JP2012520421A - 二元燃料圧縮点火エンジン及び方法 - Google Patents

二元燃料圧縮点火エンジン及び方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2012520421A
JP2012520421A JP2011554167A JP2011554167A JP2012520421A JP 2012520421 A JP2012520421 A JP 2012520421A JP 2011554167 A JP2011554167 A JP 2011554167A JP 2011554167 A JP2011554167 A JP 2011554167A JP 2012520421 A JP2012520421 A JP 2012520421A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
valve
fuel
engine
cylinder
intake
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2011554167A
Other languages
English (en)
Inventor
スターマン,オデッド,エディ
Original Assignee
スターマン・デジタル・システムズ・エルエルシイ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to US15903109P priority Critical
Priority to US61/159,031 priority
Application filed by スターマン・デジタル・システムズ・エルエルシイ filed Critical スターマン・デジタル・システムズ・エルエルシイ
Priority to PCT/US2010/026874 priority patent/WO2010104985A2/en
Publication of JP2012520421A publication Critical patent/JP2012520421A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0218Details on the gaseous fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02M21/0248Injectors
    • F02M21/0257Details of the valve closing elements, e.g. valve seats, stems or arrangement of flow passages
    • F02M21/026Lift valves, i.e. stem operated valves
    • F02M21/0269Outwardly opening valves, e.g. poppet valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/28Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of coaxial valves; characterised by the provision of valves co-operating with both intake and exhaust ports
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L9/00Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically
    • F01L9/02Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by fluid means, e.g. hydraulic
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B21/00Engines characterised by air-storage chambers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D17/00Controlling engines by cutting out individual cylinders; Rendering engines inoperative or idling
    • F02D17/02Cutting-out
    • F02D17/023Cutting-out the inactive cylinders acting as compressor other than for pumping air into the exhaust system
    • F02D17/026Cutting-out the inactive cylinders acting as compressor other than for pumping air into the exhaust system delivering compressed fluid, e.g. air, reformed gas, to the active cylinders other than during starting
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/0602Control of components of the fuel supply system
    • F02D19/0607Control of components of the fuel supply system to adjust the fuel mass or volume flow
    • F02D19/061Control of components of the fuel supply system to adjust the fuel mass or volume flow by controlling fuel injectors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/0639Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed characterised by the type of fuels
    • F02D19/0642Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed characterised by the type of fuels at least one fuel being gaseous, the other fuels being gaseous or liquid at standard conditions
    • F02D19/0644Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed characterised by the type of fuels at least one fuel being gaseous, the other fuels being gaseous or liquid at standard conditions the gaseous fuel being hydrogen, ammonia or carbon monoxide
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/0663Details on the fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02D19/0686Injectors
    • F02D19/0689Injectors for in-cylinder direct injection
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/0663Details on the fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02D19/0686Injectors
    • F02D19/0692Arrangement of multiple injectors per combustion chamber
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/08Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed simultaneously using pluralities of fuels
    • F02D19/081Adjusting the fuel composition or mixing ratio; Transitioning from one fuel to the other
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D39/00Other non-electrical control
    • F02D39/10Other non-electrical control for free-piston engines; for engines without rotary main shaft
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0218Details on the gaseous fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02M21/0248Injectors
    • F02M21/0275Injectors for in-cylinder direct injection, e.g. injector combined with spark plug
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/066Retrofit of secondary fuel supply systems; Conversion of engines to operate on multiple fuels
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M23/00Apparatus for adding secondary air to fuel-air mixture
    • F02M2023/008Apparatus for adding secondary air to fuel-air mixture by injecting compressed air directly into the combustion chamber
    • Y02T10/32
    • Y02T10/36

Abstract

本発明は、圧縮天然ガス、水素、及びアンモニア等の気体燃料で圧縮点火でき、更に始動目的で、又は気体燃料が利用できないか又は消費されて長期の運転時間が必要とされる場合に、ディーゼル燃料を含む液体燃料で運転可能である、二元燃料圧縮点火エンジン及び方法に関する。自己点火温度が高い燃料の点火は、圧縮前の吸気充填に高温の排気ガスを再循環することで保証される。既存のエンジンは、エンジンヘッドを交換することで二元燃料エンジンとして運転できるよう改造できる。種々の実施形態が開示されている。
【選択図】 図1

Description

関連出願

本出願は、2009年3月10日出願の米国仮出願番号61/159,031の優先権を主張するものである。

本発明は、圧縮点火エンジンの技術分野に関連している。

二元燃料圧縮点火エンジンは従来から良く知られている。一般には、このようなエンジンはディーゼル燃料と天然ガスとから成る二元燃料で運転される。従来、液体燃料と気体燃料との組み合わせは、ディーゼル燃料を従来型のディーゼル噴射装置から規定量だけ噴射でき、気体燃料を吸気流に噴射できるという利点があった。典型的に、このようなエンジンは、圧縮点火を開始させるために所定のディーゼル燃料を使用するようになっており、その後、気体燃料は出力向上のためにディーゼル燃料を補うようになっている。このようなエンジンは、アイドル時にディーゼル燃料100%で運転されることが多く、エンジンの出力要求が高くなると気体燃料の量が増えて、全出力では約80%の気体燃料で運転される

ディーゼル燃料は圧縮点火を達成するために気体燃料と共に使用されるが、エンジンが従来型のディーゼルエンジンである場合、気体燃料自体では圧縮点火を制御することができない。しかしながら、圧縮点火用に噴射されたディーゼル燃料を利用すると上手く作動するが、典型的には気体燃料の自己点火温度は従来型のディーゼルエンジンの自己点火温度よりも非常に高く、更に、自己点火が達成できたとしても、気体燃料が吸入空気と混合されることなく適切な時期に燃焼室に噴射されない限り、点火時期を制御する方法がない。

米国又は他の多くの地域で関心のある主要な気体燃料は安価で豊富な天然ガスである。しかしながら、天然ガスには、常温では液化しないが低温で液化するという欠点がある。乗用車やトラック等の普通自動車において、低温に維持する必要がある燃料を使用することは実用的ではない。従って、このような用途において、天然ガスは加圧状態で貯蔵する必要があり、圧縮天然ガスの単位容積あたりのエネルギ(エネルギ密度)は著しく制限される。つまり、自動車に動力を供給するために天然ガスを火花点火方式で、又は圧縮点火用の十分なディーゼル燃料と一緒に利用する場合、自動車の用途は著しく制限される。従って、このような二元燃料エンジンは、必要な場合、圧縮天然ガスが完全に使用された場合にはディーゼル燃料だけで作動する。

2007年11月25日公開の米国公開第2007/0245982号「低公害高性能エンジン、多気筒エンジン、及び運転方法」には、圧縮点火エンジン、及び圧縮点火エンジンを運転する方法が開示されており、特に、カムレスエンジン用のエンジン運転サイクルが含まれており、これによってディーゼル燃料は、従来の吸気行程ではなく圧縮行程の初期に燃焼室に噴射される。点火温度は燃焼室の非常に限られた空気量によって制限され、燃焼を継続して燃料を完全に消費するために点火後に追加の空気が噴射され、燃焼室温度をNOxが形成される温度以下に制限しながら、後続の燃焼点火のために残留排気ガスに十分な過剰空気(何らかの付加的な吸気口を使用するか又は使用しないで)を供給する。圧縮点火時期はエンジンのバルブ制御によって制御され、先行サイクルでの点火時期に基づいてサイクル毎に調整される。この運転サイクルは、燃焼前に高温排気ガス中でディーゼル燃料を完全に蒸発させてホットスポット及び完全に燃焼しない液滴を防止するという利点を含む、ディーゼル燃料に対していくつかの利点を有している。

米国公開第2007/0245982号

本発明は、圧縮天然ガス、水素、及びアンモニア等の気体燃料で圧縮点火でき、更に始動目的で、又は気体燃料が利用できないか又は消費されて長期の運転時間が必要とされる場合に、ディーゼル燃料を含む液体燃料で運転可能である、二元燃料圧縮点火エンジン及び方法に関する。自己点火温度が高い燃料の点火は、圧縮前の吸気充填に高温の排気ガスを再循環することで保証される。既存のエンジンは、エンジンヘッドを交換することで二元燃料エンジンとして運転できるようになる。

本発明による例示的なエンジンヘッド構造を示す平面図である。 ポペット弁内のポペット弁の例示的な構造を示す断面図である。 図1のエンジンの例示的な運転サイクルを示すカーブを表す。 本発明による別の例示的なエンジンヘッド構造を示す平面図である。 燃料として又は燃料の1つとしてアンモニアを使用すると共に、アンモニアを気化させて噴射圧力を得るために排気熱を使用する、例示的なエンジンヘッドの平面図である。

本発明は、カムレスエンジンでの使用が意図されており、電子制御システムはエンジンのバルブタイミング及び燃料噴射を制御するようになっている。このようなエンジンのバルブ制御システムは、米国特許第6,739,293号に開示されたような油圧式バルブ作動装置を使用することができるが、他のエンジンのバルブ制御システムを使用することもできる。電子制御システムがエンジンのバルブタイミング及び燃料噴射を制御するようになったカムレスエンジンはフリーピストンエンジンを含み、該エンジンはカムシャフト又はフリーピストンに連結されたクランクシャフトの何れも備えていない。

図1は、典型的な4気筒エンジン又はV8ディーゼルエンジンの片バンクを示す。図示のエンジンにおいて、全てのシリンダは同一構成であるが、この点は本発明を制限するものではない。詳細には、図1の実施形態において、各々のシリンダCは、2つの吸気弁IN1及びIN2、及び2つの排気弁E1及びE2を備える。更に、各々のシリンダは圧縮点火エンジン用の従来型の燃料噴射装置Fを備えることができるが、電子制御可能であることが好ましい。また、4つのシリンダは、各々に付随するオイルレールを備え、本実施形態では油圧弁作動システム、及び噴射装置、典型的には増圧式噴射装置に作動オイルを供給するために使用される(オイルレールと燃料噴射装置の接続手段は公知であるが、図面を複雑化しないよう図示していない)。また、4つのシリンダ全てには、ターボ過給器(図示せず)を経由して空気が供給される吸気マニホルド、及びターボ過給器を駆動する排気マニホルドが連結されている。

本実施形態において、吸気弁IN1及び排気弁E2の両者は、図2に示すような内側ポペット弁20及び外側ポペット弁22を有する複式ポペット弁である。外側ポペット弁22は、閉鎖位置ではスプリング34で囲まれており、好ましい実施形態において、3方スプール弁である3方制御弁38から供給される作動流体に応じて開放位置に付勢されることができる。本構成において、外側ポペット弁22が開放されると、内側ポペット弁20は外側ポペット弁22に追従して閉鎖状態を維持できる。従って、外側ポペット弁22が開放されるとスプリング28及び34の両方は圧縮される。また、外側ポペット弁22が閉じると内側ポペット弁20は3方弁32の制御によって単独で開くことができ、スプリング34はスプリング28よりも強い。所望であれば、内側ポペット弁20のリフト量は、外側ポペット弁22が開いた状態で内側ポペット弁20が開くことができるように、外側ポペット弁22のリフト量よりも大きくすることができるが、以下の記載で理解できる通り、本発明に必須の構成ではない。各ポペット弁の間、又は外側ポペット弁とハウジングとの間のシーリングは、図示のOリング溝に嵌るOリングによって達成される。

内側ポペット弁20は3方弁32で制御される油圧ピストン30によって作動され、外側ポペット弁は3方弁38で制御される油圧ピストン36によって作動される。典型的には(必須ではないが)、エンジンオイルは作動流体として使用される。バルブシート24は、エンジンヘッドの従来型のバルブシートでマニホルドに連結されているが、内側ポペット弁20との流体連通は、ポート26及びハウジングを取り囲む開口(図示せず)を経由して行われる。

図1に戻ると、吸気弁IN1の内側ポペット弁は、加圧された気体燃料、典型的には圧縮天然ガスの供給源に接続されるが、水素等の他の気体燃料も使用できることに留意されたい。排気弁E2の内側ポペット弁20は、高圧空気レール又はマニホルドに接続されるが、該空気マニホルドは典型的には空気貯蔵タンクAIRによって増大できる大きな一時的貯蔵能力を有している。排気弁E2の内側ポペット弁20のタイミングを制御することで、任意のシリンダは吸入空気を圧縮して、この圧縮空気を高圧空気マニホルドに供給すること、又は、高圧空気を任意のシリンダに噴射して爆発(膨張)行程の期間に燃焼を継続させることができる。

別の方法として、吸気弁IN1の内側ポペット弁は空気貯蔵タンクAIRによって増大できる高圧空気レールに接続することができ、排気弁E2の内側ポペット弁20は、加圧された気体燃料の供給源に接続することができる。

好ましいエンジの作動サイクルを図3に示す。全てのシリンダは同一なので、任意のシリンダを圧縮シリンダとして使用し、任意のシリンダを燃焼シリンダとして使用することができる。この点に関して、一般的には、任意の1つのシリンダを時として燃焼シリンダとして、その後、圧縮シリンダとして、交互に使用することが望ましく、エンジンの温度分布が均一になり、結果的に、専用の燃焼シリンダのための余分な冷却能力をもたらす何らかの特別な対策を必要とすることなく、従来のエンジンブロックが使用可能となる。また、好まし実施形態において、シリンダが圧縮シリンダとして使用される場合、図3の下側の曲線に示すように、2ストロークの圧縮サイクルで使用される。従って、任意の1つのシリンダは、約2/3の時間だけ燃焼シリンダとして使用し、約1/3の時間だけ圧縮シリンダとして使用することができる。また、シリンダを圧縮シリンダと燃焼シリンダとの間で移行させる影響を最小限にするために、例えば2回の燃焼サイクルを行いその後に2回の圧縮サイクルを行うのではなく、圧縮シリンダとして使用するように切り換える前に少なくとも数分間だけシリンダを燃焼シリンダとして作動させることが好ましい。この点に関連して、一対の圧縮行程の終わりにはその圧縮シリンダ内の残留ガスは比較的低温であり、爆発行程後の燃焼シリンダよりも酸素富化の状態にある。この点を説明するために、圧縮シリンダの圧力が吸気マニホルドの圧力より低下した時に、圧縮行程の後に排気弁を開き、燃焼シリンダの排気ガスを排気マニホルドから引き込んで、圧縮シリンダに残留する空気と混合した後に、次の4サイクル燃焼サイクルの初期に混合気を排気することができる。いずれにしても、シリンダの圧縮サイクルの後の最初の燃焼サイクルは、次の燃焼サイクルとは別の制御を必要とするが、この場合も、エンジンバルブ及び噴射装置の電子制御の柔軟性により、並びに等価サイクル毎に各等価サイクルを振り返って制御を調整することで、その相違を簡単に補償することができる。

ピストンの下死点位置Bと上死点位置Tとの間で、圧縮シリンダにおいて圧縮が起こり(図3の下側のグラフ)、圧縮シリンダの圧力が高圧空気マニホルドの圧力に等しいか又は僅かに上回る場合にそれぞれの排気弁E2の内側ポペット弁は開放され、その後、ピストンが上死点位置に到達すると閉鎖される。圧縮によって空気量は非常に低減されるので小型バルブで十分である。その後、ピストンは上死点位置から下がり、圧縮シリンダの圧力は直ぐに低下して、この圧力が吸気マニホルドの圧力と概ね等しくなると、1つ又は好ましくは両方の吸気弁IN1及びIN2は開放されて吸気マニホルドから空気を吸入し、ピストンが圧縮行程直前の下死点に到達すると吸気弁は閉鎖する。

燃焼サイクルに関して好ましい実施形態で利用されるサイクルは、図3の上側のグラフに見ることができる。燃焼行程又は爆発行程の後で、ピストンが概ね下死点位置に到達すると排気弁が開き(EVO)従来の排気行程となり、ピストンが概ね上死点位置に到達すると排気弁は閉じる(EVC)。その後、再度吸気弁が開き、制御された量のいずれかの燃料(液体又はガス、又は両方)が燃焼室に噴射されて吸気弁が閉じ、続いて排気弁が開き、その後、ピストンの下死点位置で排気弁が閉じる、従って、所定の新鮮な空気及び所定の燃料が燃焼シリンダに吸入され、その後、所定の高温排気が燃焼シリンダに引き戻された後に圧縮行程が始まる。種々のエンジンバルブの作動タイミングを適切に制御及び調節することで、圧縮点火がピストンの概ね上死点位置で起こることになり、まず燃焼室の圧力及び温度が上昇し、ピストンが上死点から離れるにつれて圧力及び温度が低下する。吸気行程の期間に噴射される燃料量は、圧縮点火が起こると意図的に制限され、焼室の温度上昇は窒素酸化物(NOx)が生成する温度以下に制限される。燃焼シリンダの圧力が高圧空気レール圧力まで低下すると、それぞれの排気弁E2の内側ポペット弁20が開放されて追加の気体燃料(燃料2)が燃焼室に噴射され、吸気行程の期間に噴射されて燃焼状態にある燃料によって点火される。勿論、気体燃料が利用できない場合(又は、既に消費された場合、又はエンジンが運転される場所では入手できない場合)、必然的ではないが典型的にはディーゼル燃料である液体燃料を噴射することができる。

前述の燃焼シリンダのサイクルにおいて、圧縮点火後の爆発行程の期間に噴射される燃料は、通常、気体燃料とすることができる。吸気行程の期間に噴射される燃料は、気体燃料又は液体燃料のいずれかとすることができ、液体燃料は、ディーゼル燃料、ガソリン、又は他の適切な液体燃料である。吸気行程の終了時又はその近傍に一部の排気ガスの吸入により圧縮行程の初期に燃焼室へ高温充填を行うことでき、実質的にディーゼル燃料よりも自己点火温度が高い圧縮天然ガス等の気体燃料であっても、圧縮状態で圧縮点火を実現する高温状態がもたらされる。この点に関して、カムレスエンジンのバルブタイミングを制御することで、所望のクランクシャフト角の範囲での圧縮点火を維持するようにサイクル毎の調節が可能になる。従って、本発明によれば、繰り返し可能な気体燃料の圧縮点火が実現できるので、エンジンは完全に気体燃料で運転でき、点火が液体燃料(ディーゼル燃料)を用いて行われ、気体燃料が結果的に燃焼シリンダ内の温度上昇を有意に制御することなく点火される従来技術とは異なっている。

エンジンの冷間始動に関し、エンジンは従来方式の4行程ディーゼルサイクル(又は2行程ディーゼルサイクル)を用いて始動し、所定の暖機期間の後に、気体燃料専用に直接切り替える必要がある。別の方法として、最初に、圧縮点火を目的として吸気行程の期間にディーゼル燃料を噴射し、爆発行程の期間に気体燃料を噴射するように切り換え、その後、完全に気体燃料で運転し、気体燃料を使い果たした場合には、車両の航続距離を延ばすためにディーゼル燃料での運転に再び戻る。更に別の方法として、冷間始動は、吸気行程の期間にディーゼル燃料を噴射して圧縮行程の期間に点火した後、爆発行程の期間に気体燃料を噴射し、その後、エンジンの運転状態が許す場合には100%気体燃料の運転に切り換えることで実現できる。

圧縮点火後の燃焼温度のピークは、圧縮時に酸素リッチ環境で燃料量を限定することで、又は燃料リッチ環境で酸素量を限定することで制限できることに留意されたい。更に別の方法として、ほぼ理論空燃比とすることができるが、非反応成分の大きな成分(排気ガス)を伴う。更に別の方法として、アイドル時又はエンジン出力要求が低い時には、燃焼開始時にNOx形成温度に到達することなく、吸気行程の期間に全ての必要な燃料を噴射することができるので、爆発行程の期間に燃料を噴射する必要がない。いずれにしても、吸入される吸入空気量、排気ガス再循環量、吸気行程の期間に燃焼シリンダに噴射される燃料量及び燃料の種類、爆発行程の期間に燃焼シリンダに噴射される空気量、燃料量、及び燃料の種類、及びこれら全ての事象タイミングは、全て別々に制御可能であり、点火、燃焼、燃焼シリンダ内の最大温度、及びエンジン出力を別々に制御できる。

どの方法を用いても、本発明では気体燃料のみの圧縮点火モードでの運転が可能であり、点火を促進するディーゼル燃料を使用するする必要はない。これにより低公害で気体燃料を最大限使用することができ、更に必要な時に車両の航続距離を延ばすことができる。航続距離延長の有用性は、航続距離を延ばす必要が滅多に又は全くなくても多くの購入者は航続距離の短い圧縮天然ガス車両の購入を嫌がるので、市場の見地から非常に重要である。また、本発明の別の利点は、多くの場合、既存のディーゼルエンジン及びエンジン設計は、ディーゼル燃料のバックアップで、圧縮天然ガスでもって運転するための旧型装置の改装であり、結果的に、圧縮天然ガスで運転することで、及び航続距離を延ばすためにディーゼル燃料で運転する場合でも本質的に完全燃焼を保証してNOx生成物を除去する改善された運転サイクルの下でエンジンを運転することで、旧型ディーゼルエンジンの主要な汚染源を有効に低減する。このような旧型装置の改装は、通常は車両の交換につながる場合もあるエンジン交換よりも遙かに安価である。

図1において、オイル供給経路が示されており、オイルレール内を所望の圧力に維持するために逆止弁CV3経由でオイルレールへ圧送すると共に逆止弁CV4及び制御弁V2経由でアキュムレータACCへオイルを圧送するポンプPに、逆止弁CV2経由でオイルを供給し、又は過剰なポンプ容量を制御弁V1及び逆止弁CV1経由で分流してポンプ入口へ戻してポンプ出口とポンプ入口の差圧が小さい状態で作動させるようになっている。追加のエンジン出力が必要な場合、3方制御弁V2が作動され逆止弁CV4経由でアキュムレータACCへ向かう流れが阻止されて、アキュムレータからポンプPの入口への流れが可能になる。これによりポンプが圧送する差圧が低減してポンプが使う出力が小さくなる。アキュムレータ内の圧力がオイルレールの所望圧力よりも大きい場合、ポンプは油圧モータとして機能して実際にポンプ駆動側に出力を戻すことができる。従って、アキュムレータACCを加圧するとエンジンブレーキ機能を高めること、又は追加のエンジン出力増大期間に備えて蓄積することができる。

また、図1には空気貯蔵タンクAIRが示されている。空気貯蔵タンクは、通常のエンジン運転期間に空気レールの圧力サージを安定させるために使用できる。また、空気貯蔵タンクAIRは、例えば車両エンジンを車両ブレーキ用途に使用する際に高圧空気を貯蔵するために使用できる。この点において、従来のジェイクブレーキ(ジェイクブレーキ)(Jacobs Vehicle Systems社の登録商標)では、圧縮行程の終了時に排気弁を開き、圧縮エネルギを逃がしてエンジンブレーキを付与するようになっている。本発明においては、エンジンブレーキ用途で、全てのシリンダを圧縮シリンダとして2行程サイクルで使用して、ジェイクブレーキに対して2倍のエンジンブレーキ作用をもたらす。しかしながら、本発明において、吸気行程の終了時又はその近傍で、シリンダは瞬間的に空気レールへ接続することができる。これによりシリンダ内圧が非常に高くなり、シリンダは、圧縮のための後続の下方ストロークで多くの空気を取り込む前でピストンが上死点近くに又は上死点に到達した後で、排気に放出される前に、又はエネルギ貯蔵のために最初に高圧レールその後に排気に放出される前に、充填空気を通常よりも高圧に圧縮するために大きなエネルギを使用する。このことはジェイクブレーキよりも何倍ものブレーキングをもたらすために使用できる。

更に、ジェイクブレーキの1つの問題は排気騒音が発生することである。圧縮行程の上死点で排気弁を開くと非常に高圧のパルスが消音器系に現れて大きな排気騒音が発生する。結果的に、住宅地域でのジェイクブレーキの使用はしばしば禁止される。本発明によると、排気弁は開放されず、シリンダ圧がほぼ吸気マニホルド圧に低下した後でのみ吸気弁が開放される場合には、高圧パルスが大気に放出されない。それどころか、高圧空気は空気貯蔵タンクAIRに接続され、過剰な高圧空気は空気タンクから流出する。このことは対処すべき高圧パルスが存在しないので消音問題を容易にする。また、流出する空気圧力はエンジン回転数に無関係なので、ノイズ成分は再現可能であり同調ノイズ抑制技術が利用可能である。このことは、排気の圧力パルス周期がエンジン回転数に比例するジェイクブレーキでは実現できない。結果的に、本発明は、強力なエンジンブレーキ性能を提供しながらジェイクブレーキに関連する使用上の制約を回避するように構成できる。

図4を参照すると、図1のエンジンの2つの典型的なシリンダに関する別の実施形態が示されている(図において、特定の部分のみ図示されており、燃料噴射装置に供給する燃料レール及びオイルレールは図示されていない)。本実施形態では図1の実施形態と同じサイクルで運転される。しかしながら、本実施形態において、全てのエンジンバルブは同軸ペアであり、2つの空気貯蔵タンク、つまり高圧空気タンク及び低圧空気タンクが使用される。高圧空気タンクは、前述のように燃焼シリンダへ空気を噴射するために使用される。低圧空気タンクは低圧空気を貯蔵し、車両装備品を駆動するといった他の目的で使用される。特定の用途において、エンジンは、スプレーガン、空圧式ツール、ジャックハンマを駆動する目的での空気圧縮機として使用でき、シリンダが燃焼シリンダではなく圧縮シリンダとして使用される時間割合を増やし、圧縮空気を必要に応じていずれかの空気レールに導き、それぞれの内側ポペット弁を横切る圧力降下が僅かなように適宜に時間を決めることで実現できる。ここで2つの内側ポペット弁は、低圧空気を低圧空気貯蔵タンクへ排気するように使用できるが、低圧空気が大量にあることに起因している。この構成によれば、高価な別体の移動式エンジン駆動圧縮ユニットが必要なくなり、車両エンジンを必要な時に移動式圧縮ユニットとして機能させることができ、コスト増加は僅かである。更に、全てのエンジンバルブ及びエンジンバルブ駆動システムを同一にすると製造コストで有利である。全ての実施形態において、加圧空気、特に高圧空気の利用性は、エンジンの冷間始動時に有利である。

前述の例示的な実施形態の説明において、エンジンバルブ作動タイミング、燃料噴射タイミング、及び空気噴射タイミング等は概略的に説明されているが、動特性及び他の作用、並びに性能を最大にするためのサイクル毎の調節は、本明細書の説明の有意な変形物をもたらすことに留意されたい。

本発明のエンジンは、エンジンバルブ(カムレスエンジン)及び燃料噴射の電子制御装置を搭載し、従来型の圧縮点火エンジンとして作動可能な吸気弁及び排気弁を備えるので、2007年10月25日公開の米国特許公開番号2007/0245982号「低公害高性能エンジン、多気筒エンジン、及びその運転方法」、2009年10月30日公開の米国特許公開番号2008/0264393号「低公害高性能圧縮点火エンジンの運転方法」、及び2009年7月23日公開の米国特許公開番号2009/0183699号「圧縮点火エンジン及びその方法」等に開示される任意の運転サイクルを用いて運転することができるが、これらの開示内容は参照により本明細書に組み込まれている。液体燃料又は気体燃料のいずれも任意の噴射イベントの任意の部分で使用できる。

本発明によるエンジンで使用可能な燃料の1つはアンモニア(NH3)である。燃料としてのアンモニアにはいくつかの利点及びいくつかの欠点がある。主たる利点は、生産用のエネルギ源と水とがあれば生産でき、公知の技術を使って相当安全に貯蔵及び輸送できる点である。他の利点は、燃焼生成物は単純に窒素と水なので無公害である。少なくとも水素との比較による他の利点は、臭いを発生するので、高濃度では有毒であるが、何らかの爆発のリスクが生じる前に僅かな漏れも容易に検出できる点である。欠点は、いくつかの種類のエンジンにおいて、アンモニアの沸点は−33°Cであり、加圧状態にしておかないと気化してしまう点である。また、アンモニアの臨界温度は132.4°C(270.32°F)であり、この温度以上ではどんな加圧状態でもガス状態となり、臨界温度に近づく場合には液体状態に保つよう高い圧力が必要である。アンモニアの火炎伝播速度は比較的低く、自己点火温度は651°Cである。この温度は、圧縮比が15:1と20:1との間の典型的ディーゼルエンジンの圧縮行程で典型的に形成される温度よりも僅かに高い。アンモニアのエネルギ密度は比較的低く、3ガロンのアンモニアのエネルギ密度は1ガロンのガソリンにほぼ相当し、約2.35ポンドのアンモニアのエネルギ密度は1ポンドのガソリンに相当する。

本発明のエンジンに燃料としてアンモニアを使用すると興味深い可能性がある。アンモニアの低いエネルギ容量の一部は、圧縮点火エンジンの高圧縮比に起因する高効率によって形成される。また、アンモニアの遅い火炎伝播速度は、圧縮点火エンジンに帰結するものではない。最後に、沸点が低いので、アンモニアは気体燃料として又は液体燃料として、又は二者択一的に使用でき、本発明のエンジンにおいては気体燃料及び液体燃料の両方で使用できる。冷間始動のために、実質的に吸入空気を加熱して、従来の圧縮点火を得るために上死点近傍又は上死点においてアンモニアの噴射を開始することで、従来の圧縮点火サイクルを利用して始動できる。一度エンジンが稼働すると、高温の排気ガスを吸気行程の期間に燃焼シリンダに再循環することができ、液体又は好ましくは気体アンモニアを吸気行程の期間に噴射される燃料とすることができる(図3の上側のカーブ参照)。所望であれば、吸気行程の期間に噴射されるアンモニア量は、後続の燃焼行程で使用されるアンモニア量の全てを占めることができ、点火時に燃焼室に存在する空気量(酸素)が制限されて(燃料リッチ)、燃焼室のピーク温度をNOx生成に必要な温度未満に制限でき、点火後の空気噴射は、燃焼を持続して爆発行程の期間中に燃焼室のアンモニアを全て消費する。吸気行程の期間に追加の空気を取り込むことなく次のサイクル期間に燃焼を開始するように、爆発行程の後に燃焼室に十分な過剰酸素が存在できること、及び、全ての燃料が吸気行程の期間に噴射できるので爆発行程の期間に噴射される燃料はゼロとすることができることに留意されたい。

エンジン運転温度でエンジンヘッドの噴射装置から液体アンモニアを噴射することは、この温度でのアンモニアの蒸気圧、及びエンジン停止時のエンジン温度ピークが噴射を不可能にする場合があるので、非常に難しい。しかしながら、噴射は冷間エンジンでは可能であり、又はその代わりに、前述のように通常のディーゼルサイクルにディーゼル燃料を使用して始動することができる。しかしながら、気体アンモニアは、図3の上側のカーブに示すように、爆発行程の期間に、燃焼室の圧力を適切に幾分超える蒸気圧まで、アンモニアを排気ガスで加熱することで、例えばエンジンバルブIN1の内側バルブから噴射できる。これは本質的に、燃料及び爆発行程の期間に噴射されるかなりの量の高圧ガスとして、排気ガス熱で加熱される前に、小容積の液体アンモニアを図5のポンプPで供給することで排気ガス熱の一部を回収する。

既存のエンジンは、エンジンヘッドを本発明のヘッド構造の1つを組み込んだエンジンヘッドに変更することで、本発明の二元燃料エンジンに改造して運転することができる。

本明細書では、本発明の特定の好ましい実施形態を開示し説明しているがこれは例示目的であり本発明を限定するものではなく、当業者であれば形状及び詳細構造の種々の変更が本発明の精神及び範囲を逸脱することなく可能であることを理解できるはずである。

Claims (24)

  1. 気体燃料及び/又は液体燃料で運転可能なエンジンにおいて、
    装置はエンジンヘッドを備え、前記エンジンヘッドはエンジンの各々のシリンダに関して、
    吸気マニホルドにつながる一対の吸気弁と、排気マニホルドにつながる一対の排気弁と、燃料噴射装置とを備え、
    第1の吸気弁及び第1の排気弁の各々は、前記吸気弁及び前記排気弁のそれぞれの内部に内側弁を有し、
    前記第1の吸気弁及び前記第1の排気弁の一方の前記内側弁は、気体燃料源に接続され、
    前記第1の吸気弁及び前記第1の排気弁の他方の前記内側弁は、空気貯蔵装置に接続され、
    前記燃料噴射装置は、液体燃料源に接続されて各々のシリンダに直接噴射を行うようになっていることを特徴とする装置。
  2. エンジンの各々のシリンダに関して、
    前記第1の吸気弁の前記内側弁は、前記気体燃料源に接続され、
    前記第1の排気弁の前記内側弁は、前記空気貯蔵タンクに接続されることを特徴とする、請求項1に記載の装置。
  3. 前記空気貯蔵装置は空気レールであることを特徴とする、請求項1に記載の装置。
  4. 記空気貯蔵装置は空気貯蔵タンクに接続される空気レールであることを特徴とする、請求項1に記載の装置。
  5. 前記エンジンは多気筒エンジンであり、前記空気貯蔵装置は、各々のシリンダに関する前記第1の吸気弁及び前記第1の排気弁の一方の前記内側弁に接続されることを特徴とする、請求項1に記載の装置。
  6. 燃料噴射装置作動オイルを加圧下で前記燃料噴射装置へ供給するオイルレールを更に備えることを特徴とする、請求項1に記載の装置。
  7. 前記エンジンの各々のシリンダに関して、両吸気弁及び両排気弁の各々は、それぞれの吸気弁及び排気弁の内部に内側弁を備えることを特徴とする、請求項1に記載の装置。
  8. 前記空気圧貯蔵装置は、高圧空気貯蔵装置であり、
    前記第1の吸気弁の一方及び前記第1の排気弁の一方の前記内側弁は、低圧空気貯蔵装置に接続され、前記低圧空気貯蔵装置は、前記高圧空気貯蔵装置よりも低い低圧空気を貯蔵することを特徴とする、請求項7に記載の装置。
  9. 気体燃料及び液体燃料で運転可能なエンジンにおいて、
    装置は多気筒用のエンジンヘッドを備え、前記エンジンヘッドはエンジンの各々のシリンダに関して、
    吸気マニホルドにつながる一対の吸気弁と、排気マニホルドにつながる一対の排気弁と、燃料噴射装置とを備え、
    第1の吸気弁及び第1の排気弁の各々は、前記吸気弁及び前記排気弁のそれぞれの内部に内側弁を有し、
    前記第1の吸気弁及び前記第1の排気弁の一方の前記内側弁は、気体燃料源に接続され、
    前記第1の吸気弁及び前記第1の排気弁の他方の前記内側弁は、空気貯蔵装置に接続される空気レールに接続され、
    前記燃料噴射装置は、液体燃料源に接続されることを特徴とする装置。
  10. エンジンの各々のシリンダに関して、
    前記第1の吸気弁の前記内側弁は、前記気体燃料源に接続され、
    前記第1の排気弁の前記内側弁は、前記空気貯蔵タンクに接続されることを特徴とする、請求項9に記載の装置。
  11. 燃料噴射装置作動オイルを加圧下で前記燃料噴射装置へ供給するオイルレールを更に備えることを特徴とする、請求項9に記載の装置。
  12. 前記エンジンの各々のシリンダに関して、両吸気弁及び両排気弁の各々は、それぞれの吸気弁及び排気弁の内部に内側弁を備えることを特徴とする、請求項9に記載の装置。
  13. 前記空気圧貯蔵装置は、高圧空気貯蔵装置であり、
    前記第1の吸気弁の一方及び前記第1の排気弁の一方の前記内側弁は、低圧空気貯蔵装置に接続され、前記低圧空気貯蔵装置は、前記高圧空気貯蔵装置よりも低い低圧空気を貯蔵することを特徴とする、請求項12に記載の装置。
  14. 前記エンジンは、カムレスエンジンであることを特徴とする、請求項9に記載の装置。
  15. 多気筒エンジンを気体燃料及び/又は液体燃料で運転する方法であって、
    少なくとも1つのシリンダを2行程サイクルの圧縮シリンダとして運転して吸入空気を圧縮する段階と、
    少なくとも1つのシリンダを4行程サイクルの燃焼シリンダとして運転する段階と、
    を含み、
    前記少なくとも1つのシリンダを4行程サイクルの燃焼シリンダとして運転する段階は、
    a) 吸気行程の期間に、前記燃焼シリンダに空気を取り込み、前記燃焼シリンダに前記燃料の一方を噴射し、前記燃焼シリンダに排気ガスを取り込み、
    b) a)の吸気行程に続く圧縮行程の期間に前記燃焼シリンダの内容物を圧縮し、圧縮行程の終わり又はその近傍で圧縮点火することで燃焼を開始させ、
    c) b)の圧縮行程に続く爆発行程の期間に、気体燃料と、前記圧縮シリンダとして作動するシリンダで圧縮された吸入空気とを、前記燃焼シリンダに噴射し、
    d) c)の爆発行程に続く排気行程の期間に、前記燃焼シリンダの内容物を排気し、
    e) a)からd)を繰り返す、
    ことを特徴とする方法。
  16. 前記a)で噴射される燃料は、気体燃料であることを特徴とする、請求項15に記載の方法。
  17. 前記a)で噴射される燃料は、液体燃料であることを特徴とする、請求項15に記載の方法。
  18. 前記a)で噴射される燃料は、ディーゼル燃料であることを特徴とする、請求項15に記載の方法。
  19. 前記a)で噴射される燃料は、ある時は気体燃料、ある時は液体燃料であることを特徴とする、請求項15に記載の方法。
  20. 前記a)で噴射される燃料は、ある時は液体燃料、ある時は気体燃料であることを特徴とする、請求項15に記載の方法。
  21. 前記a)で噴射される燃料は、液体アンモニアであることを特徴とする、請求項15に記載の方法。
  22. 前記a)で噴射される燃料は、気体アンモニアであることを特徴とする、請求項15に記載の方法。
  23. 前記c)で噴射される燃料は、気体アンモニアであることを特徴とする、請求項15に記載の方法。
  24. 前記多気筒エンジンは、カムレスエンジンであることを特徴とする、請求項15に記載の方法。
JP2011554167A 2009-03-10 2010-03-10 二元燃料圧縮点火エンジン及び方法 Pending JP2012520421A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15903109P true 2009-03-10 2009-03-10
US61/159,031 2009-03-10
PCT/US2010/026874 WO2010104985A2 (en) 2009-03-10 2010-03-10 Dual fuel compression ignition engines and methods

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2012520421A true JP2012520421A (ja) 2012-09-06

Family

ID=42078832

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011554167A Pending JP2012520421A (ja) 2009-03-10 2010-03-10 二元燃料圧縮点火エンジン及び方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8327831B2 (ja)
EP (1) EP2406479B1 (ja)
JP (1) JP2012520421A (ja)
WO (1) WO2010104985A2 (ja)

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2441941A3 (de) * 2010-10-12 2013-09-18 Alfred Trzmiel Verbrennungsmotor sowie Nach/Umrüstsatz für einen solchen Verbrennungsmotor
US8887690B1 (en) * 2010-07-12 2014-11-18 Sturman Digital Systems, Llc Ammonia fueled mobile and stationary systems and methods
US8671920B2 (en) * 2010-08-31 2014-03-18 GM Global Technology Operations LLC Internal combustion engine
JP5618803B2 (ja) * 2010-12-09 2014-11-05 日立造船株式会社 2ストロークエンジンおよび4ストロークエンジン
US9026339B1 (en) 2011-03-30 2015-05-05 Sturman Digital Systems, Llc Multiple fuel-type compression ignition engines and methods
US9206738B2 (en) 2011-06-20 2015-12-08 Sturman Digital Systems, Llc Free piston engines with single hydraulic piston actuator and methods
US9464569B2 (en) 2011-07-29 2016-10-11 Sturman Digital Systems, Llc Digital hydraulic opposed free piston engines and methods
CN103717859A (zh) * 2011-08-09 2014-04-09 净化空气动力公司 用于控制多模式发动机中的预混燃烧的方法和设备
FR2979378A1 (fr) * 2011-08-30 2013-03-01 Peugeot Citroen Automobiles Sa Systeme d'alimentation en fluide et moteur a combustion interne comportant un tel systeme
FR2983906B1 (fr) * 2011-12-09 2014-06-27 Michel Aguilar Procede d'allumage thermique de moteur a combustion pulsee, ainsi que thermoreacteur a allumage thermique
WO2013130661A1 (en) 2012-02-27 2013-09-06 Sturman Digital Systems, Llc Variable compression ratio engines and methods for hcci compression ignition operation
US9303559B2 (en) * 2012-10-16 2016-04-05 Raymond F. Lippitt Internal combustion engines
US9631548B2 (en) * 2012-10-16 2017-04-25 Ford Global Technologies, Llc Internal combustion engine which can be operated with liquid and with gaseous fuel and a method for operating an internal combustion engine of this kind
GB2540315A (en) * 2014-04-03 2017-01-11 Sturman Digital Systems Llc Liquid and gaseous multi-fuel compression ignition engines
AT517205B1 (de) * 2015-06-23 2016-12-15 Ge Jenbacher Gmbh & Co Og Dual-Fuel-Brennkraftmaschine
WO2017058959A1 (en) * 2015-09-28 2017-04-06 Sturman Digital Systems, Llc Fully flexible, self-optimizing, digital hydraulic engines and methods with preheat
CN105649810A (zh) * 2016-02-04 2016-06-08 大连理工大学 双燃料发动机燃料喷射方式
EP3464838A1 (en) * 2016-06-02 2019-04-10 Volvo Truck Corporation Valve arrangement
WO2017207055A1 (en) * 2016-06-02 2017-12-07 Volvo Truck Corporation Valve arrangement and valve guide
US10371374B2 (en) * 2016-08-30 2019-08-06 Fisher Controls International Llc Multi-cone, multi-stage spray nozzle
JP6551457B2 (ja) * 2017-04-28 2019-07-31 トヨタ自動車株式会社 Internal combustion engine
GB2570344A (en) * 2018-01-23 2019-07-24 Ulemco Ltd Operating a compression ignition engine fuelled with a combination of a hydrocarbon fuel and hydrogen

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3881459A (en) * 1974-02-28 1975-05-06 Werner Gaetcke Inlet valve for internal combustion engine and method for supplying fuel thereto
FR2293601B1 (ja) * 1974-12-03 1980-10-31 Duvant
US4957073A (en) * 1981-10-19 1990-09-18 Bergeron Charles W Multiple concentric intake/exhaust valve system for an internal combustion engine
US5228423A (en) * 1991-10-12 1993-07-20 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Dual-fuel engine
US5357914A (en) * 1993-08-24 1994-10-25 Acro-Techn Inc. Vented valve mechanism for internal combustion engines
DE19504239A1 (de) * 1995-02-09 1996-08-14 Bosch Gmbh Robert Inlet valve for a combustion chamber of an internal combustion engine
US5782215A (en) * 1997-06-13 1998-07-21 Engelmann; Mark M. Intake/exhaust valve
US6415749B1 (en) * 1999-04-27 2002-07-09 Oded E. Sturman Power module and methods of operation
US6427660B1 (en) 2000-07-20 2002-08-06 Ford Global Technologies, Inc. Dual fuel compression ignition engine
US6739293B2 (en) 2000-12-04 2004-05-25 Sturman Industries, Inc. Hydraulic valve actuation systems and methods
GB2402169B (en) * 2003-05-28 2005-08-10 Lotus Car An engine with a plurality of operating modes including operation by compressed air
EP1728995A3 (en) 2005-05-31 2011-03-16 Nissan Motor Co., Ltd. Combustion control method and apparatus for a direct injection spark ignition internal combustion engine
US7188587B1 (en) * 2005-11-30 2007-03-13 Delphi Technologies, Inc. Methods for operating a compression ignition engine
US7793638B2 (en) * 2006-04-20 2010-09-14 Sturman Digital Systems, Llc Low emission high performance engines, multiple cylinder engines and operating methods
US20080264393A1 (en) 2007-04-30 2008-10-30 Sturman Digital Systems, Llc Methods of Operating Low Emission High Performance Compression Ignition Engines
US7958864B2 (en) * 2008-01-18 2011-06-14 Sturman Digital Systems, Llc Compression ignition engines and methods

Also Published As

Publication number Publication date
WO2010104985A2 (en) 2010-09-16
US8327831B2 (en) 2012-12-11
WO2010104985A4 (en) 2011-05-19
EP2406479B1 (en) 2015-08-05
US20100229838A1 (en) 2010-09-16
EP2406479A2 (en) 2012-01-18
WO2010104985A3 (en) 2011-03-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10233871B2 (en) Air-enriched gaseous fuel direct injection for an internal combustion engine
RU2627762C2 (ru) Способ работы двигателя внутреннего сгорания с самовоспламенением
US9482168B2 (en) Mid-cycle fuel injection strategies
US9234452B2 (en) Direct injection gas engine and method
US9416760B2 (en) Three-way needle control valve and dual fuel injection system using same
CA2532775C (en) Method and apparatus for delivering two fuels to a direct injection internal combustion engine
KR101693895B1 (ko) 복합 착화방식의 디젤-가솔린 혼합연소엔진과 그 제어방법 및 복합 착화방식의 디젤-가솔린 혼합연소시스템
US9453483B2 (en) Fuel injector for dual fuel common rail system
US8065878B2 (en) Two phase exhaust for internal combustion engine
CA2898105C (en) Internally cooled internal combustion engine and method thereof
US7121254B2 (en) Compression-ignited IC engine and method of operation
US8944027B2 (en) Dual fuel injection compression ignition engine and method of operating same
US7464688B2 (en) Active radical initiator for internal combustion engines
CA2405468C (en) Gaseous and liquid fuel injector with a two-way hydraulic fluid control valve
US5329908A (en) Compressed natural gas injection system for gaseous fueled engines
US7004116B2 (en) Four stroke auto-ignition engine
US9255539B2 (en) Spark-ignition direct injection engine
US6427660B1 (en) Dual fuel compression ignition engine
CN103764994B (zh) 一种双燃料喷射器、系统及运行双燃料喷射器的方法
US7627416B2 (en) Method and apparatus for operating a dual fuel internal combustion engine
KR101704064B1 (ko) 복합 착화방식의 디젤-가솔린 혼합연소엔진과 그 제어방법 및 복합 착화방식의 디젤-가솔린 혼합연소시스템
CN103925119B (zh) 气体共轨燃料系统及使用该系统的高压缩比发动机
US7270108B2 (en) Opposed piston, homogeneous charge pilot ignition engine
CN102498272B (zh) 具有用于渡过涡轮迟滞的连接的压力罐的涡轮增压往复活塞式发动机及操作所述发动机的方法
KR101602841B1 (ko) 파일럿 오일 분사용 및 자기 점화 내연 기관의 연소실로의 가스 연료 분사용 연료 밸브