JP2023036544A - 大型エンジンを作動させる方法及び大型エンジン - Google Patents

Abstract

【課題】大型エンジンをガスモードにおいて高品質燃焼で作動させる方法を提供すること。【解決手段】少なくともガスモードにおいて作動させることができ、ガスモードにおいて所定の量のガスが燃料としてシリンダに導入され、ガスが、掃気と混合され、燃焼を開始するためにパイロット噴射によって空気－ガス比において点火され、ガスモードにおける作動中、シリンダにおける燃焼品質を特徴づける少なくとも１つの制御パラメータが決定され、制御パラメータのために上側閾値及び／又は下側閾値が予め決定され、制御パラメータが少なくとも下側閾値と同じ大きさであり且つ／又は多くとも上側閾値と同じ大きさであるように、少なくとも１つの作動パラメータが調節される、大型エンジンを作動させる方法が提供される。少なくとも１つの作動パラメータは、燃焼の開始を決定するパイロット噴射タイミング又は燃焼速度を修正するための燃焼速度調節を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、それぞれのカテゴリの独立請求項の前提部分による、少なくともガスモードにおいて作動させる（運転する）ことができる大型エンジンを作動させるための方法、及び大型エンジンに関する。

大型エンジンは、通常は燃料の自己点火によって作動させられる大型ディーゼルエンジン又は通常は誘発点火、例えば、火花点火によって作動させられる大型オットーエンジンとして構成される場合がある。さらに、混合モードにおいて、即ち燃料の自己点火及び燃料の誘発点火の両方によって作動させられる大型エンジンが公知である。

２ストローク又は４ストロークエンジンとして、例えば、長手方向に掃気される２ストローク大型ディーゼルエンジンとして設計することができる大型エンジンは、しばしば船舶のための駆動ユニットとして又は定置の作動において、例えば、電気エネルギを発生するための大型発電機を駆動するために使用される。エンジンは、通常、連続作動においてかなりの期間にわたり運転され、これは、作動安全性及び利用可能性に高い要求を課す。その結果、特に長いメンテナンスインターバル、低摩耗及び作動材料の経済的な取り扱いが、オペレータにとって中心的な基準である。大型エンジンは、一般的に、その内径（ボア）が少なくとも２００ｍｍであるシリンダを有する。最近では、最大９６０ｍｍ又はそれよりも大きなボアを有する大型エンジンが使用される。本願の枠組みの中で、「大型エンジン」という用語は、少なくとも２００ｍｍ、好ましくは少なくとも３００ｍｍのシリンダのボアを有する内燃機関を指す。

大型ディーゼルエンジンは、従来は重油によって作動させられる。経済的及び効率的作動、排ガス制限値とのコンプライアンス及び資源の利用可能性の観点から、現在では重油に対する代替物が大型ディーゼルエンジンのために求められている。この観点から、液体燃料、即ち液体状態で燃焼室に導入される燃料及び気体燃料、即ち気体状態で燃焼室に導入される燃料の両方が使用される。

重油に対する公知の代替物としての液体燃料の例は、特に石油精製からの残留物として残される他の重質炭化水素、アルコール、特にメタノール又はエタノール、ガソリン、ディーゼル、又はエマルション又は懸濁液である。例えば、燃料としてのＭＳＡＲ（Ｍｕｌｔｉｐａｓｅ Ｓｕｐｅｒｆｉｎｅ Ａｔｏｍｉｚｅｄ Ｒｅｓｉｄｕｅ）として知られるエマルションを使用することが知られている。公知の懸濁液は、大型エンジンのための燃料としても使用される、炭塵及び水のものである。気体燃料として、ＬＮＧ（液化天然ガス）などの天然ガス、ＬＰＧ（液化石油ガス）などの液化ガス又はエタンが知られている。

特に、少なくとも２つの異なる燃料によって作動させることができる大型ディーゼルエンジンも知られており、この場合、エンジンは、作動状況又は環境に応じて一方の燃料又は他方の燃料のいずれかによって作動させられる。

２つの異なる燃料によって作動させることができる大型ディーゼルエンジンの一例は、二元燃料大型ディーゼルエンジンとして構成された大型ディーゼルエンジンである。このエンジンは、液体燃料が燃焼のためにシリンダ内へ導入される液体モード及びガスが燃料としてシリンダ内へ導入されるガスモードにおいて作動させることができる。

少なくとも２つ又はさらにより多くの異なる液体又は気体燃料によって作動させることができる大型ディーゼルエンジンは、しばしば、現在使用している燃料に応じて異なる作動モードにおいて作動させられる。しばしばディーゼル作動と呼ばれる作動モードでは、燃料の燃焼は、一般的に、燃料の圧縮点火又は自己点火の原理に従って生じる。しばしばオットー作動と呼ばれるモードでは、燃焼は、点火可能な予混合された空気－燃料混合物の誘発された点火によって生じる。この誘発された点火は、例えば、電気火花によって、例えば、スパークプラグを用いて、又は少量の噴射された燃料の自己点火が引き続き別の燃料の誘発された点火を生じることによっても、生じることができる。自己点火のために意図された少量の燃料は、しばしば、燃焼室に接続されたプレチャンバ内へ噴射される。

さらに、オットー及びディーゼル作動の両方を使用する混合形態も知られている。

本願の枠組みの中で、「大型ディーゼルエンジン」という用語は、少なくともディーゼル作動において作動させることができるこのようなエンジンを指す。特に、「大型ディーゼルエンジン」という用語は、従って、ディーゼル作動に加えて、別のモード、例えばオットー作動において作動させることができるこのような二元燃料大型エンジンも含む。

従って、「大型エンジン」という用語は、大型ディーゼルエンジン（上記で説明した）、大型オットーエンジン、即ち、オットー作動のみによって作動させることができる大型エンジン、例えば、気体燃料によって作動させられる大型ガスエンジン、及び混合モードにおいて作動させることができる大型エンジンを含む。混合モードは、エンジンがディーゼル及びオットー作動によって同時に作動させられるモードである。

本願の枠組みの中で、「ガスモード」又は「ガスモードにおける作動」という用語は、燃料としてトルク発生燃焼のためにガス又は気体燃料のみを使用することを指す。既に言及したように、予混合された空気－燃料混合物の誘発点火のためのガスモードにおいて、少量の自己点火液体燃料、例えば重油が、誘発点火を引き起こすために噴射されるが、しかしながら、それにもかかわらず、トルクを発生する燃焼プロセスは、ガス又は気体燃料によって完全に作動させられることが可能であり、非常に一般的である。

少量の液体燃料の自己点火による誘発点火のこのプロセスは、時にはパイロット噴射と呼ばれる。このパイロット噴射は、大型エンジンが液体モードにおいて作動させられる場合の燃焼室への液体燃料の噴射とは無関係である。異なる噴射装置が、液体モードにおける液体燃料の噴射のためではなく、パイロット噴射のために通常は使用されるが、必ずしも使用されるわけではない。加えて、パイロット噴射において、少量の液体燃料はまたしばしば、燃焼室内へ直接噴射されるのではなく、チャネルを介して燃焼室に接続された少なくとも１つのプレチャンバ内へ噴射される。

特にガスモードにおいて、経済的、効率的、信頼できる、低汚染作動に関して、特に掃気対ガスの比、即ち空燃比が所定の範囲内にない場合に生じる異常燃焼プロセスを回避することが極めて重要である。

ガス含有量が高すぎる場合、空気－燃料混合物はリッチになりすぎる。混合物の燃焼は、例えば自己点火によって急速に生じすぎる又は早期に生じすぎ、これは、エンジンのノッキングにつながる可能性がある。空気含有量が高すぎると、空気－燃料混合物はリーンになりすぎ、ミスファイアリングが生じる可能性があり、これは、もちろん、エンジンの効率的且つ低汚染作動に対して不利な影響をも及ぼす。特に、高すぎるガス含有量及び高すぎる空気含有量のこれらの２つの状態は、異常燃焼プロセスとして指定される。従って、ガスモードにおいて、空気－ガス混合物の自己点火なしに燃焼プロセスを行おうとする。燃焼プロセスは、空気－ガス混合物がリッチすぎず且つリーンすぎない範囲で生じる。

大型エンジンの任意の負荷について、発生されるトルクが空燃比に対してプロットされると、高品質燃焼と異常燃焼との間の限界は、例えば、２つの限界曲線、即ちノッキング限界及びミスファイアリング限界によって与えられ、ここで、高品質燃焼は、これらの２つの限界曲線の間に存在する。ノッキング限界を超えている作動状態において、空気－ガス混合物はリッチすぎ、即ち、混合物に空気が少なすぎる。リッチすぎる混合物は、様々な問題につながる可能性があり、即ち、燃焼が急速に起こりすぎる（急速燃焼）、又はエンジンがノッキングし始める又はシリンダ内の混合物が次いで、通常は、過剰なガス含有量による自己点火によって早期に（作動サイクルに関連して）燃焼し始めすぎる（プレ点火）。ミスファイアリング限界を超えた作動状態において、空気－ガス混合物はリーンすぎ、即ち、最適な燃焼のためには燃焼室において十分なガスがない及び／又は空気が多すぎる。

従って、特に大型エンジン、例えば、二元燃料エンジンとして構成された大型ディーゼルエンジンをガスモードにおいて作動させる場合、ラムダ（λ）とも呼ばれる空燃比を空気－ガス比が低すぎる（混合物がリッチすぎる）ことなく且つ高すぎる（混合物がリーンすぎる）ことがない範囲に保つ必要がある。従って、燃焼プロセスは、エンジンの効率、エミッション及び信頼性に関して最適化されるべきである。

従って、技術のこの状態から出発して、本発明の目的は、空燃比が、ノッキング限界、又はそれぞれ自己点火が生じる限界と、ミスファイアリング限界との間にあるように、少なくともガスモードにおいて作動させることができる大型エンジンをガスモードにおける高品質燃焼で作動させるための方法を提案することである。さらに本発明の目的は、このような方法によって作動させられる大型エンジンを提案することである。

これらの目的を果たす発明の主題は、それぞれのカテゴリの独立請求項の構成によって特徴づけられる。

従って本発明によれば、少なくともガスモードにおいて作動させることができる大型エンジンを作動させるための方法が提案され、この方法において、所定の量のガスが燃料としてシリンダに導入され、ガスが、掃気と混合され、燃焼を開始するためにパイロット噴射によって空気－ガス比において点火される。ガスモードにおける作動中、シリンダの燃焼品質を特徴づける（即ち燃焼品質の特徴又は特性を示す）少なくとも１つの制御パラメータが決定され、制御パラメータのための上側閾値及び／又は下側閾値が予め決定され、少なくとも１つの作動パラメータが、制御パラメータが少なくとも下側閾値と同じ大きさであり且つ多くとも上側閾値と同じ大きさであるように調節される。少なくとも１つの作動パラメータは、燃焼の開始を決定するパイロット噴射タイミング、又は燃焼速度を修正するための燃焼速度調節を含む。

本発明によれば、エンジンがガスモードにおいて常に高品質燃焼で、即ち少なくともノッキング限界とミスファイアリング限界との間で且つ燃焼プロセスのために最適値である空燃比で作動させられることを保証するためにシリンダにおける燃焼品質を示す制御パラメータを使用することが提案される。特に、ガスモードにおける作動中、空気－ガス混合物の自己点火は回避される又は少なくとも最小限に抑制される。

例えば、シリンダにおける燃焼及び圧縮圧力曲線を測定することによって、燃焼を分析し、エンジンの効率、エミッション及び信頼性に関して最適値と比較することができる。燃焼プロセスのための最適値は、エンジンが作動させられるときの負荷に依存することができ、最適化されたセットポイントのためにベクトル又はマトリックスが必要とされる。燃焼プロセスを分析するために、少なくとも１つの制御パラメータがエンジンの作動中に測定される。適切な制御パラメータは、例えば、燃焼プロセスの放熱率（ｈｅａｔ ｒｅｌｅａｓｅ ｒａｔｅ）、燃焼の開始、即ち点火時間、圧縮圧力、燃焼圧力、即ちピストンの作動サイクル中にシリンダ内に生じる圧力の最大値、燃焼圧力の位置、又はパイロット噴射の開始の位置である。ロケーションは、例えば、イベントが生じるときのクランク角度によって測定することができる。全てのこれらの制御パラメータは、シリンダにおける燃焼プロセスの品質を評価又は決定するために適している。

次いで、少なくとも１つの作動パラメータが、燃焼プロセスの品質を最適値に調節するために使用される。

作動パラメータは、好ましくは、シリンダにおける燃焼速度を制御するために又は燃焼のフェージング又は燃焼速度及び燃焼フェージングの両方を制御するために使用される。燃焼のフェージングは、燃焼プロセスの開始、即ちシリンダにおける空気－ガス混合物の点火及び排気弁のタイミング、特に圧縮圧力を調節する排気弁の閉鎖を含む。従って、パイロット噴射タイミングは、燃焼フェージングを制御するために使用することができる。燃焼速度は、例えば、シリンダにおける空気－ガス混合物の反応度に影響する排ガス再循環率によって制御することができる。

従って、ガスモードにおける大型エンジンの作動中、少なくとも１つの制御パラメータは、燃焼の質を評価するために測定される。燃焼が最適値にない場合、少なくとも１つの作動パラメータは、燃焼プロセスの質を高めるために調節される。

好ましい実施例によれば、少なくとも２つの作動パラメータ、即ち第１の作動パラメータ及び第２の作動パラメータが、制御パラメータが少なくとも下側閾値と同じ大きさであり且つ／又は多くとも上側閾値と同じ大きさであるように調節される。多くの作動パラメータを任意の限度内でのみ修正することができるので、燃焼プロセスの質を調節するために少なくとも２つの作動パラメータを有することが好ましい。

一例として、第１の作動パラメータはパイロット噴射タイミングであり、第２の作動パラメータは、排ガス再循環率又はシリンダの排気弁を閉鎖するための排気弁タイミングである。例えば、クランク角度によって測定される燃焼圧力の位置（シリンダにおける圧力の最大値）が制御パラメータとして使用される場合、燃焼圧力の位置のための下側及び上側閾値は、予め決定されることができる。例えば、下側閾値は、上死点の後のクランク角度５°であり、上側閾値は、上死点の後のクランク角度８°である。技術において通常であるように、クランク角度０°は、ピストンの上死点位置に対応する。従って、作動パラメータは、燃焼圧力の位置が少なくとも上死点の後の５°のクランク角度及び多くとも上死点の後の８°のクランク角度であるように調節される。最初に、第１の作動パラメータ、即ちパイロット噴射タイミングは、上死点の後の５°～８°の範囲において燃焼圧力の位置を移動させるように調節される。

パイロット噴射タイミングは、エンジンの確実且つ効率的な作動を保証するために任意の限度内でのみ調節することができる。一例として、点火が開始するときのクランク角度は、上死点の前の１７°～５°であるべきである。この範囲は、－１７°～－５°とも呼ばれ、マイナス記号は、上死点の前のクランク角度を示す。－１７°～－５°の範囲内でパイロット噴射タイミングを調節することによって燃焼圧力の位置を５°～８°の範囲に調節することができない場合、燃焼圧力の位置を５°～８°の範囲にシフトさせるために、第２の作動パラメータが調節される。第２の作動パラメータは、例えば、排ガス再循環率である。排ガス再循環率は、燃焼速度及び燃焼圧力、即ち燃焼圧力の値に影響する。

第１及び第２の作動パラメータが調節される実施例では、第１の作動パラメータは、最初は第２の作動パラメータを変えることなく調節されることが好ましい。第１の作動パラメータを調節することによって制御パラメータを所望の範囲にシフトさせることができない場合にのみ、第２の作動パラメータは、制御パラメータを所望の範囲に移動させるために調節される。

さらに、制御パラメータのための目標値が予め決定されることが好ましく、目標値は、少なくとも下側閾値と同じ大きさであり且つ／又は多くとも上側閾値と同じ大きさであり、少なくとも１つの作動パラメータ又は第１及び第２の作動パラメータは、目標値からの制御パラメータの偏差（逸脱）を最小限にするように調節される。好ましくは、目標値は、燃焼プロセスが最適値にあるときのそれぞれの制御パラメータの値を示す。

好ましくは、少なくとも１つの制御パラメータは、燃焼圧力の位置、又はパイロット噴射の開始の位置を含み、各位置は、クランク角度によって測定される。燃焼圧力の位置は、ピストンの作動サイクル中にシリンダにおける最大圧力が生じるクランク角度である。

さらに、少なくとも１つの制御パラメータが、シリンダにおける燃焼圧力を含むことが好ましい。燃焼圧力は、最大圧力の値である。

加えて、少なくとも１つの制御パラメータが、シリンダにおける燃焼速度を特徴づける制御パラメータを含むことが好ましい。例えば、制御パラメータは、燃焼の放熱率を含む。燃焼プロセスの放熱率は、燃焼プロセスからの制御パラメータとして分析することができる。放熱率は、特に、燃焼速度によって影響される。

従って、空気－ガス混合物がリッチすぎず且つリーンすぎないことを保証するためにシリンダにおける燃焼速度を考慮することが可能である。シリンダにおける燃焼速度を考慮することは、大型エンジンのための負荷限度がガスモードにおいても可能になるという追加的な利点を有する。例えば、液体モード及びガスモードにおいて作動させられることができるように構成された大型ディーゼルエンジンに関し、負荷限度、即ち過負荷においてエンジンを運転することの回避は、通常、重油などの液体燃料の量を制限することによって液体モードにおいて実現される。１つの作動サイクルの間にシリンダ内へ噴射される液体燃料の量は、発生されたトルクが所定の値を超えないような量に制限される。シリンダ内へ噴射される燃料の量は、通常、噴射タイミング、特に燃料の噴射の継続時間によって制御される。液体燃料の量を制限することは、液体モードにおける過負荷での作動を回避するための確実な手段であることが証明された。しかしながら、ガスモードにおける過負荷を回避するためにガスの量の制限を使用することは、より確実でない。なぜならば、ガスのみの量が、必ずしも、それぞれシリンダ又はエンジンによって発生されるトルクを表すわけではないからである。発生されるトルクにもかなり強い影響を有する、ガスの量以外の他の要因、例えば、気体燃料の組成、掃気の温度又は湿度、又は掃気の圧力も存在する。

シリンダにおける燃焼速度を考慮することによって、ガスモードにおける過負荷での作動を回避することも可能になる。即ち、本発明による方法は、ガスモードにおいてもエンジンの過負荷を回避するための負荷リミッタとして使用される場合もある。

好ましい実施例によれば、燃焼速度を分析する場合、制御パラメータは、第１のクランク角度における第１の圧力と、第２のクランク角度における第２の角度とを含む。従って、燃焼速度を決定するために、異なる圧力値が好ましくは使用される。

特に好ましくは、制御パラメータは、第１の圧力と第２の圧力との差を、第１のクランク角度と第２のクランク角度との差によって割ったものを含む。従って、クランク角度の変化に伴う圧力変化は、好ましくは、燃焼速度を特徴づける制御パラメータの決定のために使用される。

さらに、第１の圧力がシリンダにおける燃焼圧力であり且つ／又は第２の圧力がシリンダにおける点火圧力であることが好ましい。燃焼圧力は、ピストンの作動サイクルの間にシリンダにおいて生じる最大圧力である。点火圧力は、シリンダにおける燃焼プロセスの開始時の圧力である。

好ましくは、点火圧力は、実際のシリンダ圧力を圧縮圧力曲線と比較することによって決定される。圧縮圧力曲線は、燃焼プロセスがシリンダにおいて生じないときのクランク角度に依存する圧力パターンである。圧縮圧力曲線は、シリンダにおいて燃焼が存在しないときにピストンの周期的な移動によって生じるシリンダ内の圧力を表す。

従って、実際のシリンダ圧力が特定のクランク角度における圧縮圧力と比較され、実際のシリンダ圧力と圧縮圧力との差が所定の限度を超えると、前記限度における実際のシリンダ圧力が点火圧力として考慮される。

さらに好ましい手段として、制御パラメータが、各シリンダについて個々に決定され、作動パラメータが、各シリンダについて個々に調節され、これにより、制御パラメータが、少なくとも下側閾値と同じ大きさであり且つ多くとも上側閾値と同じ大きさである。この手段によって、燃焼プロセスを各シリンダについて個々に制御することが可能である。

好ましくは、下側閾値及び上側閾値のうちの少なくとも一方は、大型エンジンが作動させられるときの負荷に依存する。特に、下側閾値及び上側閾値の両方が、大型エンジンが作動させられるときの負荷に依存していることが可能である。例えば、大型エンジンが、全負荷、即ち１００％負荷で作動させられる場合、上側及び／又は下側閾値は、大型エンジンの部分負荷作動のために使用される上側及び／又は下側閾値とは異なる制御パラメータのために使用することができる。

目標値が制御パラメータのために予め決定される実施例では、目標値は、大型エンジンが作動させられるときの負荷に依存していることが好ましい。

制御パラメータを所望の範囲又は目標範囲に調節するために使用される作動パラメータに関して、少なくとも１つの作動パラメータが、シリンダに導入されるガスの量を含むことが好ましい。ガスの量は、例えば、噴射タイミング、即ちシリンダ内へのガスの噴射の継続時間によって調節される。

さらに、少なくとも１つの作動パラメータは、掃気がシリンダに供給されるときの掃気圧力を含むことが好ましい。

好ましくは、掃気は、燃焼からの排ガスによって駆動されるターボチャージャによって提供され、ターボチャージャのパワーは、ウェイストゲートによって変化させることができ、このウェイストゲートによって、ターボチャージャを駆動する排ガスの質量流量が調節され、ウェイストゲートは、制御パラメータを修正するために調節される。

さらなる好ましい手段として、少なくとも１つの作動パラメータは、シリンダの排気弁を閉鎖するための排気弁タイミングを含む。

特に、大型エンジンに排ガスリサイクルシステムが設けられている場合、少なくとも１つの作動パラメータは、排ガスの再循環流を含むことが好ましい。例えば、排ガスの一部は、ターボチャージャの下流から排ガス冷却器へ、さらにそこから掃気レシーバへ再循環され、掃気レシーバは、掃気をシリンダに供給する。次いで、作動パラメータは、例えば、排ガス再循環率である。排ガスからより多くのエネルギを抽出し且つ排ガスを掃気レシーバへ供給するために排ガスをリサイクルするための公知のシステムは、ｉＣＥＲシステム（ｉＣＥＲ：ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｂｙ Ｅｘｈａｕｓｔ Ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ）である。排ガスの一部はエンジンへ戻される。排ガスの前記一部は、冷却され、ターボチャージャの圧縮機の上流の新鮮な空気と混合され、ターボチャージャによって圧縮され、掃気冷却器によって冷却され、掃気レシーバに供給され、そこからシリンダへ導入される。

幾つかの実施例では、制御パラメータを調節するために１つの作動パラメータのみが使用されるが、その他の実施例では、制御パラメータを調節するために複数の作動パラメータが使用されることは言うまでもない。

さらに、本発明による方法によって作動させられる大型エンジンが本発明によって提案される。

好ましくは、大型エンジンは、二元燃料大型ディーゼルエンジンとして構成された、長手方向に掃気される２ストローク大型ディーゼルエンジンとして設計されており、大型エンジンは、燃焼のために液体燃料がシリンダに導入される液体モードにおいて作動させられることができ、さらに、所定の量のガスが燃料としてシリンダに導入されるガスモードにおいて作動させられることができる。

発明のさらなる有利な手段及び実施例は、従属請求項から生じる。

以下に、図面を参照しながら、実施例に基づいて発明がより詳細に説明される。

クランク角度に依存するシリンダ内の圧力の図である。

「大型エンジン」という用語は、船舶のための駆動ユニットとして又はさらには定置の作動において、例えば、電気エネルギを発生するための大型発電機を駆動するために通常使用されるこのような内燃機関を指す。典型的に、大型エンジンのシリンダはそれぞれ、少なくとも約２００ｍｍの内径（ボア）を有する。「長手方向に掃気される」という用語は、掃気又はチャージング空気が下端部の領域においてシリンダに導入され、排気弁が、シリンダヘッドの中に又はシリンダの上端部に配置されたシリンダヘッドに配置されていることを意味する。

発明の以下の説明では、大型エンジンの実例として大型ディーゼルエンジンが参照される。発明は、大型ディーゼルエンジンに制限されるのではなく、他のタイプの大型内燃機械、例えば、例えばＬＮＧによって作動させられる大型ガスエンジンなどのオットー作動のみによって作動させることができるオットーエンジンも含むことに留意すべきである。

大型ディーゼルエンジンは、二元燃料大型ディーゼルエンジン、即ち、２つの異なる燃料によって作動させることができるエンジンとして設計されている。特に、二元燃料大型ディーゼルエンジンは、液体燃料のみがシリンダの燃焼室内へ噴射される液体モードにおいて作動させることができる。通常、液体燃料、例えば、重油又はディーゼル油が、適切な時点に燃焼室内へ直接噴射され、そこで、自己点火のディーゼル原理に従って点火する。大型ディーゼルエンジンは、ガスモードにおいて作動させられることもでき、ガスモードにおいて、燃料として働くガス、例えば、ＬＮＧ（液化天然ガス）又はＬＰＧ（液化石油ガス）又はエタンなどの天然ガスが、予混合された空気－燃料混合物の形態で燃焼室において点火される。特に、大型ディーゼルエンジンは、ガスモードにおいて低圧プロセスに従って作動し、即ち、ガスは気体状態でシリンダに導入され、その場合、ガスの噴射圧力は、最大で５０ｂａｒ、好ましくは最大で２０ｂａｒ、さらにより好ましくは最大で１６ｂａｒ、特に好ましくは最大で約１０ｂａｒである。空気－ガス混合物は、オットー原理に従って燃焼室において誘発点火される。この誘発点火は、通常、適切な瞬間に燃焼室又はプレチャンバ内へ少量の自己点火液体燃料（例えば、ディーゼル又は重油）を導入することによって通常は生じ、この燃料は、次いで、自己点火し、燃焼室において空気－燃料混合物の誘発点火を生じる。その他の実施例において、誘発点火は、火花点火によって行われる。

本願の枠組みの中で、既に上記で説明したように、「ガスモード」又は「ガスモードにおける作動」という用語は、大型ディーゼルエンジンがこのガスモードにおいてガス又は気体燃料のみによって作動させられ、選択的に少量の自己点火燃料、例えば、重油又はディーゼル油が、空気－ガス混合物の誘発点火のためだけに燃焼室内又は１つ又は複数のプレチャンバ内へ導入される（パイロット噴射）ように理解されるべきである。

さらに、二元燃料大型ディーゼルエンジンは、混合モードにおいて作動させることができ、混合モードにおいて、液体燃料及び気体燃料の両方がシリンダ内へ噴射される。混合モードにおいて、自己点火液体燃料の燃焼及び誘発点火される気体燃料の燃焼は、トルクの発生に寄与する。例えば、二元燃料大型ディーゼルエンジンがガスモードにおいて作動させられ、所要のトルクを、気体燃料の高品質燃焼のみによって発生することができない場合、追加の量の液体燃料がシリンダ内へ噴射され、所要のトルクに達するようにトルクを追加的に発生するために燃焼させられる。このような混合モードは、例えば、ＥＰ－Ａ－３ ２６７ ９１７に記載されている。

ここで説明された実施例において、長手方向に掃気される二元燃料２ストローク大型ディーゼルエンジンとして設計された大型ディーゼルエンジンが参照される。

大型ディーゼルエンジンは、少なくとも１つの、ただし通常は複数のシリンダを有する。各シリンダ内には、上死点と下死点との間でシリンダ軸線に沿って自体公知の形式で往復運動可能なピストンが配置されている。ピストンは、自体公知の形式でピストンロッドを介してクロスヘッドに接続されており、このクロスロッドは、プッシュロッド又はコネクティングロッドを介してクランクシャフトに接続されており、これにより、ピストンの移動がピストンロッド、クロスロッド及びコネクティングロッドを介してクランクシャフトに伝達され、クランクシャフトを回転させる。ピストンの上側は、シリンダカバーと共に、燃焼室を画定しており、この燃焼室内に燃焼のための燃料が導入される。

ガスモードにおいて、この燃料はガスである。低圧プロセスにおいて、例えば、ガスはシリンダ壁、即ちそれぞれのシリンダの横方向領域を通って又は好ましくはピストン移動の上死点と下死点との間のほぼ中間部にあるシリンダライナを通ってシリンダへ導入される。シリンダにおいて、ガスは、ピストンの圧縮移動の間に掃気と混合され、これにより、点火可能な空気－燃料混合物を形成し、空気－燃料混合物は、ピストンがほぼ上死点にあるときに誘発点火される。誘発点火は、好ましくは、自己点火燃料、例えば重油又はディーゼル燃料をそれぞれのシリンダのプレチャンバ内へ噴射することによって達成される。パイロット噴射、即ち、燃焼室における空気－ガス混合物の誘発点火のみのために働くガスモードにおける液体燃料の噴射は、好ましくは、必ずというわけではないが、液体燃料が液体モードにおいて燃焼室内へ噴射されるときに用いる１つ又は複数の主噴射ノズルとは異なる１つ又は複数のパイロット噴射ノズルによって行われる。

その他の実施例において、誘発点火は、例えば、空気－燃料混合物の点火のための火花を電気的に発生させることによって、火花点火によって生じてもよい。

パイロット噴射ノズルが設けられている好ましい実施例において、液体燃料のための主噴射ノズルは、ガスモードにおいて作動停止させられ、即ち、主噴射ノズルを通じた噴射が行われない。別個のパイロット噴射ノズルが設けられていない場合、空気－ガス混合物の誘発点火のためのパイロット噴射も、主噴射ノズルによって行うことができる。いずれの場合にも、パイロット噴射のために導入される液体燃料の量は小さいので、実質的にトルク発生燃焼に寄与しない。典型的には、パイロット噴射は、液体燃料の燃焼が、燃焼プロセスにおいて放出されるエネルギ量又はエネルギ含有量に最大で５％だけ寄与するように寸法決めされている。

液体モードにおいて、液体燃料のみがシリンダの燃焼室内へ噴射される。通常、液体燃料、例えば、重油又はディーゼル油は、適切な時点で燃焼室内へ直接噴射され、自己点火のディーゼル原理に従ってそこで点火する。

液体モードにおいて、従って、液体燃料のみが主噴射ノズルによって燃焼室へ供給される。パイロット噴射ノズルが設けられている場合、液体モードにおいてパイロット噴射ノズルを通じて液体燃料を追加的に導入することが可能である。しかしながら、この選択的手段は、主に、パイロット噴射ノズルが詰まる又はブロックされることを防止するために働く。なぜならば、パイロット噴射ノズルを通る最大燃料流は、液体モードにおいてそれのみによって大型ディーゼルエンジンを作動させるためには著しく低すぎるからである。

大型ディーゼルエンジンの構造及び個々の構成要素、例えば、液体モードのための噴射システム、ガスモードのためのガス供給システム、ガス交換システム、掃気又はチャージング空気の供給のための排気システム又はターボチャージャシステム、及び大型ディーゼルエンジンのためのモニタリング及び制御システムは、２ストロークエンジンとしての設計の場合及び４ストロークエンジンとしての設計の場合両方に当業者に十分に知られているので、ここではさらに説明する必要はない。

ここで記載された長手方向に掃気される２ストローク大型ディーゼルエンジンの実施例において、掃気スロットが、通常、各シリンダ又はシリンダライナの下側領域に設けられており、掃気スロットは、シリンダにおけるピストンの移動によって周期的に閉鎖及び開放され、これにより、チャージング圧力下でターボチャージャによって提供される掃気が、開放されている限り掃気スロットを通ってシリンダ内へ流入することができる。シリンダヘッド又はシリンダカバーにおいて、通常は中央に配置された排気弁が設けられており、排気弁を通じて、燃焼プロセスの後、排ガスをシリンダから排気システム内へ排出することができる。排気システムは、排ガスの少なくとも一部をターボチャージャのタービンへ案内し、その圧縮機は、チャージング空気とも呼ばれる掃気を掃気圧力下で掃気レシーバに提供する。掃気レシーバは、シリンダの掃気スロットと流体連通している。掃気圧力は、通常、いわゆるウェイストゲートを介して調節され、ウェイストゲートによってターボチャージャに供給される排ガスの量が調節される。排気バイパス、即ち、ターボチャージャのタービンをバイパスする排ガスの質量流は、通常、例えば類似の弁として設計することができるウェイストゲートによって調節又は調整される。

液体燃料の導入のために、１つ又は複数の主噴射ノズルが設けられており、主噴射ノズルは、例えば、排気弁の近くでシリンダヘッドに配置されている。ガス供給のために、ガス入口ノズルを備える少なくとも１つのガス入口弁を有するガス供給システムが設けられている。典型的には、ガス入口ノズルは、例えばほぼピストンの上死点と下死点との間の中間の高さにおいて、シリンダの壁部に設けられている。

現代の大型ディーゼルエンジンにおけるモニタリング及び制御システムは、電子システムであり、この電子システムによって、通常、全てのエンジン又はシリンダ機能、特に、噴射（噴射の開始及び終了）、パイロット噴射タイミング（ガスモード作動の間）、及び排気弁の作動を設定又は制御又は調整することができる。

多くの大型ディーゼルエンジンは、排ガスを例えば掃気レシーバへ再循環させるための排ガス再循環システムを有する。排ガス再循環率は、燃焼速度に影響するために使用することができる。なぜならば、排ガス再循環率を調節することによって、シリンダの燃焼室における空気－ガス混合物の反応度に影響することができるからである。大型ディーゼルエンジンにおいてエネルギ効率をさらに高めるために、燃焼プロセスから生じる排ガスからできるだけ多くのエネルギを抽出し、これにより、このエネルギが、例えば熱の形式で未使用のまま環境中へ放出されないようにすることが目的である。従って、排ガス再循環は、排ガスを冷却するための熱交換器と組み合わせることができる。大型ディーゼルエンジンにおいて、例えば、選択肢として、いわゆる「ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｃｏｎｔｒｏｌ ｂｙ ｅｘｈａｕｓｔ ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ（ｉＣＥＲ）」を実行することが知られている。ここで、現在使用されている燃料及びエンジンが作動させられる現在の負荷に応じて、ターボチャージャのタービンから来る排ガスの一部が、排ガス冷却器、例えば、熱交換器に供給される。選択的に、高温の排ガスから蒸気を生成するために排ガスボイラを設けることができる。冷却された排ガスは、次いで、掃気レシーバへ供給される。

これに関して、例えば、熱交換器において排ガスからエネルギを抽出し、このエネルギを次いで使用することができるために、ターボチャージャから大型ディーゼルエンジンのエキゾースト又はチムニーへ通じた排気管から排ガスの一部を再循環させることが知られている。背圧弁が、通常、排気管に設けられており、背圧弁は、ターボチャージャから来る排気管における圧力を増大させることができ、排ガスの一部を再循環流として再循環管内へ逸らせ、再循環管は、次いで、排ガスを排ガス冷却器、例えば熱交換器に供給する。排ガス冷却器から、排ガスは掃気レシーバへ供給される。排ガスを再循環管へ逸らせるために２つの弁、即ち、通常は遮断弁として設計され、即ち、開放位置と閉鎖位置との間で切り換えることができる再循環管における第１の弁と、排気管に設けられ且つ通常は背圧弁（ＢＰＶ）と呼ばれる第２の弁とが設けられてもよい。再循環流として排気管から再循環管内へ逸らされる排ガスの部分は、この弁によって調節することができる。

特に、ガスモードにおいて低圧ガス噴射を有する二元燃料エンジンとして構成された大型ディーゼルエンジンは、ラムダ（λ）値とも呼ばれる空燃比に対して極めて敏感である。空燃比は、空気－ガス比が低くなりすぎる（混合物がリッチになりすぎる）ことがなく且つ高くなりすぎる（混合物がリーンになりすぎる）ことがないような範囲に維持されるべきである。さらに、このような大型ディーゼルエンジンは、高すぎる負荷及び周囲温度又は周囲空気の湿度の変化などの変化する周囲条件に対して極めて敏感である。

ガスモードにおいて作動させられる大型ディーゼルエンジンにおいて燃焼プロセスをより良く制御するために、本発明によれば、シリンダにおける燃焼品質を表す制御パラメータを決定することが提案される。前記制御パラメータのための上側閾値及び下側閾値が予め決定され、大型ディーゼルエンジンの少なくとも１つの作動パラメータは、制御パラメータが少なくとも下側閾値と同じ大きさであり且つ多くとも上側閾値と同じ大きさであるように調節される。少なくとも１つの作動パラメータは、空気－ガス混合物の点火開始を作動させることによって燃焼の開始を決定するパイロット噴射タイミングを含むか、又は少なくとも１つの作動パラメータは、ガスモードにおいて燃焼速度を修正するための速度調節を含む。

このように制御パラメータを制御することによって、大型ディーゼルエンジンのそれぞれの任意の負荷の場合の燃焼プロセスが、常に高品質燃焼であることが保証される場合があり、あらゆる異常燃焼が回避される場合がある。燃焼プロセスは、燃焼が常に２つの限界曲線、即ちノッキング限界とミス燃焼限界との間にあるように調節される場合がある。空気－ガス混合物の自己点火は、回避される又は少なくとも最小限に抑制される。従って、制御パラメータによって、異常燃焼、即ち、ノッキング限界を超える燃焼（空気－ガス混合物がリッチすぎる）又は自己点火それぞれ、及びミス燃焼限界を超える燃焼（空気－ガス混合物がリーンすぎる）が、回避される場合がある。さらに、過負荷におけるエンジンの作動は、例えば、シリンダに導入されるガスの量を制限することによって、回避される場合がある。

特に、燃焼プロセスが、自己点火なしに生じ、ノッキング限界とミス燃焼限界との間の作動範囲にあるかどうかを制御パラメータによって認識することが可能である。この範囲において、大型ディーゼルエンジンの効率的で、経済的で且つ低エミッションの作動が、特にガスモードにおいて可能である。これは、高品質燃焼プロセスと呼ばれる。

制御パラメータのための上側閾値及び下側閾値は、予め決定可能であり、制御パラメータは、これらの２つの閾値の間に常にあるように調節される。

さらにより好ましくは、制御パラメータのための目標値が予め決定され、目標値は、少なくとも下側閾値と同じ大きさであり且つ／又は多くとも上側閾値と同じ大きさであり、少なくとも１つの作動パラメータは、目標値からの制御パラメータの偏差を最小限に抑制するように調節される。

目標値は、ある範囲であることができ、下側及び上側閾値によって規定された範囲よりも小さい。上側及び下側閾値を予め決定することは、ノッキング限界を超える燃焼又は自己点火それぞれ、及びミス燃焼限界を超える燃焼を回避するが、より狭い目標値が、その最適値における燃焼を行うために予め決定される。

有利な変化態様は、大型ディーゼルエンジンが作動させられるときの現在の負荷に応じて閾値又は目標値が予め決定されることである。この目的のために、大型ディーゼルエンジンのモニタリングシステムにルックアップテーブルを設けることができ、このルックアップテーブルは、大型ディーゼルエンジンの負荷に応じた制御パラメータのための閾値を含む。

例えば、燃焼及び圧縮圧力曲線を測定することによって、燃焼を分析し、エンジンの効率、エミッション及び信頼性に関する最適値と比較することができる。最適値は、負荷依存であることができ、ルックアップテーブル、例えば、セットポイントのためのベクトル又はマトリックスは、エンジンのモニタリング及び制御システムに記憶される。

各制御パラメータのために、最適値、例えば、目標値又は下側及び／又は上側閾値を、好ましくは負荷に応じて予め決定することができる。ガスモードにおける作動中、１つ又は複数の作動パラメータは、それぞれの制御パラメータがその最適値にできるだけ近くなるように調節される。これについて、ここで特定の実施例を参照して説明する。

この特定の実施例において、第１の制御パラメータは、クランク角度によって測定される燃焼圧力の位置であり、ここで、ピストンの作動サイクルの間にシリンダにおける最大圧力が生じる。さらなる制御パラメータ、即ち第２の制御パラメータとして、燃焼速度が測定される。

さらに、３つの異なる作動パラメータ、即ち、第１の作動パラメータとしてのパイロット噴射タイミング、第２の作動パラメータとしての排ガス再循環率、及び第３の作動パラメータとしての排気弁を閉鎖するための排気弁タイミングが考慮される。

燃焼圧力の位置は、クランク角度によって測定される。当該技術において通常であるように、クランク角度０°は、ピストンの上死点位置に対応する。負のクランク角度は、ピストンが上死点位置に達する前の位置（圧縮ストローク）を示し、正のクランク角度は、上死点の後の位置、即ちピストンが上死点を通過したとき（膨張ストローク）を示す。燃焼圧力の位置のための目標値は、５°～８°のクランク角度の範囲であり、即ち、燃焼は、シリンダにおける最大圧力が、最も早くて５°のクランク角度で生じ、最も遅くて８°のクランク角度で生じるようになる。図１は、クランク角度ＫＷに対する、シリンダの燃焼室における圧力Ｐを示す。２ストローク大型ディーゼルエンジンの場合、シリンダの１つの作動サイクルは、３６０°のクランク角度範囲を含む。クランク角度０°又は３６０°において、ピストンは上死点にあり、この点において、燃焼室は最小容積を有し、その付近で燃焼室における燃料の点火が生じる。クランク角度１８０°において、ピストンは下死点にあり、この点において、燃焼室は最大容積を有する。図１において、ピストンの圧縮ストロークの間に排気弁が閉鎖されるそのクランク角度は、参照番号１で示されており、即ち、そこで圧縮がシリンダにおいて始まり、燃焼プロセスの後にピストンの膨張ストロークの間に排気弁が解放されるそのクランク角度は、参照番号２で示されている。

参照番号３で示された曲線は、シリンダにおいて燃料の噴射又は燃焼がない場合のシリンダにおける圧力を示す。従って、曲線３は、作動サイクルの間のシリンダにおける圧力の純粋に幾何学的に決定されたコースを示す。参照番号４で示された曲線は、シリンダにおいて燃焼プロセスが生じるときのシリンダにおける圧力を示す。

作動サイクルの間にピストンが下死点から上死点へ移動するとき、排気弁はクランク角度１において閉鎖されており、圧縮プロセスが始まる。クランク角度５において、曲線４は、曲線３から逸れ始め、液体燃料の自己点火によって（液体モード）又はガスを含む空気－燃料混合物の誘発点火によって燃焼プロセスが始まることを示す。以下の説明は、ガスモードに制限される。ガスモードでは、空気－ガス混合物は、燃焼室における空気－ガス混合物の誘発点火のために、燃焼室のプレチャンバにおける少量の自己点火液体燃料、例えばディーゼル燃料のパイロット噴射によって点火される。従って、クランク角度５は、クランク角度を示しており－少なくともほぼ－ここでパイロット噴射が始まる。このクランク角度５は、「パイロット噴射タイミング」と呼ばれる。

曲線４は、曲線４が曲線３とは異なる範囲における燃焼プロセスの品質に依存する。燃焼プロセスにより、シリンダにおける圧力が上昇する。上死点を通過した後、ピストンの膨張移動中に圧力が降下する。この圧力降下は、排気弁が次いでクランク角度２において開放させられると増大する。

好ましくは、第２の制御パラメータは、第１のクランク角度Ｃ１における第１の圧力Ｐ１と、第２のクランク角度Ｃ２における第２の圧力Ｐ２を含む。好ましい実施例によれば、第２の制御パラメータは、第１の圧力Ｐ１と第２の圧力Ｐ２との差を第１のクランク角度Ｃ１と第２のクランク角度Ｃ２との差によって割ったものを含む。従って、燃焼速度を測定する第２の制御パラメータは、図１における点Ｓ１及びＳ２を通過する直線Ｓの傾斜によって決定される。Ｓ１は、圧力が第１の圧力Ｐ１と等しく且つクランク角度が第１のクランク角度Ｃ１と等しい曲線４における点であり、Ｓ２は、圧力が第２の圧力Ｐ２と等しく且つクランク角度が第２のクランク角度Ｃ２と等しい曲線４における点である。前記直線Ｓの傾斜は、シリンダにおける燃焼速度を示す第２の制御パラメータを決定する。

好ましくは、ただし必ずというわけではないが、第１の圧力Ｐ１は、燃焼プロセスの間のシリンダにおける最大圧力ＰＭであるシリンダにおける燃焼圧力、即ち曲線４の最大値である。第２の圧力Ｐ２は、好ましくは、ただし必ずというわけではないが、燃焼プロセスが始まるときのそのクランク角度Ｃ２における圧力Ｐ２である、シリンダにおける点火圧力である。クランク角度Ｃ２は、ここでは少なくともほぼクランク角度５と同じである。

好ましくは、点火圧力Ｐ２は、曲線４によって表された実際のシリンダ圧力を、曲線３によって表された圧縮圧力曲線と比較することによって決定される。圧縮圧力曲線３は、シリンダにおいて燃焼プロセスが生じないときのクランク角度に依存した圧力パターンである。

従って、実際のシリンダ圧力（曲線４）は、同じクランク角度において圧縮圧力（曲線３）と比較され、実際のシリンダ圧力と圧縮圧力との差が所定の限界を超えたとき、前記限界における実際のシリンダ圧力は、点火圧力Ｐ２として考慮される。

この実施例によれば、第２の制御パラメータは、（Ｐ１－Ｐ２）／（Ｃ１－Ｃ２）によって決定される。

第１の制御パラメータ、即ち燃焼圧力の位置は、シリンダの燃焼室における圧力を決定するように配置及び構成された圧力センサによって測定される。シリンダの燃焼室における圧力をモニタリングすることによって、燃焼圧力の位置、即ち第１の制御パラメータを決定することができる。

ガスモードにおける大型ディーゼルエンジンの作動中、第１の制御パラメータは、少なくとも下側閾値と同じ大きさであり且つ多くとも上側閾値と同じ大きさであるように調節される。好ましくは、第１の制御値は、目標値にある。さらに、上側及び下側閾値並びに目標値のうちの少なくとも１つが、大型ディーゼルエンジンが作動させられるときの負荷に依存していることが好ましい。さらにより好ましくは、目標値は、大型ディーゼルエンジンが作動させられるときの負荷に依存している。この実例では、目標値は、５°～８°のクランク角度範囲である。

さらに、制御パラメータが、大型ディーゼルエンジンの各シリンダのために個々に決定及び調節されることは好ましい選択肢である。

第２の制御パラメータを目標値に調節するために、大型ディーゼルエンジンの少なくとも１つの作動パラメータが使用される。第１のステップとして、第１の作動パラメータ、即ちパイロット噴射タイミングが調節される。パイロット噴射タイミングのための最大範囲があり、その中で、エンジンの効率的且つ確実な作動を危険にさらすことなく、パイロット噴射タイミングを調節することができる。パイロット燃料噴射タイミングのための最大範囲は、例えば、－１７°～－５°のクランク角度範囲であることができる。パイロット噴射タイミングがその限界にあるために、燃焼圧力の位置（第１の制御パラメータ）を５°～８°の目標値に調節することができない場合、第２の作動パラメータ、即ち排ガス再循環率及び／又は第３の作動パラメータ、即ち排気弁を閉鎖するための排気弁タイミングが、調節されなければならない。例えば、パイロット噴射タイミングが最大限界（例えば、－５°クランク角度）において「スティッキング」している場合、排ガス再循環率が増大されなければならない。これは、例えば５％の背圧弁の閉鎖によって行われる。パイロット噴射タイミングが最小限界（例えば、－１７°クランク角度）において「スティッキング」している場合、排ガス再循環率は、例えば５％だけ背圧弁を開放させることによって減じられなければならない。

加えて、シリンダごとに個々に排気弁タイミング（第３の作動パラメータ）を調節することによって、圧縮圧力のバランシングを達成することができる。

さらに、シリンダごとに個々にパイロット燃料噴射タイミング（°ＣＡ）を調節することによって、燃焼圧力のバランシングを達成することができる。

説明された手順は、他の（第２の）制御パラメータ、例えば、燃焼圧力の値、即ち燃焼圧力の大きさ、圧縮圧力、点火開始、放熱率のために使用することもできる。

パイロット噴射タイミング（第１の作動パラメータ）の調節によって、点火開始が影響されるが、燃焼圧力及び燃焼の位置も影響される。

排ガス再循環率（第２の作動パラメータ）は、燃焼速度及び燃焼圧力に影響している。

排気弁タイミング（第３の作動パラメータ）の調節によって、空気－ガス比及び圧縮圧力が影響される。空気－ガス比は、燃焼速度及び燃焼圧力の位置に影響するのに対し、圧縮圧力は、主に燃焼圧力に影響する。

作動パラメータは、燃焼速度及び放熱率位置の調節のために使用することもできる。

例えば、燃焼をより急速又は低速にするために、空気－ガス比及び／又は燃焼室内のＣＯ_２含有量を調節することができる。ＣＯ_２含有量は、排ガス再循環率によって調節することができる。パイロット噴射タイミングが、例えば固定値に設定されている場合、燃焼速度及び放熱率位置は、排気弁の遅い閉鎖及び／又は燃焼をより急速にするための減じられた排ガス再循環率によって調節することができる。

加えて、シリンダごとに個々に排気弁を調節することによって、シリンダの間のバランシングを達成することができ、これにより、全てのシリンダにおいて同じ燃焼挙動が得られる。

加えて、制御パラメータを所定の範囲又は目標値に調節するための好ましい作動パラメータは、以下のパラメータを含み、制御パラメータを調節するために、作動パラメータのうちの１つのみ又は複数の作動パラメータが使用される場合がある。

制御パラメータを調節するための１つの好ましい作動パラメータは、シリンダに導入されるガスの量である。ガスの量は、好ましくは、ガス噴射のタイミングによって、特にガス噴射の継続時間によって調節される。特定のシリンダに導入されるガスの量が減少させられる場合、ガス噴射の継続時間が短縮される。本発明による方法は、例えば、過負荷における作動を回避するために、シリンダに導入されるガスの量を制御するために使用される場合もある。

別の好ましい作動パラメータは、掃気がシリンダに供給されるときの掃気圧力である。吸気レシーバにおいて生じる掃気圧力は、例えば、ウェイストゲートによって修正される場合があり、ウェイストゲートによって、ターボチャージャを駆動する排ガスの質量流量が調節される。

さらに別の好ましい作動パラメータは、特定のシリンダの排気弁を開放及び閉鎖するための排気弁タイミングである。例えば、排気弁の閉鎖をより大きなクランク角度に遅らせることによって、シリンダにおいて利用可能な空気の量が減少させられる場合がある。

従って、本発明による方法によって、燃焼を、選択的に各シリンダのために個々に、例えば排気弁閉鎖又はタイミング、及び／又はシリンダに導入されるガスの量、及び／又はパイロット噴射タイミング及び／又は作動パラメータによって制御することができ、これにより、常に高品質の燃焼、即ち空気－ガス混合物の自己点火及び／又はノッキング限界とミス燃焼限界との間で生じることのない、好ましくは燃焼プロセスのための最適値における燃焼が存在する。燃焼プロセスを評価するための制御パラメータは、燃焼品質を特徴づけるパラメータである。

常に高品質燃焼であるように燃焼プロセスを制御することによって、大型ディーゼルエンジンのエミッション、例えばＮＯ_Ｘエミッションを減少させる又は最小限に抑制することも可能である。例えば、ＮＯ_Ｘエミッションに関するＩＭＯ ＴＩＥＲ ＩＩＩ限界が、周囲条件、例えば、環境における空気の温度又は湿度とは無関係に満たされることができることが可能になる。さらに、ｉＣＥＲプロセスは、大型ディーゼルエンジンのエネルギ効率をさらにより増大させるように最適化させることができる。

加えて、本発明による方法は、エンジンの過負荷を回避するための負荷リミッタとして使用される場合がある。

加えて、例えば、点火開始（例えば、点火圧力によって決定される）を空気－ガス混合物の誘発点火のためのパイロット噴射タイミングと比較することによって、点火前モニタリング機能を実施することが可能である。

Claims (15)

1. 少なくともガスモードで作動させることができる大型エンジンを作動させる方法であって、
   前記ガスモードにおいて所定の量のガスが燃料として前記シリンダに導入され、前記ガスは掃気と混合され、且つ燃焼を開始するためにパイロット噴射によって所定の空気－ガス比で点火され、
   前記ガスモードでの作動中、前記シリンダ内の燃焼品質を特徴づける少なくとも１つの制御パラメータが決定され、
   前記制御パラメータのために上側閾値及び／又は下側閾値が予め決定され、
   前記制御パラメータが少なくとも前記下側閾値と同じ大きさであり、且つ／又は多くても前記上側閾値と同じ大きさであるように、少なくとも１つの作動パラメータが調節される、
   大型エンジンを作動させる方法において、
   前記少なくとも１つの作動パラメータは、燃焼の開始を決定するパイロット噴射タイミング、又は燃焼速度を修正するための燃焼速度調節を含むことを特徴とする、大型エンジンを作動させる方法。
2. 前記制御パラメータが少なくとも前記下側閾値と同じ大きさであり、且つ／又は多くても前記上側閾値と同じ大きさであるように、少なくとも２つの作動パラメータ、即ち第１の作動パラメータ及び第２の作動パラメータが調節される、請求項１に記載の方法。
3. 前記第１の作動パラメータが前記パイロット噴射タイミングであり、前記第２の作動パラメータが、排ガス再循環率、又は前記シリンダの排気弁を閉鎖するための排気弁タイミングである、請求項２に記載の方法。
4. 最初に前記第１の作動パラメータが、前記第２の作動パラメータを変更することなく調節される、請求項２又は３に記載の方法。
5. 前記制御パラメータのための目標値が予め決定され、前記目標値は少なくとも前記下側閾値と同じ大きさであり、且つ／又は多くても前記上側閾値と同じ大きさであり、前記少なくとも１つの作動パラメータ、又は前記第１及び第２の作動パラメータは、前記目標値からの前記制御パラメータの偏差を最小限にするように調節される、請求項２から４までのいずれか一項に記載の方法。
6. 前記少なくとも１つの制御パラメータは、燃焼圧力の位置、又は前記パイロット噴射の開始の位置を含み、各位置が、クランク角度によって測定される、請求項１から５までのいずれか一項に記載の方法。
7. 前記少なくとも１つの制御パラメータは、前記シリンダ内の前記燃焼圧力を含む、請求項１から６までのいずれか一項に記載の方法。
8. 前記少なくとも１つの制御パラメータは、前記シリンダ内の前記燃焼速度を特徴づける制御パラメータを含む、請求項１から７までのいずれか一項に記載の方法。
9. 前記制御パラメータは、第１のクランク角度（Ｃ１）における第１の圧力（Ｐ１）及び第２のクランク角度（Ｃ２）における第２の圧力（Ｐ２）を含む、請求項１から８までのいずれか一項に記載の方法。
10. 前記制御パラメータは、前記第１の圧力（Ｐ１）と前記第２の圧力（Ｐ２）との差を前記第１のクランク角度（Ｃ１）と前記第２のクランク角度（Ｃ２）との差で割ったものを含む、請求項９に記載の方法。
11. 前記第１の圧力（Ｐ１）は、前記シリンダ内の燃焼圧力であり、且つ／又は前記第２の圧力（Ｐ２）は、前記シリンダ内の点火圧力である、請求項９又は１０に記載の方法。
12. 前記制御パラメータは、燃焼の放熱率を含む、請求項１から１１までのいずれか一項に記載の方法。
13. 前記制御パラメータは各シリンダのために個々に決定され、前記作動パラメータは、前記制御パラメータが少なくとも前記下側閾値と同じ大きさであり且つ多くても前記上側閾値と同じ大きさであるように、各シリンダのために個々に調節される、請求項１から１２までのいずれか一項に記載の方法。
14. 前記下側閾値及び前記上側閾値のうちの少なくとも一方が、前記エンジンを作動させる負荷に依存している、請求項１から１３までのいずれか一項に記載の方法。
15. 大型エンジンであって、
    前記大型エンジンは、請求項１から１４までのいずれか一項に記載の方法によって作動させられ、また前記大型エンジンは、好ましくは、二元燃料大型ディーゼルエンジンとして構成された長手方向に掃気される２ストローク大型ディーゼルエンジンとして設計され、前記元燃料大型ディーゼルエンジンは、液体燃料が燃焼のためにシリンダに導入される液体モードで作動させられることができ、さらに、所定の量のガスが燃料として前記シリンダに導入されるガスモードにおいて作動させられることができることを特徴とする、大型エンジン。

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