JP7132284B2 - 大型2ストロークユニフロー掃気ガス燃料機関 - Google Patents
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Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
Claims (16)
- クロスヘッド式大型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、シリンダフレームに搭載されるシリンダライナと、ピストンと、中央部に排気弁が配されるシリンダカバーと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、前記シリンダライナに配される2つから4つの燃料導入弁を通じて10から30barの間である第2の圧力の第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、前記排気弁の周囲に配される2つ又は3つの燃料噴射弁を通じて少なくとも150barである第1の圧力の第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。 - 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を備える、請求項1に記載の機関。
- 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備える、請求項1又は2に記載の機関。
- 高圧ガス燃料の第1のソースであって、前記第1の圧力を有する第1のソースへの接続部を備える、請求項1から3のいずれかに記載の機関。
- 加圧ガス燃料の第2のソースであって、前記第1の圧力より低い前記第2の圧力を有する第2のソースへの接続部を備える、請求項1から4のいずれかに記載の機関。
- 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1から5のいずれかに記載の機関。
- 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から5のいずれかに記載の機関。
- 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7のいずれかに記載の機関。
- 請求項4又は請求項5から8のうち請求項4を引用する請求項のいずれか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。
- 請求項5又は請求項6から9のうち請求項5を引用する請求項のいずれか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る、機関。
- 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10のいずれかに記載の機関。
- 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、請求項7に記載の機関。
- 高圧ガスの第1のソースであって前記第1の圧力を有する第1のソースへの接続部と;
加圧ガスの第2のソースであって、前記第1の圧力より低い前記第2の圧力を有する第2のソースへの接続部と;
少なくとも1つのコントローラと;
を備え、前記コントローラは前記2つ又は3つの燃料噴射弁及び前記2つから4つの燃料導入弁に接続して該燃料噴射弁及び該燃料導入弁を制御し、
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2つから4つの燃料導入弁を用いて前記第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ことと;
前記ピストンがTDC又はその付近にあるとき、前記2つ又は3つの燃料噴射弁を用いて前記第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ことと;
を行わせるように制御するように構成される、請求項1から3のいずれかに記載の機関。 - 少なくとも1つのコントローラを備える、請求項9を引用する請求項10に記載の機関であって、前記コントローラは前記2つから4つの燃料導入弁及び前記2つ又は3つの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2つから4つの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、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ことと;
前記2つ又は3つの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、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ことと;
を行うように構成される、機関。 - 高圧ガスの第1のソースであって前記第1の圧力を有する第1のソースへの接続部と;
加圧ガスの第2のソースであって、前記第1の圧力より低い前記第2の圧力を有する第2のソースへの接続部と;
第1の動作モードと;
を備え、前記第1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、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、請求項1から3のいずれかに記載の機関。 - 高圧ガスの第1のソースであって前記第1の圧力を有する第1のソースへの接続部と;
加圧ガスの第2のソースであって、前記第1の圧力より低い前記第2の圧力を有する第2のソースへの接続部と;
第2の動作モードと;
を備え、前記第2の動作モードにおいて、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、請求項1から3のいずれかに記載の機関。
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