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JP2002527672A - ディーゼルエンジンの運転方法 - Google Patents

ディーゼルエンジンの運転方法

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JP2002527672A
JP2002527672A JP2000577396A JP2000577396A JP2002527672A JP 2002527672 A JP2002527672 A JP 2002527672A JP 2000577396 A JP2000577396 A JP 2000577396A JP 2000577396 A JP2000577396 A JP 2000577396A JP 2002527672 A JP2002527672 A JP 2002527672A
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Japan
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diesel engine
additional gas
combustion chamber
gas
supplied
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Application number
JP2000577396A
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Inventor
コーダン・エンニオ
フィードラー・フーゴ
ヴラスコス・ヨアニス
Original Assignee
アーベーベー・ターボ・ジステムス・アクチエンゲゼルシヤフト
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by アーベーベー・ターボ・ジステムス・アクチエンゲゼルシヤフト filed Critical アーベーベー・ターボ・ジステムス・アクチエンゲゼルシヤフト
Publication of JP2002527672A publication Critical patent/JP2002527672A/ja
Publication of JP2002527672A5 publication Critical patent/JP2002527672A5/ja
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    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0276—Actuation of an additional valve for a special application, e.g. for decompression, exhaust gas recirculation or cylinder scavenging
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

(57)【要約】 本発明は、部分負荷と過渡的な運転状態において、ディーゼルエンジンのすべてのシリンダ内に充分な燃焼空気が供されるようにするために、ディーゼルエンジンを始動した後でも、酸素を含む付加的なガスまたは追加ガスまたは圧縮空気が、少なくとも１個の別個の追加ガス弁（Ｖ１ａ）によって、ガス分配器から少なくとも１個の別個の追加ガス入口を経てシリンダの燃焼室に供給される。この追加ガスの供給はディーゼルエンジンの吸気弁（ＶＥ）または排気弁（ＶＡ）の閉鎖後開始可能である。この方法は４サイクルのディーゼルエンジンにも２サイクルのディーゼルエンジンにも適している。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 技術分野 本発明は、請求項１の上位概念に記載した、ディーゼルエンジンを運転するた
めの方法から出発する。
【０００２】 技術水準 請求項１の上位概念に関連して、本発明は、刊行物 Proc Instn Mech Engrs 1
973 年、第187 巻 35/73、第425 〜434 頁によって知られているような技術水準
を挙げる。この刊行物には、圧縮空気容器から追加空気がディーゼルエンジンの
ターボ過給器の圧縮機に供給される。この追加空気は、部分負荷時、特に低いエ
ンジン回転数および過渡的な運転において、燃焼空気不足を解消するために役立
つ。その際、この追加空気が圧縮機のロータの翼を振動させるという欠点がある
。圧縮機ロータの加速時に、不所望な時間的な遅れが生じる。
【０００３】 ベルリンのＶＥＢ技術出版社から１９８６年に発行された、ルドルフ・スパー
バー（Rudolf Sperber) 工学博士著の技術ハンドブックディーゼルエンジンの第
４版第９９〜１０８頁には、ディーゼルエンジンを燃料の自己点火のために必要
な始動回転数にもたらすために、複数の始動方法が記載されている。大型のエン
ジンの場合には、３ＭＰａの圧力の始動空気容器からの圧力低減弁、中央の空気
分配器およびシリンダヘッド内に配置された排出弁を経て圧縮空気を供給する始
動方法が適用される。始動弁はばねで付勢された逆止弁である。この逆止弁は点
火開始時に直ちに閉じ、反転可能なエンジンの場合カム軸を介して制御される。
始動開始時に、ディーゼルエンジンは圧縮空気モータとして作動する。始動空気
容器の充填はエンジンシリンダの給気弁を介してあるいはエンジンから独立して
設置された圧縮機によって行われる。エンジンが始動した後の追加空気の供給は
開示されていない。
【０００４】 スイス国特許第６２４１８２号公報（Ａ５）により、多気筒式のディーゼルエ
ンジンが知られている。このディーゼルエンジンの場合、始動時および部分負荷
運転時に、一部のシリンダユニットを一時的に圧縮機として使用することにより
、残りの若干のシリンダユニットにおいて、高い圧縮ひいては良好な点火条件が
達成される。この運転中、エンジンのシリンダの一部だけが所望な出力を生じる
ために供されるという欠点がある。
【０００５】 ヨーロッパ特許出願公開第０３６７４０６号公報により、ターボ過給器によっ
ってディーゼルエンジンのシリンダ内の圧力を上昇させることが知られている。
ターボ過給器の軸には、電気機械のロータが設けられている。この電気機械はデ
ィーゼルエンジンのスタート時または設定可能な最低回転数を下回るときに、外
部からエネルギーを供給されるモータとしておよびそうでないときにはジェネレ
ータとして運転される。この解決策は非常にコストがかかる。
【０００６】 関連する技術水準について、１９９７年のＭＴＺエンジン技術定期刊行物５８
（１９９７）１０の第584 〜590 頁のハンス−ジョゼフ・シッフゲン(Hans-Jose
f Schiffgens) 等著の“新しいMAN B&W ディーゼルガスエンジン32/40DG の開発
”の刊行物を指摘する。この刊行物から、燃焼ガスが比較的に低い圧力でディー
ゼルエンジンの吸気通路に供給されるディーゼルガスエンジンが知られている。
ガス弁は電子的に制御され、液圧で開放され、ばね力で閉じる。
【０００７】 特に、ベルリン、ハイデルベルグ、ニューヨークのシュプリンガー出版社１９
８０年発行のK.Zinner著の“内燃機関の過給”第２版の第２２１〜２２８頁から
、いわゆるミラー法が知られている。このミラー法の場合には、図２において破
線で示した閉鎖線（２１′）によって明らかなように、吸気弁（ＶＥ）がディー
ゼルエンジンのピストンの下死点（ＵＴ）の手前で開放する。一定の制御時間（
弁開閉時間）でミラー法によってエンジンを運転する場合、下側の負荷範囲に、
重大な空気不足現象が生じる。
【０００８】 発明の開示 請求項１に記載されている本発明は、部分負荷時および過渡的な運転状態のと
きにも、すべてのシリンダ内に充分な燃焼空気が供される、冒頭に述べた種類の
ディーゼルエンジンの低コストの運転方法を提供するという課題を解決する。
【０００９】 本発明の有利な実施形は従属請求項に記載されている。 本発明の効果は、ディーゼルエンジンがすべての運転状態で良好に作動し、特
にエミッションと熱負荷が低減されることにある。
【００１０】 本発明の有利な実施形では、スタートのために設けられた装置が、その後の運
転のためにも使用可能であり、ディーゼルエンジンのシリンダにつき、スタート
ガスおよび追加ガスのための複数のガス入口が設けられている。
【００１１】 本発明の実施の形態 次に、実施の形態に基づいて本発明を説明する。 図において、同じ部品は同じ参照符号で示してある。
【００１２】 図１は、ｎ個の同じシリンダユニット（Ｚ１〜Ｚｎ）を備えたｎシリンダ型４
サイクルディーゼルエンジン（１）を概略的に示している。この場合、シリンダ
ユニット（Ｚ１）は断面図と平面図で詳細に示してある。シリンダユニット（Ｚ
１）はピストン（２）を備え、このピストンは連接棒（３）とクランク（４）を
介してエンジン駆動軸（５）に枢着連結されている。クランク角（ψ）はピスト
ン（２）の上死点（ＯＴ）で０°で始まり、時計回りに増大する。クランク角は
ピストン（２）の下死点（ＵＴ）で１８０°の角度に達する。シリンダユニット
（Ｚ１）は更に、燃焼室（６）を備えている。この燃焼室はシリンダヘッド側で
吸気口（Ｅ）を介して吸気管（８）に接続され、排気口（Ａ）を介して排気管（
９）に接続されている。新鮮空気入口（吸気口）（Ｅ）は制御可能な吸気弁（Ｖ
Ｅ）によって閉鎖可能であり、排気口（Ａ）は制御可能な排気弁（ＶＡ）によっ
て閉鎖可能である。同様にシリンダヘッド側に配置された燃料噴射ノズル（７）
は点火時期（ψ2 ）に達する直前にディーゼル燃料を噴射するために役立つ（図
２参照）かあるいは燃焼室（６）内で点火温度に達する前にディーゼル燃料を噴
射するために役立つ。
【００１３】 ４サイクルディーゼルエンジン（１）の作動サイクルに従って燃焼室（６）か
ら排気口（Ａ）を通って流出する排気ガス（１５）は、排気管（９）を通って、
排気ターボ過給器（１０）のタービン（１１）を駆動するために利用される。排
気ターボ過給器（１０）の軸には圧縮機（１３）が固定されている。この圧縮機
は新鮮空気（１４）を圧縮し、吸気管（８）内のインタークーラ（Ｋ）を経て吸
気口（Ｅ）に供給する。電気機械（１２）のロータをこの軸に固定してもよい。
この電気機械は４サイクルディーゼルエンジン（１）の始動時にモータとして、
その後でジェネレータとして運転される。
【００１４】 シリンダユニット（Ｚ１）はシリンダヘッド側に更に、圧縮空気または追加ガ
スまたは始動ガス（１９）のための別個のガス入口または追加ガス入口または始
動ガス入口（Ｅ１ａ），（Ｅ１ｂ）を備えている。このガス入口はそれぞれ新鮮
空気入口（Ｅ）よりも小さな開口横断面積を有する。この始動ガス入口（Ｅ１ａ
，Ｅ１ｂ）は制御可能な逆止弁または追加ガス弁または始動弁（Ｖ１ａ，Ｖ１ｂ
）によって閉鎖可能である。始動ガス（１９）は、通常は３ＭＰａのガス圧を有
する圧縮空気容器またはガス貯蔵容器（１６）から、圧力制限弁また減圧弁また
は圧縮ガス制御弁（１７）を経て、追加空気分配器または始動ガス分配器（１８
）に供給され、そこから圧力空気管または圧縮ガス管（Ｌ１ａ，Ｌ１ｂ，Ｌｎ）
を経てシリンダユニット（Ｚ１〜Ｚｎ）の始動ガス入口（Ｅ１ａ，Ｅ１ｂ）に達
する。各シリンダユニット（Ｚ１〜Ｚｎ）には、１個または複数個の始動ガス入
口（Ｅ１ａ，Ｅ１ｂ）と始動弁（Ｖ１ａ，Ｖ１ｂ）を設けることができる。
【００１５】 図２は弁（ＶＡ）、（ＶＥ）および（Ｖ１ａ）の開放の時間的な連続を示して
いる。この場合、横座標にはクランク角（ψ）が角度（°）で記入され、縦座標
には新鮮空気入口開放面積（Ｆz ）が任意の単位で記入されている。排気弁（Ｖ
Ａ）のための面積曲線（２０）は、この排気弁が下死点（ＵＴ）の手前で開放し
始め、下死点（ＵＴ）と上死点（ＯＴ）の間で完全に開放していることを示して
いる。排気弁はその後すぐに閉じ、それによって排気相を終了する。吸気弁（Ｖ
Ｅ）のための面積曲線（２１）は吸気弁が上死点の直前で開き始め、それに続く
下死点の直前まで完全に開放したままであり、その後すぐに閉じる。それによっ
て、吸気弁（ＶＥ）の吸気相が終了する。この吸気弁（ＶＥ）の閉鎖後、始動弁
（Ｖ１ａ，Ｖ１ｂ）は面積曲線（２２）に従って開放し始める。この場合、見や
すくするために、始動弁（Ｖ１ａ）だけが記入されている。この始動弁（Ｖ１ａ
，Ｖ１ｂ）は次の上死点（ＯＴ）に達する直前および点火時期（ψz ）で点火が
開始される直前に閉じる。それによって、圧縮相が終了する。この始動弁または
追加弁（Ｖ１ａ，Ｖ１ｂ）は好ましくは、ディーゼル燃料の噴射開始前に閉じる
。この始動弁（Ｖ１ａ，Ｖ１ｂ）の開放中、圧縮空気または始動ガスまたは追加
ガス（１９）は遅れてシリンダユニット（Ｚ１）の燃焼室（６）に達し、そこで
不所望な燃焼空気不足を解消する。
【００１６】 点線で示した面積曲線（２２′）は、始動弁（Ｖ１ａ，Ｖ１ｂ）の開放が吸気
弁（ＶＡ）の閉鎖の後でさえも開始可能であることを示している。この場合、吸
気弁の閉鎖は可変に行うことができる。破線で示した始動弁（Ｖ１ａ，Ｖ１ｂ）
の面積曲線（２３）は、４サイクルディーゼルエンジン（１）のスタート時の始
動弁（Ｖ１ａ，Ｖ１ｂ）の開放を示している。
【００１７】 図３は、４サイクルディーゼルエンジン（１）の燃焼室（６）内の燃焼室圧力
ｐ6 （ＭＰａ）を、アイドリング運転について圧力曲線（２４）で、そして全負
荷運転について圧力曲線（２５）で示している。全負荷時に、燃焼室圧力（ｐ6 ）はアイドリング運転よりも早く３ＭＰａに達する。始動弁（Ｖ１ａ，Ｖ１ｂ）
は遅くとも、燃焼室（６）内の追加ガス（１９）の圧力に達する際に閉じなけれ
ばならない。
【００１８】 図４は４サイクルディーゼルエンジン（１）について、コンピュータシミュレ
ーションにより、定格出力（ＰN ）に対する出力（Ｐ）の比を、時間（ｔ）に依
存して、定格値に関連するエンジン出力曲線（２９〜３１）と定格値に関連する
消費部出力曲線（３２〜３４）で示している。この場合、実線で示した曲線（３
１）と（３４）は追加ガス（１９）を使用しないときの比を示し、破線で示した
曲線（２９）と（３２）は追加ガス（１９）を本発明に従って使用するときの比
を示す。点線で示した曲線（３０，３３）は、図１において点線で示した圧縮ガ
ス導管（Ｌ）によって示すような、圧縮機（１３）への追加ガス（１９）の慣用
の供給時の比を示す。これらの曲線から、本発明による方法によって、定格出力
（ＰN ）が最も迅速に達成されることが判る。
【００１９】 図５は、４サイクルディーゼルエンジン（１）について、コンピュータシニュ
レーションにより、定格回転数（ｎN ）に対するエンジン駆動軸（５）の回転数
またはエンジン回転数（ｎ5 ）の比を、時間（ｔ）に依存して、定格値に関連す
る回転数曲線（３５〜３７）で示し、燃焼室（６）内の平均有効圧力Ｐme（ＭＰ
ａ）を平均有効圧曲線または平均圧力曲線（３８〜４０）で示している。この場
合、実線で示した曲線（３７）と（４０）は追加ガス（１９）を使用しないとき
の曲線であり、破線（３５）と（３８）は本発明に従って追加ガス（１９）を使
用するときの曲線である。点線で示した曲線（３６）と（３９）は追加ガス（１
９）を慣用のごとく圧縮機（１３）に供給するときの曲線である。これらの曲線
から、本発明による方法によって、定格回転数（ｎN ）が最も迅速に達成される
ことが判る。
【００２０】 図６は、４サイクルディーゼルエンジン（１）について、コンピュータシニュ
レーションにより、燃焼比（λV ）を時間（ｔ）に依存して曲線（４１〜４３）
で示している。この場合、実線の曲線（４３）は追加ガス（１９）を使用しない
ときの燃焼比を示す。破線で示した曲線（４１）は本発明に従って追加ガス（１
９）を使用したときの燃焼比を示す。点線で示した曲線（４２）は追加導管（Ｌ
）を経て追加ガス（１９）を慣用のごとく圧縮機（１３）に供給する場合の燃焼
比を示す。燃焼比（λV ）については次の関係が当てはまる。 λV ＝ｍLZ／（ｍB ・Ｌmin ） ここで、ｍLZは燃焼室に供給される空気質量、ｍB は供給される燃料質量、そし
てＬmin は理論混合比、すなわち燃料を燃焼するために必要な空気の最少量であ
る。これから判るように、本発明による方法によって、燃焼比（λV ）の変動し
ない最終値が最も迅速に達成されることが判る。ｔ＝２ｓは図４〜６の場合のエ
ンジンへの付加的な負荷を意味する。時点ｔ＝２ｓで追加空気（１９）を供給す
ることによって、エンジンシリンダ（Ｚ１〜Ｚｎ）内の空気量は１０％だけ増え
るので、時点ｔ＝６ｓで燃焼比（λV ）が１５０％増大する。追加空気（１９）
は追加ディーゼル燃料の燃焼を可能にする。その結果、排気ターボ過給器（１０
）の迅速な加速を生じる。
【００２１】 図７は本発明による方法を同様に適用可能である２サイクルディーゼルエンイ
ン（１′）を概略的に示している。シリンダユニット（Ｚ１′）のシリンダヘッ
ド内には、燃料噴射ノズル（７ａ，７ｂ，７ｃ）と始動弁（Ｖ１ａ，Ｖ１ｂ，Ｖ
１ｃ）が中央の排気口（Ａ）の周りに円状に配置されている。（ＳＥ）は側方の
複数の新鮮空気入口または新鮮空気流入スリットの一つを示している。
【００２２】 図８は、図２における図示に対応する、２サイクルディーゼルエンジン（１′
）の弁（ＶＡ）および（Ｖ１ａ）と新鮮空気流入スリット（ＳＥ）の開放の時間
的な連続を示している。この場合、横座標にはクランク角（ψ）が角度（°）で
記入され、縦座標には新鮮空気入口開放面積（Ｆz ）が任意の単位で記入されて
いる。排気弁（ＶＡ）のための面積曲線（２６）は、この排気弁が下死点（ＵＴ
）の手前の第１のクランク角度位置（ψ1 ）で開放し始め、この下死点（ＵＴ）
の後で同じ角度間隔で閉じることを示している。新鮮空気流入スリット（ＳＥ）
のための面積曲線（２７）は新鮮空気流入スリットが下死点（ＵＴ）の手前にお
いてクランク角度位置（ψ1 ）の後の第２のクランク角位置（ψ2 ）で開放し始
め、この下死点（ＵＴ）の後で同じ角度間隔で閉じることを示している。この新
鮮空気流入スリット（ＳＥ）の閉鎖後、始動弁（Ｖ１ａ，Ｖ１ｂ，Ｖ１ｃ）は面
曲線（２８′）に従って開放し始める。この場合、見やすくするために、始動弁
（Ｖ１ａ）だけが記入されている。この始動弁（Ｖ１ａ，Ｖ１ｂ，Ｖ１ｃ）は次
の上死点（ＯＴ）に達する直前および点火時点（ψz ）で点火が開始される直前
に閉じる。それによって、圧縮相が終了する。始動弁（Ｖ１ａ，Ｖ１ｂ，Ｖ１ｃ
）の開放は好ましくは、面積曲線（２８）によって示すような排気弁（ＶＡ）の
閉鎖後に開始される。破線で示した面積曲線（２８″）は２サイクルディーゼル
エンジン（１′）のスタート時の始動弁または追加弁（Ｖ１ａ，Ｖ１ｂ，Ｖ１ｃ
）の開放を示している。
【００２３】 始動ガス（１９）と始動弁（Ｖ１ａ，Ｖ１ｂ，Ｖ１ｃ）がディーゼルエンジン
（１，１′）のスタートのために使用されるだけでなく、変更された制御時間で
、スタート後通常運転中の追加供給のめにも使用されることが重要である。
【００２４】 本発明は始動ガススタートを行わないディーゼルエンジン（１，１′）にも適
用可能である。
【００２５】 追加ガス（１９）は好ましくは、過渡的な負荷の間に、０．６〜３ＭＰａの範
囲の圧力下でディーゼルエンジン（１，１′）の燃焼室（６）に供給される。 ディーゼルエンジン（１，１′）の定常的な部分負荷の間、追加ガス（１９）
は１００〜８００ｋＰａの範囲の圧力下で燃焼室（６）に供給される。
【００２６】 定格負荷の５０％までの下側の負荷範囲においていわゆるミラー法に従ってデ
ィーゼルエンジン（１，１′）を運転する場合、この追加ガス（１９）は正圧を
加えないで、ディーゼルエンジン（１，１′）のシリンダ（Ｚ１，Ｚ１′，Ｚｎ
）によって吸い込むことができる。その際、図１の圧縮ガス制御弁（１７）が閉
鎖され、新鮮空気（１４）の流入のための新鮮空気弁（１７ａ）が開放される。
ディーゼルエンジン（１，１′）が正圧を加えないでミラー法に従ってのみ運転
されると、弁（１７）および（１７ａ）とガス貯蔵容器（１６）が不要である。
追加ガス（１９）はディーゼルエンジン（１，１′）の周囲（１４）からまたは
排気ターボ過給器（１０）の圧縮機（１３）の出口から、ディーゼルエンジン（
１，１′）のシリンダ（Ｚ１，Ｚ１′，Ｚｎ）によって吸い込まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 排気ターボ過給器と、始動ガスおよび追加ガスのための、シリンダあたり複数
のガス入口を備えた４サイクルディーゼルエンジンを概略的に示す図である。
【図２】 クランク角に依存して開放した弁面積を示す図である。
【図３】 図１のディーゼルエンジンのアイドリングと全負荷のための、クランク角に依
存してシリンダ圧力を示す図である。
【図４】 時間に依存して、図１のディーゼルエンジンの定格値に関連する出力を示すグ
ラフである。
【図５】 時間に依存して、図１のディーゼルエンジンの定格値に関連する回転数とシリ
ンダ内の平均有効圧を示すグラフである。
【図６】 時間に依存して、図１の４サイクルディーゼルエンジンの燃焼比を示すグラフ
である。
【図７】 始動ガスおよび追加ガスのための、シリンダあたり複数のガス入口を備えた２
サイクルディーゼルエンジンを概略的に示す図である。
【図８】 クランク角に依存して、図７の２サイクルディーゼルエンジンの開放した弁面
積を示す図である。
【符号の説明】
１ ４サイクルディーゼルエンジン １′ ２サイクルディーゼルエンジン ２ ピストン ３ 連接棒 ４ クランク ５ エンジン駆動軸 ６ 燃焼室 ７，７ａ，７ｂ，７ｃ 燃料噴射ノズル ８ 新鮮空気吸込み管 ９ 排気管 １０ 排気ターボ過給器 １１ 排気ターボ過給器のタービン １２ 排気ターボ過給器の電気機械 １３ 排気ターボ過給器の圧縮機 １４ 新鮮空気 １５ 排気ガス １６ ガス貯蔵容器、圧縮空気容器 １７ 圧縮ガス制御弁、減圧弁 １７ａ 新鮮空気弁 １８ 始動ガス分配器、流入空気分配器、ガス分配器 １９ 始動ガス、追加ガス、圧縮空気、酸素を含むガス ２０〜２３ ４サイクルディーゼルエンジンの開放した弁の面 積曲線 ２１′ ミラー法による面積曲線２１の閉鎖線 ２４，２５ アイドリングまたは全負荷のための圧力曲線 ２６〜２８ ２サイクルディーゼルエンジンの開放した弁の面 積曲線 ２９〜３４ ４サイクルディーゼルエンジンの定格値に関連す るエンジン出力または消費部出力の、時間に依存 する曲線 ３５〜３７ ４サイクルディーゼルエンジンの定格値に関連す る回転数の曲線 ３８〜４０ ４サイクルディーゼルエンジンのシリンダの燃焼 室の平均有効圧の、時間に依存する曲線 ４１〜４３ 時間に依存する燃焼比λV の曲線 Ａ 排気口 Ｅ 新鮮空気入口、ガス入口 Ｅ１ａ，Ｅ１ｂ 始動ガス／追加ガスのためのガス入口、スタート ガス入口 ＦE 新鮮空気入口開放面積 Ｋ インタークーラ Ｌ，Ｌ１ａ，Ｌ１ｂ，Ｌｎ 圧縮ガス管、追加ガス管 ｎ5 エンジン駆動軸回転数、エンジン回転数 ｎN 定格回転数 ＯＴ 上死点 Ｐ ４サイクルディーゼルエンジンの出力 ＰN ４サイクルディーゼルエンジンの定格出力 ｐ6 燃焼室内の圧力 ＳＥ 新鮮空気流入スリット ｔ 時間 ＵＴ 下死点 ＶＡ 排気弁 ＶＥ 吸気弁 Ｖ１ａ，Ｖ１ｂ，Ｖ１ｃ 始動弁、追加ガス弁、逆止弁 Ｚ１〜Ｚｎ ４サイクルディーゼルエンジンのシリンダユニッ ト Ｚ１′ ２サイクルディーゼルエンジンのシリンダユニッ ト ψ クランク角 ψ1 ，ψ2 クランク角度位置 ψZ 点火時期、点火角度位置 λv ４サイクルディーゼルエンジンの燃焼比
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年５月１２日（２０００．５．１２）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００１】 技術分野 本発明は、請求項１の上位概念に記載した、ディーゼルエンジンを運転するた
めの方法から出発する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００２】 技術水準 Proc Instn Mech Engrs 1973年、第187 巻 35/73、第425 〜434 頁により、圧
縮空気容器から追加空気をディーゼルエンジンのターボ過給器の圧縮機に供給す
ることが知られている。この追加空気によって、部分負荷時、特に低いエンジン
回転数および過渡的な運転において、燃焼空気不足が解消される。その際、この
追加空気が圧縮機のロータの翼を振動させるという欠点がある。圧縮機ロータの
加速時に、不所望な時間的な遅れが生じる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００３】 ベルリンのＶＥＢ技術出版社から１９８６年に発行された、ルドルフ・スパー
バー（Rudolf Sperber) 工学博士著の技術ハンドブックディーゼルエンジンの第
４版第９９〜１０８頁には、ディーゼルエンジンを燃料の自己点火のために必要
な始動回転数にもたらすために、複数の始動方法が記載されている。大型のエン
ジンの場合には、３ＭＰａの圧力の始動空気容器からの圧力低減弁、中央の空気
分配器およびシリンダヘッド内に配置された排出弁を経て圧縮空気を供給する始
動方法が適用される。始動弁はばねで付勢された逆止弁である。この逆止弁は点
火開始時に直ちに閉じ、反転可能なエンジンの場合カム軸を介して制御される。
始動開始時に、ディーゼルエンジンは圧縮空気モータとして作動する。始動空気
容器の充填はエンジンシリンダの給気弁を介してあるいはエンジンから独立して
設置された圧縮機によって行われる。エンジンが始動した後の追加空気の供給は
開示されていない。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００７】 特に、ベルリン、ハイデルベルグ、ニューヨークのシュプリンガー出版社１９
８０年発行のK.Zinner著の“内燃機関の過給”第２版の第２２１〜２２８頁から
、いわゆるミラー法が知られている。このミラー法の場合には、図２において破
線で示した閉鎖線（２１′）によって明らかなように、吸気弁（ＶＥ）がディー
ゼルエンジンのピストンの下死点（ＵＴ）の手前で開放する。一定の制御時間（
弁開閉時間）でミラー法によってエンジンを運転する場合、下側の負荷範囲に、
重大な空気不足現象が生じる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００８】 発明の開示 請求項１に記載されている本発明は、部分負荷時および過渡的な運転状態のと
きにも、すべてのシリンダ内に充分な燃焼空気が供される、冒頭に述べた種類の
ディーゼルエンジンの低コストの運転方法を提供するという課題を解決する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００９】 本発明の有利な実施形は従属請求項に記載されている。 本発明の効果は、ディーゼルエンジンがすべての運転状態で良好に作動し、特
にエミッションと熱負荷が低減されることにある。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１０】 本発明の有利な実施形では、スタートのために設けられた装置が、その後の運
転のためにも使用可能であり、ディーゼルエンジンのシリンダにつき、スタート
ガスおよび追加ガスのための複数のガス入口が設けられている。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年９月６日（２０００．９．６）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００７】 特に、ベルリン、ハイデルベルグ、ニューヨークのシュプリンガー出版社１９
８０年発行のK.Zinner著の“内燃機関の過給”第２版の第２２１〜２２８頁から
、いわゆるミラー法が知られている。このミラー法の場合には、図２において破
線で示した閉鎖線（２１′）によって明らかなように、吸気弁（ＶＥ）がディー
ゼルエンジンのピストンの下死点（ＵＴ）の手前で開放する。一定の制御時間（
弁開閉時間）でミラー法によってエンジンを運転する場合、下側の負荷範囲に、
重大な空気不足現象が生じる。 請求項１の上位概念に関連して、本発明は、刊行物フランス国特許第２３５８
５６２号公報によって知られているような技術水準を挙げる。内燃機関の急激な
負荷増大時に、加速を改善するためおよび回転数低下を小さくするために、普通
の吸気弁の開放時に、圧縮空気が付加的な空気貯蔵器から吸気弁と他の空気流入
弁を経てシリンダに案内される。この解決策の場合には、恐らく逆流が生じるこ
とになる。更に、圧縮機がポンプになる。従って、圧力を良好に制御しなければ
ならない。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正内容】
【図３】
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正内容】
【図７】
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正内容】
【図８】
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年１１月２日（２０００．１１．２）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１５】 図２は弁（ＶＡ）、（ＶＥ）および（Ｖ１ａ）の開放の時間的な連続を示して
いる。この場合、横座標にはクランク角（ψ）が角度（°）で記入され、縦座標
には新鮮空気入口開放面積（Ｆz ）が任意の単位で記入されている。排気弁（Ｖ
Ａ）のための面積曲線（２０）は、この排気弁が下死点（ＵＴ）の手前で開放し
始め、下死点（ＵＴ）と上死点（ＯＴ）の間で完全に開放していることを示して
いる。排気弁はその後すぐに閉じ、それによって排気相を終了する。吸気弁（Ｖ
Ｅ）のための面積曲線（２１）は吸気弁が上死点の直前で開き始め、それに続く
下死点の直前まで完全に開放したままであり、その後すぐに閉じる。それによっ
て、吸気弁（ＶＥ）の吸気相が終了する。この吸気弁（ＶＥ）の閉鎖後、始動弁
（Ｖ１ａ，Ｖ１ｂ）は面積曲線（２２）に従って開放し始める。この場合、見や
すくするために、始動弁（Ｖ１ａ）だけが記入されている。この始動弁（Ｖ１ａ
，Ｖ１ｂ）は次の上死点（ＯＴ）に達する直前および点火時期（ψz ）で点火が
開始される直前に閉じる。それによって、圧縮相が終了する。この始動弁または
追加弁（Ｖ１ａ，Ｖ１ｂ）は好ましくは、ディーゼル燃料の噴射開始前に閉じる
。この始動弁（Ｖ１ａ，Ｖ１ｂ）の開放中、圧縮空気または始動ガスまたは追加
ガス（１９）は遅れてシリンダユニット（Ｚ１）の燃焼室（６）に達し、そこで
不所望な燃焼空気不足を解消する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１６】 破線で示した始動弁（Ｖ１ａ，Ｖ１ｂ）の面積曲線（２３）は、４サイクルデ
ィーゼルエンジン（１）のスタート時の始動弁（Ｖ１ａ，Ｖ１ｂ）の開放を示し
ている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１７】 図３は、４サイクルディーゼルエンジン（１）の燃焼室（６）内の燃焼室圧力
ｐ6 （ＭＰａ）を、アイドリング運転について圧力曲線（２４）で、そして全負
荷運転について圧力曲線（２５）で示している。全負荷時に、燃焼室圧力（ｐ6 ）はアイドリング運転よりも早く３ＭＰａに達する。始動弁（Ｖ１ａ，Ｖ１ｂ）
は遅くとも、燃焼室（６）内の追加ガス（１９）の圧力に達する際に閉じなけれ
ばならない。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１８】 図４は４サイクルディーゼルエンジン（１）について、コンピュータシミュレ
ーションにより、定格出力（ＰN ）に対する出力（Ｐ）の比を、時間（ｔ）に依
存して、定格値に関連するエンジン出力曲線（２９〜３１）と定格値に関連する
消費部出力曲線（３２〜３４）で示している。この場合、実線で示した曲線（３
１）と（３４）は追加ガス（１９）を使用しないときの比を示し、破線で示した
曲線（２９）と（３２）は追加ガス（１９）を本発明に従って使用するときの比
を示す。点線で示した曲線（３０，３３）は、図１において点線で示した圧縮ガ
ス導管（Ｌ）によって示すような、圧縮機（１３）への追加ガス（１９）の慣用
の供給時の比を示す。これらの曲線から、本発明による方法によって、定格出力
（ＰN ）が最も迅速に達成されることが判る。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【手続補正９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｍ 23/04 Ｆ０２Ｍ 23/04 Ｚ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＥ，ＡＬ，Ａ Ｍ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ， ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，Ｋ Ｇ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ， ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，Ｓ Ｉ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ ，ＵＺ，ＶＮ，ＺＡ (72)発明者 ヴラスコス・ヨアニス スイス国、5442 フィスリスバッハ、アー ホルンストラーセ、15 Ｆターム(参考） 3G005 DA02 EA16 FA05 FA45 GD01 GD07 GD11 HA02 JA12 JA45 JA52 JB03

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ディーゼルエンジン（１，１′）を運転するための方法であ
    って、 ａ）燃料空気混合気を燃焼させるための新鮮空気（１４）が排気ターボ過給器（
    １０）によって圧縮され、 ｂ）新鮮空気が少なくとも１つの新鮮空気入口（Ｅ，ＳＥ）を通ってそのシリン
    ダ（Ｚ１，Ｚ１′，Ｚｎ）の燃焼室（６）に供給される、 方法において、 ｃ）ディーゼルエンジン（１，１′）のスタート時に、追加ガス（１９）がスタ
    ートガスとして、少なくとも１個の別個の追加ガス入口（Ｅ１ａ，Ｅ１ｂ）を通
    って燃焼室（６）に ｄ）少なくとも１個の別個の追加ガス弁（Ｖ１ａ，Ｖ１ｂ，Ｖ１ｃ）によって供
    給可能であり、 ｅ）ディーゼルエンジン（１，１′）のスタート後、 ｆ）燃料と空気の混合気の点火の前に、 ｇ）酸素を含む追加ガス（１９）が、別個の追加ガス入口（Ｅ１ａ，Ｅ１ｂ）の
    少なくとも１つを通って燃焼室（６）に付加的に供給される ことを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 ディーゼルエンジン（１，１′）のスタート後、ディーゼル
    燃料を燃焼室（６）に噴射する前に、酸素を含む追加ガス（１９）が燃焼室に供
    給されることを特徴とする請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 ディーゼルエンジン（１，１′）がスタートした後、吸気弁
    （ＶＥ）または新鮮空気流入スリット（ＳＥ）がほぼ閉じた後で、追加ガス（１
    ９）が燃焼室（６）に供給されることを特徴とする請求項１または２記載の方法
    。
  4. 【請求項４】 ディーゼルエンジン（１，１′）がスタートした後、排気弁
    （ＶＡ）が閉じた後で、追加ガス（１９）が燃焼室（６）に供給されることを特
    徴とする請求項１または２記載の方法。
  5. 【請求項５】 ディーゼルエンジン（１，１′）がスタートした後、長くて
    も点火時期（ψZ ）まで、追加ガス（１９）が燃焼室（６）に供給されることを
    特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の方法。
  6. 【請求項６】 追加ガス（１９）が同時に複数の追加ガス入口（Ｅ１ａ，Ｅ
    １ｂ）によって燃焼室（６）に供給されることを特徴とする請求項１〜５のいず
    れか一つに記載の方法。
  7. 【請求項７】 追加ガス（１９）がディーゼルエンジン（１，１′）の過渡
    的な負荷の間、１．５〜３ＭＰａの圧力下で燃焼室（６）に供給されることを特
    徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の方法。
  8. 【請求項８】 追加ガス（１９）がディーゼルエンジン（１，１′）の定常
    的な部分負荷の間、１００〜８００ｋＰａの圧力下で燃焼室（６）に供給される
    ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の方法。
  9. 【請求項９】 追加ガス（１９）がディーゼルエンジン（１，１′）の周囲
    （１４）からあるいは排気ターボ過給器（１１）の圧縮機（１３）の出口から、
    ディーゼルエンジン（１，１′）のシリンダ（Ｚ１，Ｚ１′，Ｚｎ）によって吸
    い込まれることを特徴とする請求項１記載の方法。
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