特許 6866462 内燃機関

(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】6866462

(24)【登録日】2021年4月9日

(45)【発行日】2021年4月28日

(54)【発明の名称】内燃機関

(51)【国際特許分類】

   F02B 25/02 20060101AFI20210419BHJP

   F02M 61/04 20060101ALI20210419BHJP

   F02M 61/18 20060101ALI20210419BHJP

   F02M 61/14 20060101ALI20210419BHJP

   F02M 21/02 20060101ALI20210419BHJP

【ＦＩ】

   F02B25/02

   F02M61/04 G

   F02M61/18 310C

   F02M61/18 340C

   F02M61/14 310U

   F02M61/18 320Z

   F02M21/02 S

【請求項の数】10

【外国語出願】

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2019-222822(P2019-222822)

(22)【出願日】2019年12月10日

(65)【公開番号】特開2020-97935(P2020-97935A)

(43)【公開日】2020年6月25日

【審査請求日】2020年1月14日

(31)【優先権主張番号】PA 2018 70806

(32)【優先日】2018年12月11日

(33)【優先権主張国】DK

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】519441006

【氏名又は名称】マン・エナジー・ソリューションズ、フィリアル・エフ・マン・エナジー・ソリューションズ・エスイー、ティスクランド

(74)【代理人】

【識別番号】100108855

【弁理士】

【氏名又は名称】蔵田 昌俊

(74)【代理人】

【識別番号】100103034

【弁理士】

【氏名又は名称】野河 信久

(74)【代理人】

【識別番号】100179062

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 正

(74)【代理人】

【識別番号】100199565

【弁理士】

【氏名又は名称】飯野 茂

(74)【代理人】

【識別番号】100219542

【弁理士】

【氏名又は名称】大宅 郁治

(74)【代理人】

【識別番号】100153051

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100162570

【弁理士】

【氏名又は名称】金子 早苗

(72)【発明者】

【氏名】イェンス・クノイ

【審査官】 小笠原 恵理

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−０４７７０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−０４９６３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１５−５２９７８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０２−０５４３６５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平１１−１９３７３４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｍ １９／０３−１９／０６

Ｆ０２Ｍ ６１／０８

Ｆ０２Ｍ ６９／０４

Ｆ０２Ｄ ４１／００−４１／０６

Ｆ０２Ｂ ２３／００−３１／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

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（１００）であって、
前記複数のシリンダの各シリンダはシリンダ壁および前記シリンダの中心軸に沿って移動するように構成されたピストンを有し、
前記２ストローク内燃機関（１００）は、燃料ガス供給システムを介して燃料ガスをシリンダ（１０１）のうちの少なくとも１つに噴射するように構成され、
前記燃料ガス供給システムは、前記少なくとも１つのシリンダに対して、圧縮ストロークの間、前記燃料ガスを前記シリンダ（１０１）に噴射するように構成されている１つ以上の燃料ガス弁（１０５）を備え、前記燃料ガスが掃気と混合することを可能にし、発火する前に掃気と燃料ガスとの混合を圧縮することを許容し、
前記１つ以上の燃料ガス弁（１０５）は、前記シリンダ壁に配置され、燃料ガスをノズル出口軸に沿って前記シリンダの内側に提供するための１つ以上のノズル出口（２０６）を有する燃料ガスノズル（２０４）を有し、
前記燃料ガスノズル（２０４）は、前記ノズル出口軸の周りを回転運動する燃料ガスを噴射するように構成され、前記ノズル出口軸は前記シリンダの前記中心軸に対して角度が付けられていることを特徴とする、２ストローク内燃機関。

【請求項2】

前記燃料ガスノズル（２０４）は、前記燃料ガスの回転運動を発生するように構成されているフロー変更要素（２０５）を備える、請求項１に記載の２ストローク内燃機関。

【請求項3】

前記フロー変更要素（２０５）は、第１の方向に前記燃料ガスの第１の部分を誘導するように構成されている、請求項２に記載の２ストローク内燃機関。

【請求項4】

前記フロー変更要素（２０５）は、第２の方向に前記燃料ガスの第２の部分を誘導するようにさらに構成されている、請求項３に記載の２ストローク内燃機関。

【請求項5】

前記フロー変更要素（３００）は、前記第１の方向に前記燃料ガスの前記第１の部分を誘導するように構成されている第１のチャネル（３０２）を備える、請求項３または４に記載の２ストローク内燃機関。

【請求項6】

前記フロー変更要素（４００）は、少なくとも５度、少なくとも１０度、または、少なくとも２０度の前記フロー変更要素の前記燃料ガスの上流のフロー方向に対する入射角を有する第１の表面（４０１）を備える、請求項２から５のうちのいずれか１項に記載の２ストローク内燃機関。

【請求項7】

前記燃料ガス供給システムは、前記シリンダのうちの少なくとも１つに対して、第１のノズル出口および第２のノズル出口を備え、前記燃料ガス供給システムは、前記第１のノズル出口と前記第２のノズル出口とを出る前記燃料ガスの回転運動を発生するように構成され、前記第１のノズル出口を出る前記燃料ガスの回転運動は、前記第２のノズル出口を出る前記燃料ガスの回転運動よりも強い、請求項１から６のうちのいずれか１項に記載の２ストローク内燃機関。

【請求項8】

前記燃料ガス供給システムは、前記シリンダのうちの少なくとも１つに対して、第１の燃料ガス弁と第２の燃料ガス弁とを備え、前記第１の燃料ガス弁と前記第２の燃料ガス弁は、前記圧縮ストロークの間、燃料ガスを前記シリンダに噴射するように構成され、前記燃料ガスが掃気と混合することを可能にし、発火する前に掃気と燃料ガスとの混合を圧縮することを許容し、
前記第１の燃料ガス弁と前記第２の燃料ガス弁は、燃料ガスノズルを有し、
前記第１のノズル出口は、前記第１の燃料ガス弁の前記燃料ガスノズルのノズル出口であり、前記第２のノズル出口は、前記第２の燃料ガス弁の前記燃料ガスノズルのノズル出口である、請求項７に記載の２ストローク内燃機関。

【請求項9】

前記燃料ガス供給システムは、前記シリンダのうちの少なくとも１つに対して、前記圧縮ストロークの間、前記燃料ガスを前記シリンダに噴射するように構成されている第１の燃料ガス弁を備え、前記燃料ガスが掃気と混合することを可能にし、発火する前に掃気と燃料ガスとの混合を圧縮することを許容し、
前記第１の燃料ガス弁は、燃料ガスノズルを有し、
前記第１のノズル出口と前記第２のノズル出口の両方は、前記第１の燃料ガス弁の前記燃料ガスノズルのノズル出口である、請求項７に記載の２ストローク内燃機関。

【請求項10】

前記燃料ガス弁（１０５）は、前記圧縮ストロークの間、燃料ガスを前記シリンダに噴射するように適合され、前記燃料ガスが掃気と混合することを可能にし、発火する前に掃気と燃料ガスとの混合を圧縮することを許容し、
前記燃料ガス弁（１０５）は燃料ガスノズル（２０４）を有し、前記燃料ガスノズル（２０４）は燃料ガスを前記シリンダの内側に提供するための１つ以上のノズル出口（２０６）を有し、
前記燃料ガスノズル（２０４）は、回転運動する燃料ガスを噴射するように構成される、請求項１から９のうちのいずれか１項に記載の２ストローク内燃機関に対する燃料ガス弁。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、２ストローク内燃機関と２ストローク内燃機関のための燃料ガス弁に関する。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

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は、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、圧縮ストロークの最後にシリンダに噴出されてもよく、これは、圧縮されたときにシリンダ中のガスが達成する高温によって、または、パイロット燃料の発火によってのいずれかで、ただちに発火できる。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、シリンダ中の大きな圧力を克服するために、噴射より前に燃料ガスを圧縮するための大型ガスコンプレッサを必要とする。

【0004】

しかしながら、大型ガスコンプレッサは、製造および維持するのに高価で複雑である。大型コンプレッサの必要性を回避するための１つの方法は、シリンダ中の圧力がかな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ている燃料ガス弁を有することである。

【0005】

ＥＰ３０１５６７９は、このような燃料ガス弁を開示している。

【0006】

ＤＥ１０２０１１００３９０９は、シリンダの上部セクションにガスを排出するための排出弁とディーゼルモードのための燃料を供給するための主な噴射器とが設けられている、いくつかのシリンダを有するエンジンを開示している。ガス運転のための燃料に関して、ガス入口ポートが各シリンダに割り当てられ、シリンダに挿入される。それぞれのシリンダのピストンが下死点にある、および／または、ピストンの死点と同じ隣接エリアのポジション領域にある場合、それぞれのシリンダの燃焼チャンバーにおいて比較的低い圧力で空気を充填する際に、ガス運転のための燃料がもたらされる。

【0007】

しかしながら、シリンダ中の掃気と燃料ガスとの間で高速で効率的な混合を確実にすることは、難しいかもしれない。

【0008】

燃料ガスと掃気の不均一混合は、結果として、燃料ガスの不十分な燃焼、または、ノッキングにつながる早期点火となるかもしれない。

【0009】

１つの解決法は、圧縮ストロークの非常に早期に燃料ガスを噴射し、より長い時間期間の間ガスを混合することを許容することである。しかしながら、排出弁が閉じられる前に燃料ガスがシリンダに噴射される場合、望まれない燃料ガスの漏れが生じるかもしれない。

【0010】

したがって、シリンダ中で燃料ガスと掃気の混合を向上させることが依然として問題である。

【概要】

【0011】

第１の態様にしたがうと、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、２ストローク内燃機関は、燃料ガス供給システムを介して燃料ガスをシリンダのうちの少なくとも１つに噴射するように構成され、燃料ガス供給システムは、少なくとも１つのシリンダに対して、圧縮ストロークの間、燃料ガスをシリンダに噴射するように構成されている１つ以上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、発火する前に掃気と燃料ガスとの混合を圧縮することを許容し、１つ以上の燃料ガス弁は、燃料ガスをシリンダの内側に提供するための１つ以上のノズル出口を有する燃料ガスノズルを有し、燃料ガスノズルは、燃料ガス中で回転運動を発生するように構成される。

【0012】

燃料ガス中で、回転運動、すなわち、スワールを発生することにより、燃料ガスノズルの開口から生じる燃料ガスの噴出は、任意の実質的な回転運動のない対応する燃料ガスの噴出に比べて、分解前に、シリンダ内部でより短い距離を移動するだろう。これは、シリンダ内の所望のロケーションで燃料ガスの堆積を可能にし、これにより、より良い混合を達成できる。これは、燃料ガス出口に対向するシリンダ壁の代わりに、シリンダの中央部分に配置されることになる比較的大きな燃料ガス出口から生じる燃料ガス噴出も許容し、これは、燃料ガスの高速噴射と良好な配置の両方を可能にするだろう。

【0013】

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。内燃機関によって発生し、排気を圧縮するように構成されている排出ガスによって駆動するターボチャージャーを燃焼機関システムは備えていてもよい。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、デュアルヒューエルエンジンであってもよい。このようなデュアルヒューエルエンジンは、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、燃料ガスと掃気との混合を発火するための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てもよい。

【0014】

内燃機関は、例えば、重油または海洋ディーゼル油のような少量のパイロット燃料を噴射可能であるパイロット燃料システムのような専用発火システムを備えていてもよく、これは、正確に量り分け、ちょうどの量は、燃料と掃気の混合を発火することが可能であり、パイロット燃料の必要な量だけが使用される。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、サイズがより小さく、正確な量のパイロット燃料を噴射するのにより適切であり、これは、コンポーネントの大きなサイズがこの目的に適さないことによる。

【0015】

内燃機関の燃焼チャンバーに流体的に接続されている予燃チャンバーでパイロット燃料を噴射してもよい。代替的に、燃料と掃気との混合は、スパークプラグまたはレーザ着火を備える手段によって発火されてもよい。各シリンダには、シリンダの底に１つ以上の掃気入口が、シリンダの一番上に排出口が設けられてもよい。燃料ガス供給システムは、好ましくは、１つ以上の燃料ガス弁を介して、音速条件下で、すなわち音のスピードと等しい速度で、すなわち一定速度で、燃料ガスを噴射するように構成されている。ノズルのど（断面の最小エリア）に渡る圧力降下比がおおよそ２より大きいとき、音速条件を達成できる。

【0016】

いくつかの実施形態では、燃料ガスノズルは、燃料ガス中で回転運動を発生するように構成され、１つ以上のノズル出口を出る燃料ガスは、１つ以上のノズル出口のそれぞれにおいて、少なくとも０．０２５、少なくとも０．０５または少なくとも０．１のスワール数を有するだろう。

【0017】

スワール数は、流体中のスワールの明確に規定された測定である。これは、角運動量の軸方向磁束と軸運動量の軸方向磁束の比として規定される。幾何学的なノズル出口軸と整列するノズル出口表面においてシリンダの座標系を最初に確立することにより、これを推定してもよい。

【0018】

【数1】

【0019】

いくつかの実施形態では、１つ以上の燃料ガス弁は、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、圧縮ストロークの間、燃料ガスをシリンダに噴射するように構成されている。

【0020】

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。

【0021】

いくつかの実施形態では、燃料ガスノズルは、ガス中で回転運動を発生するように構成されているフロー変更要素を備えている。

【0022】

フロー変更要素は、燃料ガスノズルの挿入または一体化された部分であってもよく、すなわち、フロー変更要素と燃料ガスノズルは、一体型として形成されてもよい。

【0023】

いくつかの実施形態では、フロー変更要素は、第１の方向に、例えば、フロー変更要素から燃料ガスノズルの下流の第１の内部表面領域に向けて、ガスの第１の部分を誘導するように構成されている。

【0024】

いくつかの実施形態では、フロー変更要素は、第２の方向に、例えば、フロー変更要素の燃料ガスノズルの下流の第２の内部表面領域に向けて、燃料ガスの第２の部分を誘導するようにさらに構成されている。

【0025】

いくつかの実施形態では、フロー変更要素は、第３の方向に、例えば、フロー変更要素の燃料ガスノズルの下流の第３の内部表面領域に向けて、燃料ガスの第３の部分を誘導するようにさらに構成されている。

【0026】

いくつかの実施形態では、フロー変更要素は、第４の方向に、例えば、フロー変更要素の燃料ガスノズルの下流の第４の内部表面領域に向けて、燃料ガスの第４の部分を誘導するようにさらに構成されている。

【0027】

いくつかの実施形態では、フロー変更要素は、第１の方向にガスの第１の部分を誘導するように構成されている第１のチャネルを備えている。

【0028】

いくつかの実施形態では、フロー変更要素は、第２の方向にガスの第２の部分を誘導するように構成されている第２のチャネルを備えている。

【0029】

第１のチャネルは、第１の中央軸に沿って伸張する実質的に直線チャネルであってもよく、第２のチャネルは、第２の中央軸に沿って伸張する実質的に直線チャネルであってもよく、第１の中心軸と第２の中心軸は非平行である。第１の中央軸の方向ベクトルと第２の中央軸の方向ベクトルとの間の角度は、少なくとも１０度、少なくとも２０度、または、少なくとも３０度であってもよい。

【0030】

いくつかの実施形態では、フロー変更要素は、第３の方向に第３の部分を誘導するように構成されている第３のチャネルを備えている。

【0031】

いくつかの実施形態では、フロー変更要素は、第４の方向にガスの第４の部分を誘導するように構成されている第４のチャネルを備えている。

【0032】

第３のチャネルは、第３の中央軸に沿って伸張する実質的に直線チャネルであってもよく、第４のチャネルは、第４の中央軸に沿って伸張する実質的に直線チャネルであってもよく、第３の中心軸と第４の中心軸は非平行である。第３の中央軸の方向ベクトルと第４の中央軸の方向ベクトルとの間の角度は、少なくとも１０度、少なくとも２０度、または、少なくとも３０度であってもよい。

【0033】

いくつかの実施形態では、フロー変更要素は、少なくとも５度、少なくとも１０度、または、少なくとも２０度のフロー変更要素の燃料ガスの上流のフロー方向に対する入射角を有する第１の表面を備えている。

【0034】

いくつかの実施形態では、フロー変更要素は、少なくとも５度、少なくとも１０度、または、少なくとも２０度のフロー変更要素の燃料ガスの上流のフロー方向に対する入射角を有する第２の表面を備えている。

【0035】

いくつかの実施形態では、フロー変更要素は、少なくとも５度、少なくとも１０度、または、少なくとも２０度のフロー変更要素の燃料ガスの上流のフロー方向に対する入射角を有する第３の表面を備えている。

【0036】

いくつかの実施形態では、フロー変更要素は、少なくとも５度、少なくとも１０度、または、少なくとも２０度のフロー変更要素の燃料ガスの上流のフロー方向に対する入射角を有する第４の表面を備えている。

【0037】

第１、第２、第３、および／または、第４の表面は、実質的に平面であってもよい。第１、第２、第３、および／または、第４の表面は、異なって方向付けられてもよく、第１の表面は、燃料ガスノズルの第１の内部表燃領域に向けてガスの第１の部分を誘導するように構成され、第２の表面は、燃料ガスノズルの第２の内部表燃領域に向けてガスの第２の部分を誘導するように構成され、第３の表面は、燃料ガスノズルの第３の内部表燃領域に向けてガスの第３の部分を誘導するように構成され、および／または、第４の表面は、燃料ガスノズルの第４の内部表燃領域に向けてガスの第４の部分を誘導するように構成されている。

【0038】

いくつかの実施形態では、燃料ガス供給システムは、シリンダのうちの少なくとも１つに対して、第１のノズル出口および第２のノズル出口を備え、燃料ガス供給システムは、第１のノズル出口と第２のノズル出口とを出る燃料ガス中で回転運動を発生するように構成され、第１のノズル出口を出る燃料ガスの回転運動は、第２のノズル出口を出る燃料ガスの回転運動よりも強い。したがって、第１のノズル出口から生じる燃料ガスの噴出は、第２のノズル出口から生じる燃料ガスの噴出よりも、分解前に、シリンダ内をより短い距離を移動してもよい。したがって、２つの噴出からの燃料ガスは、シリンダ内の異なるポジションに配置されてもよく、したがって、より効果的な燃料ガスと掃気の混合の結果となる。

【0039】

いくつかの実施形態では、燃料ガス供給システムは、シリンダのうちの少なくとも１つに対して、第１の燃料ガス弁と第２の燃料ガス弁とを備え、第１の燃料ガス弁と第２の燃料ガス弁は、圧縮ストロークの間、燃料ガスをシリンダに噴射するように構成され、燃料ガスが掃気と混合することを可能にし、発火する前に掃気と燃料ガスとの混合を圧縮することを許容し、第１の燃料ガス弁と第２の燃料ガス弁は、燃料ガスノズルを有し、第１のノズル出口は、第１の燃料ガス弁の燃料ガスノズルのノズル出口であり、第２のノズル出口は、第２の燃料ガス弁の燃料ガスノズルのノズル出口である。

【0040】

いくつかの実施形態では、第１の燃料ガス弁は、第１のフロー変更要素を備え、第２の燃料ガス弁は、第２のフロー変更要素を備えている。

【0041】

いくつかの実施形態では、燃料ガス供給システムは、シリンダのうちの少なくとも１つに対して、圧縮ストロークの間、燃料ガスをシリンダに噴射するように構成されている第１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、発火する前に掃気と燃料ガスとの混合を圧縮することを許容し、第１の燃料ガス弁は、燃料ガスノズルを有し、第１のノズル出口と第２のノズル出口の両方は、第１の燃料ガス弁の燃料ガスノズルのノズル出口である。

【0042】

いくつかの実施形態では、第１の燃料ガス弁の燃料ガスノズルは、入口と出口を有する主なチャネルを備え、第１の２次チャネルは入口と出口を有し、第２の２次チャネルは入口と出口を有し、マニホルドは入口、第１の出口、および第２の出口を有し、主なチャネルの出口は、マニホルドの入口に接続され、マニホルドの第１の出口は、第１の２次チャネルに接続され、マニホルドの第２の出口は、第２の２次チャネルの入口に接続され、第１の２次チャネルの出口は、第１のノズル出口であり、第２の２次チャネルの出口は、第２のノズル出口である。

【0043】

いくつかの実施形態では、第１の２次チャネルは、第１のフロー変更要素を備えている。

【0044】

いくつかの実施形態では、第２の２次チャネルは、第２のフロー変更要素を備えており、第１のフロー変更要素は、ガス中で、第２のフロー変更要素によって発生するガス中の回転運動よりも強いガス中の回転運動を発生するように構成されている。

【0045】

第２の態様にしたがうと、本発明は、第１の態様に関連して開示したような２ストローク内燃機関に対する燃料ガス弁に関連し、燃料ガス弁は、圧縮ストロークの間、燃料ガスをシリンダに噴射するように適合され、燃料ガスが掃気と混合することを可能にし、発火する前に掃気と燃料ガスとの混合を圧縮することを許容し、燃料ガス弁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側に提供するための１つ以上のノズル出口を有し、燃料ガスノズルは、燃料ガス中で回転運動を発生するように構成されている。

【0046】

本発明の異なる態様を、上記および以下に説明するような２ストローク内燃機関および燃料ガス弁を含む異なる方法で実現でき、それぞれは、上記で説明した態様のうちの少なくとも１つに関連して説明した利益および利点のうちの１つ以上を生み出し、それぞれは、上記で説明した態様のうちの少なくとも１つに関連して説明したおよび／または従属請求項において開示す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有している。さらに、ここで説明する態様のうちの１つに関連して説明した実施形態は、他の態様に等しく適用されてもよいことが認識されるだろう。

【0047】

本発明の上記のおよび追加のオブジェクト、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。

【図面の簡単な説明】

【0048】

【図1】図１は、本発明の実施形態にしたがう、２ストローク内燃機関の断面を概略的に示している。

【図2】図２は、本発明の実施形態にしたがう、２ストローク内燃機関に対する燃料ガス弁２００の断面を概略的に示している。

【図3a】図３ａは、本発明の実施形態にしたがう、フロー変更要素３００を示している。

【図3b】図３ｂは、本発明の実施形態にしたがう、フロー変更要素３００を示している。

【図3c】図３ｃは、本発明の実施形態にしたがう、フロー変更要素３００を示している。

【図4】図４は、本発明の実施形態にしたがう、フロー変更要素４００を示している。

【図5a】図５ａは、本発明の実施形態にしたがう、フロー変更要素５００を示している。

【図5b】図５ｂは、本発明の実施形態にしたがう、フロー変更要素５００を示している。

【詳細な説明】

【0049】

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るかを例として示している。

【0050】

図１は、本発明の実施形態にしたがう、海洋船舶を推進するためのユニフロー掃気１００を有する大型低速ターボチャージ付き２ストローククロスヘッド内燃機関の断面図を概略的に示している。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を備えている。２ストローク内燃機関は、複数のシリンダ１０１を有している（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、掃気を提供するための掃気入口１０２、ピストン１０３、排出弁１０４、および、（概略的に図示されているにすぎない）１つ以上の燃料ガス弁１０５を備えている。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、その最も低いポジション（下死点）に示されている。ピストン１０３は、（示されていない）クランクシャフトに接続されているピストン棒を有している。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、圧縮ストロークの間、燃料ガスをシリンダに噴射するように構成され、燃料ガスが掃気と混合することを可能にし、発火する前に掃気と燃料ガスとの混合を圧縮することを許容し、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側に提供するための１つ以上のノズル出口を有している。燃料ガスノズルは、燃料ガス中で回転運動を発生するように構成されている。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いてその方向から０度および１３０度の間で回転するとき、燃料ガス弁１０５は、燃料ガスをシリンダ１０１に噴射するように構成されてもよい。好ましくは、燃料ガス弁１０５は、クランクシャフトが下死点から数度回転した後、燃料ガスを噴射することを開始するように構成され、燃料ガスが排出弁１０４と掃気入口１０２を通して出ることを回避するようにピストンは掃気入口１０２を通過する。掃気システム１１１は、掃気レシーバ１１０と空気冷却器１０６とを備えている。

【0051】

図２は、本発明の実施形態にしたがう、２ストローク内燃機関に対する燃焼ガス弁２００の断面を概略的に示している。燃料ガス弁は、弁シャフト２０１、弁ヘッド２０２、弁シート２０３、および、ノズル出口２０６を有する燃料ガスノズル２０４を備えている。燃料ガスノズルには、（概略的にのみ示している）フロー変更要素２０５が設けられてもよい。

【0052】

図３ａ−ｃは、本発明の実施形態にしたがう、フロー変更要素３００を示しており、図３ａは前面図を示し、図３ｂは平面図を示し、図３ｃはフロー変更要素３００の中央部分３０１の斜視図を示している。フロー変更要素は、第１の方向に、例えば、フロー変更要素３００から燃料ガスノズルの下流の第１の内部表面領域に向けて、ガスの第１の部分を誘導するように構成されている第１のチャネル３０２と、第２の方向に、例えば、フロー変更要素３００の燃料ガスノズルの下流の第２の内部表面領域に向けて、ガスの第２の部分を誘導するように構成されている第２のチャネル３０３と、第３の方向に、例えば、フロー変更要素３００の燃料ガスノズルの下流の第３の内面領域に向けて、燃料ガスの第３の部分を誘導するように構成されている第３のチャネル３０４と、第４の方向に、例えば、フロー変更要素３００の燃料ガスノズルの下流の第４の内部表面領域に向けて、ガスの第４の部分を誘導するように構成されている第４のチャネル３０５とを備えている。

【0053】

図４は、本発明の実施形態にしたがう、フロー変更要素４００を示している。フロー変更要素は、フロー変更要素４００の燃料ガスの上流のフロー方向に対して第１の入射角を有する第１の表面４０１と、フロー変更要素４００の燃料ガスの上流のフロー方向に対して第２の入射角を有する第２の表面４０２と、フロー変更要素４００の燃料ガスの上流のフロー方向に対して第３の入射角を有する第３の表面４０３と、フロー変更要素４００の燃料ガスの上流のフロー方向に対して第４の入射角を有する第４の表面４０４とを備えている。第１、第２、第３、および、第４の入射角は、少なくとも５度、少なくとも１０度、または、少なくとも２０度である。第１、第２、第３、および、第４の入射角は、異なっていてもよく、または、同じであってもよい。第１、第２、第３、および、第４の表面４０１、４０２、４０３、４０４を異なって方向付けもよく、第１の表面４０１は、燃料ガスノズルの第１の内部表面領域に向けてガスの第１の部分を誘導するように構成され、第２の表面４０２は、燃料ガスノズルの第２の内部表面領域に向けてガスの第２の部分を誘導するように構成され、第３の表面４０３は、燃料ガスノズルの第３の内部表面領域に向けてガスの第３の部分を誘導するように構成され、第４の表面４０４は、燃料ガスノズルの第４の内部表面領域に向けてガスの第４の部分を誘導するように構成されている。

【0054】

図５ａ−ｂは、本発明の実施形態にしたがう、フロー変更要素５００を示しており、図５ａは、平面図を示し、図５ｂは斜視図を示している。フロー変更要素５００は、中心線５０７に沿って伸張する第１のチャネル５０１と、中心線５０６に沿って伸張する第２のチャネル５０２とを備え、第１のチャネル５０１は入口５０３と出口を有し、第２のチャネル５０２は入口と出口５０５を有し、第１のチャネル５０１の出口は、第２のチャネル５０２の入口に接続され、第１のチャネル５０７の中心線の方向ベクトルと第２のチャネル５０６の中心線の方向ベクトルとの間の角度は、少なくとも３０度、６０度または８０度、すなわち、この実施形態では９０度である。第１のチャネル５０１は、さらに第２のチャネルから中心をはずれて構成され、すなわち、第１のチャネル５０１の中心線は、第２のチャネル５０２の中心線と交差せず、例えば、２つの中心線５０７、５０６間の距離は、第２のチャネルの出口５０５の平均直径の少なくとも５％とされる。

【0055】

いくつかの実施形態を詳細に説明し、示したが、本発明は、これらに限定されず、以下の特許請求の範囲で規定する主題事項の範囲内で、他の方法で具現化されてもよい。特に、他の実施形態を利用してもよく、本発明の範囲から逸脱せずに、構造的および機能的修正を行ってもよいことを理解すべきである。

【0056】

装置請求項において、いくつかの手段を列挙しており、これらの手段のうちのいくつかを、ハードウェアのうちの１つまたは同じアイテムによって具現化できる。ある手段を相互に異なる従属請求項において規定した、または異なる実施形態において説明したという単なる事実は、これらの手段の組み合わせを役立つように使用できないということを示さない。

【0057】

用語「備える」、「備えている」は、本明細書で使用されるとき、述べた特徴、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しないことを強調すべきである。

以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］ 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（１００）であって、
前記２ストローク内燃機関（１００）は、燃料ガス供給システムを介して燃料ガスをシリンダ（１０１）のうちの少なくとも１つに噴射するように構成され、
前記燃料ガス供給システムは、前記少なくとも１つのシリンダに対して、圧縮ストロークの間、前記燃料ガスを前記シリンダ（１０１）に噴射するように構成されている１つ以上の燃料ガス弁（１０５）を備え、前記燃料ガスが掃気と混合することを可能にし、発火する前に掃気と燃料ガスとの混合を圧縮することを許容し、
前記１つ以上の燃料ガス弁（１０５）は、燃料ガスを前記シリンダの内側に提供するための１つ以上のノズル出口（２０６）を有する燃料ガスノズル（２０４）を有し、前記燃料ガスノズル（２０４）は、前記燃料ガス中で回転運動を発生するように構成されることを特徴とする、２ストローク内燃機関。
［２］ 前記燃料ガスノズル（２０４）は、前記燃料ガス中で回転運動を発生するように構成されているフロー変更要素（２０５）を備える、［１］に記載の２ストローク内燃機関。
［３］ 前記フロー変更要素（２０５）は、第１の方向に前記燃料ガスの第１の部分を誘導するように構成されている、［１］または［２］に記載の２ストローク内燃機関。
［４］ 前記フロー変更要素（２０５）は、第２の方向に前記燃料ガスの第２の部分を誘導するようにさらに構成されている、［３］に記載の２ストローク内燃機関。
［５］ 前記フロー変更要素（３００）は、前記第１の方向に前記燃料ガスの前記第１の部分を誘導するように構成されている第１のチャネル（３０２）を備える、［３］または［４］に記載の２ストローク内燃機関。
［６］ 前記フロー変更要素（４００）は、少なくとも５度、少なくとも１０度、または、少なくとも２０度の前記フロー変更要素の前記燃料ガスの上流のフロー方向に対する入射角を有する第１の表面（４０１）を備える、［２］から［５］のうちのいずれか１項に記載の２ストローク内燃機関。
［７］ 前記燃料ガス供給システムは、前記シリンダのうちの少なくとも１つに対して、第１のノズル出口および第２のノズル出口を備え、前記燃料ガス供給システムは、前記第１のノズル出口と前記第２のノズル出口とを出る前記燃料ガス中で回転運動を発生するように構成され、前記第１のノズル出口を出る前記燃料ガスの回転運動は、前記第２のノズル出口を出る前記燃料ガスの回転運動よりも強い、［１］から［６］のうちのいずれか１項に記載の２ストローク内燃機関。
［８］ 前記燃料ガス供給システムは、前記シリンダのうちの少なくとも１つに対して、第１の燃料ガス弁と第２の燃料ガス弁とを備え、前記第１の燃料ガス弁と前記第２の燃料ガス弁は、前記圧縮ストロークの間、燃料ガスを前記シリンダに噴射するように構成され、前記燃料ガスが掃気と混合することを可能にし、発火する前に掃気と燃料ガスとの混合を圧縮することを許容し、
前記第１の燃料ガス弁と前記第２の燃料ガス弁は、燃料ガスノズルを有し、
前記第１のノズル出口は、前記第１の燃料ガス弁の前記燃料ガスノズルのノズル出口であり、前記第２のノズル出口は、前記第２の燃料ガス弁の前記燃料ガスノズルのノズル出口である、［７］に記載の２ストローク内燃機関。
［９］ 前記燃料ガス供給システムは、前記シリンダのうちの少なくとも１つに対して、前記圧縮ストロークの間、前記燃料ガスを前記シリンダに噴射するように構成されている第１の燃料ガス弁を備え、前記燃料ガスが掃気と混合することを可能にし、発火する前に掃気と燃料ガスとの混合を圧縮することを許容し、
前記第１の燃料ガス弁は、燃料ガスノズルを有し、
前記第１のノズル出口と前記第２のノズル出口の両方は、前記第１の燃料ガス弁の前記燃料ガスノズルのノズル出口である、［７］に記載の２ストローク内燃機関。
［１０］ 前記燃料ガス弁（１０５）は、前記圧縮ストロークの間、燃料ガスを前記シリンダに噴射するように適合され、前記燃料ガスが掃気と混合することを可能にし、発火する前に掃気と燃料ガスとの混合を圧縮することを許容し、
前記燃料ガス弁（１０５）は燃料ガスノズル（２０４）を有し、前記燃料ガスノズル（２０４）は燃料ガスを前記シリンダの内側に提供するための１つ以上のノズル出口（２０６）を有し、
前記燃料ガスノズル（２０４）は、前記燃料ガス中で回転運動を発生するように構成される、［１］から［９］のうちのいずれか１項に記載の２ストローク内燃機関に対する燃料ガス弁。

【図1】

【図2】

【図3a】

【図3b】

【図3c】

【図4】

【図5a】

【図5b】