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▶ ヴィンタートゥール ガス アンド ディーゼル リミテッドの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024087799
(43)【公開日】2024-07-01
(54)【発明の名称】内燃機関
(51)【国際特許分類】
F02M 67/14 20060101AFI20240624BHJP
F02M 45/08 20060101ALI20240624BHJP
F02D 19/08 20060101ALI20240624BHJP
F02D 41/40 20060101ALI20240624BHJP
F02M 61/14 20060101ALI20240624BHJP
F02B 23/02 20060101ALI20240624BHJP
【ＦＩ】
F02M67/14
F02M45/08 D
F02D19/08 Z
F02D41/40
F02M61/14 310U
F02B23/02 C
F02B23/02 M
【審査請求】未請求
【請求項の数】15
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2023212687
(22)【出願日】2023-12-18
(31)【優先権主張番号】22214572
(32)【優先日】2022-12-19
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(71)【出願人】
【識別番号】515191442
【氏名又は名称】ヴィンタートゥール ガス アンド ディーゼル リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110000855
【氏名又は名称】弁理士法人浅村特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ゲルマン ヴァイサー
(72)【発明者】
【氏名】クリストフ バロー
(72)【発明者】
【氏名】アンドレアス シュミット
【テーマコード（参考）】
3G023
3G066
3G092
3G301
【Ｆターム（参考）】
3G023AA01
3G023AB05
3G023AC05
3G023AC08
3G023AD06
3G023AF02
3G066AA07
3G066AA08
3G066AB04
3G066AB06
3G066AD08
3G066AD09
3G066BA01
3G092AA02
3G092AA03
3G092AA06
3G092AB12
3G092AB14
3G092AC10
3G092BB06
3G092DE03S
3G092FA15
3G301HA02
3G301HA03
3G301HA04
3G301HA23
3G301HA24
3G301JA21
3G301MA23
(57)【要約】 （修正有）
【課題】少量のパイロット燃料及び安定した混合気燃焼を提供する方法を提供する。
【解決手段】大型２ストローク内燃機関は、点火しにくい燃料を噴射する主噴射ノズル１１、１２を備え、周方向に等距離に配置される。また、点火しやすい燃料を噴射する主噴射ノズル１１、１２と同数のパイロット噴射ノズル２１、２２を備え、主噴射ノズル１１、１２の近くに配置される。点火しやすい燃料が、対応する主噴射ノズル１１、１２を介した点火しにくい燃料と一緒に、パイロット噴射ノズル２１、２２を介して燃焼室３内に噴射され、点火しやすい燃料が対応するパイロット噴射ノズル２１、２２を介して燃焼室に導入されることなく、主噴射ノズル１１、１２が点火しにくい燃料を噴射するように、動力サイクル中に主噴射ノズル１１、１２及びパイロット噴射ノズル２１、２２を制御するのに適した、並びに／又は制御するように適合された制御ユニット１０をさらに備える。
【選択図】図１
【解決手段】大型２ストローク内燃機関は、点火しにくい燃料を噴射する主噴射ノズル１１、１２を備え、周方向に等距離に配置される。また、点火しやすい燃料を噴射する主噴射ノズル１１、１２と同数のパイロット噴射ノズル２１、２２を備え、主噴射ノズル１１、１２の近くに配置される。点火しやすい燃料が、対応する主噴射ノズル１１、１２を介した点火しにくい燃料と一緒に、パイロット噴射ノズル２１、２２を介して燃焼室３内に噴射され、点火しやすい燃料が対応するパイロット噴射ノズル２１、２２を介して燃焼室に導入されることなく、主噴射ノズル１１、１２が点火しにくい燃料を噴射するように、動力サイクル中に主噴射ノズル１１、１２及びパイロット噴射ノズル２１、２２を制御するのに適した、並びに／又は制御するように適合された制御ユニット１０をさらに備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも１つのシリンダ（１）を有し、好ましくは少なくとも２００ｍｍの内径（２）を有し、特に複式燃料機関であり、往復ピストンを有する、内燃機関、好ましくは大型２ストローク内燃機関であって、
好ましくは液体の点火しにくい燃料を噴射するための、好ましくは周方向に等距離に配置された少なくとも２つの主噴射ノズル（１１、１２、１３）、好ましくは３つの主噴射ノズル（１１、１２、１３）を備え、
好ましくは液体の点火しやすい燃料を噴射するための少なくとも１つのパイロット噴射ノズル（２１、２２、２３）、好ましくは前記主噴射ノズル（１１、１２、１３）と同数のパイロット噴射ノズルを備える、内燃機関（１００）であり、
各パイロット噴射ノズルが、対応する主噴射ノズル（１１、１２、１３）の近くに配置されており、
点火しやすい燃料が、対応する主噴射ノズル（１１、１２、１３）を介した点火しにくい燃料と一緒に、前記パイロット噴射ノズル（２１、２２、２３）を介して前記燃焼室（３）内に噴射されるように、
及び
少なくとも１つの主噴射ノズル（１１、１２、１３）が、点火しやすい燃料が対応するパイロット噴射ノズル（２１、２２、２３）を介して前記燃焼室（３）に導入されることなく、点火しにくい燃料を噴射するように、
動力サイクル中に前記主噴射ノズル（１１、１２、１３）及び前記パイロット噴射ノズル（２１、２２、２３）を制御するのに適した、並びに／又は制御するように適合された制御ユニット（１０）を備える、
内燃機関。
好ましくは液体の点火しにくい燃料を噴射するための、好ましくは周方向に等距離に配置された少なくとも２つの主噴射ノズル（１１、１２、１３）、好ましくは３つの主噴射ノズル（１１、１２、１３）を備え、
好ましくは液体の点火しやすい燃料を噴射するための少なくとも１つのパイロット噴射ノズル（２１、２２、２３）、好ましくは前記主噴射ノズル（１１、１２、１３）と同数のパイロット噴射ノズルを備える、内燃機関（１００）であり、
各パイロット噴射ノズルが、対応する主噴射ノズル（１１、１２、１３）の近くに配置されており、
点火しやすい燃料が、対応する主噴射ノズル（１１、１２、１３）を介した点火しにくい燃料と一緒に、前記パイロット噴射ノズル（２１、２２、２３）を介して前記燃焼室（３）内に噴射されるように、
及び
少なくとも１つの主噴射ノズル（１１、１２、１３）が、点火しやすい燃料が対応するパイロット噴射ノズル（２１、２２、２３）を介して前記燃焼室（３）に導入されることなく、点火しにくい燃料を噴射するように、
動力サイクル中に前記主噴射ノズル（１１、１２、１３）及び前記パイロット噴射ノズル（２１、２２、２３）を制御するのに適した、並びに／又は制御するように適合された制御ユニット（１０）を備える、
内燃機関。
【請求項2】
前記シリンダ（１）が複数の掃気ポートを有し、前記複数の掃気ポートが、掃気及びそれに続く前記往復ピストンの上方移動中に、燃焼空気の旋回流が前記燃焼室（３）内に形成されるように配置されている、
請求項１に記載の内燃機関。
請求項１に記載の内燃機関。
【請求項3】
前記制御ユニット（１０）は、
好ましくは、点火しやすい燃料が対応するパイロット噴射ノズル（２１、２２、２３）を介して前記燃焼室（３）に導入されることなく噴射された前記点火しにくい燃料が、噴射された点火しにくい燃料と、対応するパイロット噴射ノズル（２１、２２、２３）を介して前記燃焼室（３）に導入される点火しやすい燃料との燃焼混合気によって点火されるように、
前記主噴射ノズル（１１、１２、１３）が好ましくは３～１８°ＣＡの時間間隔で連続して開くように、
動力サークル中に前記主噴射ノズル（１１、１２、１３）及び前記パイロット噴射ノズル（２１、２２、２３）を制御するのに適しており、並びに／又は制御するように適合されている、
請求項１又は２に記載の内燃機関。
好ましくは、点火しやすい燃料が対応するパイロット噴射ノズル（２１、２２、２３）を介して前記燃焼室（３）に導入されることなく噴射された前記点火しにくい燃料が、噴射された点火しにくい燃料と、対応するパイロット噴射ノズル（２１、２２、２３）を介して前記燃焼室（３）に導入される点火しやすい燃料との燃焼混合気によって点火されるように、
前記主噴射ノズル（１１、１２、１３）が好ましくは３～１８°ＣＡの時間間隔で連続して開くように、
動力サークル中に前記主噴射ノズル（１１、１２、１３）及び前記パイロット噴射ノズル（２１、２２、２３）を制御するのに適しており、並びに／又は制御するように適合されている、
請求項１又は２に記載の内燃機関。
【請求項4】
前記制御ユニット（１０）は、
前記パイロット噴射ノズル（２１、２２、２３）のうちの少なくとも１つが、点火しやすい燃料が対応するパイロット噴射ノズル（２１、２２、２３）によって噴射されることなく、前記点火しにくい燃料が前記少なくとも１つの主噴射ノズル（１１、１２、１３）を介して導入された後に、点火しやすい燃料を前記燃焼室（３）内に噴射するように、
動力サイクル中に前記主噴射ノズル（１１、１２、１３）及び前記パイロット噴射ノズル（２１、２２、２３）を制御するのに適しており、並びに／又は制御するように適合されており、
並びに／或いは、
前記制御ユニット（１０）は、
前記パイロット噴射ノズル（２１、２２、２３）のうちの少なくとも１つが、前記点火しやすい燃料が対応するパイロット噴射ノズル（２１、２２、２３）によって噴射されることなく、点火しにくい燃料が前記少なくとも１つの主噴射ノズル（１１、１２、１３）を介して導入される前に、点火しやすい燃料を前記燃焼室（３）内に噴射するように、
動力サークル中に前記主噴射ノズル（１１、１２、１３）及び前記パイロット噴射ノズル（２１、２２、２３）を制御するのに適しており、並びに／又は制御するように適合されている、
請求項３に記載の内燃機関。
前記パイロット噴射ノズル（２１、２２、２３）のうちの少なくとも１つが、点火しやすい燃料が対応するパイロット噴射ノズル（２１、２２、２３）によって噴射されることなく、前記点火しにくい燃料が前記少なくとも１つの主噴射ノズル（１１、１２、１３）を介して導入された後に、点火しやすい燃料を前記燃焼室（３）内に噴射するように、
動力サイクル中に前記主噴射ノズル（１１、１２、１３）及び前記パイロット噴射ノズル（２１、２２、２３）を制御するのに適しており、並びに／又は制御するように適合されており、
並びに／或いは、
前記制御ユニット（１０）は、
前記パイロット噴射ノズル（２１、２２、２３）のうちの少なくとも１つが、前記点火しやすい燃料が対応するパイロット噴射ノズル（２１、２２、２３）によって噴射されることなく、点火しにくい燃料が前記少なくとも１つの主噴射ノズル（１１、１２、１３）を介して導入される前に、点火しやすい燃料を前記燃焼室（３）内に噴射するように、
動力サークル中に前記主噴射ノズル（１１、１２、１３）及び前記パイロット噴射ノズル（２１、２２、２３）を制御するのに適しており、並びに／又は制御するように適合されている、
請求項３に記載の内燃機関。
【請求項5】
前記内燃機関（１００）が第１及び第２の主噴射ノズル（１１、１２）を備え、
前記制御ユニット（１０）は、
－対応するパイロット噴射ノズル（２２）によって点火しやすい燃料を噴射することなく、点火しにくい燃料が前記第２の主噴射ノズル（１２）によって噴射される前に、前記第１の主噴射ノズル（１１）が、対応するパイロット噴射ノズル（２１）が点火しやすい燃料を噴射するのと一緒に、点火しにくい燃料を噴射するように、
又は
－対応するパイロット噴射ノズル（２１）によって点火しやすい燃料を噴射することなく、点火しにくい燃料が前記第１の主噴射ノズル（１１）によって噴射された後に、前記第２の主噴射ノズル（１２）が、対応するパイロット噴射ノズル（２２）が点火しやすい燃料を噴射するのと一緒に、点火しにくい燃料を噴射するように、
動力サイクル中に前記主噴射ノズル（１１、１２）及び前記パイロット噴射ノズル（２１、２２）を制御するのに適しており、並びに／又は制御するように適合されている、
請求項１から４までのいずれか一項に記載の内燃機関。
前記制御ユニット（１０）は、
－対応するパイロット噴射ノズル（２２）によって点火しやすい燃料を噴射することなく、点火しにくい燃料が前記第２の主噴射ノズル（１２）によって噴射される前に、前記第１の主噴射ノズル（１１）が、対応するパイロット噴射ノズル（２１）が点火しやすい燃料を噴射するのと一緒に、点火しにくい燃料を噴射するように、
又は
－対応するパイロット噴射ノズル（２１）によって点火しやすい燃料を噴射することなく、点火しにくい燃料が前記第１の主噴射ノズル（１１）によって噴射された後に、前記第２の主噴射ノズル（１２）が、対応するパイロット噴射ノズル（２２）が点火しやすい燃料を噴射するのと一緒に、点火しにくい燃料を噴射するように、
動力サイクル中に前記主噴射ノズル（１１、１２）及び前記パイロット噴射ノズル（２１、２２）を制御するのに適しており、並びに／又は制御するように適合されている、
請求項１から４までのいずれか一項に記載の内燃機関。
【請求項6】
前記内燃機関（１００）が第１、第２、及び第３の主噴射ノズル（１１、１２、１３）を備え、
前記制御ユニット（１０）は、
－点火しにくい燃料が、対応するパイロット噴射ノズル（２２、２３）によって点火しやすい燃料を噴射することなく、前記第２及び前記第３の主噴射ノズル（１２、１３）によって連続して噴射される前に、前記第１の主噴射ノズル（１１）が、対応するパイロット噴射ノズル（２１）が点火しやすい燃料を噴射するのと一緒に、点火しにくい燃料を噴射するように、
又は
－対応するパイロット噴射ノズル（２１、２２）によって点火しやすい燃料を噴射することなく、前記第１及び第２の主噴射ノズル（１１、１２）によって点火しにくい燃料が連続して噴射された後に、前記第３の主噴射ノズル（１３）が、対応するパイロット噴射ノズル（２３）が点火しやすい燃料を噴射するのと一緒に、点火しにくい燃料を噴射するように、
又は
－前記第２の主噴射ノズル（１２）が、対応するパイロット噴射ノズル（２３）によって点火しやすい燃料を噴射することなく、前記第３の主噴射ノズル（１３）によって点火しにくい燃料が噴射される前であって、対応するパイロット噴射ノズル（２１）によって点火しやすい燃料を噴射することなく、前記第１の主噴射ノズル（１１）によって点火しにくい燃料が噴射された後に、対応するパイロット噴射ノズル（２２）が点火しやすい燃料を噴射するのと一緒に、点火しにくい燃料を噴射するように、
又は
－対応するパイロット噴射ノズル（２３）によって点火しやすい燃料を噴射することなく、前記第３の主噴射ノズル（１３）によって点火しにくい燃料が噴射される前に、前記第１及び前記第２の主噴射ノズル（１１、１２）が、対応するパイロット噴射ノズル（２１、２２）が点火しやすい燃料を噴射するのと一緒に、点火しにくい燃料を連続して噴射するように、
又は
－前記第２及び前記第３の主噴射ノズル（１２、１３）が、点火しにくい燃料が、対応するパイロット噴射ノズル（２１）によって点火しやすい燃料を噴射することなく、前記第１の主噴射ノズル（１１）によって噴射された後に、対応するパイロット噴射ノズル（２２、２３）が点火しやすい燃料を噴射するのと一緒に、点火しにくい燃料を連続して噴射するように、
動力サイクル中に前記主噴射ノズル及び前記パイロット噴射ノズル（２１、２２、２３）を制御するのに適しており、並びに／又は制御するように適合されている、
請求項１から５までのいずれか一項に記載の内燃機関。
前記制御ユニット（１０）は、
－点火しにくい燃料が、対応するパイロット噴射ノズル（２２、２３）によって点火しやすい燃料を噴射することなく、前記第２及び前記第３の主噴射ノズル（１２、１３）によって連続して噴射される前に、前記第１の主噴射ノズル（１１）が、対応するパイロット噴射ノズル（２１）が点火しやすい燃料を噴射するのと一緒に、点火しにくい燃料を噴射するように、
又は
－対応するパイロット噴射ノズル（２１、２２）によって点火しやすい燃料を噴射することなく、前記第１及び第２の主噴射ノズル（１１、１２）によって点火しにくい燃料が連続して噴射された後に、前記第３の主噴射ノズル（１３）が、対応するパイロット噴射ノズル（２３）が点火しやすい燃料を噴射するのと一緒に、点火しにくい燃料を噴射するように、
又は
－前記第２の主噴射ノズル（１２）が、対応するパイロット噴射ノズル（２３）によって点火しやすい燃料を噴射することなく、前記第３の主噴射ノズル（１３）によって点火しにくい燃料が噴射される前であって、対応するパイロット噴射ノズル（２１）によって点火しやすい燃料を噴射することなく、前記第１の主噴射ノズル（１１）によって点火しにくい燃料が噴射された後に、対応するパイロット噴射ノズル（２２）が点火しやすい燃料を噴射するのと一緒に、点火しにくい燃料を噴射するように、
又は
－対応するパイロット噴射ノズル（２３）によって点火しやすい燃料を噴射することなく、前記第３の主噴射ノズル（１３）によって点火しにくい燃料が噴射される前に、前記第１及び前記第２の主噴射ノズル（１１、１２）が、対応するパイロット噴射ノズル（２１、２２）が点火しやすい燃料を噴射するのと一緒に、点火しにくい燃料を連続して噴射するように、
又は
－前記第２及び前記第３の主噴射ノズル（１２、１３）が、点火しにくい燃料が、対応するパイロット噴射ノズル（２１）によって点火しやすい燃料を噴射することなく、前記第１の主噴射ノズル（１１）によって噴射された後に、対応するパイロット噴射ノズル（２２、２３）が点火しやすい燃料を噴射するのと一緒に、点火しにくい燃料を連続して噴射するように、
動力サイクル中に前記主噴射ノズル及び前記パイロット噴射ノズル（２１、２２、２３）を制御するのに適しており、並びに／又は制御するように適合されている、
請求項１から５までのいずれか一項に記載の内燃機関。
【請求項7】
少なくとも２つの主噴射ノズル（１１、１２、１３）が、前記燃焼室（３）内に、好ましくは周方向に等距離に配置され、点火しやすい燃料を噴射するための少なくとも１つのパイロット噴射ノズル（２１、２２、２３）のそれぞれが、対応する主噴射ノズル（１１、１２、１３）の近くに配置され、
－点火しやすい燃料を、前記対応する主ノズル（１１、１２、１３）を介した点火しにくい燃料と一緒に、前記パイロット噴射ノズルを介して前記燃焼室（３）に導入するステップと、
－同じ動力サイクル中に、対応するパイロット噴射ノズル（２１、２２、２３）を介して点火しやすい燃料を導入することなく、少なくとも１つの主噴射ノズル（１１、１２、１３）を介して点火しにくい燃料を噴射するステップと、
－好ましくは、対応するパイロット噴射ノズル（２１、２２、２３）を介して点火しやすい燃料を導入することなく、少なくとも１つの主噴射ノズル（１１、１２、１３）を介して噴射された前記点火しにくい燃料を、前記対応する主噴射ノズル（１１、１２、１３）を介した点火しにくい燃料と一緒に、前記パイロット噴射ノズルを介して前記燃焼室（３）内に噴射された点火しやすい燃料の燃焼混合気によって点火するステップと、
を含む、請求項１から６までのいずれか一項に記載の内燃機関を動作させるための方法。
－点火しやすい燃料を、前記対応する主ノズル（１１、１２、１３）を介した点火しにくい燃料と一緒に、前記パイロット噴射ノズルを介して前記燃焼室（３）に導入するステップと、
－同じ動力サイクル中に、対応するパイロット噴射ノズル（２１、２２、２３）を介して点火しやすい燃料を導入することなく、少なくとも１つの主噴射ノズル（１１、１２、１３）を介して点火しにくい燃料を噴射するステップと、
－好ましくは、対応するパイロット噴射ノズル（２１、２２、２３）を介して点火しやすい燃料を導入することなく、少なくとも１つの主噴射ノズル（１１、１２、１３）を介して噴射された前記点火しにくい燃料を、前記対応する主噴射ノズル（１１、１２、１３）を介した点火しにくい燃料と一緒に、前記パイロット噴射ノズルを介して前記燃焼室（３）内に噴射された点火しやすい燃料の燃焼混合気によって点火するステップと、
を含む、請求項１から６までのいずれか一項に記載の内燃機関を動作させるための方法。
【請求項8】
前記パイロット噴射ノズル（２１、２２、２３）のうちの少なくとも１つが、点火しやすい燃料が対応するパイロットノズル（２１、２２、２３）によって噴射されることなく、点火しにくい燃料が主噴射ノズル（１１、１２、１３）を介して導入された後に、点火しやすい燃料を前記燃焼室（３）内に噴射し、
並びに／或いは、
前記パイロット噴射ノズル（２１、２２、２３）（３）のうちの少なくとも１つが、点火しやすい燃料が対応するパイロット噴射ノズル（２１、２２、２３）によって噴射されることなく、点火しにくい燃料が主噴射ノズル（１１、１２、１３）を介して導入される前に、点火しやすい燃料を前記燃焼室（３）内に噴射する、
請求項７に記載の方法。
並びに／或いは、
前記パイロット噴射ノズル（２１、２２、２３）（３）のうちの少なくとも１つが、点火しやすい燃料が対応するパイロット噴射ノズル（２１、２２、２３）によって噴射されることなく、点火しにくい燃料が主噴射ノズル（１１、１２、１３）を介して導入される前に、点火しやすい燃料を前記燃焼室（３）内に噴射する、
請求項７に記載の方法。
【請求項9】
点火しにくい燃料が、３～１８°ＣＡの時間間隔で異なる主噴射ノズル（１１、１２、１３）によって連続して導入される、請求項７又は８に記載の方法。
【請求項10】
前記点火しにくい燃料が、エタノール、メータノール、アンモニアを含む群から選択される、請求項７から９までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項11】
前記点火しやすい燃料がディーゼル様燃料である、請求項７から１０までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項12】
前記内燃機関が第１及び第２の主噴射ノズル（１１、１２）を備え、
動力サイクル中に
－前記第１の主噴射ノズル（１１）が、対応するパイロット噴射ノズル（２２）によって点火しやすい燃料を噴射することなく、点火しにくい燃料が前記第２の主噴射ノズル（１２）によって噴射される前に、対応するパイロット噴射ノズル（２１）が点火しやすい燃料を噴射するのと一緒に、点火しにくい燃料を噴射し、
又は
－前記第２の主噴射ノズル（１２）が、対応するパイロット噴射ノズル（２１）によって点火しやすい燃料を噴射することなく、点火しにくい燃料が前記第１の主噴射ノズル（１１）によって噴射された後に、対応するパイロット噴射ノズル（２２）が点火しやすい燃料を噴射するのと一緒に、点火しにくい燃料を噴射する、
請求項７から１１までのいずれか一項に記載の方法。
動力サイクル中に
－前記第１の主噴射ノズル（１１）が、対応するパイロット噴射ノズル（２２）によって点火しやすい燃料を噴射することなく、点火しにくい燃料が前記第２の主噴射ノズル（１２）によって噴射される前に、対応するパイロット噴射ノズル（２１）が点火しやすい燃料を噴射するのと一緒に、点火しにくい燃料を噴射し、
又は
－前記第２の主噴射ノズル（１２）が、対応するパイロット噴射ノズル（２１）によって点火しやすい燃料を噴射することなく、点火しにくい燃料が前記第１の主噴射ノズル（１１）によって噴射された後に、対応するパイロット噴射ノズル（２２）が点火しやすい燃料を噴射するのと一緒に、点火しにくい燃料を噴射する、
請求項７から１１までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項13】
前記内燃機関が第１、第２、及び第３の主噴射ノズルを備え、
動力サイクル中に、
－前記第１の主噴射ノズル（１１）が、点火しにくい燃料が、対応するパイロット噴射ノズル（２２、２３）によって点火しやすい燃料を噴射することなく、前記第２及び前記第３の主噴射ノズル（１２、１３）によって連続して噴射される前に、対応するパイロット噴射ノズル（２１）が点火しやすい燃料を噴射するのと一緒に、点火しにくい燃料を噴射し、
又は
－前記第３の主噴射ノズル（１３）が、対応するパイロット噴射ノズル（２１、２２）によって点火しやすい燃料を噴射することなく、点火しにくい燃料が前記第１及び前記第２の主噴射ノズル（１１、１２）によって連続して噴射された後、対応するパイロット噴射ノズル（２３）が点火しやすい燃料を噴射するとともに、点火しにくい燃料を噴射し、
又は
－前記第２の主噴射ノズル（１２）が、点火しやすい燃料が対応するパイロット噴射ノズル（２３）によって噴射されることなく、点火しにくい燃料が前記第３の主噴射ノズル（１３）によって噴射される前であって、点火しやすい燃料が対応するパイロット噴射ノズル（２１）によって噴射されることなく、点火しにくい燃料が前記第１の主噴射ノズル（１１）によって連続して噴射された後に、対応するパイロット噴射ノズル（２２）が点火しやすい燃料を噴射するのと一緒に、点火しにくい燃料を噴射し、
又は
－前記第１及び前記第２の主噴射ノズル（１１、１２）が、対応するパイロット噴射ノズル（２３）によって点火しやすい燃料を噴射することなく、前記第３の主噴射ノズル（１３）によって点火しにくい燃料が噴射される前に、対応するパイロット噴射ノズル（２１、２２）が点火しやすい燃料を噴射するのと一緒に、点火しにくい燃料を連続して噴射し、
又は
－前記第２及び前記第３の主噴射ノズル（１２、１３）が、対応するパイロット噴射ノズル（２１）によって点火しやすい燃料を噴射することなく、前記第１の主噴射ノズル（１１）によって点火しにくい燃料が噴射された後に、対応するパイロット噴射ノズル（２２、２３）が点火しやすい燃料を噴射するのと一緒に、点火しにくい燃料を連続して噴射する、
請求項６から１２までのいずれか一項に記載の方法。
動力サイクル中に、
－前記第１の主噴射ノズル（１１）が、点火しにくい燃料が、対応するパイロット噴射ノズル（２２、２３）によって点火しやすい燃料を噴射することなく、前記第２及び前記第３の主噴射ノズル（１２、１３）によって連続して噴射される前に、対応するパイロット噴射ノズル（２１）が点火しやすい燃料を噴射するのと一緒に、点火しにくい燃料を噴射し、
又は
－前記第３の主噴射ノズル（１３）が、対応するパイロット噴射ノズル（２１、２２）によって点火しやすい燃料を噴射することなく、点火しにくい燃料が前記第１及び前記第２の主噴射ノズル（１１、１２）によって連続して噴射された後、対応するパイロット噴射ノズル（２３）が点火しやすい燃料を噴射するとともに、点火しにくい燃料を噴射し、
又は
－前記第２の主噴射ノズル（１２）が、点火しやすい燃料が対応するパイロット噴射ノズル（２３）によって噴射されることなく、点火しにくい燃料が前記第３の主噴射ノズル（１３）によって噴射される前であって、点火しやすい燃料が対応するパイロット噴射ノズル（２１）によって噴射されることなく、点火しにくい燃料が前記第１の主噴射ノズル（１１）によって連続して噴射された後に、対応するパイロット噴射ノズル（２２）が点火しやすい燃料を噴射するのと一緒に、点火しにくい燃料を噴射し、
又は
－前記第１及び前記第２の主噴射ノズル（１１、１２）が、対応するパイロット噴射ノズル（２３）によって点火しやすい燃料を噴射することなく、前記第３の主噴射ノズル（１３）によって点火しにくい燃料が噴射される前に、対応するパイロット噴射ノズル（２１、２２）が点火しやすい燃料を噴射するのと一緒に、点火しにくい燃料を連続して噴射し、
又は
－前記第２及び前記第３の主噴射ノズル（１２、１３）が、対応するパイロット噴射ノズル（２１）によって点火しやすい燃料を噴射することなく、前記第１の主噴射ノズル（１１）によって点火しにくい燃料が噴射された後に、対応するパイロット噴射ノズル（２２、２３）が点火しやすい燃料を噴射するのと一緒に、点火しにくい燃料を連続して噴射する、
請求項６から１２までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項14】
プログラムがコンピュータ上で実行されると、請求項６から１３までのいずれか一項に記載の方法のステップを実行するためのプログラム・コードを含むコンピュータ・プログラム。
【請求項15】
デジタル・コンピュータの内部メモリに直接ロードすることができ、前記プログラムが前記デジタル・コンピュータ上で実行されているときに請求項６から１３までのいずれか一項に記載の方法ステップを実行するソフトウェア・コード部分を含む、コンピュータ・プログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、独立請求項の前文に記載の内燃機関及び内燃機関を動作させるための方法に関する。
【0002】
本発明は、好ましくは、シリンダ内径が少なくとも２００ｍｍである、大型舶用若しくは船舶用機関又は定置機関のような内燃機関に関する。機関は、好ましくは、２ストローク機関又は２ストローク・クロス・ヘッド機関である。機関は、ガス機関、複式燃料又はマルチ燃料機関とすることができる。このような機関では、自己点火又は強制点火だけでなく、液体及び／又は気体燃料の燃焼も可能である。
【背景技術】
【0003】
内燃機関は、長手方向に掃気される２ストローク機関とすることができる。
【0004】
機関速度は、特に４ストローク機関の場合、好ましくは８００ＲＰＭ未満であり、特に２ストローク機関の場合、より好ましくは、低速機関の指定を示す２００ＲＰＭ未満である。
【0005】
大型船、特に物資を輸送するための船舶は、通常、内燃機関、特にディーゼル及び／又はガス機関、ほとんどは２ストローク・クロス・ヘッド機関によって動力を供給される。
【0006】
内燃機関という用語には、特に、パイロットとも呼ばれる第１の燃料の自己点火が、主燃料とも呼ばれる別の燃料の確実な点火のために使用される、複式燃料機関及び大型機関が含まれる。
【0007】
特に、点火しやすい燃料は、別の点火しにくい燃料を点火するために使用される。
【0008】
点火しやすい燃料は、ディーゼル燃料、又は合成若しくは生物由来の同様の特性を有する別の液体燃料であってもよい。
【0009】
この文脈内で、点火しやすい燃料に比べてより点火しにくい燃料はいずれも、点火しにくい燃料のカテゴリーに含まれる。このカテゴリーには、オットー燃料、特に、純粋なメータノール燃料又はエタノール燃料などのアルコール燃料、水又は他の溶媒と混合されたこれら２つの燃料のいずれか、或いはＬＮＧ、ＬＰＧ又はアンモニアなどの他の燃料（純粋な、又は水若しくは他の溶媒と混合された）が含まれる。
【0010】
この文脈内で、点火しやすい燃料及び点火しにくい燃料は、好ましくは液体燃料である。
【0011】
このような燃料の機関シリンダ内での点火は、限定された燃焼性、例えば少なくとも１００℃の高い自己発火温度、及び最小の点火エネルギーなどの、特有の点火及び燃焼特性のために、深刻な技術的課題である。
【0012】
さらに、例えばディーゼル又はＨＦＯのような従来の燃料と比較して、これらの燃料の一部に関連付けられた高い蒸発潜熱が、点火のさらなる阻害要因として作用する冷却効果を引き起こす可能性がある。
【0013】
これらすべてにより、パイロット噴射の位置及びタイミング、パイロット噴射器のレイアウト、並びにパイロット燃料の量に厳しい要件が課される。
【0014】
独国特許第１０２０１９１３４６２８Ａ１号は、機関を動作させるための方法を開示しており、点火しにくい燃料が少なくとも１つのシリンダの燃焼室で燃焼され、この目的のために、点火しやすい燃料の助けを借りて点火される。点火しにくい燃料は、点火しやすい燃料の噴射と同時に、及び／又は点火しやすい燃料の噴射後のある時点で、主噴射を介してそれぞれのシリンダの燃焼室に導入される。点火しにくい燃料はまた、点火しやすい燃料の噴射の前に、少なくとも１回の追加の噴射を経て、それぞれのシリンダの燃焼室に導入される。点火しにくい燃料を導入するための第１の噴射装置は、点火しやすい燃料を導入するための第２の噴射装置の近くに配置されており、燃料の混合を達成することができるようになっている。
【0015】
燃焼サイクル中の最適な圧力プロファイルを達成するために、欧州特許第０５８６７７５Ａ１号は、少なくとも２つの噴射ノズルによって燃料を噴射することを開示しており、これらの噴射ノズルは、１つの噴射ノズルから噴出する燃料ジェットが他の噴射ノズルから噴出する燃料ジェットに影響を及ぼさないように燃焼室に配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0016】
【特許文献1】独国特許第１０２０１９１３４６２８Ａ１号
【特許文献2】欧州特許第０５８６７７５Ａ１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0017】
本発明の目的は、従来技術の欠点を回避することであり、特に、少量のパイロット燃料及び安定した混合気燃焼を提供する内燃機関及び内燃機関を動作させる方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0018】
この課題は、独立請求項に記載の内燃機関及び内燃機関を動作させるための方法によって解決される。
【0019】
本発明によると、内燃機関は、少なくとも１つのシリンダを有する。シリンダは、好ましくは、少なくとも２００ｍｍの内径を有する。本機関は、特に、複式燃料機関である。
【0020】
内燃機関は、好ましくは大型２ストローク内燃機関であり、より好ましくは長手方向に掃気される大型機関である。
【0021】
内燃機関は、下側反転点（ＢＤＣ： ｌｏｗｅｒ ｒｅｖｅｒｓａｌ ｐｏｉｎｔ）と上側反転点（ＴＤＣ：ｕｐｐｅｒ ｒｅｖｅｒｓａｌ ｐｏｉｎｔ）との間でシリンダ軸に沿って前後に移動するように配置された往復ピストンを備える。シリンダ・カバー及びシリンダ壁は、ピストンと共に燃焼室を画定する。典型的には、排気弁がシリンダ・カバーに配置され、この排気弁によって燃焼ガスを燃焼室から除去することができる。掃気ポートが下側反転点に近接してシリンダ壁に配置されてもよく、この掃気ポートを通って燃焼空気が燃焼室に入ることができる。前記燃焼空気は、純粋な空気、又は空気と再循環排ガスとの混合気などの不活性ガスの割合が増加した混合気から構成されていてもよい。
【0022】
内燃機関は、好ましくは液体の点火しにくい燃料を噴射するための、少なくとも２つの主噴射ノズル、好ましくは２つ又は３つの主噴射ノズルを備える。
【0023】
主噴射ノズルは、それぞれの場合に１つの主噴射ノズルから噴出する燃料噴流が、それぞれの場合に別の主噴射ノズルから噴出する燃料噴流に影響を及ぼさないように燃焼室に配置されていてよい。
【0024】
好ましくは、主ノズルは、シリンダ軸の同じ高さで周方向に等距離に配置される。
【0025】
内燃機関は、好ましくは液体の点火しやすい燃料を噴射するための少なくとも１つのパイロット噴射ノズルを備える。
【0026】
主噴射ノズルのそれぞれ及び／又はパイロット噴射ノズルのそれぞれは、３～７個の噴射孔を備えることができる。孔の直径は、０．３～２．５ｍｍであってもよい。
【0027】
内燃機関は、パイロット噴射ノズルとして使用される専用のパイロット燃料噴射器を備えることができる。或いは、点火しやすい燃料を注入するために、バックアップ燃料噴射器を使用することができる。
【0028】
各パイロット噴射ノズルは、対応する主噴射ノズルの近くに配置されている。この文脈内で、「近く」とは、パイロット噴射ノズルが主噴射ノズルに近接して配置されること、すなわち、パイロット噴射ノズルと近くの主噴射ノズルとの間の距離が、主噴射ノズルと隣接する主噴射ノズルとの間の距離よりも小さいことを意味する。
【0029】
主噴射ノズルは、次の最も近い主噴射ノズルから少なくとも２５°、好ましくは少なくとも６０°、９０°又は１２０°だけ離間されていてもよい。シリンダが２つの主噴射ノズルのみを備える場合、主噴射ノズルは１８０°離間されていてもよく、シリンダが３つの主噴射ノズルを備える場合、主噴射ノズルは１２０°離間されていてもよい。主噴射ノズルと対応するパイロット噴射ノズルとの間の距離は、３５°よりも小さくてもよい。この角度は、シリンダ軸に垂直な平面における、シリンダ軸に対する周方向距離を指す。
【0030】
パイロット噴射ノズルの数は、主噴射ノズルの数以下である。
【0031】
好ましくは、シリンダは、主噴射ノズルと同数のパイロット噴射ノズルを備える。この場合、機関は、以下に説明するように、異なる噴射モードで動作することができる。
【0032】
内燃機関は、点火しやすい燃料が、対応する主噴射ノズルを介した点火しにくい燃料と一緒に、パイロット噴射ノズルを介して燃焼室内に噴射されるように、動力サイクル中に主噴射ノズル及びパイロット噴射ノズルを制御するのに適した、並びに／又は制御するように適合された制御ユニットを備える。
【0033】
この文脈内で、「一緒に」噴射されるとは、点火しやすい燃料が、点火しにくい燃料の噴射と同時に、及び／又は対応する主ノズルを介した点火しにくい燃料の噴射の直前又は直後に、好ましくは±４°ＣＡの時間間隔内に、より好ましくは±３°ＣＡの時間間隔内に噴射されることを意味する。
【0034】
本出願内で、時間間隔は、動力サイクルの単位で測定され、それぞれのクランク角の差として与えられる。動力サイクル全体は、２ストローク機関では３６０°ＣＡ、４ストローク機関では７２０°の持続時間を有する。
【0035】
制御ユニットは、点火しやすい燃料が対応するパイロット噴射ノズルを介して燃焼室に導入されることなく、少なくとも１つの主噴射ノズルが点火しにくい燃料を噴射するように、動力サイクル中に主噴射ノズル及びパイロット噴射ノズルを制御するのにさらに適しており、並びに／又は制御するように適合されている。
【0036】
それぞれの主噴射ノズルは、近くに配置された対応するパイロット噴射ノズルを有していても、有していなくてもよい。
【0037】
したがって、制御ユニットは、点火しやすい燃料は点火しにくい燃料と常に一緒に噴射されるが、点火しにくい燃料は点火しやすい燃料なしに噴射され得るように、主噴射ノズル及びパイロット噴射ノズルを制御するのに適しており、並びに／又は制御するように適合されている。
【0038】
制御ユニットは、噴射される燃料の量を設定するように、それぞれの弁を開くように、噴出圧力を提供するように、及び／又は開放持続時間を設定するように構成されてもよい。
【0039】
本発明によるパイロット噴射ノズルの適切な位置決め及びパイロット噴射の適切なタイミングにより、パイロット燃料の必要量の削減が可能になり、噴射された点火しにくい燃料と取り込まれた燃焼空気との混合気の安定した燃焼が保証される。パイロット燃料、この場合は点火しやすい燃料を、すべての主噴射と一緒に、この場合は点火しにくい燃料の噴射と常に一緒に噴射する必要はない。
【0040】
点火しにくい燃料が点火しやすい燃料と一緒に噴射されると、燃焼混合気が生成される。点火しやすい燃料は、パイロット噴射ノズルを介して噴射される。点火しにくい燃料は、対応する主噴射ノズルを介して噴射される。したがって、この文脈内では、燃焼混合気は、対応する噴射ノズルの噴射によってのみ生成され得る。
【0041】
燃焼混合気は、先に噴射された、又は好ましくは後から噴射されるさらなる点火しにくい燃料を点火することができる。それによって、燃焼混合気が成長し、後から噴射されるさらなる点火しにくい燃料を点火することができる。
【0042】
シリンダは、複数の掃気ポートを有することができ、複数の掃気ポートは、掃気及びそれに続く往復ピストンの上方移動中に、燃焼空気の旋回流が燃焼室内に形成されるように配置される。掃気ポートは、流入ガスにシリンダ軸に対して周方向又は接線方向を与える、シリンダ壁を貫く流路を提供することができる。
【0043】
旋回流は、燃焼混合気と、噴射された点火しにくい燃料とを周方向に移動させる。
【0044】
特に主噴射器の噴射孔の向きに応じて、旋回の強さが、燃料噴射によってもたらされる運動量によってさらに影響を受けることがある。
【0045】
燃焼混合気を、点火トーチとして周方向に移動させることができる。
【0046】
点火しにくい燃料は、旋回流によって燃焼混合気に向かって移動することができ、及び／又は燃焼混合気は、旋回流によって点火しにくい噴射燃料に向かって移動することができ、その結果、対応する点火しやすい燃料なしに噴射された点火しにくい燃料を、燃焼混合気によって点火することができる。
【0047】
旋回方向及びそれぞれの周方向に関して、パイロット噴射ノズルはそれぞれ、それぞれの主噴射ノズルの上流又は下流に、５°～４５°、好ましくは２０°～３５°の角距離で配置されてもよい。
【0048】
噴射のタイミングは、旋回流に適合させることができる。
【0049】
パイロット噴射ノズルの開放期間は、点火しにくい主燃料の噴射期間よりも明らかに短い。この期間はまた、点火しにくい燃料又は燃焼混合気を、ある主噴射ノズルの位置から下流の次の主噴射ノズルまで運ぶために旋回が必要とする時間よりも短い。パイロット燃料噴射持続時間は、好ましくは１０ミリ秒未満、より好ましくは６ミリ秒未満である。
【0050】
制御ユニットは、主噴射ノズルが、連続して又は逐次的に、好ましくは３°ＣＡ～１８°ＣＡの時間間隔で開放されるように、動力サークル中に主噴射ノズル及びパイロット噴射ノズルを制御するのに適していてもよく、並びに／又は制御するように適合されていてもよい。好ましくは、すべての主噴射ノズルは、１回の動力サイクル中に１回、点火しにくい燃料を噴射するために開放される。
【0051】
点火しやすい燃料が対応するパイロット噴射ノズルを介して燃焼室に導入されることなく噴射される点火しにくい燃料は、特に、点火しにくい燃料が、燃焼混合気が生成された後に点火しやすい燃料なしで噴射された場合、噴射された点火しにくい燃料と、対応するパイロット噴射ノズルを介して燃焼室に導入される点火しやすい燃料との燃焼混合気によって点火されてもよい。
【0052】
連続する噴射間の時間遅延は、主噴射ノズルの数、主噴射ノズル間の距離、ボア・サイズ、及び燃料噴霧又はジェットの伝播速度に関して適合されていてもよい。
【0053】
伝播速度は、典型的には、主燃料圧、旋回速度又は充填密度の変化に伴って変化する。
【0054】
制御ユニットは、主噴射ノズルの数、主噴射ノズル間の距離、ボアのサイズ、ピストン速度、掃気ポートの向き、点火しにくい燃料の噴射圧力、掃気中の掃気マニホールドとシリンダとの間及び／又は掃気マニホールドと排気レシーバとの間の圧力差、燃焼空気密度、主燃料密度、主噴射ノズルの直径及び幾何学的形状のうちの少なくとも１つに応じて、連続する噴射間の時間遅延を制御するのに適していてもよく、並びに／又は制御するように適合されていてもよい。
【0055】
制御ユニットは、点火しやすい燃料が対応するパイロット噴射ノズルによって噴射されることなく、点火しにくい燃料が少なくとも１つの主噴射ノズルを介して導入された後に、パイロット噴射ノズルのうちの少なくとも１つが点火しやすい燃料を燃焼室内に噴射するように、動力サイクル中に主噴射ノズル及びパイロット噴射ノズルを制御するのに適していてもよく、並びに／又は制御するように適合されていてもよい。
【0056】
点火しにくい燃料は、シリンダ内で点火されない特定の時間を有する。点火しやすい燃料がシリンダに入り、点火しやすい燃料と一緒に噴射される点火しにくい燃料を点火すると、既にシリンダ内にある点火しにくい燃料も点火される。旋回流の場合、点火しにくい燃料は、点火しやすい燃料と一緒に噴射される、さらなる点火しにくい燃料の上流に噴射される。
【0057】
未点火の主燃料は、後から噴射され点火された主燃料を通過してもよく、対応するパイロット噴射ノズルによって噴射された点火しやすい燃料によって、又は、それぞれの主燃料の点火後に未点火の主燃料が次の下流の主点火ノズルに到達した場合には、この後から噴射され点火された主燃料によって形成された点火トーチによって、この後から噴射された主燃料と一緒に点火されてもよい。
【0058】
それぞれのノズルを適切な時間間隔で開閉することによって、先に噴射された未点火の主燃料の到着を後の燃焼と同期させることができる。
【0059】
代替として又は加えて、制御ユニットは、点火しやすい燃料が対応するパイロット噴射ノズルによって噴射されることなく、点火しにくい燃料が少なくとも１つの主噴射ノズルを介して導入される前に、パイロット噴射ノズルのうちの少なくとも１つが燃焼室内に点火しやすい燃料を噴射するように、動力サークル中に主噴射ノズル及びパイロット噴射ノズルを制御するのに適していてもよく、並びに／又は制御するように適合されていてもよい。
【0060】
適切な時間間隔でそれぞれのノズルを開閉することによって、先の噴射ジェットの火炎前面の到着を後の噴射と同期させることができる。
【0061】
点火しやすい燃料が対応するパイロット噴射ノズルによってシリンダ内に噴射されることなく、点火しにくい燃料が少なくとも１つの主噴射ノズルを介して導入される場合、点火しにくい燃料は、点火しやすい対応する燃料によって既に点火されている。点火トーチが形成されている。したがって、後から導入された点火しにくい燃料は、既存の点火トーチによって点火される。旋回流の場合、点火しやすい燃料と一緒に噴射される点火しにくい燃料は、さらなる点火しにくい燃料の上流側で噴射される。
【0062】
内燃機関は、第１及び第２の主噴射ノズルを備えることができる。好ましくは、内燃機関は、第１及び第２の主噴射ノズルのみを備え、これらは、シリンダ軸に対して主に１８０°の周方向距離で互いに対向して配置されてもよい。
【0063】
制御ユニットは、対応するパイロット噴射ノズルによって点火しやすい燃料を噴射することなく、点火しにくい燃料が第２の主噴射ノズルによって噴射される前に、第１の主噴射ノズルが、対応するパイロット噴射ノズルが点火しやすい燃料を噴射するのと一緒に、点火しにくい燃料を噴射するように、動力サイクル中に主噴射ノズル及びパイロット噴射ノズルを制御するのに適していてもよく、並びに／又は制御するように適合されていてもよい。
【0064】
上記で説明したように、一緒に噴射された燃料が点火し、後から噴射された点火しにくい燃料を点火する点火トーチを形成する。
【0065】
或いは、制御ユニットは、対応するパイロット噴射ノズルによって点火しやすい燃料を噴射することなく、点火しにくい燃料が第１の主噴射ノズルによって噴射された後に、第２の主噴射ノズルが、対応するパイロット噴射ノズルが点火しやすい燃料を噴射するのと一緒に、点火しにくい燃料を噴射するように、動力サイクル中に主噴射ノズル及びパイロット噴射ノズルを制御するのに適していてもよく、並びに／又は制御するように適合されていてもよい。
【0066】
上記で説明したように、好ましくは、点火しやすい燃料は、対応する主噴射ノズルによって噴射された点火しにくい燃料、並びに先に噴射され、旋回によって点火しやすい燃料が噴射された領域に運ばれた未点火の燃料を燃焼させることができる。
【0067】
或いは、点火しやすい燃料なしに噴射された点火しにくい燃料は、点火しやすい燃料によって点火しにくい燃料が点火された後に、下流の主噴射ノズルに到達する可能性がある。この場合、一緒に噴射された燃料が燃焼し、そうして形成された点火トーチが、既にシリンダ内にある未点火の点火しにくい燃料を点火する。
【0068】
内燃機関は、第１、第２、及び第３の主噴射ノズルを備えることができる。
【0069】
好ましくは、内燃機関は、正確に３つの主噴射ノズルを備え、これらの主噴射ノズルは、シリンダ軸の周りに均等に分布していてもよく、シリンダ軸に対して主に１２０°の周方向距離を有することができる。
【0070】
すべての主噴射ノズルは、それぞれのパイロット噴射ノズルを伴うことができ、したがって、主噴射ノズルのそれぞれは、第１、第２、又は第３の主噴射ノズルと見なされてもよい。
【0071】
好ましくは、旋回流の周方向に関して、第２の主噴射ノズルは、第３の主噴射ノズルの上流側に隣接して配置されており、第１の主噴射ノズルは、第２の主噴射ノズルの上流側に隣接して配置されている（したがって、第３の主噴射ノズルは、第１の主噴射ノズルの上流側に隣接して配置されている）。
【0072】
制御ユニットは、対応するパイロット噴射ノズルによって点火しやすい燃料を噴射することなく、点火しにくい燃料が第２及び第３の主噴射ノズルによって好ましくは連続して噴射される前に、第１の主噴射ノズルが、対応するパイロット噴射ノズルが点火しやすい燃料を噴射するのと一緒に、点火しにくい燃料を噴射するように、動力サイクル中に主噴射ノズル及びパイロット噴射ノズルを制御するのに適していてもよく、並びに／又は制御するように適合されていてもよい。
【0073】
一緒に噴射された燃料が燃焼して、第２の主噴射ノズルによって後から噴射される点火しにくい燃料を点火する点火トーチを形成する。次いで、燃焼混合気は、第３の主噴射ノズルによって最終的に噴射された点火しにくい燃料を点火する。
【0074】
或いは、制御ユニットは、対応するパイロット噴射ノズルによって点火しやすい燃料を噴射することなく、点火しにくい燃料が第１及び第２の主噴射ノズルによって好ましくは連続して噴射された後に、第３の主噴射ノズルが、対応するパイロット噴射ノズルが点火しやすい燃料を噴射するのと一緒に、点火しにくい燃料を噴射するように、動力サイクル中に主噴射ノズル及びパイロット噴射ノズルを制御するのに適していてもよく、並びに／又は制御するように適合されていてもよい。
【0075】
一緒に噴射された燃料が燃焼して、それぞれの点火トーチが、第１及び第２の主噴射ノズルによって噴射され、既にシリンダ内にある未点火の点火しにくい燃料を点火する。
【0076】
或いは、制御ユニットは、対応するパイロット噴射ノズルによって点火しやすい燃料を噴射することなく、第３の主噴射ノズルによって点火しにくい燃料が噴射される前であって、対応するパイロット噴射ノズルによって点火しやすい燃料を噴射することなく、第１の主噴射ノズルによって点火しにくい燃料が噴射された後に、第２の主噴射ノズルが、対応するパイロット噴射ノズルが点火しやすい燃料を噴射するのと一緒に、点火しにくい燃料を噴射するように、動力サイクル中に主噴射ノズル及びパイロット噴射ノズルを制御するのに適していてもよく、並びに／又は制御するように適合されていてもよい。
【0077】
一緒に噴射された燃料が燃焼して、点火トーチを形成し、この点火トーチが、第１の主噴射ノズルによって噴射され、既にシリンダ内にある未点火の点火しにくい燃料を点火する。その後、既に燃焼している燃料の混合気は、第３の主噴射ノズルによって後から噴射される点火しにくい燃料を点火する。
【0078】
或いは、制御ユニットは、対応するパイロット噴射ノズルによって点火しやすい燃料を噴射することなく、点火しにくい燃料が第３の主噴射ノズルによって噴射される前に、第１及び第２の主噴射ノズルのそれぞれが、対応するパイロット噴射ノズルが点火しやすい燃料を噴射するのと一緒に、点火しにくい燃料を連続して噴射するように、動力サイクル中に主噴射ノズル及びパイロット噴射ノズルを制御するのに適していてもよく、並びに／又は制御するように適合されていてもよい。
【0079】
一緒に噴射された燃料が燃焼して、燃え上がった燃料が、第３の主噴射ノズルによって後から噴射される点火しにくい燃料を点火する。
【0080】
或いは、制御ユニットは、対応するパイロット噴射ノズルによって点火しやすい燃料を噴射することなく、点火しにくい燃料が第１の主噴射ノズルによって噴射された後に、第２及び第３の主噴射ノズルがそれぞれ、対応するパイロット噴射ノズルが点火しやすい燃料を噴射するのと一緒に、点火しにくい燃料を連続して噴射するように、動力サイクル中に主噴射ノズル及びパイロット噴射ノズルを制御するのに適していてもよく、並びに／又は制御するように適合されていてもよい。
【0081】
一緒に噴射された燃料は、既にシリンダ内にある点火しにくい燃料を点火する。
【0082】
制御ユニットは、好ましくは上述したように、様々な主噴射ノズル及びパイロット噴射ノズルによる噴射の順序が決定される動作モードを設定及び／又は選択するように構成することができる。
【0083】
さらに、制御ユニットは、動作モード、パイロット噴射ノズルの選択、及び／又は噴射の順序を変更するように、特に、２つ以上のパイロット噴射ノズルが利用可能である場合に噴射に使用されるパイロット噴射ノズルを変更するように構成されてもよい。
【0084】
噴射用に選択されたパイロット噴射ノズルは、動力サイクルごとに、又は規定数の動力サイクル後に変更されてもよい。
【0085】
制御ユニットは、噴射及び点火が所定の順序で異なる主噴射ノズルから開始される場合に、噴射器の均一な寿命消費及びシリンダ部品／構成要素の均一な熱機械的負荷を保証するために、回転点火スケジュールを調整するように構成されてもよい。
【0086】
このオプションは、各主噴射ノズルが近接してパイロット噴射ノズルを伴う場合に、回転対称の配置を想定している。
【0087】
本発明によると、この目的は、特に上述したような内燃機関を動作させるための方法によって解決される。内燃機関は、少なくとも２つの主噴射ノズルを備え、これらの主噴射ノズルは、それぞれの場合に１つの主噴射ノズルから噴出する燃料ジェットが、それぞれの場合に他の主噴射ノズルから噴出する燃料ジェットに影響を及ぼさないように、燃焼室内に配置されている。
【0088】
好ましくは、主噴射ノズルは、周方向に等距離に配置される。点火しやすい燃料を噴射するための少なくとも１つのパイロット噴射ノズルのそれぞれは、対応する主噴射ノズルの近くに配置される。
【0089】
本方法は、好ましくは液体の点火しやすい燃料を、対応する主ノズルを介した好ましくは液体の点火しにくい燃料と一緒に、パイロット噴射ノズルを介して燃焼室に導入するステップを含む。本方法は、対応するパイロット噴射ノズルを介して、点火しやすい燃料を導入することなく、少なくとも１つの主噴射ノズルを介して、好ましくは液体の点火しにくい燃料を噴射するさらなるステップを含む。
【0090】
本ステップは、同じ動力サイクル中に行われ、第２のステップが第１のステップの後に行われてもよく、又はその逆でもよい。
【0091】
対応するパイロット噴射ノズルを介して点火しやすい燃料を導入することなく、少なくとも１つの主噴射ノズルを介して噴射された点火しにくい燃料は、パイロット噴射ノズルを介して燃焼室内に噴射された点火しやすい燃料と、対応する主ノズルを介した点火しにくい燃料との燃焼混合気によって点火されてもよい。好ましくは、点火しやすい燃料を導入することなく少なくとも１つの主噴射ノズルを介して噴射される点火しにくい燃料は、燃焼混合気の生成後に噴射される。
【0092】
或いは、パイロット噴射ノズルのうちの少なくとも１つは、点火しやすい燃料が対応するパイロットノズルによって噴射されることなく、点火しにくい燃料が主噴射ノズルを介して導入された後に、点火しやすい燃料を燃焼室内に噴射することができる。動力サイクル中、異なる主噴射ノズルによって導入された点火しにくい燃料はすべて、少なくとも１つの対応するパイロット噴射ノズルによって導入された点火しやすい燃料によって点火されるか、又は、燃焼混合気によって点火される。
【0093】
パイロット噴射ノズルのうちの少なくとも１つは、点火しやすい燃料が対応するパイロット噴射ノズルによって噴射されることなく、点火しにくい燃料が主噴射ノズルを介して導入される前に、点火しやすい燃料を燃焼室内に噴射することができ、点火しにくい燃料は、点火しやすい燃料と先に噴射された点火しにくい燃料とによって引き起こされる点火トーチによって点火される。
【0094】
点火しにくい燃料は、３～１８°ＣＡの時間間隔で異なる主噴射ノズルによって動力サイクル中に連続して導入されてもよい。
【0095】
点火しにくい燃料は、エタノール、メータノール、アンモニアを含むか、又はそれらからなる群から選択されてもよい。
【0096】
点火しやすい燃料は、ディーゼル様燃料であってよい。ディーゼル様燃料には、ディーゼル、及びディーゼルと同様の点火特性を有する非化石由来の液体燃料を含む。
【0097】
内燃機関は、好ましくは上述したように、第１及び第２の主噴射ノズルを備えることができる。動力サイクル中、第１の主噴射ノズルは、対応するパイロット噴射ノズルによって点火しやすい燃料を噴射することなく、点火しにくい燃料が第２の主噴射ノズルによって噴射される前に、対応するパイロット噴射ノズルが点火しやすい燃料を噴射するのと一緒に、点火しにくい燃料を噴射することができる。
【0098】
或いは、動力サイクル中に、第２の主噴射ノズルは、点火しにくい燃料が、対応するパイロット噴射ノズルによって点火しやすい燃料を噴射することなく第１の主噴射ノズルによって噴射された後に、対応するパイロット噴射ノズルが点火しやすい燃料を噴射するのと一緒に、点火しにくい燃料を噴射することができる。
【0099】
内燃機関は、好ましくは上述したように、第１、第２及び第３の主噴射ノズルを備えることができる。
【0100】
動力サイクル中、第１の主噴射ノズルは、点火しにくい燃料が、対応するパイロット噴射ノズルによって点火しやすい燃料を噴射することなく、第２及び第３の主噴射ノズルによって連続して噴射される前に、対応するパイロット噴射ノズルが点火しやすい燃料を噴射するのと一緒に、点火しにくい燃料を噴射することができる。
【0101】
動力サイクル中、第３の主噴射ノズルは、点火しにくい燃料が、対応するパイロット噴射ノズルによって点火しやすい燃料を噴射することなく、第１及び第２の主噴射ノズルによって一緒に連続して噴射された後、対応するパイロット噴射ノズルが点火しやすい燃料を噴射するのと一緒に、点火しにくい燃料を噴射することができる。
【0102】
動力サイクル中、第２の主噴射ノズルは、点火しにくい燃料が、対応するパイロット噴射ノズルによって点火しやすい燃料を噴射することなく、第３の主噴射ノズルによって噴射される前であって、点火しにくい燃料が、対応するパイロット噴射ノズルによって点火しやすい燃料を噴射することなく、第１の主噴射ノズルによって噴射された後に、対応するパイロット噴射ノズルが点火しやすい燃料を噴射するのと一緒に、点火しにくい燃料を噴射することができる。
【0103】
上述した３つの実施例において、点火しやすい燃料は、３つの主燃料噴射のうちの１つと一緒に噴射されるだけである。対応する点火しやすい燃料なしに噴射された点火しにくい燃料は、燃焼混合気によって点火されてもよい。
【0104】
或いは、点火しやすい燃料は、３つの主燃料噴射のうちの２つと一緒に噴射されてもよい。
【0105】
動力サイクル中、第１及び第２の主噴射ノズルは、点火しにくい燃料が、対応するパイロット噴射ノズルによって点火しやすい燃料を噴射することなく、第３の主噴射ノズルによって噴射される前に、対応するパイロット噴射ノズルが点火しやすい燃料を噴射するのと一緒に、点火しにくい燃料を連続して噴射することができる。
【0106】
動力サイクル中、第２及び第３の主噴射ノズルは、対応するパイロット噴射ノズルによって点火しやすい燃料を噴射することなく、点火しにくい燃料が第１の主噴射ノズルによって噴射された後に、対応するパイロット噴射ノズルが点火しやすい燃料を噴射するのと一緒に、点火しにくい燃料を連続して噴射することができる。
【0107】
本発明によると、コンピュータ・プログラムは、プログラムがコンピュータ上で実行されると、上述した方法のステップを実行するためのプログラム・コードを含む。
【0108】
本発明によると、コンピュータ・プログラム製品は、デジタル・コンピュータの内部メモリに直接ロードされ得て、プログラムがデジタル・コンピュータ上で実行されていると、上述したような方法ステップを実行するソフトウェア・コード部分を含む。
【0109】
好ましくは、コンピュータは制御ユニットに接続されるか、又はその一部である。
【0110】
パイロット燃料が主燃料噴射ごとに噴射され、パイロット燃料の割合が５％である状況と比較して、パイロット燃料の割合を、１回のみのパイロット噴射で１．７％に下げることができる。
【0111】
以下、本発明を、図面を用いて実施例においてさらに説明する。同じ参照番号は、機能的に対応する特徴を指す。
【図面の簡単な説明】
【0112】
【図1】本発明による方法の第１の例の概略図である。
【図2】本発明による方法の第２の例の概略図である。
【図3】本発明による方法の第３の例のステップの概略図である。
【図5】本発明による方法の第４の例の概略図である。
【図7】本発明による方法の第５の例の概略図である。
【図9】本発明による方法の第６の例の概略図である。
【図11】本発明による方法の第７の例の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0113】
図１は、本発明による方法の概略図を示す。内燃機関１００は、好ましくは少なくとも２００ｍｍの内径２を有するシリンダ１を備える。シリンダ１は燃焼室３を含む。
【0114】
シリンダ１は、互いに対向して配置された、点火しにくい燃料を噴射するための２つの主噴射ノズル１１、１２を備える。シリンダ１はまた、点火しやすい燃料を噴射するための２つのパイロット噴射ノズル２１、２２を備える。各パイロット噴射ノズル２１、２２は、対応する主噴射ノズル１１、１２の近くに配置されている。
【0115】
図では、ノズルは概略的にのみ示されている。場合によっては、ノズル１１、１２、２１、２２は、図に明示的に示されていないシリンダ・ライナ又はシリンダ・カバー内に、又はそれらに近接して配置されてもよい。
【0116】
制御ユニット１０は、点火しやすい燃料が、対応する主噴射ノズル１１を介した点火しにくい燃料と一緒に、第１のパイロット噴射ノズル２１を介して燃焼室内に噴射されるように、動力サイクル中に主噴射ノズル１１、１２及びパイロット噴射ノズル２１、２２を制御するように適合されている。点火しにくい燃料は、点火しやすい燃料によって点火される。点火トーチ３０が形成される。
【0117】
燃焼空気の旋回流が燃焼室３内に形成された場合、点火トーチ３は、第２の主噴射ノズル１２に向かって周方向に押しやられる。
【0118】
３～１８°ＣＡの時間間隔の後、点火トーチ３が第２の主噴射ノズル１２の位置に到達すると、第２の主噴射ノズル１２は、点火しやすい燃料が対応するパイロット噴射ノズル２２を介して燃焼室に導入されることなく、点火しにくい燃料を噴射する。
【0119】
第２の主噴射ノズル１２によって噴射された点火しにくい燃料は、点火トーチ３によって点火される。
【0120】
図２に示すように、ノズル１１、１２、２１、２２の同じ配置を異なるように動作させることができる。
【0121】
点火しにくい燃料は、対応するパイロット噴射ノズル２１によって点火しやすい燃料を噴射することなく、第１の主噴射ノズル１１によって噴射される。
【0122】
燃料は、燃焼空気の旋回流によって周方向に押しやられる。３～１８°ＣＡの時間間隔の後、燃料が第２の主噴射ノズル１２の位置に到達すると、第２の主噴射ノズル１２は、対応するパイロット噴射ノズル２２が点火しやすい燃料を噴射するのと一緒に、点火しにくい燃料を噴射する。
【0123】
点火しやすい燃料は、先に噴射された燃料と、一緒に噴射された燃料の両方を点火する。
【0124】
【0125】
内燃機関１００は、点火しにくい燃料を噴射するための３つの主噴射ノズル１１、１２、１３を備える。３つの主噴射ノズル１１、１２、１３は、周方向に等間隔に配置されている。シリンダ１は、点火しやすい燃料を噴射するための３つのパイロット噴射ノズル２１、２２、２３も備える。各パイロット噴射ノズル２１、２２、２３は、対応する主噴射ノズル１１、１２、１３の近くに配置されている。
【0126】
第１の時間間隔ｔ１の間、第１の主噴射ノズル１１及び第１のパイロット噴射ノズル２１は、点火しにくい燃料及び点火しやすい燃料を一緒に噴射する。図４において、点火しやすい燃料の噴射イベントは、短く強いイベントとして示されているが、点火しにくい燃料の点火は、それほど強くなく、より長く続くイベントとして示されている。
【0127】
燃焼空気の旋回流に従って周方向５に押しやられる点火トーチ３が形成されている。
【0128】
第２の時間間隔ｔ２において、点火しにくい燃料が第２の主噴射ノズル１２によって噴射される。点火しにくい燃料は、点火トーチによって点火される。
【0129】
第３の時間間隔ｔ３において、さらなる点火しにくい燃料が、第３の主噴射ノズル１３によって噴射される。対応するパイロット噴射ノズル２３によるさらなるパイロット燃料の噴射は、点火しにくい燃料が、時間ｔ３で第３の主噴射ノズル１３に到達する燃焼燃料によって点火されるため、必要ではない。
【0130】
【0131】
内燃機関１００は、点火しにくい燃料を噴射するための３つの主噴射ノズル１１、１２、１３を備える。３つの主噴射ノズル１１、１２、１３は、周方向に等間隔に配置されている。
【0132】
時間間隔ｔ１において、第２の主噴射ノズル１２は、点火しにくい燃料を噴射し、この燃料は、第３の主噴射ノズル１３に向かって周方向に押しやられ、第３の主噴射ノズル１３は、時間間隔ｔ１の後の時間間隔ｔ２において、点火しにくい燃料を噴射する。
【0133】
第２の主噴射ノズル１２及び第３の主噴射ノズル１３によって噴射された、点火しにくい燃料の全量は、第１の主噴射ノズル１１に遭遇するまで周方向５に押しやられる。この時間ｔ３付近で、第１の主噴射ノズル１１は、点火しやすい燃料を噴射するパイロット噴射ノズル２１と一緒に、点火しにくい燃料を噴射する。
【0134】
点火しやすい燃料は、第１の主噴射ノズル１１から噴射された点火しにくい燃料を点火するだけでなく、第２の主噴射ノズル１２及び第３の主噴射ノズル１３の噴射以降にシリンダ内に存在する点火しにくい燃料も点火する。
【0135】
【0136】
図３に示すようなノズル１１、１２、１３、２１、２２、２３の配置を異なるように動作させることができる。
【0137】
時間間隔ｔ１において、第１の主噴射ノズル１１は、点火しにくい燃料を噴射し、この燃料は、第２の主噴射ノズル１２に向かって周方向に押しやられ、第２の主噴射ノズル１２は、時間間隔ｔ１の後の時間間隔ｔ２において、点火しやすい燃料を噴射するパイロット噴射ノズル２２と一緒に点火しにくい燃料を噴射する。
【0138】
点火しやすい燃料は、第２の主噴射ノズル１２から噴射された点火しにくい燃料を点火するだけでなく、第１の主噴射ノズル１１の噴射以降にシリンダ内に存在する点火しにくい燃料も点火する。
【0139】
噴射トーチは、第３の主噴射ノズル１３に到達するまで周方向５に押しやられる。この時間ｔ３付近で、第３の主噴射ノズル１３は、点火トーチによって点火される、点火しにくい燃料を噴射する。
【0140】
【0141】
【0142】
時間間隔ｔ１において、第１の主噴射ノズル１１は、対応するパイロット噴射ノズル２１が点火しやすい燃料を噴射するのと一緒に、点火しにくい燃料を噴射する。
【0143】
同時に又は後の時間ｔ２において、第２の主噴射ノズル１２は、対応するパイロット噴射ノズル２２が点火しやすい燃料を噴射するのと一緒に、点火しにくい燃料を噴射する。
【0144】
これらのイベントの後、点火しやすい燃料によって点火しにくい燃料が点火されると、時間ｔ３において、第３の主噴射ノズル１３が、点火しやすい燃料を噴射する対応するパイロットノズル２３なしに、点火しにくい燃料を噴射する。
【0145】
第３の主噴射ノズル１３によって噴射された点火しにくい燃料は、既に燃焼している燃料によって点火される。
【0146】
【0147】
【0148】
時間間隔ｔ１において、第２の主噴射ノズル１２は、点火しやすい燃料を噴射する対応するパイロットノズルなしに、点火しにくい燃料を噴射する。
【0149】
点火しにくい燃料は、上述したように周方向に押しやられる。
【0150】
時間間隔ｔ２において、第２の主噴射ノズル１２は、対応するパイロット噴射ノズル２２が点火しやすい燃料を噴射するのと一緒に、点火しにくい燃料を噴射する。
【0151】
同じ時間間隔又は後の時間間隔ｔ３において、第１の主噴射ノズル１１は、対応するパイロット噴射ノズル２１が点火しやすい燃料を噴射するのと一緒に、点火しにくい燃料を噴射する。
【0152】
一緒に導入された燃料の噴射は、準即時点火を引き起こす。燃焼した燃料は、時間間隔ｔ１以降シリンダ１内に既に存在する点火しにくい燃料を点火する。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【外国語明細書】