JP2013545028A - Internal combustion engine, exhaust valve and cylinder head therefor, and manufacture, operation and use of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
本発明は、シリンダ1とクランクシャフトと協働するピストン3とによって画定された、少なくとも1つの燃焼室2を有する内燃機関、特に2サイクル大型ディーゼルエンジンに関し、燃焼室は、それぞれ排気弁9の弁頭8と配設された弁座との間に形成された、少なくとも1つの燃料ガス排気口20と、少なくとも1つの過給空気流入口4とを有し、排気弁は開いた位置と閉じた位置との間で動作可能である。燃料ガス排気口は、少なくとも1つの排気管11と少なくとも1つの燃料ガス流出管18;118aとに接続され、それにより、燃焼の際に発生した燃料ガスの一部が、過給空気流入口4に返送される。本発明は、内燃機関のための排気弁及びシリンダヘッドに関する。本発明は、排気弁に固定された、又は、排気弁と一体的に成形された絞り装置10によって、燃料の流出が特定の方法で実行される。本発明はさらに、内燃機関の製造方法、運転方法、及び使用に関する。 The invention relates to an internal combustion engine, in particular a two-cycle large diesel engine, having at least one combustion chamber 2 defined by a cylinder 1 and a piston 3 cooperating with a crankshaft, each of which is a valve of an exhaust valve 9. At least one fuel gas outlet 20 and at least one supercharged air inlet 4 formed between the head 8 and the disposed valve seat, the exhaust valve being open and closed Can operate between positions. The fuel gas outlet is connected to at least one exhaust pipe 11 and at least one fuel gas outlet pipe 18; 118a, so that part of the fuel gas generated during combustion is supplied to the supercharged air inlet 4 Will be returned. The present invention relates to an exhaust valve and a cylinder head for an internal combustion engine. In the present invention, the fuel outflow is performed in a specific manner by the throttle device 10 fixed to the exhaust valve or formed integrally with the exhaust valve. The invention further relates to a method for producing, operating and using an internal combustion engine.
Description
本発明は、内燃機関、特に請求項1のプリアンブルに記載の特徴を有する2サイクル大型ディーゼルエンジンと、当該内燃機関のための請求項13及び請求項19のプリアンブルに記載の排気弁及びシリンダヘッドと、請求項20のプリアンブルに記載の当該内燃機関製造方法と、当該内燃機関の請求項26のプリアンブルに記載の使用と、請求項27のプリアンブルに記載の当該内燃機関運転方法と、に関する。
The present invention relates to an internal combustion engine, in particular a two-cycle large diesel engine having the characteristics described in the preamble of claim 1, and an exhaust valve and a cylinder head according to
同属の内燃機関において、内燃機関の1つ又は複数の燃焼室に供給された過給空気に、再循環された燃焼ガスを供給するための、燃料ガス再循環が知られている。それによって、窒素酸化物(NOx)の排出量が減少することになっている。すなわち、過給空気は、事前圧縮及び場合によっては、乾燥、ろ過、温度調節等の前処理が行われた、周囲からの純粋な洗浄空気の他に、その他の洗浄ガスの成分、例えば、洗浄空気と再循環された燃料ガスとから成る混合物等を含んでいても良い。過給空気は、洗浄ガス及び/又は純粋な洗浄空気の他に、さらなる成分、例えば蒸発させた天然ガスを含んでいても良い。 In internal combustion engines of the same genus, fuel gas recirculation is known for supplying recirculated combustion gas to supercharged air supplied to one or more combustion chambers of the internal combustion engine. Thereby, the emission amount of nitrogen oxides (NO x ) is to be reduced. That is, the supercharged air is pre-compressed and optionally pretreated such as drying, filtration, temperature control, etc., in addition to pure cleaning air from the surroundings, other cleaning gas components such as cleaning A mixture of air and recirculated fuel gas may be included. In addition to the cleaning gas and / or pure cleaning air, the supercharging air may contain further components, for example evaporated natural gas.
燃料ガスを燃焼室に戻すために、例えば、洗浄空気に再循環された燃料ガスを混合すること、及び、燃焼室をこの混合物で、1つ又は複数の共通の吸気口、例えば吸気ポートを通じて洗浄することが知られている。さらに、一方では燃焼室の再循環された燃料ガスを、他方では残りの分の過給空気を、個別の吸気口を通じて、燃焼室に導入し、過給空気を生成する混合物が燃焼室内で生成されるようにすることが知られている。このとき、本発明を、従来のあらゆる種類の、燃焼室への燃料ガスの返送と組み合わせることができる。 To return the fuel gas to the combustion chamber, for example, mixing the fuel gas recirculated into the cleaning air, and cleaning the combustion chamber with this mixture through one or more common inlets, for example, intake ports It is known to do. In addition, the fuel gas recirculated in the combustion chamber on the one hand and the remaining supercharged air on the other side are introduced into the combustion chamber through individual intakes, producing a mixture that produces supercharged air in the combustion chamber. It is known to be done. At this time, the present invention can be combined with any conventional type of return of fuel gas to the combustion chamber.
これについて、特許文献1からは、同属の内燃機関が知られている。当該内燃機関においては、燃焼室を排気管と接続又は分離する排気弁の他に、個別の第2の排気弁が設けられており、当該排気弁は、燃焼室を再循環管と接続するか、又は、再循環管から分離する。この構造は、比較的多くの費用を要する。 Regarding this, an internal combustion engine of the same genus is known from Patent Document 1. In the internal combustion engine, in addition to the exhaust valve that connects or separates the combustion chamber from the exhaust pipe, an individual second exhaust valve is provided, and the exhaust valve connects the combustion chamber to the recirculation pipe. Or separate from the recirculation pipe. This structure is relatively expensive.
さらに、特許文献2は内燃機関を開示しており、当該内燃機関においては、流れにしたがって排気弁に後置された排気管内で、再循環導管が分岐しており、当該再循環導管は、排気弁の弁棒に設けられた第2の弁構造及び排気管内に配設された弁受容部(Ventilaufnahme)によって開閉可能である。このために例えば、排気管の弁棒に設けられた、周側のスリットを有するブッシュが設けられる。排気管内に固定して配置された弁受容部は、やはり再循環導管への分岐部を覆う、スリットを備えたブッシュを有している。弁座の不均等な作動(Einlaufen)を回避するために、排気弁とそれに伴って弁棒とが、回転機構によって常に回転させられることによって、再循環導管への分岐部は開閉され得る。ここで、再循環導管の開閉のために、第2の個別の弁が不要であるとしても、回転機構によって決定された開放頻度及び位相と、エンジン作業サイクル及びエンジンサイクル中の再循環位相に適した位相との同調は困難であるように思われる。
Furthermore,
さらに、特許文献3からは4サイクルエンジンが知られており、当該4サイクルエンジンにおいては、排気弁に後置された排気管内で、再循環導管が分岐しており、当該再循環導管は、個別の弁を通じて開閉され、この弁は、同時に排気管のための絞り弁としても構成されており、したがって、再循環導管が開放された場合に、排気管を通る流れを絞る。このとき、再循環弁‐排気導管絞り弁は、掃気行程の間、排気管を絞り、再循環導管を開放する位置にとどまっている。 Furthermore, a 4-cycle engine is known from Patent Document 3, and in this 4-cycle engine, a recirculation conduit branches off in an exhaust pipe placed after an exhaust valve. This valve is also configured as a throttle valve for the exhaust pipe at the same time, thus restricting the flow through the exhaust pipe when the recirculation conduit is opened. At this time, the recirculation valve-exhaust conduit throttle valve remains in a position to throttle the exhaust pipe and open the recirculation conduit during the scavenging stroke.
最後に、特許文献4からは内燃機関が知られており、当該内燃機関においては、再循環導管が、排気弁に流れの方向において後置された排気管において初めて分岐しており、当該再循環導管はここでも、個別の弁を通じて開閉される。一実施形態において、排気管内の、再循環導管に前置された弁に後置された領域に、絞り装置が設けられており、当該絞り装置は、偏向可能な弁を有している。この弁は、主要排気弁の開口時に生じる圧力によって開口され、圧力が十分に低下すると、プレテンションバネによって閉止される。この解決法は、排気弁と絞り装置と再循環導管に前置された弁との同調、全体の構造、及び絞り装置を閉じるバネのプレテンションの調整に鑑みて、比較的複雑である。 Finally, an internal combustion engine is known from patent document 4, in which the recirculation conduit is branched for the first time in an exhaust pipe that is placed downstream of the exhaust valve in the direction of flow. The conduit is again opened and closed through a separate valve. In one embodiment, a throttling device is provided in the exhaust pipe in a region after the valve preceding the recirculation conduit, the throttling device having a deflectable valve. This valve is opened by a pressure generated when the main exhaust valve is opened, and is closed by a pretension spring when the pressure is sufficiently reduced. This solution is relatively complex in view of the tuning of the exhaust valve, the throttle device and the valve in front of the recirculation conduit, the overall structure, and the adjustment of the pretension of the spring that closes the throttle device.
上記に鑑みて、本発明の課題は、内燃機関、そのための排気弁及びシリンダヘッド、並びに、当該エンジンの運転方法を提供し、それによって、可能な限り少ない外気と混合された燃料ガスを、高い圧力レベルにおいて、再循環又はその他の目的のために流出させることにある。さらに、当該内燃機関の画期的な使用及び製造方法についても記載する。 In view of the above, an object of the present invention is to provide an internal combustion engine, an exhaust valve and a cylinder head therefor, and a method of operating the engine, thereby increasing the amount of fuel gas mixed with as little outside air as possible. At the pressure level, to drain for recirculation or other purposes. In addition, a breakthrough use and manufacturing method for the internal combustion engine is also described.
本課題は、内燃機関に関しては請求項1の特徴によって、排気弁に関しては請求項13の特徴によって、シリンダヘッドに関しては請求項19の特徴によって、製造方法に関しては請求項20の特徴によって、使用に関しては請求項26の特徴によって、内燃機関の運転方法に関しては請求項27の特徴によって解決される。
The object is according to the features of claim 1 for internal combustion engines, according to the features of
本発明によると、このために、排気弁に固定された、又は、排気弁と一体的に形成された絞り装置が設けられている。当該絞り装置は、排気弁の閉じた位置から、所望の開口度に至るまでの排気弁の燃料ガス流出開口領域において、燃料ガスが排気管に流入することを防止するか、又は、少なくとも、所望の開口度よりも大きい開口度から、開放された位置に至るまでの、排気弁の排気ガス排出開口領域においてよりも強く絞るものであり、当該排気ガス排出開口領域においては、当該絞り装置は、燃料ガスの排気管への流入を好ましくは全く絞らないか、又は、少なくとも排気弁の燃料ガス流出開口領域においてよりも弱く絞るものである。絞り装置と、排気口側又は排気弁によって制御された燃焼室排気口の近傍に位置する燃料ガス流出管の分岐部とは、当該絞り装置が、燃料ガス流出開口領域において、燃料ガスの燃料ガス流出管への流入を、好ましくは全く絞らないか、又は少なくとも不必要には絞らないように、互いに対して配置されている。 According to the invention, for this purpose, a throttle device fixed to the exhaust valve or formed integrally with the exhaust valve is provided. The throttle device prevents the fuel gas from flowing into the exhaust pipe in the exhaust gas outflow opening region of the exhaust valve from the closed position of the exhaust valve to the desired opening degree, or at least the desired From the opening degree larger than the opening degree of the exhaust valve to the open position, the exhaust gas exhaust opening area of the exhaust valve is more strongly throttled, and in the exhaust gas discharge opening area, the throttle device is The inflow of the fuel gas into the exhaust pipe is preferably not throttled at all, or at least less than in the fuel gas outflow opening region of the exhaust valve. The throttle device and the branch portion of the fuel gas outlet pipe located near the exhaust port side or the combustion chamber exhaust port controlled by the exhaust valve are the fuel gas of the fuel gas in the fuel gas outlet opening region. The inflows to the outflow tubes are preferably arranged relative to one another so that they are not throttled at all or at least not unnecessarily.
燃料ガス流出開口領域において、排気弁は、比較的狭い環状隙間を形成し、その絞り構造によって、最終的には周辺環境に至る排気導管を遮断するか、又は、当該排気導管を少なくとも直径若しくは流積において狭める。それに対して、燃料ガス流出管は開放される。それによって、排気弁の開口プロセス開始時にはまだ非常に高い燃焼室内の燃料ガスの圧力は、まず、大きな速度とそれに伴う高い動圧とを有して、排気弁の環状隙間を通過する流れに変換される。次にこの流れは、排気管を閉じる、又は、少なくとも流積を減らす若しくは絞る絞り装置によって再び動圧に変換されるので、燃料ガスは高い圧力で、同時に絞り装置によって遮断されていない、又は、少なくとも重要でない程度にのみ妨げられた燃料ガス流出管内に流れる。 In the fuel gas outflow opening region, the exhaust valve forms a relatively narrow annular gap and, due to its throttling structure, shuts off the exhaust conduit that ultimately leads to the surrounding environment, or at least the diameter or flow of the exhaust conduit. Narrow in product. On the other hand, the fuel gas outlet pipe is opened. As a result, the fuel gas pressure in the combustion chamber, which is still very high at the start of the exhaust valve opening process, is first converted into a flow that passes through the annular clearance of the exhaust valve, with a large velocity and the associated high dynamic pressure. Is done. This flow is then converted back to dynamic pressure by a throttling device that closes the exhaust pipe or at least reduces or throttles the flow, so that the fuel gas is at a high pressure and not simultaneously shut off by the throttling device, or It flows into the fuel gas outflow tube which is blocked at least to an unimportant degree.
同時に、排気弁の初期燃料ガス流出開口領域の期間(排気弁の開口時)には、純粋な、又は、少なくとも洗浄空気を大幅に含まない燃料ガスは、燃焼室内に存在しており、排気弁の排気ガス排出開口領域の期間において存在し得るような、燃料ガスと過給空気との混合物ではない。このとき、排気弁の初期開口期間が特に重要であり、閉止プロセスの終了時の位相はさほど重要ではない。なぜなら、ピストンが下へ向かう行程の間のみ、燃料ガスの圧力は、流出した燃料ガスを途中に設けたポンプを用いずに燃焼室流入口側に再循環させる場合に、燃料ガスを過給空気流入口に返送するために十分な高さを有するからである。 At the same time, during the period of the initial fuel gas outflow opening region of the exhaust valve (when the exhaust valve is open), the fuel gas that is pure or at least does not substantially contain cleaning air is present in the combustion chamber, It is not a mixture of fuel gas and supercharged air that may exist during the period of the exhaust gas exhaust opening area. At this time, the initial opening period of the exhaust valve is particularly important, and the phase at the end of the closing process is not so important. This is because only during the downward stroke of the piston, the pressure of the fuel gas is such that the fuel gas is supercharged when the discharged fuel gas is recirculated to the combustion chamber inlet side without using a pump provided in the middle. This is because the height is high enough to be returned to the inlet.
排気弁の同期に応じて、完全に、又は、少なくとも比較的純粋な燃料ガスが、燃料ガス流出管に達する。当該燃料ガス流出管は、燃料ガスの燃焼室への再循環のために燃料ガスを流出させる場合に、再循環導管であり得る。それに対して、排気弁の排気ガス排出開口領域の期間中(排気弁が比較的大きい開口度の場合)に存在する燃料ガス過給空気混合物は、完全に又は少なくとも大部分が、絞られていない又は少なくともわずかに絞られた排気管に排出され、燃料ガス流出管又は燃料ガス再循環の場合には再循環導管に到達することはないか又はあってもわずかな部分である。 Depending on the synchronization of the exhaust valves, completely or at least relatively pure fuel gas reaches the fuel gas outlet pipe. The fuel gas outflow pipe may be a recirculation conduit when the fuel gas flows out for recirculation of the fuel gas to the combustion chamber. In contrast, the fuel gas supercharged air mixture present during the exhaust gas exhaust opening region of the exhaust valve (when the exhaust valve has a relatively large opening) is completely or at least largely unsqueezed. Or at least slightly vented exhaust pipes, and in the case of fuel gas outlet pipes or fuel gas recirculations, they do not reach the recirculation conduit or are only a small part.
ここで、絞り装置を排気弁と一体的に構成すること、又は、少なくとも排気弁に取り付け若しくは固定して構成することは、常に排気弁と同期して行われるがゆえに技術的に容易な、燃料ガスの燃焼室流入口側への再循環又はその他の目的のための燃料ガス流出の適時選択の面、及び、単純な構造並びに既存のエンジン及びエンジンコンセプトの容易な装置変更の面からも、特に有利である。燃料ガス流出開口領域が到達すべき排気弁の所望の開口度も、排気弁の成形又は排気弁に成形された若しくは排気弁に固定された絞り装置の影響を受ける可能性があり、排気弁開口時に発生する圧力には結びついていない。 Here, it is technically easy to construct the throttle device integrally with the exhaust valve, or at least to attach or fix the throttle device in synchronism with the exhaust valve. Especially in terms of timely selection of fuel gas outflow for gas recirculation to the combustion chamber inlet or other purposes, and in terms of simple construction and easy modification of existing engines and engine concepts. It is advantageous. The desired degree of opening of the exhaust valve to be reached by the fuel gas outflow opening region may also be affected by the shape of the exhaust valve or the throttle device formed on or fixed to the exhaust valve. It is not tied to the pressure sometimes generated.
本発明に基づいて構成された排気弁であれば、既存のエンジンでは多くの場合において、燃料ガスを本発明に基づいて流出させるためには、単に1つ又は複数の排気弁を交換するだけで十分である。これは特に、排気弁を単に絞るのみで、完全には閉じない絞り装置に当てはまる。これに対して、絞り装置が排気管を完全に閉止する場合には、弁棒と一直線になるような適切な接触面を、排気管に再加工することが必要であり得る。この場合、又は、エンジンに設けられたシリンダヘッド内に燃料ガス流出管が存在していない場合、存在する全てのシリンダヘッドの交換は、本発明に基づいて構成されたシリンダヘッドによって有利であり得る。特に、既存の内燃機関を燃料ガス流出又は燃料ガス再循環に装置変更する場合には、本発明に係る製造方法は有利である。 Exhaust valves constructed in accordance with the present invention, in many cases with existing engines, simply replace one or more exhaust valves in order to allow fuel gas to flow out in accordance with the present invention. It is enough. This is especially true for throttle devices that simply throttle the exhaust valve and do not close completely. In contrast, if the throttling device completely closes the exhaust pipe, it may be necessary to rework the exhaust pipe with an appropriate contact surface that is aligned with the valve stem. In this case, or if no fuel gas outlet pipe is present in the cylinder head provided in the engine, the replacement of all existing cylinder heads can be advantageous by a cylinder head constructed according to the invention. . In particular, when the existing internal combustion engine is changed to fuel gas outflow or fuel gas recirculation, the manufacturing method according to the present invention is advantageous.
本発明では、さらに、運転中の内燃機関、特に2サイクル大型ディーゼルエンジンにおいて、特に燃料ガス再循環のために、燃料ガスを流出させる方法が規定されている。当該内燃機関は、シリンダ及びクランクシャフトと協働するピストンによって画定された少なくとも1つの燃焼室を有しており、当該燃焼室は、それぞれ排気弁の弁頭(Ventilteller)と配設された弁座(Tellersitz)との間に形成された少なくとも1つの燃料ガス排気口と、少なくとも1つの過給空気流入口とを有している。このとき、例えば燃焼の際に生じた燃料ガスの一部を過給空気流入口に返送するために、燃料ガス排気口は、少なくとも1つの排気管及び少なくとも1つの燃料ガス流出管と接続されている。排気弁は、開いた位置と閉じた位置との間で作動され、排気弁の燃料ガス流出開口領域において、燃料ガスの排気管への流入は、排気弁に固定された、若しくは排気弁と一体的に成形された絞り装置によって防止されるか、又は、少なくとも排気弁の比較的大きな開口度から開いた位置に至る排気ガス排出開口領域においてよりも強く絞られる。これに対して、燃料ガス流出開口領域では、燃料ガスの燃料ガス流出管への流入は、絞り装置によって、好ましくは全く絞られないか、又は、少なくとも不必要には絞られない。 In the present invention, a method of letting out fuel gas in an operating internal combustion engine, particularly a two-cycle large diesel engine, particularly for fuel gas recirculation is further defined. The internal combustion engine has at least one combustion chamber defined by a piston cooperating with a cylinder and a crankshaft, each of which is a valve seat arranged with a valve head (Ventilteller) of an exhaust valve. (Tellersitz) and at least one fuel gas exhaust port and at least one supercharged air inlet. At this time, for example, in order to return part of the fuel gas generated during combustion to the supercharged air inlet, the fuel gas outlet is connected to at least one exhaust pipe and at least one fuel gas outlet pipe. Yes. The exhaust valve is operated between an open position and a closed position. In the fuel gas outflow opening region of the exhaust valve, the inflow of fuel gas to the exhaust pipe is fixed to the exhaust valve or integrated with the exhaust valve. This is prevented by a specially shaped throttle device, or at least tighter than in the exhaust gas discharge opening region from the relatively large opening degree of the exhaust valve to the open position. In contrast, in the fuel gas outflow opening region, the inflow of the fuel gas into the fuel gas outflow pipe is preferably not throttled at all, or at least not unnecessarily throttled by the throttle device.
本発明によると、排気弁に固定された、又は排気弁と一体的に成形された絞り装置は、特に燃料ガス再循環を有する2サイクルエンジンにおいて利点を有する。燃料ガス再循環を有する一般的な2サイクルエンジンの場合よりも排気弁を遅く開口できることによって、エネルギー損失を回避できる。一般的な2サイクルエンジンでは、返送された燃料ガスと新しく流入する過給空気との混合を防止するために、流入空気スリットを通過するよりもかなり前に排気弁(又は個別の再循環排気弁)を開口しなければならないことが多い。本発明によると、燃料ガスの燃料ガス流出管への流入を許容するために、1つ又は複数の流入口(流入空気スリット)の開口が始まるピストン位置の上方最大40°のクランクシャフト角度であるピストン位置が下降行程において到達される前に排気弁を開口する必要はない。多くの場合において、排気弁を遅めに開口することは有利であるが、1つ又は複数の流入口(流入空気スリット)を通じて燃焼室の洗浄が開始する前であればいずれの場合も有利である。ここでは、再循環ガスの高い圧力も特に重要である。なぜなら、過給空気の圧力も比較的高いはずだからである。再循環圧力が十分に高い場合、ポンプは不要である。 According to the present invention, a throttle device fixed to the exhaust valve or molded integrally with the exhaust valve has advantages especially in a two-stroke engine with fuel gas recirculation. Energy loss can be avoided by opening the exhaust valve later than in a typical two-cycle engine with fuel gas recirculation. In a typical two-cycle engine, an exhaust valve (or a separate recirculation exhaust valve) is provided well before it passes through the inlet air slit to prevent mixing of the returned fuel gas with the newly introduced supercharging air. ) Often have to be opened. According to the present invention, a crankshaft angle of up to 40 ° above the piston position at which the opening of one or more inlets (inlet air slits) starts to allow fuel gas to flow into the fuel gas outlet pipe. It is not necessary to open the exhaust valve before the piston position is reached in the down stroke. In many cases, it is advantageous to open the exhaust valve late, but in any case before the combustion chamber cleaning starts through one or more inlets (inlet air slits). is there. Here, the high pressure of the recycle gas is also particularly important. This is because the pressure of the supercharged air should be relatively high. If the recirculation pressure is high enough, no pump is needed.
ここで特に有利なのは、燃料ガス流出側において支配的な比較的高い圧力が、流れて来る燃料ガス‐過給空気混合物に対して戻し弁を閉止した状態で維持することによって、燃料ガス流出管内に設けられた戻し弁が、排気ガス排出開口領域に存在する排気弁において絞られていない排気管内に流れる燃料ガス‐過給空気混合物の流入を防止する場合である。このとき、燃料ガス流出管内の戻し弁は、特に排気弁がカムシャフトによって作動する場合、流出させた分の燃料ガスをより良好に制御するために、能動的に制御される戻し弁でもあり得る。電子的に制御され、カムシャフトではなく固有の駆動部によって作動する排気弁の場合、排気弁の制御時間は、流出させた分の燃料ガスを制御するために適切に設定され得る。 Particularly advantageous here is that the relatively high pressure prevailing on the fuel gas outlet side is maintained in the fuel gas outlet pipe by keeping the return valve closed against the flowing fuel gas-supercharged air mixture. This is a case where the provided return valve prevents the inflow of the fuel gas-supercharged air mixture flowing in the exhaust pipe not throttled in the exhaust valve existing in the exhaust gas discharge opening region. At this time, the return valve in the fuel gas outflow pipe can also be an actively controlled return valve in order to better control the amount of fuel gas discharged, particularly when the exhaust valve is operated by a camshaft. . In the case of an exhaust valve that is electronically controlled and operates by a unique drive rather than a camshaft, the control time of the exhaust valve can be set appropriately to control the fuel gas that has flowed out.
別の選択肢として、又は、前記措置に補足して、排気弁の排気ガス排出開口領域における絞り装置が燃料ガスの燃料ガス流出管への流入を防止又は少なくとも絞るように、絞り装置を構成するか、又は、絞り装置と再循環導管の排気口側分岐部とを互いに対して配置することが可能であり、それによって、排気ガス排出開口領域の期間に存在する燃料ガス‐過給空気混合物の燃料ガス流出管への流入を防止するという効果が得られる。 As another option or in addition to the above measures, whether the throttle device is configured so that the throttle device in the exhaust gas exhaust opening area of the exhaust valve prevents or at least throttles the flow of fuel gas into the fuel gas outlet pipe Or the throttle device and the outlet side branch of the recirculation conduit can be arranged with respect to each other, so that the fuel of the fuel gas-supercharged air mixture present during the exhaust gas discharge opening region The effect of preventing the inflow to the gas outflow pipe is obtained.
本発明の有利なさらなる構成において、絞り装置は、排気弁の弁棒から径方向に突出した、好ましくは一周にわたる絞り突起を有しており、この絞り突起は、燃料ガス流出開口領域において排気弁が開口している場合に、燃料ガス流出管の排気口側分岐部に流れの方向において後置された排気管の領域内に存在する弁棒の領域に設けられている。排気弁が燃料ガス流出開口領域に存在する間、排気管を貫流する流れは絞られ、絞り突起において生じる動圧に基づいて、燃料ガス流出管内にポンプで送られるか、又は迂回される。 In a further advantageous configuration of the invention, the throttle device has a throttle projection that projects radially from the valve stem of the exhaust valve, preferably over one turn, which throttle projection extends in the fuel gas outlet opening area. Is provided in the region of the valve stem existing in the region of the exhaust pipe that is placed downstream in the direction of flow at the exhaust port side branch of the fuel gas outflow pipe. While the exhaust valve is in the fuel gas outflow opening region, the flow through the exhaust pipe is throttled and pumped or bypassed into the fuel gas outflow pipe based on the dynamic pressure generated in the throttle projection.
特に、絞り突起が可動式ピストンのように、排気シリンダとして形成された排気管の一部において、排気管の内周に少なくとも緩く接している場合、燃料ガスは、排気弁が燃料ガス流出開口領域で開口している場合、量又は圧力を大きく損なうことなく、燃料ガス流出管に到達する。したがって、流入口側へ戻る再循環導管において、追加的なポンプを用いなくても良い。当該再循環導管は、燃料ガスが再循環のために流出させられる場合、燃料ガス流出管として用いられる。排気シリンダが、燃料ガス流出管の排気口側分岐部に流れの方向において後置された領域であって、排気弁が燃料ガス流出開口領域に存在する場合に絞り突起が存在する領域において、円筒状に形成されている場合、同属の2サイクル大型ディーゼルエンジンにおいて一般的に設けられた弁回転機構は、しばしばプロペラ構造(Umschaftpropellergestaltung)を用いて弁の断続的回転運動を確実なものとし、当該弁回転機構は一般的な方法で維持され得る。 In particular, when the throttle protrusion is at least loosely in contact with the inner periphery of the exhaust pipe in a part of the exhaust pipe formed as an exhaust cylinder, such as a movable piston, the fuel gas is discharged from the fuel gas outflow opening region. In the case of opening in the fuel gas, the fuel gas outflow pipe is reached without significantly reducing the amount or pressure. Therefore, no additional pump may be used in the recirculation conduit returning to the inlet side. The recirculation conduit is used as a fuel gas outlet when fuel gas is allowed to flow out for recirculation. In the region where the exhaust cylinder is disposed in the direction of flow at the exhaust port side branch of the fuel gas outflow pipe, and in the region where the throttle protrusion is present when the exhaust valve is present in the fuel gas outflow opening region, the cylinder In general, the valve rotation mechanism generally provided in a two-cycle large diesel engine of the same genus often uses a propeller structure (Umschaftpropellergestaltung) to ensure intermittent rotation of the valve. The rotating mechanism can be maintained in a general manner.
本発明の前記有利なさらなる構成において、燃料ガス流出管は、燃料ガス排気口から離れて、排気管内で分岐しても良い。このとき、絞り突起は、排気ガス排出開口領域において排気弁が開口している場合に、排気管内で燃料ガス流出管の分岐部の高さに概ね位置する弁棒の領域に設けても良い。排気管は、燃料流出管の分岐部の領域において、特に直径を円環形に拡大することができるので、排気管に流入する燃料ガスは、排気弁が排気ガス排出開口領域において開口している場合に、燃料ガス流出管の分岐部の高さにある位置において、絞り突起の周囲を流れることができる。ここで好ましくは、直径拡大部分は、燃料ガスの排気管への流入が好ましくは全く絞られない大きさであるが、少なくとも燃料ガスの流入が、燃料ガス流出開口領域において開口した排気弁、又は、燃料ガス流出管の分岐部に流れの方向において後置された領域に存在する絞り突起よりも弱く絞られる大きさである。 In said advantageous further configuration of the invention, the fuel gas outlet pipe may branch off in the exhaust pipe away from the fuel gas outlet. At this time, when the exhaust valve is open in the exhaust gas discharge opening region, the throttle protrusion may be provided in the region of the valve rod that is generally located at the height of the branch portion of the fuel gas outflow pipe in the exhaust pipe. The exhaust pipe can be enlarged in an annular shape in the region of the branch portion of the fuel outflow pipe, so that the fuel gas flowing into the exhaust pipe can be opened when the exhaust valve opens in the exhaust gas discharge opening area. In addition, the fuel gas outflow pipe can flow around the throttle protrusion at a position at the height of the branch portion. Preferably, the diameter-enlarged portion is sized so that the inflow of the fuel gas into the exhaust pipe is preferably not restricted at all, but at least an exhaust valve in which the inflow of the fuel gas is opened in the fuel gas outflow opening region, or The size of the fuel gas outflow pipe is narrower than that of the throttling protrusion existing in the region disposed in the flow direction at the branch portion of the fuel gas outflow pipe.
他方では、同様に、絞り突起を、弁棒の弁頭付近に位置する領域に配置することが考えられる。この絞り突起は、排気ガス排出開口領域で開口した排気弁において、燃焼室内に存在するので、排気管への流入は、絞り突起と弁座との間に形成された環状流路を通じて可能である。この場合、再循環導管の分岐部は、好ましくは弁座そのものに、又は、排気管の弁座に直接接続された領域に配置されている。同時に、燃焼室内に存在する絞り突起において、燃料ガス‐空気混合物を排出するのに十分な大きさの排気弁の開口度を保証するため、及び、燃料ガス流出開口領域で開口した排気弁において、絞り突起を、燃料ガス流出管の分岐部に流れの方向において後置された排気管の領域に移動させるためには、排気弁の過度に大きなストロークは不要である。 On the other hand, similarly, it is conceivable to arrange the throttle protrusion in a region located near the valve head of the valve stem. The throttle protrusion is present in the combustion chamber in the exhaust valve opened in the exhaust gas discharge opening region, so that the inflow to the exhaust pipe is possible through an annular flow path formed between the throttle protrusion and the valve seat. . In this case, the branch of the recirculation conduit is preferably arranged in the valve seat itself or in a region directly connected to the exhaust pipe valve seat. At the same time, in the throttle protrusion present in the combustion chamber, in order to ensure the opening degree of the exhaust valve large enough to discharge the fuel gas-air mixture, and in the exhaust valve opened in the fuel gas outflow opening region, An excessively large stroke of the exhaust valve is not required to move the throttle protrusion to the region of the exhaust pipe that is placed downstream in the direction of flow at the branch of the fuel gas outflow pipe.
自明のことながら、絞り突起は、少なくとも排気ガス排出開口領域において開口した排気弁の場合には周囲を流れさせ、燃料ガス流出開口領域において開口した排気弁の場合には、流れを燃料ガス流出管に誘導する。それゆえ有利には、絞り突起は、フロー条件に不都合な角は有しておらず、少なくともその前面、すなわち絞り突起が燃料ガス流出開口領域において再循環導管の分岐部に対向する面において、双曲線状に曲げられた表面を有しており、それによって、燃料ガス流出開口領域において開口した排気弁の場合に、絞り突起の前で排気管の領域に流入する燃料ガスは、この排気管の領域から側方において分岐する燃料ガス流出管に誘導される。 Obviously, the throttling protrusion flows around at least in the case of an exhaust valve opened in the exhaust gas discharge opening region, and in the case of an exhaust valve opened in the fuel gas outflow opening region, the flow is directed to the fuel gas outflow pipe. To guide. Therefore, advantageously, the throttle protrusion does not have an inconvenient angle for the flow conditions, and at least on its front face, i.e. the face where the throttle protrusion faces the branch of the recirculation conduit in the fuel gas outlet opening region. In the case of an exhaust valve opening in the fuel gas outflow opening region, the fuel gas flowing into the region of the exhaust pipe before the throttle projection is To the fuel gas outlet pipe branching laterally.
本発明のさらなる有利な構成によると、排気管は、燃料ガス排気口に流れの方向において後置された排気シリンダを有しており、その外周では、少なくとも1つの排気導管及び少なくとも1つの燃料ガス流出管が分岐している。このとき、排気導管の分岐部は、燃料ガス流出管の分岐部の下流に設けられている。絞り装置はさらに、排気シリンダ内で専ら軸方向にスライド可能に受容されたスライダを有していても良く、当該スライダは、燃料ガス流出開口領域で開口した排気弁の場合は排気導管の分岐部を、排気ガス排出開口領域で開口した排気弁の場合は燃料ガス流出管の分岐部を、少なくとも部分的に覆うように成形され、排気弁に接続されている。 According to a further advantageous configuration of the invention, the exhaust pipe has an exhaust cylinder arranged downstream in the direction of flow at the fuel gas outlet, at its outer periphery at least one exhaust conduit and at least one fuel gas. The outflow pipe is branched. At this time, the branch portion of the exhaust conduit is provided downstream of the branch portion of the fuel gas outflow pipe. The throttling device may further comprise a slider that is slidably received in the exhaust cylinder exclusively in the axial direction, which in the case of an exhaust valve that opens in the fuel gas outflow opening region. In the case of the exhaust valve opened in the exhaust gas discharge opening region, it is shaped so as to at least partially cover the branch portion of the fuel gas outlet pipe and is connected to the exhaust valve.
ここで有利には、燃料ガス流出開口領域に存在する排気弁において、排気導管への流入が完全に防止又は少なくとも阻まれるだけではなく、排気ガス排出開口領域で開口した排気弁において、燃料ガス‐空気混合物の燃料ガス流出管への流入、又は、そこで収集された燃料ガスの排気シリンダへ戻る流れも完全に防止又は少なくとも阻まれる。 Here, it is advantageous not only to completely prevent or at least prevent the inflow to the exhaust conduit in the exhaust valve present in the fuel gas outflow opening area, but also in the exhaust valve open in the exhaust gas discharge opening area. The inflow of the air mixture into the fuel gas outlet tube or the flow of the fuel gas collected there back to the exhaust cylinder is also completely prevented or at least prevented.
すでに言及したように、スライダは必ずしも完全に、排気シリンダの内周に密に接して動作しなくても良い。スライダと排気シリンダ壁面との間から何らかのガスが漏出したとしても、スライダの基本的な作用、すなわち、燃料ガス流出開口領域に存在する排気弁の場合の排気管内の絞りとしての作用、及び、有利には、排気ガス排出開口領域で開口された排気弁の場合の燃料ガス流出管の分岐部における絞りとしての作用が満たされている限りは、重要な問題ではない。 As already mentioned, the slider does not necessarily have to operate completely in close contact with the inner periphery of the exhaust cylinder. Even if some gas leaks from between the slider and the exhaust cylinder wall surface, the basic action of the slider, that is, the action as a throttle in the exhaust pipe in the case of the exhaust valve existing in the fuel gas outflow opening region, and advantageous This is not an important problem as long as the function of the throttle at the branch portion of the fuel gas outlet pipe in the case of the exhaust valve opened in the exhaust gas discharge opening region is satisfied.
一般的な弁回転機構のすでに言及された機能性の意味では、スライダが円筒形のスライドスリーブ(Schiebehuelse)として構成され、排気シリンダが同様に円筒形であると有利である。しかしながら、このような弁回転機構を有さない排気弁の場合、全く異なるジオメトリが考えられる。 In the sense of the already mentioned functionality of a typical valve rotation mechanism, it is advantageous if the slider is configured as a cylindrical slide sleeve and the exhaust cylinder is likewise cylindrical. However, in the case of an exhaust valve that does not have such a valve rotation mechanism, a completely different geometry is conceivable.
スライダ又はスライドスリーブは、例えば径方向支柱(Radialstreben)を通じて、排気弁の弁棒に接続可能である。しかしながら、同じく、スライドスリーブを、弁頭の燃焼室に背向する側を起点とするチューブとして構成することが考えられる。当該チューブには、弁頭に近い領域において、流れのための流出開口部が設けられている。 The slider or slide sleeve can be connected to the valve stem of the exhaust valve, for example, through a radial strut. However, it is also conceivable that the slide sleeve is configured as a tube starting from the side facing the combustion chamber of the valve head. The tube is provided with an outflow opening for flow in a region close to the valve head.
このとき好ましくは、排気シリンダの周にわたって分散した複数の分岐部を有する、排気シリンダから分岐する複数の排気導管又は1つの排気導管が設けられており、それによって、排気ガス排出開口領域で開口した排気弁において、燃料ガス‐過給空気混合物の流入が促進される。別の選択肢として、又は、補足的に、排気導管は、排気シリンダの周囲で環状に延在し、排気シリンダに対して環状に開かれていても良いし、又は、排気シリンダに対して環状に開かれた分岐部を有していても良い。 In this case, preferably, there are provided a plurality of exhaust conduits or one exhaust conduit branched from the exhaust cylinder, having a plurality of branches distributed over the circumference of the exhaust cylinder, and thereby opened in the exhaust gas exhaust opening region. In the exhaust valve, the inflow of the fuel gas-supercharged air mixture is promoted. As an alternative or in addition, the exhaust conduit extends annularly around the exhaust cylinder and can be opened annularly relative to the exhaust cylinder, or annularly relative to the exhaust cylinder It may have an open branch.
排気ガス排出開口領域で開口した排気弁の場合に排気管内に存在する絞り突起を有するさらなる構成の場合であって、直径を拡大して、絞り突起の周囲を流れることを可能にする場合と同様に、スライダ又はスライドスリーブによって絞り又は閉じることができる排気導管/燃料ガス流出導管を有する有利なさらなる構成において、絞り装置、すなわち絞り突起又はスライダ若しくはスライドスリーブは、排気管内で比較的燃焼室から離れて配置され得る。したがって、絞り装置は高い熱的負荷を加えられず、それゆえ、絞り突起が例えば中空の場合には、比較的安価に形成することができる。この場合、燃料ガス流出管の分岐部は、燃焼室から比較的離れて位置しているので、熱的負荷の高い薄肉の材料部分は、燃料ガス流出管の分岐部と燃焼室内壁との間には存在しない。 In the case of an exhaust valve opened in the exhaust gas discharge opening region, in the case of a further configuration having a throttle projection present in the exhaust pipe, the same as when the diameter is enlarged to allow flow around the throttle projection In a further advantageous configuration with an exhaust conduit / fuel gas outlet conduit that can be throttled or closed by a slider or a slide sleeve, the throttle device, i.e. the throttle projection or slider or slide sleeve, is relatively distant from the combustion chamber in the exhaust pipe. Can be arranged. Therefore, the expansion device cannot be subjected to a high thermal load, and therefore can be formed relatively inexpensively when the expansion protrusion is hollow, for example. In this case, since the branch portion of the fuel gas outflow pipe is located relatively far from the combustion chamber, the thin material portion having a high thermal load is located between the branch portion of the fuel gas outflow pipe and the combustion chamber wall. Does not exist.
他方、燃料ガス流出管の分岐部と絞り装置のスライド領域とが収容され得る排気シリンダの特定の設計寸法を設けなければならない。それゆえ、燃焼室内の排気ガス排出領域に存在する絞り突起と、燃焼室排気口又は弁座付近で分岐する燃料ガス流出管とを有するさらなる構成も有利である。加えて、それによって、より直接的かつ損失の無い燃料ガスの燃料ガス流出管への流入が得られる。 On the other hand, certain design dimensions of the exhaust cylinder must be provided that can accommodate the branch of the fuel gas outlet pipe and the sliding area of the throttle device. Therefore, a further configuration having a throttle projection present in the exhaust gas exhaust region in the combustion chamber and a fuel gas outlet pipe branching near the combustion chamber exhaust or valve seat is also advantageous. In addition, it provides a more direct and lossless flow of fuel gas into the fuel gas outlet tube.
この方向でさらに進んでいるのは、本発明の第3の有利なさらなる構成である。当該構成においては、排気管が同様に、燃料ガス排気口に流れの方向において後置された好ましくは円筒状の排気シリンダを有しており、当該排気シリンダは、すでに説明した排気シリンダを有するさらなる構成の場合よりもはるかに短いものであり得る。なぜならば、排気シリンダは、ここでは単に、排気弁が閉じられているか、又は、燃料ガス流出開口領域で開かれている限りにおいて、弁頭の燃焼室に背向する側で弁棒の軸方向に突出した段部を、排気シリンダの断面の形状において受容しなければならないので、排気弁は閉じられ、又は少なくとも排気管への流入が絞られているからである。このとき、燃料ガス流出管は、段部の径方向外側に位置する分岐領域(すなわち弁頭の弁座の領域)において分岐し、排気弁が閉じている場合には、弁頭の燃焼室に背向する側によって覆われている。したがって、排気弁が閉じている場合、燃料ガス流出管は、燃焼室から分離している。 Proceeding further in this direction is a third advantageous further configuration of the invention. In this configuration, the exhaust pipe likewise has a preferably cylindrical exhaust cylinder that is placed downstream in the direction of flow at the fuel gas outlet, which further has the exhaust cylinder already described. It can be much shorter than in the configuration. This is because the exhaust cylinder here is simply the axial direction of the valve stem on the side facing away from the combustion chamber of the valve head as long as the exhaust valve is closed or opened in the fuel gas outflow opening area. This is because the exhaust valve is closed, or at least the inflow to the exhaust pipe is restricted, because the protruding step must be received in the shape of the cross section of the exhaust cylinder. At this time, the fuel gas outflow pipe branches in a branch region located outside the step portion in the radial direction (that is, the valve seat valve seat region). Covered by the back side. Therefore, when the exhaust valve is closed, the fuel gas outflow pipe is separated from the combustion chamber.
しかしながら好ましくは、分岐領域は、段部に径方向外側で隣接する領域に、又は、少なくとも段部の外周付近に存在しているので、閉じた排気弁において、弁頭の燃焼室に背向する側が載っている弁座は、分岐領域よりも径方向外側に延在し、それゆえ、排気弁が閉じた場合に燃焼室の排気口を確実に閉じることができる。 Preferably, however, the bifurcation region is present in a region radially adjacent to the stepped portion, or at least near the outer periphery of the stepped portion, so that the closed exhaust valve faces the combustion chamber of the valve head. The valve seat on which the side rests extends radially outward from the branch region, so that the exhaust port of the combustion chamber can be reliably closed when the exhaust valve is closed.
このさらなる構成の利点は、特に、絞り装置の製造費用が少ないことにある。弁頭の背面のみが段部によって多少延長されなければならず、排気シリンダの外周に段部を設置する場合には、排気シリンダの内周表面は、適切に精密に加工され、弁棒軸と正確に並ぶように構成しなければならない。再循環導管の流入口又は分岐部を、排気管の分岐部又は流入口に対して前置又は並置することも、燃料ガス流出管の分岐部が燃焼室に対して直接開かれており、燃料ガスの燃料ガス流出管への流入の最適化という観点から有利であることが明らかになっている。他方、燃料流出管の分岐部の領域では、高い熱的負荷が生じており、特に燃焼室と燃料ガス流出管との間の燃焼室壁面の薄肉の材料部分において生じている。したがって、十分な冷却を確保するためには、燃料ガス排気口の領域における、燃焼室壁面の材料に、特に弁座と燃料ガス流出管との間の材料に設けられた冷却剤導管が有利である。 The advantage of this further configuration is in particular that the manufacturing costs of the throttle device are low. Only the back of the valve head has to be extended slightly by the step, and when installing the step on the outer periphery of the exhaust cylinder, the inner peripheral surface of the exhaust cylinder is properly and precisely machined to It must be configured to line up accurately. The inlet or branch of the recirculation conduit is placed in front of or juxtaposed to the branch or inlet of the exhaust pipe, or the branch of the fuel gas outlet pipe is directly open to the combustion chamber. It has proved advantageous from the point of view of optimizing the inflow of gas into the fuel gas outflow pipe. On the other hand, a high thermal load is generated in the region of the branch portion of the fuel outflow pipe, particularly in the thin material portion of the wall surface of the combustion chamber between the combustion chamber and the fuel gas outflow pipe. Therefore, in order to ensure sufficient cooling, a coolant conduit provided in the material of the combustion chamber wall in the region of the fuel gas outlet, particularly in the material between the valve seat and the fuel gas outlet pipe, is advantageous. is there.
燃料ガス流出管が、燃焼室に向かって環状に広がっているか、又は、排気シリンダに向かって環状に開かれた分岐部を通じて燃料ガス排気口から分岐している場合、冷却剤導管は、好ましくは少なくとも部分的に周囲を取り巻いている。環状に開いた分岐部は、燃料ガス流出管に輸送されるべき燃料ガスを収集するためには有利であり、このために、好ましくは当該分岐部は、ビード様に(wulstartig)燃焼室壁面の材料内へ開くことができる。 If the fuel gas outlet pipe extends annularly towards the combustion chamber or branches off from the fuel gas outlet through a branch opening annularly towards the exhaust cylinder, the coolant conduit is preferably At least partially surrounding the perimeter. The annularly open branch is advantageous for collecting the fuel gas to be transported to the fuel gas outlet pipe, and for this purpose, preferably the branch is wulstartig on the combustion chamber wall surface. Can be opened into the material.
以下に、本発明の有利な実施形態を、任意の図を用いて説明する。 In the following, advantageous embodiments of the invention will be described with the aid of arbitrary figures.
本発明の主な適用範囲は、2サイクル大型ディーゼルエンジンであり、例えば船舶の駆動に用いられる。この種の設備の基本的な構造及び作用の仕方は、それ自身知られている。ここでは、しばしば、排気ガスの一部を、NOxの排出量を削減するために、作動室2に返送する、すなわち再循環させることが必要となる。このいわゆる再循環ガスは、管理を容易にし、かつ、正確な調量を保証するために、可能な限り純粋な燃料ガス、すなわち洗浄ガスで希薄されていない排気ガスである。
The main application range of the present invention is a two-cycle large diesel engine, which is used for driving a ship, for example. The basic structure and operation of this type of equipment is known per se. Here, often a part of the exhaust gas, in order to reduce emissions of NO x, and returns to the working
図1は、燃料ガス再循環を備えた内燃機関の例であり、当該内燃機関は、本発明の実施形態にしたがってさらに構成されている。しかしながら、本発明は、図1に純粋に例示的に示された再循環装置の構造に限定されるものではない。図2から図9に例示されているように、様々な、本発明に基づいて構成された排気弁及びシリンダヘッドを用いることもできる。 FIG. 1 is an example of an internal combustion engine with fuel gas recirculation, which is further configured according to an embodiment of the present invention. However, the present invention is not limited to the structure of the recirculation device shown purely by way of example in FIG. A variety of exhaust valves and cylinder heads constructed in accordance with the present invention may be used, as illustrated in FIGS.
本発明はさらに、燃料ガス再循環を備えたエンジンに限定されるものではなく、燃料ガスを他の目的で流出させるために用いることもできる。それゆえ、以下で排気弁の「再循環開口領域」と言う場合、燃料ガス再循環を有する内燃機関における「燃料ガス流出開口領域」が意図されており、「再循環導管」という記載は「燃料ガス流出管」というより一般的な記載を代替する。しかしながら、本発明の上述した実施形態は、燃料ガスが燃料ガス再循環とは異なる目的で流出させられる、又は、取り除かれる場合にも、同様に用いられ得る。 The invention is further not limited to engines with fuel gas recirculation, but can also be used to drain fuel gas for other purposes. Therefore, in the following, when referring to the “recirculation opening area” of the exhaust valve, “fuel gas outflow opening area” in an internal combustion engine having fuel gas recirculation is intended, and the description “recirculation conduit” It replaces the more general description of “gas outflow pipe”. However, the above-described embodiments of the present invention can be used as well when the fuel gas is flushed or removed for purposes different from fuel gas recirculation.
図1には、内燃機関のシリンダ1が示されている。当該内燃機関は、複数の直列に配置されたシリンダを有していても良い。各シリンダ1は燃焼室2を有しており、当該燃焼室は、下に向かって、詳細には示されていない方法で、ピストン棒とその頭部と連接棒とを通じてクランクシャフトと協働する、上下運動可能なピストン3によって画定されている。シリンダ1の下側領域には、空気流入スリット4が設けられており、当該スリットはピストン3によって通過され、このようにして増減(auf-und abgesteuert)される。各シリンダ1の空気流入スリット4は、配設された供給管5と連通しており、当該供給管は、全てのシリンダにわたって通じる、過給空気が供給可能な分配管6に接続されている。流入スリット4は、空気流入口として機能し、当該流入スリットを通じて、燃焼室2には燃焼空気が供給される。
FIG. 1 shows a cylinder 1 of an internal combustion engine. The internal combustion engine may have a plurality of cylinders arranged in series. Each cylinder 1 has a
燃焼室2を上に向かって画定するシリンダカバーの領域には、排気弁9が設けられており、当該排気弁を通じて、燃料ガス排気口20を開閉できる。ここではさらに、詳細には図示されていない燃料噴射装置を設けても良い。
An
燃料排気口20は、排気管11に接続されている。全てのシリンダの排気管11は、通常、全てのシリンダのための共通の排気ガス収集管12に接続されている。当該排気ガス収集管から、排気ガス導管13が分岐しており、当該排気ガス導管は、排気ターボチャージャ14、15のタービン14に排気ガスを供給する。タービン14はコンプレッサ15を駆動し、当該コンプレッサは、洗浄空気導管16を通じて圧縮された洗浄空気を、過給空気分配管6に供給する。洗浄空気導管16内には、洗浄空気冷却器17を配置しても良い。
The
タービン14を離れた排気ガスは、周辺環境に排出される。この排気ガスのNOx含有量を可能な限り少なくするために、燃焼室2での燃焼の際に発生するガスの一部は、直接又は間接に、燃焼室2に再び戻される(再循環される)。このために再循環導管18が設けられており、当該再循環導管は、燃料ガス排気口20の領域において分岐するとともに、全てのシリンダ1にわたって通じる再循環ガス収集室19に接続され、当該再循環ガス収集室は、取り出された再循環ガスを冷却及び/又は洗浄及び/又はろ過するための任意の処理ユニット21を介して、再循環導管18の一部で、過給空気分配管6に接続されている。最終的に再循環導管18は、過給空気流入口として機能する流入スリット4に接続されている。
The exhaust gas leaving the
図1に示した構成では、再循環ガスは洗浄空気又は洗浄ガスと混合され、燃料室2に過給空気として、すなわち間接的に供給される。このために、再循環導管18は過給空気分配管6に接続されている。図1に破線で示されているように、再循環導管18の接続部は、冷却器17に前置していても良い。このような場合には、再循環ガスの冷却を独自に行う必要はない。
In the configuration shown in FIG. 1, the recirculation gas is mixed with cleaning air or cleaning gas and supplied to the
燃焼室2から取り出され、再循環導管18に供給された再循環ガスの圧力は、洗浄空気導管16における洗浄空気圧力よりも高いので、自発的な流れが存在し、再循環導管18内の圧力を増大させるための追加的なユニットは不要である。過給空気における短時間の圧力ピークの場合に、再循環導管18への戻りを確実に防止するために、例えば過給空気分配管6と再循環ガス収集室19との間の領域において、それぞれ燃焼室の流入口側に向けて開口している戻し弁を再循環導管18内に設けても良い。
Since the pressure of the recirculated gas taken out from the
さらに、例えば再循環ガス収集室19と各燃焼室2との間の領域において、それぞれ燃焼室の流入口側に向けて開口している戻し弁23を再循環導管18内に設けても良い。それによって、燃料ガス排気口20側の圧力が再循環ガス収集室19側よりも高い場合に、燃料ガスのみが再循環導管18を貫流できること、及び、燃料ガス排気口20側の圧力が再循環ガス収集室19側よりも低い場合に、そこを再循環ガスとして収集された燃料ガスが逆流しないことが同時に確実化される。
Further, for example, in the region between the recirculation
すでに述べたように、燃焼室2から取り出され、再循環された燃料ガスの圧力は過給空気の圧力よりも高いので、ポンプ又はコンプレッサ等の追加的な装置は不要である。このために、本発明によって設けられた絞り装置が主に用いられる。
As already mentioned, since the pressure of the fuel gas taken out from the
燃料ガス再循環システムには様々な変型例が知られており、図1に示された燃料ガス再循環システムは例示的なものにすぎない。例えば、並列操作を保証するために、すでに言及した要素と比較可能ないくつかの要素が幾重にも存在し得る。前記エンジンの動作中における所望の機能性を得るために、示した要素の内いくつかを、機能的に分離された、直列に配置されたユニットに分割することもできる。さらに、このようなシステムは、拡張したシステムの核を構成し得る。この拡張したシステムは、例えばさらなる要素をタービン14の上流又は下流に有しており、それによって、排気ガス中に含まれるエネルギーをさらに利用すること、又は、排気ガスを最終的に環境中に排出される前に洗浄することが可能になる。コンプレッサ15等の要素の上流/下流の空気流に対しても、図1に示されていない装置によるさらなる処理を行うことができる。この空気流には、純粋な周囲空気とは異なる物質を混合することもできるので、再循環された燃料ガスが、シリンダの洗浄のために設けられたガス流に混合される前に、洗浄空気の代わりに、さらなる気体状かつ可燃性、又は、不燃性の物質を含む洗浄ガスが存在する。最後に存在する、シリンダの洗浄のために設けられた混合気は、非常に多彩な組成を有しており、「過給空気」と呼ばれている。自明のことながら、本発明は、全ての前記燃料ガス再循環システムで利用可能である。
Various variations of fuel gas recirculation systems are known, and the fuel gas recirculation system shown in FIG. 1 is exemplary only. For example, there can be several layers of elements that can be compared to the elements already mentioned to ensure parallel operation. In order to obtain the desired functionality during operation of the engine, some of the elements shown can also be divided into functionally separated units arranged in series. Furthermore, such a system may constitute the core of the expanded system. This expanded system has, for example, further elements upstream or downstream of the
図2及び図3からは、上述した種類の絞り装置10を有する燃料ガス排気口の第1の実施形態が見て取れる。図2は、閉じた排気弁9によって排気管11から分離された状態の燃焼室2を示している。それに対して、破線は、排気弁9が完全に開口した位置を示している。すなわち、排気弁9は、両矢印で示したように、ピストン3の動きと同調した制御時間で上下に動く。
2 and 3, a first embodiment of a fuel gas outlet having a
ここで、排気弁9は弁頭8を有しており、当該弁頭は、閉じた位置において弁座に載置され、したがって燃料ガス排気口20を閉鎖し、弁9の下降運動において、燃料ガス排気口20を開放する。このとき、弁頭8は弁棒7に固定されており、当該弁棒は、シリンダヘッドに従来の方法で支承されると共に、一般的にはここには図示されていないカムシャフトによって駆動される。特にいわゆる電子弁制御原則に基づき、クランクシャフトと弁棒との間に機械的連結を有さない、例えば近年見られる、電磁石等による弁作動を有する電子弁直接制御のような他の弁作動装置も考えられる。
Here, the
弁棒7には、回転対称に構成された絞り突起10が、絞り突起10が閉じた排気弁9において(図2)、及び、所望の開口度まで(図3)、再循環導管18の排気管11からの分岐部に流れの方向において後置された領域に配置されている位置に設けられている。排気弁9の図2と図3とに示された位置の間の領域は、排気弁9の再循環開口領域に相当し、当該領域においては、絞り突起10が、その外周で、排気管11の円筒状部分の内周に隣接し、それによって、少なくとも主に燃焼室2から流出する燃料ガスのために、排気管11を閉鎖しているが、この閉鎖は、本発明にとって重要な絞り作用が得られる限りは、絶対的なものであることを強制されない。
The
この段階において燃焼室2から流出した燃料ガスは、図3において矢印で示したように、再循環導管18の方向に誘導され、このために、絞り突起10の燃焼室2に対向する側における双曲線状又は丸い表面と、再循環導管18の分岐部領域において、排気管11を円環形に取り囲む、やはり丸い側面を有する直径拡大部22とが用いられる。
At this stage, the fuel gas flowing out of the
排気弁9が、再循環開口領域の上限を画定する、図3に示した所望の開口度の位置から、その完全に開口した位置(図2において破線で示されている)に向けて下に移動する場合、絞り突起10は、再循環導管18の分岐部及び直径拡大部22の領域に到達し、そこで、絞り突起10の周囲を、完全に開いた燃料ガス排気口20を通って燃焼室2から流出するガスが流れ、当該ガスは排気管11を通って排出され得る。
The
この示された実施形態は、いくつかの観点において有利である。例えば、排気弁9の図2に示した位置と図3に示した位置の間における初期開口段階の間、すなわち再循環又は燃料ガス流出開口領域において、燃焼室2内には純粋又は略純粋な燃料ガスが存在する。なぜなら、この段階では、空気流入スリット4は通過されないか、又は、少なくともまだ十分には通過されないからであり、この燃料ガスはさらに、高い圧力を有している。再循環導管18に流入する燃料ガスは、再循環に望ましい特性、すなわち、再循環導管18に流入する燃料ガスに混合されるべき洗浄ガス又は洗浄空気という、洗浄システム内に存在するガスの圧力に対する過圧を有しているので、図3に示すように、戻し弁23は、再循環導管18内で開口する。他方、燃料ガスは、所望の低い酸素濃度を有しており、当該酸素濃度は、空気流入スリット4及び過給空気を開放した後に初めて増大する。
This illustrated embodiment is advantageous in several respects. For example, during the initial opening phase between the position shown in FIG. 2 and the position shown in FIG. 3 of the
これに対して、後続の排気ガス排出開口段階、すなわち、図2において破線で示したように排気弁9がさらに開口した状態では、ピストン3はすでに過給空気流入スリット4を通過しているので、燃焼室2内には、再循環には不都合な圧力の低い混合気が存在する。この混合気は、さらに開放された燃料ガス排気口20を通って、排気管11の入口領域に到達し、絞り突起10も存在する直径拡大部22の領域に到達する。したがって、燃焼室2から流出するガスに大きな動圧を与えることなく、絞り突起10の周囲を流れることが可能である。ガスはようやく燃焼室から流出する。なぜなら、排気ガス収集管12内の圧力は、原則として過給空気の圧力よりも低いからである。この混合気は、排気ガス排出開口段階の間に再循環導管18に流入すること、又は、戻し弁23を開口することはできず、絞り突起又は絞り体10の周囲を排気ガス収集管12の方向へ流れ、再循環からは排除される。
On the other hand, in the subsequent exhaust gas discharge opening stage, that is, in the state where the
図4及び図5は、本発明のさらなる実施形態を示しており、当該実施形態においては、一部変更された排気弁109と、再循環導管118a、118bの排気管11からの変更された分岐領域とが用いられているが、燃焼室2自体は、図1から図3に示された実施形態から変更されずとも良く、これは、図1に示した残りのエンジン構成要素についても同様である。
4 and 5 show a further embodiment of the present invention, in which the modified
ここで、弁棒107には、やはり周囲を取り巻く絞り突起110が設けられている。しかしながら、この絞り突起は、弁頭108に直接後置されている。同時に、再循環導管の分岐部、又は、この実施形態の場合には再循環導管118a、118bの分岐部は、燃料ガス排気口120への接続領域に直接存在している。燃料ガス排気口120は、図4に示した排気弁109の再循環開口位置において、弁頭108の背面と、燃焼室壁面に接する弁座とによって形成されているが、燃料ガス排気口120は、図5に示した排気弁109の排気ガス排出開口位置において、絞り突起又はバッフル110の背面及び径方向外側面と弁座との間に形成されている。
Here, the
本発明の第1の実施形態のように、ここでも絞り突起110は、排気弁109が再循環開口領域に存在する場合に、再循環導管の分岐部118a、118bに流れの方向において後置された排気管11の領域を少なくとも十分に閉鎖するので、図4において矢印で示したように、燃焼室2から流出した燃料ガスは、排気弁の再循環開口領域において、再循環導管118a、118bに誘導される。各再循環導管、又は、各再循環導管118a、118bが合流する再循環導管の部分において、図4及び図5に示すように、それぞれ1つの戻し弁を設けることが可能である。この戻し弁は、図4において、単にスペースの問題上、再循環導管118bの中に図示されていない。燃料ガスが、収集容器19に集められた再循環ガスよりも高い圧力を有している場合、戻し弁によって、再循環ガス又は燃料ガスが再循環収集容器19に流入することが可能になる。
As in the first embodiment of the present invention, the
これに対して、排気弁108がより大きな開口度を有している場合、又は、排気ガス排出開口領域に存在する場合、周囲を取り囲む絞り突起110は排気管11をもはや閉鎖しないので、図5において矢印で示したように、存在するガスは、排気管11へ流れ、そこからさらに排気ガス収集管12へ流れる。注意すべきことに、燃料ガスの再循環側への流入を改善する目的で、2つの再循環導管118a、118bだけではなく、この位置において円筒状である排気管11の周にわたって分散した複数の再循環導管を設けても良い。したがって、周の内壁に、そこから再循環導管118が分岐するような空洞を設けても良い。
On the other hand, when the
図6から図8には、本発明のさらなる実施形態が示されており、図6には排気弁308が閉じている場合の実施形態が、図7には排気弁が再循環領域で開口している場合の実施形態が、図8には排気弁が排気ガス排出領域において開口している場合の実施形態が示されている。
FIGS. 6 to 8 show further embodiments of the present invention, FIG. 6 shows an embodiment where the
この実施形態では、絞り装置は、弁頭308の背面から突出した段部310によって構成されており、当該段部は、図6に示された排気弁309の閉じた位置から、図7に示された所望の開口度を有する排気弁の位置に至る再循環開口領域において、排気管11を閉鎖するが、再循環導管318、又は、その排気管11の周囲を環状に取り巻く分岐部318a、又は、その排気管11の周囲を環状に取り巻く、燃焼室2から燃料ガス排気口320を通って流出する燃料ガスの流入のための流入口318aを開放する。これに対して、図8に示した排気ガス排出領域においては、排気弁307は、段部310がもはや再循環開口領域に対応する位置において排気管11の円筒状壁面に隣接するのではなく、排気管11を開放する範囲で、燃焼室内にスライドされている。すでに述べたように、ここでも、再循環導管318内に戻し弁を設けることができる。
In this embodiment, the throttle device is constituted by a
この実施形態では、再循環導管318への流入口又は分岐部318aは、燃焼室2の排気口320に直接配置されているので、燃焼室壁面と再循環導管318又は分岐部318aとの間に存在する材料には、高い熱的負荷が加えられる。ここには同時に、非常に薄肉の材料部分が立っている。この欠点を回避するために、図6から図8に示した本発明の実施形態には、図9に示したように、一部変更を加えることができる。
In this embodiment, the inlet or
このとき、燃焼室側表面と再循環導管418の流入口418aとの間に立っている材料部分に、冷却剤管24が設けられており、この冷却剤管はやはり排気管11の周囲を取り囲んでいる。同時に、材料内に開いている再循環流入口418aの収集体積と、再循環導管418の入口領域とは、燃焼室から離れてさらに後方へ、材料内に向かって移行しているので、ここでは、より幅広い材料部分は、図6から図8に示した本発明の実施形態においてよりも、高い熱的負荷に耐え得るものである。加えて、弁棒307に接して、周知の回転ブレードリングが25で示されており、当該回転ブレードリングは、ここを通り過ぎるガスによって弁回転運動を行い、当該弁回転運動は、排気弁309及び弁座の予定よりも早い摩耗を防止すべきものである。
At this time, a
図11では、本発明に係る内燃機関に関して例示的かつ純粋に量的に、上死点後のクランク角で表されるピストン3の動きに応じて、洗浄ガス流入口4を形成する流入スリットの領域における自由な流積の推移が、曲線bによって示されている。これに対して、曲線aは、燃料ガス排気口20の領域における自由な流積の推移を示している。このとき、直線部分は、排気弁9がカムシャフトによって駆動されている場合の推移を示している。点線部分は、排気弁が電子的に、クランクシャフトと弁棒との間の機械的連結無しに作動する場合に考えられ得る自由な流積の推移を示している。
In FIG. 11, in an exemplary and purely quantitative manner with respect to the internal combustion engine according to the present invention, the inflow slit forming the cleaning gas inlet 4 in response to the movement of the piston 3 represented by the crank angle after the top dead center. The transition of the free product in the region is shown by curve b. On the other hand, the curve a shows the transition of the free flow product in the region of the fuel
カムシャフトによって作動する排気弁9の開口は、曲線aによると、例えば上死点後115°のクランク角において、すなわち、下降行程中の下死点上方65°において行われる。電子的に制御及び作動する排気弁の場合、開口は幾分早く、例えば上死点後110°のクランク角で開始し、完全に開口する前、及び、排気弁が排気ガス排出領域に進む前に、燃料ガス流出開口領域を延長するために中断することができる。
According to the curve a, the opening of the
曲線bによると、洗浄ガス流入口4は、上死点後約135°のクランク角(すなわち下降行程中の下死点上方45°)において開口する。ピストン3及びクランクシャフトによって形成される駆動装置が略左右対称であると仮定すると、洗浄ガス流入口6は、ピストン3の上昇行程において、上死点前約135°のクランク角で再び閉じられる。排気弁9の閉止は、しばしば上死点おいて対称的には制御されておらず、上昇行程において多少遅くに行われるので、排気弁9が開口している場合に、作動室2は確実に洗浄される。ここでは、燃料ガスはもはや取り出されないので、ピストンの上昇行程において燃料ガス流出開口領域は存在せず、電子的に制御及び作動される排気弁の制御は、カムシャフトによって作動される一般的な排気弁に対応して行われ得る。
According to curve b, the cleaning gas inlet 4 opens at a crank angle of about 135 ° after top dead center (ie 45 ° above bottom dead center during the downward stroke). Assuming that the drive formed by the piston 3 and the crankshaft is substantially symmetrical, the cleaning
排気弁9の開口に際して、漏れ出る排気ガスは、排気管11内における圧力の増大を引き起こす。図10では、曲線cによって、排気管11内の圧力の推移が、ピストンの動きに応じて、すなわちクランク角を通じて示されている。ここから明らかなのは、排気弁9を開口する際に、排気管11内の圧力が急激に上昇するということである。これによって、1つ又は複数の頂点を有する、上死点後約115°のクランク角において始まる圧力インパルスeがもたらされる。圧力インパルスeは、比較的短い持続時間を有しており、単に約20°のクランク角を越えて広がっている。したがって、圧力インパルスeは、流入スリット4の開口前に終了する。いずれの場合にも、洗浄ガス流入口4の開口は、圧力インパルスeの最終的な終了につながり得る。
The exhaust gas leaking when the
図10のさらなる曲線dによって、燃焼室2内の圧力の推移が、クランク角を通じて示されている。燃焼室2内の圧力が比較的高くなるので、ここでは、圧力に割り当てられているx座標上では、曲線dに関しては、曲線cに関する場合とは異なる尺度が有効である。図10において、曲線cと曲線dとは交差している。しかしながら、これは単に尺度が異なることに基づいている。同じ尺度を用いた場合、曲線cと曲線dとは、交差しないか、せいぜいのところ圧力インパルスeの領域で交差する程度である。曲線a(図11)によると、排気弁9は、上死点後約130°のクランク角以降、完全に開口している。したがって、燃焼室2内の圧力と排気管11内の圧力とは、上死点後約150°から上死点後180°までの圧力インパルスeの終了後は略同じである。曲線bによると、上死点後約160°以降は、洗浄ガス流入口4は完全に開口している。
A further curve d in FIG. 10 shows the change in pressure in the
したがって、燃焼室2内及び排気管11内の圧力は、洗浄ガス圧力よりもわずかに低いのみであり、このことは、図10において曲線fによって示されている。曲線fは、洗浄システム内の圧力を示しており、曲線cと同じ尺度で示されている。eにおいて明らかなのは、排気管内の圧力が、排気弁9の開口後すぐに、洗浄システム内の圧力fを大きく超過しており、これによって、正の圧力差が得られる。この圧力差は、本発明によると、燃料ガスを燃料ガス流出管システム内に押し進め、さらに、流入口によって洗浄ガスシステム内のどこかで終了する燃料ガス再循環回路内に押し進めるために用いられる。ここで注意すべきことには、本発明に係る絞り装置が存在しなかったなら、排気弁の直接下流で排気弁作動直後に圧縮される比較的大きな体積のゆえに、曲線cの形状は、eにおいてはるかにより平らになり、より小さい最大圧力値のみが得られるだろう、ということである。
Therefore, the pressure in the
gに関して強調されるのは、洗浄のための洗浄ガス圧力fが、排気管及び以下の排気ガス排出システム内の実際の圧力を超過しているということである。この段階の間は、洗浄流入口が燃焼室に向けて開放されている場合、洗浄システムと排気ガス排出システムとの間にシリンダ体積を通じて伝達される正の圧力差が存在するので、洗浄は、洗浄ガスの流入口を通るシリンダ体積への流入と、開口した排気弁による燃料ガスの同時の押し出し(Herausdraengen)とにつながる。 The emphasis on g is that the cleaning gas pressure f for cleaning exceeds the actual pressure in the exhaust pipe and the following exhaust gas exhaust system. During this phase, if the cleaning inlet is open towards the combustion chamber, there is a positive pressure difference transmitted through the cylinder volume between the cleaning system and the exhaust gas exhaust system, so cleaning is This leads to the inflow of the cleaning gas into the cylinder volume through the inlet and the simultaneous extrusion of fuel gas (Herausdraengen) by the open exhaust valve.
図示された実施形態を、本発明の枠内で変更及び修正することが可能である。 The illustrated embodiments can be changed and modified within the scope of the present invention.
例えば、弁回転機構は、再循環制御の機能にとって強制的なものではないが、図1から図7に示した実施形態において設けても良い。これに対して、このような弁回転機構が欠けている場合、絞り装置がバッフル、スライドスリーブ、又は弁頭から突出した段部の形態であるにせよ、当該絞り装置と、排気管の配設された部分とは、全く異なるジオメトリを有することも可能である。しかしながら、図示された実施形態では、バッフル、スライドスリーブ、又は弁頭から突出した段部は、排気管の配設された部分のように、あらゆる径方向において弁棒に対して左右対称に形成されている。 For example, the valve rotation mechanism is not compulsory for the function of the recirculation control, but may be provided in the embodiment shown in FIGS. On the other hand, when such a valve rotation mechanism is lacking, the throttle device and the exhaust pipe are arranged even if the throttle device is in the form of a baffle, a slide sleeve, or a step protruding from the valve head. It is also possible to have a completely different geometry than the portion that has been made. However, in the illustrated embodiment, the baffle, the slide sleeve, or the step protruding from the valve head is formed symmetrically with respect to the valve stem in all radial directions, such as the portion where the exhaust pipe is disposed. ing.
自明のことながら、本発明によると、排気弁は1つの部分から、すなわちワンピースとして形成しても良いし、又は、複数の部分を組み立てて構成しても良い。ここで、回転ブレードリング25、又は、さらなる部品等の、さらなる部品を当該排気弁に固定しても良い。重要なことは、排気弁はつねに全体が一体的に制御され、動くということである。シリンダヘッドについても、個々の部材からアセンブリとして組み立てることができる。当該部材は、それぞれの機能及び/又は内部空間を実現するように特に合わせることができる。例えば水冷環状導管24である。さらに、全ての実施形態において、能動的に制御された、又は受動的な戻し弁を、燃料ガス流出管又は再循環導管内に設けることができる。
Obviously, according to the present invention, the exhaust valve may be formed from one part, i.e. as one piece, or may be constructed by assembling a plurality of parts. Here, additional components such as the
1 シリンダ
2 燃焼室
3 ピストン
4 流入スリット
5 供給管
6 分配管
7、107、307 弁棒
8、108、308 弁頭
9、109、309 排気弁
10、110、310 絞り装置
10、110 絞り突起
310 絞り段部
11 排気管
12 排気ガス収集管
13 排気ガス導管
14 タービン
15 コンプレッサ
14、15 排気ターボチャージャ
16 過給空気導管
17 過給空気冷却器
18、118a、118b、318、318a、418、418a 燃料ガス流出管
19 再循環ガス収集空間
20 燃料ガス排気口
21 再循環ガス処理ユニット
22 直径拡大部
23 戻し弁
24 水冷環状導管
25 弁回転ブレードリング
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (29)
前記排気弁(9;109;309)に固定された、又は、前記排気弁(9;109;309)と一体的に成形された絞り装置(10;110;310)が設けられており、前記絞り装置は、前記排気弁(9;109;309)の閉じた位置から、所望の開口度に至るまでの前記排気弁(9;109;309)の燃料ガス流出開口領域において、燃料ガスが前記排気管(11)に流入することを防止するか、又は、少なくとも、より大きい開口度から開口した位置に至るまでの、前記排気弁(9;109;309)の排気ガス排出開口領域においてよりも強く絞るものであり、前記排気ガス排出開口領域においては、前記絞り装置(10;110;310)は、燃料ガスの前記排気管(11)への流入を好ましくは全く絞らないか、又は、少なくともあまり強くは絞らないものであり、前記絞り装置(10;110;310)と、前記燃料ガス流出管(18;118a、118b;318、318a;418、418a)の排気口側の分岐部とは、前記絞り装置(10;110;310)が、前記燃料ガス流出開口領域において、燃料ガスの前記燃料ガス流出管(18;118a、118b;318、318a;418、418a)への流入を、好ましくは全く絞らないか、又は少なくとも不必要には絞らないように、互いに対して配置されていることを特徴とする内燃機関。 An internal combustion engine, in particular a two-cycle large diesel engine, having at least one combustion chamber (2) defined by a cylinder (1) and a piston (3) cooperating with a crankshaft, each said combustion chamber comprising: At least one fuel gas outlet (20; 120; 320; 420) formed between the valve head (8; 108; 308) of the exhaust valve (9; 109; 309) and the disposed valve seat. And at least one supercharged air inlet (4), wherein the exhaust valve (9; 109; 309) is operable between an open position and a closed position, and the fuel The gas exhaust (20; 120; 320; 420) has at least one exhaust pipe (11) and at least one fuel gas outlet pipe (18; 118a, 118b; 318, 318a; 418, 418a). Are connected, for example by it, part of the fuel gas generated during combustion in an internal combustion engine sent back the supercharged air inlet (4),
A throttle device (10; 110; 310) fixed to the exhaust valve (9; 109; 309) or integrally formed with the exhaust valve (9; 109; 309) is provided, The throttling device is configured so that the fuel gas flows in the fuel gas outflow opening region of the exhaust valve (9; 109; 309) from the closed position of the exhaust valve (9; 109; 309) to the desired opening degree. It is prevented from flowing into the exhaust pipe (11), or at least in the exhaust gas discharge opening region of the exhaust valve (9; 109; 309) from the larger opening degree to the opening position. In the exhaust gas discharge opening region, the throttle device (10; 110; 310) preferably does not throttle the flow of fuel gas into the exhaust pipe (11) at all or little. The throttle device (10; 110; 310) and the branch portion on the exhaust port side of the fuel gas outlet pipe (18; 118a, 118b; 318, 318a; 418, 418a) The throttle device (10; 110; 310) causes the flow of fuel gas into the fuel gas outlet pipe (18; 118a, 118b; 318, 318a; 418, 418a) in the fuel gas outlet opening region, Internal combustion engines characterized in that they are arranged with respect to each other, preferably not at all, or at least not unnecessarily.
前記排気弁(9;109;309)に固定された、又は、前記排気弁(9;109;309)と一体的に構成された絞り装置(10;110;310)が設けられており、前記絞り装置は、前記排気弁(9;109;309)の閉じた位置から、所望の開口度に至るまでの前記排気弁(9;109;309)の燃料ガス流出開口領域において、燃料ガスが前記排気管(11)に流入することを防止するか、又は、少なくとも、より大きい開口度から、開口した位置に至るまでの、前記排気弁(9;109;309)の排気ガス排出開口領域においてよりも強く絞るのに適しており、前記排気ガス排出開口領域においては、前記絞り装置(10;110;310)は、燃料ガスの前記排気管(11)への流入を好ましくは全く絞らないか、又は、少なくともあまり強くは絞らないことを特徴とする排気弁(9;109;309)。 Combustion defined by an internal combustion engine, in particular a two-cycle large diesel engine, in particular an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 12, defined by a cylinder (1) and a piston (3) cooperating with a crankshaft. An exhaust valve (9; 109; 309) for opening and closing a fuel gas exhaust port (20; 120; 320; 420) of the chamber (2), the exhaust valve (9; 109; 309) being disposed A valve stem (7; 107; 307) through which the exhaust valve is opened to form the fuel gas outlet (20; 120; 320; 420) with the valve seat An exhaust valve (9; 109; 309) having a valve stem operable between the valve stem and a closed position and a valve head (8; 108; 308) connected to the valve stem;
A throttle device (10; 110; 310) fixed to the exhaust valve (9; 109; 309) or integrally formed with the exhaust valve (9; 109; 309) is provided, The throttling device is configured so that the fuel gas flows in the fuel gas outflow opening region of the exhaust valve (9; 109; 309) from the closed position of the exhaust valve (9; 109; 309) to the desired opening degree. Inflow to the exhaust pipe (11) is prevented, or at least in the exhaust gas discharge opening region of the exhaust valve (9; 109; 309) from the larger opening degree to the opening position. In the exhaust gas discharge opening region, the throttle device (10; 110; 310) preferably does not restrict the flow of fuel gas into the exhaust pipe (11) at all. Or An exhaust valve, characterized in that not squeezed least is very strong (9; 109; 309).
請求項13から18のいずれか一項に記載の排気弁(9;109;309)が設けられており、前記絞り装置(10;110;310)と、前記燃料ガス流出管(18;118a、118b;318、318a;418、418a)の排気口側の分岐部とは、前記絞り装置(10;110;310)が、前記燃料ガス流出開口領域において、燃料ガスの前記燃料ガス流出管(18;118a、118b;318、318a;418、418a)への流入を、好ましくは全く絞らないか、又は少なくとも不必要には絞らないように、互いに対して配置されており、好ましくはさらに、非接触で動作する識別マークの読み取り機が設けられていることを特徴とするシリンダヘッド。 13. Internal combustion engine, in particular according to any one of claims 1 to 12, having at least one combustion chamber (2) defined by a cylinder (1) and a piston (3) cooperating with a crankshaft. In particular, a cylinder head for a two-cycle large diesel engine, in which an exhaust valve (9; 109; 309) opens and closes a fuel gas exhaust (20; 120; 320; 420) in the cylinder head. For the valve head (8; 108; 308), the fuel gas outlet (20; 120; 320; 420) having at least one exhaust pipe (11) and at least one fuel. Connected to the gas outlet pipe (18; 118a, 118b; 318, 318a; 418, 418a), for example, thereby during combustion Some without fuel gas, the cylinder head is returned to the charge air inlet (4),
An exhaust valve (9; 109; 309) according to any one of claims 13 to 18 is provided, the throttle device (10; 110; 310) and the fuel gas outlet pipe (18; 118a, 118b; 318, 318a; 418, 418a) is a branch portion on the exhaust port side where the throttle device (10; 110; 310) has the fuel gas outflow pipe (18) of the fuel gas in the fuel gas outflow opening region. 118a, 118b; 318, 318a; 418, 418a), preferably arranged in relation to each other so that they do not squeeze at all or at least unnecessarily, preferably further non-contact A cylinder head, characterized in that it is provided with a reader for an identification mark that operates in the above.
請求項13から18のいずれか一項に記載の排気弁(9;109;309)が取り付けられていることを特徴とする2サイクル大型ディーゼルエンジンの製造方法。 A two-cycle large diesel engine having at least one combustion chamber (2) defined by a cylinder (1) and a piston (3) cooperating with a crankshaft, each of which is an exhaust valve (9; 109; 309) at least one fuel gas outlet (20; 120; 320; 420) formed between the valve head (8; 108; 308) and the disposed valve seat, and at least one In a method for manufacturing a two-cycle large diesel engine having a supercharged air inlet (4), in particular a two-cycle large diesel engine according to any one of claims 1 to 12,
A method for producing a two-cycle large diesel engine, wherein the exhaust valve (9; 109; 309) according to any one of claims 13 to 18 is attached.
請求項19に記載のシリンダヘッドが取り付けられていることを特徴とする2サイクル大型ディーゼルエンジンの製造方法。 A two-cycle large diesel engine having at least one combustion chamber (2) defined by a cylinder (1) and a piston (3) cooperating with a crankshaft, each of which is an exhaust valve (9; 109; 309) at least one fuel gas outlet (20; 120; 320; 420) formed between the valve head (8; 108; 308) and the disposed valve seat, and at least one In a method for manufacturing a two-cycle large diesel engine having a supercharged air inlet (4), in particular a two-cycle large diesel engine according to any one of claims 1 to 12,
A method for manufacturing a two-cycle large diesel engine, wherein the cylinder head according to claim 19 is attached.
前記排気弁(9;109;309)の閉じた位置から、所望の開口度に至るまでの前記排気弁(9;109;309)の燃料ガス流出開口領域において、前記排気弁(9;109;309)に固定された、又は、前記排気弁(9;109;309)と一体的に成形された絞り装置(10;110;310)によって、燃料ガスの前記排気管(11)への流入が防止されるか、又は、少なくとも、より大きい開口度から、開口した位置に至るまでの、前記排気弁(9;109;309)の排気ガス排出開口領域においてよりも強く絞られるとともに、前記燃料ガス流出開口領域においては、前記絞り装置(10;110;310)によって、燃料ガスの前記燃料ガス流出管(18;118a、118b;318、318a;418、418a)への流入が好ましくは全く絞られないか、又は、少なくとも不必要には絞られないことを特徴とする方法。 Operating internal combustion engine, in particular a two-cycle large diesel engine, in particular having at least one combustion chamber (2) defined by a cylinder (1) and a piston (3) cooperating with a crankshaft, in particular 1 to 12 4. The internal combustion engine according to claim 1, wherein each of the combustion chambers is disposed between a valve head (8; 108; 308) of an exhaust valve (9; 109; 309) and a valve seat disposed. The exhaust valve (9; 109; 309) having at least one fuel gas outlet (20; 120; 320; 420) and at least one supercharged air inlet (4) formed. Is operable between an open position and a closed position, wherein the fuel gas outlet (20; 120; 320; 420) has at least one exhaust pipe (11) and at least one fuel gas outlet pipe. (18 118a, 118b; 318, 318a; 418, 418a), for example during operation in which part of the fuel gas generated during combustion is returned to the supercharged air inlet (4) In the method of flowing out fuel gas in the internal combustion engine of
In the fuel gas outflow opening region of the exhaust valve (9; 109; 309) from the closed position of the exhaust valve (9; 109; 309) to the desired opening degree, the exhaust valve (9; 109; 309) or the throttle device (10; 110; 310) formed integrally with the exhaust valve (9; 109; 309) allows fuel gas to flow into the exhaust pipe (11). The fuel gas is prevented or at least throttled more strongly in the exhaust gas discharge opening region of the exhaust valve (9; 109; 309) from the larger opening degree to the opening position. In the outflow opening region, the throttle device (10; 110; 310) causes the fuel gas outflow pipe (18; 118a, 118b; 318, 318a; 418, 418a) of the fuel gas. Or inflow preferably not at all restricted, or, wherein the not throttled at least unnecessary.
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