JP5813521B2 - Two-cycle internal combustion engine and method for operating the two-cycle internal combustion engine - Google Patents

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Description

本発明は請求項１のおいて書きに記載の２サイクル内燃機関に関する。本発明はさらに、請求項８のおいて書きに記載の、２サイクル内燃機関運転方法に関する。   The invention relates to a two-cycle internal combustion engine as described in claim 1. The invention further relates to a method for operating a two-cycle internal combustion engine as described in claim 8.

特許文献１より、ディーゼル運転に適した、複数のシリンダを有する２サイクル内燃機関が知られている。各シリンダはライナーを有しており、該ライナー内には移動可能なピストンが設けられており、該ピストンはピストンロッドに取り付けられており、該ピストンロッドはクロスヘッド及び接続ロッドを介して、クランクシャフトのクランクピンに接続されている。この従来技術によると、各シリンダのライナーの下部には、掃気口とも呼ばれる給気口が割り当てられており、各シリンダのピストンによりピストンの下死点又は、下死点に近いピストンの位置領域においてそれぞれの給気口が開放されると、これら給気口を介して、給気が、各シリンダのライナーにより画定された、各シリンダの燃焼室に送り込み可能となる。さらに、この従来技術より、各シリンダの上部、特に、それぞれのシリンダのライナーの上部又はライナーを閉じるシリンダカバーに、一方では、少なくとも一つの排気用の排気バルブが、他方ではディーゼル運転用燃料供給のための少なくとも一つのメインインジェクタが割り当てられており、該メインインジェクタ又は各メインインジェクタを介してディーゼル運転用燃料を、それぞれのシリンダのそれぞれの燃焼室内が比較的高圧のときに、つまり、ピストンが、ピストン上死点に近いピストン位置領域にあるときに、圧縮済の給気に送り込めることがすでに知られている。ディーゼル運転用燃料は自己発火する。   From Patent Document 1, a two-cycle internal combustion engine having a plurality of cylinders suitable for diesel operation is known. Each cylinder has a liner, a movable piston is provided in the liner, the piston is attached to a piston rod, and the piston rod is connected to the crank via a crosshead and a connecting rod. Connected to the crank pin of the shaft. According to this prior art, an air supply port, also called a scavenging port, is assigned to the lower part of the liner of each cylinder, and the piston of each cylinder is located at the bottom dead center of the piston or in the position region of the piston close to the bottom dead center. When the respective air inlets are opened, the air can be supplied to the combustion chambers of the respective cylinders defined by the liners of the respective cylinders through the air inlets. Furthermore, from this prior art, at the top of each cylinder, in particular at the top of the liner of each cylinder or the cylinder cover closing the liner, on the one hand at least one exhaust valve for exhaust and on the other hand the fuel supply for diesel operation. At least one main injector is allocated for the diesel operating fuel via the main injector or each main injector, when the respective combustion chamber of each cylinder is at a relatively high pressure, i.e. the piston It is already known that compressed air supply can be delivered when in the piston position area near the piston top dead center. Diesel fuel is self-igniting.

ディーゼル運転に適した、このような２サイクル内燃機関は、ディーゼル運転において燃料として特に重油を用い、代表的には、いわゆる大型ディーゼル内燃機関としてコンテナ船又は同等物において使用され、運転時には比較的多くの窒素酸化物及びススを排出するため、このような２サイクル内燃機関は厳しいエミッション限界値を守るのが困難である。そのため、窒素酸化物及びススの排出を減らし、それによりさらに厳しいエミッション限界値を守ることができる２サイクル内燃機関が求められている。   Such two-cycle internal combustion engines suitable for diesel operation use heavy oil in particular as a fuel in diesel operation, and are typically used in container ships or the like as so-called large diesel internal combustion engines, and are relatively common during operation. Such a two-cycle internal combustion engine is difficult to maintain strict emission limits because it emits nitrogen oxides and soot. Therefore, there is a need for a two-cycle internal combustion engine that can reduce emissions of nitrogen oxides and soot and thereby protect more stringent emission limits.

独国特許発明第20 2004 002 185号明細書German Patent Invention No. 20 2004 002 185 Specification

そのため本発明の課題は、新式の２サイクル内燃機関及びその２サイクル内燃機関の運転方法を提供することである。   Therefore, an object of the present invention is to provide a new two-cycle internal combustion engine and a method for operating the two-cycle internal combustion engine.

この課題は、請求項１に記載の２サイクル内燃機関により解決される。本発明によるとシリンダは、ディーゼル運転に追加的に、又は、代替的に、純粋なガス運転において運転可能であり、そのために各シリンダには少なくとも一つのガスインレット開口部が割り当てられており、それぞれのシリンダのピストンが下死点にある場合、及び／又は、ピストン下死点に近いピストン位置領域にある場合に、そのガスインレット開口部を介してガス運転用燃料、特に天然ガスを、それぞれのシリンダに供給可能であるため、ガス運転用燃料を、それぞれのシリンダのそれぞれの燃焼室内の圧力が比較的低いときに給気内に送り込むことができる。   This problem is solved by the two-cycle internal combustion engine according to claim 1. According to the invention, the cylinders can be operated in addition or alternatively in pure gas operation, for which each cylinder is assigned at least one gas inlet opening, When the pistons of the cylinders are at bottom dead center and / or in the piston position area close to the piston bottom dead center, gas operating fuel, in particular natural gas, is supplied through the gas inlet opening respectively. Since the cylinders can be supplied, the fuel for gas operation can be fed into the supply air when the pressure in each combustion chamber of each cylinder is relatively low.

つまり本発明の２サイクル内燃機関はディーゼル運転のみではなく、ディーゼル運転に加えて代替的に純粋なガス運転においても運転することが可能である。ガス運転においては燃料として特に天然ガスを用いることができ、天然ガスはたとえば重油よりクリーンに燃焼できるため、それによりガス運転において２サイクル内燃機関のエミッションをディーゼル運転の場合に比較して明らかに低減することができる。   That is, the two-cycle internal combustion engine of the present invention can be operated not only in diesel operation but also in pure gas operation in addition to diesel operation. Natural gas can be used in particular as a fuel in gas operation, and natural gas can be burned cleaner than, for example, heavy oil, thereby clearly reducing emissions of a two-cycle internal combustion engine in gas operation compared to diesel operation. can do.

ガス運転を確実に行うため、各シリンダには少なくとも一つのガスインレット開口部が割り当てられており、それぞれのシリンダのピストンが下死点にある場合、及び／又は、ピストン下死点に近いピストン位置領域にある場合に、そのガスインレット開口部を介してガス運転用燃料がそれぞれのシリンダ内に送り込み可能である。ガス運転用燃料は、それぞれのシリンダのそれぞれの燃焼室内の圧力が比較的低いときに給気内に送り込み可能である。   To ensure gas operation, each cylinder is assigned at least one gas inlet opening, and the piston position of each cylinder is at bottom dead center and / or near the piston bottom dead center. When in the region, gas operating fuel can be fed into the respective cylinders through the gas inlet openings. The gas operating fuel can be fed into the supply air when the pressure in each combustion chamber of each cylinder is relatively low.

その長所は、ガス運転用混合気の生成が、それぞれのシリンダの燃焼室内が比較的低圧のときに行われるために、それによりガス運転用燃料をシリンダ以外のところで高圧に圧縮する必要がないというところにある。するとガス運転用燃料のための燃料供給システムは比較的低い圧力のみを提供すればよいため、その燃料供給システムは、次のような燃料供給システム、つまり、比較的高い噴射圧力で働き、ガス運転用燃料を、ディーゼル運転用燃料と同様にそれぞれのシリンダのピストン上死点付近で、それぞれのシリンダのそれぞれの燃焼室内が比較的高圧の際に燃焼室に送り込む燃料供給システムに比較して、満たすべき安全要件がより低く、実施技術的により容易である。   The advantage is that the gas operating mixture is generated when the combustion chamber of each cylinder is at a relatively low pressure, thereby eliminating the need to compress the gas operating fuel to a high pressure outside the cylinder. By the way. Then, since the fuel supply system for the gas-operated fuel only needs to provide a relatively low pressure, the fuel supply system operates at the following fuel supply system, that is, at a relatively high injection pressure, The fuel for fuel is filled near the piston top dead center of each cylinder, similar to the fuel for diesel operation, compared to the fuel supply system that sends the combustion chamber of each cylinder to the combustion chamber when the pressure is relatively high. The safety requirements should be lower and easier to implement.

望ましくは、ガス運転用燃料をそれぞれのシリンダに送り込む際に経由できる該ガスインレット開口部又は各ガスインレット開口部は、それぞれのシリンダのライナー下部に割り当てられている。   Desirably, the gas inlet opening or each gas inlet opening through which the gas operating fuel is fed to the respective cylinders is assigned to the lower part of the liner of each cylinder.

該ガスインレット開口部又は各ガスインレット開口部がライナー下部に割り当てられている場合、この一つの又は複数のガスインレット開口部は、すでに少なくとも一つの排気バルブ及び少なくとも一つのメインインジェクタが割り当てられているそれぞれのシリンダの上部領域内において取付場所をとるわけではないため、構造面における本発明の実施が容易になる。   If the gas inlet opening or each gas inlet opening is assigned to the lower part of the liner, the one or more gas inlet openings are already assigned at least one exhaust valve and at least one main injector. Since it does not take an installation place in the upper area of each cylinder, implementation of the present invention in terms of structure becomes easy.

本発明の好適な発展形によると、各シリンダにはさらに少なくとも一つのパイロットインジェクタが割り当てられており、このパイロットインジェクタを介して、ガス運転においてガス運転用の圧縮済給気・燃料混合物を火花点火するためのディーゼル燃料を、それぞれのシリンダの燃焼室内が比較的高圧のときにガス運転用の給気・燃料混合物に送り込むことができる。   According to a preferred development of the invention, each cylinder is further assigned at least one pilot injector, through which the compressed charge / fuel mixture for gas operation is spark-ignited in gas operation. The diesel fuel can be fed into the charge / fuel mixture for gas operation when the combustion chamber of each cylinder is at a relatively high pressure.

ガス運転における給気・燃料混合物の点火は火花点火により行われ、そのためにディーゼル燃料が少なくとも一つのパイロットインジェクタを介して、それぞれのシリンダのそれぞれの燃焼室が比較的高圧の際に、ガス運転用の給気・燃料混合物内に送り込まれる。火花点火に必要なディーゼル燃料は、当該の又は各パイロットインジェクタを介することにより、ディーゼル運転用に設けられている当該又は各メインインジェクタに比較して、より繊細な調量を行うことができる。そのため、当該又は各パイロットインジェクタを介して送り込まれた火花点火用ディーゼル燃料を繊細に調量することができ、それによりガス運転におけるエミッションを最小にまで減少させることができる。   In the gas operation, the charge / fuel mixture is ignited by spark ignition, so that the diesel fuel passes through at least one pilot injector and is used for gas operation when each combustion chamber of each cylinder is at a relatively high pressure. Into the air / fuel mixture. Diesel fuel necessary for spark ignition can be adjusted more delicately by passing through the or each pilot injector as compared with the or each main injector provided for diesel operation. Therefore, the spark ignition diesel fuel sent through the or each pilot injector can be delicately metered, thereby reducing emissions in gas operation to a minimum.

２サイクル内燃機関を運転するための本発明の方法は請求項８で規定される。   The method of the invention for operating a two-cycle internal combustion engine is defined in claim 8.

本発明の２サイクル内燃機関の第１の実施例の図である。1 is a diagram of a first embodiment of a two-cycle internal combustion engine of the present invention. 図１の２サイクル内燃機関を、図１のＡ−Ａの切断線で切断した横断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the two-cycle internal combustion engine of FIG. 1 taken along the line AA of FIG. 本発明の２サイクル内燃機関の第２の実施例の図である。It is a figure of 2nd Example of the two-cycle internal combustion engine of this invention.

本発明の望ましい発展形は従属請求項及び以下の説明より理解できる。本発明の実施形態を図を参照しながら詳細に説明するが、これに限定されるわけではない。   Preferred developments of the invention can be seen from the dependent claims and the following description. Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings, but are not limited thereto.

図１及び図２には、本発明の２サイクル内燃機関１０について該２サイクル内燃機関１０のシリンダ１１の領域が図式的に示されており、２サイクル内燃機関１０又は２サイクル内燃機関１０のシリンダ１１は、一方ではディーゼル運転のために、及び、ディーゼル運転に加えて、又は代替的に純粋なガス運転において運転可能である。本発明の２サイクル内燃機関１０の各シリンダ１１はライナー１２を有しており、該ライナー１２内にはピストン１３が移動可能に収容されている。ピストン１３は、ライナー１２内でピストン１３の上死点と下死点との間で往復する。ピストン１３はピストンロッド１４に取り付けられており、ピストンロッド１４を介して代表的には特許文献１と同様に接続ロッドに、及び、接続ロッドを介してクランクシャフトのクランクピンに噛み合っている。   1 and 2 schematically show the region of the cylinder 11 of the two-cycle internal combustion engine 10 of the two-cycle internal combustion engine 10 of the present invention. 11 can be operated on the one hand for diesel operation and in addition to or alternatively in pure gas operation. Each cylinder 11 of the two-cycle internal combustion engine 10 of the present invention has a liner 12 in which a piston 13 is movably accommodated. The piston 13 reciprocates between the top dead center and the bottom dead center of the piston 13 in the liner 12. The piston 13 is attached to the piston rod 14, and typically meshes with the connecting rod via the piston rod 14 and the crankpin of the crankshaft via the connecting rod.

図１からは、ライナー１２の下部１５に複数の給気口１６が割り当てられていることが分かる。これら給気口１６はライナー１２の円周上に分配されている。それぞれのシリンダ１１のピストン１３により、ピストン１３の下死点又は、ピストン１３の下死点に近いピストン位置領域において給気口１６が開放されると、給気口１６を介して給気が、それぞれのシリンダ１１のライナー１２により画定された、それぞれのシリンダの燃焼室１７に送り込み可能となり、その際、給気口１６を介してそれぞれのシリンダ１１の燃焼室１７に送り込み可能な給気は、詳細には図示されていない一つの(又は複数の)排気ターボチャージャの給気コレクタ１８により提供される。   From FIG. 1, it can be seen that a plurality of air inlets 16 are assigned to the lower portion 15 of the liner 12. These air inlets 16 are distributed on the circumference of the liner 12. When the air supply port 16 is opened at the bottom dead center of the piston 13 or the piston position region close to the bottom dead center of the piston 13 by the piston 13 of each cylinder 11, the air supply is performed via the air supply port 16. The supply air that can be sent to the combustion chamber 17 of each cylinder defined by the liner 12 of each cylinder 11 and that can be sent to the combustion chamber 17 of each cylinder 11 through the air supply port 16 is as follows. It is provided by a charge collector 18 of an exhaust turbocharger (not shown in detail).

２サイクル内燃機関１０の各シリンダ１１の上部１９、特にライナー１２又はライナー１２を閉じるシリンダカバー２８の上部には、少なくとも一つの排気用排気バルブ２０、及び、ディーゼル運転用の燃料をそれぞれのシリンダ１１の燃焼室１７に供給するための少なくとも一つのメインインジェクタ２１が割り当てられている。   At the top 19 of each cylinder 11 of the two-cycle internal combustion engine 10, particularly the top of the liner 12 or the cylinder cover 28 that closes the liner 12, at least one exhaust valve 20 for exhaust and fuel for diesel operation are supplied to each cylinder 11. At least one main injector 21 for supplying the combustion chamber 17 is assigned.

当該の又は各メインインジェクタ２１を介して、ディーゼル運転用燃料を、それぞれのシリンダ１１の燃焼室１７が比較的高圧のときに、つまり、ピストン１３が上死点又は上死点に近い位置領域にあるときに、圧縮済みの給気に送り込むことができる。   Via this or each main injector 21, the fuel for diesel operation is placed in a position where the combustion chamber 17 of each cylinder 11 is at a relatively high pressure, that is, the piston 13 is located at the top dead center or near the top dead center. At some point, it can be fed into the compressed air supply.

ディーゼル運転においては、高圧の時にそれぞれのシリンダ１１の燃焼室１７内に噴射されたディーゼル運転用燃料が自己発火する。ディーゼル運転用燃料としては特に重油が用いられる。   In diesel operation, the diesel operation fuel injected into the combustion chamber 17 of each cylinder 11 at high pressure self-ignites. In particular, heavy oil is used as the fuel for diesel operation.

本発明の２サイクル内燃機関、つまり２サイクル内燃機関のシリンダ１１はディーゼル運転のみではなく、ディーゼル運転に加えて代替的にガス運転でも運転可能である。そのために各シリンダ１１には少なくとも一つのガスインレット開口部２２が割り当てられており、本発明によると、それぞれのシリンダ１１のピストン１３が下死点、及び／又は、ピストン１３の下死点に近いピストン位置領域にあるときに、このガスインレット開口部２２を介してガス運転用燃料、特に天然ガスがそれぞれのシリンダ１１に、つまりそれぞれのシリンダ１１の燃焼室１７に送り込み可能であるため、それぞれのシリンダ１１のそれぞれの燃焼室１７が比較的低い圧力にあるときに、ガス運転用燃料を給気に送り込むことができる。   The two-cycle internal combustion engine of the present invention, that is, the cylinder 11 of the two-cycle internal combustion engine can be operated not only in diesel operation but also in gas operation in addition to diesel operation. For this purpose, at least one gas inlet opening 22 is assigned to each cylinder 11, and according to the present invention, the piston 13 of each cylinder 11 is near the bottom dead center and / or the bottom dead center of the piston 13. When in the piston position region, the fuel for gas operation, particularly natural gas, can be sent to the respective cylinders 11, that is, the combustion chambers 17 of the respective cylinders 11, through the gas inlet openings 22. When each combustion chamber 17 of the cylinder 11 is at a relatively low pressure, the fuel for gas operation can be sent into the supply air.

そのため、ガス運転用燃料供給システムは、ガス運転用燃料、特に天然ガスのためには比較的低い噴射圧力で足りるが、それは、すでに述べたように、ガス運転用燃料がピストンの下死点及び／又は下死点に近い位置領域においてそれぞれのシリンダ内に送り込まれるからである。それによりガス運転用燃料供給システムが満たすべき安全要件は、より低いものでよく、これまでより容易に実施することができる。   For this reason, a gas-operated fuel supply system requires a relatively low injection pressure for gas-operated fuels, in particular natural gas, which, as already mentioned, causes the gas-operated fuel to be at the bottom dead center and piston. This is because it is fed into each cylinder in a position region near the bottom dead center. Thereby, the safety requirements to be met by the gas-operated fuel supply system may be lower and easier to implement.

本発明の一つの好適な発展形によると、ガス運転用燃料を２サイクル内燃機関１０のそれぞれのシリンダ１１に送り込む際に経由できる当該又は各ガスインレット開口部２２は、それぞれのシリンダ１１のライナー１２の下部２９に割り当てられ、つまり、図１及び図２の実施形態においては、各ガスインレット開口部２２により給気口１６が置き換えられるか又は占拠されるようになる。その場合、ライナー１２の下部２９はライナー１２の下部１５に対応する。   According to one preferred development of the invention, the or each gas inlet opening 22 through which the gas-operating fuel is fed into the respective cylinder 11 of the two-cycle internal combustion engine 10 is connected to the liner 12 of the respective cylinder 11. 1, that is, in the embodiment of FIGS. 1 and 2, each gas inlet opening 22 replaces or occupies the air inlet 16. In that case, the lower portion 29 of the liner 12 corresponds to the lower portion 15 of the liner 12.

図２に図示された実施形態においては、ライナー１２の円周上に分配された３つの給気口１６がガスインレット開口部２２として機能転換されており、それは、今やガスインレット開口部２２として機能する給気口１６のそれぞれに別個のガスバルブ２３を割り当てることにより行われる。   In the embodiment illustrated in FIG. 2, the three air inlets 16 distributed on the circumference of the liner 12 have been functionally converted as gas inlet openings 22, which now function as gas inlet openings 22. This is done by assigning a separate gas valve 23 to each of the air supply ports 16 to be performed.

これらガスバルブ２３は望ましくは、今やガスインレット開口部２２として機能する給気口１６内にセットされ、それぞれのシリンダ１１又はシリンダ１１のライナー１２の半径方向外側を取り囲むガス流路２４に接続されており、そのガス流路２４を介してガス運転用燃料を、ガス運転のために２サイクル内燃機関１０の燃料供給システム２５から供給することができる。   These gas valves 23 are preferably set in the air inlet 16 which now functions as the gas inlet opening 22 and connected to a gas flow path 24 that surrounds the radially outer side of the respective cylinder 11 or liner 12 of the cylinder 11. The gas operation fuel can be supplied from the fuel supply system 25 of the two-cycle internal combustion engine 10 for gas operation via the gas flow path 24.

各シリンダ１１に割り当てられているガス流路２４は、ガス管２６を介して、すべてのシリンダ１１に共通の、ガス運転のための燃料供給システム２５に接続されている。   The gas flow path 24 assigned to each cylinder 11 is connected via a gas pipe 26 to a fuel supply system 25 for gas operation, which is common to all the cylinders 11.

図１及び図２に図示された実施形態とは異なり、各シリンダ１１のガスインレット開口部２２にそれぞれ一つの共通のガスバルブを割り当てることも可能であり、その場合そのガスバルブはたとえばガス管２６に組み込むことも可能である。   Unlike the embodiment illustrated in FIGS. 1 and 2, it is also possible to assign one common gas valve to each gas inlet opening 22 of each cylinder 11, in which case the gas valve is incorporated in a gas pipe 26, for example. It is also possible.

図１及び図２に図示された実施形態のように、いくつかの給気口１６がガスインレット開口部２２として機能転換されている場合、残りの給気口１６を介してそれぞれのシリンダ１１の燃焼室１７に送り込み可能な給気量はいくらか減少するものの、現在ある２サイクル内燃機関を低コストで本発明の意味において変換することができる。そのために必要となるのは、その場合にガスインレット開口部２２として機能するいくつかの給気口１６内にガスバルブ２３をセットして、ガス運転用の燃料供給システム２５に連結するだけである。   As in the embodiment illustrated in FIGS. 1 and 2, when some of the air supply ports 16 are function-converted as the gas inlet openings 22, the respective cylinders 11 are connected via the remaining air supply ports 16. Although the amount of air that can be fed into the combustion chamber 17 is somewhat reduced, existing two-cycle internal combustion engines can be converted within the meaning of the invention at low cost. For that purpose, all that is required is to set the gas valve 23 in several supply ports 16 that function as the gas inlet openings 22 in that case and to connect to the fuel supply system 25 for gas operation.

ディーゼル運転とは異なり、ガス運転用の給気・燃料混合物の点火は給気・燃料混合物の自己発火ではなく、火花点火により行われるため各シリンダ１１には引き続き少なくとも一つのパイロットインジェクタ２７が割り当てられており、ガス運転においては、圧縮済の給気・燃料混合物を火花点火するために、それぞれのシリンダ１１のそれぞれの燃焼室１７が比較的高圧のときに、このパイロットインジェクタ２７を介してディーゼル燃料をガス運転用の圧縮済の給気・燃料混合物に送り込むことができる。   Unlike diesel operation, ignition of the air / fuel mixture for gas operation is not performed by self-ignition of the air / fuel mixture, but is performed by spark ignition. Therefore, at least one pilot injector 27 is continuously assigned to each cylinder 11. In gas operation, in order to spark-ignite the compressed air-fuel mixture, the diesel fuel is supplied via the pilot injector 27 when each combustion chamber 17 of each cylinder 11 is at a relatively high pressure. Can be fed into the compressed air / fuel mixture for gas operation.

図１において、パイロットインジェクタ２７はこのときシリンダ１１の上部１９に割り当てられており、このとき当該又は各パイロットインジェクタ２７を介して燃料、つまりディーゼル燃料は、当該又は各メインインジェクタ２１を介する場合より繊細に調量することができる。それによりガス運転において給気・燃料混合物の火花点火のために、正確に量が定義された少量のディーゼル燃料を圧縮済給気・燃料混合物に供給することができ、それにより、火花点火に必要なディーゼル燃料の量は絶対最少量にまで低減される。それによりガス運転におけるエミッションもさらに減少させることができる。   In FIG. 1, the pilot injector 27 is assigned to the upper portion 19 of the cylinder 11 at this time. At this time, the fuel, that is, the diesel fuel via the or each pilot injector 27 is more delicate than the case via the or each main injector 21. Can be metered. This allows a small quantity of precisely defined diesel fuel to be supplied to the compressed charge / fuel mixture for spark ignition of the charge / fuel mixture in gas operation, which is necessary for spark ignition. The amount of fresh diesel fuel is reduced to an absolute minimum. Thereby, the emission in gas operation can be further reduced.

図３には２サイクル内燃機関１０'の第２の実施形態が図示されている。その基本的な構造は図１及び図２の２サイクル内燃機関１０の構造に対応しているため、不必要な繰り返しを避けるために同じコンポーネントには同じ符号が使われている。   FIG. 3 shows a second embodiment of the two-cycle internal combustion engine 10 ′. Since its basic structure corresponds to the structure of the two-cycle internal combustion engine 10 of FIGS. 1 and 2, the same reference numerals are used for the same components to avoid unnecessary repetition.

以下に、図３の実施形態が、図１及び図２の実施形態と異なる点について詳述する。それ以外の詳細については図１及び図２の実施形態に関する詳述を参照されたい。   In the following, the difference between the embodiment of FIG. 3 and the embodiment of FIGS. 1 and 2 will be described in detail. For other details, please refer to the detailed description of the embodiment of FIGS.

ガスインレット開口部２２は図３の実施形態においてもそれぞれのシリンダ１１のライナー１２の下部２９に割り当てられているが、ガスインレット開口部２２は、機能転換された給気口１６により提供されるのではなく、図３の実施形態においては別個のガスインレット開口部２２が、給気口１６のすぐ上、つまり部分１５のすぐ上においてそれぞれのシリンダ１１のライナー１２内に設けられている。   Although the gas inlet opening 22 is also assigned to the lower portion 29 of the liner 12 of each cylinder 11 in the embodiment of FIG. 3, the gas inlet opening 22 is provided by the air supply port 16 whose function is changed. Instead, in the embodiment of FIG. 3, a separate gas inlet opening 22 is provided in the liner 12 of each cylinder 11 just above the inlet 16, ie just above the portion 15.

この構造の長所は、すべての給気口１６が給気供給のために利用されるため、給気口１６を介してそれぞれのシリンダ１１の燃焼室１７に送り込み可能な給気量が、ガスインレット開口部２２により制限されないところにある。   The advantage of this structure is that since all the air supply ports 16 are used for supplying air supply, the amount of air supply that can be sent to the combustion chambers 17 of the respective cylinders 11 through the air supply ports 16 is the gas inlet. There is no restriction by the opening 22.

この構造のさらなる長所は、給気口１６がピストン１３により再び遮断されたときでないと、ガスが、当該又は各ガスインレット開口部２２を介して燃焼室１７内の圧力が比較的低いときに圧力燃焼室１７内に送り込まれることがないため、ガスが空気インレット開口部１６を通じて燃焼室１７から給気コレクタ１８の領域に到達しうるという危険が一切ないことである。しかしながら図１及び図２の実施形態においても、ガスが燃焼室１７から給気コレクタ１８の領域に到達する危険はほとんどない。   A further advantage of this structure is that when the air inlet 16 is again shut off by the piston 13, the gas pressure is reduced when the pressure in the combustion chamber 17 is relatively low via the or each gas inlet opening 22. There is no risk that the gas can reach the region of the charge collector 18 from the combustion chamber 17 through the air inlet opening 16 because it is not fed into the combustion chamber 17. However, even in the embodiment of FIGS. 1 and 2, there is little risk of gas reaching the region of the charge collector 18 from the combustion chamber 17.

したがって本発明の内燃機関１０又は１０'はディーゼル運転においてもガス運転においても運転可能である。   Therefore, the internal combustion engine 10 or 10 'of the present invention can be operated both in diesel operation and gas operation.

２サイクル内燃機関１０又は１０'のディーゼル運転においては、ディーゼル運転用燃料、特に重油は、それぞれのシリンダ１１の当該又は各メインインジェクタ２１を介して、比較的高圧において圧縮済の給気内に又は比較的高圧でシリンダ１１内に送り込まれ、ディーゼル運転用の給気・燃料混合物は自己発火する。   In the diesel operation of the two-cycle internal combustion engine 10 or 10 ′, the diesel operation fuel, particularly heavy oil, is supplied into the compressed air supplied at a relatively high pressure via the or each main injector 21 of each cylinder 11. The air / fuel mixture for diesel operation is self-ignited by being fed into the cylinder 11 at a relatively high pressure.

２サイクル内燃機関１０又は１０'のガス運転においては、ガス運転用燃料、特に天然ガスは、比較的低い圧力においてまだ圧縮されていない又はわずかに圧縮された給気内に、又は比較的低い圧力でシリンダ１１内に送り込まれる。   In the gas operation of the two-cycle internal combustion engine 10 or 10 ', the gas-operating fuel, in particular natural gas, is not yet compressed at a relatively low pressure or in a slightly compressed charge or at a relatively low pressure. Is fed into the cylinder 11.

ディーゼル運転においてシリンダ１１のガスインレット開口部２２は不作動であるか、又は、それぞれのシリンダ１１の当該又は各ガスバルブ２３は閉じられている。ディーゼル運転においてディーゼル運転用燃料は、望ましくはメインインジェクタ２１に加えて、それぞれのシリンダ１１の当該又は各パイロットインジェクタ２７を介しても、それぞれのシリンダ１１の燃焼室１７に送り込まれ、それにより、ディーゼル運転においてパイロットインジェクタ２７がブロックされるのを回避する。   In diesel operation, the gas inlet opening 22 of the cylinder 11 is inoperative or the or each gas valve 23 of each cylinder 11 is closed. In diesel operation, the fuel for diesel operation is desirably fed into the combustion chamber 17 of each cylinder 11 via the relevant or each pilot injector 27 of each cylinder 11 in addition to the main injector 21, thereby providing diesel fuel. Avoid blocking the pilot injector 27 during operation.

ガス運転においてガスインレット開口部２２は作動するが、シリンダ１１のメインインジェクタ２１は不作動である。２サイクル内燃機関１０又は１０'のガス運転においては、ガス運転用の圧縮済給気・燃料混合物を火花点火するためのディーゼル燃料をシリンダの燃焼室１７内に送り込むために、シリンダ１１のパイロットインジェクタ２７のみが作動する。火花点火用ディーゼル燃料は望ましくは高圧において又は高圧でそれぞれのシリンダ１１の燃焼室内、ガス運転の給気・燃料混合物内に送り込まれる。   In the gas operation, the gas inlet opening 22 operates, but the main injector 21 of the cylinder 11 does not operate. In the gas operation of the two-cycle internal combustion engine 10 or 10 ′, the pilot injector of the cylinder 11 is used to send diesel fuel for spark ignition of the compressed charge / fuel mixture for gas operation into the combustion chamber 17 of the cylinder. Only 27 works. The spark ignition diesel fuel is desirably fed at high pressure or at high pressure into the combustion chamber of each cylinder 11 and into the gas-operated charge / fuel mixture.

本発明においてはそのためガス運転においてガス運転用燃料、特に天然ガスが、それぞれのピストン１３の下死点又は下死点に近い領域においてそれぞれのシリンダ１１内に送り込まれる。これは、比較的低い圧力で行うことができるが、それは、それぞれのシリンダ１１のピストン１３がピストン１３の下死点の領域にある場合、それぞれのシリンダ燃焼室１７内は比較的低い圧力になっているからである。さらに、それによりピストン１３が上死点に向かう方向に移動する際にガス運転用燃料が給気内で良好に分配されることが保証され、それにより、給気・燃料混合物の点火のために均質の混合物が供給される。この均質で圧縮されたガス運転用給気・燃料混合物に、すでに述べたように、少なくとも一つのパイロットインジェクタ２７を介して火花点火用ディーゼル燃料が、それぞれのピストン１３の上死点の領域又は上死点の近くにおいて送り込まれる、   Therefore, in the present invention, in gas operation, fuel for gas operation, particularly natural gas, is sent into each cylinder 11 in the bottom dead center of each piston 13 or in a region close to bottom dead center. This can be done at a relatively low pressure, but if the piston 13 of each cylinder 11 is in the region of the bottom dead center of the piston 13, the pressure in each cylinder combustion chamber 17 is relatively low. Because. In addition, this ensures that the gas operating fuel is well distributed in the charge air as the piston 13 moves toward top dead center, thereby igniting the charge / fuel mixture. A homogeneous mixture is supplied. This homogeneous and compressed gas operating charge / fuel mixture, as already mentioned, is supplied with spark ignition diesel fuel via at least one pilot injector 27 in the region of top dead center or above each piston 13. Sent near the dead center,

ガス運転用の燃料を送り込むために必要な噴射圧力は給気の圧力より少し高いだけであるため、ガス運転用の燃料供給システム２５のための安全性要件は低い。   Since the injection pressure required to pump in fuel for gas operation is only slightly higher than the pressure of the charge air, the safety requirements for the fuel supply system 25 for gas operation are low.

シリンダ１１のライナー１２の下部１５又は２９におけるガスインレット開口部２２及びガスバルブ２３の幾何学的な配置の長所は、すでに当該又は各排気バルブ２０、当該又は各メインインジェクタ２１、当該又は各パイロットインジェクタ２７が位置しているそれぞれのシリンダ１１の上部１９に、ガス運転用の燃料を送り込むための、特に天然ガスを送り込むための取付場所をさらに必要としないことである。   The advantages of the geometric arrangement of the gas inlet opening 22 and the gas valve 23 in the lower part 15 or 29 of the liner 12 of the cylinder 11 are already the or each exhaust valve 20, the or each main injector 21, the or each pilot injector 27. No additional mounting space for feeding fuel for gas operation, in particular for feeding natural gas, into the upper part 19 of each cylinder 11 where is located.

１０,１０' ２サイクル内燃機関
１１ シリンダ
１２ ライナー
１３ ピストン
１４ ピストンロッド
１５ 下部
１６ 給気口
１７ 燃焼室
１８ 給気コレクタ
１９ 上部
２０ 排気バルブ
２１ メインインジェクタ
２２ ガスインレット開口部
２３ ガスバルブ
２４ ガス流路
２５ 燃料供給システム
２６ ガス管
２７ パイロットインジェクタ
２８ シリンダカバー
２９ 下部 10, 10 'Two-cycle internal combustion engine 11 Cylinder 12 Liner 13 Piston 14 Piston rod 15 Lower part 16 Air supply port 17 Combustion chamber 18 Air supply collector 19 Upper part 20 Exhaust valve 21 Main injector 22 Gas inlet opening 23 Gas valve 24 Gas flow path 25 Fuel supply system 26 Gas pipe 27 Pilot injector 28 Cylinder cover 29 Lower part

Claims (7)

ディーゼル運転において運転可能な複数のシリンダ(１１)を有する２サイクル内燃機関であって、
各シリンダ(１１)は一つのライナー(１２)を備えており、該ライナー(１２)は該ライナー(１２)内で移動可能なピストン(１３)を有しており、
各シリンダ(１１)の前記ライナー(１２)の下部(１５)には複数の給気口(１６)が割り当てられていて、前記それぞれのシリンダ(１１)の前記ピストン(１３)によりピストン(１３)の下死点又は下死点付近のピストン位置領域においてそれぞれの給気口(１６)が開放されると、これら給気口(１６)を介して、給気が、前記それぞれのシリンダ(１１)の前記ライナー(１２)により画定された、前記それぞれのシリンダの一つの燃焼室内に送り込み可能であり、また、
各シリンダ(１１)の上部(１９)には、少なくとも一つの排気用排気バルブ(２０)、及び、ディーゼル運転用燃料を前記それぞれのシリンダのそれぞれの燃焼室が比較的高圧のときに圧縮済の給気に供給するための少なくとも一つのメインインジェクタ(２１)が割り当てられている、２サイクル内燃機関において、
前記シリンダ(１１)がディーゼル運転に加えて、又は、代替的に、純粋なガス運転においても運転可能であり、そのために各シリンダには少なくとも一つのガスインレット開口部(２２)が割り当てられていて、該ガスインレット開口部(２２)を介してガス運転用燃料が、前記それぞれのシリンダの前記ピストンがピストン(１３)の下死点及び／又は下死点付近のピストン位置領域にあるときにそれぞれのシリンダ(１１)に送り込み可能であるため、それぞれのシリンダのそれぞれの燃焼室が比較的低い圧力にあるときに前記ガス運転用燃料を給気内に送り込み可能であり、
ガス運転用燃料を前記それぞれのシリンダ(１１)内に送り込む際に経由できる各ガスインレット開口部(２２)が、それぞれのシリンダ(１１)の前記ライナー(１２)の下部(２９)に割り当てられており、
ガス運転用燃料を前記それぞれのシリンダ(１１)内に送り込む際に経由できる各ガスインレット開口部(２２)は、前記それぞれのシリンダの前記ライナー(１２)により画定された前記それぞれのシリンダの燃焼室内に給気を送り込む際に経由できるそれぞれ一つの給気口(１６)を機能転換することによって提供されることを特徴とする、２サイクル内燃機関。 A two-cycle internal combustion engine having a plurality of cylinders (11) operable in diesel operation,
Each cylinder (11) is provided with one liner (12), which has a piston (13) movable within the liner (12),
A plurality of air inlets (16) are assigned to the lower part (15) of the liner (12) of each cylinder (11), and the piston (13) is provided by the piston (13) of each cylinder (11). When the air supply ports (16) are opened in the piston position region near the bottom dead center or the bottom dead center, the air supply is supplied to the cylinders (11) through the air supply ports (16). Can be fed into one combustion chamber of each of the cylinders defined by the liner (12)
At the top (19) of each cylinder (11), at least one exhaust exhaust valve (20) and diesel operating fuel are compressed when the respective combustion chambers of the respective cylinders are at a relatively high pressure. In a two-cycle internal combustion engine, to which at least one main injector (21) for supplying the supply air is assigned,
The cylinders (11) can be operated in addition to diesel operation or alternatively in pure gas operation, for which each cylinder is assigned at least one gas inlet opening (22). Gas operating fuel via the gas inlet opening (22) when the piston of the respective cylinder is in a piston position area near the bottom dead center and / or near the bottom dead center of the piston (13). since it is possible infeed of the cylinder (11) is capable feeding the gas operation a fuel into the air supply when the respective combustion chamber of each cylinder is at a relatively low pressure,
Each gas inlet opening that can pass through the fuel gas operation when fed to the respective cylinder (11) in (22) is assigned to the lower (29) of the liner of each cylinder (11) (12) And
Each gas inlet opening that can pass through the fuel gas operation when fed to the respective cylinder (11) in (22), the combustion of the each of the respective cylinder defined by the liner of the cylinder (12) A two-cycle internal combustion engine characterized by being provided by changing the function of each one of the air supply ports (16) through which air can be supplied into the room. 各シリンダの各ガスインレット開口部(２２)にそれぞれ別個のガスバルブ(２３)が割り当てられていることを特徴とする、請求項１に記載の２サイクル内燃機関。 Characterized in that each respective gas inlet opening of the cylinder each separate (22) the gas valve (23) is assigned two-stroke internal combustion engine according to claim 1. 各シリンダのすべてのガスインレット開口部(２２)が一つのガスバルブを共有することを特徴とする、請求項１に記載の２サイクル内燃機関。 All the gas inlet opening of the cylinder (22) is equal to or sharing one gas valve, two-stroke internal combustion engine according to claim 1. 各シリンダ(１１)にはさらに少なくとも一つのパイロットインジェクタ(２７)が割り当てられていて、ガス運転においては該パイロットインジェクタ(２７)を介して、圧縮済の給気・燃料混合物を火花点火するためにディーゼル運転用燃料を、前記それぞれのシリンダ(１１)の前記それぞれの燃焼室(１７)が比較的高圧であるときに前記給気・燃料混合物に送り込み可能であることを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の２サイクル内燃機関。 At least one pilot injector (27) is further assigned to each cylinder (11), and in gas operation, the compressed charge / fuel mixture is sparked through the pilot injector (27). 2. Diesel operating fuel can be fed into the charge / fuel mixture when the respective combustion chambers (17) of the respective cylinders (11) are at a relatively high pressure. The two-cycle internal combustion engine according to any one of claims 3 to 4. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の２サイクル内燃機関を運転するための方法であって、前記２サイクル内燃機関のディーゼル運転の際にディーゼル運転用燃料を、圧縮済の給気に、比較的高圧の前記シリンダ内に送り込んで給気・燃料混合物を自己発火させる運転方法において、
ガス運転においてはガス運転用燃料を、未圧縮又はわずかに圧縮された給気内に、比較的低い圧力の前記シリンダ内に送り込むことを特徴とする、２サイクル内燃機関運転方法。 A method for operating a two-cycle internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, wherein the fuel for diesel operation is supplied in a compressed supply during diesel operation of the two-cycle internal combustion engine. In the operation method in which the air / fuel mixture is self-ignited by sending it into the cylinder of relatively high pressure,
In the gas operation, the gas operation fuel is fed into the cylinder at a relatively low pressure into the uncompressed or slightly compressed supply air, and the two-cycle internal combustion engine operation method is characterized. ガス運転においては、給気・燃料混合物を火花点火するためにディーゼル運転用燃料が、前記それぞれのシリンダの燃焼室が比較的高圧の際に給気・燃料混合物内に送り込まれることを特徴とする、請求項５に記載の２サイクル内燃機関運転方法。 In gas operation, Diesel fuel to spark ignition of the air supply and fuel mixture, characterized in that the combustion chamber of the respective cylinder is fed into the air supply-fuel mixture within the time relatively high pressure The method for operating a two-cycle internal combustion engine according to claim 5. ガスインレット開口部が不作動であるディーゼル運転においては、ディーゼル運転用燃料がメインインジェクタを介して、前記シリンダ内に送り込まれ、これに対して、メインインジェクタが不作動であるガス運転においては、ガス運転用燃料はガスインレット開口部を介して、また、火花点火のためにはディーゼル運転用燃料がパイロットインジェクタを介して、シリンダ内に送り込まれることを特徴とする、請求項６に記載の２サイクル内燃機関運転方法。 In diesel operation where the gas inlet opening is inactive, diesel operating fuel is fed into the cylinder via the main injector, whereas in gas operation where the main injector is inactive, gas 7. The two-cycle according to claim 6, characterized in that the operating fuel is fed into the cylinder via the gas inlet opening and for spark ignition, the diesel operating fuel is supplied via a pilot injector. Internal combustion engine operation method.
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