JP5274437B2 - Internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、少なくとも一つのシリンダを有する2サイクルディーゼル機関の形態の内燃機関に関する。前記シリンダは、往復運動するピストンによって境界が画定され、酸素を含有する掃気ガスならびに燃料を装入可能な作動チャンバを有し、作動チャンバは、下部シリンダ領域に配置されピストンにより調整可能な少なくとも一つの掃気ガス吸込み部を備える掃気ガス吸込み装置と、上部シリンダ領域に配置された少なくとも一つの燃料吸込み部と、少なくとも一つの排気ガス吐出し部とを有し、排気ガス吐出し部から少なくとも一つの再循環ガス出口が分岐しており、再循環ガス出口が再循環装置に配属されており、再循環装置によって、作動チャンバから取り出された燃焼ガスを再循環ガスとして直接的にまたは間接的に作動チャンバに返送することができる。本発明はさらに、前記形式の内燃機関用の様々な構成部材および構成部材群に関するものである。 The present invention relates to an internal combustion engine in the form of a two-cycle diesel engine having at least one cylinder. The cylinder is bounded by a reciprocating piston and has a working chamber in which scavenging gas containing oxygen and fuel can be charged, the working chamber being arranged in the lower cylinder region and at least one adjustable by the piston. A scavenging gas suction device having two scavenging gas suction parts, at least one fuel suction part disposed in the upper cylinder region, and at least one exhaust gas discharge part, and at least one from the exhaust gas discharge part The recirculation gas outlet is branched, the recirculation gas outlet is assigned to the recirculation device, and the recirculation device directly or indirectly operates the combustion gas extracted from the working chamber as the recirculation gas. Can be returned to the chamber. The invention further relates to various components and component groups for internal combustion engines of the type described above.
この種の装置は、特許文献1から公知である。この公知の装置では、再循環ガス出口が上部シリンダ領域内で排気ガス吐出し部の横に配置されており、この排気ガス吐出し部と同じように弁によって調整可能である。この弁の開放時間は、掃気ガス吸込み部の開放調整の前に始まり、かつ終わっているべきである。たしかにこのことにより、希薄化されていない、すなわち掃気ガスと混合していない、比較的高い圧力を有する再循環ガスが取り出されることが保証され、これは望ましいことである。しかし他方ではこれに起因して、再循環ガス出口に配属された弁が、排気ガス吐出し部に配属された排気弁とは異なり、通過する掃気ガスにより冷却されず、したがって連続運転では高い熱負荷にさらされる。 This type of device is known from US Pat. In this known device, the recirculation gas outlet is arranged in the upper cylinder region next to the exhaust gas discharge and can be adjusted by a valve in the same way as this exhaust gas discharge. The opening time of this valve should start and end before the scavenging gas inlet opening adjustment. Indeed, this ensures that a recirculated gas having a relatively high pressure that is not diluted, ie not mixed with the scavenging gas, is taken off, which is desirable. However, on the other hand, due to this, the valve assigned to the recirculation gas outlet is not cooled by the passing scavenging gas, unlike the exhaust valve assigned to the exhaust gas discharge section, and therefore has high heat in continuous operation. Exposed to load.
したがって本発明の課題は、冒頭に述べた形式の装置を、簡単で安価な手段により、希薄化されておらず、高い圧力を有する再循環ガスが得られるだけでなく、作動チャンバに突出する弁が回避されるように改良することである。 The object of the present invention is therefore to provide an apparatus of the type mentioned at the outset by means of a simple and inexpensive means that not only a dilute and high pressure recirculation gas is obtained, but also a valve protruding into the working chamber. Is to be avoided.
この課題は、本発明によれば次のようにして解決される。すなわち、少なくとも一つのシリンダの少なくとも一つの再循環ガス出口が、下部シリンダ領域に配置された往復運動するピストンにより調整可能な、シリンダ壁を貫通する通路として形成されており、この通路が、ピストンの圧縮行程の方向で、少なくとも一つの掃気ガス吸込み部を含む掃気ガス吸込み装置の上方に配置されており、すなわち掃気ガス吸込み装置に対して上方にオフセットされており、当該の各シリンダに、そのシリンダの外側に配置された弁装置が、作動チャンバから取り出された再循環ガスが直接逆流するのを回避するために配属されていることによって解決される。 According to the present invention, this problem is solved as follows. That is, at least one recirculation gas outlet of at least one cylinder is formed as a passage through the cylinder wall, which is adjustable by a reciprocating piston arranged in the lower cylinder region, and this passage is formed in the piston. It is arranged above the scavenging gas suction device including at least one scavenging gas suction part in the direction of the compression stroke, i.e. offset upwards with respect to the scavenging gas suction device. This is solved by the fact that a valve arrangement located outside the cylinder is assigned to avoid direct backflow of recirculated gas removed from the working chamber.
その際に有利なことに、作動チャンバと直接接触する弁が回避される。弁装置のこのエレメントは有利には、冷却環境の領域に配置することができる。それでもなお、有利なことに、希薄化されておらず比較的高い圧力を有する燃焼ガスを再循環ガスとして得ることができる。したがって本発明の措置により、上位概念の装置の利点は維持され、その欠点が回避される。 In that case, a valve in direct contact with the working chamber is advantageously avoided. This element of the valve device can advantageously be arranged in the region of the cooling environment. Nevertheless, advantageously, a combustion gas that is not diluted and has a relatively high pressure can be obtained as recirculation gas. Thus, the measures of the present invention maintain the advantages of the superordinate device and avoid its disadvantages.
下部シリンダ領域に配置されており、ピストンによって調整可能な、シリンダ壁の壁切欠部によって形成された掃気ガス吸込み部を備えるシリンダの場合、再循環ガス出口を形成する壁貫通部は、適切には掃気ガス吸込み部の上方に配置される。これによって、膨張行程で下方に移動するピストンが再循環ガス出口を、掃気ガス吸込み部が開放される前に開放することが保証される。これにより、希薄化されておらず圧力の比較的高い燃焼ガスを再循環ガスとして取り出すことができる。この取り出しは、掃気ガス吸込み部が開放される前に弁装置によって終了される。 In the case of a cylinder with a scavenging gas inlet, which is arranged in the lower cylinder region and is adjustable by a piston and formed by a wall notch in the cylinder wall, the wall penetration that forms the recirculation gas outlet is suitably It arrange | positions above the scavenging gas suction part. This ensures that the piston moving downward in the expansion stroke opens the recirculation gas outlet before the scavenging gas inlet is opened. Thereby, the combustion gas which is not diluted and has a relatively high pressure can be taken out as the recirculation gas. This extraction is terminated by the valve device before the scavenging gas suction part is opened.
上位の措置の有利な実施形態および有用な変形形態は従属請求項に記載されている。 Advantageous embodiments and useful variants of the superordinate measures are described in the dependent claims.
例えば1つまたは複数の再循環ガス出口はそれぞれ単に壁切欠部として構成することができる。 For example, each of the one or more recirculation gas outlets can simply be configured as a wall cutout.
本発明の措置はまた、有利なことに、シリンダの周囲に分散されており有利には壁切欠部として構成された、複数の再循環ガス出口を設けることができるようにする。これによって有利なことに、大きな総断面積が得られ、したがって短時間で大きな質量スループットが達成される。ここで再循環ガス出口は、有利には、配属された共通の周辺チャネルへの接続に適する再循環ガス通路として構成することができる。しかしそれに加えてまたはその代わりに、配属されたチャネルへの別個の接続に適する再循環ガス通路として構成された、少なくとも一つの再循環ガス出口を設けてもよい。 The measures according to the invention also advantageously make it possible to provide a plurality of recirculation gas outlets distributed around the cylinder and advantageously configured as wall notches. This advantageously results in a large total cross-sectional area, thus achieving a large mass throughput in a short time. The recirculation gas outlet here can advantageously be configured as a recirculation gas passage suitable for connection to the assigned common peripheral channel. However, in addition or alternatively, there may be provided at least one recirculation gas outlet configured as a recirculation gas passage suitable for separate connection to the assigned channel.
ここで適切には、シリンダの外側を、一つの再循環ガス通路を形成する再循環ガス出口と連通したリング管路によって取り囲んでもよい。このリング管路は、弁装置の少なくとも一つの弁を含む接続管路によって、後置された再循環ガス容器と接続されている。このリング管路は、すべての再循環ガス出口が接続管路と連通することができるようにする。これにより配属された弁装置が簡略化される。 Suitably, the outside of the cylinder may be surrounded by a ring line in communication with the recirculation gas outlet forming a single recirculation gas passage. This ring line is connected to the recirculation gas container placed behind by a connecting line containing at least one valve of the valve device. This ring line allows all recirculation gas outlets to communicate with the connecting line. This simplifies the assigned valve device.
有利には、弁装置は、再循環ガス出口に後置された少なくとも一つの逆止弁を含む。ここでとくに簡単で安価な構造形式が得られる。とりわけ逆止弁は非常に頑強なエレメントであり、困難な運転条件であっても高い機能確実性を保証する。 Advantageously, the valve device comprises at least one check valve located downstream of the recirculation gas outlet. Here a particularly simple and inexpensive structural form is obtained. In particular, the check valve is a very robust element and ensures high functional reliability even in difficult operating conditions.
再循環ガス容器から適切には再循環管路が分岐している。この再循環管路は本発明のとくに簡単な実施形態によれば、少なくとも一つの掃気ガス吸込み部と連通する掃気ガス供給装置に開口する。ここで再循環ガスとして取り出される燃焼ガスの圧力は、再循環ガスが掃気ガス供給装置に確実に供給されることを保証するのに十分な圧力に問題なく達する。さらに有利なことに、再循環ガスが掃気ガスに均等に配分されることが保証される。 A recirculation line suitably branches from the recirculation gas container. According to a particularly simple embodiment of the invention, this recirculation line opens into a scavenging gas supply device in communication with at least one scavenging gas suction. Here, the pressure of the combustion gas taken out as the recirculation gas reaches the pressure sufficient to ensure that the recirculation gas is reliably supplied to the scavenging gas supply device. Further advantageously, it is ensured that the recirculated gas is evenly distributed to the scavenging gas.
本発明の別の実施形態によれば、再循環管路は、シリンダのそれぞれ一つの再循環ガス吸込み部と連通することができる。ここでは掃気ガスとは無関係に再循環ガスを作動チャンバに供給することができる。このことにより、供給される再循環ガス量を個々のケースの条件に個別に適合させることが容易になる。 According to another embodiment of the invention, the recirculation line can be in communication with a respective recirculation gas inlet of the cylinder. Here, recirculation gas can be supplied to the working chamber independently of the scavenging gas. This makes it easier to individually adapt the amount of recirculated gas supplied to the conditions of the individual case.
上位の措置の有利な別の実施形態では、再循環ガス出口を形成する壁貫通部に冷却装置を配属する。これによって、再循環ガス出口を形成する壁貫通部に再循環ガス流が存在するので、発生する熱負荷が低減される。その際、第1の実施形態によれば、リング管路と再循環ガス容器との間の接続管路に配置された逆止弁に三方弁を前置接続することができる。この三方弁の第三の入口は、逆止弁の閉鎖後に、掃気ガスを装入可能な管路に接続することができる。ここでは再循環ガスを取り出した後、再循環ガス出口を形成する壁貫通部がピストンによって閉鎖されるまで、掃気ガスは再循環ガス出口を形成する壁貫通部を介して作動チャンバに供給される。これにより冷却が生じる。別の実施形態では、冷却装置を形成するために、再循環ガス出口を形成する壁貫通部の領域に冷却液を装入可能なリングエレメントが設けられる。このリングエレメントはシリンダに固定することができる。冷却液はとくに集中的な冷却を保証する。 In another advantageous embodiment of the superordinate measures, a cooling device is assigned to the wall penetration that forms the recirculation gas outlet. Thereby, the recirculation gas flow is present in the wall penetration that forms the recirculation gas outlet, so that the generated heat load is reduced. At that time, according to the first embodiment, the three-way valve can be pre-connected to the check valve arranged in the connection line between the ring line and the recirculation gas container. The third inlet of the three-way valve can be connected to a line through which scavenging gas can be charged after the check valve is closed. Here, after taking out the recirculation gas, the scavenging gas is supplied to the working chamber through the wall penetration forming the recirculation gas outlet until the wall penetration forming the recirculation gas outlet is closed by the piston. . This causes cooling. In another embodiment, in order to form a cooling device, a ring element is provided in which the coolant can be charged in the region of the wall penetration that forms the recirculation gas outlet. This ring element can be fixed to the cylinder. The coolant ensures particularly intensive cooling.
上位の措置のさらなる変形形態では、設けられた弁装置が全体でまたは部分的に、掃気ガスを装入可能な空間に配置される。この空間は有利には、シリンダに複数配属され、下部シリンダ領域を収容する掃気ガスボックスとすることができる。このようにして弁装置のエレメントを、その周囲を流れる掃気ガスによって自動的に冷却することができる。 In a further variant of the superordinate measure, the provided valve device is arranged in whole or in part in a space in which scavenging gas can be introduced. This space can advantageously be a scavenging gas box that is assigned to a plurality of cylinders and accommodates the lower cylinder region. In this way, the element of the valve device can be automatically cooled by the scavenging gas flowing around it.
さらなる本発明の技術思想は、上に述べた形式の内燃機関用のシリンダライナの形態の構成部材に関するものである。ここでシリンダライナの下方端部領域には、シリンダ壁の壁貫通部によって形成された掃気ガス吸込み部スリットに隣接してその上方に配置された無弁の再循環ガス出口が設けられている。この無弁の再循環ガス出口も有利には、同様に壁貫通部として構成されている。この種のシリンダライナにより、有利には、内燃機関に、ピストンにより調整可能であり、壁貫通部によって形成された再循環ガス出口を後から装備することができる。同じことが修理作業および/または保守作業に対しても当てはまる。 A further technical idea of the invention relates to a component in the form of a cylinder liner for an internal combustion engine of the type described above. Here, in the lower end region of the cylinder liner, there is provided a valveless recirculation gas outlet disposed adjacent to and above the scavenging gas suction portion slit formed by the wall penetration portion of the cylinder wall. This valveless recirculation gas outlet is also advantageously configured as a wall penetration. This type of cylinder liner advantageously allows the internal combustion engine to be equipped later with a recirculation gas outlet that is adjustable by a piston and formed by a wall penetration. The same applies to repair work and / or maintenance work.
上位の措置のさらなる有利な実施形態および適切な変形形態は従属請求項に記載されており、図面に基づく例の詳細な説明から明らかとなる。 Further advantageous embodiments and suitable variants of the superordinate measures are described in the dependent claims and will become apparent from the detailed description of the examples on the basis of the drawings.
本発明の主な適用範囲は大型ディーゼル機関、とりわけ2サイクル大型ディーゼル機関であり、この大型ディーゼル機関は船舶または定置の発電施設等で使用されるが、本発明はこれに制限されるものではない。図1から3の基礎となる例は、この種の2サイクル大型ディーゼル機関を示す。 The main scope of application of the present invention is a large diesel engine, particularly a two-cycle large diesel engine, which is used in ships or stationary power generation facilities, but the present invention is not limited to this. . The underlying example of FIGS. 1 to 3 shows this type of two-cycle large diesel engine.
この種の機関は通例、複数のシリンダを有し、図1から3にはそれらのうちそれぞれ一つのシリンダ1が図示されている。シリンダ1は、エンジンフレームに収容された、ここでは詳細に図示しないそれぞれ一つのシリンダライナを有する。シリンダライナは、燃焼室として機能する作動チャンバ2を有し、この作動チャンバ2は往復運動、ここでは上下運動するピストン3によって境界が画定される。ピストン3は、通常の伝達エレメントを介してクランクシャフト4と協働する。作動チャンバ2には、燃焼過程を実行するための各作動工程で、燃料と、酸素(O2)を含有する掃気ガスが装入される。燃焼により発生したガスは排気ガス吐出し部5を介して放出される。掃気ガスは、作動チャンバ2の下方領域に設けられた吸込みスリットによって形成された掃気ガス吸込み部6に供給される。吸込みスリットは、シリンダ周囲に分散されたシリンダ壁の通路、すなわち切欠部によって形成されている。また前記掃気ガス吸込み部6は上下運動するピストン3によって開放および閉鎖調整される。
This type of engine typically has a plurality of cylinders, one of which is shown in FIGS. The
作動チャンバ2の装入ガスは、ピストン3によって圧縮される。燃料はすべてまたは一部が、作動チャンバ2の上方領域に配置され単に概略的に図示された噴射装置7によって、圧縮された装入ガスに噴射される。作動チャンバ2の上方領域に、この作動チャンバ2と同軸に配置された排気ガス吐出し部5は、配属された排気弁8によって制御することができる。この排気弁は、排気ガスを放出するために配属された操作装置によってその弁座から上昇および下降される。排気ガス吐出し部5には、実際にはエルボパイプにより形成されたパイプ状の吐出しチャネル9が接続している。排気ガス吐出し部5と吐出しチャネル9を介して流出するガスは、排気ガスまたは排出ガスと称される。
The charge gas in the working
複数のシリンダの吐出しチャネル9は、共通の排気ガス収集容器11に通じている。掃気ガスを提供するために図示の例では排気ガスターボ12が設けられている。この排気ガスターボのタービン12aには、排気ガス収集容器11からの排気ガスが装入される。このことは排気ガス収集容器11から出て行く排気ガス管路13により示されている。排気ガスターボのコンプレッサ12bは空気を周囲から吸引し、複数のシリンダに配属された掃気ガス収集容器14に給送する。この掃気ガス収集容器14にはコンプレッサ12bから発する給気管路15が開口しており、この給気管路15は給気冷却装置16を含むことができる。それに加えてまたはその代わりに、コンプレッサ12bの上流側に配置された給気冷却装置を設けることもできる。
The discharge channels 9 of the plurality of cylinders lead to a common exhaust
掃気ガス容器14からは、個々のシリンダ1に配属された連絡管路17が分岐しており、この連絡管路はシリンダ側に設けられた掃気ガス吸込み部スリット6と連通する。そのためにシリンダ1は、掃気ガス吸込み部6を形成するスリットを含むその下方端部領域により、配属された掃気ガスボックス18に係合する。この掃気ガスボックス18は、シリンダ1を包囲するリングアームを有しており、このリングアームには配属された連絡管路17が開口し、かつ掃気ガス吸込み部6がこのリングアームから分岐する。シリンダ1は、配属された掃気ガスボックス18からの出口領域でこの掃気ガスボックス18に対して封止されている。このため掃気ガス吸込み部6には外部から接近することができない。シリンダは、掃気ガスボックス18を基準にした高さで正確に位置決めされる。そのために、正確な配向を容易にする適切なストッパ手段を設けることができる。
From the scavenging
燃焼によって作動チャンバ2に発生した燃焼ガスの一部は、排気弁8が開放する前に作動チャンバ2から取り出され、NOxの発生を低減するために再循環される。すなわち、さらなる燃焼過程のために再循環ガスとして作動チャンバ2に直接または間接に再供給される。この再循環ガスは、簡単な計量を保証するために、掃気ガスにより希薄化されていない純粋な燃焼ガスとすべきである。したがって再循環ガスの取り出しは、掃気ガス吸込み部6の開放前に行われる。再循環のために、全体が20により示された再循環装置が設けられている。この再循環装置は、再循環ガスを作動チャンバ2に、図1に示すように掃気ガスとともに間接に、または図2に示すように直接供給することができる。
A part of the combustion gas generated in the working
再循環ガスを作動チャンバ2から導出するために、この作動チャンバ2にはどちらの場合も少なくとも一つの有利には複数の再循環ガス出口21が設けられている。この再循環ガス出口は下方シリンダ領域に、掃気ガス吸込み部6を形成する掃気ガススリットの上方でわずかな間隔で配置されている。そのためにシリンダ壁には適切な通路が単数または複数設けられており、この通路はピストン3により開放または閉鎖調整される。再循環ガス出口21を形成するために設けられた壁貫通部は、有利には掃気ガス吸込み部を形成する掃気ガススリットと同じように、シリンダ壁を貫通する切欠部として構成されている。供給される掃気ガスよりも少量の再循環ガスが取り出されるので、再循環ガス出口21を形成する壁切欠部の内側総断面積は通例、掃気ガス吸込み部6を形成するシリンダの壁切欠部の内側総断面積よりも格段に小さい。
In order to derive the recirculation gas from the working
再循環ガス出口21は適切には穿孔または鋳造された貫通孔により形成することができる。パイプ部材を鋳込むこと、または溶接することも考えられよう。再循環ガス出口21を形成する壁貫通部は有利には壁切欠部であり、すでに述べたように往復運動するピストン3により開放および閉鎖調整することができる。複数の再循環ガス出口21を設けることが適切であれば、これらは有利にはシリンダ周囲に均等に、またはシリンダ周囲の一部に分散され、有利には同じ高さに配置される。この再循環ガス出口21の少なくとも一部は、共通のチャネル装置に接続するのに適するように構成することができる。このように構成された再循環ガス出口21は再循環ガス通路と称される。図示の例ではこのように形成された再循環ガス通路が、シリンダ1を配属された領域で包囲するリング管路22と連通している。このリング管路は接続管路23によって、再循環ガス容器24と接続されている。
The
それに加えてまたはその代わりに、シリンダ壁に再循環ガス出口21を形成する少なくとも一つの壁貫通部を設けることができる。この壁貫通部は、配属されたチャネル装置および/または弁装置に別個に接続するのに適するよう構成されている。このように構成された再循環ガス出口21は、再循環ガス通路と称される。
In addition or alternatively, at least one wall penetration can be provided which forms a
再循環ガス出口21は、シリンダ1のシリンダライナのうち、掃気ガスボックス18内に存在する部分、または掃気ガスボックス18の外、すなわち掃気ガスボックス18の上方に存在する部分に配属することができる。前者の場合、掃気ガスボックス18のリング空間には、供給管路23または各掃気ガス出口21に配属された供給管路が貫通しており、この供給管路はこれに対して封止されている。さらに、再循環ガス出口21を形成する壁貫通部は有利には壁切欠部の形態で、掃気ガスボックス18の内側空間に対して封止されている。すなわち、リング管路22および/または配属された各供給管路23に耐密に接続されている。このことは、再循環ガス出口21が掃気ガスボックス18の上方に配置されていたとしても当然当てはまる。
The
作動チャンバ2から取り出された再循環ガスが作動チャンバ2に直接逆流するのを阻止するため、すなわち例えば再循環ガス容器24から再循環ガスが作動チャンバ2に戻るのを阻止するために、各シリンダ1には接続管路23に配置された弁装置が配属されている。図1の実施形態では、このために接続管路23に逆止弁25が配置されている。この逆止弁は、再循環ガス通路を形成する再循環ガス出口21が開放するときに接続管路23に発生する圧力によって開放され、このようにして発生した圧力波が通過した後には、再循環ガス容器24からの反動および/または閉鎖バネによって閉鎖されるように構成されている。
To prevent the recirculation gas taken from the working
再循環ガス容器24からは再循環管路26が分岐している。この再循環管路26はガス処理装置を介して導かれ、このガス処理装置は一体的な装置構成として、または複数の別個のステーションの形態に構成することができる。図示の例では、調整弁27ならびに浄化ステーション28、冷却装置29および液体分離ステーション30を備えるガス処理装置を含んでいる。ここまでは、図1と図2によるどちらの実施形態も同じである。相違点は、再循環管路26のコースにある。
A
図1の実施形態では、再循環管路26が、機関に配属された掃気ガス供給装置に開口している。そのために再循環管路26は、給気管路15に対して平行に掃気ガス容器14に開口する。図示の例で再循環管路26は、給気冷却器16の下流で給気管路15に開口している。
In the embodiment of FIG. 1, the
図2の実施形態では、再循環ガスが作動チャンバ2に、上ですでに述べたように直接供給される。ここでは再循環管路26は、接続管路23を介してシリンダ側の再循環ガス出口21と連通する再循環ガス容器24から、この再循環ガス容器24に後置され、同様に複数のシリンダ1に配属された再循環ガスバッファ31に導かれる。この再循環ガスバッファ31からは、配属されたシリンダ1に配属された供給管路32が分岐する。調整可能な制御弁33を配属することのできる供給管路32がシリンダ側の再循環ガス入口34と連通している。
In the embodiment of FIG. 2, recycle gas is supplied directly to the working
このために、再循環ガス通路として構成された再循環ガス出口21に対して角度をずらして、しかしこれと同じ高さに配置された再循環ガス入口34を設けることができる。この再循環ガス入口34も同様に壁切欠部により、有利には穿孔または鋳造穴の形態に構成されている。この再循環ガス入口34も、すでに述べた再循環ガス通路と同じように配属されたリング管路35と連通しており、このリング管路35には配属された供給管路23が接続されている。もちろん再循環ガス出口21を形成する壁切欠部を、再循環ガスの取り出しが終了した後に再循環ガス入口として使用することも考えられよう。この場合、供給管路32は、再循環ガス通路に配属されたリング管路22と連通することになる。この場合に供給管路23に設けられた制御弁33は、接続管路23に設けられた逆止弁25がちょうど閉鎖しているときに開放されるように制御されなければならない。同じことが、掃気ガス吸込み部6を形成する掃気スリットおよび排気ガス吐出し部5に関しても当てはまる。再循環ガスの作動チャンバ2への供給は、排気ガス吐出し部5が閉鎖しているときに行うべきである。これは再循環ガスが漏出するのを回避するためである。
For this purpose, it is possible to provide a
再循環ガスとして作動チャンバ2から取り出される燃焼ガスは比較的高い圧力であり、したがって比較的高いエネルギーを有する。これは通常、シリンダ2に再循環ガスを直接(図2)、または間接(図1)に返送するのに十分である。個々のケースでこのエネルギーがそれに十分でなくても、再循環回路26に追加のポンプを設け、このポンプが配属された機関または排気ガスを装入可能なタービンによって駆動できるようにすることが問題なく可能であろう。
The combustion gas withdrawn from the working
再循環ガスを取り出す際に、再循環ガス出口21を形成する壁貫通部または壁切欠部で発生する流れは、この壁貫通部または壁切欠部に接する壁領域に過度の加熱を引き起こし得る。したがって冷却を行うのが適切であると思われる。この冷却は掃気ガスによって行うことができる。この種の実施形態が図3の基礎となっている。ここでは接続管路23に配置された逆止弁25に三方弁36が前置されている。この三方弁の第三の入口37は、掃気ガスを装入可能なソース、図示の例では掃気ガス容器14からシリンダ1に至る連絡管路17から分岐している。三方弁36は、再循環ガス容器24に至る接続管路23を閉鎖調整する、後置された逆止弁25が閉鎖されると、第三の入口37が直ちに開放されるように制御される。これによって、再循環ガス出口21の残りの開放時間の間、この再循環ガス出口を介して比較的温度の低い掃気ガスが流れ、作動チャンバ2に導かれる。これにより、接触する壁領域が所望のように冷却される。図示の例で、逆止弁25と三方弁36は別々の部材として構成されている。もちろんこれら2つの弁を、両方の弁の機能に対応する機能を備えるコンビネーションバルブとして統合することもできよう。同様に三方弁36を、管路25と管路37に2つの逆流防止機能を備える弁装置で置き換えることも考えられよう。
When taking out the recirculation gas, the flow generated at the wall penetration or wall notch that forms the
図3の装置と同時にまたはその代わりに使用することのできる別の冷却装置が図4に示されている。ここではシリンダ1の周囲に、再循環ガス出口21を形成する壁切欠部の両側面に冷却セグメント38が設けられている。この冷却セグメント38には、冷媒が貫流できる冷却チャネル39が装備されている。この冷却チャネルには、冷媒、例えば水を供給および排出するための接続部40、41を配属することができる。
Another cooling device that can be used simultaneously with or in place of the apparatus of FIG. 3 is shown in FIG. Here, around the
再循環ガス出口21を形成する壁貫通部または壁切欠部に後置された弁装置のエレメント、ここでは逆止弁25および/または三方弁36が適切には同様に冷却される。弁装置は適切には配属された壁切欠部から所定の間隔をおいて配置されているので、弁装置のエレメントを冷たい雰囲気を含む冷却空間内に配置して、冷却することは問題なく可能である。そのために弁装置の弁を例えば、冷たい掃気ガスを含む空間内に配置することができる。図5の実施形態では、そのために掃気ガス容器14が使用される。例えば図1に対応する実施形態では、逆止弁25を掃気ガス容器14に配置することができる。図2による実施形態では、それに加えて、掃気ガス入口に配属された制御弁33を掃気ガス容器14内に配置することもできる。この種の実施形態が図5の基礎となっている。図3による構成では、それに加えて、三方弁36も掃気ガス容器14内に配置することができる。排気ガスが掃気ガスボックス18に戻るおそれがあるものの、冷たい掃気ガスを含む冷却空間として、第1の実施形態が優先されるならば掃気ガスボックス18を使用することも考えられる。
The elements of the valve device, here the
再循環ガス出口21は、すでに上に述べたようにピストン3により開放および閉鎖調整される。開放調整は、図6から分かるように、ピストン3の最上部ピストンリング42が、再循環ガス出口21を形成する壁貫通部ないし壁切欠部を、ピストン3の降下ストロークの際に通過するときに行われる。この場合、まず作動チャンバ2との連通がピストン3とシリンダ1との間のスリットを介してだけ行われ、それにより貫流が減衰する。ピストン3が前記壁切欠部を、その上縁で通過して初めて、貫流はその完全な強度に達する。貫流を前記のように減衰すると、衝撃が回避される。これは、穿孔などによって形成された前記壁切欠部の内側端部に、図6に示すように上方に向かって適切にはくさび形に延びる吸込み溝43を設けることによってさらに改善される。
The
図7には、作動チャンバ2における、掃気ガス圧を上回る圧力pの、クランクシャフト角(°KW)に対する推移が、曲線aによって示されている。圧力との直接的関係はなく定性的に過ぎないが、クランクシャフト角(°KW)に対する、再循環ガス出口21を通る全ガス流が曲線bにより、排気弁8の動きが曲線cにより示されている。曲線dおよびeは、掃気ガス吸込み部6または再循環ガス出口21を形成する壁切欠部がいつから完全に開放されるかを示す。ここでY軸は様々な大きさに割り当てられており、曲線bに関しては再循環ガス出口21を通る容積流に、曲線cに関しては排気弁8のストロークに、曲線dとeに関しては掃気ガス吸込み部6および再循環ガス出口21の開放に割り当てられている。したがって図示の線図は概略的なものである。
In FIG. 7, the transition of the pressure p exceeding the scavenging gas pressure in the working
図7の線図から、再循環ガス出口21におけるガス流は、図6に関して説明した理由から、再循環ガス出口21を形成する壁切欠部が全開する少し前から始まり、排気弁8の開放前に圧力平衡によりまたは弁閉鎖によってすでに終わっていることが分かる。掃気ガス吸込み部6は、排気弁の開放より遅れて初めて開放される。したがって再循環ガス出口21を形成する壁貫通部ないし壁切欠部を通る前記のガス流が、掃気ガス吸込み部6の開放時間と重なることはないことが分かる。さらに図7は、作動チャンバ2の圧力は、再循環ガス出口21を形成する壁貫通部または壁切欠部を通る流れがあるときでも比較的高いことを示す。したがって取り出される再循環ガスは、固有の力で再循環を実現するのに十分なエネルギーを有している。
From the diagram of FIG. 7, the gas flow at the
本発明の内燃機関の本発明の構成部材を簡単に識別できるようにするために、再循環ガスと接触する各構成部材もしくは少なくとも一つの構成部材、またはそのような構成部材に配属された構成部材は、微量元素濃度プロフィールおよび/または材料組成スペクトルによって識別できる材料からなるか、またはそのような材料を含むことができる。これに関連して、有利には上記の種類の少なくとも一つの構成部材が少なくとも一つのデータメモリを含んでおり、このデータメモリは無接触でロードおよび/または読み出し可能であり、環境汚染克服のために法的に許容または規定されたシステムにおける適法使用に関する詳細データも保守できるようになると適切である。 In order to be able to easily identify the component of the invention of the internal combustion engine of the invention, each component or at least one component that contacts the recirculation gas, or a component assigned to such a component May consist of or include materials that can be distinguished by trace element concentration profiles and / or material composition spectra. In this connection, it is advantageous if at least one component of the above-mentioned type comprises at least one data memory, which can be loaded and / or read without contact, in order to overcome environmental pollution. It is appropriate if detailed data on legal use in legally acceptable or prescribed systems can be maintained.
1 シリンダ
2 作動チャンバ
3 ピストン
4 クランクシャフト
5 排気ガス吐出し部
6 掃気ガス吸込み部
7 噴射装置
8 排気弁
9 吐出しチャネル
11 排気ガス収集容器
12 排気ガスターボ
12a タービン
12b コンプレッサ
13 排気ガス管路
14 掃気ガス収集容器
15 給気管路
16 給気冷却装置
17 連絡管路
18 掃気ボックス
20 再循環装置
21 再循環ガス出口
22 リング管路
23 接続管路、供給管路
24 再循環ガス容器
26 再循環管路
1 cylinder
2 Working chamber
3 piston
4 Crankshaft
5 Exhaust gas discharge part
6 Scavenging gas inlet
7 Injection device
8 Exhaust valve
9 Discharge channel
11 Exhaust gas collection container
12 Exhaust gas turbo
12a turbine
12b compressor
13 Exhaust gas line
14 Scavenging gas collection container
15 Air supply line
16 Air supply cooling system
17 Connection pipeline
18 Scavenging box
20 Recirculator
21 Recirculation gas outlet
22 Ring line
23 Connection pipeline, supply pipeline
24 Recirculation gas container
26 Recirculation pipeline
Claims (29)
前記シリンダ側の再循環ガス出口(21)は、前記シリンダ(1)に配属されているとともに、配属された前記弁装置の弁をそれぞれ含む接続管路(23)を介して、複数のシリンダ(1)に配属された一つの再循環ガス容器(24)と連通しており、当該再循環ガス容器から、少なくとも一つの調整可能な制御弁(27)を含む、前記再循環装置(20)の再循環管路(26)が分岐することを特徴とする内燃機関。 An internal combustion engine in the form of a two-cycle diesel engine having a plurality of cylinders (1), the cylinder (1) being delimited by a reciprocating piston (3) and containing scavenging gas and fuel containing O 2 The working chamber (2) is provided with a scavenging gas suction section (6) disposed in a lower cylinder region and adjustable by the piston (3). A gas suction device, at least one fuel suction part disposed in the upper cylinder region, and at least one exhaust gas discharge part (5), wherein at least one recirculation gas outlet from the working chamber (2) (21) is branched, the recirculation gas outlet (21) is assigned to the recirculation device (20), and the combustion taken out from the working chamber (2) by the recirculation device (20). Gas directly or between as recirculation gas In the internal combustion engine that can be returned to the working chamber (2), at least one recirculation gas outlet (21) of each cylinder (1) is arranged in the lower cylinder region and adjustable by the piston (3), It is formed as a penetrating part that penetrates the cylinder wall, and the penetrating part is arranged above the scavenging gas suction device including at least one scavenging gas suction part (6) in the direction of the compression stroke of the piston (3). Each cylinder (1) is assigned a valve device arranged outside the cylinder to prevent the recirculation gas taken out from the working chamber (2) from flowing back directly ,
The cylinder-side recirculation gas outlet (21) is assigned to the cylinder (1), and is connected to a plurality of cylinders via connection pipes (23) each including a valve of the assigned valve device. The recirculation device (20) is in communication with one recirculation gas container (24) assigned to 1) and includes at least one adjustable control valve (27) from the recirculation gas container. An internal combustion engine characterized in that the recirculation pipe (26) branches.
該再循環ガス出口が、配属されたチャネルへの別個の接続に適する再循環ガス通路として構成されていることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関。 At least one recirculation gas outlet (21) is provided,
2. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the recirculation gas outlet is configured as a recirculation gas passage suitable for separate connection to the assigned channel.
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