等に配分されることが保証される。

本発明の別の実施形態によれば、再循環管路は、シリンダのそれぞれ一つの再循環ガス吸込み部と連通することができる。ここでは掃気ガスとは無関係に再循環ガスを作動チャンバに供給することができる。このことにより、供給される再循環ガス量を個々のケースの条件に個別に適合させることが容易になる。

上位の措置の有利な別の実施形態では、再循環ガス出口を形成する壁貫通部に冷却装置を配属する。これによって、再循環ガス出口を形成する壁貫通部に再循環ガス流が存在するので、発生する熱負荷が低減される。その際、第1の実施形態によれば、リング管路と再循環ガス容器との間の接続管路に配置された逆止弁に三方弁を前置接続することができる。この三方弁の第三の入口は、逆止弁の閉鎖後に、掃気ガスを装入可能な管路に接続することができる。ここでは再循環ガスを取り出した後、再循環ガス出口を形成する壁貫通部がピストンによって閉鎖されるまで、掃気ガスは再循環ガス出口を形成する壁貫通部を介して作動チャンバに供給される。これにより冷却が生じる。別の実施形態では、冷却装置を形成するために、再循環ガス出口を形成する壁貫通部の領域に冷却液を装入可能なリングエレメントが設けられる。このリングエレメントはシリンダに固定することができる。冷却液はとくに集中的な冷却を保証する。

上位の措置のさらなる変形形態では、設けられた弁装置が全体でまたは部分的に、掃気ガスを装入可能な空間に配置される。この空間は有利には、シリンダに複数配属され、下部シリンダ領域を収容する掃気ガスボックスとすることができる。このようにして弁装置のエレメントを、その周囲を流れる掃気ガスによって自動的に冷却することができる。

さらなる本発明の技術思想は、上に述べた形式の内燃機関用のシリンダライナの形態の構成部材に関するものである。ここでシリンダライナの下方端部領域には、シリンダ壁の壁貫通部によって形成された掃気ガス吸込み部スリットに隣接してその上方に配置された無弁の再循環ガス出口が設けられている。この無弁の再循環ガス出口も有利には、同様に壁貫通部として構成されている。この種のシリンダライナにより、有利には、内燃機関に、ピストンにより調整可能であり、壁貫通部によって形成された再循環ガス出口を後から装備することができる。同じことが修理作業および/または保守作業に対しても当てはまる。

上位の措置のさらなる有利な実施形態および適切な変形形態は従属請求項に記載されており、図面に基づく例の詳細な説明から明らかとなる。

掃気ガス供給装置に再循環ガスを供給するための本発明による内燃機関の概略図である。再循環ガスを作動チャンバに直接供給する、図1の変形実施形態を示す図である。再循環ガス出口を形成する壁切欠部を掃気ガスにより冷却するための例を示す図である。冷媒が貫流する冷却装置の例を示す図である。弁装置を冷却環境内で位置決めするための例を示す図である。壁切欠部により形成された再循環ガス出口の開放調整を示す概略図である。クランクシャフト角上にプロットされた圧力と貫通パラメータの線図である。

本発明の主な適用範囲は大型ディーゼル機関、とりわけ2サイクル大型ディーゼル機関であり、この大型ディーゼル機関は船舶または定置の発電施設等で使用されるが、本発明はこれに制限されるものではない。図1から3の基礎となる例は、この種の2サイクル大型ディーゼル機関を示す。

この種の機関は通例、複数のシリンダを有し、図1から3にはそれらのうちそれぞれ一つのシリンダ1が図示されている。シリンダ1は、エンジンフレームに収容された、ここでは詳細に図示しないそれぞれ一つのシリンダライナを有する。シリンダライナは、燃焼室として機能する作動チャンバ2を有し、この作動チャンバ2は往復運動、ここでは上下運動するピストン3によって境界が画定される。ピストン3は、通常の伝達エレメントを介してクランクシャフト4と協働する。作動チャンバ2には、燃焼過程を実行するための各作動工程で、燃料と、酸素(O₂)を含有する掃気ガスが装入される。燃焼により発生したガスは排気ガス吐出し部5を介して放出される。掃気ガスは、作動チャンバ2の下方領域に設けられた吸込みスリットによって形成された掃気ガス吸込み部6に供給される。吸込みスリットは、シリンダ周囲に分散されたシリンダ壁の通路、すなわち切欠部によって形成されている。また前記掃気ガス吸込み部6は上下運動するピストン3によって開放および閉鎖調整される。

作動チャンバ2の装入ガスは、ピストン3によって圧縮される。燃料はすべてまたは一部が、作動チャンバ2の上方領域に配置され単に概略的に図示された噴射装置7によって、圧縮された装入ガスに噴射される。作動チャンバ2の上方領域に、この作動チャンバ2と同軸に配置された排気ガス吐出し部5は、配属された排気弁8によって制御することができる。この排気弁は、排気ガスを放出するために配属された操作装置によってその弁座から上昇および下降される。排気ガス吐出し部5には、実際にはエルボパイプにより形成されたパイプ状の吐出しチャネル9が接続している。排気ガス吐出し部5と吐出しチャネル9を介して流出するガスは、排気ガスまたは排出ガスと称される。

複数のシリンダの吐出しチャネル9は、共通の排気ガス収集容器11に通じている。掃気ガスを提供するために図示の例では排気ガスターボ12が設けられている。この排気ガスターボのタービン12aには、排気ガス収集容器11からの排気ガスが装入される。このことは排気ガス収集容器11から出て行く排気ガス管路13により示されている。排気ガスターボのコンプレッサ12bは空気を周囲から吸引し、複数のシリンダに配属された掃気ガス収集容器14に給送する。この掃気ガス収集容器14にはコンプレッサ12bから発する給気管路15が開口しており、この給気管路15は給気冷却装置16を含むことができる。それに加えてまたはその代わりに、コンプレッサ12bの上流側に配置された給気冷却装置を設けることもできる。

掃気ガス容器14からは、個々のシリンダ1に配属された連絡管路17が分岐しており、この連絡管路はシリンダ側に設けられた掃気ガス吸込み部スリット6と連通する。そのためにシリンダ1は、掃気ガス吸込み部6を形成するスリットを含むその下方端部領域により、配属された掃気ガスボックス18に係合する。この掃気ガスボックス18は、シリンダ1を包囲するリングアームを有しており、このリングアームには配属された連絡管路17が開口し、かつ掃気ガス吸込み部6がこのリングアームから分岐する。シリンダ1は、配属された掃気ガスボックス18からの出口領域でこの掃気ガスボックス18に対して封止されている。このため掃気ガス吸込み部6には外部から接近することができない。シリンダは、掃気ガスボックス18を基準にした高さで正確に位置決めされる。そのために、正確な配向を容易にする適切なストッパ手段を設けることができる。

燃焼によって作動チャンバ2に発生した燃焼ガスの一部は、排気弁8が開放する前に作動チャンバ2から取り出され、NOxの発生を低減するために再循環される。すなわち、さらなる燃焼過程のために再循環ガスとして作動チャンバ2に直接または間接に再供給される。この再循環ガスは、簡単な計量を保証するために、掃気ガスにより希薄化されていない純粋な燃焼ガスとすべきである。したがって再循環ガスの取り出しは、掃気ガス吸込み部6の開放前に行われる。再循環のために、全体が20により示された再循環装置が設けられている。この再循環装置は、再循環ガスを作動チャンバ2に、図1に示すように掃気ガスとともに間接に、または図2に示すように直接供給することができる。

再循環ガスを作動チャンバ2から導出するために、この作動チャンバ2にはどちらの場合も少なくとも一つの有利には複数の再循環ガス出口21が設けられている。この再循環ガス出口は下方シリンダ領域に、掃気ガス吸込み部6を形成する掃気ガススリットの上方でわずかな間隔で配置されている。そのためにシリンダ壁には適切な通路が単数または複数設けられており、この通路はピストン3により開放または閉鎖調整される。再循環ガス出口21を形成するために設けられた壁貫通部は、有利には掃気ガス吸込み部を形成する掃気ガススリットと同じように、シリンダ壁を貫通する切欠部として構成されている。供給される掃気ガスよりも少量の再循環ガスが取り出されるので、再循環ガス出口21を形成する壁切欠部の内側総断面積は通例、掃気ガス吸込み部6を形成するシリンダの壁切欠部の内側総断面積よりも格段に小さい。

再循環ガス出口21は適切には穿孔または鋳造された貫通孔により形成することができる。パイプ部材を鋳込むこと、または溶接することも考えられよう。再循環ガス出口21を形成する壁貫通部は有利には壁切欠部であり、すでに述べたように往復運動するピストン3により開放および閉鎖調整することができる。複数の再循環ガス出口21を設けることが適切であれば、これらは有利にはシリンダ周囲に均等に、またはシリンダ周囲の一部に分散され、有利には同じ高さに配置される。この再循環ガス出口21の少なくとも一部は、共通のチャネル装置に接続するのに適するように構成することができる。このように構成された再循環ガス出口21は再循環ガス通路と称される。図示の例ではこのように形成された再循環ガス通路が、シリンダ1を配属された領域で包囲するリング管路22と連通している。このリング管路は接続管路23によって、再循環ガス容器24と接続されている。

それに加えてまたはその代わりに、シリンダ壁に再循環ガス出口21を形成する少なくとも一つの壁貫通部を設けることができる。この壁貫通部は、配属されたチャネル装置および/または弁装置に別個に接続するのに適するよう構成されている。このように構成された再循環ガス出口21は、再循環ガス通路と称される。

再循環ガス出口21は、シリンダ1のシリンダライナのうち、掃気ガスボックス18内に存在する部分、または掃気ガスボックス18の外、すなわち掃気ガスボックス18の上方に存在する部分に配属することができる。前者の場合、掃気ガスボックス18のリング空間には、供給管路23または各掃気ガス出口21に配属された供給管路が貫通しており、この供給管路はこれに対して封止されている。さらに、再循環ガス出口21を形成する壁貫通部は有利には壁切欠部の形態で、掃気ガスボックス18の内側空間に対して封止されている。すなわち、リング管路22および/または配属された各供給管路23に耐密に接続されている。このことは、再循環ガス出口21が掃気ガスボックス18の上方に配置されていたとしても当然当てはまる。

作動チャンバ2から取り出された再循環ガスが作動チャンバ2に直接逆流するのを阻止するため、すなわち例えば再循環ガス容器24から再循環ガスが作動チャンバ2に戻るのを阻止するために、各シリンダ1には接続管路23に配置された弁装置が配属されている。図1の実施形態では、このために接続管路23に逆止弁25が配置されている。この逆止弁は、再循環ガス通路を形成する再循環ガス出口21が開放するときに接続管路23に発生する圧力によって開放され、このようにして発生した圧力波が通過した後には、再循環ガス容器24からの反動および/または閉鎖バネによって閉鎖されるように構成されている。

再循環ガス容器24からは再循環管路26が分岐している。この再循環管路26はガス処理装置を介して導かれ、このガス処理装置は一体的な装置構成として、または複数の別個のステーションの形態に構成することができる。図示の例では、調整弁27ならびに浄化ステーション28、冷却装置29および液体分離ステーション30を備えるガス処理装置を含んでいる。ここまでは、図1と図2によるどちらの実施形態も同じである。相違点は、再循環管路26のコースにある。

図1の実施形態では、再循環管路26が、機関に配属された掃気ガス供給装置に開口している。そのために再循環管路26は、給気管路15に対して平行に掃気ガス容器14に開口する。図示の例で再循環管路26は、給気冷却器16の下流で給気管路15に開口している。

図2の実施形態では、再循環ガスが作動チャンバ2に、上ですでに述べたように直接供給される。ここでは再循環管路26は、接続管路23を介してシリンダ側の再循環ガス出口21と連通する再循環ガス容器24から、この再循環ガス容器24に後置され、同様に複数のシリンダ1に配属された再循環ガスバッファ31に導かれる。この再循環ガスバッファ31からは、配属されたシリンダ1に配属された供給管路32が分岐する。調整可能な制御弁33を配属することのできる供給管路32がシリンダ側の再循環ガス入口34と連通している。

このために、再循環ガス通路として構成された再循環ガス出口21に対して角度をずらして、しかしこれと同じ高さに配置された再循環ガス入口34を設けることができる。この再循環ガス入口34も同様に壁切欠部により、有利には穿孔または鋳造穴の形態に構成されている。この再循環ガス入口34も、すでに述べた再循環ガス通路と同じように配属されたリング管路35と連通しており、このリング管路35には配属された供給管路23が接続されている。もちろん再循環ガス出口21を形成する壁切欠部を、再循環ガスの取り出しが終了した後に再循環ガス入口として使用することも考えられよう。この場合、供給管路32は、再循環ガス通路に配属されたリング管路22と連通することになる。この場合に供給管路23に設けられた制御弁33は、接続管路23に設けられた逆止弁25がちょうど閉鎖しているときに開放されるように制御されなければならない。同じことが、掃気ガス吸込み部6を形成する掃気スリットおよび排気ガス吐出し部5に関しても当てはまる。再循環ガスの作動チャンバ2への供給は、排気ガス吐出し部5が閉鎖しているときに行うべきである。これは再循環ガスが漏出するのを回避するためである。

再循環ガスとして作動チャンバ2から取り出される燃焼ガスは比較的高い圧力であり、したがって比較的高いエネルギーを有する。これは通常、シリンダ2に再循環ガスを直接(図2)、または間接(図1)に返送するのに十分である。個々のケースでこのエネルギーがそれに十分でなくても、再循環回路26に追加のポンプを設け、このポンプが配属された機関または排気ガスを装入可能なタービンによって駆動できるようにすることが問題なく可能であろう。

再循環ガスを取り出す際に、再循環ガス出口21を形成する壁貫通部または壁切欠部で発生する流れは、この壁貫通部または壁切欠部に接する壁領域に過度の加熱を引き起こし得る。したがって冷却を行うのが適切であると思われる。この冷却は掃気ガスによって行うことができる。この種の実施形態が図3の基礎となっている。ここでは接続管路23に配置された逆止弁25に三方弁36が前置されている。この三方弁の第三の入口37は、掃気ガスを装入可能なソース、図示の例では掃気ガス容器14からシリンダ1に至る連絡管路17から分岐している。三方弁36は、再循環ガス容器24に至る接続管路23を閉鎖調整する、後置された逆止弁25が閉鎖されると、第三の入口37が直ちに開放されるように制御される。これによって、再循環ガス出口21の残りの開放時間の間、この再循環ガス出口を介して比較的温度の低い掃気ガスが流れ、作動チャンバ2に導かれる。これにより、接触する壁領域が所望のように冷却される。図示の例で、逆止弁25と三方弁36は別々の部材として構成されている。もちろんこれら2つの弁を、両方の弁の機能に対応する機能を備えるコンビネーションバルブとして統合することもできよう。同様に三方弁36を、管路25と管路37に2つの逆流防止機能を備える弁装置で置き換えることも考えられよう。

図3の装置と同時にまたはその代わりに使用することのできる別の冷却装置が図4に示されている。ここではシリンダ1の周囲に、再循環ガス出口21を形成する壁切欠部の両側面に冷却セグメント38が設けられている。この冷却セグメント38には、冷媒が貫流できる冷却チャネル39が装備されている。この冷却チャネルには、冷媒、例えば水を供給および排出するための接続部40、41を配属することができる。

再循環ガス出口21を形成する壁貫通部または壁切欠部に後置された弁装置のエレメント、ここでは逆止弁25および/または三方弁36が適切には同様に冷却される。弁装置は適切には配属された壁切欠部から所定の間隔をおいて配置されているので、弁装置のエレメントを冷たい雰囲気を含む冷却空間内に配置して、冷却することは問題なく可能である。そのために弁装置の弁を例えば、冷たい掃気ガスを含む空間内に配置することができる。図5の実施形態では、そのために掃気ガス容器14が使用される。例えば図1に対応する実施形態では、逆止弁25を掃気ガス容器14に配置することができる。図2による実施形態では、それに加えて、掃気ガス入口に配属された制御弁33を掃気ガス容器14内に配置することもできる。この種の実施形態が図5の基礎となっている。図3による構成では、それに加えて、三方弁36も掃気ガス容器14内に配置することができる。排気ガスが掃気ガスボックス18に戻るおそれがあるものの、冷たい掃気ガスを含む冷却空間として、第1の実施形態が優先されるならば掃気ガスボックス18を使用することも考えられる。

再循環ガス出口21は、すでに上に述べたようにピストン3により開放および閉鎖調整される。開放調整は、図6から分かるように、ピストン3の最上部ピストンリング42が、再循環ガス出口21を形成する壁貫通部ないし壁切欠部を、ピストン3の降下ストロークの際に通過するときに行われる。この場合、まず作動チャンバ2との連通がピストン3とシリンダ1との間のスリットを介してだけ行われ、それにより貫流が減衰する。ピストン3が前記壁切欠部を、その上縁で通過して初めて、貫流はその完全な強度に達する。貫流を前記のように減衰すると、衝撃が回避される。これは、穿孔などによって形成された前記壁切欠部の内側端部に、図6に示すように上方に向かって適切にはくさび形に延びる吸込み溝43を設けることによってさらに改善される。

図7には、作動チャンバ2における、掃気ガス圧を上回る圧力pの、クランクシャフト角(°KW)に対する推移が、曲線aによって示されている。圧力との直接的関係はなく定性的に過ぎないが、クランクシャフト角(°KW)に対する、再循環ガス出口21を通る全ガス流が曲線bにより、排気弁8の動きが曲線cにより示されている。曲線dおよびeは、掃気ガス吸込み部6または再循環ガス出口21を形成する壁切欠部がいつから完全に開放されるかを示す。ここでY軸は様々な大きさに割り当てられており、曲線bに関しては再循環ガス出口21を通る容積流に、曲線cに関しては排気弁8のストロークに、曲線dとeに関しては掃気ガス吸込み部6および再循環ガス出口21の開放に割り当てられている。したがって図示の線図は概略的なものである。

図7の線図から、再循環ガス出口21におけるガス流は、図6に関して説明した理由から、再循環ガス出口21を形成する壁切欠部が全開する少し前から始まり、排気弁8の開放前に圧力平衡によりまたは弁閉鎖によってすでに終わっていることが分かる。掃気ガス吸込み部6は、排気弁の開放より遅れて初めて開放される。したがって再循環ガス出口21を形成する壁貫通部ないし壁切欠部を通る前記のガス流が、掃気ガス吸込み部6の開放時間と重なることはないことが分かる。さらに図7は、作動チャンバ2の圧力は、再循環ガス出口21を形成する壁貫通部または壁切欠部を通る流れがあるときでも比較的高いことを示す。したがって取り出される再循環ガスは、固有の力で再循環を実現するのに十分なエネルギーを有している。

本発明の内燃機関の本発明の構成部材を簡単に識別できるようにするために、再循環ガスと接触する各構成部材もしくは少なくとも一つの構成部材、またはそのような構成部材に配属された構成部材は、微量元素濃度プロフィールおよび/または材料組成スペクトルによって識別できる材料からなるか、またはそのような材料を含むことができる。これに関連して、有利には上記の種類の少なくとも一つの構成部材が少なくとも一つのデータメモリを含んでおり、このデータメモリは無接触でロードおよび/または読み出し可能であり、環境汚染克服のために法的に許容または規定されたシステムにおける適法使用に関する詳細データも保守できるようになると適切である。

1 シリンダ
2 作動チャンバ
3 ピストン
4 クランクシャフト
5 排気ガス吐出し部
6 掃気ガス吸込み部
7 噴射装置
8 排気弁
9 吐出しチャネル
11 排気ガス収集容器
12 排気ガスターボ
12a タービン
12b コンプレッサ
13 排気ガス管路
14 掃気ガス収集容器
15 給気管路
16 給気冷却装置
17 連絡管路
18 掃気ボックス
20 再循環装置
21 再循環ガス出口
22 リング管路
23 接続管路、供給管路
24 再循環ガス容器
26 再循環管路

Claims

少なくとも一つのシリンダ(1)を有する2サイクルディーゼル機関の形式の内燃機関であって、前記シリンダ(1)は、往復運動するピストン(3)によって境界が画定され、O₂を含有する掃気ガスならびに燃料を装入可能な作動チャンバ(2)を有し、該作動チャンバ(2)は、下部シリンダ領域に配置され前記ピストン(3)により調整可能な少なくとも一つの掃気ガス吸込み部(6)を備える掃気ガス吸込み装置と、上部シリンダ領域に配置された少なくとも一つの燃料吸込み部と、少なくとも一つの排気ガス吐出し部(5)とを有し、該排気ガス吐出し部(5)から少なくとも一つの再循環ガス出口(21)が分岐しており、該再循環ガス出口(21)が再循環装置(20)に配属されており、該再循環装置(20)によって、前記作動チャンバ(2)から取り出された燃焼ガスが再循環ガスとして直接または間接に前記作動チャンバ(2)に返送可能である内燃機関において、少なくとも一つのシリンダ(1)の少なくとも一つの再循環ガス出口(21)が、下部シリンダ領域に配置され前記ピストン(3)により調整可能な、シリンダ壁を貫通する貫通部として形成されており、前記貫通部が、前記ピストン(3)の圧縮行程の方向で、少なくとも一つの掃気ガス吸込み部(6)を含む掃気ガス吸込み装置の上方に配置されており、当該の各シリンダ(1)に、該シリンダの外側に配置された弁装置が、前記作動チャンバ(2)から取り出された再循環ガスが直接逆流するのを回避するために配属されていることを特徴とする内燃機関。
前記シリンダ(1)の少なくとも周囲領域にわたって分散された複数の再循環ガス出口(21)が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関。
周囲側に分散された前記複数の再循環ガス出口(21)の少なくとも一部分が、配属された共通の周辺チャネルへの接続に適する再循環ガス通路として構成されていることを特徴とする請求項2に記載の内燃機関。
少なくとも一つの再循環ガス出口(21)が設けられており、
該再循環ガス出口が、配属されたチャネルへの別個の接続に適する再循環ガス通路として構成されていることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関。
各再循環ガス出口(21)が、それぞれ壁切欠部として構成されていることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関。
前記再循環ガス出口(21)が、穿孔状の孔として構成されていることを特徴とする請求項5に記載の内燃機関。
再循環ガス出口(21)を形成する少なくとも一つの壁切欠部の内側端部に、上方に向いた吸込み溝(43)が設けられていることを特徴とする請求項5に記載の内燃機関。
前記吸込み溝(43)の有効内側断面積が、下から上に向かって減少することを特徴とする請求項7に記載の内燃機関。
前記再循環ガス出口(21)を形成する壁貫通部は、排気弁(8)が開いたときに受動状態にされるように配置されており、および/または配属された弁装置は、前記排気弁(8)が開いたときに受動状態にされるように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関。
前記シリンダ(1)に配属された弁装置が、前記再循環ガス出口(21)を形成するシリンダ(1)の壁貫通部に後置された逆止弁(25)を含むことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関。
前記シリンダ(1)の外側が、再循環ガス出口(21)と連通するリング管路(22)により完全にまたは部分的に包囲されており、前記リング管路(22)が、前記弁装置の少なくとも一つの弁を含む接続管路(23)によって、複数のシリンダに配属された一つの再循環ガス収集容器(24)と接続されており、該再循環ガス収集容器(24)から再循環管路(26)が分岐していることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関。
前記再循環ガス収集容器(24)から分岐する再循環管路(26)が、少なくとも一つの調整可能な制御弁(27)を含むことを特徴とする請求項11に記載の内燃機関。
前記再循環ガス収集容器(24)から分岐する再循環管路(26)が、再循環ガス処理装置を介して導かれ、該再循環ガス処理装置が、少なくとも一つの浄化装置(28)および/または冷却器(29)および/または液体分離器(30)を含むことを特徴とする請求項11に記載の内燃機関。
前記再循環管路(26)が、少なくとも一つの掃気ガス吸込み部(6)と連通する掃気ガス供給装置に開口することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関。
前記掃気ガス供給装置が、複数のシリンダ(1)に配属され給気管路(17)により給気を装入可能な掃気ガス収集容器(14)を有し、前記再循環管路(26)が、前記掃気ガス収集容器(14)に直接開口するか、またはこの掃気ガス収集容器に前置された給気管路(17)の一部分に開口することを特徴とする請求項14に記載の内燃機関。
前記再循環管路(26)が、シリンダ(1)のそれぞれ少なくとも一つの再循環ガス吸込み部(34)と連通し、該再循環ガス吸込み部(34)に制御弁(33)が前置されていることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関。
前記制御弁(33)は、再循環ガス出口(21)を形成するために設けられた壁貫通部が再循環ガス入口(24)として使用可能であるように切り換え可能であることを特徴とする請求項16に記載の内燃機関。
前記再循環管路(26)が、再循環ガス吐出し部近傍の再循環ガス収集容器(24)から、複数のシリンダ(1)に配属された一つの再循環ガスバッファ(31)に導かれ、該再循環ガスバッファから、それぞれ一つのシリンダ(1)に配属されシリンダ側に設けられたリング管路(22)または(35)に接続された供給管路(32)が分岐しており、該供給管路内にそれぞれ一つの制御弁(33)が配置されていることを特徴とする請求項16または17に記載の内燃機関。
前記制御弁(33)が配属された供給管路(32)を、排気弁(8)が閉じており、かつ作動チャンバ(2)から再循環ガス収集容器(24)への接続管路(23)が閉じているときだけ解放することを特徴とする請求項18に記載の内燃機関。
再循環ガス出口(21)を形成するために設けられた壁貫通部に冷却装置が配属されていることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関。
前記冷却装置がリングセグメント(38)を有し、該リングセグメント(38)が、再循環ガス出口(21)を形成するために設けられた壁貫通部の領域に配置されており、冷媒を装入可能であり、かつシリンダ(1)に固定可能であることを特徴とする請求項20に記載の内燃機関。
前記シリンダ(1)に配属された弁装置が、逆止弁(25)に前置された三方弁(36)を有し、該三方弁の第三の入口(37)が、掃気ガスを装入可能なソースに接続されていることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関。
前記三方弁(36)の第三の入口(37)が、前記掃気ガス収集容器(14)からシリンダ(1)に至る連絡管路(17)に接続されていることを特徴とする請求項22に記載の内燃機関。
弁装置の少なくとも一つの弁(25)、有利にはすべての弁(25,36)が、掃気ガスを装入可能な空間内に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関。
前記弁装置を収容する空間が、掃気ガス収集容器(14)であることを特徴とする請求項24に記載の内燃機関。
少なくとも再循環ガス入口近傍の制御弁(33)も、掃気ガスを装入可能な空間内に配置されていることを特徴とする請求項24に記載の内燃機関。
2サイクル大型ディーゼル機関として構成されていることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関。
請求項1に記載の内燃機関用のシリンダライナであって、下方端部領域に配置され壁貫通部によって形成される掃気ガス吸込み部(6)を有するシリンダライナにおいて、少なくとも一つの再循環ガス出口(21)を形成するために少なくとも一つの別の壁貫通部が設けられており、該壁貫通部はシリンダ(1)の燃焼側端部に、前記掃気ガス吸込み部(6)よりも近くで配置されていることを特徴とするシリンダライナ。
請求項1に記載の内燃機関用のシリンダライナの少なくとも一区間の形態の構成部材において、前記掃気ガス吸込み部(6)よりも近傍で作動チャンバ(2)に配置され、再循環ガス出口(21)として機能する少なくとも一つの壁貫通部が設けられており、該壁貫通部の内側端部が、前記作動チャンバ(2)に向かって分岐する吸込み溝(43)を備えており、該吸込み溝の有効内側断面積が、シリンダ周囲面積を基準にして作動チャンバ(2)に向かって減少することを特徴とする構成部材。
壁貫通部として、シリンダ壁により形成された少なくとも一つの再循環ガス出口(21)を備えており、配属された周辺チャネルに接続するために加工された少なくとも一つの面を有することを特徴とする請求項1から29のいずれか一項に記載の内燃機関用のシリンダライナの少なくとも一区間の形態の、請求項29に記載の構成部材。
シリンダ壁を貫通する壁貫通部として形成され周囲に分散された複数の再循環ガス出口(21)を有し、配属された共通の周辺チャネルに接続するために加工された少なくとも一つの面を備えていることを特徴とする請求項1から29のいずれか一項に記載の内燃機関用のシリンダライナの少なくとも一区間の形態の、請求項30に記載の構成部材。
前記加工された面が、周囲側に分散され再循環ガス出口(21)として機能する壁貫通部をカプセル化するために、密閉装置に配属された少なくとも一つの面を有することを特徴とする請求項30または31に記載の構成部材。
請求項1に記載の内燃機関用の構成部材において、請求項32から34のいずれか一項に記載の加工された面のための接続部を有し、シリンダ(1)に配属された掃気ガスボックス(18)の一部であることを特徴とする構成部材。
請求項1に記載の内燃機関用のシリンダライナの少なくとも一区間の形態の構成部材であって、壁貫通部によって形成された少なくとも一つの再循環ガス出口(21)が設けられており、外側シリンダ周囲の領域に、少なくとも一つの弁(25,36)に通じる少なくとも一つの管路(23)を接続するための接続手段が設けられている、構成部材。
請求項1から29のいずれか一項に記載の内燃機関用のシリンダライナの少なくとも一区間の形態の構成部材であって、壁貫通部によって形成された少なくとも一つの再循環ガス出口(21)が設けられており、シリンダ外側の領域に、少なくとも一つの弁(25,36)を接続するための接続手段が設けられている、構成部材。
請求項1に記載の内燃機関用の弁装置であって、少なくとも一つの弁(25,36)が設けられており、該弁が、シリンダ側に設けられた接続手段に直接接続可能な接続手段を有する弁装置。
請求項1に記載の内燃機関の構成部材において、掃気ガスボックス(18)の少なくとも一部を含み、掃気ガス吸込み部(6)と少なくとも一つの再循環ガス出口(21)を含む、シリンダ(1)の領域を少なくとも収容し、再循環ガスを再循環ガス出口(21)から排出する少なくとも一つの管路(23)の、掃気ガスボックス(18)の壁を通る耐密ブッシングを形成するための手段が設けられていることを特徴とする構成部材。
請求項1に記載の内燃機関用のシリンダライナの、掃気ガス入口(6)および少なくとも一つの再循環ガス出口(21)を含む区間の形態の構成部材であって、該構成部材を掃気ガスボックス(18)中に、掃気ガス入口(6)が掃気ガスボックス(18)の外側に対して密封されるように耐密に収容するための手段を有し、壁貫通部により形成された少なくとも一つの再循環ガス出口(21)が、シリンダ(1)の燃焼側端部に、掃気ガス吸込み部(6)および該掃気ガス吸込み部を掃気ガスボックス(18)の外側に対して密封する手段よりも近傍で配置されている、構成部材。
少なくとも一つの再循環ガス出口(21)に、少なくとも一つの配属された別個のチャネル装置を接続するための接続手段が配属されている請求項38に記載の構成部材。
請求項1に記載の内燃機関用のシリンダライナの少なくとも一区間の形態の構成部材において、再循環ガス通路を形成する複数の再循環ガス出口(21)を有し、該再循環ガス出口が、周囲側のチャネル装置に開口し、該チャネル装置が、外側に案内される管路用の接続手段を有することを特徴とする構成部材。
請求項1に記載の内燃機関用のシリンダライナの少なくとも一区間の形態の構成部材において、該構成部材を配属された掃気ガスボックス(18)に対して正確に固定するためのストッパ手段を有することを特徴とする構成部材。
請求項1に記載の内燃機関用の構成部材において、該構成部材上に、少なくとも一つの再循環ガス出口(21)を含む、シリンダ(1)のシリンダライナの少なくとも一区間を収容可能であり、前記シリンダライナの前記部分を正確に固定するためのストッパ手段が設けられていることを特徴とする構成部材。
請求項1から29のいずれか一項に記載の内燃機関用の、請求項28に記載の構成部材の部分において、該部分の同一性が、後で記録される少なくとも一つの微量元素濃度プロフィールおよび/またはその材料の組成スペクトルと、同じように構成された部分の少なくとも前もって記録された微量元素濃度プロフィールおよび/または材料組成スペクトルとの一致によって検証可能であることを特徴とする構成部材の部分。
請求項1から29のいずれか一項に記載の内燃機関用の、請求項28に記載の構成部材の部分において、少なくとも同定の目的で使用される少なくとも一つの標識担体を有し、該標識担体が、少なくとも一つのデータメモリを含み、該データメモリが、無接触でロードおよび/または読出し可能であることを特徴とする構成部材の部分。