特許 6755654 内燃機関を作動させるための方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6755654

(24)【登録日】2020年8月28日

(45)【発行日】2020年9月16日

(54)【発明の名称】内燃機関を作動させるための方法

(51)【国際特許分類】

   F02D 41/38 20060101AFI20200907BHJP

   F02D 41/02 20060101ALI20200907BHJP

   F02M 61/10 20060101ALI20200907BHJP

   F02M 61/04 20060101ALI20200907BHJP

   F02D 19/06 20060101ALI20200907BHJP

   F02M 61/14 20060101ALI20200907BHJP

【ＦＩ】

   F02D41/38

   F02D41/02

   F02M61/10 F

   F02M61/04 G

   F02D19/06 B

   F02M61/14 310U

【請求項の数】6

【全頁数】7

(21)【出願番号】特願2015-237353(P2015-237353)

(22)【出願日】2015年12月4日

(65)【公開番号】特開2016-109135(P2016-109135A)

(43)【公開日】2016年6月20日

【審査請求日】2018年6月21日

(31)【優先権主張番号】10 2014 015 785.7

(32)【優先日】2014年12月5日

(33)【優先権主張国】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】510153962

【氏名又は名称】マン・エナジー・ソリューションズ・エスイー

【氏名又は名称原語表記】ＭＡＮ ＥＮＥＲＧＹ ＳＯＬＵＴＩＯＮＳ ＳＥ

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100133400

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 達彦

(72)【発明者】

【氏名】ドゥシャン・ミケスカ

(72)【発明者】

【氏名】クリストフ・シュロット

【審査官】 丸山 裕樹

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１３−５４４３３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２５６７９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０５７９２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２４１６６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１０／０８２３０４（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｄ１３／００ − ２８／００

Ｆ０２Ｄ４１／００ − ４５／００

Ｆ０２Ｍ３９／００ − ７１／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関、すなわちディーゼル燃料のみを用いて作動可能なディーゼルエンジン、または選択的にディーゼル燃料を用いて、もしくはガスを用いて作動可能な二元燃料エンジンを作動させるための方法であって、前記内燃機関のシリンダに燃料としてディーゼル燃料がメイン噴射システムを介して供給される方法において、
前記メイン噴射システムを介して前記シリンダに導入されるディーゼル燃料メイン噴射量に対して、時間的に前におよび／または時間的に後に、前記メイン噴射システムとは独立したパイロット噴射システムを介して、前記ディーゼル燃料メイン噴射量と比べて比較的小さなディーゼル燃料プレ噴射量および／またはディーゼル燃料ポスト噴射量が、前記シリンダに導入され、
前記パイロット噴射システムのディーゼル燃料プレ噴射率とディーゼル燃料ポスト噴射率は同じ大きさであり、
前記パイロット噴射システムの前記ディーゼル燃料プレ噴射率に対する作動持続時間は、前記パイロット噴射システムの前記ディーゼル燃料ポスト噴射率に対する作動持続時間よりも短い
ることを特徴とする方法。

【請求項2】

前記メイン噴射システムは、テーパ端部制御式の噴射システム、あるいはコモンレール式噴射システムであることを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記メイン噴射システムを介して導入される前記ディーゼル燃料メイン噴射量に対して、時間的に前におよび時間的に後に、前記パイロット噴射システムを介して、ディーゼル燃料プレ噴射量およびディーゼル燃料ポスト噴射量が、前記シリンダに導入されることを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記メイン噴射システムを介して導入される前記ディーゼル燃料メイン噴射量に対して、前にのみまたは後にのみ、前記パイロット噴射システムを介して、ディーゼル燃料プレ噴射量またはディーゼル燃料ポスト噴射量が、前記シリンダに導入されることを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記ディーゼル燃料メイン噴射量はディーゼル燃料メイン噴射率で前記シリンダに導入され、前記ディーゼル燃料プレ噴射量はディーゼル燃料プレ噴射率で前記シリンダに導入され、および／または前記ディーゼル燃料ポスト噴射量はディーゼル燃料ポスト噴射率で前記シリンダに導入され、前記ディーゼル燃料メイン噴射率は前記ディーゼル燃料プレ噴射率より大きく、前記ディーゼル燃料ポスト噴射率より大きいことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項6】

前記パイロット噴射システムの前記ディーゼル燃料プレ噴射量と、前記ディーゼル燃料ポスト噴射量は異なる大きさであることを特徴とする請求項５に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は請求項１もしくは請求項１１のおいて書き部に記載の、内燃機関を作動させるための方法に関する。

【背景技術】

【0002】

内燃機関は、ディーゼル燃料もしくは重油のみを用いて作動され得るディーゼルエンジンとして、または選択的にディーゼル燃料もしくは重油を用いて、もしくは代替的にガスを用いて作動され得る二元燃料エンジンとして実施されている。ディーゼル燃料もしくは重油のみを用いて作動され得るディーゼルエンジンにおいて、燃焼すべき燃料、すなわちディーゼル燃料もしくは重油は、メイン噴射システムを介してのみ、ディーゼルエンジンのシリンダに導入される。二元燃料エンジンについては、メイン噴射システムに加えてパイロット噴射システムが設けられていることが知られており、二元燃料エンジンにおいてディーゼル燃料もしくは重油を燃料として用いる場合、当該ディーゼル燃料もしくは重油は、メイン噴射システムを介してのみ二元燃料エンジンのシリンダに導入され、ガスを燃料として用いる場合は、メイン噴射システムを介してガスがシリンダに導入され、当該ガスに点火を行うためにパイロット噴射システムを介してディーゼル燃料が、シリンダに導入されたガスに導入される。詳細な説明および請求項においてディーゼル燃料という概念が用いられるとき、重油もディーゼル燃料と理解されるべきである。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

上記の点に鑑み、本発明は内燃機関を作動させるための新式な方法を創出することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0004】

上記の課題は本発明の第一の態様によれば、請求項１に記載の内燃機関を作動させるための方法によって解決される。

【0005】

上記の方法によれば、メイン噴射システムを介してシリンダに導入されるディーゼル燃料メイン噴射量に対して、時間的に前におよび／または時間的に後に、パイロット噴射システムを介して、ディーゼル燃料メイン噴射量と比べて比較的小さなディーゼル燃料プレ噴射量および／またはディーゼル燃料ポスト噴射量が、シリンダに導入される。

【0006】

本発明により、メイン噴射システムを介してディーゼル燃料もしくは重油が、確定されたディーゼル燃料メイン噴射量によりシリンダに導入されるとき、パイロット噴射システムを介して、メイン噴射システムを介して導入されるディーゼル燃料メイン噴射量と比べて比較的小さなディーゼル燃料プレ噴射量および／またはディーゼル燃料ポスト噴射量を導入することが初めて提案される。ディーゼルエンジンにおいてパイロット噴射システムは、本発明の意味において初めて適応される。二元燃料エンジンにおいてパイロット噴射システムは、メイン噴射システムを介して燃料としてディーゼル燃料もしくは重油が二元燃料エンジンのシリンダに導入されるとき、本発明の意味において初めて適応される。本発明により、シリンダにディーゼル燃料もしくは重油を高精密に供給し、それにより汚染物質の排出を低減するために、噴射される燃料の量を正確に調整することが可能となる。

【0007】

好適なさらなる構成によれば、ディーゼル燃料メイン噴射量はディーゼル燃料メイン噴射率によりシリンダに導入され、ディーゼル燃料プレ噴射量はディーゼル燃料プレ噴射率により、および／またはディーゼル燃料ポスト噴射量はディーゼル燃料ポスト噴射率によりシリンダに導入され、ディーゼル燃料メイン噴射率はディーゼル燃料プレ噴射率より大きく、ディーゼル燃料ポスト噴射率より大きい。ディーゼル燃料メイン噴射率がディーゼル燃料プレ噴射率より大きく、ディーゼル燃料ポスト噴射率より大きい場合、パイロット噴射システムを介して、燃料、すなわちディーゼル燃料もしくは重油は特に好適にエンジンのシリンダに導入され得る。

【0008】

本発明の第二の態様によれば、上記の課題は請求項１１に記載の内燃機関を作動させるための方法によって解決される。当該方法によれば、内燃機関の上位負荷（高負荷）領域では、内燃機関のシリンダに、燃料としてディーゼル燃料もしくは重油がメイン噴射システムを介して供給され、それに対して内燃機関の下位負荷（低負荷）領域では、内燃機関のシリンダに、燃料としてディーゼル燃料もしくは重油がパイロット噴射システムを介して、しかしながらメイン噴射システムを介さずに供給される。これにより内燃機関の下位の部分負荷領域において、シリンダにディーゼル燃料もしくは重油を、高精密に供給可能である。

【0009】

本発明の好適なさらなる構成は従属請求項と以下の詳細な説明に記載されている。本発明の実施の形態を図面に基づいてより詳しく説明するが、本発明は当該実施の形態に限定されるものではない。図面に示すのは以下の通りである。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】内燃機関のシリンダを極めて概略的に表示する図である。

【図2】内燃機関を作動させるための本発明に係る方法を明らかにするためのタイムチャートを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本発明は内燃機関を作動させるための方法に関する。作動される内燃機関は、ディーゼル燃料もしくは重油のみを用いて作動可能なディーゼルエンジン、または選択的にディーゼル燃料もしくは重油を用いて、もしくはガスを用いて作動可能な二元燃料エンジンのいずれかである。作動される内燃機関が、選択的にディーゼル燃料もしくは重油を用いて、もしくはガスを用いて作動され得る二元燃料エンジンとして構成されているとき、本発明は二元燃料エンジンのディーゼル動作モード、すなわち燃料としてディーゼル燃料もしくは重油が燃焼される動作モードに関する。ディーゼル燃料という概念が用いられるとき、重油もディーゼル燃料と理解されるべきである。

【0012】

図１はエンジンのシリンダ１０を概略的に示している。シリンダ１０には、一方でメイン噴射システム１１を用いて、他方でパイロット噴射システム１２を用いて燃料が導入され得る。メイン噴射システムは例えば、コモンレール式噴射システムであってよく、その場合、個々のシリンダ１０にインジェクタが配設されており、当該インジェクタを用いて個々のシリンダ１０内に、メイン噴射システム１１を介してディーゼル燃料が噴射され得る。パイロット噴射システム１２を介して、メイン噴射システム１１から独立して、ディーゼル燃料がシリンダ１０内に噴射され得る。

【0013】

本発明によれば、ディーゼルエンジンのシリンダ１０に、あるいはディーゼル動作において二元燃料エンジンのシリンダ１０に、メイン噴射システム１１を用いて、燃料としてディーゼル燃料が導入される。付加的にエンジンのシリンダ１０に、メイン噴射システム１１を介して導入されるディーゼル燃料メイン噴射量に対して、時間的に前に、および／または時間的に後に、パイロット噴射システム１２を介して、ディーゼル燃料メイン噴射量と比べて比較的小さなディーゼル燃料プレ噴射量および／またはディーゼル燃料噴射量が導入される．

【0014】

図２はエンジンのシリンダに関して、噴射サイクル１３を明らかにしており、図２において時間ｔに対する噴射率ｄｍ／ｄｔがプロットされており、当該噴射率ｄｍ／ｄｔは噴射量ｍの時間導関数に相当する。

【0015】

図２は噴射サイクル１３に関して、メイン噴射システム１１を介して提供されるディーゼル燃料メイン噴射率１４の時間的経過を示している。図２はさらに、噴射サイクル１３の間に、パイロット噴射システム１２を介して提供される噴射率１５もしくは１６の時間的経過を示しており、図２によればメイン噴射率１４に対して時間的に前にも、メイン噴射率１４に対して時間的に後にも、パイロット噴射システム１２を介してそれぞれ、ディーゼル燃料が個々のシリンダに導入される。すなわち図２に示されるディーゼル燃料プレ噴射率１５を介しても、図２に示されるディーゼル燃料噴射率１６を介してもディーゼル燃料が個々のシリンダに導入される。

【0016】

ディーゼル燃料のみを用いて作動され得るディーゼルエンジンのシリンダ１０に、あるいはディーゼル動作において作動される二元燃料エンジンのシリンダ１０に、噴射サイクル１３の間に個々のシリンダ１０に、メイン噴射システム１１を介して、確定されたディーゼル燃料メイン噴射率１４でディーゼル燃料メイン噴射量を噴射し、さらに、噴射サイクル１３の間に、メイン噴射システム１１から独立して作動されるパイロット噴射システム１２を介して、メイン噴射システム１１を介して個々のシリンダ１０に導入されるディーゼル燃料メイン噴射量に対して、時間的に前におよび／または時間的に後に、ディーゼル燃料メイン噴射量と比べて比較的小さなディーゼル燃料プレ噴射量および／またはディーゼル燃料ポスト噴射量を導入すること、すなわち、ディーゼル燃料プレ噴射量をディーゼル燃料プレ噴射率１５で導入し、ディーゼル燃料ポスト噴射量をディーゼル燃料ポスト噴射率１６で導入することは、本発明の主旨である。このときディーゼル燃料メイン噴射率１４はディーゼル燃料プレ噴射率１５より大きく、ディーゼル燃料ポスト噴射率１６より大きい。

【0017】

図に示す好適な実施の形態では、噴射サイクル１３の間に個々のシリンダ１０に、メイン噴射システム１１を介して個々のシリンダ１０に導入されるディーゼル燃料メイン噴射量に対して、時間的に前にも時間的に後にも、パイロット噴射システム１２を介して、ディーゼル燃料プレ噴射量およびディーゼル燃料ポスト噴射量が導入されるが、代替的に、メイン噴射システム１１を介して個々のシリンダ１０に導入されるディーゼル燃料メイン噴射量に対して、前にのみ、あるいは後にのみ、パイロット噴射システム１２を介して、ディーゼル燃料プレ噴射量か、ディーゼル燃料ポスト噴射量のいずれかを導入することも可能である。

【0018】

すでに述べたように、ディーゼル燃料プレ噴射量およびディーゼル燃料ポスト噴射量はそれぞれ、ディーゼル燃料メイン噴射量より小さい。さらに図２から分かるように、ディーゼル燃料プレ噴射率およびディーゼル燃料ポスト噴射率はそれぞれ、ディーゼル燃料メイン噴射率より小さい。

【0019】

図に示す実施の形態においてディーゼル燃料プレ噴射率１５とディーゼル燃料ポスト噴射率１６は同じ大きさであるが、異なる作動持続時間を特徴としており、それにより最終的にディーゼル燃料プレ噴射量とディーゼル燃料ポスト噴射量は、異なる大きさとなる。

【0020】

図２の実施の形態においてこのようにディーゼル燃料プレ噴射率１５とディーゼル燃料ポスト噴射率１６は同じ大きさであるが、ディーゼル燃料プレ噴射率１５に対する作動持続時間は、ディーゼル燃料ポスト噴射率１６に対する作動持続時間よりも小さく、それによりディーゼル燃料ポスト噴射量はディーゼル燃料プレ噴射量より大きい。

【0021】

図に示す実施の形態とは異なり、ディーゼル燃料プレ噴射率とディーゼル燃料ポスト噴射率が異なる大きさであること、および／またはディーゼル燃料プレ噴射率に対する作動持続時間と、ディーゼル燃料ポスト噴射率に対する作動持続時間が同じ大きさであることも可能である。

【0022】

ディーゼル燃料メイン噴射率はディーゼル燃料プレ噴射率およびディーゼル燃料ポスト噴射率より大きく、さらにディーゼル燃料メイン噴射率に対する作動持続時間は、ディーゼル燃料プレ噴射率およびディーゼル燃料ポスト噴射率の持続時間より大きく、それによりメイン噴射システム１１を介して導入されるディーゼル燃料メイン噴射量は、パイロット噴射システム１２を介して導入されるディーゼル燃料プレ噴射量および／またはディーゼル燃料ポスト噴射量より大きい。

【0023】

上記の動作態様は特に内燃機関の全負荷運転時あるいは上位の部分負荷運転時に有利である。内燃機関の下位の部分負荷運転時は代替的に、内燃機関のシリンダに燃料としてディーゼル燃料もしくは重油が、パイロット噴射システムを介してのみ、しかしながらメイン噴射システムを介さずに供給されることが行われてもよい。

【0024】

従って本発明によれば、特に内燃機関の全負荷運転時あるいは上位の部分負荷運転時に、燃料としてディーゼル燃料もしくは重油が燃焼されるとき、そしてディーゼル燃料もしくは重油のみを燃焼させ得るディーゼルエンジンか、二元燃料エンジンでも、メイン噴射システム１１を介して個々のシリンダ１０に導入されるディーゼル燃料メイン噴射量に加えて、メイン噴射システム１１を介して導入されるディーゼル燃料メイン噴射量に対して、時間的に前に、および／または時間的に後に、パイロット噴射システム１２を介して、ディーゼル燃料メイン噴射量と比べて比較的小さなディーゼル燃料プレ噴射量および／またはディーゼル燃料ポスト噴射量が導入される。このときディーゼル燃料メイン噴射率はディーゼル燃料プレ噴射率より大きく、ディーゼル燃料ポスト噴射率より大きい。同様に、ディーゼル燃料メイン噴射率に対する作動持続時間は、ディーゼル燃料プレ噴射率およびディーゼル燃料ポスト噴射率に対するそれぞれの持続時間より大きい。パイロット噴射システム１２を介して噴射され得るディーゼル燃料プレ噴射量およびディーゼル燃料ポスト噴射量は、同じ大きさでよく、あるいは異なる大きさでもよい。ディーゼル燃料プレ噴射率およびディーゼル燃料ポスト噴射率、並びにディーゼル燃料プレ噴射率およびディーゼル燃料ポスト噴射率に対する作動持続時間は、同じ大きさであるか、あるいは異なる大きさであってよい。噴射率とは、噴射量の一次の時間導関数であることを再度指摘すべきである。

【0025】

本発明により、ディーゼル燃料もしくは重油をエンジンのシリンダ１０に高精密に供給することが可能である。これにより最終的に、エンジンの排ガスが低減され得る。メイン噴射システムは例えばコモンレール式噴射システムとして、あるいは従来型のテーパ端部制御式の燃料ポンプを備える噴射システムとして実施されていてよい。メイン噴射システムに対して、メイン噴射量の正確さに関する要求がなされてはならない。むしろ導入される噴射量の正確さは、パイロット噴射システム１２を介して実現され得る。

【符号の説明】

【0026】

１０ シリンダ
１１ メイン噴射システム
１２ パイロット噴射システム
１３ 噴射サイクル
１４ ディーゼル燃料メイン噴射率
１５ ディーゼル燃料プレ噴射率
１６ ディーゼル燃料ポスト噴射率

【図1】

【図2】