JP6946519B2 - 内燃機関 - Google Patents

Description

本発明は、２ストローク内燃機関および弁アセンブリに関する。

２ストローク内燃機関は、コンテナ船、ばら積み貨物船、およびタンカーのような船舶において推進エンジンとして使用される。内燃機関からの望ましくない排出ガスの低減は、ますます重要になっている。

望ましくない排出ガスの量を低減させるための効果的な方法が、燃料油、例えば、重油（ＨＦＯ）から燃料ガスに切り替えることである。燃料ガスは、圧縮されたときにシリンダ内のガスが達成する高温によって、またはパイロット燃料の点火によってのいずれかで、それがただちに点火され得る圧縮ストロークの最後にシリンダに噴射され得る。しかしながら、圧縮ストロークの最後にシリンダに燃料ガスを噴射することは、シリンダ内の高圧を克服するために、噴射より前に燃料ガスを圧縮するための高圧ガスコンプレッサを必要とする。

しかしながら、高圧ガスコンプレッサは、製造および保守整備するのに高価で複雑である。高圧コンプレッサの必要性を回避するための１つの方法が、シリンダ内の圧力が著しくより低い圧縮ストロークの始めに燃料ガスを噴射するように構成された燃料ガス弁を有することである。

ＥＰ３０１５６７９は、このような燃料ガス弁を開示している。

２ストロークユニフロー掃気内燃機関にとっては、これは、燃料ガス弁がシリンダにおける比較的低い位置に配置されることを必要とし、燃料ガスがピストンより下にある掃気空間に放出され得るので、燃料ガス弁の故障を非常に問題があるものにする。これは、次のエンジンサイクルにおいてシリンダカバーの持ち上げを引き起こす高すぎるシリンダ圧力をもたらすか、あるいは点火不良またはノッキングをもたらし得る。さらに、燃料ガス弁の漏れを検出することは、特に、漏れが少ない、例えば、わずかに損傷した弁座エリアによるものである場合、困難になり得る。未検出の少量の漏れはまた、環境に有害なメタンスリップ（methane slip）を増大させることになる。

したがって、より安全な内燃機関を提供することが依然として課題となっている。

第１の態様によれば、本発明は、複数のシリンダを有する２ストロークユニフロー掃気クロスヘッド内燃機関に関し、複数のシリンダの各々は、シリンダ壁と、シリンダの底部に配置された掃気入口とを有し、ここにおいて、２ストロークユニフロー掃気内燃機関は、燃料ガスタンクに流体的に接続可能な燃料ガス供給システムを介して、燃料ガスを複数のシリンダの各々に噴射するように構成されており、燃料ガス供給システムは、各シリンダに対して、少なくとも部分的にシリンダ壁において配置されかつ圧縮ストローク中に燃料ガスをシリンダに流入させるように構成された第１のグループの燃料ガス弁を備え、燃料ガスが、掃気と混合することを可能にし、掃気入口からの掃気と燃料ガスとの混合物が、点火される前に圧縮されることを許容し、ここにおいて、燃料ガス供給システムは、各シリンダに対して、第１のグループの燃料ガス弁の上流に配置された安全弁をさらに備え、第１のグループの燃料ガス弁は、安全弁を介して燃料ガスタンクに流体的に接続可能である。

結果として、燃料ガス弁への燃料ガスの送出は、効果的かつ高速に停止され得る。したがって、損傷した燃料ガス弁を通って流れることが許容される燃料ガスの量は制限され得、これによって、エンジンへの損傷のリスクを低下させる。

内燃機関は、好ましくは、シリンダ毎に少なくとも４００ｋＷの動力を有する、海洋船舶を推進するためのユニフロー掃気を有する大型低速ターボチャージ２ストローククロスヘッド内燃機関である。燃焼機関システムは、内燃機関によって発生した排出ガスによって駆動されかつ掃気を圧縮するように構成されたターボチャージャーを備え得る。内燃機関は、燃料ガスで動くとき、オットーサイクルモードを有し、代替燃料、例えば、重油または船舶用ディーゼル油で動くとき、ディーゼルサイクルモードを有する、複式燃料機関（dual-fuel engine）であり得る。このような複式燃料機関は、代替燃料を噴射するためのそれ自体の専用燃料供給システムを有しており、この燃料供給システムはまた、燃料ガスと掃気との混合物を点火するためにオットーサイクルモードで動作するとき、パイロット燃料の噴射のために使用され得る。

内燃機関は、パイロット燃料の必要な量だけが使用されるように、ちょうどの量が燃料ガスと掃気との混合物に点火できるように正確にその分量をはかられた、例えば、重油または船舶用ディーゼル油などの、少量のパイロット燃料を噴射することが可能であるパイロット燃料システムのような専用点火システムを備え得る。このようなパイロット燃料システムは、代替燃料のための専用燃料供給システムと比較して、サイズがはるかに小さく、正確な量のパイロット燃料を噴射するのにより好適であり、これは、コンポーネントの大きいサイズがこの目的に適さないことに起因する。

パイロット燃料は、内燃機関の燃焼室に流体的に接続されている予燃室に噴射され得る。代替として、燃料ガスと掃気との混合物は、スパークプラグまたはレーザ点火装置を備える手段によって点火され得る。各シリンダには、シリンダの底部に１つ以上の掃気入口と、シリンダの最上部（top）に排出口とが設けられ得る。

いくつかの実施形態では、安全弁は、第１のグループの燃料ガス弁が開くように構成される前に開くように、および第１のグループの燃料ガス弁が閉じるように構成された後に閉じるように構成されており、それによって、燃料ガスが安全弁を通って第１のグループの燃料ガス弁に流れることを許容される制限された時間期間を作成する。

いくつかの実施形態では、燃料ガス弁は、下死点からの０度から１６０度内で、下死点からの０度から１３０度内で、または、下死点からの０度から９０度内で、圧縮ストローク中に燃料ガスをシリンダに噴射するように構成されている。

燃料ガスの例は、天然ガス、メタン、エタン、および液化石油ガスである。

いくつかの実施形態では、燃料ガス供給システムは、安全弁の各々に作動可能に接続されかつ各シリンダに対して、第１のグループの燃料ガス弁が閉じている時間期間の間、安全弁を閉じた状態に保つように構成された１つ以上の制御ユニットを備え、これによって、加圧ガスが、安全弁と第１のグループの燃料ガス弁との間の容積（volume）において捕獲される。

結果として、例えば、圧力変化または温度変化について、安全弁と第１のグループの燃料ガス弁のとの間の比較的小さい容積を監視することによって、閉じた状態の燃料ガス弁を通して微量の燃料ガスのみが漏れている早期に、動作不良を起こしている燃料ガス弁を検出することが可能になる。

安全弁と第１のグループの燃料ガス弁との間の容積は、安全弁の閉鎖部材および第１のグループの燃料ガス弁の閉鎖部材の下流の容積、例えば、安全弁の弁板と、第１のグループの燃料ガス弁の弁板との間の容積として定義される。

いくつかの実施形態では、２ストローク内燃機関は、各シリンダに対して、安全弁と第１のグループの燃料ガス弁との間の容積内に配置された第１のセンサをさらに備え、第１のセンサは、動作不良を起こしている燃料ガス弁を示す、安全弁と第１のグループの燃料ガス弁との間の容積における圧力変化を直接的または間接的に検出するように構成されている。

結果として、異なるタイプの燃料弁動作不良を確実な方法で検出することが可能になる。

第１のセンサは、圧力変化を直接的に検出するように構成された圧力センサであり得る。代替として、第１のセンサは、例えば、温度センサなどの、圧力変化を間接的に検出するように構成された別のセンサであり得る。第２のセンサが、安全弁と第１のグループの燃料ガス弁との間の容積においてさらに配置され得、例えば、第１のセンサは、圧力センサであり得、第２のセンサは、温度センサであり得る。内燃機関は、第１のセンサ（また、場合によっては、第２のセンサ）に作動可能に接続されている制御ユニットをさらに備え得る。制御ユニットは、第１のセンサから受信されるセンサ信号を監視し、例えば、損傷した弁板または弁座、あるいは動かなくなった弁シャフトのいずれかを示す、安全弁と第１のグループの燃料ガス弁との間の容積における圧力降下が検出された場合など、動作不良を起こしている燃料ガス弁が検出された場合に、アラームを発するように構成され得る。制御ユニットは、アラームに応答してアクションを行うように構成され得、例えば、制御ユニットは、動作不良を起こしている燃料ガス弁の安全弁が永続的に閉じられていること（permanently closed）を確保し、および／または、燃料ガス供給システムからガスを噴出させるためのブロー動作を開始し、および／または、ガスモードから、例えば、ディーゼルモードなどの、代替モードに切り替わるようにエンジンを制御し得る。

いくつかの実施形態では、制御ユニットは、第１のグループの燃料ガス弁が閉じられた後まで、安全弁を開いた状態に保つように構成されている。

結果として、安全弁と第１のグループの燃料ガス弁との間の容積内で捕獲された燃料ガスの初期圧力は、噴射圧力に等しくなり、それによって、少量の漏れを検出することをより容易にしている。

いくつかの実施形態では、第１のグループの燃料ガス弁は、１４０度未満、９０度未満、または６０度未満に及ぶ、シリンダの外周（periphery）の一部に沿って配置されている。

結果として、第１のグループの燃料ガス弁の（１つまたは複数の）燃料ガス弁を、外周の小さい部分に沿って配置することによって、配管がより単純になり、安全弁と第１のグループの燃料ガス弁の（１つまたは複数の）燃料ガス弁との間の容積は、小さくなり得る。

第１のグループの燃料ガス弁は、好ましくは、単一の燃料ガス弁から成るが、それはまた、２つ以上の燃料ガス弁を備え得る。

いくつかの実施形態では、各シリンダに対して、安全弁の下流の燃料ガス供給システムの内部容積（internal volume）は、１５リットル未満、１０リットル未満、または８リットル未満である。

結果として、安全弁の下流の容積を低く保つことによって、損傷した燃料ガス弁を通って漏れることが許容される燃料ガスの量は、ほぼ相応に（approximately correspondingly）低くなり得る。

安全弁の下流の燃料ガス供給システムの内部容積は、例えば、安全弁の弁板の下流などの、安全弁の閉鎖部材の下流の燃料ガス供給システムの内部容積として定義される。

いくつかの実施形態では、各シリンダに対して、第１のグループの燃料ガス弁は、第１の燃料ガス弁から成る。

結果として、各燃料ガス弁には、専用の安全弁が設けられている。これは、安全弁の下流の容積を最小化し、動作不良を起こしている燃料ガス弁の高速かつ正確な識別を可能にする。

いくつかの実施形態では、安全弁は、入口と出口とを有する弁ハウジングを有し、第１の燃料ガス弁は、入口と出口とを有する弁ハウジングを有し、ここにおいて、安全弁の弁ハウジングは、第１の燃料ガス弁の弁ハウジングに直接的に接続されており、これにより、安全弁の出口は、第１の燃料ガス弁の入口に直接的に接続されている。

結果として、安全弁の下流の容積は低下し得る。

いくつかの実施形態では、安全弁の弁ハウジングおよび第１の燃料ガス弁の弁ハウジングは、一体化され、すなわち、１つの要素として形成される。

いくつかの実施形態では、安全弁の可動部品は、燃料ガス弁の可動部品と同一である。

結果として、保守整備および製造が、より単純になり得る。

いくつかの実施形態では、各シリンダに対して、安全弁は、第１のグループの燃料ガス弁についての噴射の前後の（around the time of）所定の期間の間だけ開いているように構成されている。

いくつかの実施形態では、燃料ガス供給システムは、第１のグループの複数のシリンダの各シリンダに対して、第１のグループの燃料ガス弁を燃料ガスタンクに流体的に接続するように適合された第１の主燃料ガス供給管と、第１の主燃料ガス供給管を燃料ガスタンクに流体的に接続するための第１の主安全弁と、第１の主燃料ガス供給管を噴出システムに流体的に接続するように適合された第１の噴出弁と、第１の主安全弁、第１の噴出弁、および第１のグループのシリンダの各シリンダの安全弁に作動可能に接続されている１つ以上の制御ユニットとをさらに備え、ここにおいて、１つ以上の制御ユニットは、第１のグループのシリンダの各シリンダに対して、第１のグループの燃料ガス弁の状態を監視し、燃料ガス弁の動作不良が起きた場合に、
・動作不良を起こしている燃料ガス弁の安全弁に、安全弁を閉じるように制御する制御信号を送る、
・第１の主安全弁に、第１の主安全弁を閉じるように制御する制御信号を送る、および ・噴出弁に、噴出弁を開くように制御する制御信号を送る、
ように構成されており、ここにおいて、燃料ガス供給システムは、第１の主安全弁の下流の燃料ガス供給システムにおいて存在する燃料ガスの大部分（例えば、少なくとも８０％、少なくとも９０％、または少なくとも９５％）を、主燃料ガス供給管および噴出弁を介して、噴出システムへと誘導するように適合される。

結果として、燃料ガス弁に燃料ガスを供給し、および、燃料ガスの燃料ガス供給システムを空にするために、同じ燃料ガス管を使用することによって、著しくより単純なシステムがもたらされ、すなわち、緊急事態の際に燃料ガスを受けるための専用の噴出システムは、もはや必要がなくなる。

いくつかの実施形態では、２ストローク内燃機関は、燃料ガス供給システムが、複数のシリンダの各々に燃料ガスを供給する第１の状態と、燃料ガス供給システムが、複数のシリンダのうちの少なくとも１つのシリンダの安全弁を閉じた状態に保つことによって、少なくとも１つのシリンダへの燃料ガスの送出を遮断するように構成されている第２の状態とで動作可能である。

結果として、シリンダは、保守整備のために遮断され得、２ストローク内燃機関がガスモードで動作可能であることを可能にする。

第２の態様によれば、本発明は、燃料ガス弁と安全弁とを備える、第１の態様に関連して開示されたような２ストロークユニフロー掃気クロスヘッド内燃機関の燃料ガス供給システムのための弁アセンブリに関し、安全弁は、入口と出口とを有する弁ハウジングを有し、燃料ガス弁は、入口と出口とを有する弁ハウジングを有し、ここにおいて、安全弁の弁ハウジングは、燃料ガス弁の弁ハウジングに直接的に接続されており、これにより、安全弁の出口は、燃料ガス弁の入口に直接的に接続されている。

安全弁の弁ハウジングおよび燃料ガス弁の弁ハウジングは、それらを互いに接触して（against each other）配置することによって、直接的に接続され得、例えば、これにより、安全弁の弁ハウジングは、燃料ガス弁の弁ハウジングと隣り合う。代替として、安全弁の弁ハウジングおよび燃料ガス弁は、例えば、それらを（または、それらの少なくとも一部を）組み合わせた単一の要素として成形するなど、それらを一体化された要素として作製することによって、直接的に接続され得る。

いくつかの実施形態では、弁アセンブリは、安全弁と燃料ガス弁との間の容積内に配置された圧力センサをさらに備える。

本発明の異なる態様は、上記および以下に説明されるような２ストロークユニフロー掃気クロスヘッド内燃機関および弁アセンブリなどを含む異なる方法で実現され得、上記で説明された態様のうちの少なくとも１つに関連して説明された利益および利点のうちの１つ以上をそれぞれ生み出し、上記で説明された態様のうちの少なくとも１つに関連して説明された、および／または従属請求項において開示される好ましい実施形態に対応する１つ以上の好ましい実施形態をそれぞれ有している。さらに、本明細書で説明される態様のうちの１つに関連して説明される実施形態は、他の態様に等しく適用され得ることが認識されるだろう。

本発明の上記のおよび／または追加の目的、特徴、および利点は、添付の図面を参照して、本発明の実施形態の以下の例示的で非限定的な詳細な説明によってさらに明瞭にされるだろう。

図１は、本発明の実施形態による、２ストロークユニフロー掃気クロスヘッド内燃機関の断面を概略的に示す。 図２は、本発明の実施形態による、２ストロークユニフロー掃気クロスヘッド内燃機関のための燃料ガス弁の断面を概略的に示す。 図３ａは、本発明の実施形態による、２ストロークユニフロー掃気クロスヘッド内燃機関の断面を概略的に示す。 図３ｂは、本発明の実施形態による、２ストロークユニフロー掃気クロスヘッド内燃機関の断面を概略的に示す。 図４ａは、本発明の実施形態による、２ストロークユニフロー掃気クロスヘッド内燃機関の一部を概略的に示す。 図４ｂは、本発明の実施形態による、２ストロークユニフロー掃気クロスヘッド内燃機関の一部を概略的に示す。 図５は、本発明の実施形態による、２ストロークユニフロー掃気クロスヘッド内燃機関の燃料ガス供給システムのための弁アセンブリの概略図を示す。

以下の説明において、添付の図面への参照がなされ、これは、本発明がどのように実施され得るかを例として示している。

図１は、本発明の実施形態による、海洋船舶を推進するための２ストロークユニフロー掃気クロスヘッド内燃機関１００の断面を概略的に示す。２ストローク内燃機関１００は、掃気システム１１１、排出ガスレシーバ１０８、およびターボチャージャー１０９を備える。２ストローク内燃機関は、複数のシリンダ１０１を有する（断面には単一のシリンダのみが示されている）。各シリンダ１０１は、掃気を供給するためのシリンダの下部に配置された掃気入口１０２、ピストン１０３、シリンダの最上部に配置されたシリンダカバー１１３、シリンダカバー１１３に配置された排出弁１０４、および１つ以上の燃料ガス弁１０５（概略的に図示されているにすぎない）を備える。掃気入口１０２は、掃気システムに流体的に接続されている。ピストン１０３は、その最も低い位置（下死点）において示されている。ピストン１０３は、クランクシャフト（図示せず）に接続されているピストン棒を有する。燃料ガス弁１０５は、概略的に示されているにすぎない。燃料ガス弁１０５は、少なくとも部分的に、シリンダカバー１１３と掃気入口１０２との間のシリンダ壁において配置され、燃料ガス供給システムの一部を形成し、かつ、圧縮ストローク中に燃料ガスをシリンダに噴射するように構成されており、燃料ガスが、掃気入口１０２からの掃気と混合することを可能にし、掃気と燃料ガスとの混合物が、点火される前に圧縮されることを許容し、燃料ガス弁１０５は、燃料ガスノズルを有し、燃料ガスノズルは、燃料ガスをシリンダの内部に供給するための１つ以上のノズル出口を有する。燃料ガス供給システムは、燃料ガスタンクに流体的に接続可能である。燃料ガス供給システムは、各シリンダのための安全弁１１２（概略的に図示されているにすぎない）をさらに備え、ここで、燃料ガス弁１０５は、安全弁１１２を介して、燃料ガスタンクに流体的に接続可能である。安全弁１１２は、燃料ガス弁１０５が開くように構成されるよりも短い時間期間前に開くように、および燃料ガス弁１０５が閉じるように構成されてから短い時間期間後に閉じるように構成されており、それによって、主燃料ガス供給管３１６からの燃料ガスが、安全弁１１２を通って燃料ガス弁１０５に流れることができる制限された時間期間を作成する。これは、通常動作での安全弁１１２が、燃料ガス弁１０５と同じだけ起動されることになることを意味し、これは、それが、ガスがシリンダに流入されるガス弁１０５の開いている期間の直前に開きおよび直後に閉じるからである。安全弁１１２は、二重の安全機能を有する。第１に、燃焼室へのガスの給気が、正しい給気タイミングでのみ可能であることを確保し、第２に、燃料ガス弁１０５の故障の際に、それは、燃焼室にガスが入るのを阻止し得、それによって、安全弁の下流の空間における非常に少量のガスのみが燃焼室に入ることになることを保証する。安全弁をエンジンの各回転において起動させていることによる別の利点が、安全弁１１２が、動かなくならないことであり、これは、まれにしか起こらない故障時にのみ起動される安全弁にとっては、問題になり得る。

燃料ガス弁１０５は、下死点から０度から１３０度内の圧縮ストロークの始めに、すなわち、クランクシャフトが下死点におけるその向き（orientation）から、０度から１３０度の間で回転したとき、燃料ガスをシリンダ１０１に噴射するように構成され得る。好ましくは、燃料ガス弁１０５は、燃料ガスが排出弁１０４および掃気入口１０２を通って流出することを阻止するために、ピストンが掃気入口１０２を通過するように、クランクシャフト軸が下死点から数度回転した後に、燃料ガスを噴射することを開始するように構成される。掃気システム１１１は、掃気レシーバ１１０と空気冷却器１０６とを備える。

排出弁は、シリンダカバーの中央に配置され、排出弁のタイミングは、例えば、シリンダ内の圧縮比および／または温度を制御するために、排出弁を閉じることおよび／または開くことが最適化されることができるように可変であり得る。

図２は、本発明の実施形態による、２ストローク内燃機関のための燃料ガス弁２００の断面を概略的に示す。燃料ガス弁２００は、弁シャフト２０１、弁板２０２、弁座２０３、および、ノズル出口２０６を有する燃料ガスノズル２０４を備える。弁シャフト２０１および弁板２０２は、燃料ガスが燃料ガス弁２００を通って流れることを阻止される閉位置と、燃料ガスが燃料ガス弁２００を通って流れることを許容される開位置との間で可動である。弁シャフト２０１および弁板２０２は、図２では閉位置において示されている。弁シャフト２０１および弁板２０２は、制御ユニット（図示せず）によって制御されるアクチュエータ（図示せず）によって、閉位置と開位置との間で可動であり得る。

図３ａは、本発明の実施形態による、複数のシリンダ３０１を有する２ストロークユニフロー掃気クロスヘッド内燃機関３００の概略図を示す。２ストロークユニフロー掃気内燃機関３００は、燃料ガスタンク３１８に流体的に接続可能な燃料ガス供給システム３１５ ３１３ ３１６ ３１２ ３０５を介して、燃料ガスを複数のシリンダの各々に噴射するように構成されている。燃料ガス供給システム３１５ ３１３ ３１６ ３１２ ３０５は、各シリンダ３０１に対して、圧縮ストローク中に、制御された量の燃料ガスをシリンダ３０１に流入させるように構成された第１のグループの燃料ガス弁３０５を備え、燃料ガスが、掃気と混合することを可能にし、掃気と燃料ガスとの混合物が、点火される前に圧縮されることを許容する。燃料ガス供給システム３１５ ３１３ ３１６ ３１２ ３０５は、各シリンダ３０１に対して、第１のグループの燃料ガス弁３０５の上流に配置された安全弁３１２をさらに備え、第１のグループの燃料ガス弁は、安全弁３１２を介して、燃料ガスタンク３１８に流体的に接続可能である。燃料ガス供給システム３１５ ３１３ ３１６ ３１２ ３０５は、第１のグループの複数のシリンダの各シリンダ３０１に対して、第１のグループの燃料ガス弁３０５を燃料ガスタンク３１８に流体的に接続するように適合された第１の主燃料ガス供給管３１６と、第１の主燃料ガス供給管３１６を燃料ガスタンク３１８に流体的に接続するための第１の主安全弁３１５と、第１の主燃料ガス供給管３１６を噴出システム３１４に流体的に接続するように適合された第１の噴出弁３１３と、第１の主安全弁３１５、第１の噴出弁３１３、および第１のグループのシリンダの各シリンダの安全弁３１２に作動可能に接続されている１つ以上の制御ユニット（図示せず）とをさらに備える。燃料ガスタンク３１８は、給気圧力、例えば、３〜４０バール、好ましくは、１０〜２５バールに、燃料ガスを圧縮するように構成されたコンプレッサ３１７を通じて第１の主安全弁３１５に流体的に接続され得る。代替として、燃料ガスタンク３１８に貯蔵された燃料ガスは、噴射圧力で加圧され得、これによって、燃料ガスタンク３１８と第１の主安全弁３１５との間にコンプレッサの必要がなくなる。１つ以上の制御ユニットは、第１のグループのシリンダの各シリンダ３０１に対して、第１のグループの燃料ガス弁３０５の状態を監視し、燃料ガス弁３０５の動作不良が起きた場合に、
・動作不良を起こしている燃料ガス弁の安全弁３１２に、安全弁３１２を閉じるように制御する制御信号を送る、
・第１の主安全弁３１５に、第１の主安全弁３１５を閉じるように制御する制御信号を送る、および
・噴出弁３１３に、噴出弁３１３を開くように制御する制御信号を送る、
ように構成されており、ここにおいて、燃料ガス供給システムは、第１の主安全弁３１５の下流の燃料ガス供給システムにおいて存在する燃料ガスの大部分（例えば、少なくとも８０％、少なくとも９０％、または少なくとも９５％）を、主燃料ガス供給管３１６および噴出弁３１３を介して、例えば、また、残りの安全弁３１２および／または残りの燃料ガス弁３０５を閉じることによって、噴出システムへと誘導するように適合される。この実施形態では、第１のグループの複数のシリンダは、全てのシリンダから成るが、他の実施形態では、第１のグループは、より少ない、例えば、２つ以上のシリンダから成り得る。１つ以上の制御ユニットはまた、弁を閉じるおよび／または弁を閉じた状態に保つための制御信号を、第１のグループのシリンダにおける他のシリンダの第１のグループの燃料ガス弁の３０５および／または安全弁３１２に送り得る。

図３ｂは、本発明の実施形態による、２ストロークユニフロー掃気クロスヘッド内燃機関３００の概略図を示す。エンジン３００は、燃料ガス供給システムが、各シリンダ３０１に対して、第２のグループの燃料ガス弁３０５’、第２のグループの燃料ガス弁３０５’の上流に配置された第２の安全弁３１２’をさらに備え、第２のグループの燃料ガス弁３０５’が、第２の安全弁３１２’を介して、燃料ガスタンク３１８に流体的に接続可能であるという違いを伴って、図３ａに示されたエンジンと同様である。燃料ガス供給システムは、第１のグループの複数のシリンダの各シリンダ３０１に対して、第２のグループの燃料ガス弁３０５’を燃料ガスタンク３１８に流体的に接続するように適合された第２の主燃料ガス供給管３１６’と、第２の主燃料ガス供給管３１６’を燃料ガスタンク３１８に流体的に接続するための第２の主安全弁３１５’と、第２の主燃料ガス供給管３１６’を噴出システム３１４’に流体的に接続するように適合された第２の噴出弁３１３’とをさらに備える。

図４ａは、本発明の実施形態による、２ストロークユニフロー掃気クロスヘッド内燃機関の一部を概略的に示す。シリンダ４０１と、燃料ガス供給システム４１２ ４０５の部分とが示されている。燃料ガス供給システムは、シリンダ４０１に対して、燃料ガスをシリンダに噴射するように構成された第１のグループの燃料ガス弁４０５を備える。この実施形態では、第１のグループの燃料ガス弁４０５は、単一の燃料ガス弁４０５から成る。燃料ガス供給システムはさらに、シリンダ４０１に対して、燃料ガス弁４０５の上流に配置された安全弁４１２を備え、これにより、燃料ガス弁４０５は、安全弁４１２を介して、燃料ガスタンクに流体的に接続可能である。燃料ガス弁４０５は、燃料ガス弁４０５を開閉するように構成された第１の制御ユニット３２０に作動可能に接続されている。これに対応して、安全弁は、安全弁４１２を開閉するように構成された第２の制御ユニット３１９に作動可能に接続されている。しかしながら、他の実施形態では、燃料ガス弁と安全弁の両方が、同じ制御ユニットに作動可能に接続され得る。

図４ｂは、本発明の実施形態による、２ストロークユニフロー掃気クロスヘッド内燃機関の一部を概略的に示す。シリンダ４０１と、燃料ガス供給システム４１２ ４０５ ４３０の部分とが示されている。燃料ガス供給システムは、シリンダ４０１に対して、燃料ガスをシリンダに噴射するように構成された第１のグループの燃料ガス弁４０５ ４３０を備える。この実施形態では、第１のグループの燃料ガス弁４０５ ４３０は、第１の燃料ガス弁４０５および第２の燃料ガス弁４３０を備える。燃料ガス供給システムはさらに、シリンダ４０１に対して、第１のグループの燃料ガス弁４０５ ４３０の上流に配置された安全弁４１２を備え、これにより、第１のグループの燃料ガス弁４０５ ４３０は、安全弁４１２を介して、燃料ガスタンクに流体的に接続可能である。第１のグループの燃料ガス弁は、この具体的な実施形態（concrete embodiment）では、略５５度である、外周４２１の一部に沿って配置されている。しかしながら、第１のグループの燃料ガス弁は、任意の数の燃料ガス弁を備え得、例えば、円形ノズルリングを形成するために、外周全体に沿って配置され得る。燃料ガス弁は、内側または外側に開くポペット弁、ボール弁、バタフライ弁、もしくは回転弁、または他の好適な弁であり得る。

図５は、本発明の実施形態による、２ストロークユニフロー掃気クロスヘッド内燃機関の燃料ガス供給システムのための弁アセンブリ６９０の概略図を示す。弁アセンブリ６９０は、燃料ガス弁６００と安全弁６５０とを備え、安全弁６５０は、入口６５６と出口６５６とを有する弁ハウジング６５５を有し、燃料ガス弁６００は、弁ノズル６０４において形成された入口６０７と出口６０６とを有する弁ハウジング６０５を有する。安全弁６５０は、弁シャフト６５１、弁板６５２、および弁座６５３を備える。弁シャフト６５１および弁板６５２は、燃料ガスが安全弁６５０を通って流れることを阻止される閉位置と、燃料ガスが安全弁６５０を通って流れることを許容される開位置との間で可動である。弁シャフト６５１および弁板６５２は、図５では開位置において示されている。燃料ガス弁６００は、弁シャフト６０１、弁板６０２、および弁座６０３を備える。弁シャフト６０１および弁板６０２は、燃料ガスが燃料ガス弁６００を通って流れることを阻止される閉位置と、燃料ガスが燃料ガス弁６００を通って流れることを許容される開位置との間で可動である。弁シャフト６５１および弁板６０２は、図５では開位置において示されている。安全弁の弁ハウジング６５５は、安全弁の弁ハウジング６５５と、燃料ガス弁の弁ハウジング６０５の一部とを一体化された要素として形成することによって、第１の燃料ガス弁の弁ハウジング６０５に直接的に接続されている。弁アセンブリ６９０は、安全弁６５０と燃料ガス弁６００との間の容積６８０内に配置された圧力センサ６０８をさらに備える。

さらに、弁アセンブリ６９０は、弁シャフト６０１の位置を監視する、例えば、誘導センサなどの、位置センサを備え得る。誘導位置センサと比較した場合の圧力センサを利用することの利点が、圧力センサが、スピンドル位置だけでなく、全弁アセンブリの気密性（tightness）を検証できることである。さらに、単一の圧力センサが、燃料弁と安全弁の両方の機能を同時に監視できる。位置センサの解決策は、２つの弁を監視するために、２つの別個のセンサが必要になる。

圧力監視は、噴射パラメータを調整するために、制御システムにおいて、および／または、エンジンの安全戦略において、使用され得る。

いくつかの実施形態が、詳細に説明および示されたが、本発明は、それらに限定されず、以下の特許請求の範囲で規定される主題事項の範囲内で、他の方法でも具現化され得る。特に、本発明の範囲から逸脱せずに、他の実施形態が利用され得、構造的および機能的な修正が行われ得ることが理解されるべきである。

いくつかの手段を列挙するデバイスに係る請求項では、これらの手段のうちのいくつかは、ハードウェアの１つの同じアイテムによって具現化されることができる。ある特定の方策が、相互に異なる従属請求項において記載されている、または異なる実施形態において説明されているという単なる事実は、これらの方策の組合せが有利に用いられることができないことを示すわけではない。

本明細書で使用される場合、「備える（comprises/comprising）」という用語は、述べられた特徴、整数、ステップ、またはコンポーネントの存在を特定するが、１つ以上の他の特徴、整数、ステップ、コンポーネント、またはそのグループの存在または追加を排除するものではないことが強調されるべきである。
以下に本願の出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［Ｃ１］ 複数のシリンダを有する２ストロークユニフロー掃気クロスヘッド内燃機関であって、前記複数のシリンダの各々は、シリンダ壁と、前記シリンダの底部に配置された掃気入口とを有し、ここにおいて、前記２ストロークユニフロー掃気内燃機関は、燃料ガスタンクに流体的に接続可能な燃料ガス供給システムを介して、燃料ガスを前記複数のシリンダの各々に噴射するように構成されており、前記燃料ガス供給システムは、各シリンダに対して、少なくとも部分的に前記シリンダ壁において配置されかつ圧縮ストローク中に燃料ガスを前記シリンダに流入させるように構成された第１のグループの燃料ガス弁を備え、前記燃料ガスが、前記掃気入口からの掃気と混合することを可能にし、掃気と燃料ガスとの混合物が、点火される前に圧縮されることを許容し、
前記燃料ガス供給システムが、各シリンダに対して、前記第１のグループの燃料ガス弁の上流に配置された安全弁をさらに備えることを特徴とし、前記第１のグループの燃料ガス弁は、前記安全弁を介して前記燃料ガスタンクに流体的に接続可能である、２ストロークユニフロー掃気クロスヘッド内燃機関。
［Ｃ２］ 前記安全弁は、前記第１のグループの燃料ガス弁が開くように構成される前に開くように、および前記第１のグループの燃料ガス弁が閉じるように構成された後に閉じるように構成されており、それによって、燃料ガスが前記安全弁を通って前記第１のグループの燃料ガス弁に流れることが許容される制限された時間期間を作成する、Ｃ１に記載の２ストロークユニフロー掃気クロスヘッド内燃機関。
［Ｃ３］ 前記燃料ガス供給システムは、前記安全弁の各々に作動可能に接続されかつ各シリンダに対して、前記第１のグループの燃料ガス弁が閉じている時間期間の間、前記安全弁を閉じた状態に保つように構成された１つ以上の制御ユニットを備え、これによって、加圧ガスが、前記安全弁と前記第１のグループの燃料ガス弁との間の容積において捕獲される、Ｃ１または２に記載の２ストロークユニフロー掃気クロスヘッド内燃機関。
［Ｃ４］ 前記２ストローク内燃機関は、各シリンダに対して、前記安全弁と前記第１のグループの燃料ガス弁との間の前記容積において配置された圧力センサをさらに備える、Ｃ１〜３のいずれか一項に記載の２ストロークユニフロー掃気クロスヘッド内燃機関。
［Ｃ５］ 前記第１のグループの燃料ガス弁は、１４０度未満、９０度未満、または６０度未満に及ぶ、前記シリンダの外周の一部に沿って配置されている、Ｃ１〜４のいずれか一項に記載の２ストロークユニフロー掃気クロスヘッド内燃機関。
［Ｃ６］ 各シリンダに対して、前記安全弁の下流の前記燃料ガス供給システムの内部容積は、１５リットル未満、１０リットル未満、または８リットル未満である、Ｃ１〜５のいずれか一項に記載の２ストロークユニフロー掃気クロスヘッド内燃機関。
［Ｃ７］ 各シリンダに対して、前記第１のグループの燃料ガス弁は、第１の燃料ガス弁から成る、Ｃ１〜６のいずれか一項に記載の２ストロークユニフロー掃気クロスヘッド内燃機関。
［Ｃ８］ 前記安全弁は、入口と出口とを有する弁ハウジングを有し、前記第１の燃料ガス弁は、入口と出口とを有する弁ハウジングを有し、前記安全弁の前記弁ハウジングは、前記第１の燃料ガス弁の前記弁ハウジングに直接的に接続されており、これにより、前記安全弁の前記出口は、前記第１の燃料ガス弁の前記入口に直接的に接続されている、Ｃ７に記載の２ストロークユニフロー掃気クロスヘッド内燃機関。
［Ｃ９］ 前記燃料ガス供給システムは、第１のグループの前記複数のシリンダの各シリンダに対して、前記第１のグループの燃料ガス弁を前記燃料ガスタンクに流体的に接続するように適合された第１の主燃料ガス供給管と、前記第１の主燃料ガス供給管を前記燃料ガスタンクに流体的に接続するための第１の主安全弁と、前記第１の主燃料ガス供給管を噴出システムに流体的に接続するように適合された第１の噴出弁と、前記第１の主安全弁、前記第１の噴出弁、および前記第１のグループのシリンダの各シリンダの前記安全弁に作動可能に接続されている１つ以上の制御ユニットとをさらに備え、ここにおいて、前記１つ以上の制御ユニットは、前記第１のグループのシリンダの各シリンダに対して、前記第１のグループの燃料ガス弁の状態を監視し、燃料ガス弁の動作不良が起きた場合に、
・前記動作不良を起こしている燃料ガス弁の前記安全弁に、前記安全弁を閉じるように制御する制御信号を送る、
・前記第１の主安全弁に、前記第１の主安全弁を閉じるように制御する制御信号を送る、および
・前記噴出弁に、前記噴出弁を開くように制御する制御信号を送る、
ように構成されており、
ここにおいて、燃料ガス供給システムは、前記第１の主安全弁の下流の前記燃料ガス供給システムにおいて存在する前記燃料ガスの大部分（例えば、少なくとも８０％、少なくとも９０％、または少なくとも９５％）を、前記主燃料ガス供給管および前記噴出弁を介して、前記噴出システムへと誘導するように適合される、
Ｃ１〜８のいずれか一項に記載の２ストロークユニフロー掃気クロスヘッド内燃機関。
［Ｃ１０］ 前記２ストローク内燃機関は、前記燃料ガス供給システムが前記複数のシリンダの各々に燃料ガスを供給する第１の状態と、前記燃料ガス供給システムが、前記複数のシリンダのうちの少なくとも１つのシリンダの前記安全弁を閉じた状態に保つことによって、前記少なくとも１つのシリンダへの燃料ガスの送出を遮断するように構成されている第２の状態とで動作可能である、Ｃ１〜９のいずれか一項に記載の２ストロークユニフロー掃気クロスヘッド内燃機関。
［Ｃ１１］ 燃料ガス弁と安全弁とを備え、前記安全弁は、入口と出口とを有する弁ハウジングを有し、前記第１の燃料ガス弁は、入口と出口とを有する弁ハウジングを有し、ここにおいて、前記安全弁の前記弁ハウジングは、前記燃料ガス弁の前記弁ハウジングに直接的に接続されており、これにより、前記安全弁の前記出口は、前記燃料ガス弁の前記入口に直接的に接続されている、Ｃ１〜１０のいずれか一項に記載の２ストロークユニフロー掃気クロスヘッド内燃機関の燃料ガス供給システムのための弁アセンブリ。

Claims (8)

1. 複数のシリンダ（１０１）を有する２ストロークユニフロー掃気クロスヘッド内燃機関（１００）であって、前記複数のシリンダ（１０１）の各々は、シリンダ壁と、前記シリンダ（１０１）の底部に配置された掃気入口（１０２）とを有し、ここにおいて、前記２ストロークユニフロー掃気クロスヘッド内燃機関（１００）は、燃料ガスタンクに流体的に接続可能な燃料ガス供給システムを介して、燃料ガスを前記複数のシリンダ（１０１）の各々に噴射するように構成されており、
   前記燃料ガス供給システムは、各シリンダに対して、前記掃気入口（１０２）の上方に、少なくとも部分的に前記シリンダ壁において配置されかつ圧縮ストローク中に燃料ガスを前記シリンダ（１０１）に流入させるように構成された第１の燃料ガス弁（６００）を備え、前記燃料ガスが、前記掃気入口（１０２）からの掃気と混合することを可能にし、掃気と燃料ガスとの混合物が、点火される前に圧縮されることを許容し、ここにおいて、前記燃料ガス供給システムは、各シリンダに対して、前記第１の燃料ガス弁（６００）の上流に配置された安全弁（６５０）をさらに備え、前記第１の燃料ガス弁（６００）は、前記安全弁（６５０）を介して前記燃料ガスタンクに流体的に接続可能であり、前記燃料ガス供給システムは、前記安全弁（６５０）に噴射圧力で燃料ガスを供給するように構成されており、ここにおいて、前記安全弁（６５０）は、入口（６５６）と出口（６５７）とを有する弁ハウジング（６５５）を有し、前記第１の燃料ガス弁（６００）は、入口（６０７）と出口とを有する弁ハウジング（６０５）を有し、ここにおいて、前記安全弁の前記弁ハウジング（６５５）は、前記第１の燃料ガス弁の前記弁ハウジング（６０５）に直接的に接続されており、これにより、前記安全弁（６５０）の前記出口は、前記第１の燃料ガス弁の前記入口（６０７）に直接的に接続されており、ここにおいて、前記第１の燃料ガス弁（６００）は、開いた状態と閉じた状態を有し、前記安全弁（６５０）は、開いた状態と閉じた状態を有し、ここにおいて、前記燃料ガス供給システムは、前記第１の燃料ガス弁（６００）が前記開いた状態にあり、かつ前記安全弁（６５０）が前記開いた状態にあるときにのみ、前記第１の燃料ガス弁（６００）を介して燃料ガスを前記シリンダ（１０１）に流入させるように構成されており、前記安全弁（６５０）と前記第１の燃料ガス弁（６００）との間の容積内の圧力が、前記安全弁（６５０）と前記第１の燃料ガス弁（６００）の両方が閉じているときに前記噴射圧力に等しくなることを特徴とする、２ストロークユニフロー掃気クロスヘッド内燃機関。
2. 前記安全弁は（６５０）、前記第１の燃料ガス弁（６００）が開くように構成される前に開くように、および前記第１の燃料ガス弁（６００）が閉じるように構成された後に閉じるように構成されており、それによって、燃料ガスが前記安全弁（６５０）を通って前記第１の燃料ガス弁（６００）に流れることが許容される制限された時間期間を作成する、請求項１に記載の２ストロークユニフロー掃気クロスヘッド内燃機関。
3. 前記燃料ガス供給システムは、前記安全弁（６５０）の各々に作動可能に接続されかつ各シリンダ（１０１）に対して、前記第１の燃料ガス弁（６００）が閉じている時間期間の間、前記安全弁（６５０）を閉じた状態に保つように構成された１つ以上の制御ユニット（３１９、３２０）を備え、これによって、加圧ガスが、前記安全弁（６５０）と前記第１の燃料ガス弁（６００）との間の容積において捕獲される、請求項１または２に記載の２ストロークユニフロー掃気クロスヘッド内燃機関。
4. 前記２ストロークユニフロー掃気クロスヘッド内燃機関（１００）は、各シリンダ（１０１）に対して、前記安全弁（６５０）と前記第１の燃料ガス弁（６００）との間の容積において配置された第１のセンサをさらに備え、前記第１のセンサは、動作不良を起こしている燃料ガス弁を示す、前記安全弁（６５０）と前記第１の燃料ガス弁（６００）との間の前記容積における圧力変化を直接的または間接的に検出するように構成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の２ストロークユニフロー掃気クロスヘッド内燃機関。
5. 各シリンダ（１０１）に対して、前記安全弁（６５０）の下流の前記燃料ガス供給システムの内部容積は、１５リットル未満である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の２ストロークユニフロー掃気クロスヘッド内燃機関。
6. 前記燃料ガス供給システムは、第１のグループの前記複数のシリンダの各シリンダに対して、前記第１の燃料ガス弁（６００）を前記燃料ガスタンクに流体的に接続するように適合された第１の主燃料ガス供給管（３１６）と、前記第１の主燃料ガス供給管（３１６）を前記燃料ガスタンクに流体的に接続するための第１の主安全弁（３１５）と、前記第１の主燃料ガス供給管（３１６）を噴出システムに流体的に接続するように適合された第１の噴出弁（３１３）と、前記第１の主安全弁（３１５）、前記第１の噴出弁（３１３）、および前記第１のグループのシリンダの各シリンダの前記安全弁（６５０）に作動可能に接続されている１つ以上の制御ユニットとをさらに備え、ここにおいて、前記１つ以上の制御ユニットは、前記第１のグループのシリンダの各シリンダに対して、前記第１の燃料ガス弁（６００）の状態を監視し、燃料ガス弁の動作不良が起きた場合に、
   ・前記動作不良を起こしている燃料ガス弁（６００）の前記安全弁（６５０）に、前記安全弁（６５０）を閉じるように制御する制御信号を送る、
   ・前記第１の主安全弁（３１５）に、前記第１の主安全弁（３１５）を閉じるように制御する制御信号を送る、および
   ・前記噴出弁（３１３）に、前記噴出弁を開くように制御する制御信号を送る、
   ように構成されており、
   ここにおいて、前記燃料ガス供給システムは、前記第１の主安全弁（３１５）の下流の前記燃料ガス供給システムにおいて存在する前記燃料ガスの大部分（例えば、少なくとも８０％、少なくとも９０％、または少なくとも９５％）を、前記第１の主燃料ガス供給管（３１６）および前記噴出弁（３１３）を介して、前記噴出システムへと誘導するように適合される、
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の２ストロークユニフロー掃気クロスヘッド内燃機関。
7. 前記２ストロークユニフロー掃気クロスヘッド内燃機関は（１００）、前記燃料ガス供給システムが前記複数のシリンダ（１０１）の各々に燃料ガスを供給する第１の状態と、前記燃料ガス供給システムが、前記複数のシリンダのうちの少なくとも１つのシリンダの前記安全弁（６５０）を閉じた状態に保つことによって、前記少なくとも１つのシリンダへの燃料ガスの送出を遮断するように構成されている第２の状態とで動作可能である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の２ストロークユニフロー掃気クロスヘッド内燃機関。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の２ストロークユニフロー掃気クロスヘッド内燃機関（１００）の燃料ガス供給システムのための弁アセンブリ（６９０）であって、燃料ガス弁（６００）と安全弁（６５０）とを備え、前記安全弁（６５０）は、入口（６５６）と出口（６５７）とを有する弁ハウジング（６５５）を有し、前記燃料ガス弁（６００）は、入口（６０７）と出口（６０６）とを有する弁ハウジング（６０５）を有し、ここにおいて、前記安全弁の前記弁ハウジング（６５５）は、前記燃料ガス弁の前記弁ハウジング（６０５）に直接的に接続されており、これにより、前記安全弁（６５０）の前記出口は、前記燃料ガス弁（６００）の前記入口（６０７）に直接的に接続されており、ここにおいて、前記第１の燃料ガス弁（６００）は、開いた状態と閉じた状態を有し、前記安全弁（６５０）は、開いた状態と閉じた状態を有し、ここにおいて、前記弁アセンブリは、前記第１の燃料ガス弁（６００）が前記開いた状態にあり、かつ前記安全弁（６５０）が前記開いた状態にあるときにのみ、前記第１の燃料ガス弁（６００）を介して燃料ガスをシリンダ（１０１）に流入させるように構成されている、弁アセンブリ（６９０）。

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