DE19802643C2

DE19802643C2 - Internal combustion engine of the diesel type and method for supplying such an engine with fuel

Info

Publication number: DE19802643C2
Application number: DE19802643A
Authority: DE
Inventors: Peter Sunn Pedersen
Original assignee: MAN B&W Diesel AS
Current assignee: MAN B&W Diesel AS
Priority date: 1997-01-29
Filing date: 1998-01-24
Publication date: 2002-08-14
Anticipated expiration: 2018-01-25
Also published as: FI980181A0; FI980181L; FI107635B; KR19980070816A; DK173242B1; NO311700B1; JP3429444B2; DE19802643A1; NO980379D0; NO980379L; JPH10220301A; DK10597A; KR100365172B1

Description

Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor des Dieseltyps zur Verbrennung von auf Gas basierendem Brennstoff sowie ein Verfahren zur Versorgung eines derartigen Motors mit Brennstoff.The invention relates to an internal combustion engine of the diesel type Combustion of gas-based fuel and a method for Supply of such an engine with fuel.

Dualkraftstoff-Zweitakt-Kreuzkopfmotoren dieses Typs sind bekannt, bei welchen flüssiger Kraftstoff in Form von Kraftstofföl eingespritzt wird, welches typischerweise als Zündungshilfe für das eingespritzte Gas wirkt. Das Gas bei den bekannten Motoren mit Hochdruck-Einspritzung ist Naturgas, welches bei seiner Einspritzung in die Verbrennungskammer gasförmig ist. Ein Motor dieses Typs wird zum Beispiel beschrieben in der Broschüre des Anmelders "Große Dieselmotoren, welche Hochdruck- Gaseinspritzungs-Technologie verwenden" von 1991 und in dem technischen Artikel "Entwicklung des weltweit ersten Gaseinspritzmotors mit großer Bohrung" von T. Fukuda, P. Sunn Pedersen u. a., Papier D51, CIMAC 1995 in Interlaken, CH. Bei diesen Motoren wird Naturgas über ein Rohrsystem zugeführt, welches eine genau definierte Gasqualität, normalerweise Methangas, liefert. Die Hochdruck-Einspritzung des gasförmigen Naturgases bietet den Vorteil, daß der Motor verschiedene Zusammensetzungen des Naturgases verwenden kann. Das Gas kann daher aus reinem Methan, oder zum Beispiel aus Methan und Ethan sein, wenn sie zusammen fraktioniert wurden.Dual-fuel, two-stroke crosshead engines of this type are known in which liquid fuel is injected in the form of fuel oil, which typically acts as an ignition aid for the injected gas. The gas in the known engines with high-pressure injection is natural gas, which is gaseous when it is injected into the combustion chamber. An engine of this type is described, for example, in applicant's brochure "Large Diesel Engines Using High Pressure Gas Injection Technology" from 1991 and in the technical article "Development of the World's First Large Bore Gas Injection Engine" by T. Fukuda, P. Sunn Pedersen et al., Paper D51, CIMAC 1995 in Interlaken, CH. In these engines, natural gas is supplied via a pipe system that delivers a precisely defined gas quality, usually methane gas. The high pressure injection of the gaseous natural gas offers the advantage that the engine can use different compositions of the natural gas. The gas can therefore be pure methane, or, for example, methane and ethane if they have been fractionated together.

Motoren des Dieseltyps mit Zufuhr von auf Gas basierendem Kraftstoff sind ferner in einer Anzahl von verschiedenen Ausführungen bekannt, alle mit dem gemeinsamen Merkmal, daß das Gas eingespritzt wird oder bei einem niedrigen Druck von zum Beispiel ungefähr 1-5 bar der Ansaugluft des Motors zugeführt wird, und daher einen Teil des Kraftstofföls ersetzt, was Vorteile in Bezug auf die Umwelt haben kann in Form von niedrigeren Feststoffausstössen im Abgas. Als Beispiele solcher Motoren kann auf die EP 0049721 A1, welche die Zufuhr von verflüssigtem Erdölgas (LPG) (Propan/Butan) in die Ansaugluft erwähnt, auf die EP 0102119 A1, welche die Zufuhr von LPG oder Methan erwähnt, und auf die EP 0 133 777 A3 verwiesen werden, bei welcher komprimiertes Naturgas oder LPG der Ansaugluft hinzugefügt wird. In den Fällen, wo das Gas dem Motor als ein flüssiger Kraftstoff zugeführt wird, finden Verdampfung und Vermischung des Gases mit der Ansaugluft vor der Einführung in den Zylinder statt, während in den Fällen der Zufuhr von gasförmigem Gas nur eine Vermischung stattfindet.Diesel type engines with gas-based fuel supply are also known in a number of different designs, all with the common feature that the gas is injected or at a low pressure of, for example, about 1-5 bar of the intake air of the engine and therefore replaces part of the fuel oil, which can have environmental benefits in the form of lower ones Solid emissions in the exhaust gas. Examples of such motors can be found on the EP 0049721 A1, which the supply of liquefied petroleum gas (LPG) (Propane / butane) mentioned in the intake air, to EP 0102119 A1, which mentions the supply of LPG or methane, and EP 0 133 777 A3 Reference is made to which compressed natural gas or LPG the Intake air is added. In cases where the gas is the engine as one liquid fuel is supplied, find evaporation and mixing of the gas with the intake air before being introduced into the cylinder, while in the case of gaseous gas supply only one Mixing takes place.

Das Verhältnis des Gases aus dem Gesamtvolumen des Kraftstoffes darf nicht zu groß werden, wenn das Gas mit der Ansaugluft in einem Motor des Dieseltyps gemischt wird, da sonst eine Selbstzündung des Gases während des Kompressionshubes auftreten kann. Im bekannten Stand der Technik wurde es als wichtig beschrieben, daß eine Gaszündung nur in einer gesteuerten Art und Weise mit Hilfe von Kraftstofföl-Einspritzung stattfinden kann. Die Einspritzung von Öl kann auf die übliche Weise gesteuert werden mit einem geeigneten genauen Timing zur Erreichung der gewünschten Betriebseigenschaften des Motors.The ratio of the gas from the total volume of the fuel may Don't get too big if the gas with the intake air in an engine of the diesel type is mixed, otherwise the gas will self-ignite can occur during the compression stroke. In the known state It has been described in the art as important that gas ignition only in a controlled manner with the help of fuel oil injection can take place. The injection of oil can be done in the usual way are controlled with a suitable precise timing to achieve the desired operating characteristics of the engine.

Bei den bekannten Motoren, welche, wie oben erwähnt, Hochdruck- Einspritzung von gasförmigem Gas direkt in die Verbrennungskammer verwenden können oder die Zufuhr von gasförmigem oder flüssigem Gas in die Ansaugluft des Motors verwenden können, ist es eine Bedingung für den Gasbetrieb, daß das Gas rafiniert wurde oder auf eine andere Weise in einer vorherbestimmten und stabilisierten Zusammensetzung mit einem vorhersagbaren Verhalten als Kraftstoff im Dieselmotor erhalten wurde, so daß der tatsächliche Motor in seiner baulichen Ausführung an den speziellen Kraftstoff angepaßt werden kann. Wenn einem der bekannten Motoren, welcher für die Zufuhr von Gas mit einer speziellen Zündempfindlichkeit ausgelegt ist, plötzlich Gas zugeführt wird, welches beträchtlich zündfähiger ist, kann eine Selbstzündung während des Kompressionshubes auftreten mit nachfolgenden schweren Betriebsstörungen des Motors. In the known engines, which, as mentioned above, high pressure Injection of gaseous gas directly into the combustion chamber can use or the supply of gaseous or liquid gas can use in the intake air of the engine, it is a condition for gas operation that the gas has been refined or otherwise in a predetermined and stabilized composition with maintain predictable behavior as fuel in the diesel engine was so that the actual engine in its structural design the special fuel can be adapted. If one of the known engines, which for the supply of gas with a special Ignition sensitivity is designed, gas is suddenly supplied, which is considerably more ignitable, a spontaneous ignition during the Compression strokes occur with subsequent severe Engine malfunctions.

Der teilweise Gasbetrieb der bekannten Motoren kann zu einem beträchtlichen Umweltvorteil führen, insofern, daß der Motor weniger Öl verbrennt, welches bei der Verbrennung umweltschädliche Verbindungen bildet, welche bei der Verbrennung von Gas nicht im gleichen Ausmaß auftreten.The partial gas operation of the known engines can become one considerable environmental benefit in that the engine uses less oil burns, which burns environmentally harmful compounds forms which is not to the same extent when burning gas occur.

Hiervon ausgehend ist es daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Verbrennungsmotor oben genannter Art zu schaffen, bei dem eine wesentlich geringere Emission von umweltschädlichen Verbindungen erreicht wird, als dies bei den bekannten Zweistoffmotoren durch eine Verbrennung von Gas anstelle von Öl erreichbar ist.Proceeding from this, it is therefore the object of the present invention to provide an internal combustion engine of the type mentioned above, in which a significantly lower emissions of environmentally harmful compounds is achieved than in the known two-fuel engines by a Burning gas instead of oil is achievable.

Diese Aufgabe wird durch den Anspruch 1 gelöst. Dieser enthält einen Verbrennungsmotor des Dieseltyps zur Verbrennung von aus flüchtigen organischen Verbindungen gewonnenem Brennstoff mit einem Einspritzsystem, das zumindest Flüssigkeitsinjektoren zur Hochdruckeinspritzung von komprimiertem, aus den flüchtigen organischen Verbindungen gewonnenem Flüssiggas aufweist.This object is solved by claim 1. This contains one Internal combustion engine of the diesel type for burning off volatile fuel obtained with an organic compound Injection system that at least liquid injectors High pressure injection of compressed, from the volatile Organic compounds obtained liquid gas.

Diese Maßnahmen ermöglichen in vorteilhafter Weise die Verwendung von unter anderem aus Rohöl abdampfenden, flüchtigen organischen Verbindungen. Auf die Tatsache, dass diese organischen Verbindungen Zündeigenschaften, Heizwert und/oder verdampfte Mengen haben, welche über der Zeit variieren, braucht hier in vorteilhafter Weise keine Rücksicht genommen zu werden.These measures advantageously allow the use of including volatile organic compounds that evaporate from crude oil Links. The fact that these organic compounds Ignition properties, calorific value and / or evaporated quantities, which Varying over time advantageously does not need to be considered here to be taken.

Seit einigen Jahren wurde erkannt, daß die Verdampfung von flüchtigen organischen Verbindungen (FOV) unter anderem aus Rohöl eine ernste Umweltbelastung darstellt, aber trotz verschiedener Versuche dies zu überwinden und Vereinbarungen zwischen den Regierungen zu ihrer Reduzierung, nimmt die Emission flüchtiger organischer Verbindungen (FOV) ständig zu. Die flüchtigen organischen Verbindungen, welche aus Rohöl verdampfen, haben keine genau definierte Zusammensetzung, sondern variieren bei Öl, welches aus einem speziellen Ölfeld gewonnen wurde, ziemlich während eines Zeitraumes und variieren auch zwischen Ölen, welche von verschiedenen Feldern gewonnen wurden.For some years it has been recognized that the evaporation of volatile organic compounds (FOV) from crude oil among other things a serious one Represents environmental pollution, but despite various attempts to do so overcome and agreements between governments to their Reduction, decreases the emission of volatile organic compounds (FOV) constantly. The volatile organic compounds that come from Evaporate crude oil, have no precisely defined composition, but vary with oil that is obtained from a special oil field has been quite a period of time and also vary between Oils obtained from different fields.

Durch Verwendung flüchtiger organischer Verbindungen als Hochdruck- Einspritzkraftstoff in einem Verbrennungsmotor des Dieseltyps wird die FOV-Emission an die Atmosphäre vermieden, was zu einem beträchtlichen Nutzen zugunsten der Umwelt führt, und zur gleichen Zeit wird die an und für sich bekannte Wirkung erzielt, daß die Abgase reiner sind, wenn Gas anstelle von Öl verbrannt wird. Es wird auch ein ökonomischer Vorteil erzielt, indem daß gekaufter raffinierter Brennstoff zumindest teilweise durch Gasverbindungen ersetzt wird, welche früher weggeworfen wurden und für welche in den letzten Jahren bezahlt werden mußte, um sie los zu werden. Die Verwendung von FOV als Kraftstoff in einem Motor des Dieseltyps bedeutet jedoch, daß die Verbrennungseigenschaften des Kraftstoffes innerhalb eines sehr kurzen Zeitintervalles variieren können.By using volatile organic compounds as high pressure Injection fuel in a diesel type internal combustion engine becomes the Avoided FOV emissions to the atmosphere, resulting in a significant Benefits in favor of the environment leads, and at the same time, the and known effect achieved that the exhaust gases are purer if Gas is burned instead of oil. It will also be an economical one Advantage achieved by buying refined fuel at least partially replaced by gas compounds that were thrown away earlier were and for which had to be paid in recent years in order to to get rid of them. The use of FOV as a fuel in an engine of the diesel type, however, means that the combustion properties of the Fuel can vary within a very short time interval.

Wenn das Rohöl beim Laden in einen Tank hinüberfließt, spritzt das Öl in den Tank hinunter und wird starken Bewegungen und Umwälzungen ausgesetzt, was zur Freisetzung von relativ großen Mengen flüchtiger organischer Verbindungen (FOV) in der Form von verdampften Alkanen einer sehr gemischten Zusammensetzung führt, welche vom Typ des Rohöls abhängt. Diese Alkane enthalten typischerweise relativ große Mengen jeder der Verbindungen Methan, Ethan, Propan und Butan in normalen und verzweigten Verbindungen, sowie einige Mengen höherer Alkane C₅ und C₆₊. Bei der nachfolgenden Lagerung im Tank verdampfen die flüchtigen organischen Verbindungen mit nicht ganz solch einer Spanne bei den Alkanen, da diese Verdampfung hauptsächlich durch die Teildrücke der Bestandteile des Rohöls im Tankraum über dem Öl gesteuert werden. Die Flüssigkeitsphase jeder Komponente sucht daher nach einem Gleichgewicht mit der zugehörigen Dampfphase, aber zur gleichen Zeit neigen die Dämpfe im Tankraum auch dazu, höhere Konzentrationen der schwereren Komponenten nahe der Oberfläche des Rohöls zu erreichen, was die Verdampfung der höheren Alkane verlangsamt. Wenn der Rohöltank sich auf einem Schiff befindet, können die Bewegungen des Schiffes während Schlechtwetterreisen solch ein Spritzen des Rohöls veranlassen, daß die Gase im Tankraum gleichmäßiger verteilt werden, was zu einer höheren Verdampfung der schweren Komponenten führt, als wenn das Schiff unter ruhigeren Bedingungen fährt.When the crude oil flows into a tank during loading, the oil splashes down into the tank and is subjected to strong movements and agitation, which leads to the release of relatively large amounts of volatile organic compounds (FOV) in the form of vaporized alkanes of a very mixed composition, which depends on the type of crude oil. These alkanes typically contain relatively large amounts of each of the compounds methane, ethane, propane and butane in normal and branched compounds, as well as some amounts of higher alkanes C ₅ and C ₆₊ . During the subsequent storage in the tank, the volatile organic compounds evaporate with a not quite as long span in the case of the alkanes, since this evaporation is mainly controlled by the partial pressures of the components of the crude oil in the tank space above the oil. The liquid phase of each component therefore looks for equilibrium with the associated vapor phase, but at the same time the vapors in the tank room also tend to reach higher concentrations of the heavier components near the surface of the crude oil, which slows down the evaporation of the higher alkanes. When the crude oil tank is on a ship, the ship's movements during bad weather voyages can cause the crude oil to splash so that the gases in the tank compartment are more evenly distributed, resulting in a higher evaporation of the heavy components than when the ship is sailing in quieter conditions ,

Daher können über einige Tage langsame Variationen in der Alkanzusammensetzung der flüchtigen organischen Verbindungen (FOV) auftreten und über einige Minuten oder Stunden schnelle Variationen, welche radikal die Zündungseigenschaften etc. des Kraftstoffes ändern. Diese Variationen machen die Verwendung des Kraftstoffes als einen vorgemischten Zusatz zur Ansaugluft des Verbrennungsmotors unmöglich. Bei Anwendung der Hochdruck-Einspritzung des Kraftstoffes wird eine vorzeitige Zündung vermieden, und deshalb können die schnell variierenden Kraftstoffeigenschaften nur die Geschwindigkeit beeinflussen, mit welcher der Kraftstoff verbrannt wird.Therefore, slow variations in the Alkaline composition of volatile organic compounds (FOV) occur and rapid variations over a few minutes or hours, which radically change the ignition properties etc. of the fuel. These variations make the use of the fuel as one premixed additive to the intake air of the internal combustion engine impossible. When using high pressure fuel injection premature ignition is avoided and therefore can quickly varying fuel properties just the speed influence with which the fuel is burned.

Es ist auch ein wesentlicher Vorteil, daß der Kraftstoff bei der Einspritzung in die Verbrennungskammer flüssig ist. Zuerst kann das Flüssiggas auf einen Druck komprimiert werden, welcher für die Einspritzung geeignet hoch ist, zum Beispiel im Bereich von 200 bis 1000 bar, bei einem wesentlich geringeren Energieverbrauch als bei der Kompression von gasförmigem Gas. Zweitens macht das Flüssiggas es möglich, während eines kurzen Zeitraumes ein Gasvolumen mit einem großen Energiegehalt einzuspritzen, und der ganze Ablauf der Einspritzung mit Variationen in der Einspritzungsgeschwindigkeit, falls vorhanden, kann mit Mitteln, welche von der Öleinspritzung bekannt sind, gesteuert werden. Drittens kann der Hauptteil des Gesamt energiegehaltes der flüchtigen organischen Verbindungen, welche aus dem Rohöl verdampft sind, durch in vorteilhafter Weise einfache und energie ökonomische Mittel verflüssigt werden, wie durch Kompression auf einen höheren Druck als die Kondensationsgrenze der gewünschten Alkane und/oder durch Kühlen. Vor der Einspritzung muß das Kondensat dann nur auf den Druck der Einspritzung komprimiert werden.It is also a major advantage that the fuel is in the Injection into the combustion chamber is liquid. First of all Liquefied petroleum gas can be compressed to a pressure suitable for the Injection is suitably high, for example in the range from 200 to 1000 bar, with a much lower energy consumption than the Compression of gaseous gas. Second, the liquefied gas does it possible, a gas volume with a inject large amounts of energy, and the whole process of Injection with variations in injection speed if present, can be done by means known from oil injection are controlled. Third, the bulk of the total energy content of the volatile organic compounds resulting from the Crude oil has evaporated through advantageously simple and energy economic resources are liquefied, such as by compression on one higher pressure than the condensation limit of the desired alkanes and / or by cooling. The condensate must then be used before the injection only be compressed to the pressure of the injection.

Die Methan- und Ethan-Komponenten der FOV können in keiner geeigneteren Weise verflüssigt werden. Es ist möglich, die Methan- und Ethangase zeitweise durch Wiedereinführen dieser Gase in das Rohöl zu speichern, aber dies ruft eine erhöhte Verdampfung der FOV zu einer späteren Zeit hervor, so ist dies nur ein Verfahren, welches das Problem verschiebt. Die Methan- und Ethangase können auch zur Atmosphäre entlüftet werden, wie es früher mit allen FOV bewerkstelligt wurde. Unter allen Umständen schließt die Verbrennung der flüssigen C₃₊-Alkane einen beträchtlichen Gewinn im Vergleich zu früheren Zeiten ein.The methane and ethane components of the FOV cannot be liquefied in any more suitable way. It is possible to temporarily store the methane and ethane gases by reintroducing these gases into the crude oil, but this will cause increased FOV evaporation at a later time, so this is only a process that postpones the problem. The methane and ethane gases can also be vented to the atmosphere as previously done with all FOVs. In all circumstances, the combustion of the liquid C ₃₊ alkanes includes a considerable gain compared to earlier times.

Bei einer Ausführungsform enthält das Einspritzsystem des Verbrennungsmotors sekundäre Injektoren zur Hochdruck-Einspritzung von gasförmigen Gemischen, welche mindestens teilweise Gas enthalten, welches aus Rohöltanks verdampft ist, sowie auch Inertgas, falls vorhanden, welches als Detonationen verhinderndes Gas in die Rohöltanks gefüllt wurde. Die sekundären Injektoren können die Methan- und Ethangase etc., welche nicht durch Verarbeitung der verdampften FOV verflüssigt wurden, einspritzen. Wenn Rohöltanks geleert werden, ist es normal, dem Tank Inertgas hinzuzufügen, um Gasexplosionen im Tank zu vermeiden. Dieses Inertgas ist eine sauerstoffarme Mischung von Gasen, wie Stickstoff oder Kohlendioxid und bis zu ungefähr 7 Prozent Sauerstoff. Wenn Rohöl in den Tank geladen wird, verdrängt das Öl das Inertgas beim Laden schrittweise, aber gleichzeitig mischen sich die freigesetzten FOV-Gase mit dem Inertgas. Die gasförmigen Mischungen, welche den sekundären Injektoren zugeführt werden, enthalten deshalb während und gleich nach einer Tankbeladung große Mengen Inertgas, welches im Motor nicht verbrannt werden kann. Wenn nur das Verhältnis der brennbaren Gase ausreichend hoch ist, um einen Energiegehalt zu haben, welcher mehr als dem Doppelten der Kompressionsarbeit entspricht, welche erforderlich ist, um die gasförmige Mischung in eine Form umzuwandeln, welche zur Einspritzung geeignet ist, kann es sich bezahlt machen, die gasförmige Mischung in die Verbrennungskammer des Motors einzuspritzen. Umweltmäßig ist es ein Vorteil, die gasförmigen Mischungen in die Verbrennungskammer des Motors einzuspritzen, selbst wenn der Energiegehalt der brennbaren Gase nicht die Kompressionsarbeit deckt. In one embodiment, the injection system includes the Internal combustion engine secondary injectors for high pressure injection of gaseous mixtures which at least partially contain gas, which has evaporated from crude oil tanks, as well as inert gas, if present, which acts as a detonation-preventing gas in the Crude oil tanks have been filled. The secondary injectors can and ethane gases etc., which are not obtained by processing the vaporized FOV have been liquefied, inject. When crude oil tanks are emptied it is normal to add inert gas to the tank to avoid gas explosions in the tank to avoid. This inert gas is a low oxygen mixture of Gases such as nitrogen or carbon dioxide and up to about 7 percent Oxygen. When crude oil is loaded into the tank, the oil displaces it Inert gas gradually while charging, but at the same time they mix released FOV gases with the inert gas. The gaseous mixtures, which are fed to the secondary injectors therefore contain large amounts of inert gas during and immediately after a tank load, which cannot be burned in the engine. If only the ratio of the flammable gases is high enough to have an energy content have more than double the compression work corresponds to what is required to convert the gaseous mixture into a Converting the form that is suitable for injection can be make the gaseous mixture into the combustion chamber of the engine. In environmental terms, it is an advantage to be gaseous Inject mixtures into the combustion chamber of the engine itself if the energy content of the flammable gases is not that Compression work covers.

Das Einspritzsystem enthält vorzugsweise Zünd-Injektoren zur Einspritzung zündfähigen Zündkraftstoffes, welcher einen Verbrennungsprozess bei der Einspritzung auslöst. Der Zündkraftstoff kann Öl oder ein anderer sehr leicht zündfähiger Kraftstoff sein. Wenn das komprimierte Flüssiggas eine Qualität hat, welche eine Zündungshilfe unnötig macht, können Zünd-Injektoren bei den Zylindern, welche Flüssigkeits-Injektoren aufweisen, weggelassen werden. Nichtsdestotrotz kann es vorteilhaft sein, mindestens einen Zünd-Injektor an jedem Zylinder anzubringen. Wenn die Produktion flüchtiger organischer Verbindungen (FOV) unzureichend ist, das Gesamtkraftstoffbedürfnis des Motors über einen langen Zeitraum zu decken, kann der Motor in Intervallen nur durch Öl betrieben werden, welches über die Zünd- Injektoren eingespritzt wird.The injection system preferably contains ignition injectors Injection of ignitable ignition fuel, which is a Combustion process triggers the injection. The ignition fuel can be oil or another very easily ignitable fuel. If that compressed LPG has a quality that is an ignition aid Ignition injectors can be used in the cylinders, which Have liquid injectors are omitted. Nevertheless it may be beneficial to have at least one squib injector on each Attach cylinder. If the production is more volatile organic Connections (FOV) is insufficient to meet the overall fuel needs of the Motors can cover the motor for a long period of time Intervals can only be operated by oil which Injector is injected.

Bei einer Ausführungsform sind eine Anzahl der Flüssigkeits-Injektoren und der sekundären Injektoren in einer entsprechenden Anzahl von Dual- Kraftstoff-Injektoren kombiniert, welche in der Lage sind, das Flüssiggas und die gasförmigen gashaltigen Mischungen einzuspritzen. Der Dualkraftstoff-Injektor benötigt weniger Raum in der Zylinderdeckel als ein Flüssigkeits-Injektor und ein sekundärer Injektor und ist deshalb leichter zu positionieren, insbesondere wenn der gleiche Zylinder schon mit Injektoren zur Einspritzung von Öl versehen ist.In one embodiment, a number of the liquid injectors are and the secondary injectors in a corresponding number of dual Combined fuel injectors, which are able to run the liquefied petroleum gas and inject the gaseous gas-containing mixtures. The Dual fuel injector takes up less space in the cylinder cover than a liquid injector and a secondary injector and is therefore easier to position, especially if the same cylinder already is provided with injectors for injecting oil.

Die Zuverlässigkeit der Gaseinspritzung kann durch das Einspritzungssystem verbessert werden in Intervallen, in welchen der sekundäre Injektor ausgelöst wird, auch wenn kein gasförmiger Kraftstoff in den zugehörigen Zylinder eingespritzt werden muß. Die Betätigung kann zum Beispiel mindestens einmal alle zehn Minuten stattfinden, und bei der Betätigung werden die Düsenlöcher von jeglichen Ablagerungen freigeblasen. Wenn bei der Betätigung keine gashaltige Mischung verfügbar ist, kann stattdessen Druckluft oder jedes verfügbare Gas, wie Inertgas, verwendet werden. Das Intervall zwischen jeder Sauberblas- Betätigung braucht nicht zehn Minuten zu sein, sondern kann zwischen einmal pro Motortakt und einmal pro Tag liegen. Das Intervall wird unter Berücksichtigung des verbrannten Kraftstoffes ausgewählt, wenn kein Gas eingespritzt wird. Wenn der Kraftstoff eine starke Bildung von Teilchen und Ruß hervorruft, wird ein kurzes Intervall gewählt.The reliability of the gas injection can by Injection system can be improved at intervals at which the secondary injector is triggered even when no gaseous fuel must be injected into the associated cylinder. The actuation can, for example, take place at least once every ten minutes, and when actuated, the nozzle holes are free from any deposits blown free. If no gaseous mixture when actuated is available can be compressed air or any available gas, such as Inert gas can be used. The interval between each clean blow Activity doesn't have to be ten minutes, it can be between once per engine cycle and once a day. The interval is under Taking into account the fuel burned selected when no gas is injected. If the fuel has a strong formation of particles and causes soot, a short interval is selected.

Wenn der Motor über einen langen Zeitraum mit gasförmigem und Flüssiggas in bestimmten Verhältnissen versorgt wird, ist es möglich, eine Vereinfachung des Einspritzsystems zu erhalten, indem nur einige der Motorzylinder mit sekundären Injektoren versehen werden, während andere der Zylinder mit Flüssigkeits-Injektoren versehen werden, wobei alle der Zylinder wahlweise auch Zünd- und/oder Kraftstofföl-Injektoren aufweisen. Die Vereinfachung liegt in der Tatsache, daß drei verschiedene Arten von Kraftstoff nicht allen Zylindern des Motors zugeführt werden müssen. Wenn zum Beispiel die FOV-Zusammensetzung so ist, daß nur 10-15 Prozent des Heizwertes der flüchtigen organischen Verbindungen von Methan und Ethan stammt, können ein oder zwei der Zylinder des Motors alles gasförmige Gas verbrennen, so daß es keinen Bedarf an Verteilungs- und Einspritzsystemen für gasförmigen Kraftstoff bei den anderen Zylindern gibt.If the engine has been using gaseous and Liquid gas is supplied in certain proportions, it is possible to get one Simplification of the injection system to get some of the Engine cylinders are provided with secondary injectors while others of the cylinders are provided with liquid injectors, whereby all of the cylinders optionally also ignition and / or fuel oil injectors exhibit. The simplification lies in the fact that three different ones Types of fuel cannot be supplied to all cylinders of the engine have to. For example, if the FOV composition is such that only 10-15 percent of the calorific value of volatile organic compounds derived from methane and ethane, one or two of the cylinders of the Motors burn all gaseous gas so there is no need for it Distribution and injection systems for gaseous fuel at the other cylinders out there.

Der Motor ist vorzugsweise der Hauptmotor eines Schiffes mit Rohöltanks, wie einem Pendeltanker oder einem Rohöl-Transporter, und flüchtige organische Verbindungen, welche von diesen Tanks verdampfen, mit Zündeigenschaften, Heizwerten und/oder verdampften Mengen, welche über die Zeit variieren, stellen einen wesentlichen Anteil des Kraftstoffverbrauchs des Hauptmotors dar. Eine sehr große Menge der FOV, welche heute in die Atmosphäre entlüftet werden, werden beim Laden von Rohöl an Offshore-Gewinnungsorten oder an Küstenölterminals und während der anschließenden Reise zu Raffinerie- oder anderen Abladeorten freigesetzt. Durch Verwendung der FOV als Kraftstoff im Hauptmotor des Schiffes werden die flüchtigen Verbindungen in geeigneter Weise schnell nach ihrer Freisetzung aus dem Rohöl entfernt.The engine is preferably the main engine of a ship with crude oil tanks, like a pendulum tanker or a crude oil transporter, and volatile organic compounds that evaporate from these tanks with Ignition properties, calorific values and / or evaporated amounts, which vary over time, represent a significant portion of the Fuel consumption of the main engine. A very large amount of FOV, which are vented into the atmosphere today, are used at Loading of crude oil at offshore extraction sites or at coastal oil terminals and during the subsequent trip to refinery or others Unloading locations released. By using the FOV as fuel in the The main engine of the ship will be the volatile compounds in appropriately removed from the crude quickly after their release.

Der Motor kann eine elektronische Steuereinheit haben, welche auf der Basis der Überwachung der laufenden Zylinderdrücke mindestens den Einspritzdruck für das gasförmige Kraftstoffgas steuert. Bei einer ständigen Überwachung des Druckverlaufes eines Zylinders kann die Verbrennung im Zylinder durch die elektronische Steuereinheit analysiert werden, die Energieentwicklung bei der Verbrennung und die Verbrennungsgeschwindigkeit kann bestimmt werden, und auf dieser Basis kann die Steuereinheit Kraftstoffparameter definieren zur Verwendung bei nachfolgenden Einspritzsequenzen. Wenn der Motor mit gasförmigen Gasmischungen, welche aus Rohöltanks aufgefangen wurden, versorgt wird, kann das Gas variierende Mengen Inertgas enthalten. Das nicht-brennbare Inertgas beeinflußt die Verbrennung der brennbaren FOV so, daß die Verbrennungsgeschwindigkeit höher ist, wenn der Inertgasgehalt höher ist. Um eine homogenere Verbrennung zu erzielen, stellt die Steuereinheit vorzugsweise den Einspritzdruck in einer Abwärtsrichtung ein, wenn der Inertgasgehalt des Gases hoch ist. Dies schafft auch den Vorteil, daß die Kompressionsarbeit für die Hochdruck- Kompression des Gases verringert wird.The engine can have an electronic control unit, which on the Based on the monitoring of the current cylinder pressures at least the Controls injection pressure for the gaseous fuel gas. At a Constant monitoring of the pressure curve of a cylinder can Combustion in the cylinder is analyzed by the electronic control unit the energy development during combustion and the Burn rate can be determined, and on this The control unit can define fuel parameters on the basis Use in subsequent injection sequences. If the engine with gaseous gas mixtures collected from crude oil tanks have been supplied, the gas can have varying amounts of inert gas contain. The non-combustible inert gas affects the combustion of the flammable FOV so that the rate of combustion is higher if the inert gas content is higher. To make combustion more homogeneous achieve, the control unit preferably sets the injection pressure in one Downward direction when the inert gas content of the gas is high. This also creates the advantage that the compression work for the high pressure Compression of the gas is reduced.

Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Kraftstoffversorgung eines Verbrennungsmotors oben genannter Art zu schaffen, bei dem eine wesentlich geringere Emission umweltschädlicher Verbindungen gewährleistet ist, als dies bei den bekannten Zweistoffmotoren durch eine Verbrennung von Gas anstelle von Öl erreichbar ist.Another object is a method of fueling to provide an internal combustion engine of the type mentioned above, in which a significantly lower emissions of environmentally harmful compounds is guaranteed as this in the known two-fuel engines by a Burning gas instead of oil is achievable.

Diese Aufgabe wird durch den Anspruch 10 gelöst. Dieser enthält ein Verfahren zur Versorgung eines Verbrennungsmotors des Dieseltyps mit auf Gas basierendem Brennstoff, wobei als Brennstoff aus flüchtigen organischen Verbindungen, vorzugsweise aus aus Rohöltanks verdampfenden, flüchtigen organischen Verbindungen, bestehendes Gas verwendet wird, das auf einen hohen Druck von mindestens 60 bar komprimiert und dem zumindest Flüssigkeitsinjektoren aufweisenden Einspritzsystem des Verbrennungsmotors zugeführt wird.This object is solved by claim 10. This contains a Method for supplying an internal combustion engine of the diesel type gas-based fuel, with fuel from volatile organic compounds, preferably from crude oil tanks evaporating, volatile organic compounds, existing gas is used, which is at a high pressure of at least 60 bar compressed and the at least liquid injectors Injection system of the internal combustion engine is supplied.

Hierdurch wird erreicht, dass die Umwelt von der Entlüftung mindestens eines Teils der FOV verschont wird und gleichzeitig der Motor einen reineren Kraftstoff als Öl verwendet, und der Schiffseigentümer durch Verwendung eines Abfallproduktes als Kraftstoff anstelle von gekauftem Bunkeröl einen ökonomischen Nutzen erzielt. This ensures that the environment at least from the vent a part of the FOV is spared and the engine at the same time purer fuel than oil, and used by ship owners Use of a waste product as fuel instead of purchased Bunker oil achieves an economic benefit.

Bei einer umweltmäßig optimalen weiteren Entwicklung des Verfahrens enthalten die verdampften und komprimierten Verbindungen eine gasförmige und eine flüssige Phase, welche im wesentlichen bei der Zufuhr zum Motor voneinander getrennt sind. Indem die flüssige und gasförmige Phase als Kraftstoff verwendet werden, kann weitgehend die ganze verdampfte Menge der FOV verbrannt werden. Für den Motor ist es wesentlich, daß die zwei Phasen bei der Zufuhr zum Motor gegenseitig getrennt gehalten werden, da ungeeignet große Variationen im Heizwert des Kraftstoffes, welcher zu einer Verbrennung zugeführt wird, auftreten würden, wenn während der Einspritzung von zum Beispiel einer Gasphase ein Tropfen einer Flüssigkeitsphase plötzlich durch den gleichen Injektor käme.With an environmentally optimal further development of the process the vaporized and compressed compounds contain one gaseous and a liquid phase, which essentially in the Feed to the motor are separated. By the liquid and Gaseous phase can be used as a fuel to a large extent whole evaporated amount of FOV are burned. It is for the engine essential that the two phases in the supply to the motor are mutual be kept separate, as unsuitable large variations in the calorific value of the fuel that is supplied to a combustion occur would if, for example, during the injection of a gas phase a drop of a liquid phase suddenly through the same injector would.

Mit der Absicht, die Ausscheidung von Flüssigkeitsphase in der Gasphase zu vermeiden, wird die Temperatur der gasförmigen Phase im Kraftstoff und Einspritzsystem des Motors vorzugsweise höher gehalten als die Temperatur der gasförmigen Phase nach der Kompression auf den Druck, bei welchem sie dem Kraftstoffsystem des Motors zugeführt wurde. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform wird die Temperatur der gasförmigen Phase im Kraftstoffsystem so gesteuert, daß sie zum Motor hin steigt, so daß jedes Risiko einer Kondensation ausgeschaltet wird. Als eine Alternative dazu kann am Einlaß für die gasförmige Phase zum Kraftstoffsystem des Motors eine Gefrierfalle zur Trennung von Kondensat von der Gasphase sein.With the intention of excreting liquid phase in the gas phase to avoid the temperature of the gaseous phase in the fuel and engine injection system preferably kept higher than that Temperature of the gaseous phase after compression to pressure, at which it was supplied to the engine's fuel system. at an advantageous embodiment, the temperature of the gaseous Phase in the fuel system controlled so that it rises towards the engine, so that any risk of condensation is eliminated. As one Alternatively, at the inlet for the gaseous phase The engine's fuel system uses a freezer trap to separate condensate be of the gas phase.

Die flüssigen und die gasförmigen Phasen werden vorzugsweise allen Zylindern des Motors zugeführt, wobei die Injektoren für die Gasphase so bei allen Zylindern in Betrieb gehalten werden, ebenso wie die Zylinder einheitlich gesteuert werden können.The liquid and the gaseous phases are preferably all Cylinders of the engine supplied, the injectors for the gas phase so be kept in operation on all cylinders, just like the cylinders can be controlled uniformly.

Wenn der Motor der Hauptmotor eines Schiffes mit Rohöltanks ist, aus welchen Verdampfung von flüchtigen organischen Verbindungen stattfindet, wird der Motor vorzugsweise nur in dem Ausmaß mit Kraftstofföl versorgt, wie als Zündungshilfe nötig oder erforderlich ist, da das augenblickliche Kraftstoffbedürfnis des Motors die Zufuhr von Kraftstoffgas zum Motor übersteigt. Dies liefert die optimale Einsparung an gebunkertem Kraftstofföl. Die Steuerung der Zufuhr von Kraftstoffgas zum Motor muß nicht durch das Kraftstoffbedürfnis des Motors oder durch die augenblickliche FOV-Produktion diktiert werden, sondern kann sehr wohl einem Gesamtsteuerziel unterworfen werden, um so weit wie möglich, das umweltfreundliche Kraftstoffgas in den Küstengebieten zu verbrennen, wo es erwünscht ist, umweltschädliche Emissionsprodukte zu vermeiden. Die Zufuhr des gasförmigen und des flüssigen Kraftstoffgases kann auch individuell gesteuert werden, zum Beispiel so, daß das gasförmige Kraftstoffgas dem Motor schrittweise mit seiner Produktion zugeführt wird, um eine Lagerung zu vermeiden, während das flüssige Kraftstoffgas vorläufig, wenn nötig im Schiff gelagert wird und zu den Zeiten zugeführt wird, wenn der Umweltnutzen am größten ist.If the engine is the main engine of a ship with crude oil tanks, off what evaporation of volatile organic Connections takes place, the engine is preferably only in the Extent supplied with fuel oil, as necessary or as an ignition aid is required because the engine's instantaneous fuel requirement Fuel gas supply to the engine exceeds. This provides the optimal one Savings in bunkered fuel oil. The control of the supply of Fuel gas to the engine does not have to meet the fuel needs of the Motors or dictated by current FOV production but can very well be subject to an overall tax target in order to as far as possible, the environmentally friendly fuel gas in the Burning coastal areas where it is desired to be environmentally harmful To avoid emission products. The supply of the gaseous and the liquid fuel gas can also be controlled individually to Example so that the gaseous fuel gas gradually with the engine is added to its production to avoid storage, while the liquid fuel gas is temporarily stored in the ship if necessary is and is supplied at the times when the environmental benefit on greatest is.

Der Motor kann mit einem Wellengenerator in einem Pendeltanker oder in einem Schiff zum Auffangen von Kohlenwasserstoffen aus einem Bohr- oder Produktionsschacht verbunden sein, und in diesem Fall werden mindestens ein Teil der flüchtigen organischen Verbindungen, welche beim Ölladen verdampft sind, vorzugsweise im Motor, welcher den Wellengenerator zur Energieerzeugung für die Antriebseinheiten im dynamischen Positionierungssystem des Tankers oder Schiffes antreibt, verbrannt. Da die größte Menge der FOV beim Laden des Rohöls gebildet wird, ist es besonders vorteilhaft, den Motor mit einem Wellengenerator so einer Dimension zu versehen, daß der Energiebedarf für die Bugpropeller etc., welche bei der dynamischen Positionierung des Schiffes verwendet werden, durch den Wellengenerator gedeckt werden kann, und dann den Hauptmotor während des Beladens durch FOV zu betreiben.The engine can be used with a wave generator in a pendulum tanker or in a ship for collecting hydrocarbons from a drilling or production shaft, and in this case at least part of the volatile organic compounds which are evaporated at the oil store, preferably in the engine, which the Shaft generator for power generation for the drive units in the drives the dynamic positioning system of the tanker or ship, burned. Because the largest amount of FOV is formed when loading the crude oil , it is particularly advantageous to use a shaft generator like this to provide a dimension that the energy requirement for the bow propeller etc., which is used in the dynamic positioning of the ship can be covered by the wave generator, and then the Main engine to be operated by FOV during loading.

Aus der oben bereits genannten Broschüre des Anmelders "Große Dieselmotoren . . . ." ergibt sich ein Verbrennungsmotor des Dieseltyps zur Verbrennung von Gas, welches auf einen hohen Druck von mindestens 200 bar komprimiert ist, wobei der Motor auf einen Ladungsdruck von mindestens 3 bar absolut vorverdichtet wird und ein volumetrisches Kompressionsverhältnis von mindestens 1 : 14 und einen mittleren Wirkdruck von mindestens 15 bar sowie ein Einspritzsystem aufweist, das zumindest Flüssigkeitsinjektoren enthält, wobei der flüssige Kraftstoff wobei der flüssige Kraftstoff Zündöl ist, und das Gas gasförmiges Naturgas ist, welches vorkomprimiert wurde auf einen Zufuhrdruck von ungefähr 250 bar, bevor es dem Motor zugeführt wird. Das Gas wird bei diesem Druck eingespritzt, nachdem Steueröl den Injektor geöffnet hat. Das verwendete Naturgas besteht hauptsächlich aus Methan.From the applicant's brochure "Large Diesel engines. , , . "results in an internal combustion engine of the diesel type for Combustion of gas at a high pressure of at least 200 bar is compressed, the engine to a charge pressure of at least 3 bar absolutely pre-compressed and a volumetric Compression ratio of at least 1:14 and a medium one Effective pressure of at least 15 bar and an injection system that contains at least liquid injectors, the liquid fuel the liquid fuel is ignition oil and the gas is gaseous natural gas which has been pre-compressed to a supply pressure of approximately 250 bar before it is fed to the engine. The gas is at this Pressure injected after control oil opened the injector. The The natural gas used consists mainly of methane.

Der Stand der Technik offenbart auch alte Viertaktmotoren, bei denen verflüssigtes Erdölgas (LPG) als Kraftstoff verwendet wurde; siehe zum Beispiel die oben genannten Veröffentlichungen, wo LPG in der Ansaugluft des Motors verdampft wird. Diese alten Motoren waren relativ klein, Hochgeschwindigkeitsmotoren mit Kompressionsverhältnissen von maximal 1 : 13. Es ist auch bekannt, daß das Bedürfnis nach einer geeignet hohen Methanzahl stark mit dem Kompressionsverhältnis des Motors, seinem Zylinderdurchmesser, seinem mittleren Druck und mit geringeren Geschwindigkeiten ansteigt.The prior art also discloses old four-stroke engines in which liquefied petroleum gas (LPG) was used as fuel; see for Example the above publications where LPG in the intake air of the engine is evaporated. These old engines were relatively small High speed engines with compression ratios of maximum 1: 13. It is also known that the need for a suitably high methane number strongly with the compression ratio of the Motors, its cylinder diameter, its medium pressure and with slower speeds increases.

Die Methanzahl ist ein Ausdruck der Zündungseigenschaften des Gases, ungefähr wie die Oktanzahl für Benzin, und ein Gas mit einer Methanzahl von 100 entzündet sich selbst wie reines Methan, während ein Gas mit einer Methanzahl von 0 sich selbst entzündet wie reiner Wasserstoff. Die Zündungseigenschaften sind wichtig, um eine gute Ausnutzung des Heizwertes des Kraftstoffes zu erzielen. Es ist nicht wünschenswert, daß die Zündung eine Detonation ist, da dies zu einem steilen Druckanstieg und einem sehr hohen Verbrennungsdruck führt, was gewöhnlich zu einem Schaden an den Verbrennungskammer-Komponenten führt mit einem Risiko eines kompletten Ausfalls des Motors.The methane number is an expression of the ignition properties of the gas, roughly like the octane number for gasoline, and a gas with a methane number out of 100 ignites itself like pure methane, while using a gas a methane number of 0 ignites like pure hydrogen. The Ignition properties are important in order to make good use of the To achieve the calorific value of the fuel. It is not desirable that the ignition is a detonation as this causes a steep increase in pressure and a very high combustion pressure, which usually leads to damage to the combustion chamber components a risk of complete engine failure.

Es ist deshalb normalerweise ein Gas mit einer hohen Methanzahl wünschenswert. Gewöhnliches weitverbreitetes Naturgas hat eine Methanzahl von ungefähr 90, wenn das Gas rein ist, und wenn es mit Kohlendioxid oder Stickstoff gemischt ist, kann die Methanzahl zwischen 90 und 130 variieren, d. h. die Methanzahl kann höher sein, was durch den Motor als eine positive Variation wahrgenommen wird. Das hohe volumetrische Kompressionsverhältnis von mindestens 1 : 14 in Kombination mit den hohen mittleren Wirkdrücken von mindestens 16 bar in den neuereren Dieselmotoren führt zu einer Annahme, daß der Gasbetrieb bei einer vollen Beladung nur bei gasförmigem Naturgas möglich ist, welches eine Methanzahl von mindestens 80 aufweist. Das hohe Kompressionsverhältnis bringt den Nachteil, daß das Naturgas hochdruck-komprimiert werden muß, um in der Lage zu sein, bei einem geeignet hohen Druck in die Verbrennungskammer am Ende des Kompressionshubes eingespritzt zu werden, was einen beträchtlichen Energieverbrauch von ungefähr 5 Prozent der Wellenenergie des Motors für die Gaskompressoren erfordert.It is therefore usually a gas with a high methane number desirable. Ordinary widespread natural gas has one Methane number of approximately 90 when the gas is pure and when it is with Mixed with carbon dioxide or nitrogen, the methane number can be between 90 and 130 vary, i.e. H. the methane number can be higher due to what the engine is perceived as a positive variation. The high volumetric compression ratio of at least 1:14 in Combination with the high mean effective pressures of at least 16 bar in the newer diesel engines leads to an assumption that the Gas operation with a full load only with gaseous natural gas is possible, which has a methane number of at least 80. The high compression ratio has the disadvantage that the natural gas must be high pressure compressed in order to be able to suitably high pressure in the combustion chamber at the end of the Compression stroke to be injected, which is a considerable Energy consumption of approximately 5 percent of the motor's shaft energy required for the gas compressors.

Hiervon ausgehend ist es eine zusätzliche, dem Umweltschutz und der Wirtschaftlichkeit dienende Aufgabe, den Energieverbrauch für die Hochdruck-Kompression des Gases möglichst gering zu halten.Based on this, it is an additional one, environmental protection and environmental protection Economical task, the energy consumption for the To keep high pressure compression of the gas as low as possible.

Diese Aufgabe wird durch den Anspruch 20 gelöst.This object is solved by claim 20.

Es ist eine Bedingung für das Einspritzen von Flüssiggas, daß das Gas Propan, Butan und/oder C₅₊-Kohlenwasserstoffe enthält. Reines Propan hat eine Methanzahl von 35, Butan eine Methanzahl von nur 10, und die höheren Kohlenwasserstoffe haben wesentlich niedrigere Methanzahlen. Wenn trotz der Erwartung des Gegenteils es nichtsdestotrotz möglich ist, Flüssiggas mit solch niedrigen Methanzahlen in einer gesteuerten Art und Weise in einem hochkompressions-vorverdichteten Motor zu verbrennen, dann geschieht dies wahrscheinlich aufgrund der Tatsache, daß die Verbrennung des Gases einen gewissen Sauerstoffgehalt erfordert. Das eingespritzte Gas verdampft sofort nach der Einspritzung, aber obwohl die Temperatur in der Verbrennungskammer sehr hoch ist, kann das Gas nicht verbrennen bis es mit der Luft in der Verbrennungskammer in geeigneter Weise vermischt wurde. Der entscheidende Schritt für die Verbrennung ist daher die Vermischung und nicht die Methanzahl selbst, wie bisher angenommen wurde. It is a condition for liquid gas injection that the gas contains propane, butane and / or C ₅₊ hydrocarbons. Pure propane has a methane number of 35, butane has a methane number of only 10, and the higher hydrocarbons have much lower methane numbers. If, despite the expectation of the contrary, it is nevertheless possible to burn liquefied petroleum gas with such low methane numbers in a controlled manner in a high compression pre-compressed engine, it is likely due to the fact that the combustion of the gas requires some oxygen content. The injected gas evaporates immediately after the injection, but although the temperature in the combustion chamber is very high, the gas cannot burn until it has been properly mixed with the air in the combustion chamber. The decisive step for the combustion is therefore the mixing and not the methane number itself, as was previously assumed.

Das Flüssiggas kann bei einem sehr kleinen Energieverbrauch auf sehr hohe Drücke komprimiert werden. Die Kompression kann entweder unabhängig von der Einspritzung selbst in Form eines common rail- Systems stattfinden, wo die Injektoren durch Steueröl gesteuert werden, oder die Kompression kann durch Kolbenpumpen auf die gleiche Weise durchgeführt werden, wie es herkömmlicherweise bei Kraftstofföl für Dieselmotoren durchgeführt wurde, nämlich wird der Kolben der Pumpe betätigt und setzt das Flüssiggas unter Druck, wenn die Einspritzung stattfinden soll. Im letzteren Fall wird der Gasinjektor durch den Druckanstieg im Flüssiggas geöffnet, aus welchem Grund Steueröl weggelassen werden kann.The liquid gas can be very low with a very low energy consumption high pressures are compressed. The compression can either regardless of the injection itself in the form of a common rail System take place where the injectors are controlled by control oil or the compression can be done by piston pumps in the same way be performed as is traditionally the case with fuel oil Diesel engines was carried out, namely the piston of the pump actuates and pressurizes the liquefied petroleum gas when the injection to be held. In the latter case, the gas injector is replaced by the Pressure rise in liquefied petroleum gas opened, for which reason control oil can be omitted.

Es werden nun unten Beispiele der Erfindung detaillierter mit Bezug auf die sehr schematische Zeichnung beschrieben, in welcherExamples of the invention will now be described in more detail below with reference to FIG the very schematic drawing described in which

Fig. 1 eine Aufzeichnung eines Systems zur Aufnahme von FOV aus Rohöltanks in einem Schiff zeigt, Fig. 1 shows a recording of a system for receiving FOV from crude oil tanks in a ship,

Fig. 2 eine Aufzeichnung eines Einspritzsystems für Gas und Flüssiggas bzw. Kraftstofföl für einen Verbrennungsmotor eines Öltransporters ist, Fig. 2 is a recording of an injection system for gas and liquid gas or fuel oil for an internal combustion engine of an oil transporter,

Fig. 3 eine Aufzeichnung eines Kraftstoff-Teilsystems für Flüssiggas für einen Verbrennungsmotor ist, und3 is a plot, Fig. A fuel subsystem for LPG, for an internal combustion engine, and

Fig. 4 eine Aufzeichnung eines Kraftstoff-Teilsystems für gasförmiges Gas für einen Verbrennungs motor ist.A record of a fuel subsystem for gaseous gas for a combustion Fig. 4 motor.

Hochdruck-Gaseinspritzmotoren des Dieseltyps und mit Vorverdichtung können Viertaktmotoren des mittleren Geschwindigkeitstyps sein oder große Zweitakt-Kreuzkopfmotoren, welche bei den heutigen Motoren des Typs MC-GI des Anmelders eine Leistung pro Zylinder im Bereich von 250 bis 5800 kW bei Geschwindigkeiten im Bereich von 75 bis 250 U/min. mit einem Hub/Bohrungs-Verhältnis im Bereich von 2,45 bis 4,20 haben können, und mit volumetrischen Kompressionsverhältnissen von zum Beispiel 1 : 14, 1 : 15, 1 : 16, 1 : 17, 1 : 18 oder höher. Volumetrisches Kompressionsverhältnis bedeutet das klassische Kompressionsverhältnis bezogen auf die Volumen über dem Kolben, wenn der letztere sich in seinen oberen oder unteren Totlagen befindet.High pressure gas injection engines of the diesel type and with pre-compression can be four-stroke engines of the medium speed type or Large two-stroke crosshead engines, which are used in today's engines Type MC-GI of the applicant has an output per cylinder in the range of 250 up to 5800 kW at speeds in the range of 75 to 250 rpm. With have a stroke / bore ratio in the range of 2.45 to 4.20 can, and with volumetric compression ratios from to Example 1:14, 1:15, 1:16, 1:17, 1:18 or higher. volumetric Compression ratio means the classic compression ratio based on the volume above the piston when the latter is in its upper or lower dead positions.

Fig. 1 zeigt einen Rohöltank 1 in einem Schiff während der Beladung. Das Schiff kann zum Beispiel ein Rohöl-Transportschiff oder ein Pendeltanker sein. Durch eine Tankverbindung 2 wird Rohöl von einer Festlandshafenanlage oder von einer Offshore-Anlage, wie einer Beladungsboje an einer Produktionsplattform oder an einem schwimmenden Produktionsspeicher-Entladungs-(FPSO)-Schiff zugeführt. Das Schiff kann auch solch ein FPSO-Schiff sein, welches Rohöl von einem Produktionsschacht am Meeresboden aufnimmt. Fig. 1 shows a crude oil tank 1 in a ship during loading. The ship can be, for example, a crude oil transport ship or a pendulum tanker. Through a tank connection 2 , crude oil is supplied from a mainland port facility or from an offshore facility, such as a loading buoy to a production platform or to a floating production storage unloading (FPSO) ship. The ship can also be such an FPSO ship, which takes crude oil from a production shaft on the seabed.

Wenn der Tank mit Rohöl 3 beladen wird, werden jegliches Inertgas im Tank und flüchtige organische Verbindungen (FOV) 4, welche aus dem Rohöl verdampft sind, durch ein Abzugsrohr 5 herausgedrückt, welches zu einem Kompressor 6 führt, welcher über ein Zwischenrohr 7 mit einem Kühler 8 FOV an einen Kondensator 9 liefert. Das kondensierte Gas wird vom Kondensator abgezogen und durch ein Rohr 10 zu einem isolierten Tank 11 geleitet, in welchem das Flüssiggas, welches typischerweise Propan und höhere Alkane enthält, vorläufig bei Atmosphärendruck und einer Temperatur von ungefähr -42°C gespeichert werden kann. Wenn das Flüssiggas als Kraftstoff verwendet werden soll, wird es über ein Saugrohr 12 an einen Kompressor 13 geleitet, welcher in Fig. 3 dargestellt ist, welcher das Gas auf einen Zufuhrdruck von typischerweise 400 bar in einem common-rail-system und auf 20 bar komprimiert, wenn die Schlußkompression auf den Einspritzdruck mit Hilfe von Kolbenpumpen bei jedem Zylinder stattfindet.When the tank is loaded with crude oil 3 , any inert gas in the tank and volatile organic compounds (FOV) 4 , which have evaporated from the crude oil, are pushed out through an exhaust pipe 5 , which leads to a compressor 6 , which is connected via an intermediate pipe 7 to a Cooler 8 delivers FOV to a condenser 9 . The condensed gas is withdrawn from the condenser and passed through a pipe 10 to an insulated tank 11 , in which the liquid gas, which typically contains propane and higher alkanes, can be temporarily stored at atmospheric pressure and a temperature of approximately -42 ° C. If the liquefied gas is to be used as fuel, it is fed via a suction pipe 12 to a compressor 13 , which is shown in FIG. 3, which compresses the gas to a supply pressure of typically 400 bar in a common rail system and to 20 bar compressed when the final compression to the injection pressure takes place with the help of piston pumps for each cylinder.

Vom oberen Ende des Kondensators 9 leitet ein Rohr 14 die nicht kondensierten Komponenten, Methan und Ethan, zu einem Mehrstufenkompressor 15, welcher in Fig. 4 dargestellt ist, welcher die gasförmige Gasphase auf einen Einspritzdruck von typischerweise ungefähr 250 bar komprimiert, und von diesem Kompressor verteilt ein common-rail-system das Gas zu den einzelnen Zylindern des Motors.From the upper end of the condenser 9 , a pipe 14 conducts the uncondensed components, methane and ethane, to a multi-stage compressor 15 , which is shown in FIG. 4, which compresses the gaseous gas phase to an injection pressure of typically approximately 250 bar, and from this compressor a common rail system distributes the gas to the individual cylinders of the engine.

Während der Beladung des Schiffes ist das Kondensationssystem in ständigem Betrieb, aber während der nachfolgenden Reise ist ein periodischer Betrieb des Systems ausreichend, welcher auf der Basis von Druckmessungen im Tank 1 gesteuert wird, so daß das Kondensationssystem zum Beispiel gestartet wird, wenn die Gase im Tank 1 einen Hochdruck von 0,14 bar aufweisen, und gestoppt wird, wenn die Gase einen Niederdruck von 0,05 bar aufweisen. Im Hinblick auf weitere Einzelheiten wird auf die Beschreibung in der WO 98/33026, welche zur gleichen Zeit eingereicht wurde wie die vorliegende Erfindung, verwiesen.During the loading of the ship, the condensation system is in constant operation, but during the subsequent voyage, periodic operation of the system is sufficient, which is controlled on the basis of pressure measurements in tank 1 , so that the condensation system is started, for example, when the gases in the Tank 1 have a high pressure of 0.14 bar, and is stopped when the gases have a low pressure of 0.05 bar. For further details, reference is made to the description in WO 98/33026, which was filed at the same time as the present invention.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform eines Einspritzsystems für einen einzelnen Motorzylinder, welcher einen sekundären Injektor 16 für die Einspritzung von gasförmigem Gas und einen Flüssigkeits-Injektor 17 für die Einspritzung von Flüssiggas und einen Zünd-Injektor 18 für die Einspritzung von Öl aufweist. Die drei Injektoren können getrennt in jeweiligen Gehäusen in der zugehörigen Zylinderabdeckung befestigt sein. Es ist auch möglich, zwei der Injektoren in einem gemeinsamen Gehäuse in einen sogenannten Dualkraftstoff-Injektor zu integrieren. Obwohl der Zünd-Injektor natürlich einen Teil solch eines Dualkraftstoff-Injektors bilden kann, wird es in den Fällen, wo alle drei Injektortypen bei einem einzigen Zylinder vorgefunden werden, vorgezogen, daß der sekundäre Injektor 16 und der Flüssigkeits-Injektor 17 in den Dualkraftstoff-Injektor integriert werden, wobei die Gase so zum gleichen Injektorgehäuse geleitet werden, was die Einkapselung des gasführenden Systems erleichtert. Dualkraftstoff-Injektoren werden zum Beispiel in den dänischen Patenten 153240 und 155757 des Anmelders detailliert beschrieben, und die Veröffentlichung WO 95/24551 des Anmelders enthält eine detaillierte Beschreibung eines Injektors für gasförmiges Gas. Fig. 2 shows an embodiment of an injection system for a single engine cylinder, which has a secondary injector 16 for the injection of gaseous gas and a liquid injector 17 for the injection of liquefied gas and an ignition injector 18 for the injection of oil. The three injectors can be fastened separately in respective housings in the associated cylinder cover. It is also possible to integrate two of the injectors in a common housing in a so-called dual fuel injector. Although the primer injector can of course form part of such a dual fuel injector, in cases where all three injector types are found on a single cylinder, it is preferred that the secondary injector 16 and the liquid injector 17 be incorporated into the dual fuel Injector can be integrated, whereby the gases are directed to the same injector housing, which facilitates the encapsulation of the gas-carrying system. Dual fuel injectors are described in detail, for example, in applicant's Danish patents 153240 and 155757, and applicant's publication WO 95/24551 contains a detailed description of a gaseous gas injector.

Einige Injektoren jedes Typs können an dem gleichen Zylinder befestigt werden, um u. a. eine bessere Verteilung des Kraftstoffes im Zylinder zu erhalten.Some injectors of any type can be attached to the same cylinder to u. a. a better distribution of the fuel in the cylinder too receive.

Die folgende Beschreibung erörtert die Einspritzung von Gas, egal ob es flüssig oder gasförmig ist. Einspritzung bedeutet, daß das Gas entweder eingespritzt und zerstäubt oder eingeblasen wird, und beide Handlungen finden bei einem geeignet hohen Druck im Verhältnis zum vorherrschenden Druck in der Verbrennungskammer statt.The following description discusses whether gas is injected is liquid or gaseous. Injection means that the gas is either is injected and atomized or blown, and both actions find at a suitably high pressure in relation to prevailing pressure in the combustion chamber instead.

Wenn der betreffende Zylinder Kraftstofföl benötigt, entweder als Zündungshilfe oder weil die Gase nicht alleine den Kraftstoffbedarf decken können, kann das Öl in Intervallen zu der gewünschten Zeit im Motortakt dem Zünd-Injektor 18 von einer Kraftstoffölquelle 19 zugeführt werden, welche verschiedene Ausgestaltungen haben kann. Die Kraftstoffölquelle kann eine gewöhnliche Kraftstoffpumpe sein, welche mit Öl von einem Niederdruck-Zufuhrrohr, welches allen Pumpen gemeinsam ist, versorgt wird, und einen Pumpenkolben hat, welcher durch einen Nocken auf einer Nockenwelle angetrieben wird. Ein Regler, nicht dargestellt, kann den Pumpenkolben in der üblichen Weise zur Einstellung des Ölvolumens, welches von der Pumpe bei einem Hochdruck von bis zu zum Beispiel 800 bar zugeführt wird, drehen. Alternativ kann die Kraftstoffölquelle eine elektronisch betätigte Kraftstoffpumpe sein, welche mit. Öl von einem gemeinsamen Niederdruck-Zufuhrrohr versorgt und im Hinblick auf das Volumen eingestellt wird und im Hinblick auf die Zeit mit Hilfe von Stellsignalen einer elektronischen Steuereinheit gesteuert wird. Eine dritte Möglichkeit ist das sogenannte common-rail-system, wo die Kraftstoffölquelle ein Hochdruckreservoir für Öl enthält, welches mit einer Einlaßöffnung eines elektronisch betätigten Steuerventils verbunden ist, welches ferner mindestens zwei Öffnungen hat, nämlich eine Ausgangsöffnung zu einem Rohr 20, welches zum Öleinlaß des Ventils 18 führt, und eine Öffnung, welche mit einem Abzug verbunden ist. Auf der Basis von Steuersignalen, welche von einer elektronischen Steuereinheit empfangen werden, kann das Steuerventil das Rohr 20 entweder zu der Öleinlaßöffnung oder zu der Abzugsöffnung umschalten. If the cylinder in question requires fuel oil, either as an ignition aid or because the gases cannot meet the fuel requirement alone, the oil can be supplied to the ignition injector 18 at intervals at the desired time in the engine cycle from a fuel oil source 19 , which can have various configurations. The fuel oil source can be an ordinary fuel pump which is supplied with oil from a low pressure supply pipe which is common to all pumps and has a pump piston which is driven by a cam on a camshaft. A regulator, not shown, can rotate the pump piston in the usual way to adjust the oil volume that is supplied by the pump at a high pressure of up to, for example, 800 bar. Alternatively, the fuel oil source can be an electronically operated fuel pump, which can be operated with. Oil is supplied from a common low-pressure supply pipe and is adjusted in terms of volume and is controlled in terms of time with the aid of control signals from an electronic control unit. A third possibility is the so-called common rail system, where the fuel oil source contains a high-pressure reservoir for oil, which is connected to an inlet opening of an electronically operated control valve, which furthermore has at least two openings, namely an outlet opening to a pipe 20 , which leads to the oil inlet of the valve 18 leads, and an opening which is connected to a trigger. Based on control signals received from an electronic control unit, the control valve can switch the pipe 20 to either the oil inlet port or the drain port.

Wenn die Kraftstoffölquelle 19 die Zufuhr von Hochdrucköl zum Rohr 20 zu dem Zeitpunkt des Motortaktes beginnt, welcher in bezug auf das Timing der Verbrennung gewünscht ist, steigt der Druck schnell über den Öffnungsdruck des Ölventils 18, worauf Öl eingespritzt wird.When the fuel oil source 19 starts the supply of high pressure oil to the tube 20 at the time of the engine cycle, wherein the combustion is desired in terms of the timing, the pressure rises quickly above the opening pressure of the oil valve 18, is injected whereupon oil.

Das flüssige Kraftstoffgas wird von einer Kraftstoff-Gasquelle 25 zugeführt, welche auf die gleiche Weise gebildet sein kann, wie die Kraftstoffölquelle 19. Um der Einfachheit willen, wird nur die Ausführungsform des common-rail-typs beschrieben, gemäß welcher die Quelle 25 die Niederdruck-Zufuhr vom Tank 11 und die Hochdruck- Kompression im Kompressor 13 enthält, von wo ein Rohrsystem 26 die Flüssigkeits-Injektoren 17 im Motor parallel miteinander verbindet. Als Antwort auf Steuersignale, welche von einer elektronischen Steuereinheit empfangen werden, kann ein Steuerventil 27 den Kraftstoffeinlaß des Injektors 17 mit dem Hochdruck-Gasrohr 26 oder mit einem Abzug verbinden. Wenn das Steuerventil 27 zur Zufuhr von Flüssiggas zu dem Zeitpunkt des Motortaktes öffnet, welcher in bezug auf das Timing der Verbrennung gewünscht ist, öffnet sich der Flüssigkeits-Injektor 17 zur Einspritzung und Zerstäubung des Gases in der Verbrennungskammer.The liquid fuel gas is supplied from a fuel gas source 25 , which can be formed in the same way as the fuel oil source 19 . For the sake of simplicity, only the embodiment of the common rail type is described, according to which the source 25 contains the low pressure supply from the tank 11 and the high pressure compression in the compressor 13 , from where a pipe system 26 the liquid injectors 17 in Motor connects in parallel. In response to control signals received from an electronic control unit, a control valve 27 may connect the fuel inlet of the injector 17 to the high pressure gas pipe 26 or to an exhaust. When the control valve 27 for supplying liquid gas opens at the timing of the engine stroke, which is desired in terms of the timing of the combustion, the liquid injector 17 opens for the injection and atomization of the gas in the combustion chamber.

Die Einspritzung von gasförmigem Gas durch den Injektor 16 kann nur stattfinden, wenn flüssiger Kraftstoff für die gleiche Verbrennungssequenz zur Auslösung der Verbrennung eingespritzt wurde. Dieser flüssige Kraftstoff kann entweder Kraftstofföl vom Injektor 18 oder Kraftstoffgas vom Injektor 17 sein. Unten ist eine Ausführungsform beschrieben, bei welcher die Verbrennung mit Zündöl ausgelöst wird, aber es sollte verstanden werden, daß der Flüssigkeits-Injektor 17 den Zünd-Injektor 18 im beschriebenen Sicherheitssystem ersetzen kann.The injection of gaseous gas by the injector 16 can only take place if liquid fuel for the same combustion sequence has been injected to initiate the combustion. This liquid fuel can be either fuel oil from injector 18 or fuel gas from injector 17 . An embodiment is described below in which the combustion is initiated with ignition oil, but it should be understood that the liquid injector 17 can replace the ignition injector 18 in the safety system described.

Wenn der Zünd-Injektor 18 öffnet, löst gleichzeitig der Öldruck eine Sicherheitsvorrichtung 21 aus, um eine Anwendung des Steueröldrucks am sekundären Injektor 16 zu ermöglichen. Die Sicherheitsvorrichtung 21 kann zum Beispiel eines bekannten mechanischen Typs sein, mit einem Kolben, welcher eine Abzugsöffnung in einem Steuerölrohr 22 offen hält bis der Kraftstofföldruck den Kolben zum Verschluß der Abzugsöffnung durch Übersteigen des Öffnungsdruckes verschiebt. Die Abzugsöffnung ist durch ein Rohr 23 mit einem Reservoir 24 für Steueröl verbunden. Alternativ kann die Sicherheitsvorrichtung eines elektronischen Typs sein, welcher in einer elektronischen Steuereinheit bestimmt, ob das Kraftstofföl oder das flüssige Kraftstoffgas eingespritzt wird, und diese Information als eine Bedingung zur Auslösung des sekundären Injektors 16 verwendet. In diesem Fall kann die Steuereinheit die Einspritzung auf der Basis eines Drucksensors im Rohr 20 oder durch einen Positionssensor im Ventil 18 zur Erfassung der tatsächlichen Ventilöffnung feststellen.When the ignition injector 18 opens, the oil pressure simultaneously triggers a safety device 21 to enable the control oil pressure to be applied to the secondary injector 16 . The safety device 21 can be, for example, of a known mechanical type, with a piston which keeps an exhaust opening in a control oil pipe 22 open until the fuel oil pressure moves the piston to close the exhaust opening by exceeding the opening pressure. The discharge opening is connected by a pipe 23 to a reservoir 24 for control oil. Alternatively, the safety device may be of an electronic type, which determines in an electronic control unit whether the fuel oil or the liquid fuel gas is injected, and uses this information as a condition for triggering the secondary injector 16 . In this case, the control unit can determine the injection on the basis of a pressure sensor in the pipe 20 or by means of a position sensor in the valve 18 for detecting the actual valve opening.

Bei der dargestellten Ausführungsform kann der sekundäre Injektor 16 in eine offene Position ausgelöst werden durch Anwendung des Steueröldrucks an der Verbindung des Gasventils mit dem Rohr 22. Der Injektor kann ferner eine Verbindung 28 für Dichtöl haben und eine Verbindung 29, welche zu einer Hochdruck-Gasquelle führt. Der Dichtöldruck kann zum Beispiel 40 bar höher sein als der Gasdruck in der Verbindung 29. Alternativ kann der Injektor 16 durch den Steueröldruck geschlossen gehalten werden und durch seine Beseitigung geöffnet werden und beseitigt dadurch das Bedürfnis nach Dichtöl. Dies ist im Detail in WO 95/24551 beschrieben.In the illustrated embodiment, the secondary injector 16 can be triggered to an open position by applying the control oil pressure at the connection of the gas valve to the pipe 22 . The injector may also have a connection 28 for sealing oil and a connection 29 , which leads to a high-pressure gas source. The sealing oil pressure can, for example, be 40 bar higher than the gas pressure in connection 29 . Alternatively, the injector 16 can be kept closed by the control oil pressure and opened by its removal, thereby eliminating the need for sealing oil. This is described in detail in WO 95/24551.

Ein elektronisch betätigtes Steuerventil 30 hat eine Eingangsöffnung, welche mit einem Rohr 31 mit Hochdrucköl verbunden ist, welches von einer Pumpe 32 zugeführt wird, welche über ein Rohr 33 vom Reservoir 24 versorgt wird. Das Steuerventil 30 hat ferner mindestens zwei Öffnungen, nämlich eine Auslaßöffnung zum Rohr 22 und eine Abzugsöffnung, welche mit dem Reservoir 24 verbunden ist. Auf der Basis von Steuersignalen, welche von einer elektronischen Steuereinheit 34 empfangen werden, kann das Steuerventil das Rohr 22 entweder mit dem Öldruckrohr 31 oder mit der Abzugsöffnung verbinden. Das Steuerventil kann zum Beispiel ein Magnetventil sein, ein elektronisch gesteuertes hydraulisches Ventil oder ein Magnetventil mit sogenanntem Magnetverschluß, was zu extrem kurzen Schaltzeiten führen kann. An electronically operated control valve 30 has an inlet opening which is connected to a pipe 31 with high-pressure oil, which is supplied by a pump 32 , which is supplied from the reservoir 24 via a pipe 33 . The control valve 30 also has at least two openings, namely an outlet opening to the tube 22 and a discharge opening which is connected to the reservoir 24 . Based on control signals received by an electronic control unit 34 , the control valve can connect the pipe 22 either to the oil pressure pipe 31 or to the drain opening. The control valve can be, for example, a solenoid valve, an electronically controlled hydraulic valve or a solenoid valve with a so-called magnetic closure, which can lead to extremely short switching times.

Die elektronische Steuereinheit 34 wird in bekannter Weise mit Information über die gegenwärtige Winkelposition der Motorkurbelwelle versorgt und steuert die drei Injektoren 16-18 zur Einspritzung der am meisten erwünschten Kombination von Kraftstoffen für die in Frage kommende Verbrennung.The electronic control unit 34 is supplied in a known manner with information about the current angular position of the engine crankshaft and controls the three injectors 16-18 to inject the most desirable combination of fuels for the combustion in question.

Nun wird ein Beispiel des Gassystems in einem Rohöl-Transporter mit einem Antriebsmotor gemäß der Erfindung detaillierter beschrieben mit Bezug auf Fig. 3, welche das System für das Flüssiggas zeigt, und mit Bezug auf Fig. 4 mit dem System für das gasförmige Gas. Die Zeichnung zeigt nur zwei Zylinder 35, aber der Motor hat natürlich mehr. Abblasventile 36, 36' können die Gassysteme des Zylinders von Gas durch ein gemeinsames Abzugsrohr 37 entleeren, falls erforderlich. Ein Entlüftungsventil 38 kann das Zweigrohr 26 entleeren, wenn der Motor nicht mit Flüssiggas während eines Zeitraumes betrieben werden soll. Das gesamte Zufuhrrohr 26 kann von Flüssiggas entleert werden durch Verschließen des Hauptventils 39 und Öffnen der Abzugsventile und eines Zufuhrventils 40, welches mit einer Inertgasquelle 41 verbunden ist. In einer völlig entsprechenden Art und Weise kann ein Entlüftungsventil 38' (Fig. 4) ein Hochdruck-Gasreservoir 42 entleeren, dessen Volumen gasförmiges Gas für zum Beispiel 20 Einspritzsequenzen enthalten kann, und ein Abschaltventil 43 kann die Gaszufuhr schließen, wenn der Druck, der sich bei einer Einspritzung absenkt, so groß ist, daß angenommen werden muß, daß der sekundäre Injektor nicht richtig geschlossen ist nach Beendigung der Einspritzung. Das gesamte Rohr 29 kann mit Inertgas gespült werden durch Schließen eines Hauptventils 44 und Öffnen eines Abschaltventils 45 in einem Abzugsrohr 46 gleichzeitig mit der Öffnung des Ventils 40' zur Inertgasquelle 41.An example of the gas system in a crude oil transporter with a drive motor according to the invention will now be described in more detail with reference to FIG. 3 which shows the system for the liquid gas and with reference to FIG. 4 with the system for the gaseous gas. The drawing shows only two cylinders 35 , but of course the engine has more. Blow-off valves 36 , 36 'can purge the cylinder's gas systems of gas through a common exhaust pipe 37 if necessary. A vent valve 38 can drain the branch pipe 26 if the engine is not to be operated with liquid gas for a period of time. The entire supply pipe 26 can be emptied of liquid gas by closing the main valve 39 and opening the extraction valves and a supply valve 40 which is connected to an inert gas source 41 . In a completely corresponding manner, a vent valve 38 '( FIG. 4) can empty a high pressure gas reservoir 42 , the volume of which can contain gaseous gas for, for example, 20 injection sequences, and a shutoff valve 43 can shut off the gas supply when the pressure which lowers during an injection, is so large that it must be assumed that the secondary injector is not closed properly after the end of the injection. The entire pipe 29 can be flushed with inert gas by closing a main valve 44 and opening a shut-off valve 45 in a discharge pipe 46 simultaneously with the opening of the valve 40 ′ to the inert gas source 41 .

Die gasführenden Elemente im Motorraum sind durch einen Mantel 47 eingekapselt, welcher mit Belüftungsluft am Auslaß des Abzugsrohres 37 versorgt wird, wie durch den Pfeil 48 gezeigt, wobei mindestens ein Gebläse 49 Luft aus dem Mantel 47 am Durchgang des Zufuhrrohres in den Motorraum absaugt. Gasdetektoren 50 sind an geeigneten Stellen im System zur Überwachung von Gasverlusten angebracht. The gas-carrying elements in the engine compartment are encapsulated by a jacket 47 , which is supplied with ventilation air at the outlet of the exhaust pipe 37 , as shown by the arrow 48 , with at least one blower 49 sucking air from the jacket 47 at the passage of the supply tube into the engine compartment. Gas detectors 50 are located at appropriate locations in the gas loss monitoring system.

Bevor das Flüssiggas in den Motorraum geleitet wird, kann es in einer Einheit 51 auf zum Beispiel 45°C erwärmt werden, um jegliche Eisbildungen innerhalb des Mantels 47 zu vermeiden.Before the liquefied gas is led into the engine compartment, it can be heated in a unit 51 to, for example, 45 ° C. in order to avoid any ice formation within the jacket 47 .

Das gasförmige Gas, welches mit dem Rohr 14 zugeführt wird, wird in dem allgemein mit 15 bezeichneten Kompressor komprimiert, zumindest in einem Niederdruck-Kompressor 15a, welcher das Gas auf ungefähr 25 bar komprimiert, und in einem Hochdruck-Kompressor 15b, welcher das Gas bei einem Druck von zum Beispiel 250 bar an das Rohr 29 liefert, welches in den Motorraum geleitet wurde. Die Antriebsmotoren für den Kompressor sind in einer gasdichten Umhüllung angeordnet, und die letztere und der Kompressorraum werden durch entsprechende Gebläse belüftet.The gaseous gas which is supplied with the pipe 14 is compressed in the compressor, generally designated 15, at least in a low-pressure compressor 15 a, which compresses the gas to approximately 25 bar, and in a high-pressure compressor 15 b, which supplies the gas at a pressure of, for example, 250 bar to the pipe 29 which was passed into the engine compartment. The drive motors for the compressor are arranged in a gas-tight envelope, and the latter and the compressor chamber are ventilated by appropriate fans.

Der Ausgangsdruck des Hochdruck-Kompressors 15b kann mit der Zusammensetzung der gasförmigen Mischung, welche komprimiert wird, variieren. Der Druck kann niedriger sein, als 175 bar, wenn der Inertgasgehalt hoch ist, und höher, wenn das Gasgemisch hauptsächlich aus brennbarem Gas besteht. Es wurde oben erwähnt, daß der Druck mit Hilfe der elektronischen Steuereinheit des Motors auf der Basis von Druckmessungen von Verbrennungssequenzen und zugehörige Berechnung der Energieentwicklung bei der Verbrennung, welche durch Vergleich mit der Dauer der Einspritzung ein Maß des Inertgasgehaltes des Gasgemisches liefert, gesteuert werden kann. Daher können bei einer Feedback-Steuerung Daten für eine Verbrennung regelmäßig zur Einstellung des Ausgangsdruckes des Hochdruck-Kompressors für den nachfolgenden Motorbetrieb verwendet werden. Es ist oft so, daß ein Schiff mit Rohöltanks zwischen festgelegten Bestimmungsorten hin- und herfährt und Rohöl einer einheitlichen Qualität in die Rohöltanks lädt. Dies macht es möglich, bei der ersten Beladung aufzuzeichnen, wie der Inertgasgehalt des Gasgemisches während und nach der Tankbeladung variiert. Diese Daten können dann bei nachfolgenden Beladungen als eine empirische Basis zur Einstellung des Ausgangsdruckes des Kompressors bei einer Optimalwertsteuerung verwendet werden. The outlet pressure of the high pressure compressor 15 b can vary with the composition of the gaseous mixture which is compressed. The pressure can be lower than 175 bar if the inert gas content is high and higher if the gas mixture consists mainly of combustible gas. It was mentioned above that the pressure can be controlled by means of the electronic control unit of the engine on the basis of pressure measurements of combustion sequences and the corresponding calculation of the energy development during combustion, which provides a measure of the inert gas content of the gas mixture by comparison with the duration of the injection , In a feedback control, therefore, data for combustion can be used regularly to set the output pressure of the high-pressure compressor for subsequent engine operation. It is often the case that a ship with crude oil tanks travels between specified destinations and loads crude oil of a uniform quality into the crude oil tanks. This makes it possible, during the first loading, to record how the inert gas content of the gas mixture varies during and after the tank loading. This data can then be used in subsequent loads as an empirical basis for setting the outlet pressure of the compressor in an optimal value control.

Wenn der Motor ein Hochkompressions-Dieselmotor ist, kann Flüssiggas auch in Form von LPG oder eines LPG-Gemisches, welches raffiniert, fraktioniert oder in irgendeiner anderen Weise zu einer stabileren Zusammensetzung vorbearbeitet sein kann als Flüssiggas, welches durch die Kondensation von FOV erzeugt wurde, zugeführt werden. Der Hochkompressions-Dieselmotor gemäß der Erfindung kann ein Viertaktmotor sein, welcher zum Beispiel eine maximale Geschwindigkeit von 700 U/min aufweist. Der Motor ist vorzugsweise ein Zweitakt- Kreuzkopf-Motor, welcher eine Zylinderbohrung von mindestens 200 mm, geeigneterweise mindestens 250 mm, und eine Geschwindigkeit von maximal 250 U/min aufweist. Der Motor kann einen mittleren Druck von mindestens 16 bar haben und kann auf mindestens 3 bar absolut bei voller Beladung vorverdichtet sein. Der mittlere Druck kann auch höher sein, wie 17 oder 18 bar, und die Vorverdichtung kann auch höher sein. Als Kraftstoff kann der Motor auch mit komprimiertem Flüssiggas mit Methanzahlen von höchstens 15 versorgt werden, aber kann natürlich auch Kraftstoff mit höherer Methanzahl verwenden.If the engine is a high compression diesel engine, LPG can also in the form of LPG or an LPG mixture which is refined, fractionated or in any other way to a more stable Composition can be pre-processed as a liquid gas, which by the condensation generated by FOV can be supplied. The High compression diesel engine according to the invention can be one Four-stroke engine, which for example a maximum speed of 700 rpm. The engine is preferably a two-stroke Crosshead motor, which has a cylinder bore of at least 200 mm, suitably at least 250 mm, and a speed of has a maximum of 250 rpm. The engine can handle a medium pressure of have at least 16 bar and can be at least 3 bar absolute be precompressed when fully loaded. The medium pressure can also be higher be like 17 or 18 bar, and the pre-compression can also be higher. The engine can also run on compressed LPG as fuel Methane numbers of a maximum of 15 can be supplied, but of course also use fuel with a higher methane number.

Es kann günstig sein, den Hochkompressionsmotor mit Hilfe des Dualkraftstoffsystems zu betreiben, welches Flüssiggas und Kraftstofföl entweder separat oder zusammen verwendet. Das Öl kann wahlweise als zündungsunterstützender Zündkraftstoff verwendet werden.It may be convenient to use the high compression engine Dual fuel system to operate, which LPG and fuel oil used either separately or together. The oil can optionally be used as ignition-supporting ignition fuel can be used.

Das Flüssiggas wird bei einem Druck, welcher höher ist als der Druck in der Verbrennungskammer, eingespritzt. Der Einspritzdruck liegt gewöhnlich im Bereich von 200 bis 1200 bar, typischerweise im Bereich von 350 bis 900 bar. Beim Einspritzen wird der Kraftstoff in Wolken von Flüssigkeitströpfchen zerstäubt, welche sofort verdampfen, worauf eine Vermischung mit den anderen Gasen in der Verbrennungskammer stattfindet. Die Einspritzung von Flüssiggas geschieht während einer oder mehrerer Perioden, welche möglicherweise unmittelbar bevor der Kolben seinen oberen Totpunkt am Ende des Kompressionshubes erreicht, zum Beispiel 6° CA vor dem oberen Totpunkt, beginnen, ansonsten geschieht sie während des Expansionshubes. Das Gas kann verbrennen, wenn es in geeigneter Weise mit der sauerstoffhaltigen Luft vermischt wurde.The liquid gas is at a pressure which is higher than the pressure in the combustion chamber, injected. The injection pressure is usually in the range of 200 to 1200 bar, typically in the range from 350 to 900 bar. When you inject the fuel in clouds of Atomized liquid droplets, which evaporate immediately, whereupon one Mixing with the other gases in the combustion chamber takes place. Liquid gas is injected during a or several periods, which may be just before the piston reaches its top dead center at the end of the compression stroke to Example 6 ° CA before top dead center, start, otherwise it happens them during the expansion stroke. The gas can burn if it is in was suitably mixed with the oxygen-containing air.

Jeder Flüssigkeits-Injektor 17 zur Einspritzung von Flüssiggas ist mit dem zugehörigen Gaszufuhrrohr 26 verbunden, welches von einer geeigneten externen Gasquelle zugeführt wird, welche vom oben genannten Typ auf einem Rohöltransporter sein kann, oder mit einer Dauerhauptleitung verbunden sein kann, wenn der Motor ein stationärer Energieerzeuger ist. Das Rohr 26 leitet das Flüssiggas an den Flüssigkeits-Injektor und wird durch den Mantel 47 eingekapselt. Das Gebläse 49 hält einen Luftstrom im Raum zwischen der inneren Oberfläche des Mantels und der äußeren Oberfläche des Rohres aufrecht. Die Belüftungsluft wurde vorzugsweise mit Hilfe frei verfügbarer Abwärme vorerwärmt bevor sie zwischen den Mantel und das Rohr geleitet wird. Dies kann beispielsweise durch Erwärmen der Luft in einem Wärmeaustauscher mit dem Kühlmittel des Motors bewirkt werden. Die heiße Luft kann dem Mantel in einem Gegenstrom mit dem einströmenden Gas zugeführt werden. Dies kann zum Beispiel durch Anordnen des Lufteinlasses in der Nähe des Motors bewirkt werden, aber dies macht es seinerseits bei zwei Gebläsen notwendig. Das Ergebnis des Erhitzens ist, daß keine Eisbildungen in oder an den Rohren im Falle von undichten Stellen und vollständiger oder teilweiser Entlüftung des Gases an die Atmosphäre auftreten. Bei solch einer Entlüftung wird der Druck zuerst auf Atmosphärendruck entlastet. Dann verdampft das Flüssiggas durch stoßartiges Kochen innerhalb der Rohre, welche so gekühlt werden. Die heiße Gebläseluft wirkt einer völligen Abkühlung des gasführenden Systems entgegen. Die gasführenden Rohre können auch in einer gesteuerten Weise ohne irgendwelche wesentlichen Mengen an Gas, welches in den Rohren kocht, entleert werden, indem das Flüssiggas durch ein anderes Fluid ersetzt wird, welches auf die gasführenden Rohre bei einem geeignet hohen Druck angewendet wird, zum Beispiel Kraftstofföl oder ein Gas, wie Inertgas.Each liquid injector 17 for injecting liquid gas is connected to the associated gas supply pipe 26 which is supplied from a suitable external gas source which may be of the type mentioned above on a crude oil transporter or may be connected to a permanent main line if the engine is stationary Is an energy producer. The pipe 26 conducts the liquid gas to the liquid injector and is encapsulated by the jacket 47 . The blower 49 maintains an air flow in the space between the inner surface of the jacket and the outer surface of the tube. The ventilation air was preferably preheated with the help of freely available waste heat before it was passed between the jacket and the pipe. This can be done, for example, by heating the air in a heat exchanger with the coolant of the engine. The hot air can be supplied to the jacket in a counterflow with the inflowing gas. This can be done, for example, by placing the air inlet near the engine, but this in turn makes it necessary with two fans. The result of the heating is that there is no ice formation in or on the tubes in the event of leaks and complete or partial venting of the gas to the atmosphere. With such a vent, the pressure is first released to atmospheric pressure. Then the liquefied gas evaporates by abrupt boiling within the tubes, which are cooled in this way. The hot blower air counteracts a complete cooling of the gas-carrying system. The gas pipes can also be purged in a controlled manner without any substantial amounts of gas boiling in the pipes by replacing the liquefied gas with another fluid that is applied to the gas pipes at a suitably high pressure, for example Fuel oil or a gas such as inert gas.

Wenn der Motor ein Schiffsmotor ist, kann das Flüssiggas in einem unter Druck stehenden und/oder gekühlten Tank gespeichert werden.If the engine is a marine engine, the liquefied gas can be in an under Pressurized and / or cooled tank can be stored.

Claims

1. Diesel engine for the combustion of fuel obtained from volatile organic compounds with an injection system which has at least liquid injectors ( 17 ) for high pressure injection of compressed liquid gas obtained from the volatile organic compounds.

2. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the injection system has at least liquid injectors ( 17 ) for high-pressure injection of compressed liquid gas obtained from the evaporation of crude oil tanks ( 1 ).

3. Internal combustion engine according to claim 1 or 2, characterized in that the injection system contains secondary injectors ( 16 ) for high-pressure injection of gaseous mixtures which at least partially contain gas which has evaporated from crude oil tanks ( 1 ) and inert gas, if any, which when a detonation preventing gas was filled in the crude oil tanks.

4. Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the injection system contains ignition injectors ( 18 ) for the injection of ignitable ignition fuel which triggers a combustion process during the injection.

5. Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that a number of the liquid injectors ( 17 ) and the secondary injectors ( 16 ) are combined in a corresponding number of dual fuel injectors which are capable of the liquid gas and inject gaseous gas-containing mixtures.

6. Internal combustion engine according to one of the preceding claims 3 to 5, characterized in that the injection system triggers the secondary injector ( 16 ) at intervals, even if no gaseous fuel is to be injected into the associated cylinder ( 35 ).

7. Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that only some of the engine cylinders ( 35 ) are provided with secondary injectors ( 16 ), while others of the cylinders ( 35 ) are provided with liquid injectors ( 17 ), all cylinders also optionally have ignition and / or fuel oil injectors ( 18 ).

8. Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the engine is the main engine of a ship with crude oil tanks ( 1 ), such as a pendulum tanker or a crude oil transporter, and that volatile organic compounds which have evaporated from these tanks have ignition properties, Calorific values and / or evaporated quantities, which vary over time, represent a significant proportion of the fuel consumption of the main engine.

9. Internal combustion engine according to claim 8, characterized in that the engine has an electronic control unit ( 34 ) which controls, based on the monitoring of the current cylinder pressures, at least the injection pressure for the gaseous fuel gas, preferably such that the injection pressure is lower if the inert gas content of the gas is higher.

10. Method for supplying an internal combustion engine of the diesel type with gas-based fuel, gas being used as fuel consisting of volatile organic compounds, which is compressed to a high pressure of at least 60 bar and fed to the injection system of the internal combustion engine having at least liquid injectors ( 17 ) ,

11. The method according to claim 10, characterized in that as Fuel made from volatile organic compounds Evaporate crude oil tanks, existing gas is used.

12. The method according to claim 10 or 11, characterized in that the vaporized and compressed compounds are one contain gaseous and a liquid phase, which in the Feed to the engine are essentially separated.

13. The method according to claim 12, characterized in that the gaseous phase injection pressure is controlled so that the injection pressure is reduced when the inert gas content in the gaseous phase increases.

14. The method according to claim 12 or 13, characterized in that the temperature of the gaseous phase in the fuel and Injection system of the engine is kept higher than that Temperature of the gaseous phase after compression on the Pressure at which they are the fuel system of the engine was fed.

15. The method according to claim 14, characterized in that the temperature of the gaseous phase in the fuel system so controlled that it rises to the engine.

16. The method according to any one of claims 12 to 15, characterized in that the liquid and gaseous phases are supplied to all cylinders ( 35 ) of the engine.

17. The method according to any one of claims 12 to 16, characterized in that the liquid phase is supplied to some of the engine cylinders ( 35 ), while the gaseous phase is supplied to the other of the engine cylinders ( 35 ).

18. The method according to any one of claims 12 to 17, characterized in that the engine is a main engine of a ship with crude oil tanks ( 1 ), from which evaporation of the volatile organic compounds occurs, and that the engine is only supplied with fuel oil to the extent as is necessary as an ignition aid or as is necessary because the current fuel requirement of the engine exceeds the supply of fuel gas to the engine.

19. The method according to any one of claims 12 to 18, characterized characterized that the motor with a wave generator in a pendulum tanker or in a ship to accommodate Hydrocarbons from a drilling or production shaft is connected, and that at least part of the volatile organic compounds that evaporate when loaded with oil are burned in the engine and the shaft generator Power generation for the drive units in dynamic Drive the positioning system of the tanker or ship.

20.Diesel type internal combustion engine for the combustion of gas which is compressed to a high pressure of at least 200 bar, the engine being pre-compressed to a charge pressure of at least 3 bar absolute and a volumetric compression ratio of at least 1:14 and an average differential pressure of at least 15 bar and an injection system which contains at least liquid injectors ( 17 ) for high-pressure injection of the compressed gas as liquid gas.

21. Internal combustion engine according to claim 20, characterized records that the engine, which is preferably a two-stroke Crosshead motor is a cylinder bore of at least 200 mm and a speed of at most 700 rpm, suitably a cylinder bore of at least 250 mm and a speed of at most 250 rpm. having.

22. Internal combustion engine according to claim 20 or 21, characterized characterized in that the compressed liquefied gas Has a maximum methane number of 15.

23. Internal combustion engine according to one of claims 20 to 22, characterized in that each liquid injector for Injection of liquefied gas connected to a gas supply pipe which is the liquid gas from an external gas source to the Liquid injector directs the gas supply pipe through a Encapsulated is that a fan has a flow of air in it Space between the inner surface of the jacket and the outer surface of the tube and that the Fan air is preheated.