JP2021011871A - Large two-stroke uniflow scavenged gaseous-fueled engine - Google Patents

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Abstract

To provide an engine and a gaseous fuel supply system, and a method.SOLUTION: A large two-stroke turbocharged uniflow scavenged internal combustion engine comprises at least one combustion chamber delimited by a cylinder liner 1, a piston 10 and a cylinder cover 22 and using a gaseous fuel as a main fuel. A geometric compression ratio is 20 or more when the piston reciprocates between a TDC and a BDC. The pressurized gaseous fuel is introduced into the combustion chamber during a stroke of the piston from the BDC toward the TDC so as to form a gaseous mixture having an air-fuel ratio of 50 or more. In addition, when the piston is at the TDC or in the proximity thereof, the high-pressure gaseous fuel is injected into the combustion chamber.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本明細書は、ガス燃料を使用する大型2ストローク内燃機関に関し、特に、主にガス燃料を用いる動作モードで運転される、クロスヘッド式大型2ストロークユニフロー掃気内燃機関に関する。 The present specification relates to a large two-stroke internal combustion engine using gas fuel, and more particularly to a crosshead large two-stroke uniflow scavenging internal combustion engine operated in an operation mode mainly using gas fuel.

背景background

クロスヘッド式大型2ストロークユニフロー掃気内燃機関は、例えば大型船舶の推進システムや、発電プラントの原動機として用いられる。この大型2ストロークエンジンのサイズは巨大である。サイズが巨大であることだけが理由ではないが、この大型2ストロークエンジンは、他の内燃機関とは異なる構造を有する。 The crosshead large 2-stroke uniflow scavenging internal combustion engine is used, for example, as a propulsion system for a large ship or as a prime mover for a power plant. The size of this large two-stroke engine is huge. This large two-stroke engine has a structure different from other internal combustion engines, not only because of its huge size.

ターボ過給式大型2ストロークユニフロー掃気内燃機関は、旧来の船舶用ディーゼル燃料や重油の代わりに、液化天然ガス(LNG)や液化石油ガス(LPG)のようなガス燃料を用いることが多くなっている。ガス燃料に代わってきた理由は、主に排出物の低減であり、環境に優しい原動機を提供しようとしているからである。 Turbo supercharged large 2-stroke uniflow scavenging internal combustion engines often use gas fuels such as liquefied natural gas (LNG) and liquefied petroleum gas (LPG) instead of traditional marine diesel fuel and heavy oil. There is. The reason for replacing gas fuel is mainly to reduce emissions and to provide environmentally friendly prime movers.

ガス燃料を使用することに向けた技術開発は、主燃料としてガス燃料を用いるターボ過給式大型2ストローク内燃機関として2つの異なるタイプを開発することにつながった。 Technological development towards the use of gas fuel has led to the development of two different types of turbocharged large two-stroke internal combustion engines that use gas fuel as the main fuel.

そのうちの1つは、直噴式というタイプのエンジンである。このタイプのエンジンでは、ガス燃料が上死点(TDC)付近で高圧で噴射され、圧縮により生じる高温により着火する。すなわち、ディーゼルサイクルに従って着火する。ガス燃料は燃焼室に噴射された瞬間に着火し、空気過剰率が低いことによるプレイグニッション(過早点火)や、空気過剰率が高いことによるミスファイアの心配はない。ガス燃料で運転されるこの第1のタイプのターボ過給式大型2ストロークユニフロー掃気内燃機関にとっての効率的な圧縮比は、液体燃料を使用する従来のターボ過給式大型2ストロークユニフロー掃気内燃機関の効率的な圧縮比と同様に高く、またそれより高い。典型的には、このタイプのエンジンの効率的な圧縮比は、およそ15からおよそ17であり、一方幾何学的な圧縮比はおよそ30である。上記の第1のタイプのエンジンの利点は、非常に優れた燃料効率であり、これは高い圧縮比からもたらされる。上記の第1のタイプのエンジンの別の利点は、後述の第2のタイプのエンジンよりも、プレイグニッションやミスファイアの危険性がずっと低いことである。 One of them is a direct injection type engine. In this type of engine, gas fuel is injected at high pressure near top dead center (TDC) and ignited by the high temperature generated by compression. That is, it ignites according to the diesel cycle. The gas fuel ignites the moment it is injected into the combustion chamber, and there is no concern about pre-ignition (premature ignition) due to the low excess air rate or misfire due to the high excess air rate. The efficient compression ratio for this first type turbocharged large two-stroke uniflow scavenging internal combustion engine operated on gas fuel is the conventional turbocharged large two stroke uniflow scavenging internal combustion engine using liquid fuel. As high as the efficient compression ratio of, and higher. Typically, the efficient compression ratio of this type of engine is from about 15 to about 17, while the geometric compression ratio is about 30. The advantage of the first type of engine described above is the very good fuel efficiency, which comes from the high compression ratio. Another advantage of the first type of engine described above is that it has a much lower risk of pre-ignition and misfire than the second type of engine described below.

しかし、TDC付近でガス燃料を噴射するためには、燃焼室にガス燃料を噴射する燃料弁に供給されるガス燃料の圧力を、燃焼室の圧縮圧力よりもずっと高くしなければならない。実際に、燃焼室へ噴射されるガス燃料は、最低でも250barの圧力を有さねばならず、好ましくは300barは欲しいところである。ポンプステーションによって、液化ガス燃料を例えば300barまで加圧し、続いて高圧の液化燃料を高圧気化ユニットで気化して、高圧のガスの形態で主機関の燃料噴射弁に送達する。この供給システムは、従来の液体燃料のための供給システムよりも高価である。 However, in order to inject gas fuel near the TDC, the pressure of the gas fuel supplied to the fuel valve that injects the gas fuel into the combustion chamber must be much higher than the compression pressure of the combustion chamber. In fact, the gas fuel injected into the combustion chamber must have a pressure of at least 250 bar, preferably 300 bar. The pump station pressurizes the liquefied gas fuel to, for example, 300 bar, then vaporizes the high pressure liquefied fuel in the high pressure vaporization unit and delivers it to the fuel injection valve of the main engine in the form of high pressure gas. This supply system is more expensive than the conventional supply system for liquid fuels.

天然ガスのようなガス燃料は、従来の燃料に比べてエネルギー密度が非常に低い。有用なエネルギー源とするには密度を上げねばならない。これは、ガス燃料を極低温度に冷やすことによってなされる。例えば主にメタンからなる天然ガスの場合、液化天然ガス(LNG)とすることによってなされる。 Gas fuels such as natural gas have a much lower energy density than conventional fuels. To be a useful energy source, the density must be increased. This is done by cooling the gas fuel to a very low temperature. For example, in the case of natural gas mainly composed of methane, it is made by using liquefied natural gas (LNG).

このため、ガス燃料で運転されるエンジンのためのガス燃料供給システムは、液化ガスを貯蔵しておくための断熱タンクを備える。断熱タンクによって液体状態を長期に保つ。しかし、周囲の熱流束がタンク内の温度を上昇させ、液化ガスの気化を招く。このプロセスから生じるガスは、ボイルオフガス(Boil−Off Gas; BOG)と呼ばれる。タンクからのボイルオフはガス燃料の実施的な定常流を形成する。これはタンクから除去されねばならず、何らかの対応が為されねばならない。1800000m3のLNGタンカーにとって、対処の必要があるBOGの量は、1時間あたり数トンにも達する。典型的にはおよそ3000kg/時間である。一方、このタイプのLNGタンカーの主機関が必要とするガスは、主機関のエネルギー源が全て天然ガスであると仮定すれば、およそ4000kg/時間である。 For this reason, gas fuel supply systems for engines operated on gas fuel include an adiabatic tank for storing liquefied gas. The adiabatic tank keeps the liquid state for a long time. However, the surrounding heat flux raises the temperature inside the tank, causing the liquefied gas to vaporize. The gas resulting from this process is called Boil-Off Gas (BOG). Boil-off from the tank forms a practical steady flow of gas fuel. It must be removed from the tank and some action must be taken. For an 18000000 m3 LNG tanker, the amount of BOG that needs to be dealt with can reach several tons per hour. Typically about 3000 kg / hour. On the other hand, the gas required by the main engine of this type of LNG tanker is approximately 4000 kg / hour, assuming that the energy source of the main engine is all natural gas.

しかし、ボイルオフガスを約300barの噴射圧力までコンプレッサーで加圧することは、技術的に非常に困難である。このためBOGを、上記の第1のタイプのターボ過給式大型2ストローク内燃機関の燃料として使用することはできない。 However, it is technically very difficult to pressurize the boil-off gas with a compressor to an injection pressure of about 300 bar. Therefore, BOG cannot be used as fuel for the above-mentioned first type turbocharged large two-stroke internal combustion engine.

BOGも、コンプレッサーを使って10〜20barには加圧することはできる。そうして、この圧力で運転されるガス燃料発電機で使うことができる。船舶には、そのような発電機のセットがターボ過給式大型2ストローク内燃機関に加えて搭載されていることが多い。このような発電機は、ターボ過給式大型2ストローク内燃機関よりはずっと小さな4ストローク内燃機関であることが多く、船舶で使われる電力や熱を生成する発電機やオルタネータを駆動する。 BOG can also be pressurized to 10 to 20 bar using a compressor. It can then be used in gas fuel generators operated at this pressure. Ships often include a set of such generators in addition to a turbocharged large two-stroke internal combustion engine. Such generators are often 4-stroke internal combustion engines, which are much smaller than turbocharged large 2-stroke internal combustion engines, and drive generators and alternators that generate electricity and heat used in ships.

BOGは、低温機(cryogenerator)で再液化されることもできる。しかし、再液化には高価な機器が必要であり、かなり多くのエネルギーも消費する。 The BOG can also be reliquefied in a cryogenerator. However, reliquefaction requires expensive equipment and consumes a considerable amount of energy.

また、緊急時には、BOGは単に燃やしてしまう。 Also, in an emergency, the BOG simply burns.

WO2016058611A1は、第1のタイプの大型2ストロークユニフロー掃気ターボ過給式内燃機関を開示している。 WO2016058611A1 discloses a first type large two-stroke uniflow scavenging turbocharged internal combustion engine.

DK201670361A1も、第1のタイプの大型2ストロークユニフロー掃気ターボ過給式内燃機関を開示している。またこの文献は、燃焼室への高圧噴射のための高圧ガス燃料を送達するためのガス供給システムも開示している。 DK201670361A1 also discloses a first type large two-stroke uniflow scavenging turbocharged internal combustion engine. The document also discloses a gas supply system for delivering high pressure gas fuel for high pressure injection into the combustion chamber.

第2のタイプのエンジンは、低圧ガスエンジンと呼ばれる。このタイプのエンジンではガス燃料は掃気に混合される。第2のタイプのエンジンは、燃焼室で、ガス燃料と掃気の混合気を圧縮する。第2のタイプのエンジンにおいて、ガス燃料は、シリンダライナの途中に設けられる燃料弁から導入される。燃料は、ピストンが下死点(BDC)から上死点(TDC)に向かう圧縮ストロークの途中であって、燃料弁が閉じるかなり前に、導入される。ピストンは、燃焼室内でガス燃料と掃気の混合気を圧縮し、圧縮された混合気はTDC付近で、タイミングを計って着火する手段(例えばパイロット油の噴射などによって、着火される。この第2のタイプのエンジンの利点は、比較的低圧(例えば約15bar)で供給されるガス燃料で運転されることが可能であることである。なぜなら、ガス燃料が注入される際の燃焼室内の圧力が、比較的低いからである。このため、第2のタイプのエンジンは、増圧手段で増圧されたBOGによって運転されることができる。従って、第2のタイプのエンジンのためのガス供給システムは、第1のタイプのエンジンのためのガス供給システムよりも安価である。第1のタイプのエンジンの場合、タンクから生じるBOGの流れを処理しなければならず、ボイラーや発電機のセットは、このBOG流の一部しか使用することができない。このため、比較的高価な再液化システムを導入して、第1のタイプのエンジンのガス供給システムで動作させなければならない。 The second type of engine is called a low pressure gas engine. In this type of engine, gas fuel is mixed with scavenging. The second type of engine compresses the mixture of gas fuel and scavenging in the combustion chamber. In the second type of engine, gas fuel is introduced from a fuel valve provided in the middle of the cylinder liner. Fuel is introduced during the compression stroke of the piston from bottom dead center (BDC) to top dead center (TDC), well before the fuel valve closes. The piston compresses the air-fuel mixture of gas fuel and scavenging air in the combustion chamber, and the compressed air-fuel mixture is ignited by means of timing ignition (for example, injection of pilot oil) near the TDC. The advantage of this type of engine is that it can be operated with gas fuel supplied at a relatively low pressure (eg about 15 bar), because the pressure in the combustion chamber when the gas fuel is injected Therefore, the second type of engine can be operated by the BOG boosted by the boosting means. Therefore, the gas supply system for the second type of engine. Is cheaper than the gas supply system for the first type of engine. In the case of the first type of engine, the BOG flow from the tank must be processed, and the set of boilers and generators Only part of this BOG stream can be used, so a relatively expensive reliquefaction system must be introduced to operate on the gas supply system of the first type of engine.

しかし、第2のタイプのエンジンは、燃焼室で混合気を圧縮するという方式のため、有効圧縮比が第1のタイプのエンジンに比べてかなり低い。典型的には、第1のタイプのエンジンの有効圧縮比は約15から約17の間である。これに対して第2のタイプのエンジンの有効圧縮比は、約7から約9の間である。なお、第2のタイプのエンジンの幾何学的な圧縮比はおよそ13.5である。この非常に低い、幾何学的に定められた圧縮比は、第1のタイプのエンジンに対する第2のタイプのエンジンの燃料効率を著しく低くしており、同じサイズの第1のタイプのエンジンに対して第2のタイプのエンジンの最大連続回転数が低くなる原因となっている。 However, since the second type engine compresses the air-fuel mixture in the combustion chamber, the effective compression ratio is considerably lower than that of the first type engine. Typically, the effective compression ratio of the first type engine is between about 15 and about 17. In contrast, the effective compression ratio of the second type engine is between about 7 and about 9. The geometric compression ratio of the second type engine is about 13.5. This very low, geometrically defined compression ratio significantly reduces the fuel efficiency of the second type engine relative to the first type engine, compared to the first type engine of the same size. This causes the maximum continuous rotation speed of the second type engine to decrease.

さらに第2のタイプのエンジンは、通常、信頼性の高い着火を実現するため、プリチャンバや同期点火システムを必要とする。 In addition, the second type of engine usually requires a prechamber or synchronous ignition system to achieve reliable ignition.

第2のタイプのエンジンの更に不利な点は、ピストンの圧縮ストロークの際の空気過剰率及びバルク温度を、非常に正確に制御しなければならないことである。これは、(局所的な)低過ぎる空気過剰率及び/又は高過ぎるバルク温度によるプリイグニッションを防ぐためや、高過ぎる空気過剰率及び/又は低過ぎるバルク温度によるミスファイアを防ぐためである。一様な混合気をもたらす適切な混合は、プリイグニッションやミスファイアをもたらす燃焼室内の局所的な条件にとって、非常に重要である。燃焼室内のこれらの条件を制御することは、過渡運転において特に困難である。 A further disadvantage of the second type of engine is that the excess air ratio and bulk temperature during the compression stroke of the piston must be controlled very accurately. This is to prevent pre-ignition due to (local) too low air excess and / or too high bulk temperature, and to prevent misfire due to too high air excess and / or too low bulk temperature. Proper mixing that results in a uniform mixture is very important for local conditions in the combustion chamber that result in pre-ignition and misfire. Controlling these conditions in the combustion chamber is particularly difficult in transient operation.

DK201770703は、第2のタイプの大型2ストロークユニフロー掃気ターボ過給式内燃機関を開示している。 DK201770703 discloses a second type large two-stroke uniflow scavenging turbocharged internal combustion engine.

このように、主燃料としてガス燃料で運転される大型2ストロークユニフロー掃気内燃機関において、第1のタイプ及び第2のタイプのエンジンの上述の弱点を解消または緩和することについての必要性が存在する。 As described above, in a large two-stroke uniflow scavenging internal combustion engine operated by gas fuel as a main fuel, there is a need to eliminate or alleviate the above-mentioned weaknesses of the first type and second type engines. ..

また、大型2ストロークユニフロー掃気内燃機関にガス燃料を供給するガス供給システムであって、大型2ストロークユニフロー掃気内燃機関の燃焼に用いられる高圧ガス燃料を提供するガス供給システムにおいて、ガス供給システムの上述の弱点を解消または緩和することについての必要性が存在する。 Further, in a gas supply system for supplying gas fuel to a large two-stroke uniflow scavenging internal combustion engine and providing high-pressure gas fuel used for combustion of a large two-stroke uniflow scavenging internal combustion engine, the gas supply system described above. There is a need to eliminate or mitigate the weaknesses of.

摘要Description

本発明の目的は、上述の課題を解決するか又は少なくとも緩和する、エンジン及びガス燃料供給システム、ならびに方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide an engine and gas fuel supply system, and a method that solves or at least alleviates the above-mentioned problems.

上述の目的やその他の目的が、独立請求項に記載の特徴により達成される。更なる実装形態は、従属請求項や発明の詳細な説明、図面から明らかになるだろう。 The above objectives and other objectives are achieved by the characteristics described in the independent claims. Further implementations will become apparent from the dependent claims, detailed description of the invention, and drawings.

第1の側面によれば、次のような、大型2ストロークターボ過給式ユニフロー掃気内燃機関が提供される。前記機関は、シリンダライナ、ピストン、シリンダカバーで画定される少なくとも1つの燃焼室を備え、前記ピストンはBDCとTDCの間を往復し、前記往復における幾何学的圧縮比は20を超える。前記機関は少なくとも1つの運転モードにおいて主燃料としてガス燃料で動作する。そして前記少なくとも1つの運転モードにおいて、前記機関は、
BDCからTDCに向かう前記ピストンのストロークの間に前記少なくとも1つの燃焼室に第1の量の加圧ガス燃料を導入し、該燃焼室に導入された掃気と混合して、空燃比が50より高い混合気を得ることと;
前記ピストンがTDC又はその付近にあるときに、第2の量の高圧ガス燃料を前記少なくとも1つの燃焼室に噴射することと;
を遂行するように構成される。
According to the first aspect, the following large two-stroke turbocharged uniflow scavenging internal combustion engine is provided. The engine comprises at least one combustion chamber defined by a cylinder liner, a piston and a cylinder cover, the piston reciprocating between the BDC and the TDC, with a geometric compression ratio of more than 20 in the reciprocation. The engine operates on gas fuel as the main fuel in at least one mode of operation. And in the at least one operating mode, the engine
During the stroke of the piston from the BDC to the TDC, a first amount of pressurized gas fuel is introduced into the at least one combustion chamber and mixed with the scavenging air introduced into the combustion chamber so that the air-fuel ratio is greater than 50. To get a high air-fuel mixture;
Injecting a second amount of high pressure gas fuel into the at least one combustion chamber when the piston is at or near the TDC;
Is configured to carry out.

圧縮ストローク中に中圧力の加圧ガス燃料を導入し、TDC又はその付近で高圧ガス燃料を噴射するように構成された大型2ストロークターボ過給式ユニフロー掃気内燃機関を提供することにより、圧縮ストローク中の燃焼室の空気過剰率を高く保つことができるという効果を提供する。例えば、圧縮ストローク中の燃焼室の空気量/燃料量を50以上に保つことができる。(ここで燃料は、例えばNLGやメタンであってもよい。)それによって、プレイグニッションの危険性を最小にし、圧縮ストローク中の空気過剰率及びバルク圧縮温度を精密に制御する必要を無くする。そして、TDC又はその付近で高圧ガス燃料を噴射することは、着火を確実にし、従って、圧縮ストローク中の高い空気過剰率にも関わらず、ミスファイアを防止する。更に、プレイグニッションに対する高い耐性は、以前に述べた第2のタイプの既存のエンジンよりも、かなり高い効率的な圧縮比(例えば20以上)を採用することを可能とする。このため、上記第1の側面に従うエンジンは、既存の第2のタイプのエンジンよりも、著しく優れた燃料効率を実現する。更に、上記第1の側面に従うエンジンは、既存の第2のタイプのエンジンには通常必要とされるプレチャンバを用いないことを可能にする。また、中圧力のガス燃料を多く使って運転されうる点も、上記第1の側面の利点である。中圧力のガス燃料は、コンプレッサーを使うことで、ボイルオフガスから簡単に得ることができる。このため、既に説明した第1のタイプのエンジンと比較して、効果なボイルオフガス再液化装置の必要性を減少させることができる。 A compression stroke by providing a large two-stroke turbocharged uniflow scavenging internal combustion engine configured to introduce medium pressure pressurized gas fuel during the compression stroke and inject high pressure gas fuel at or near the TDC. It provides the effect that the excess air ratio of the combustion chamber inside can be kept high. For example, the amount of air / fuel in the combustion chamber during the compression stroke can be maintained at 50 or more. (Here, the fuel may be, for example, NLG or methane.) This minimizes the risk of pre-ignition and eliminates the need for precise control of excess air and bulk compression temperature during the compression stroke. Injecting high pressure gas fuel at or near the TDC ensures ignition and thus prevents misfire despite the high excess air rate during the compression stroke. Moreover, the high resistance to pre-ignition makes it possible to employ much higher efficient compression ratios (eg 20 and above) than previously mentioned second type existing engines. For this reason, an engine according to the first aspect achieves significantly better fuel efficiency than an existing second type engine. Further, an engine according to the first aspect makes it possible to eliminate the prechamber normally required for existing second type engines. Another advantage of the first aspect is that it can be operated by using a large amount of medium pressure gas fuel. Medium pressure gas fuel can be easily obtained from boil-off gas by using a compressor. This can reduce the need for an effective boil-off gas reliquefaction device as compared to the first type of engine described above.

本願の技術分野において、幾何学的圧縮比は、ピストンが下死点(BDC)にあるときの燃焼室の容積と、ピストンが上死点(TDC)にあるときの燃焼室の容積との比で定義される。 In the art of the present application, the geometric compression ratio is the ratio of the volume of the combustion chamber when the piston is at bottom dead center (BDC) to the volume of the combustion chamber when the piston is at top dead center (TDC). Defined in.

往復ピストンエンジンにおいて、幾何学的圧縮比は、シリンダに導入される物質がTDC時のピストン上部の隙間の容積に圧縮されることだけを考慮に入れており、圧縮と膨張が等しく行われることを仮定している。つまり、幾何学的圧縮比は、ピストンが下死点(BDC)にあるときの燃焼室の容積と、ピストンが上死点(TDC)にあるときの燃焼室の容積との比で定義される。これに対して実効圧縮比は、排気弁の事象や吸気ブーストを考慮に入れている。 In a reciprocating piston engine, the geometric compression ratio only takes into account that the material introduced into the cylinder is compressed to the volume of the gap above the piston during TDC, and that compression and expansion are equal. I'm assuming. That is, the geometric compression ratio is defined as the ratio of the volume of the combustion chamber when the piston is at bottom dead center (BDC) to the volume of the combustion chamber when the piston is at top dead center (TDC). .. In contrast, the effective compression ratio takes into account exhaust valve events and intake boost.

第1の側面に従うエンジンは、ディーゼルサイクルとオットーサイクルを組み合わせており、それによって、大型2ストロークターボ過給式ユニフロー掃気内燃機関においてはかつて見られなかった全く新しいサイクルを形成している。 The engine that follows the first aspect combines a diesel cycle and an Otto cycle, thereby forming a whole new cycle never seen in a large two-stroke turbocharged uniflow scavenging internal combustion engine.

前記第1の側面の実装形態の一例において、前記機関は、前記燃焼室に掃気を導入するための掃気ポートであって、前記シリンダライナに配され、ピストンにより制御される掃気ポートを有する。 In an example of the implementation of the first aspect, the engine has a scavenging port for introducing scavenging into the combustion chamber, which is arranged in the cylinder liner and controlled by a piston.

前記第1の側面の実装形態の一例において、前記機関は、前記シリンダカバーに配され、排気弁により制御される排気ガス排出口を有する。 In an example of the mounting embodiment of the first side surface, the engine has an exhaust gas outlet arranged on the cylinder cover and controlled by an exhaust valve.

前記第1の側面の実装形態の一例において、前記機関は、前記燃焼室にガス燃料を送達するための少なくとも1つの燃料弁を有する。 In one example of the implementation of the first aspect, the engine has at least one fuel valve for delivering gas fuel to the combustion chamber.

前記第1の側面の実装形態の一例において、前記機関は、加圧ガス燃料の第1のソースへの接続部を有する。前記第1のソースは好ましくは第1の圧力P1を有する。 In one example of the implementation of the first aspect, the engine has a connection to a first source of pressurized gas fuel. The first source preferably has a first pressure P1.

前記第1の側面の実装形態の一例において、前記機関は、加圧ガス燃料の第2のソースへの接続部を有する。前記第2のソースは好ましくは、前記第1の圧力P1より低い第2の圧力P2を有する。 In one example of the implementation of the first aspect, the engine has a connection to a second source of pressurized gas fuel. The second source preferably has a second pressure P2 that is lower than the first pressure P1.

前記第1の側面の実装形態の一例において、前記機関は、単一のエンジンサイクルにおいて、前記第1の量の加圧ガス燃料を導入し、前記第2の量の高圧ガス燃料を噴射するように構成される。 In an example of the implementation of the first aspect, the engine introduces the first amount of pressurized gas fuel and injects the second amount of high pressure gas fuel in a single engine cycle. It is composed of.

前記第1の側面の実装形態の一例において、前記機関は、まず第1の量の加圧ガス燃料を導入し、その後、前記ピストンがTDCに近づく時点である第1の時点において、前記第2の量の高圧ガス燃料を噴射するように構成される。 In an example of the implementation of the first aspect, the engine first introduces a first amount of pressurized gas fuel, and then at the first time point when the piston approaches the TDC, the second time point. It is configured to inject the amount of high pressure gas fuel.

前記第1の側面の実装形態の一例において、前記機関は、前記第1の量のガス燃料が導入された後であって、前記第2の量のガス燃料が噴射される前又は該第2の量のガス燃料が噴射されると同時に、第3の量の着火液を導入するように構成される。 In an example of the implementation of the first aspect, the engine is after the introduction of the first amount of gas fuel and before the injection of the second amount of gas fuel or the second amount. At the same time that the amount of gas fuel is injected, a third amount of ignition liquid is introduced.

前記第1の側面の実装形態の一例において、前記機関は、各シリンダにつき、少なくとも1つの専用の着火液弁を有する。 In one example of the first aspect mounting embodiment, the engine has at least one dedicated ignition liquid valve for each cylinder.

前記第1の側面の実装形態の一例において、前記機関は、前記シリンダカバーに、前記第2の量のガス燃料を前記少なくとも1つの燃焼室に噴射するためのガス噴射弁を1つ又は複数有する。前記ガス噴射弁は、前記第1のソースに接続される。 In an example of the implementation of the first aspect, the engine has one or more gas injection valves on the cylinder cover for injecting the second amount of gas fuel into the at least one combustion chamber. .. The gas injection valve is connected to the first source.

前記第1の側面の実装形態の一例において、前記機関は、前記第1の量のガス燃料を前記少なくとも1つの燃焼室に導入するためのガス導入弁を1つ又は複数有する。前記ガス導入弁は前記第2のソースに接続され、好ましくは前記シリンダライナに配される。 In an example of the implementation of the first aspect, the engine has one or more gas introduction valves for introducing the first amount of gas fuel into the at least one combustion chamber. The gas inlet valve is connected to the second source and is preferably located in the cylinder liner.

前記第1の側面の実装形態の一例において、前記第1の圧力P1は高圧であり、好ましくは150Barを上回る。 In an example of the mounting embodiment of the first side surface, the first pressure P1 is a high pressure, preferably exceeding 150 Bar.

前記第1の側面の実装形態の一例において、前記第1の圧力P2は中圧力であり、好ましくは10Barから30Barの間である。 In an example of the mounting embodiment of the first side surface, the first pressure P2 is a medium pressure, preferably between 10 Bar and 30 Bar.

前記第1の側面の実装形態の一例において、前記第1の量のガス燃料は、一回のエンジンサイクルの間に燃焼室に供給される全燃料量の20〜80%を占め、前記第2の量のガス燃料は、一回のエンジンサイクルの間に燃焼室に供給される全燃料量の20〜80%を占める。好ましくは、前記第1の量のガス燃料は、一回のエンジンサイクルの間に燃焼室に供給される全燃料量の30〜70%を占め、前記第2の量のガス燃料は、一回のエンジンサイクルの間に燃焼室に供給される全燃料量の30〜70%を占める。 In an example of the implementation of the first aspect, the first amount of gas fuel accounts for 20-80% of the total amount of fuel supplied to the combustion chamber during one engine cycle, said second. The amount of gas fuel accounts for 20-80% of the total amount of fuel supplied to the combustion chamber during a single engine cycle. Preferably, the first amount of gas fuel accounts for 30-70% of the total amount of fuel supplied to the combustion chamber during one engine cycle, and the second amount of gas fuel is once. It accounts for 30-70% of the total amount of fuel supplied to the combustion chamber during the engine cycle.

前記第1の側面の実装形態の一例において、前記第3の量は、所与のエンジンサイクルの間に前記少なくとも1つの燃焼室に供給される全ての燃料のカロリー値の5%より少ない。好ましくは3%より少ない。 In an example of the implementation of the first aspect, the third amount is less than 5% of the caloric value of all fuels supplied to the at least one combustion chamber during a given engine cycle. Preferably less than 3%.

前記第1の側面の実装形態の一例において、前記機関は少なくとも1つのコントローラを備える。前記コントローラは前記少なくとも1つの燃料弁に接続して該燃料弁を制御する。前記コントローラは前記少なくとも1つの燃料弁に、
前記ピストンがBDCからTDCに向かうストロークの途中に、第1の量のガス燃料を前記第2のソースから前記少なくとも1つの燃焼室に導入することと;
前記ピストンがTDC又はその付近にあるときに、第2の量ガス燃料を前記第1のソースから前記少なくとも1つの燃焼室に噴射することと;
を行わせるように制御するように構成される。
In one example of the implementation of the first aspect, the engine comprises at least one controller. The controller is connected to the at least one fuel valve to control the fuel valve. The controller is attached to the at least one fuel valve.
Introducing a first amount of gas fuel from the second source into the at least one combustion chamber during the stroke of the piston from the BDC to the TDC;
Injecting a second amount of gas fuel from the first source into the at least one combustion chamber when the piston is at or near the TDC;
Is configured to control to do.

前記第1の側面の実装形態の一例において、前記機関は少なくとも1つのコントローラを備える。前記コントローラは前記燃料導入弁及び前記燃料噴射弁に接続して、前記燃料導入弁及び前記燃料噴射弁を制御する。そして前記コントローラは、
前記燃料導入弁を制御して、前記ピストンがBDCからTDCに向かうストロークの途中に、第1の量のガス燃料を前記第2のソースから前記少なくとも1つの燃焼室に導入させることと;
前記燃料噴射弁を制御して、前記ピストンがTDC又はその付近にあるときに、第2の量ガス燃料を前記第1のソースから前記少なくとも1つの燃焼室に噴射させることと;
を行うように構成される。
In one example of the implementation of the first aspect, the engine comprises at least one controller. The controller is connected to the fuel introduction valve and the fuel injection valve to control the fuel introduction valve and the fuel injection valve. And the controller
Controlling the fuel introduction valve to introduce a first amount of gas fuel from the second source into the at least one combustion chamber during the stroke of the piston from the BDC to the TDC;
Controlling the fuel injection valve to inject a second amount of gas fuel from the first source into the at least one combustion chamber when the piston is at or near the TDC;
Is configured to do.

前記第1の側面の実装形態の一例において、前記機関は低負荷動作モードを備える。このとき前記機関は、前記ピストンがBDCからTDCに向かうストロークの途中に、前記第1の量のガス燃料を前記第2のソースから前記少なくとも1つの燃焼室に導入するが、前記ピストンがTDC又はその付近にあるときに、前記第2の量ガス燃料を前記第1のソースから前記少なくとも1つの燃焼室に噴射しないように構成される。 In one example of the implementation of the first aspect, the engine comprises a low load operating mode. At this time, the engine introduces the first amount of gas fuel from the second source into the at least one combustion chamber during the stroke of the piston from the BDC to the TDC, but the piston is the TDC or It is configured so that the second amount of gas fuel is not injected from the first source into the at least one combustion chamber when it is in the vicinity.

前記第1の側面の実装形態の一例において、前記機関は高負荷動作モードを備える。このとき前記機関は、前記ピストンがTDC又はその付近にあるときに、前記第2の量のガス燃料を前記第1のソースから前記少なくとも1つの燃焼室に噴射するが、前記ピストンがBDCからTDCに向かうストロークの途中に、前記第1の量のガス燃料を前記第2のソースから前記少なくとも1つの燃焼室に導入しないように構成される。 In an example of the implementation of the first aspect, the engine comprises a high load operating mode. At this time, the engine injects the second amount of gas fuel from the first source into the at least one combustion chamber when the piston is at or near the TDC, while the piston is from the BDC to the TDC. In the middle of the stroke toward, the first amount of gas fuel is configured not to be introduced into the at least one combustion chamber from the second source.

前記第1の側面の実装形態の一例において、前記機関は複数の燃焼室を備える。各燃焼室はシリンダライナ、ピストン、及びシリンダカバーで画定される。 In one example of the implementation of the first aspect, the engine comprises a plurality of combustion chambers. Each combustion chamber is defined by a cylinder liner, piston, and cylinder cover.

前記機関は、少なくとも1つの運転モードにおいて、主燃料としてガス燃料を用いて1つ又は複数の燃焼室で動作する。 The engine operates in one or more combustion chambers using gas fuel as the main fuel in at least one mode of operation.

前記機関は更に、前記少なくとも1つの運転モードにおいて、残りの燃焼室に対して、前記ピストンがBDCからTDCに向かうストロークの途中に加圧ガス燃料を導入するが、前記ピストンがTDC又はその付近にあるときに、高圧ガス燃料を噴射しないように構成される。つまり、前記残りの燃焼室/シリンダは、従来の形態で動作されうる。すなわち、ピストンの上昇ストロークの間に比較的低圧のガスが導入される。一方、1つ又は複数の選択された燃焼室/シリンダは、前記第1の側面に従って動作されうる。 The engine further introduces pressurized gas fuel into the remaining combustion chambers during the stroke of the piston from the BDC to the TDC in at least one mode of operation, with the piston in or near the TDC. At some point, it is configured not to inject high pressure gas fuel. That is, the remaining combustion chambers / cylinders can be operated in conventional fashion. That is, a relatively low pressure gas is introduced during the ascending stroke of the piston. On the other hand, one or more selected combustion chambers / cylinders can be operated according to the first aspect.

第2の側面によれば、大型2ストロークユニフロー掃気内燃機関を動作させる方法が提供される。前記機関は、シリンダライナ、ピストン、シリンダカバーで画定され、主燃料としてガス燃料を用いる少なくとも1つの燃焼室を有する。前記方法は、
前記ピストンを上死点(TDC)と下死点(BDC)との間で往復運動させることと;
前記ピストンがBDCからTDCに向かうストロークの途中に、第1の量の加圧ガス燃料を前記少なくとも1つの燃焼室に導入することと;
前記ピストンがTDC又はその付近にあるときに、第2の量の高圧ガス燃料を前記少なくとも1つの燃焼室噴射することと;
を含む。
According to the second aspect, a method of operating a large two-stroke uniflow scavenging internal combustion engine is provided. The engine is defined by a cylinder liner, a piston, and a cylinder cover and has at least one combustion chamber that uses gas fuel as the main fuel. The method is
To reciprocate the piston between top dead center (TDC) and bottom dead center (BDC);
Introducing a first amount of pressurized gas fuel into the at least one combustion chamber during the stroke of the piston from BDC to TDC;
Injecting a second amount of high pressure gas fuel into the at least one combustion chamber when the piston is at or near the TDC;
including.

第2の側面に従う方法は、上記第1の側面に従う機関と同じ利点を提供する。 The method according to the second aspect provides the same advantages as the institution following the first aspect above.

第3の側面によれば、前記第2の側面に従って動作させられる、大型2ストロークターボ過給式ユニフロー掃気内燃機関が提供される。 According to a third aspect, there is provided a large two-stroke turbocharged uniflow scavenging internal combustion engine that is operated according to the second aspect.

第4の側面によれば、少なくとも1つの運転モードにおいて主燃料としてガス燃料で動作する大型2ストロークターボ過給式ユニフロー掃気内燃機関が提供される。この機関は、
シリンダライナ、ピストン、シリンダカバーで画定される少なくとも1つの燃焼室と;
前記シリンダライナ内を上死点(TDC)と下死点(BDC)との間で往復するように配される前記ピストンと;
前記燃焼室に掃気を導入するための掃気ポートであって、前記シリンダライナに配されて、ピストンにより制御される掃気ポートと;
前記シリンダカバーに配され、排気弁により制御される排気ガス排出口と;
好ましくは前記シリンダライナに配される1つ又は複数のガス導入弁であって、第1の量のガス燃料を前記少なくとも1つの燃焼室に導入するためのガス導入弁と;
前記シリンダカバーに配され、第2の量のガス燃料を前記少なくとも1つの燃焼室に噴射するためのガス噴射弁と;
を備える。
According to a fourth aspect, a large two-stroke turbocharged uniflow scavenging internal combustion engine that operates on gas fuel as the main fuel in at least one operating mode is provided. This institution
With at least one combustion chamber defined by the cylinder liner, piston and cylinder cover;
With the piston arranged so as to reciprocate between the top dead center (TDC) and the bottom dead center (BDC) in the cylinder liner;
A scavenging port for introducing scavenging into the combustion chamber, which is arranged in the cylinder liner and controlled by a piston;
With an exhaust gas outlet located on the cylinder cover and controlled by an exhaust valve;
Preferably, one or more gas introduction valves arranged in the cylinder liner, the gas introduction valve for introducing a first amount of gas fuel into the at least one combustion chamber;
A gas injection valve arranged on the cylinder cover for injecting a second amount of gas fuel into the at least one combustion chamber;
To be equipped.

第4の側面に従う機関は、上記第1の側面に従う機関と同じ利点を提供する。 An institution that follows the fourth aspect offers the same advantages as an institution that follows the first aspect above.

前記第4の側面の実装形態の一例において、前記ガス噴射弁はガス燃料の第1のソースに接続され、前記第1のソースは第1の圧力P1を有し、前記第1の圧力P1は好ましくはおよそ150barからおよそ450barの間である。 In an example of the implementation of the fourth aspect, the gas injection valve is connected to a first source of gas fuel, the first source has a first pressure P1 and the first pressure P1 is It is preferably between about 150 bar and about 450 bar.

前記第4の側面の実装形態の一例において、前記ガス噴射弁はガス燃料の第2のソースに接続され、前記第2のソースは、前記第1の圧力P1より低い第2の圧力P2を有し、前記第2の圧力P2は好ましくはおよそ10barからおよそ30barの間である。 In an example of the implementation of the fourth aspect, the gas injection valve is connected to a second source of gas fuel, the second source having a second pressure P2 lower than the first pressure P1. However, the second pressure P2 is preferably between about 10 bar and about 30 bar.

前記第4の側面の実装形態の一例において、前記機関は、
加圧ガス燃料の第1のソースであって、第1の圧力P1を有する第1のソースへの接続部と;
加圧ガス燃料の第2のソースであって、前記第1の圧力P1より低い第2の圧力P2を有する第2のソースへの接続部と;
を有する。
In an example of the implementation of the fourth aspect, the engine
With a first source of pressurized gas fuel and a connection to a first source having a first pressure P1;
With a second source of pressurized gas fuel, a connection to a second source having a second pressure P2 lower than the first pressure P1;
Have.

前記第4の側面の実装形態の一例において、前記機関は、前記少なくとも1つの動作モードにおいて、前記ピストンがBDCからTDCに向かうストロークの途中に、第1の量のガス燃料を前記第2のソースから前記少なくとも1つの燃焼室に導入すること、及び、同じエンジンサイクルにおいて、前記ピストンがTDC又はその付近にあるときに、第2の量ガス燃料を前記第1のソースから前記少なくとも1つの燃焼室に噴射させることを行うように構成される。 In an example of the fourth aspect implementation, the engine sources a first amount of gas fuel in the middle of the stroke of the piston from the BDC to the TDC in at least one mode of operation. Introducing from the first combustion chamber to the at least one combustion chamber and, in the same engine cycle, when the piston is at or near the TDC, a second amount of gas fuel is introduced from the first source into the at least one combustion chamber. Is configured to inject.

前記第4の側面の実装形態の一例において、前記第1の量のガス燃料は、一回のエンジンサイクルの間に燃焼室に送達される全燃料量の20〜80%を占め、前記第2の量のガス燃料は、一回のエンジンサイクルの間に燃焼室に送達される全燃料量の20〜80%を占め、前記第3の量の着火液は、所与のエンジンサイクルの間に前記少なくとも1つの燃焼室に供給される全ての燃料のカロリー値の5%より少ない。好ましくは、前記第1の量のガス燃料は、一回のエンジンサイクルの間に燃焼室に送達される全燃料量の30〜70%を占め、前記第2の量のガス燃料は、一回のエンジンサイクルの間に燃焼室に送達される全燃料量の30〜70%を占め、前記第3の量の着火液は、所与のエンジンサイクルの間に前記少なくとも1つの燃焼室に供給される全ての燃料のカロリー値の3%より少ない。 In an example of the fourth aspect of the embodiment, the first amount of gas fuel accounts for 20-80% of the total amount of fuel delivered to the combustion chamber during a single engine cycle, said the second. The amount of gas fuel accounts for 20-80% of the total amount of fuel delivered to the combustion chamber during one engine cycle, and the third amount of ignition liquid is during a given engine cycle. Less than 5% of the calorie value of all fuels supplied to the at least one combustion chamber. Preferably, the first amount of gas fuel accounts for 30-70% of the total amount of fuel delivered to the combustion chamber during one engine cycle, and the second amount of gas fuel is once. The third amount of ignition liquid is supplied to the at least one combustion chamber during a given engine cycle, accounting for 30-70% of the total fuel delivered to the combustion chamber during the engine cycle. Less than 3% of the calorie value of all fuels.

前記第4の側面の実装形態の一例において、前記機関は少なくとも1つのコントローラを備える。前記コントローラは前記燃料導入弁及び前記燃料噴射弁に接続して、前記燃料導入弁及び前記燃料噴射弁を制御する。そして前記コントローラは、
前記燃料導入弁を制御して、前記ピストンがBDCからTDCに向かうストロークの途中に、第1の量のガス燃料を前記第2のソースから前記少なくとも1つの燃焼室に導入させることと;
前記燃料噴射弁を制御して、前記ピストンがTDC又はその付近にあるときに、第2の量ガス燃料を前記第1のソースから前記少なくとも1つの燃焼室に噴射させることと;
を行うように構成される。
In one example of the implementation of the fourth aspect, the engine comprises at least one controller. The controller is connected to the fuel introduction valve and the fuel injection valve to control the fuel introduction valve and the fuel injection valve. And the controller
Controlling the fuel introduction valve to introduce a first amount of gas fuel from the second source into the at least one combustion chamber during the stroke of the piston from the BDC to the TDC;
Controlling the fuel injection valve to inject a second amount of gas fuel from the first source into the at least one combustion chamber when the piston is at or near the TDC;
Is configured to do.

これらの側面及び他の側面は、以下に説明される実施例により更に明らかになるであろう。 These and other aspects will be further clarified by the examples described below.

以下、図面に示される例示的な実施形態を参照しつつ、様々な側面や実施形態、実装例を詳細に説明する。
ある例示的実施形態に従う大型2ストローク機関の正面図である。 図1の大型2ストローク機関の側面図である。 図1の大型2ストローク機関の第1の略図表現である。 図1の機関のシリンダフレーム及びシリンダライナの断面図である。シリンダカバー及び排気弁が取り付けられており、TDC及びBDCにおけるピストンも描かれている。 ガス交換と燃料噴射サイクルを描いたグラフである。 ある実施形態に従うガス燃料供給システムの略図表現である。 別の実施形態に従うガス燃料供給システムの略図表現である。 別の実施形態に従うシリンダフレーム及びシリンダライナの断面図である。
Hereinafter, various aspects, embodiments, and implementation examples will be described in detail with reference to the exemplary embodiments shown in the drawings.
FIG. 5 is a front view of a large two-stroke engine according to an exemplary embodiment. It is a side view of the large two-stroke engine of FIG. It is the first schematic representation of the large two-stroke engine of FIG. It is sectional drawing of the cylinder frame and the cylinder liner of the engine of FIG. Cylinder covers and exhaust valves are attached and pistons at TDC and BDC are also depicted. It is a graph depicting a gas exchange and a fuel injection cycle. It is a schematic representation of a gas fuel supply system according to an embodiment. It is a schematic representation of a gas fuel supply system according to another embodiment. FIG. 3 is a cross-sectional view of a cylinder frame and cylinder liner according to another embodiment.

詳細説明Detailed explanation

以下の詳細説明では、実施例のクロスヘッド式大型低速2ストロークターボ過給式内燃機関を参照して、内燃機関が説明される。図1−図3は、ターボ過給式大型低速2ストローク内燃機関の実施例を描いている。このエンジンは、クランクシャフト8及びクロスヘッド9を有する。図1は正面図、図2は側面図である。図3は、図1,2のターボ過給式大型低速2ストロークディーゼル機関を、その吸気システム及び排気システムと共に略図により表現したものである。この例において、エンジンは直列に4本のシリンダを有する。ターボ過給式大型低速2ストローク内燃機関は通常、直列に配される4本から14本のシリンダを有する。これらのシリンダはエンジンフレーム11に担持される。またこのようなエンジンは、例えば、船舶の主機関や、発電所において発電機を動かすための固定型のエンジンとして用いられることができる。エンジンの全出力は、例えば、1,000kWから110000kWでありうる。 In the following detailed description, the internal combustion engine will be described with reference to the crosshead type large low-speed 2-stroke turbocharged internal combustion engine of the embodiment. 1 to 3 show an example of a turbocharged large low-speed 2-stroke internal combustion engine. This engine has a crankshaft 8 and a crosshead 9. FIG. 1 is a front view and FIG. 2 is a side view. FIG. 3 is a schematic representation of the turbocharged large low-speed 2-stroke diesel engine of FIGS. 1 and 2 together with its intake system and exhaust system. In this example, the engine has four cylinders in series. A turbocharged, large, low-speed, two-stroke internal combustion engine typically has 4 to 14 cylinders arranged in series. These cylinders are supported on the engine frame 11. Further, such an engine can be used, for example, as a main engine of a ship or a fixed engine for operating a generator in a power plant. The total output of the engine can be, for example, 1,000 kW to 110,000 kW.

エンジンは、主燃料としてガス燃料で運転する或る運転モードにおいて、ディーゼルサイクルとオットーサイクルを組み合わせる。これは、圧縮着火であるが、空気と燃料の混合物を圧縮するからである。なおこの燃料は、ピストン10の圧縮ストロークの途中に導入される第1の量の加圧ガス燃料である。圧縮された空気燃料の混合物は、TDC付近で第2の量の高圧ガス燃料が噴射される際に着火される。 The engine combines a diesel cycle and an Otto cycle in certain modes of operation in which it operates on gas fuel as the main fuel. This is a compression ignition because it compresses a mixture of air and fuel. This fuel is a first amount of pressurized gas fuel introduced in the middle of the compression stroke of the piston 10. The compressed air fuel mixture is ignited when a second amount of high pressure gas fuel is injected near the TDC.

エンジンは、別の運転モードにおいて、ディーゼルサイクルに従って動作することができ、その場合は圧縮ストロークの途中に燃料は導入されない。このモードにおいて、全ての燃料は、TDC付近において噴射される。またこのモードにおける主燃料もガス燃料であることができる。更に別の運転モードにおいて、エンジンは、オットーサイクルに従って動作することができる。この場合、全てのガス燃料は掃気に混合され、空気−燃料の混合物が圧縮ストロークの際に圧縮される。そしてTDC付近において、タイミングを計って着火する手段が提供される。 The engine can operate according to the diesel cycle in another mode of operation, in which case no fuel is introduced during the compression stroke. In this mode, all fuel is injected near the TDC. The main fuel in this mode can also be gas fuel. In yet another mode of operation, the engine can operate according to the Otto cycle. In this case, all gas fuels are mixed in the scavenging and the air-fuel mixture is compressed during the compression stroke. Then, in the vicinity of the TDC, a means for igniting at the right timing is provided.

この実施例におけるエンジンは、2ストロークユニフロー掃気エンジンであり、シリンダライナ1の下部領域に掃気ポート18が設けられ、シリンダライナ1の頂部中央には排気弁4が配される。燃焼室は、シリンダライナ1と、シリンダカバー22と、シリンダライナ中で下死点(BDC)と上死点(TDC)との間を往復運動するピストン10とで画定される。このエンジンは、幾何学的な圧縮比が20以上である。 The engine in this embodiment is a two-stroke uniflow scavenging engine, in which a scavenging port 18 is provided in the lower region of the cylinder liner 1, and an exhaust valve 4 is arranged in the center of the top of the cylinder liner 1. The combustion chamber is defined by a cylinder liner 1, a cylinder cover 22, and a piston 10 that reciprocates between bottom dead center (BDC) and top dead center (TDC) in the cylinder liner. This engine has a geometric compression ratio of 20 or more.

掃気は、ピストンが掃気ポート18より下にある時に、掃気受け2から各シリンダ1の下端にある掃気ポート18へと導かれる。ガス燃料は、電子制御部60の制御下でガス燃料導入弁30から導入される。これは、ピストンの上昇ストロークの間であって、ピストンが燃料弁(ガス燃料導入弁)30を通過する前に行われる。燃料弁は好ましくはシリンダライナの円周に亘って等間隔に分布するように配される。また好ましくは、シリンダライナの長手方向の中央付近に配される。従って、ガス燃料の導入は、圧縮圧力が比較的低い時に行われる。つまり、ピストン10がTDCに達するときの圧縮圧力に比べればずっと低いときに行われる。前記エンジンは圧縮ストロークの間にガス燃料を導入するように構成される。その結果、燃料と空気の混合物(混合気)が燃焼室にもたらされる。その空燃比(空気量/燃料量)は50を上回る。ここでこの燃料は、例えばLNG(メタン)やLPGでありうる。圧縮ストローク中の燃焼室内の空燃比が50以上であることは、プレイグニッションのリスクを著しく減少させる。 The scavenging is guided from the scavenging receiver 2 to the scavenging port 18 at the lower end of each cylinder 1 when the piston is below the scavenging port 18. The gas fuel is introduced from the gas fuel introduction valve 30 under the control of the electronic control unit 60. This is done during the ascending stroke of the piston and before the piston passes through the fuel valve (gas fuel introduction valve) 30. The fuel valves are preferably arranged so as to be evenly spaced over the circumference of the cylinder liner. Further, it is preferably arranged near the center in the longitudinal direction of the cylinder liner. Therefore, the introduction of gas fuel is performed when the compression pressure is relatively low. That is, it is performed when the compression pressure when the piston 10 reaches TDC is much lower than the compression pressure. The engine is configured to introduce gas fuel during the compression stroke. As a result, a mixture of fuel and air (air-fuel mixture) is brought into the combustion chamber. Its air-fuel ratio (air volume / fuel volume) exceeds 50. Here, the fuel can be, for example, LNG (methane) or LPG. An air-fuel ratio of 50 or more in the combustion chamber during the compression stroke significantly reduces the risk of pre-ignition.

シリンダライナ1内でピストン10は、ガス燃料と掃気の混合物を圧縮する。そしてTDC又はその近辺で、燃料噴射弁50から高圧のガス燃料が噴射される。TDC又はその付近で高圧燃料を噴射することは、ディーゼル原理に従って、着火の引き金となる。TDC又はその近辺での燃焼室内の高い圧力により生じる高温や、高圧燃料の噴射による追加の燃料や、実施例によっては補助的な少量のパイロット油(又は適当な着火液)によって、大きく低下する空燃比が、着火の誘因になる。このパイロット油は、ガス燃料と一緒に燃料噴射弁50から噴射されるようにされる例もあるが、専用のパイロット油弁51(図示されていない)から供給されるように構成される例もある。その場合、パイロット油弁51は、シリンダカバー22に配されることが好ましい。 Within the cylinder liner 1, the piston 10 compresses a mixture of gas fuel and scavenging air. Then, high-pressure gas fuel is injected from the fuel injection valve 50 at or near the TDC. Injecting high pressure fuel at or near the TDC triggers ignition according to the diesel principle. High temperatures caused by high pressure in the combustion chamber at or near the TDC, additional fuel from the injection of high pressure fuel, and in some examples auxiliary small amounts of pilot oil (or suitable ignition fluid) can significantly reduce the sky. The fuel ratio is the trigger for ignition. In some cases, this pilot oil is injected from the fuel injection valve 50 together with the gas fuel, but in other cases, it is configured to be supplied from a dedicated pilot oil valve 51 (not shown). is there. In that case, the pilot oil valve 51 is preferably arranged on the cylinder cover 22.

なお、「TDC又はその近辺」「TDC又はその付近」とは、ガス燃料の噴射が行われる。範囲を指す。この範囲は、最も早い場合でピストンがTDC前およそ15度の時に始まり、最も遅い場合でTDC後およそ40度で終わる。 Note that "TDC or its vicinity" and "TDC or its vicinity" mean that gas fuel is injected. Refers to a range. This range begins at about 15 degrees before TDC at the earliest and ends at about 40 degrees after TDC at the latest.

燃焼が生じ、排気ガスが生成される。別の形態の着火システムでは、パイロット油の代わりに、又はパイロット油に加えて、プリチャンバやレーザー着火、グロープラグ(いずれも図示されていない)などを、着火を促すために使用するものもある。 Combustion occurs and exhaust gas is produced. Other forms of ignition systems use prechambers, laser ignitions, glow plugs (neither shown), etc. in place of or in addition to pilot oils to facilitate ignition.

排気弁4が開くと、排気ガスは、シリンダ1に設けられる排気ダクトを通って排気受け3へと流れ、さらに第1の排気管19を通ってターボ過給器5のタービン6へと進む。そこから排気ガスは、第2の排気管25を通ってエコノマイザ20へ流れ、さらに出口21から大気中へと放出される。タービン6は、シャフトを介してコンプレッサー7を駆動する。コンプレッサー9には、空気取り入れ口12を通じて外気が供給される。コンプレッサー7は、圧縮された掃気を、掃気受け2に繋がっている掃気管13へと送り込む。管13の掃気は、掃気を冷却するためのインタークーラー14を通過する。 When the exhaust valve 4 is opened, the exhaust gas flows to the exhaust receiver 3 through the exhaust duct provided in the cylinder 1, and further advances to the turbine 6 of the turbocharger 5 through the first exhaust pipe 19. From there, the exhaust gas flows through the second exhaust pipe 25 to the economizer 20 and is further discharged into the atmosphere from the outlet 21. The turbine 6 drives the compressor 7 via a shaft. Outside air is supplied to the compressor 9 through the air intake port 12. The compressor 7 sends the compressed scavenging air to the scavenging pipe 13 connected to the scavenging receiver 2. The scavenging of the pipe 13 passes through the intercooler 14 for cooling the scavenging air.

冷却された掃気は、電気モーター17により駆動される補助ブロワ16を通る。補助ブロワ16は、ターボ過給器5のコンプレッサー7が掃気受け2に必要とされる圧力を供給することができない場合、すなわちエンジンが低負荷又は部分負荷である場合に、掃気流を圧縮する。機関の負荷が高い場合は、ターボ過給器のコンプレッサー7が、十分に圧縮された掃気を供給することができるので、補助ブロワ16は、逆止め弁15によってバイパスされる。 The cooled scavenging air passes through an auxiliary blower 16 driven by an electric motor 17. The auxiliary blower 16 compresses the scavenging airflow when the compressor 7 of the turbocharger 5 is unable to supply the pressure required for the scavenging receiver 2, that is, when the engine is underloaded or partially loaded. When the engine load is high, the turbocharger compressor 7 can supply a fully compressed scavenger so that the auxiliary blower 16 is bypassed by the check valve 15.

図3には、電子制御ユニットのようなコントローラ60が図示されている。コントローラ60は信号線又はその他の通信チャネルを通じて各種センサに接続されており、これらのセンサはエンジンの運転条件に関する情報をコントローラ60に伝える。コントローラ60は信号線又はその他の通信チャネルを通じて、コントローラ60によって制御される各種のエンジン構成要素にも接続される。上記のセンサの1つはクランク角センサであり、図示されている。これはクランクシャフト8の回転角をコントローラ60に伝える。コントローラ60は、燃料導入弁30、燃料噴射弁50、排気弁4を制御する。 FIG. 3 shows a controller 60 such as an electronic control unit. The controller 60 is connected to various sensors through signal lines or other communication channels, and these sensors convey information about the operating conditions of the engine to the controller 60. The controller 60 is also connected to various engine components controlled by the controller 60 through signal lines or other communication channels. One of the above sensors is a crank angle sensor, which is illustrated. This transmits the rotation angle of the crankshaft 8 to the controller 60. The controller 60 controls the fuel introduction valve 30, the fuel injection valve 50, and the exhaust valve 4.

コントローラ60は、燃料導入弁30及び燃料噴射弁50に接続され、これらを制御する。コントローラ60は、ピストン10がBDCからTDCに向かうストロークの途中で、加圧ガス燃料の第2のソース40から燃焼室へ第1の量のガス燃料を導入するように、燃料導入弁30を動作させる。またコントローラ60は、ピストン10が上死点又はその付近にある時に、加圧ガス燃料の第1のソース35から燃焼室の少なくとも1つへ第2の量のガス燃料を噴射するように、燃料噴射弁50を動作させる。 The controller 60 is connected to the fuel introduction valve 30 and the fuel injection valve 50 and controls them. The controller 60 operates the fuel introduction valve 30 so that the piston 10 introduces the first amount of gas fuel from the second source 40 of the pressurized gas fuel into the combustion chamber in the middle of the stroke from the BDC to the TDC. Let me. The controller 60 also injects a second amount of gas fuel from the first source 35 of the pressurized gas fuel into at least one of the combustion chambers when the piston 10 is at or near top dead center. The injection valve 50 is operated.

図4には、クロスヘッド式大型2ストロークエンジンのために設計されたシリンダライナ1が図示されている。エンジンのサイズに応じて、シリンダライナ1は様々な大きさに作られる。典型的な大きさとしては、直径が250mmから1000mmであり、それに対応する全長が1000mmから4500mmである。 FIG. 4 illustrates a cylinder liner 1 designed for a large crosshead two-stroke engine. Depending on the size of the engine, the cylinder liner 1 can be made in various sizes. Typical sizes are 250 mm to 1000 mm in diameter and the corresponding overall length is 1000 mm to 4500 mm.

図4には、シリンダライナ1はシリンダフレーム23に載置され、シリンダライナ1の上にはシリンダカバー22が搭載されている様子が描かれている。シリンダライナ1とシリンダカバー22とは、その間からガスの漏出が生じないように連結されている。 In FIG. 4, the cylinder liner 1 is mounted on the cylinder frame 23, and the cylinder cover 22 is mounted on the cylinder liner 1. The cylinder liner 1 and the cylinder cover 22 are connected so that gas does not leak between them.

図4において、その下死点(BDC)と上死点(TDC)におけるピストン10の様子が破線で示されている。なおもちろん、これら2つの状態が同時に生じる訳ではなく、これら2つの状態は、クランクシャフト8の回転角で180度隔てられている。シリンダライナ1には、シリンダ潤滑孔25及びシリンダ潤滑ライン24が設けられる。これらはピストン10が潤滑ライン24を通過する際にシリンダ潤滑油を供給する。続いて(図示されていない)ピストンリングが、シリンダライナの走行面全体にシリンダ潤滑油を行き渡らせる。 In FIG. 4, the state of the piston 10 at the bottom dead center (BDC) and the top dead center (TDC) is shown by a broken line. Of course, these two states do not occur at the same time, and these two states are separated by 180 degrees by the rotation angle of the crankshaft 8. The cylinder liner 1 is provided with a cylinder lubrication hole 25 and a cylinder lubrication line 24. These supply cylinder lubricating oil as the piston 10 passes through the lubrication line 24. A piston ring (not shown) then distributes the cylinder lubricant across the running surface of the cylinder liner.

燃料弁50はシリンダカバー22に搭載される。通常、各シリンダに、2つ又は3つの燃料噴射弁50が、排気弁の周囲に同じ間隔で分布する。燃料噴射弁50は、第1の供給管36を通じて高圧ガス燃料の第1のソース35に接続しており、またパイロットライン28を通じてパイロット油のソース27に接続している。 The fuel valve 50 is mounted on the cylinder cover 22. Usually, in each cylinder, two or three fuel injection valves 50 are distributed around the exhaust valves at the same spacing. The fuel injection valve 50 is connected to the first source 35 of the high pressure gas fuel through the first supply pipe 36, and is connected to the pilot oil source 27 through the pilot line 28.

着火液の第3の量は、所与のエンジンサイクルの間に燃焼室に投入される全ての燃料のカロリー値の5%より少ない。好ましくは3%より少ない。 The third amount of igniting liquid is less than 5% of the caloric value of all fuels put into the combustion chamber during a given engine cycle. Preferably less than 3%.

燃料弁50は、DK178519B1に開示されるタイプのものであってもよい。このタイプの燃料弁は、十分な量の高圧ガス燃料と共に、小さな量のパイロット油を燃焼室に噴射する能力を有する。 The fuel valve 50 may be of the type disclosed in DK178519B1. This type of fuel valve has the ability to inject a small amount of pilot oil into the combustion chamber with a sufficient amount of high pressure gas fuel.

燃料噴射弁50による高圧ガス燃料及びパイロット油の噴射タイミングは、電子制御ユニット60によって制御される。電子制御ユニット60は、図3において破線で示される信号線を通じて燃料弁50に接続されている。 The injection timing of the high-pressure gas fuel and the pilot oil by the fuel injection valve 50 is controlled by the electronic control unit 60. The electronic control unit 60 is connected to the fuel valve 50 through a signal line shown by a broken line in FIG.

シリンダライナ1には、燃料導入弁30が装備される。燃料導入弁30は、シリンダライナ1の内面と実質的に同じ面に位置するノズル又は導入口を有する。また燃料導入弁30の後端は、シリンダライナ1の外壁から飛び出ている。典型的には1つ又は2つ、多くても3つか4つの燃料導入弁30が、各シリンダライナ1に設けられる。これらはシリンダライナ1の円周域に等間隔に配置される。本実施例において、燃料導入弁30は、シリンダライナ1の長手方向のちょうど中央部に配されている。 The cylinder liner 1 is equipped with a fuel introduction valve 30. The fuel introduction valve 30 has a nozzle or an introduction port located on substantially the same surface as the inner surface of the cylinder liner 1. The rear end of the fuel introduction valve 30 protrudes from the outer wall of the cylinder liner 1. Typically, one or two, at most three or four fuel introduction valves 30, are provided in each cylinder liner 1. These are arranged at equal intervals in the circumferential region of the cylinder liner 1. In this embodiment, the fuel introduction valve 30 is arranged at the center of the cylinder liner 1 in the longitudinal direction.

燃料噴射弁30による加圧ガス燃料の噴射タイミングは、電子制御ユニット60によって制御される。図3では、電子制御ユニット60は、概念的に示された信号線を通じて燃料導入弁30に接続されている。 The injection timing of the pressurized gas fuel by the fuel injection valve 30 is controlled by the electronic control unit 60. In FIG. 3, the electronic control unit 60 is connected to the fuel introduction valve 30 through a conceptually shown signal line.

機関は、単一のエンジンサイクルにおいて、第1の量の加圧ガス燃料を導入し、第2の量の高圧ガス燃料を噴射するように構成される。すなわち The engine is configured to introduce a first amount of pressurized gas fuel and inject a second amount of high pressure gas fuel in a single engine cycle. That is,

まず第1の量の加圧ガス燃料が導入され、その後、ピストンがTDCに近づく時点である第1の時点において、第2の量の高圧ガス燃料が噴射される。 First, a first amount of pressurized gas fuel is introduced, and then a second amount of high pressure gas fuel is injected at the first time point when the piston approaches the TDC.

図4は、エンジンのガス燃料供給システムを、概念的及び簡略化して描いたものである。高圧ガス燃料の第1のソース35が、第1の供給管36を通じて、シリンダカバー22の各燃料噴射弁50に接続されている。また、中圧力のガス燃料の第2のソース40が、燃料供給管41を通じて、ガス燃料弁30の入口に接続されている。 FIG. 4 is a conceptual and simplified drawing of the engine gas fuel supply system. A first source 35 of high-pressure gas fuel is connected to each fuel injection valve 50 of the cylinder cover 22 through a first supply pipe 36. Further, a second source 40 of the medium pressure gas fuel is connected to the inlet of the gas fuel valve 30 through the fuel supply pipe 41.

本実施例において、高圧ガス燃料の第1のソース35の圧力P1は、およそ15から45MPa(150から450bar)である。この高い圧力は、TDC付近のピーク圧力に抗してガス燃料を噴射することを可能にする。 In this embodiment, the pressure P1 of the first source 35 of the high pressure gas fuel is approximately 15 to 45 MPa (150 to 450 bar). This high pressure makes it possible to inject gas fuel against peak pressures near the TDC.

本実施例において、中圧力ガス燃料の第2のソース40の圧力P2は、およそ1から3MPa(10から30bar)である。P1に比べれば中くらいの圧力である。しかしこの圧力があれば、圧縮ストローク中にガス燃料が導入されることが可能である。 In this embodiment, the pressure P2 of the second source 40 of the medium pressure gas fuel is approximately 1 to 3 MPa (10 to 30 bar). The pressure is medium compared to P1. However, with this pressure, gas fuel can be introduced during the compression stroke.

図5は、クランク角(クランクシャフト8の角度)の関数として、掃気ポート18、排気弁4、燃料導入弁(GA燃料弁)30、燃料噴射弁(Gi燃料弁)のそれぞれの、開弁(開口)期間と閉弁(閉口)期間を図示したものである。このグラフを見ると、ガス燃料を導入するウィンドウは、比較的短いことが分かる。従って、燃焼室中でガス燃料を掃気に混合する時間は極めて短い。ガス燃料は極めて短いウィンドウの間に導入される。高圧ガス燃料は、TDC付近のウィンドウの間に噴射される。 FIG. 5 shows that the scavenging port 18, the exhaust valve 4, the fuel introduction valve (GA fuel valve) 30, and the fuel injection valve (Gi fuel valve) are opened as a function of the crank angle (the angle of the crankshaft 8). The opening) period and the valve closing (closing) period are illustrated. Looking at this graph, we can see that the window for introducing gas fuel is relatively short. Therefore, the time for mixing the gas fuel with scavenging in the combustion chamber is extremely short. Gas fuel is introduced in a very short window. High pressure gas fuel is injected between the windows near the TDC.

1回転中に導入されるガス燃料と噴射されるガス燃料の総量は、エンジンの負荷に影響される。燃焼室に投入されるガス燃料の総量は、圧力P2でシリンダ内に導入される第1の量のガス燃料と、圧力P2でシリンダ内に噴射される高圧ガス燃料の合計量である。ある実施例において、シリンダに投入されるガス燃料の、カロリー値でおよそ70%又は80%が、加圧ガス燃料の第2のソース40から圧力P2で導入されるガス燃料である。ある実施例において、シリンダに投入されるガス燃料の、カロリー値でおよそ70%又は80%が、高圧ガス燃料の第1のソース35から圧力P1で噴射されるガス燃料である。 The total amount of gas fuel introduced and injected during one revolution is affected by the load on the engine. The total amount of gas fuel charged into the combustion chamber is the total amount of the first amount of gas fuel introduced into the cylinder at pressure P2 and the high-pressure gas fuel injected into the cylinder at pressure P2. In one embodiment, approximately 70% or 80% of the gas fuel charged into the cylinder in calorie value is the gas fuel introduced at pressure P2 from the second source 40 of the pressurized gas fuel. In one embodiment, approximately 70% or 80% of the gas fuel charged into the cylinder in calorie value is the gas fuel injected at pressure P1 from the first source 35 of the high pressure gas fuel.

このように、上記第1の量と上記第2の量の比は調節されることができ、各ソースから利用可能な燃料の量に適合されることができる。例えば、高圧ガス燃料の第1のソース35から利用可能な高圧燃料が比較的少ない場合、エンジンは、加圧ガス燃料の第2のソース40から圧縮ストローク中にシリンダ内に導入される中圧力のガス燃料を多く用い、TDC又はその付近で噴射される高圧ガス燃料の量は比較的少なく用いて、運転されることができる。一方、加圧ガス燃料の第2のソース40から利用可能な中圧ガス燃料が比較的少ない場合、エンジンは、TDC又はその付近で噴射される高圧ガス燃料を多く用い、加圧ガス燃料の第2のソース40から圧縮ストローク中にシリンダ内に導入される燃料は少なく用いて、運転されることができる。 In this way, the ratio of the first amount to the second amount can be adjusted and adapted to the amount of fuel available from each source. For example, if the high pressure fuel available from the first source 35 of the high pressure gas fuel is relatively low, the engine will have a medium pressure introduced into the cylinder during the compression stroke from the second source 40 of the high pressure gas fuel. It can be operated by using a large amount of gas fuel and using a relatively small amount of high-pressure gas fuel injected at or near the TDC. On the other hand, when the medium pressure gas fuel available from the second source 40 of the pressurized gas fuel is relatively small, the engine uses a large amount of the high pressure gas fuel injected at or near the TDC, and the pressure gas fuel is the first. It can be operated with less fuel introduced into the cylinder during the compression stroke from the source 40 of 2.

図6は、図1〜4に描かれるような大型2ストロークターボ過給式内燃機関にガス燃料を供給するために使用しうるガス供給システムの略図表現である。このガス供給システムは、液化ガスタンカー、すなわち液化天然ガス(LNG)や液化石油ガス(LPG)のような、主にメタンからなる液化ガス燃料を大量に運搬する船舶に搭載することが可能な実施例である。 FIG. 6 is a schematic representation of a gas supply system that can be used to supply gas fuel to a large two-stroke turbocharged internal combustion engine as depicted in FIGS. This gas supply system can be installed on liquefied gas tankers, that is, ships that carry large amounts of liquefied gas fuel, mainly consisting of methane, such as liquefied natural gas (LNG) and liquefied petroleum gas (LPG). This is an example.

このガス供給システムは、船舶の主機関や、当該船舶のガス燃料消費装置に、加圧ガス燃料を供給するように構成される。なお、ガス燃料消費装置には、例えば船舶で使用する熱や電気を生成するための発電機のセットや、ガス燃料で動作するボイラーなどがある。上記の発電機は、通常4ストローク内燃機関であり、船舶の主機関よりは著しく小さく、発電機やオルタネータを駆動する。特に、荷物の積み下ろしのための港に船舶が停留しているなど、船舶の主機関が停止している際にも使用される。 This gas supply system is configured to supply pressurized gas fuel to the main engine of the ship and the gas fuel consuming device of the ship. The gas fuel consuming device includes, for example, a set of generators for generating heat and electricity used in a ship, a boiler operated by gas fuel, and the like. The above generator is usually a 4-stroke internal combustion engine, which is significantly smaller than the main engine of a ship and drives a generator or alternator. In particular, it is also used when the main engine of the ship is stopped, such as when the ship is parked at a port for loading and unloading cargo.

このガス供給システムはまた、TDC又はその近辺でガス燃料を噴射するために、高圧ガス燃料を供給するように構成される。 The gas supply system is also configured to supply high pressure gas fuel for injecting gas fuel at or near the TDC.

このガス供給システムは、符号40で示されてきた、加圧ガス燃料の第2のソース40、すなわち圧力P2(例えば10〜30bar)でガス燃料を供給するソース40であることができる。加圧ガス燃料の第2のソース40は図6において、破線の矩形で示されている。このガス供給システムはまた、符号35で示されてきた、高圧ガス燃料の第1のソース35、すなわち高い圧力P1(例えば150〜450bar)でガス燃料を供給するソース35であることができる。図6では、高圧ガス燃料の第1のソース35も、破線の矩形で示されている。 This gas supply system can be the second source 40 of the pressurized gas fuel, that is, the source 40 that supplies the gas fuel at a pressure P2 (eg 10-30 bar), as indicated by reference numeral 40. The second source 40 of the pressurized gas fuel is shown by the dashed rectangle in FIG. The gas supply system can also be the first source 35 of the high pressure gas fuel, which has been indicated by reference numeral 35, i.e. the source 35 which supplies the gas fuel at a high pressure P1 (eg 150-450 bar). In FIG. 6, the first source 35 of the high pressure gas fuel is also indicated by a broken line rectangle.

ガス燃料供給システムは、クライオジェニック条件(cryogenic condition)で液化ガス燃料を貯蔵する1つ又は複数の貯蔵タンク26と、高圧プライオポンプ37とを有する。高圧クライオポンプユニット37の入口は、液化ガス燃料の供給を受けるために、貯蔵タンク26に接続される。高圧クライオポンプへの極低温液化ガス燃料流は、典型的には、0より少し高い圧力から10barくらいの間の圧力、例えば約5barの圧力を有し、また例えば、およそ110Kの温度を有する。 The gas fuel supply system includes one or more storage tanks 26 for storing liquefied gas fuel under cryogenic conditions and a high pressure prio pump 37. The inlet of the high pressure cryopump unit 37 is connected to the storage tank 26 to receive the supply of liquefied gas fuel. The cryogenic liquefied gas fuel stream to the high pressure cryopump typically has a pressure between a pressure slightly above 0 and about 10 bar, such as about 5 bar, and also has a temperature of, for example, about 110 K.

高圧クライオポンプユニット37の出口には第1の供給管36が接続され、高圧液化ガス燃料流が高圧ポンプ37から高圧気化器38へと送られる。(気化された)高圧液化ガス燃料流は、高圧気化器38からヒーター39を通って、主機関の高圧燃料噴射システムへと送られる。高圧ガス燃料流をヒーター39に通すことは場合による。このステップは、主機関の噴射システムに届けられるガス燃料が、当該噴射システムで扱える程度の温度を有することを確実にするために、必要でありうる。そのような必要性は、噴射システムの素材や構成にも依存する。多くの噴射システムは、極低温を扱うには適しておらず、そのため高圧ガス燃料流を昇温することが必要になることが多い。 A first supply pipe 36 is connected to the outlet of the high-pressure cryopump unit 37, and a high-pressure liquefied gas fuel flow is sent from the high-pressure pump 37 to the high-pressure vaporizer 38. The (vaporized) high-pressure liquefied gas fuel stream is sent from the high-pressure vaporizer 38 through the heater 39 to the high-pressure fuel injection system of the main engine. Passing the high pressure gas fuel stream through the heater 39 may be the case. This step may be necessary to ensure that the gas fuel delivered to the main engine injection system has a temperature sufficient for the injection system to handle. Such a need also depends on the material and configuration of the injection system. Many injection systems are not suitable for handling very low temperatures, which often requires raising the high pressure gas fuel stream.

高圧クライオポンプユニット37から排出される高圧液化燃料流は、典型的には150から450barの圧力を有する。例えば350barである。また温度は例えば、およそ119Kである。高圧気化器38から出た高圧(気化)ガス燃料流は、典型的には150から450barの圧力を有する。例えば350barである。また温度は例えば、およそ154Kである。高圧ガス燃料がヒーター39を通過すると、圧力はほぼ変化がないが、温度は例えば318Kになる。 The high pressure liquefied fuel stream discharged from the high pressure cryopump unit 37 typically has a pressure of 150 to 450 bar. For example, 350 bar. The temperature is, for example, about 119K. The high pressure (vaporization) gas fuel stream from the high pressure vaporizer 38 typically has a pressure of 150 to 450 bar. For example, 350 bar. The temperature is, for example, about 154K. When the high pressure gas fuel passes through the heater 39, the pressure is almost unchanged, but the temperature becomes, for example, 318K.

このように、ある実施例における高圧液化ガス燃料流は、150bar以上の圧力を有し、高圧液化ガス燃料流から、主機関に噴射されるための高圧ガス燃料流へと変換されるために、高圧気化器38を通過する。 As described above, the high-pressure liquefied gas fuel flow in a certain embodiment has a pressure of 150 bar or more and is converted from the high-pressure liquefied gas fuel flow into a high-pressure gas fuel flow to be injected into the main engine. It passes through the high pressure vaporizer 38.

ボイルオフガス管42は、貯蔵タンク26のボイルオフガス出口をコンプレッサーユニットの入口に接続し、ボイルオフガス流をコンプレッサーユニット48に導く。ボイルオフガス管42には第1の熱交換器43が設けられ、コンプレッサーユニット48に送られるボイルオフガス流の温度を上げる。ある実施例において、ボイルオフガス管42内のボイルオフガスの圧力はおよそ1barである。また温度は、例えばおよそ140Kである。これが第1の熱交換器43を通過すると、例えばおよそ230Kに昇温される。 The boil-off gas pipe 42 connects the boil-off gas outlet of the storage tank 26 to the inlet of the compressor unit, and guides the boil-off gas flow to the compressor unit 48. A first heat exchanger 43 is provided in the boil-off gas pipe 42 to raise the temperature of the boil-off gas flow sent to the compressor unit 48. In one embodiment, the pressure of the boil-off gas in the boil-off gas pipe 42 is approximately 1 bar. The temperature is, for example, about 140K. When it passes through the first heat exchanger 43, it is heated to, for example, about 230K.

コンプレッサーユニット48は、ボイルオフガス流の圧力を高め、加圧ガス燃料流を生成する。コンプレッサーユニット48の出口における加圧ガス燃料流の圧力は、例えばおよそ15barであり、温度は例えばおよそ318Kである。実施例によって、コンプレッサーユニット48は、シングルステージのコンプレッサーであってもよく、マルチステージのコンプレッサーユニットであってもよい。マルチステージの場合、各ステージにクーラー45が設けられてもよい。 The compressor unit 48 increases the pressure of the boil-off gas stream to generate a pressurized gas fuel stream. The pressure of the pressurized gas fuel stream at the outlet of the compressor unit 48 is, for example, about 15 bar, and the temperature is, for example, about 318 K. Depending on the embodiment, the compressor unit 48 may be a single-stage compressor or a multi-stage compressor unit. In the case of multi-stage, a cooler 45 may be provided in each stage.

コンプレッサーユニット48の出口には第2の供給管41が接続され、加圧ガス燃料流の第1の部分を、加圧燃料を消費する1つ又は複数の装置に送る。この装置には例えば、圧縮ストローク中に加圧ガス燃料を導入する主機関が含まれる。またこの装置には、供給管47を通じて加圧ガス燃料が供給される、発電機のセットやボイラーが含まれてもよい。 A second supply pipe 41 is connected to the outlet of the compressor unit 48 to send the first portion of the pressurized gas fuel stream to one or more devices consuming the pressurized fuel. The device includes, for example, a main engine that introduces pressurized gas fuel during the compression stroke. The device may also include a set of generators or a boiler to which pressurized gas fuel is supplied through the supply pipe 47.

コンプレッサーユニット48の出口には、再液化管46も接続される。これは、第1の熱交換器43を流れるボイルオフガスとの熱交換のために、加圧ガス燃料流の第2の部分を第1の熱交換器43に通し、続いて高圧気化ユニット38を流れる高圧液化燃料流又は気化したガス燃料との熱交換のために、加圧ガス燃料流の前記第2の部分を高圧気化ユニット38に通す。熱交換器43を通過すると、加圧ガス燃料流の温度は、例えばおよそ159Kになるが、圧力はほぼ変わらず、およそ15barのままである。高圧気化器38を通過すると、加圧ガス燃料流は、気化された高圧ガス燃料流によって冷やされ、温度は例えば122Kになる。圧力はほぼ変わらず、およそ15barのままである。そして、再液化管46内の加圧ガス燃料流のほとんどは再液化される。 A reliquefaction pipe 46 is also connected to the outlet of the compressor unit 48. This allows a second portion of the pressurized gas fuel stream to pass through the first heat exchanger 43 for heat exchange with the boil-off gas flowing through the first heat exchanger 43, followed by a high pressure vaporization unit 38. The second portion of the pressurized gas fuel stream is passed through the high pressure vaporization unit 38 for heat exchange with the flowing high pressure liquefied fuel stream or vaporized gas fuel. After passing through the heat exchanger 43, the temperature of the pressurized gas fuel stream becomes, for example, about 159K, but the pressure remains almost unchanged and remains at about 15 bar. After passing through the high pressure vaporizer 38, the pressurized gas fuel stream is cooled by the vaporized high pressure gas fuel stream, and the temperature becomes, for example, 122K. The pressure remains almost unchanged, remaining at about 15 bar. Then, most of the pressurized gas fuel flow in the reliquefaction pipe 46 is reliquefied.

高圧気化器38の下流で、再液化管46は分離容器32に接続され、高圧気化器38の冷却作用により作られた液化ガス燃料が収集される。分離容器32は、未だガス状の燃料から、再液化されたガス燃料を分離する。分離容器32の液体排出口と貯蔵タンク26の入口との間を再液化ガス管33が繋いでおり、再液化されたガス燃料を貯蔵タンク26に導いている。また、分離容器32のガス排出口とボイルオフガス管42との間をガス再循環路34が繋いでおり、残ったガス燃料が液化サイクルに改めて加われるようにされる。 Downstream of the high-pressure vaporizer 38, the reliquefaction pipe 46 is connected to the separation container 32, and the liquefied gas fuel produced by the cooling action of the high-pressure vaporizer 38 is collected. The separation container 32 separates the reliquefied gas fuel from the still gaseous fuel. A reliquefied gas pipe 33 is connected between the liquid discharge port of the separation container 32 and the inlet of the storage tank 26, and guides the reliquefied gas fuel to the storage tank 26. Further, a gas recirculation path 34 is connected between the gas discharge port of the separation container 32 and the boil-off gas pipe 42 so that the remaining gas fuel can be added to the liquefaction cycle again.

図7は、ガス燃料供給システムの別の実施例を描いたものである。とはいえこの実施例は、図6の実施形態に従うガス燃料供給システムとほとんど同一である。図7の実施例において、既に説明又は図示した構成や特徴と同じ又は対応する構成及び特徴については、以前に使われたものと同じ符号を付している。 FIG. 7 depicts another embodiment of a gas fuel supply system. However, this embodiment is almost identical to the gas fuel supply system according to the embodiment of FIG. In the embodiment of FIG. 7, the same or corresponding configurations and features as those already described or illustrated are designated by the same reference numerals as those previously used.

この実施例では、例えば膨張弁(expansion valve)のようなスロットル装置29が、再液化管46に設けられる。スロットル装置29は気化器38と分離容器32との間に配され、加圧ガス燃料流の第2の部分にスロットル過程を加える。 In this embodiment, a throttle device 29, such as an expansion valve, is provided in the reliquefaction tube 46. The throttle device 29 is arranged between the vaporizer 38 and the separation vessel 32 and adds a throttle process to the second portion of the pressurized gas fuel stream.

ある実施例において、スロットル装置29は膨張弁である。スロットル装置29は、更なる冷却効果を加える。この効果はジュール=トムソン効果(又はジュール=ケルビン効果、ケルビン=ジュール効果)として知られているジュール=トムソン効果は、(理想気体とは異なる)現実の気体や液体が、外部環境との熱交換がなされない状況において、弁や多孔質の栓を通過させられた時の温度変化を説明する。この過程は、スロットル過程又はジュール=トムソン過程と呼ばれる。天然ガスや石油ガスのようなガス燃料は、オリフィスを通されて絞り操作を受けると、ジュール=トムソン過程に従って膨張・冷却される。気体を冷却させるスロットル過程は、エアコンやヒートポンプ、液化装置のような冷却装置で広く利用されている。 In one embodiment, the throttle device 29 is an expansion valve. The throttle device 29 adds a further cooling effect. This effect is known as the Joule-Thomson effect (or Joule-Thomson effect, Kelvin-Jule effect). The Joule-Thomson effect is a heat exchange between a real gas or liquid (different from an ideal gas) and the external environment. The temperature change when passed through a valve or a porous plug in a situation where gas is not provided will be described. This process is called the throttle process or the Joule-Thomson process. Gas fuels such as natural gas and petroleum gas expand and cool according to the Joule-Thomson process when they are throttled through an orifice. The throttle process for cooling a gas is widely used in cooling devices such as air conditioners, heat pumps, and liquefiers.

ガス燃料供給システムにおけるボイルオフガスの液化は、ハンプソン=リンデサイクルと同様である。(ハンプソン=リンデサイクルは、気体の液化に広く利用されている。)ハンプソン=リンデサイクルは、ジュール=トムソン効果に依拠しており、次のステップを有する。
1)加熱: コンプレッサーユニット48内でガスを圧縮することによって加熱する。つまり、加圧ガス燃料に外部エネルギーが追加される。これは、ハンプソン=リンデサイクルを走らせるために必要なものを与えるためである。
2)熱交換器43内において、後続の(そして最後の)ステージからの戻りガスによって冷却される。
3)冷却: 冷やされた環境にガスを晒すことによって行われる。高圧気化器38内で、熱(従ってエネルギー)の一部が失われる。
4)更なる冷却: ジュール=トムソン・オリフィスにガスを通すことによって行われる。熱が奪われるが、エネルギーは保存される。ただし、運動エネルギーではなく、ポテンシャルエネルギーになっている。
The liquefaction of boil-off gas in the gas fuel supply system is similar to the Hampson-Linde cycle. (The Hampson-Linde cycle is widely used for gas liquefaction.) The Hampson-Linde cycle relies on the Joule-Thomson effect and has the following steps.
1) Heating: Heating is performed by compressing the gas in the compressor unit 48. That is, external energy is added to the pressurized gas fuel. This is to give you what you need to run the Hampson-Linde cycle.
2) In the heat exchanger 43, it is cooled by the return gas from the subsequent (and last) stage.
3) Cooling: This is done by exposing the gas to a chilled environment. In the high pressure vaporizer 38, some heat (and therefore energy) is lost.
4) Further cooling: This is done by passing gas through the Joule-Thomson orifice. Heat is taken away, but energy is preserved. However, it is potential energy, not kinetic energy.

ガス燃料のほとんどは今や再液化され、残ったガス燃料は現在のサイクルにおいて最も低温になっている。これはリサイクルされ、コンプレッサーユニット46に戻されて、熱交換器43におけるクーラントとして用いられて熱せられ、最初の段階に戻って次のサイクルが開始される。そして、コンプレッサーユニット46で再び加熱される。 Most of the gas fuel is now reliquefied and the remaining gas fuel is the coldest in the current cycle. It is recycled and returned to the compressor unit 46 for use as coolant in the heat exchanger 43 for heating, returning to the first stage and initiating the next cycle. Then, it is heated again by the compressor unit 46.

ガス供給システムは比較的シンプルであり、コンプレッサーはおよそ10〜20barの圧力を提供し、貯蔵タンクから生成される全てのボイルオフガスに対応することができる。高圧気化システムは、エンジンの最大負荷時に必要とされる全燃料量の30〜50%を供給することができる。 The gas supply system is relatively simple, the compressor provides a pressure of approximately 10-20 bar and can handle all boil-off gas produced from the storage tank. The high pressure vaporization system can supply 30-50% of the total fuel required at maximum engine load.

従ってこのガス供給システムは、本来的に冗長性を有する。そしてそのため、冗長性を持たせるための別のシステムを設ける必要がなく、コストを節約することができる。 Therefore, this gas supply system is inherently redundant. Therefore, it is not necessary to provide a separate system for providing redundancy, and the cost can be saved.

図8は、大型2ストロークターボ過給式内燃機関の更なる実施例を描いたものである。そのガス燃料供給システムは、図1−4の実施例のガス燃料供給システムと基本的に同一である。図8の実施例において、既に説明又は図示した構成や特徴と同じ又は対応する構成及び特徴については、以前に使われたものと同じ符号を付している。図1−4の実施例と比べたこの実施例の主な違いは、シリンダカバー22にガス燃料導入弁30が搭載されていることである。この実施例では、燃料弁30, の全てがシリンダカバー22に配される。 FIG. 8 depicts a further embodiment of a large two-stroke turbocharged internal combustion engine. The gas fuel supply system is basically the same as the gas fuel supply system of the embodiment shown in FIG. 1-4. In the embodiment of FIG. 8, the same or corresponding configurations and features as those already described or illustrated are designated by the same reference numerals as those previously used. The main difference of this embodiment as compared with the embodiment of FIG. 1-4 is that the gas fuel introduction valve 30 is mounted on the cylinder cover 22. In this embodiment, all of the fuel valves 30 are arranged on the cylinder cover 22.

実施例によっては、エンジンは、複数の燃焼室/シリンダを有する。そして、1つだけ、又は選択された複数の燃焼室/シリンダのみが、上述の動作モードに従って動作する。つまり、比較的低圧のガスがピストンの上昇ストロークの途中で噴射され、TDC又はその付近で高圧のガスが噴射される動作モードに従って動作する。この実施例では、上述の動作モードに従って動作する燃焼室/シリンダ以外の残りの燃焼室/シリンダは、ピストンの上昇ストロークの途中で噴射される比較的低圧のガスのみによって動作する。すなわち、この残りの燃焼室/シリンダには、TDC又はその付近での高圧ガスの噴射はなされない。実施例によっては、この残りの燃焼室/シリンダは液体燃料で動作し、TDC又はその付近で噴射される液体燃料のみによって動作する。 In some embodiments, the engine has multiple combustion chambers / cylinders. And only one or a plurality of selected combustion chambers / cylinders operate according to the mode of operation described above. That is, it operates according to an operation mode in which a relatively low-pressure gas is injected in the middle of the ascending stroke of the piston and a high-pressure gas is injected at or near the TDC. In this embodiment, the remaining combustion chambers / cylinders other than the combustion chambers / cylinders that operate according to the mode of operation described above are operated only by the relatively low pressure gas injected during the ascending stroke of the piston. That is, the remaining combustion chamber / cylinder is not injected with high pressure gas at or near the TDC. In some embodiments, the remaining combustion chambers / cylinders operate on liquid fuel and only on liquid fuel injected at or near the TDC.

実施例によっては、エンジンは、TDC又はその付近で噴射される液体燃料(例えば船舶用ディーゼル油や重油燃料のようなディーゼル油)を主に用いて動作する運転モードを有してもよい。つまり、2元エンジンであってもよい。 In some embodiments, the engine may have an operating mode that operates primarily with liquid fuel (eg, diesel oil such as marine diesel oil or heavy oil fuel) injected at or near the TDC. That is, it may be a dual engine.

多くの側面及び実装形態が、いくつかの実施例と共に説明されてきた。しかし、本願の明細書や図面、特許請求の範囲を検討すれば、当業者は、特許請求の範囲に記載される発明を実施するにおいて、説明された実施例に加えて多くのバリエーションが存在することを理解し、また具現化することができるであろう。特許請求の範囲に記載される「備える」「有する」「含む」との語句は、記載されていない要素やステップが存在することを排除しない。特許請求の範囲において記載される要素の数が複数であると明示されていなくとも、当該要素が複数存在することを除外しない。特許請求の範囲に記載されるいくつかの要素の機能は、単一のプロセッサやコントローラ、その他のユニットによって遂行されてもよい。いくつかの事項が別々の従属請求項に記載されていても、これらを組み合わせて実施することを排除するものではなく、組み合わせて実施して利益を得ることができる。 Many aspects and implementations have been described with some examples. However, considering the specification, drawings, and claims of the present application, those skilled in the art have many variations in carrying out the inventions described in the claims in addition to the described examples. You will be able to understand and embody that. The terms "prepared", "have", and "include" described in the claims do not preclude the existence of elements or steps that are not described. Even if it is not explicitly stated that the number of elements described in the claims is plural, it does not exclude the existence of multiple elements. The functions of some of the elements described in the claims may be performed by a single processor, controller, or other unit. Even if some matters are described in separate dependent claims, it does not exclude the combination of these, and the combination can be profitable.

特許請求の範囲で使用されている符号は発明の範囲を限定するものと解釈されてはならない。 The codes used in the claims should not be construed as limiting the scope of the invention.

Claims (15)

大型2ストロークターボ過給式ユニフロー掃気内燃機関であって、前記機関は、シリンダライナ、ピストン、シリンダカバーで画定される少なくとも1つの燃焼室を備え、前記ピストンはBDCとTDCの間を往復し、前記往復における幾何学的圧縮比は20を超え、前記機関は少なくとも1つの運転モードにおいて主燃料としてガス燃料で動作し、前記少なくとも1つの運転モードにおいて、前記機関は、
BDCからTDCに向かう前記ピストンのストロークの間に前記少なくとも1つの燃焼室に第1の量の加圧ガス燃料を導入し、該燃焼室に導入された掃気と混合して、空燃比が50より高い混合気を得ることと;
前記ピストンがTDC又はその付近にあるとき前記、第2の量の高圧ガス燃料を前記少なくとも1つの燃焼室に噴射することと;
を遂行するように構成される、機関。
A large two-stroke turbocharged uniflow scavenging internal combustion engine, said engine comprising at least one combustion chamber defined by a cylinder liner, a piston and a cylinder cover, the piston reciprocating between a BDC and a TDC. The geometric compression ratio in the reciprocation exceeds 20, the engine operates on gas fuel as the main fuel in at least one operating mode, and in the at least one operating mode the engine.
During the stroke of the piston from the BDC to the TDC, a first amount of pressurized gas fuel is introduced into the at least one combustion chamber and mixed with the scavenging air introduced into the combustion chamber so that the air-fuel ratio is greater than 50. To get a high air-fuel mixture;
Injecting the second amount of high pressure gas fuel into the at least one combustion chamber when the piston is at or near the TDC;
An institution that is configured to carry out.
前記燃焼室に掃気を導入するための掃気ポートであって、前記シリンダライナに配されて、ピストンにより制御される掃気ポートと;
前記シリンダカバーに配され、排気弁により制御される排気ガス排出口と;
前記燃焼室にガス燃料を届けるための少なくとも1つの燃料弁と;
高圧ガス燃料の第1のソースであって、第1の圧力P1を有する第1のソースへの接続部と;
加圧ガス燃料の第2のソースであって、前記第1の圧力P1より低い第2の圧力P2を有する第2のソースへの接続部と;
のいずれか1つ以上を有する、請求項1に記載の機関。
A scavenging port for introducing scavenging into the combustion chamber, which is arranged in the cylinder liner and controlled by a piston;
With an exhaust gas outlet located on the cylinder cover and controlled by an exhaust valve;
With at least one fuel valve for delivering gas fuel to the combustion chamber;
With a connection to a first source of high pressure gas fuel that has a first pressure P1;
With a second source of pressurized gas fuel, a connection to a second source having a second pressure P2 lower than the first pressure P1;
The institution according to claim 1, which has any one or more of the above.
単一のエンジンサイクルにおいて、前記第1の量の加圧ガス燃料を導入し、前記第2の量の高圧ガス燃料を噴射するように構成される、請求項2に記載の機関。 The engine according to claim 2, wherein the first amount of pressurized gas fuel is introduced and the second amount of high pressure gas fuel is injected in a single engine cycle. 前記第1の量の加圧ガス燃料が導入された後であって、前記第2の量の高圧ガス燃料の噴射の前又は該噴射と同時に、第3の量の着火液を導入するように構成される、請求項1又は2に記載の機関。 After the introduction of the first amount of pressurized gas fuel, before or at the same time as the injection of the second amount of high pressure gas fuel, a third amount of ignition liquid is introduced. The institution according to claim 1 or 2, which is configured. 各シリンダにつき、少なくとも1つの専用の着火液弁を有する、請求項1から4のいずれかに記載の機関。 The engine according to any one of claims 1 to 4, wherein each cylinder has at least one dedicated ignition liquid valve. 前記シリンダカバーに、前記第2の量の高圧ガス燃料を前記少なくとも1つの燃焼室に噴射するための燃料噴射弁を1つ又は複数有する、請求項2又は請求項3から5のうち請求項2を引用する請求項に記載の機関であって、前記燃料噴射弁は前記第1のソースに接続される、機関。 2. Of claims 3 to 5, the cylinder cover is provided with one or more fuel injection valves for injecting the second amount of high-pressure gas fuel into the at least one combustion chamber. The engine according to claim, wherein the fuel injection valve is connected to the first source. 前記第1の量の加圧ガス燃料を前記少なくとも1つの燃焼室に導入するための燃料導入弁を1つ又は複数有する、請求項2又は請求項3から6のうち請求項2を引用する請求項に記載の機関であって、前記燃料導入弁は前記第2のソースに接続され、好ましくは前記シリンダライナに配される、機関。 Claim 2 or claim 2 of claims 3 to 6, which has one or more fuel introduction valves for introducing the first amount of pressurized gas fuel into the at least one combustion chamber. The engine according to claim, wherein the fuel introduction valve is connected to the second source and is preferably located in the cylinder liner. 前記第1の圧力P1は高圧であり、好ましくは150Barを上回る圧力である、請求項2又は請求項3から7のうち請求項2を引用する請求項に記載の機関。 The organization according to claim 2, wherein the first pressure P1 is a high pressure, preferably a pressure exceeding 150 Bar, according to claim 2 or claims 3 to 7. 前記第2の圧力P2は中圧力であり、好ましくは10Barから30Barの間の圧力である、請求項2又は請求項3から8のうち請求項2を引用する請求項に記載の機関。 The institution according to claim 2, wherein the second pressure P2 is a medium pressure, preferably a pressure between 10 Bar and 30 Bar, which cites claim 2 of claims 2 or 3-8. 前記第1の量の加圧ガス燃料は、一回のエンジンサイクルの間に燃焼室に供給される全燃料量の20〜80%を占め、前記第2の量の高圧ガス燃料は、一回のエンジンサイクルの間に燃焼室に供給される全燃料量の20〜80%を占める、請求項1から9のいずれかに記載の機関であって、好ましくは、前記第1の量の加圧ガス燃料は、一回のエンジンサイクルの間に燃焼室に供給される全燃料量の30〜70%を占め、前記第2の量の高圧ガス燃料は、一回のエンジンサイクルの間に燃焼室に供給される全燃料量の30〜70%を占める、機関。 The first amount of pressurized gas fuel accounts for 20-80% of the total amount of fuel supplied to the combustion chamber during one engine cycle, and the second amount of high pressure gas fuel is once. The engine according to any one of claims 1 to 9, which accounts for 20 to 80% of the total amount of fuel supplied to the combustion chamber during the engine cycle of the engine, preferably the first amount of pressurization. Gas fuel accounts for 30-70% of the total fuel supplied to the combustion chamber during one engine cycle, and the second amount of high pressure gas fuel is in the combustion chamber during one engine cycle. An engine that accounts for 30-70% of the total fuel supplied to the engine. 前記3の量は、所与のエンジンサイクルの間に前記少なくとも1つの燃焼室に供給される全ての燃料のカロリー値の5%より少なく、好ましくは3%より少ない、請求項4から10のいずれかに記載の機関。 Any of claims 4-10, wherein the amount of 3 is less than 5%, preferably less than 3%, of the caloric value of all fuels supplied to the at least one combustion chamber during a given engine cycle. The institution listed in Crab. 少なくとも1つのコントローラを備える、請求項2又は請求項3から11のうち請求項2を引用する請求項に記載の機関であって、前記コントローラは前記少なくとも1つの燃料弁に接続して該燃料弁を制御し、前記コントローラは前記少なくとも1つの燃料弁に、
前記ピストンがBDCからTDCに向かうストロークの途中に、第1の量のガス燃料を前記第2のソースから前記少なくとも1つの燃焼室に導入することと;
前記ピストンがTDC又はその付近にあるとき、第2の量のガス燃料を前記第1のソースから前記少なくとも1つの燃焼室に噴射することと;
を行わせるように制御するように構成される、機関。
The engine according to claim 2 or claim 2 of claims 3 to 11, wherein the controller comprises at least one controller and is connected to the at least one fuel valve. The controller controls the at least one fuel valve.
Introducing a first amount of gas fuel from the second source into the at least one combustion chamber during the stroke of the piston from the BDC to the TDC;
Injecting a second amount of gas fuel from the first source into the at least one combustion chamber when the piston is at or near the TDC;
An institution that is configured to control to do.
少なくとも1つのコントローラを備える、請求項6を引用する請求項7に記載の機関であって、前記コントローラは燃料導入弁及び燃料噴射弁に接続して、前記燃料導入弁及び前記燃料噴射弁を制御し、前記コントローラは、
前記燃料導入弁を制御して、前記ピストンがBDCからTDCに向かうストロークの途中に、第1の量のガス燃料を前記第2のソースから前記少なくとも1つの燃焼室に導入することと;
前記燃料噴射弁を制御して、前記ピストンがTDC又はその付近にあるときに、第2の量のガス燃料を前記第1のソースから前記少なくとも1つの燃焼室に噴射することと;
を行うように構成される、機関。
The engine according to claim 7, which comprises at least one controller and cites claim 6, wherein the controller is connected to a fuel introduction valve and a fuel injection valve to control the fuel introduction valve and the fuel injection valve. However, the controller
Controlling the fuel introduction valve to introduce a first amount of gas fuel from the second source into the at least one combustion chamber during the stroke of the piston from the BDC to the TDC;
Controlling the fuel injection valve to inject a second amount of gas fuel from the first source into the at least one combustion chamber when the piston is at or near the TDC;
An institution that is configured to do.
低負荷動作モードを備える、請求項2又は請求項3から13のうち請求項2を引用する請求項に記載の機関であって、前記低負荷動作モードにおいて前記機関は、前記ピストンがBDCからTDCに向かうストロークの途中に、前記第1の量の加圧ガス燃料を前記第2のソースから前記少なくとも1つの燃焼室に導入するが、前記ピストンがTDC又はその付近にあるときに、前記第2の量の高圧ガス燃料を前記第1のソースから前記少なくとも1つの燃焼室に噴射しないように構成される、機関。 The engine according to claim 2 or claim 2 of claims 3 to 13, which comprises a low load operation mode. In the low load operation mode, the engine has a piston from a BDC to a TDC. In the middle of the stroke towards, the first amount of pressurized gas fuel is introduced from the second source into the at least one combustion chamber, but when the piston is at or near the TDC, the second. An engine configured to not inject an amount of high pressure gas fuel from the first source into the at least one combustion chamber. 高負荷動作モードを備える、請求項2又は請求項3から14のうち請求項2を引用する請求項に記載の機関であって、前記高負荷動作モードにおいて前記機関は、前記ピストンがTDC又はその付近にあるときに、前記第2の量の高圧ガス燃料を前記第1のソースから前記少なくとも1つの燃焼室に噴射するが、前記ピストンがBDCからTDCに向かうストロークの途中に、前記第1の量の加圧ガス燃料を前記第2のソースから前記少なくとも1つの燃焼室に導入しないように構成される、機関。 The engine according to claim 2 or claim 2 of claims 3 to 14, which comprises a high load operation mode. In the high load operation mode, the engine has a TDC or a piston thereof. When in the vicinity, the second amount of high pressure gas fuel is injected from the first source into the at least one combustion chamber, but during the stroke of the piston from the BDC to the TDC, the first An engine configured so that an amount of pressurized gas fuel is not introduced into the at least one combustion chamber from the second source.
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