JP7000501B2 - How to control the condition of a large 2-stroke uniflow scavenging gas fuel engine and combustion chamber - Google Patents
How to control the condition of a large 2-stroke uniflow scavenging gas fuel engine and combustion chamber Download PDFInfo
- Publication number
- JP7000501B2 JP7000501B2 JP2020098065A JP2020098065A JP7000501B2 JP 7000501 B2 JP7000501 B2 JP 7000501B2 JP 2020098065 A JP2020098065 A JP 2020098065A JP 2020098065 A JP2020098065 A JP 2020098065A JP 7000501 B2 JP7000501 B2 JP 7000501B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- compressed air
- compression temperature
- engine
- bulk compression
- scavenging
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- 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
- F02B25/00—Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders
- F02B25/02—Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders using unidirectional scavenging
- F02B25/04—Engines having ports both in cylinder head and in cylinder wall near bottom of piston stroke
-
- 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
- F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
- F02B37/12—Control of the pumps
- F02B37/18—Control of the pumps by bypassing exhaust from the inlet to the outlet of turbine or to the atmosphere
-
- 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
- F02B43/00—Engines characterised by operating on gaseous fuels; Plants including such engines
- F02B43/10—Engines or plants characterised by use of other specific gases, e.g. acetylene, oxyhydrogen
- F02B43/12—Methods of operating
-
- 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
- F02B69/00—Internal-combustion engines convertible into other combustion-engine type, not provided for in F02B11/00; Internal-combustion engines of different types characterised by constructions facilitating use of same main engine-parts in different types
- F02B69/02—Internal-combustion engines convertible into other combustion-engine type, not provided for in F02B11/00; Internal-combustion engines of different types characterised by constructions facilitating use of same main engine-parts in different types for different fuel types, other than engines indifferent to fuel consumed, e.g. convertible from light to heavy fuel
- F02B69/04—Internal-combustion engines convertible into other combustion-engine type, not provided for in F02B11/00; Internal-combustion engines of different types characterised by constructions facilitating use of same main engine-parts in different types for different fuel types, other than engines indifferent to fuel consumed, e.g. convertible from light to heavy fuel for gaseous and non-gaseous fuels
-
- 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
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- 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
- F02D13/0203—Variable control of intake and exhaust valves
- F02D13/0215—Variable control of intake and exhaust valves changing the valve timing only
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- 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
- F02D13/0242—Variable control of the exhaust valves only
- F02D13/0249—Variable control of the exhaust valves only changing the valve timing only
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- 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
- F02D13/028—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation for two-stroke engines
- F02D13/0284—Variable control of exhaust valves only
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
- F02D19/02—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with gaseous fuels
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
- F02D19/02—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with gaseous fuels
- F02D19/021—Control of components of the fuel supply system
- F02D19/023—Control of components of the fuel supply system to adjust the fuel mass or volume flow
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
- F02D19/02—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with gaseous fuels
- F02D19/026—Measuring or estimating parameters related to the fuel supply system
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
- F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
- F02D19/0602—Control of components of the fuel supply system
- F02D19/0607—Control of components of the fuel supply system to adjust the fuel mass or volume flow
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
- F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
- F02D19/0602—Control of components of the fuel supply system
- F02D19/0613—Switch-over from one fuel to another
- F02D19/0615—Switch-over from one fuel to another being initiated by automatic means, e.g. based on engine or vehicle operating conditions
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
- F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
- F02D19/0626—Measuring or estimating parameters related to the fuel supply system
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
- F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
- F02D19/0626—Measuring or estimating parameters related to the fuel supply system
- F02D19/0628—Determining the fuel pressure, temperature or flow, the fuel tank fill level or a valve position
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
- F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
- F02D19/0639—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed characterised by the type of fuels
- F02D19/0642—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed characterised by the type of fuels at least one fuel being gaseous, the other fuels being gaseous or liquid at standard conditions
- F02D19/0647—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed characterised by the type of fuels at least one fuel being gaseous, the other fuels being gaseous or liquid at standard conditions the gaseous fuel being liquefied petroleum gas [LPG], liquefied natural gas [LNG], compressed natural gas [CNG] or dimethyl ether [DME]
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
- F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
- F02D19/08—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed simultaneously using pluralities of fuels
- F02D19/081—Adjusting the fuel composition or mixing ratio; Transitioning from one fuel to the other
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
- F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
- F02D19/08—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed simultaneously using pluralities of fuels
- F02D19/10—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed simultaneously using pluralities of fuels peculiar to compression-ignition engines in which the main fuel is gaseous
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
- F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
- F02D19/08—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed simultaneously using pluralities of fuels
- F02D19/10—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed simultaneously using pluralities of fuels peculiar to compression-ignition engines in which the main fuel is gaseous
- F02D19/105—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed simultaneously using pluralities of fuels peculiar to compression-ignition engines in which the main fuel is gaseous operating in a special mode, e.g. in a liquid fuel only mode for starting
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
- F02D41/0027—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures the fuel being gaseous
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
- F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
- F02D41/1454—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio
- F02D41/1458—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio with determination means using an estimation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
- F02D41/1473—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the regulation method
- F02D41/1475—Regulating the air fuel ratio at a value other than stoichiometry
-
- 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
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
- F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
- F02B2075/025—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle two
-
- 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
- F02B2201/00—Fuels
- F02B2201/04—Gas
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/0002—Controlling intake air
- F02D2041/001—Controlling intake air for engines with variable valve actuation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D2400/00—Control systems adapted for specific engine types; Special features of engine control systems not otherwise provided for; Power supply, connectors or cabling for engine control systems
- F02D2400/04—Two-stroke combustion engines with electronic control
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Supercharger (AREA)
Description
本明細書は、ガス燃料を使用する大型2ストローク内燃機関に関し、特に、シリンダライナに配される燃料弁から噴射されるガス燃料によって運転される、クロスヘッド式大型2ストロークユニフロー掃気内燃機関に関する。 The present specification relates to a large two-stroke internal combustion engine using gas fuel, and more particularly to a crosshead type large two-stroke uniflow scavenging internal combustion engine operated by gas fuel injected from a fuel valve arranged in a cylinder liner.
クロスヘッド式大型2ストロークユニフロー掃気内燃機関は、例えば大型船舶の推進システムや、発電プラントの原動機として用いられる。この大型2ストロークエンジンのサイズは巨大である。サイズが巨大であることだけが理由ではないが、この大型2ストロークエンジンは、他の内燃機関とは異なる構造を有する。例えば排気弁の重量は400kgに達することもあり、ピストンの直径も100cmに達することがある。運転中における燃焼室の最大圧力は、典型的には数百barになる。このような高い圧力レベルとピストンサイズから生まれる力は莫大なものである。 The crosshead type large 2-stroke uniflow scavenging internal combustion engine is used, for example, as a propulsion system for a large ship or as a prime mover for a power plant. The size of this large two-stroke engine is huge. This large two-stroke engine has a structure different from other internal combustion engines, not only because of its huge size. For example, the weight of the exhaust valve can reach 400 kg and the diameter of the piston can reach 100 cm. The maximum pressure in the combustion chamber during operation is typically hundreds of bars. The force generated by such a high pressure level and piston size is enormous.
大型2ストロークターボ過給式内燃機関には、シリンダライナの長手方向中央付近に設けられる燃料弁から導入されるガス燃料で運転されるタイプのものがある。このタイプのエンジンにおいて、ガス燃料は、ピストンの上昇ストロークの途中であって、排気弁が閉じるかなり前に、シリンダ内に導入される。エンジンは、燃焼室内においてガス燃料と掃気との混合物を圧縮し、圧縮された混合気を上死点(TDC)又はその付近で同期着火手段(例えばパイロット油着火手段)によって点火する。 Some large 2-stroke turbocharged internal combustion engines are operated by gas fuel introduced from a fuel valve provided near the center of the cylinder liner in the longitudinal direction. In this type of engine, the gas fuel is introduced into the cylinder during the ascending stroke of the piston and long before the exhaust valve closes. The engine compresses the mixture of gas fuel and scavenging in the combustion chamber and ignites the compressed mixture by synchronous ignition means (eg, pilot oil ignition means) at or near top dead center (TDC).
大型2ストロークターボ過給式内燃機関において、ピストンが上死点(TDC)又はその付近でガス燃料を噴射する場合、燃焼室内の圧縮圧力はほぼ最大になっている。それに比べると、シリンダライナに配される燃料弁を用いる上記のタイプのガス導入は、燃焼室の圧力が比較的低い時にガス燃料を噴射するため、かなり低い燃料噴射圧力を用いることができるという利点を有する。TDC又はその付近でガス燃料を噴射するタイプのエンジンの場合、既にほぼ最大圧力となっている燃焼室の圧力よりも、更に十分に高い燃料噴射圧力を実現しなければならない。このような極めて高い圧力でガス燃料を扱うことができる燃料システムは、高価かつ複雑である。その理由には、ガス燃料の揮発性や高圧下の挙動があり、それによって燃料システムの鋼部材の中に(又はそれらを通じて)拡散していくことがある。 In a large two-stroke turbocharged internal combustion engine, when the piston injects gas fuel at or near top dead center (TDC), the compression pressure in the combustion chamber is almost maximum. In comparison, the above type of gas introduction using the fuel valve arranged in the cylinder liner has the advantage that a considerably low fuel injection pressure can be used because the gas fuel is injected when the pressure in the combustion chamber is relatively low. Has. In the case of an engine of the type that injects gas fuel at or near the TDC, it is necessary to realize a fuel injection pressure that is sufficiently higher than the pressure of the combustion chamber, which is already almost the maximum pressure. Fuel systems that can handle gas fuels at such extremely high pressures are expensive and complex. The reason is the volatility of gas fuels and their behavior under high pressure, which can diffuse into (or through) the steel components of the fuel system.
このため、圧縮ストロークの途中にガス燃料を噴射するエンジンの燃料供給システムは、TDC又はその付近でガス燃料を噴射するエンジンのものに比べて、コストがずっと低い。 For this reason, the fuel supply system of an engine that injects gas fuel during the compression stroke is much cheaper than that of an engine that injects gas fuel at or near the TDC.
しかし、圧縮ストロークの途中にガス燃料を噴射する場合、ピストンは、ガス燃料と掃気の混合物を圧縮することになるが、これには異常早期着火(プレイグニッション)の危険性を伴う。非常に薄い混合気で運転することにより、プレイグニッションの危険性を減少させることができる。しかし、薄い混合気を用いると、ミスファイアの危険性が増大する。 However, if the gas fuel is injected during the compression stroke, the piston will compress the mixture of gas fuel and scavenging, which carries the risk of abnormal pre-ignition. By operating with a very lean mixture, the risk of pre-ignition can be reduced. However, the use of a lean mixture increases the risk of misfire.
このため、上記のような大型2ストロークターボ過給型内燃機関において、プレイグニッションやディーゼルノックの問題を解消または少なくとも減少させるために、圧縮中の燃焼室の状態の制御を改善することの必要性が存在する。プレイグニッションやミスファイアが発生することを防ぐためには、燃焼室の状態を非常に的確に制御することが必要になる。 Therefore, in a large two-stroke turbocharged internal combustion engine as described above, there is a need to improve control of the state of the combustion chamber during compression in order to eliminate or at least reduce the problems of pre-ignition and diesel knock. Exists. In order to prevent the occurrence of pre-ignition and misfire, it is necessary to control the state of the combustion chamber very accurately.
エンジンが定常状態で運転されているとき、エンジンのパフォーマンス設計は通常、プレイグニッションが発生しないようになされている。これは、燃焼室の設計や燃料噴射のタイミング、排気弁のタイミングを、注意深く選択することによって達成されている。しかし、熱帯において運転するという条件や、(エンジンが定常運転していないなどの)その他の外部要因は避けられず、そのような場合、燃焼室の状態が、プレイグニッションやミスファイアを誘導してしまうことがある。 When the engine is running in steady state, the engine's performance design is usually designed to prevent pre-ignition. This is achieved by careful selection of combustion chamber design, fuel injection timing and exhaust valve timing. However, the condition of driving in the tropics and other external factors (such as the engine not running steadily) are unavoidable, in which case the condition of the combustion chamber induces pre-ignition and misfire. It may end up.
EP2634398は、主燃料として燃料ガスで運転される2ストロークエンジンを開示している。そのクレーム1には、シリンダ内の空燃比を計算する空燃比コントローラを用い、複数のシリンダに供給される空気流量を調整することで、平均空燃比を制御することが記載されている。またこの空燃比コントローラは、各シリンダの空燃比を計算し、排気弁の閉鎖タイミングを調整することで、空燃比を制御することも記載されている。空燃比は上限閾値及び下限閾値の間に保たれる。しかしこれでは、全ての運転条件においてプレイグニッションを防止するには不十分である。
EP263348 discloses a two-stroke engine operated on fuel gas as the main fuel. The
上述の課題を解決するか又は少なくとも緩和する、エンジン及び方法を提供することが目的の一つである。 One of the objectives is to provide an engine and a method that solves or at least alleviates the above-mentioned problems.
この目的やその他の目的が、本願の実施形態により達成される。具体的な実装形態も、発明の詳細な説明や図面から明らかになる。 This and other objectives are achieved by embodiments of the present application. The specific mounting form will also be clarified from the detailed description and drawings of the invention.
第1の側面によれば、次のエンジンが提供される。 According to the first aspect, the following engine is provided.
ガス運転モードにおいて主燃料としてガス燃料で動作する大型2ストロークユニフロー掃気内燃機関であって、それぞれシリンダライナ、ピストン、シリンダカバーで画定される複数の燃焼室と、前記燃焼室に掃気を導入するための掃気ポートであって、前記シリンダライナに配される掃気ポートと、前記シリンダカバーに配され、排気弁により制御される排気排出口と、可変タイミング排気弁駆動システムと、前記機関に関連付けられる少なくとも一つのコントローラとを備え、前記少なくとも一つのコントローラは、
前記排気弁の開閉タイミングを決定及び制御し;
前記燃焼室に導入されるガス燃料の量を決定及び制御し;
前記燃焼室の平均圧縮空気過剰率(average compression air excess ratio)を決定又は測定し;
燃焼開始時における前記燃焼室のバルク圧縮温度(bulk compression temperature)を決定又は測定し;
前記決定又は測定した平均圧縮空気過剰率が、圧縮空気過剰率下閾値を下回る場合、圧縮空気過剰率を上げるための少なくとも一つの方策を実行し;
前記決定又は測定した平均圧縮空気過剰率が、圧縮空気過剰率上閾値を上回る場合、圧縮空気過剰率を下げるための少なくとも一つの方策を実行し;
前記決定又は測定したバルク圧縮温度が、バルク圧縮温度下閾値を下回る場合、バルク圧縮温度を上げるための少なくとも一つの方策を実行し;
前記決定又は測定したバルク圧縮温度が、バルク圧縮温度上閾値を上回る場合、バルク圧縮温度を下げるための少なくとも一つの方策を実行する;
ように構成される、機関。
A large 2-stroke uniflow scavenging internal combustion engine that operates on gas fuel as the main fuel in the gas operation mode, in order to introduce scavenging into a plurality of combustion chambers defined by a cylinder liner, a piston, and a cylinder cover, and the combustion chamber. The scavenging port of the scavenging port, the scavenging port arranged in the cylinder liner, the exhaust exhaust port arranged in the cylinder cover and controlled by the exhaust valve, the variable timing exhaust valve drive system, and at least associated with the engine. The at least one controller comprises one controller.
The opening / closing timing of the exhaust valve is determined and controlled;
Determine and control the amount of gas fuel introduced into the combustion chamber;
Determine or measure the average compression air excess ratio of the combustion chamber;
Determine or measure the bulk compression temperature of the combustion chamber at the start of combustion;
If the average compressed air excess rate determined or measured above is below the threshold below the compressed air excess rate, at least one measure to increase the compressed air excess rate is implemented;
If the average compressed air excess rate determined or measured above exceeds the compressed air excess rate threshold, at least one measure to reduce the compressed air excess rate is implemented;
If the bulk compression temperature determined or measured above is below the bulk compression temperature threshold, then at least one measure to increase the bulk compression temperature is implemented;
If the bulk compression temperature determined or measured above exceeds the bulk compression temperature threshold, at least one measure to lower the bulk compression temperature is implemented;
An institution that is structured so that.
バルク圧縮温度や空燃比を調整する動作を行うことにより、バルク圧縮温度及び圧縮空気過剰率を上下の閾値の間に維持するコントローラを大型2ストローク機関に提供することによって、圧縮中の燃焼室の状態が、プレイグニッションに向かうような状態に進んだり、ミスファイアに向かうような状態に進んだりしないようにされる。このため、上に定義されるようなコントローラを備える大型2ストローク機関は、事実上運転条件に関わらず、プレイグニッションやミスファイアの危険性なしに運転されることができる。 By providing the large two-stroke engine with a controller that maintains the bulk compression temperature and compressed air excess ratio between the upper and lower thresholds by performing the operation of adjusting the bulk compression temperature and air-fuel ratio, the combustion chamber during compression The state is prevented from going to a state that goes to pre-ignition or to a state that goes to misfire. Therefore, a large two-stroke engine equipped with a controller as defined above can be operated virtually without the risk of pre-ignition or misfire, regardless of operating conditions.
前記第1の側面の実装形態の一例において、前記少なくとも一つのコントローラは、燃焼室の瞬間的な平均圧縮空気過剰率を決定する圧縮空気過剰率観測手段を備えるか、そのような圧縮空気過剰率観測手段に接続される。 In an example of the implementation of the first aspect, the at least one controller comprises or has such a compressed air excess rate observing means for determining the instantaneous average compressed air excess rate of the combustion chamber. Connected to the observation means.
前記第1の側面の実装形態の一例において、前記少なくとも一つのコントローラは、燃焼室の瞬間的なバルク圧縮温度を決定するバルク圧縮温度観測手段を備えるか、そのようなバルク圧縮温度に接続される。 In an example of the implementation of the first aspect, the at least one controller comprises or is connected to such a bulk compression temperature with bulk compression temperature observing means for determining the instantaneous bulk compression temperature of the combustion chamber. ..
前記第1の側面の実装形態の一例において、前記圧縮空気過剰率下閾値、前記圧縮空気過剰率上閾値、前記バルク圧縮温度下閾値、前記バルク圧縮温度上閾値は、いずれもエンジン負荷に依存するパラメータである。 In an example of the mounting embodiment of the first aspect, the compressed air excess rate lower threshold value, the compressed air excess rate upper threshold value, the bulk compression temperature lower threshold value, and the bulk compression temperature upper threshold value all depend on the engine load. It is a parameter.
前記第1の側面の実装形態の一例において、前記圧縮空気過剰率を上げるための少なくとも一つの方策は、次に掲げる方策から選択される。
・ 前記排気弁を閉じるタイミングを早くすること。
・ 掃気バイパスを備える機関である場合、前記掃気バイパスを閉じるか、該掃気バイパスの絞りを強くすること。
・ ホットシリンダバイパスを備える機関である場合、ホットシリンダバイパス制御弁を開けるか、該ホットシリンダバイパス制御弁の絞りを弱くすること。
・ 補助ブロワを備える機関である場合、前記補助ブロワをアクティブにすること。
・ 可変ジオメトリタービンを備える機関である場合、有効タービン流路面積を減少させること。
・ ターボ過給機アシストを備える機関である場合、ターボ過給機の速度を増すこと。
・ 排気再循環系を備える機関である場合、排気再循環ブロワの回転数を下げること。
・ ガス燃料及び液体燃料の両方で動作する機関である場合、液体燃料の割合を増すこと。
In an example of the mounting embodiment of the first aspect, at least one measure for increasing the compressed air excess rate is selected from the following measures.
-The timing to close the exhaust valve should be advanced.
-If the engine is equipped with a scavenging bypass, close the scavenging bypass or increase the throttle of the scavenging bypass.
-If the engine is equipped with a hot cylinder bypass, open the hot cylinder bypass control valve or weaken the throttle of the hot cylinder bypass control valve.
-If the institution is equipped with an auxiliary blower, activate the auxiliary blower.
-If the engine is equipped with a variable geometry turbine, reduce the effective turbine flow path area.
-If the engine is equipped with turbocharger assist, increase the speed of the turbocharger.
-If the engine is equipped with an exhaust gas recirculation system, reduce the rotation speed of the exhaust gas recirculation blower.
-If the engine operates on both gas fuel and liquid fuel, increase the proportion of liquid fuel.
前記第1の側面の実装形態の一例において、前記圧縮空気過剰率を下げるための少なくとも一つの方策は、次に掲げる方策から選択される。
・ 前記排気弁を閉じるタイミングを遅くすること。
・ 掃気バイパスを備える機関である場合、前記掃気バイパスを開けるか、該掃気バイパス制御弁の絞りを弱くすること。
・ 排気再循環系を備える機関である場合、排気再循環管の排気再循環ブロワをアクティブにするか、該排気再循環ブロワの回転数を上げること。
・ 排気バイパスを備える機関である場合、排気バイパス制御弁を開けるか、該排気バイパス制御弁の絞りを弱くすること。
・ 可変ジオメトリタービンを備える機関である場合、有効タービン流路面積を増大させること。
・ 液体燃料着火システムを備える機関である場合、ガス燃料の割合を減らすこと、及び、液体燃料の割合を増やすこと。
・ ターボ過給機アシストを備える機関である場合、ターボ過給機のアシストを減らすこと。
In an example of the mounting embodiment of the first aspect, at least one measure for reducing the excess compressed air rate is selected from the following measures.
-Delay the timing to close the exhaust valve.
-If the engine is equipped with a scavenging bypass, open the scavenging bypass or weaken the throttle of the scavenging bypass control valve.
-If the engine is equipped with an exhaust gas recirculation system, activate the exhaust gas recirculation blower in the exhaust gas recirculation pipe or increase the rotation speed of the exhaust gas recirculation blower.
-If the engine is equipped with an exhaust bypass, open the exhaust bypass control valve or weaken the throttle of the exhaust bypass control valve.
-If the engine is equipped with a variable geometry turbine, increase the effective turbine flow path area.
-If the engine is equipped with a liquid fuel ignition system, reduce the proportion of gas fuel and increase the proportion of liquid fuel.
-If the engine is equipped with turbocharger assist, reduce the turbocharger assist.
前記第1の側面の実装形態の一例において、前記バルク圧縮温度を上げるための少なくとも一つの方策は、次に掲げる方策から選択される。
・ シリンダバイパスを備える機関である場合、前記シリンダバイパスを開けるか、該シリンダバイパス制御弁の絞りを弱くすること。
・ ホットシリンダバイパスを備える機関である場合、ホットシリンダバイパス制御弁を開けるか、該ホットシリンダバイパス制御弁の絞りを弱くすること。
・ コールドシリンダバイパスを備える機関である場合、コールドシリンダバイパス制御弁を開けるか、該コールドシリンダバイパス制御弁の絞りを弱くすること。
・ 掃気冷却器バイパスを備える機関である場合、前記掃気冷却器バイパス制御弁を開けるか、該掃気冷却器バイパスの絞りを弱くすること。
・ 前記排気弁を閉じるタイミングを早くすること。
In an example of the mounting embodiment of the first aspect, at least one measure for raising the bulk compression temperature is selected from the following measures.
-If the engine is equipped with a cylinder bypass, open the cylinder bypass or weaken the throttle of the cylinder bypass control valve.
-If the engine is equipped with a hot cylinder bypass, open the hot cylinder bypass control valve or weaken the throttle of the hot cylinder bypass control valve.
-If the engine is equipped with a cold cylinder bypass, open the cold cylinder bypass control valve or weaken the throttle of the cold cylinder bypass control valve.
-If the engine is equipped with a scavenging cooler bypass, open the scavenging cooler bypass control valve or weaken the throttle of the scavenging cooler bypass.
-The timing to close the exhaust valve should be advanced.
前記第1の側面の実装形態の一例において、前記バルク圧縮温度を下げるための少なくとも一つの方策は、次に掲げる方策から選択される。
・ 前記排気弁を閉じるタイミングを変えることを一時的に抑制すること。
・ 前記排気弁を閉じるタイミングを遅くすること。
・ ホットシリンダバイパスを備える機関である場合、ホットシリンダバイパス制御弁を閉じるか、該ホットシリンダバイパス制御弁を絞ること。
・ 補助ブロワを備える機関である場合、前記補助ブロワをアクティブにすること。
・ ウォーターインジェクションを備える機関である場合、圧縮行程中に燃焼室に水を噴射すること。
In an example of the mounting embodiment of the first aspect, at least one measure for lowering the bulk compression temperature is selected from the following measures.
-Temporarily suppress the change of the closing timing of the exhaust valve.
-Delay the timing to close the exhaust valve.
-If the engine is equipped with a hot cylinder bypass, close the hot cylinder bypass control valve or throttle the hot cylinder bypass control valve.
-If the institution is equipped with an auxiliary blower, activate the auxiliary blower.
-If the engine is equipped with water injection, inject water into the combustion chamber during the compression stroke.
前記第1の側面の実装形態の一例において、前記少なくとも一つのコントローラは、前記決定又は測定した平均圧縮空気過剰率が、前記圧縮空気過剰率下閾値より低い最低圧縮空気過剰率閾値を下回る場合、圧縮空気過剰率を上げるための更なる方策を実行するように構成される。 In an example of the embodiment of the first aspect, the at least one controller is determined and measured when the average compressed air excess rate is lower than the minimum compressed air excess rate threshold lower than the compressed air excess rate lower threshold. It is configured to implement further measures to increase the excess compressed air rate.
前記第1の側面の実装形態の一例において、前記少なくとも一つのコントローラは、前記決定又は測定した平均圧縮空気過剰率が、前記圧縮空気過剰率上閾値より高い最大圧縮空気過剰率閾値を上回る場合、圧縮空気過剰率を下げるための更なる方策を実行するように構成される。 In an example of the implementation of the first aspect, the at least one controller is when the determined or measured average compressed air excess rate exceeds the maximum compressed air excess rate threshold higher than the compressed air excess rate upper threshold. It is configured to implement further measures to reduce the excess of compressed air.
前記第1の側面の実装形態の一例において、前記少なくとも一つのコントローラは、前記決定又は測定したバルク圧縮温度が、前記バルク圧縮温度下閾値より低い最低バルク圧縮温度閾値を下回る場合、バルク圧縮温度を上げるための更なる方策を実行するように構成される。 In an example of the embodiment of the first aspect, the at least one controller determines the bulk compression temperature when the determined or measured bulk compression temperature is below the minimum bulk compression temperature threshold lower than the bulk compression temperature threshold. It is configured to implement further measures to raise it.
前記第1の側面の実装形態の一例において、前記少なくとも一つのコントローラは、前記決定又は測定したバルク圧縮温度が、前記バルク圧縮温度上閾値より高い最大バルク圧縮温度閾値を上回る場合、バルク圧縮温度を下げるための更なる方策を実行するように構成される。 In an example of the embodiment of the first aspect, the at least one controller determines the bulk compression temperature when the determined or measured bulk compression temperature exceeds the maximum bulk compression temperature threshold higher than the bulk compression temperature threshold. It is configured to implement further measures to lower it.
前記第1の側面の実装形態の一例において、加圧ガス燃料の供給部から燃料導入弁を通じて供給されるガス燃料を前記燃焼室に導入するために、前記シリンダライナに一つ又は複数のガス燃料導入孔が配される。 In an example of the mounting embodiment of the first aspect, one or a plurality of gas fuels are introduced into the cylinder liner in order to introduce the gas fuel supplied from the pressurized gas fuel supply unit through the fuel introduction valve into the combustion chamber. Introductory holes are arranged.
前記第1の側面の実装形態の一例において、ガス運転モードにおいて、燃焼室で混合気を着火するために、液体燃料が噴射される。 In an example of the mounting embodiment of the first aspect, the liquid fuel is injected in order to ignite the air-fuel mixture in the combustion chamber in the gas operation mode.
前記第1の側面の実装形態の一例において、前記機関は、液体燃料を運転モードにおいて、液体燃料で運転されるように構成される。 In an example of the implementation of the first aspect, the engine is configured to operate the liquid fuel in the operating mode with the liquid fuel.
前記第1の側面の実装形態の一例において、前記圧縮空気過剰率は重量に基づく比率である。 In an example of the mounting embodiment of the first aspect, the compressed air excess ratio is a weight-based ratio.
前記第1の側面の実装形態の一例において、前記コントローラは、前記決定又は測定した平均圧縮空気過剰率が、前記圧縮空気過剰率下閾値より高くなった場合、圧縮空気過剰率を上げるための前記少なくとも一つの方策を実行することを停止する。 In an example of the implementation of the first aspect, the controller is for increasing the compressed air excess rate when the determined or measured average compressed air excess rate becomes higher than the compressed air excess rate lower threshold. Stop implementing at least one measure.
前記第1の側面の実装形態の一例において、前記コントローラは、前記決定又は測定した平均圧縮空気過剰率が、前記圧縮空気過剰率上閾値より低くなった場合、圧縮空気過剰率を下げるための前記少なくとも一つの方策を実行することを停止する。 In an example of the implementation of the first aspect, the controller is for lowering the compressed air excess rate when the determined or measured average compressed air excess rate becomes lower than the threshold value on the compressed air excess rate. Stop implementing at least one measure.
前記第1の側面の実装形態の一例において、前記コントローラは、前記決定又は測定したバルク圧縮温度が、前記バルク圧縮温度下閾値より高くなった場合、バルク圧縮温度を上げるための前記少なくとも一つの方策を実行することを停止する。 In an example of the implementation of the first aspect, the controller has at least one measure for raising the bulk compression temperature when the determined or measured bulk compression temperature is higher than the bulk compression temperature threshold. Stop running.
前記第1の側面の実装形態の一例において、前記コントローラは、前記決定又は測定したバルク圧縮温度が、前記バルク圧縮温度上閾値より低くなった場合、バルク圧縮温度を下げるための前記少なくとも一つの方策を実行することを停止する。 In an example of the implementation of the first aspect, the controller has at least one measure for lowering the bulk compression temperature when the determined or measured bulk compression temperature is lower than the bulk compression temperature threshold. Stop running.
前記第1の側面の実装形態の一例において、前記コントローラは、既定のルックアップテーブルに従って、前記排気弁駆動システム及び前記燃料導入弁を制御する。このルックアップテーブルは、機関の負荷に応じた排気弁の開閉タイミングを示し、また、機関の負荷に応じた燃料導入弁の開閉を示す。 In an example of the implementation of the first aspect, the controller controls the exhaust valve drive system and the fuel introduction valve according to a predetermined look-up table. This look-up table shows the opening / closing timing of the exhaust valve according to the load of the engine, and also shows the opening / closing of the fuel introduction valve according to the load of the engine.
前記第1の側面の実装形態の一例において、前記ガス導入孔は、前記シリンダライナの長手方向のおよそ中央部に配される。 In an example of the mounting embodiment of the first side surface, the gas introduction hole is arranged approximately at the center of the cylinder liner in the longitudinal direction.
前記第1の側面の実装形態の一例において、前記機関はユニフロー掃気機関である。 In an example of the mounting embodiment of the first aspect, the engine is a uniflow scavenging engine.
前記第1の側面の実装形態の一例において、前記ガス導入孔は前記シリンダライナの中心部に向けられており、前記掃気ボートの上端部より上に位置している。 In an example of the mounting embodiment of the first side surface, the gas introduction hole is directed to the central portion of the cylinder liner and is located above the upper end portion of the scavenging boat.
前記第1の側面の実装形態の一例において、前記機関は着火を行うための着火システムを有する。前記着火システムは前記電子制御ユニットにより制御される。前記着火システムは、好ましくはTDC又はその付近で前記電子制御ユニットにより制御されて着火を開始する。前記着火システムは、例えばレーザー着火システムのような、電子着火システムであってもよい。前記着火システムは又は、液体着火システムを備えていてもよい。前記コントローラが着火を開始すべきと判断すると、前記液体着火システムは液体燃料を着火するように電子的に制御される。前記着火システムは、液体燃料が噴射されるプレチャンバを有していてもよい。 In an example of the implementation of the first aspect, the engine has an ignition system for igniting. The ignition system is controlled by the electronic control unit. The ignition system is preferably controlled by the electronic control unit at or near the TDC to initiate ignition. The ignition system may be an electronic ignition system, for example, a laser ignition system. The ignition system may also include a liquid ignition system. When the controller determines that ignition should be initiated, the liquid ignition system is electronically controlled to ignite the liquid fuel. The ignition system may have a prechamber into which the liquid fuel is injected.
前記第1の側面の実装形態の一例において、前記最低圧縮空気過剰率閾値、前記最大圧縮空気過剰率閾値、前記最低バルク圧縮温度閾値、前記最大バルク圧縮温度閾値は、いずれもエンジン動作条件に依存するパラメータである。例えばエンジン負荷、周囲温度、周囲湿度、エンジン回転数のような条件に依存するパラメータである。 In an example of the implementation of the first aspect, the minimum compressed air excess rate threshold value, the maximum compressed air excess rate threshold value, the minimum bulk compression temperature threshold value, and the maximum bulk compression temperature threshold value all depend on engine operating conditions. It is a parameter to be used. It is a parameter that depends on conditions such as engine load, ambient temperature, ambient humidity, and engine speed.
前記第1の側面の実装形態の一例において、前記機関は圧縮空気過剰率を決定する状態観測手段を備える。この状態観測手段は、機関の入力と出力の測定に基づいて燃焼室の圧縮空気過剰率の推定値を提供するシステムである。ある実施形態の一例において、空気過剰率を決定する前記状態観測手段は、コンピュータにより実装される。 In an example of the implementation of the first aspect, the engine comprises state observing means for determining the excess compressed air rate. This state observer is a system that provides an estimate of the excess compressed air in the combustion chamber based on the measurement of the input and output of the engine. In one example of an embodiment, the state observer for determining the excess air rate is implemented by a computer.
前記第1の側面の実装形態の一例において、前記機関はバルク圧縮温度を決定する状態観測手段を備える。この状態観測手段は、機関の入力と出力の測定に基づいて燃焼室のバルク圧縮温度の推定値を提供するシステムである。ある実施形態の一例において、バルク圧縮温度を決定する前記状態観測手段は、コンピュータにより実装される。 In one example of the implementation of the first aspect, the engine comprises state observing means for determining the bulk compression temperature. This state observer is a system that provides an estimate of the bulk compression temperature of the combustion chamber based on the measurement of the input and output of the engine. In one example of an embodiment, the state observer that determines the bulk compression temperature is implemented by a computer.
第2の側面によれば、次の方法が提供される。 According to the second aspect, the following method is provided.
ガス運転モードにおいて主燃料としてガス燃料で動作する大型2ストロークユニフロー掃気内燃機関を制御する方法であって、
前記機関は、それぞれシリンダライナ、ピストン、シリンダカバーで画定される複数の燃焼室と、前記燃焼室に掃気を導入するための掃気ポートであって、前記シリンダライナに配される掃気ポートと、前記シリンダカバーに配され、排気弁により制御される排気排出口と、可変タイミング排気弁駆動システムと、前記機関に関連付けられる少なくとも一つのコントローラとを備え、前記少なくとも一つのコントローラによって、
前記排気弁の開閉タイミングを決定及び制御することと;
前記燃焼室に導入されるガス燃料の量を決定及び制御することと;
前記燃焼室の平均圧縮空気過剰率を決定又は測定することと;
燃焼開始時における前記燃焼室のバルク圧縮温度を決定又は測定することと;
前記決定又は測定した平均圧縮空気過剰率が、圧縮空気過剰率下閾値を下回る場合、圧縮空気過剰率を上げるための少なくとも一つの方策を実行することと;
前記決定又は測定した平均圧縮空気過剰率が、圧縮空気過剰率上閾値を上回る場合、圧縮空気過剰率を下げるための少なくとも一つの方策を実行することと;
前記決定又は測定したバルク圧縮温度が、バルク圧縮温度下閾値を下回る場合、バルク圧縮温度を上げるための少なくとも一つの方策を実行することと;
前記決定又は測定したバルク圧縮温度が、バルク圧縮温度上閾値を上回る場合、バルク圧縮温度を下げるための少なくとも一つの方策を実行することと;
を含む、方法。
It is a method of controlling a large 2-stroke uniflow scavenging internal combustion engine that operates on gas fuel as the main fuel in the gas operation mode.
The engine has a plurality of combustion chambers defined by a cylinder liner, a piston, and a cylinder cover, a scavenging port for introducing scavenging into the combustion chamber, and a scavenging port arranged in the cylinder liner. It comprises an exhaust outlet located on a cylinder cover and controlled by an exhaust valve, a variable timing exhaust valve drive system, and at least one controller associated with said engine, by said at least one controller.
To determine and control the opening / closing timing of the exhaust valve;
To determine and control the amount of gas fuel introduced into the combustion chamber;
Determining or measuring the average compressed air excess in the combustion chamber;
To determine or measure the bulk compression temperature of the combustion chamber at the start of combustion;
If the average compressed air excess rate determined or measured above is below the threshold below the compressed air excess rate, then at least one measure to increase the compressed air excess rate is to be implemented;
If the average compressed air excess rate determined or measured above exceeds the compressed air excess rate threshold, at least one measure to reduce the compressed air excess rate is to be implemented;
If the bulk compression temperature determined or measured above is below the bulk compression temperature threshold, then at least one measure to raise the bulk compression temperature is to be implemented;
If the bulk compression temperature determined or measured above exceeds the bulk compression temperature threshold, then at least one measure to lower the bulk compression temperature is to be implemented;
Including the method.
これらの側面及び他の側面は、以下に説明される実施例により更に明らかになるであろう。 These and other aspects will be further clarified by the examples described below.
以下、図面に示される例示的な実施形態を参照しつつ、様々な側面や実施形態、実装例を詳細に説明する。
以下の詳細説明では、実施例のクロスヘッド式大型低速2ストロークターボ過給式内燃機関を参照して、内燃機関が説明される。図1-図3は、ターボ過給式大型低速2ストロークディーゼル機関の実施例を描いている。このエンジンは、クランクシャフト8及びクロスヘッド9を有する。図1は正面図、図2は側面図である。図3は、図1,2のターボ過給式大型低速2ストロークディーゼル機関を、その吸気システム及び排気システムと共に略図により表現したものである。この例において、エンジンは直列に4本のシリンダを有する。ターボ過給式大型低速2ストローク内燃機関は通常、直列に配される4本から14本のシリンダを有する。これらのシリンダはエンジンフレーム11に担持される。またこのようなエンジンは、例えば、船舶の主機関や、発電所において発電機を動かすための固定型のエンジンとして用いられることができる。エンジンの全出力は、例えば、1,000kWから110000kWでありうる。
In the following detailed description, the internal combustion engine will be described with reference to the crosshead type large low speed 2-stroke turbocharged internal combustion engine of the embodiment. 1 to 3 show an example of a turbocharged large low-speed 2-stroke diesel engine. This engine has a
この実施例におけるエンジンは、2ストロークユニフロー掃気エンジンであり、シリンダライナ1の下部領域に掃気ポート18が設けられ、シリンダライナ1の頂部中央には排気弁4が配される。掃気は、ピストンが掃気ポート18より下にある時に、掃気受け2から各シリンダ1の掃気ポート18へと導かれる。ガス燃料は、電子制御部60の制御下でガス燃料噴射弁30から導入される。これは、ピストンの上昇ストロークの間であって、ピストンが燃料弁30を通過する前に行われる。燃料弁は好ましくはシリンダライナの円周に亘って等間隔に分布するように配される。また好ましくは、シリンダライナの長手方向の中央付近に配される。従って、ガス燃料の噴射/導入は、圧縮圧力が比較的低い時に行われる。つまり、ピストンがTDCに達するときの圧縮圧力に比べればずっと低いときに行われる。
The engine in this embodiment is a two-stroke uniflow scavenging engine, in which a scavenging
ピストン10はシリンダライナ1の中で、ガス燃料と掃気の混合物を圧縮する。圧縮が行われ、TDC又はその付近で着火が開始される。着火は例えば、パイロット油燃料弁50からパイロット油(又はその他の適切な着火液)を噴射することによって、開始されてもよい。パイロット油燃料弁50好ましくはシリンダカバー22に配される。その後燃焼が生じ、排気ガスが生成される。別の形態の着火システムでは、パイロット油の代わりに、又はパイロット油に加えて、プリチャンバやレーザー着火、グロープラグ(いずれも図示されていない)などを、着火を促すために使用するものもある。
The
排気弁4が開くと、排気ガスは、シリンダ1に設けられる排気ダクトを通って排気受け3へと流れ、さらに第1の排気管19を通ってターボ過給器5のタービン6へと進む。そこから排気ガスは、第2の排気管25を通ってエコノマイザ20へ流れ、さらに出口21から大気中へと放出される。タービン6は、シャフトを介してコンプレッサー7を駆動する。コンプレッサー9には、空気取り入れ口12を通じて外気が供給される。コンプレッサー7は、圧縮された掃気を、掃気受け2に繋がっている掃気管13へと送り込む。管13の掃気は、掃気を冷却するためのインタークーラー14を通過する。
When the
冷却された掃気は、電気モーター17により駆動される補助ブロワ16を通る。補助ブロワ16は、ターボ過給器5のコンプレッサー7が掃気受け2に必要とされる圧力を供給することができない場合、すなわちエンジンが低負荷又は部分負荷である場合に、掃気流を圧縮する。機関の負荷が高い場合は、ターボ過給器のコンプレッサー7が、十分に圧縮された掃気を供給することができるので、補助ブロワ16は、逆止め弁15によってバイパスされる。
The cooled scavenging air passes through an
図4には、クロスヘッド式大型2ストロークエンジンのために設計されたシリンダライナ1が図示されている。エンジンのサイズに応じて、シリンダライナ1は様々な大きさに作られる。典型的な大きさとしては、直径が250mmから1000mmであり、それに対応する全長が1000mmから4500mmである。
FIG. 4 illustrates a
図4には、シリンダライナ1はシリンダフレーム23に載置され、シリンダライナ1の上にはシリンダカバー22が搭載されている様子が描かれている。シリンダライナ1とシリンダカバー22とは、その間からガスの漏出が生じないように連結されている。図4において、その下死点(BDC)と上死点(TDC)におけるピストン10の様子が破線で示されている。なおもちろん、これら2つの状態が同時に生じる訳ではなく、これら2つの状態は、クランクシャフト8の回転角で180度隔てられている。シリンダライナ1には、シリンダ潤滑孔25及びシリンダ潤滑ライン24が設けられる。これらはピストン10が潤滑ライン24を通過する際にシリンダ潤滑油を供給する。続いて(図示されていない)ピストンリングが、シリンダライナの走行面全体にシリンダ潤滑油を行き渡らせる。
FIG. 4 shows that the
パイロット油弁50又は、パイロット油弁50を有するプレチャンバは通常、シリンダカバー22に搭載される。パイロット油弁50通常、各シリンダに1つ搭載される。パイロット油弁50は、図示されないパイロット油のソースに接続されている。パイロット油の噴射タイミングは電子制御ユニット60により制御される。
The
燃料弁30はシリンダライナ1に装備される。燃料弁30は、シリンダライナ1の内面と実質的に同じ面に位置するノズルを有する。また燃料弁30の後端はシリンダライナ1の外壁から飛び出ている。典型的には1つ又は2つ、多くても3つか4つの燃料弁30が、各シリンダライナ1に設けられる。これらはシリンダライナ1の円周域に等間隔に配置される。本実施例において、燃料弁30は、シリンダライナ1の長手方向のちょうど中央部に配されている。
The
図4は、ガス燃料供給管41を通じて複数のガス燃料弁30のそれぞれの入口に接続される加圧ガス燃料源40を備えるガス燃料供給システムの略図を示している。
FIG. 4 shows a schematic diagram of a gas fuel supply system including a pressurized
図5は、図2の機関と同様の機関の略図表現であるが、機関のガス交換装置が詳細に描かれている。周囲と同様の気圧及び温度で外気が取り込まれ、空気入口12を通じてターボ過給機5のコンプレッサー7へと送り込まれる。コンプレッサー7からは、圧縮された掃気が、掃気管13を通じて分岐ポイント28へと送られる。
FIG. 5 is a schematic representation of an engine similar to that of the engine of FIG. 2, but the gas exchange device of the engine is depicted in detail. The outside air is taken in at the same atmospheric pressure and temperature as the surroundings, and is sent to the compressor 7 of the
分岐ポイント28は、掃気が、ホットシリンダバイパス管29を通じて第1の排気管19のタービン接続部32へと分岐することを可能にする。ホットシリンダバイパス管29の流量は、ホットシリンダバイパス制御弁31によって制御される。ホットシリンダバイパス制御弁31は、コントローラ60によって電子的に制御される。ホットシリンダバイパス29を開けること、又はホットシリンダバイパス制御弁31の絞りを緩くすることは、圧縮空気過剰率を上げるという効果を奏し、またバルク圧縮温度を上げるという効果を有する。一方、ホットシリンダバイパス29を閉じること、又はホットシリンダバイパス制御弁31の絞りを強くすることは、圧縮空気過剰率を下げるという効果を奏し、またバルク圧縮温度を下げるという効果を有する。
The
掃気管13には、インタークーラー14の上流に第1の掃気制御弁33が設けられる。また、インタークーラー14の下流には第2の掃気制御弁34が設けられる。掃気管13は、掃気受け2へと接続している。インタークーラー14からは、補助ブロワ16を備える管が分岐している。
The scavenging
コールドシリンダバイパス管35は、掃気受け2を、第1の排気管19のタービン接続部32に接続する。コールドシリンダバイパス管35の流量は、コールドシリンダバイパス制御弁36によって制御される。コールドシリンダバイパス制御弁36は、コントローラ60によって電子的に制御される。コールドシリンダバイパス35を開けること、又はコールドシリンダバイパス制御弁36の絞りを緩くすることは、バルク圧縮温度を上げるという効果を有する。
The cold
コールド掃気バイパス管37は、掃気が、掃気管2から周囲環境26へと逃げることを可能にする。コールド掃気バイパス管37の流量は、コールド掃気バイパス制御弁38によって制御される。コールド掃気バイパス制御弁38は、コントローラ60によって電子的に制御される。コールド掃気バイパス制御弁39を開けること、又はコールド掃気バイパス制御弁38の絞りを緩くすることは、掃気圧を下げるという効果を有し、圧縮空気過剰率を下げるという効果を有する。コールド掃気バイパス管37は、掃気受け2から分岐する必要はなく、インタークーラー14の下流であれば掃気管13のどの位置から分岐してもよい。
The cold
排気受け3と掃気受け2との間を排気再循環管42が接続している。排気再循環管42は、排気再循環制御弁45と、再循環排気ガスクーラー44と、再循環排気ガスブロワ43とを有する。再循環排気ガスブロワ43及び排気再循環制御弁45はいずれも、コントローラ60の電子制御の下で、排気再循環管42の流量を調節するために用いられる。通常運転条件の下では、再循環排気ガスブロワ43がアクティブになっていない限り、排気再循環管42には排気は流れない。しかし、排気受け3内の圧力は通常、掃気受け2内の圧力より低いからである。このため、再循環排気ガスブロワ43がアクティブでない場合、排気再循環制御弁45は閉じられていなければならない。排気再循環管42は、排気受け3に直接接続していなくともよく、第1の排気管19のどこかの位置に接続していてもよい。また排気再循環管42は、掃気受け2に直接接続していなくともよく、インタークーラー14の下流であれば、掃気管13のどこかの位置に接続していてもよい。
An exhaust
排気再循環管42において、再循環排気ガスブロワ43をアクティブにするか、再循環排気ガスブロワ43の回転数を上げることは、圧縮空気過剰率を下げ、またバルク圧縮温度を少し低下させる。
In the exhaust
排気受け3又は第1の排気管19からは、排気バイパス管39が分岐しており、所与の背圧で周囲環境27に接続している。排気バイパス制御弁40は、コントローラ60の電子制御の下で、排気バイパス管39の流量を調節するために用いられる。
An
排気バイパス制御弁39を開けること、又は排気バイパス制御弁40の絞りを緩くすることは、シリンダ内の圧縮空気過剰率を下げる。
Opening the exhaust
選択触媒還元(SCR)リアクタ及びリアクタバイパス弁を備える機関においては、排気受け3からターボ過給機5のタービン6への流量のうちSCRリアクタを通過する流量が、コントローラ60の電子制御の下で調節される。
In an engine equipped with a selective catalytic reduction (SCR) reactor and a reactor bypass valve, the flow rate from the
図5において、コントローラ60により制御される上述の全ての要素のコントローラ60への接続は、破線を用いて表現されている。
In FIG. 5, the connections of all the above elements controlled by the
図6は、圧縮空気過剰率観測手段46及びバルク圧縮温度観測手段47を説明するための図である。
FIG. 6 is a diagram for explaining the compressed air excess
圧縮空気過剰率観測手段46は、コンピュータにより実装されるアルゴリズムであり、掃気圧力、排気弁閉弁タイミング、シリンダの幾何学的形状、理論空燃比、噴射されたガスの量、についての情報を用いる。圧縮空気過剰率観測手段46は、コントローラ60の一部として実装されてもよく、コントローラ60とは異なるコンピュータやコントローラとして実装されてもよい。圧縮空気過剰率観測手段46は、(完全に)圧縮された混合気(すなわちピストン10がTDCにあるときの混合気)についての圧縮空気過剰率の推定値を出力として提供し、これをコントローラ60に送る。この推定値は、排気弁4が着座している時に燃焼室に捕えられた外気の質量を、噴射されたガスの全質量を完全燃焼させるために必要な空気の質量で割った比に基づく値である。
The compressed air excess
バルク圧縮温度観測手段47もコンピュータにより実装されるアルゴリズムであり、掃気圧力、掃気温度、排気弁閉弁タイミング、クランク軸速度、についての情報を用いる。バルク圧縮温度観測手段47も、コントローラ60の一部として実装されてもよく、コントローラ60とは異なるコンピュータやコントローラとして実装されてもよい。バルク圧縮温度観測手段47は、ガス噴射開始からパイロット噴射時までの時間ウィンドウにおける燃焼室の最大バルク圧縮温度の推定値であるTcomp(Tc)を、出力として提供する。バルク圧縮温度観測手段47は、この推定値をコントローラ60に提供する。実施例によっては、Tcompは、ピストン10がTDCにあるときの推定値をいう。
The bulk compression
図7は、バルク圧縮温度(Tcomp)と圧縮空気過剰率(λ)をグラフ化したものである。圧縮空気過剰率下閾値、圧縮空気過剰率上閾値、バルク圧縮温度下閾値、バルク圧縮温度上閾値で定められる境界内のゾーンは、通常運転ゾーン51である。この通常運転ゾーン51において、コントローラ60は 現在の機関負荷に必要な燃料を供給すればよく、バルク圧縮温度や圧縮空気過剰率を変えるための如何なる方策も取る必要がない。
FIG. 7 is a graph of the bulk compression temperature (Tcomp) and the compressed air excess ratio (λ). The zone within the boundary defined by the compressed air excess rate lower threshold value, the compressed air excess rate upper threshold value, the bulk compression temperature lower threshold value, and the bulk compression temperature upper threshold value is the
しかし、シリンダライナ1内の状態が変化し、通常運転ゾーン51から離れてアクションゾーン52に入ると、コントローラ60は、そのような事態が生じることを防ぐための方策を取る。
However, when the state in the
この目的のため、コントローラ60は、次のように構成される。
・ 決定又は測定した平均圧縮空気過剰率が、圧縮空気過剰率下閾値を下回る場合、圧縮空気過剰率を上げるための少なくとも一つの方策(Compression Air Excess Ratio Increasing Measure; CAERIM)を実行する。
・ 決定又は測定した平均圧縮空気過剰率が、圧縮空気過剰率上閾値を上回る場合、圧縮空気過剰率を下げるための少なくとも一つの方策(Compression Air Excess Ratio Decreasing Measure; AERDM)を実行する。
・ 決定又は測定したバルク圧縮温度が、バルク圧縮温度下閾値を下回る場合、バルク圧縮温度を上げるための少なくとも一つの方策(Bulk Compression Temperature Increasing Measure; BCTIM)を実行する。
・ 決定又は測定したバルク圧縮温度が、バルク圧縮温度上閾値を上回る場合、バルク圧縮温度を下げるための少なくとも一つの方策(Bulk Compression Temperature Decreasing Measure; BCTDM)を実行する。
For this purpose, the
-If the determined or measured average excess compressed air rate is below the lower threshold of excess compressed air rate, implement at least one measure (Compression Air Excess Ratio Increasing Measure; CAERIM) to increase the excess compressed air rate.
-If the determined or measured average excess compressed air ratio exceeds the threshold for excess compressed air ratio, implement at least one measure (Compression Air Excess Ratio Decreasing Measure; AERDM) to reduce the excess compressed air ratio.
• If the determined or measured bulk compression temperature is below the bulk compression temperature threshold, implement at least one measure (Bulk Compression Temperature Increasing Measure; BCTIM) to increase the bulk compression temperature.
• If the determined or measured bulk compression temperature exceeds the bulk compression temperature threshold, implement at least one measure (Bulk Compression Temperature Decreasing Measure; BCTDM) to lower the bulk compression temperature.
これらの方策を取ることにより、コントローラ60は、シリンダライナ1内の状態を通常ゾーン51の中に保つようにする。シリンダライナ1内の状態が通常ゾーン51の外に出てアクションゾーン52に入ってしまうことは、一時的に過ぎないようにする。アクションゾーン52は、危険ゾーン53に囲まれている。危険ゾーン53は、プレイグニッションやミスファイアが生じる可能性が高いゾーンである。
By taking these measures, the
ゾーン51、52、53の境界は、バルク圧縮温度や圧縮空気過剰率の上の閾値や下の閾値によって定められる。これらの閾値は個々のエンジンに対して経験的・実験的に定めることができ、例えばトライ&エラーや、エンジンサイクルのコンピュータシミュレーションによって、定めることができる。
The boundaries of
バルク圧縮温度及び圧縮空気過剰率の両方が通常運転ゾーン51を逸脱していると、観測手段46,47が示している場合、コントローラ60は、シリンダライナの状態を通常運転ゾーン51内に戻すべく、バルク圧縮温度を通常運転ゾーン51に戻す方策及び圧縮空気過剰率を通常運転ゾーン51に戻す方策の両方を遂行する。
If the observation means 46, 47 indicate that both the bulk compression temperature and the excess compressed air rate deviate from the
排気バイパス制御弁40を調節して(排気バイパス制御弁40を開位置へと移動して)、排気バイパス(Exhaust Gas Bypass; EGB)管39を開けること(過給機タービンの入口からタービン出口又は外環境への流れを増やすこと)は、掃気圧の大幅な低下をもたらし、従って燃焼室に捕えられる空気質量を大幅に減少させる。このため、この方策は、圧縮空気過剰率を下げる方策として適切である。この方策は、バルク圧縮温度には軽微な影響しか及ぼさない。エンジンが複数のターボ過給機を有する場合でも、EGBを排気受けに接続することで、1つのEGBだけで足りる場合がある。ただし、排気受けへの複数の流れが適切に混合する場所を選んで接続する必要がある。
Adjust the exhaust bypass control valve 40 (move the exhaust
ホットシリンダバイパス制御弁31を開けること(過給機コンプレッサー出口から過給機タービン入口への流れを増やすこと)は、燃焼室内の圧縮空気過剰率及びバルク圧縮温度の上昇をもたらす。 Opening the hot cylinder bypass control valve 31 (increasing the flow from the turbocharger compressor outlet to the turbocharger turbine inlet) results in an increase in the excess compressed air rate and bulk compression temperature in the combustion chamber.
掃気バイパス制御弁38を開けることは、掃気受け2からコンプレッサー入口または外環境への流れを生成する。これは、排気バイパスと質的に同様の効果を、圧縮空気過剰率にもたらす。しかし掃気プロセスには、(従って燃焼室のバルク圧縮温度には、)異なる影響を及ぼす。掃気バイパス制御弁38を開けることが燃焼室の状態に与える影響は、排気バイパスに比べて迅速に現れる。
Opening the scavenging
コールドシリンダバイパス36を開けることは、排気受けから過給機タービン入口への流れを増加させる。これは、バルク圧縮温度の上昇をもたらす。しかし、圧縮空気過剰率にはほとんど影響がない。
Opening the
排気弁閉弁タイミングは、燃焼室内の圧縮圧力と掃気圧の比を決定する。このタイミングを変化させることは、燃焼室内の圧縮空気過剰率及びバルク圧縮温度の両方に大きな影響を及ぼす。 The exhaust valve closing timing determines the ratio of the compression pressure to the scavenging pressure in the combustion chamber. Changing this timing has a great effect on both the excess compressed air ratio in the combustion chamber and the bulk compression temperature.
排気弁開弁タイミングは、燃焼室内の掃気プロセスの初期段階に影響を及ぼす。このタイミングを変化させることは、エンジン効率と掃気プロセスに影響を与える。掃気プロセスが変化すると、結果としてバルク温度も変化する。排気弁4が非常に早く開くと、ピストン10が掃気ポート18を開いたときに、掃気受け2への流れは生じない。排気弁4が非常に遅く開くと、ピストン10が掃気ポート18を開いたとき、掃気受け2への大きな流れが生じる。これらの方策は掃気プロセスを変化させ、燃焼によって生じた'汚れた・熱い'ガスが次の燃焼ストロークに混入する割合を変化させる。
The timing of opening the exhaust valve affects the initial stage of the scavenging process in the combustion chamber. Changing this timing affects engine efficiency and the scavenging process. As the scavenging process changes, so does the bulk temperature. If the
つまり、排気弁4を開けるタイミングを遅くするほど、前の燃焼から混入する'汚れた・熱い'ガスが多くなり、圧縮空気過剰率が低下してバルク圧縮温度は上昇する。また、排気弁4を早く開けるほど、前の燃焼から混入する'汚れた・熱いガスが減って、圧縮空気過剰率が増加してバルク圧縮温度は低下する。排気弁4を早く閉じて圧縮圧力を高くすると、排気弁4から流出するガスの量が減り、多くのガスが燃焼室に留まる。これは、空気過剰率を増やす。圧縮圧力が高いと、燃焼室内でピストン10によってガスになされる圧縮のための仕事量が増加する。このことは、燃焼室内のガスの温度を上昇させる。
That is, as the timing of opening the
排気再循環の流量を増やすことは、排気受け3から過給機コンプレッサー出口(又は掃気受け)への排気の流量を増やす。排気再循環の流量は、排気再循環ブロワ43をアクティブにするか、排気再循環ブロワ43の回転速度を上げることによって、増やすことができる。排気再循環の流量が増えると、圧縮空気過剰率は下がり、燃焼室中のバルク圧縮温度も少し低下する。
Increasing the flow rate of the exhaust gas recirculation increases the flow rate of the exhaust gas from the
補助ブロワ16の回転速度を上げると、燃焼室の圧縮空気過剰率が少し上昇し、バルク圧縮温度が低下する。
When the rotation speed of the
ウォーターインジェクションを備える機関である場合、圧縮行程中に燃焼室に水を噴射することは、バルク圧縮温度を低下させる。 For engines with water injection, injecting water into the combustion chamber during the compression stroke lowers the bulk compression temperature.
掃気クーラーバイパス(図示されていない):インタークーラー14をバイパスさせることは、燃焼室のバルク圧縮温度を大きく上昇させる。一方、圧縮空気過剰率には小さな影響しか与えない。
Scavenging cooler bypass (not shown): Bypassing the
可変ジオメトリタービン6を備えるエンジンにおいて、タービン流路面積(turbine flow area)を減少させることは、掃気圧力の低下をもたらし、そのため燃焼室で捕えられる空気質量を減少させる。このためこの方策は、圧縮空気過剰率を下げる方策として適切である。この方策は、バルク圧縮温度には軽微な影響しか及ぼさない。
In an engine with a
ターボ過給機アシストを備えるエンジンの場合、アシストを強くしてターボ過給機5の速度を上げることは、圧縮空気過剰率の上昇をもたらす。この方策は、圧縮温度には軽微な影響しか及ぼさない。
In the case of an engine equipped with a turbocharger assist, increasing the assist and increasing the speed of the
ガス燃料と液体燃料(例えば船舶用ディーゼル油)の比を変えることも、方策の一つとなる。噴射される全燃料エネルギー中のガス燃料の割合を少なくすると、圧縮空気過剰率が上昇する。ガス燃料の割合が少なくなることに対応して液体燃料の割合が増えるが、それによってクランク軸トルクが維持されることが確かとなる。 Changing the ratio of gas fuel to liquid fuel (for example, marine diesel oil) is one of the measures. Reducing the proportion of gas fuel in the total fuel energy injected increases the excess compressed air rate. As the proportion of gas fuel decreases, the proportion of liquid fuel increases, which ensures that the crank shaft torque is maintained.
排気受け内に熱交換器が搭載されるエンジンの場合(又は排気ガスの一部を受け取る熱交換器を有するエンジンの場合)、熱交換器を通る排気ガスの量を増やすこと、すなわち排気ガスから多くの熱を抽出することは、掃気圧の低下をもたらし、従って、燃焼室に捕えられる空気量が減少する。このためこの方策は、圧縮空気過剰率を下げる方策として適切である。この方策は、バルク圧縮温度には軽微な影響しか及ぼさない。熱交換器は蒸気の生成に使用されうる。 For engines that have a heat exchanger inside the exhaust pan (or for engines that have a heat exchanger that receives a portion of the exhaust gas), increase the amount of exhaust gas that passes through the heat exchanger, ie from the exhaust gas. Extracting more heat results in a lower scavenging pressure, thus reducing the amount of air trapped in the combustion chamber. Therefore, this measure is appropriate as a measure for reducing the excess compressed air rate. This measure has only a minor effect on the bulk compression temperature. Heat exchangers can be used to generate steam.
ホット掃気バイパスを備えるエンジンの場合、ホット掃気バイパス制御弁を開けることは、コンプレッサー出口から外環境またはコンプレッサー入口への流れを生成又は増加させる。これは、掃気圧力を大きく低下させる。従って、燃焼室に捕えられる空気量が減少する。このためこの方策は、圧縮空気過剰率を下げる方策として適切である。この方策は、バルク圧縮温度には軽微な影響しか及ぼさない。 For engines with hot scavenging bypass, opening the hot scavenging bypass control valve creates or increases the flow from the compressor outlet to the external environment or compressor inlet. This greatly reduces the scavenging pressure. Therefore, the amount of air trapped in the combustion chamber is reduced. Therefore, this measure is appropriate as a measure for reducing the excess compressed air rate. This measure has only a minor effect on the bulk compression temperature.
ある実施例において、圧縮空気過剰率下閾値、圧縮空気過剰率上閾値、バルク圧縮温度下閾値、バルク圧縮温度上閾値は、いずれもエンジン動作条件に依存するパラメータである。エンジン動作条件は、エンジン負荷、周囲温度、周囲湿度、エンジン速度等のパラメータによって決定される。これらの動作条件パラメータは、例えばルックアップテーブルやアルゴリズム、これらの組み合わせ等を通じてコントローラ60が利用可能である。
In one embodiment, the compressed air excess rate lower threshold, the compressed air excess rate upper threshold, the bulk compression temperature lower threshold, and the bulk compression temperature upper threshold are all parameters depending on the engine operating conditions. Engine operating conditions are determined by parameters such as engine load, ambient temperature, ambient humidity, and engine speed. These operating condition parameters can be used by the
実施例によっては、コントローラ60は次のよう構成される。
・ 決定又は測定した平均圧縮空気過剰率が、圧縮空気過剰率下閾値より低い最低圧縮空気過剰率閾値を下回る場合、圧縮空気過剰率を上げるための更なる方策を実行する。この更なる方策は、例えば上述の方策から選択されたものであってもよい。
・ 決定又は測定した平均圧縮空気過剰率が、圧縮空気過剰率上閾値より高い最大圧縮空気過剰率閾値を上回る場合、圧縮空気過剰率を下げるための更なる方策を実行する。
・ 決定又は測定したバルク圧縮温度が、バルク圧縮温度下閾値より低い最低バルク圧縮温度閾値を下回る場合、バルク圧縮温度を上げるための更なる方策を実行する。
・ 決定又は測定したバルク圧縮温度が、バルク圧縮温度上閾値より高い最大バルク圧縮温度閾値を上回る場合、バルク圧縮温度を下げるための更なる方策を実行する。
Depending on the embodiment, the
-If the determined or measured average excess compressed air rate is below the minimum excess compressed air rate threshold, which is lower than the lower threshold of excess compressed air rate, further measures are taken to increase the excess compressed air rate. This further measure may be selected from, for example, the above-mentioned measures.
-If the determined or measured average excess compressed air rate exceeds the maximum excess compressed air rate threshold, which is higher than the upper threshold of excess compressed air rate, further measures are taken to reduce the excess compressed air rate.
• If the determined or measured bulk compression temperature is below the minimum bulk compression temperature threshold, which is below the bulk compression temperature threshold, further measures are taken to raise the bulk compression temperature.
-If the determined or measured bulk compression temperature exceeds the maximum bulk compression temperature threshold, which is higher than the bulk compression temperature threshold, further measures are taken to lower the bulk compression temperature.
これら更なる方策が取られるのは、燃焼室の状態がアクションゾーン52から、アクションゾーンを囲む危険ゾーンに移動したときである。コントローラ60は、燃焼室の状態をアクションゾーン52に戻し、更に通常運転ゾーン51に戻すために、できるだけ多くの必要なアクションを取るように構成される。
These further measures are taken when the state of the combustion chamber moves from the action zone 52 to the danger zone surrounding the action zone. The
コントローラ60は、エンジンの動作状態を通常運転ゾーン51に戻すためのアクションを取ることは、(すなわち上述の方策を取ることは、)最小限にするように構成される。従ってコントローラ60は、燃焼室の状態が通常運転ゾーンに戻ったときには、上述の全て方策を停止するように構成される。
The
図8は、コントローラ60の上述の構成に従ってエンジンを動作させる処理を説明するためのフローチャートである。
FIG. 8 is a flowchart for explaining a process of operating the engine according to the above-mentioned configuration of the
処理が開始すると、コントローラは、圧縮空気過剰率が下閾値より低いかどうかを調査する。調査の結果がNoである場合、コントローラは、圧縮空気過剰率が上閾値を逸脱しているかの調査に進む。調査の結果がYesである場合、コントローラ60は、圧縮空気過剰率を上昇させるための上述の方策のうちの一つを実行し、圧縮空気過剰率が最低閾値より低いかどうかを調査する。調査の結果がNoである場合、コントローラは、圧縮空気過剰率が上閾値を逸脱しているかの調査に進む。調査の結果がYesである場合、コントローラ60は、圧縮空気過剰率を上昇させるための上述の方策を更に実行し、圧縮空気過剰率が上閾値を逸脱しているかの調査に進む。
When processing begins, the controller investigates whether the excess compressed air rate is below the lower threshold. If the result of the investigation is No, the controller proceeds to investigate whether the excess compressed air ratio deviates from the upper threshold value. If the result of the investigation is Yes, the
コントローラ60は、圧縮空気過剰率が上閾値より高いかどうかを調査する。調査の結果がNoである場合、コントローラは、バルク圧縮温度が下閾値を逸脱しているかの調査に進む。調査の結果がYesである場合、コントローラ60は、圧縮空気過剰率を下げるための上述の方策のうちの一つを実行し、圧縮空気過剰率が最大閾値より高いかどうかを調査する。調査の結果がNoである場合、コントローラは、コントローラは、バルク圧縮温度が下閾値を逸脱しているかの調査に進む。調査の結果がYesである場合、コントローラ60は、圧縮空気過剰率を上げるための上述の方策を更に実行し、バルク圧縮温度が下閾値を逸脱しているかの調査に進む。
The
コントローラ60は、バルク圧縮温度が下閾値より低いかどうかを調査する。調査の結果がNoである場合、コントローラは、次のステップであるバルク圧縮温度が上閾値より高いかどうかの調査に進む。調査の結果がYesである場合、コントローラ60は、バルク圧縮温度を上昇させるための方策を実行し、バルク圧縮温度が最低閾値より低いかどうかを調査する。調査の結果がNoである場合、コントローラ60の処理は、バルク圧縮温度が上閾値より高いかどうかを調査するステップに進む。調査の結果がYesである場合、コントローラ60は、バルク圧縮温度を上昇させるための上述の方策を実行し、バルク圧縮温度が上閾値を逸脱しているかを調査するステップに進む。
The
コントローラ60は、バルク圧縮温度が上閾値を逸脱しているかを調査する。調査の結果がNoである場合、コントローラ60は、圧縮空気過剰率が下閾値より低いかどうかを調査するステップに戻る。調査の結果がYesである場合、コントローラ60は、バルク圧縮温度を下げるための上述の方策のいずれかを実行する。次にコントローラ60は、バルク圧縮温度が最大閾値より高いかどうかを調査する。調査の結果がNoである場合、コントローラ60は、圧縮空気過剰率が下閾値より低いかどうかを調査するステップに戻る。調査の結果がYesである場合、コントローラ60は、バルク圧縮温度を下げるための上述の方策を更に実行し、その後、圧縮空気過剰率が下閾値より低いかどうかを調査するステップに移行する。
The
実施例によっては、コントローラには、バルク圧縮温度を上昇または低下させるために利用可能な方策のうち、現在のエンジンの運転条件においてどれが最適な方策であるかを決定するためのアルゴリズムやルックアップテーブル等の情報が提供される。またコントローラ60には、圧縮空気過剰率を上昇または低下させるために利用可能な方策のうち、現在のエンジンの運転条件においてどれが最適な方策であるかを決定するためのアルゴリズムやルックアップテーブル等の情報が提供される。
In some embodiments, the controller may have an algorithm or look-up to determine which of the measures available to raise or lower the bulk compression temperature is the best one in the current engine operating conditions. Information such as tables is provided. Further, the
多くの側面及び実装形態が、いくつかの実施例と共に説明されてきた。しかし、本願の明細書や図面、特許請求の範囲を検討すれば、当業者は、特許請求の範囲に記載される発明を実施するにおいて、説明された実施例に加えて多くのバリエーションが存在することを理解し、また具現化することができるであろう。特許請求の範囲に記載される「備える」「有する」「含む」との語句は、記載されていない要素やステップが存在することを排除しない。特許請求の範囲において記載される要素の数が複数であると明示されていなくとも、当該要素が複数存在することを除外しない。特許請求の範囲に記載されるいくつかの要素の機能は、単一のプロセッサやコントローラ、その他のユニットによって遂行されてもよい。いくつかの事項が別々の従属請求項に記載されていても、これらを組み合わせて実施することを排除するものではなく、組み合わせて実施して利益を得ることができる。 Many aspects and implementations have been described with some examples. However, considering the specification, drawings, and claims of the present application, those skilled in the art have many variations in carrying out the inventions described in the claims in addition to the described examples. You will be able to understand and embody that. The terms "prepared", "have", and "include" described in the claims do not exclude the existence of elements or steps that are not described. Even if it is not explicitly stated that the number of elements described in the claims is multiple, it does not exclude the existence of multiple elements. The functions of some of the elements described in the claims may be performed by a single processor, controller, or other unit. Even if some matters are described in separate dependent claims, it is not excluded to carry out these in combination, and it is possible to make a profit by carrying out them in combination.
特許請求の範囲で使用されている符号は発明の範囲を限定するものと解釈されてはならない。 The reference numerals used in the claims shall not be construed as limiting the scope of the invention.
Claims (12)
それぞれシリンダライナ、ピストン、シリンダカバーで画定される複数の燃焼室と;
前記燃焼室に掃気を導入するための掃気ポートであって、前記シリンダライナの下部領域に配される掃気ポートと;
前記シリンダカバーの中央部に配され、排気弁により制御される排気排出口と;
可変タイミング排気弁駆動システムと;
前記機関に関連付けられる少なくとも一つのコントローラと;
を備え、前記少なくとも一つのコントローラは、機関の動作条件に関わらず、前記燃焼室内の状態が、圧縮中に、プレイグニッションに向かうような状態に進んだり、ミスファイアに向かうような状態に進んだりしないように、
前記可変タイミング排気弁駆動システムを用いて前記排気弁の開閉タイミングを決定及び制御し;
前記ピストンの上昇ストロークの間に前記燃焼室に導入されるガス燃料の量を、決定及び制御し;
前記燃焼室の平均圧縮空気過剰率を決定又は測定し;
燃焼開始時における前記燃焼室のバルク圧縮温度を決定又は測定し;
運転条件依存値である圧縮空気過剰率下閾値、圧縮空気過剰率上閾値、バルク圧縮温度下閾値、バルク圧縮温度上閾値を決定し;
前記決定又は測定した平均圧縮空気過剰率が、圧縮空気過剰率下閾値を下回る場合、圧縮空気過剰率を上げるための少なくとも一つの方策を実行し;
前記決定又は測定した平均圧縮空気過剰率が、圧縮空気過剰率上閾値を上回る場合、圧縮空気過剰率を下げるための少なくとも一つの方策を実行し;
前記決定又は測定したバルク圧縮温度が、バルク圧縮温度下閾値を下回る場合、バルク圧縮温度を上げるための少なくとも一つの方策を実行し;
前記決定又は測定したバルク圧縮温度が、バルク圧縮温度上閾値を上回る場合、バルク圧縮温度を下げるための少なくとも一つの方策を実行する;
ように構成される、機関。 A large 2-stroke uniflow scavenging internal combustion engine that operates on gas fuel as the main fuel in the gas operation mode.
With multiple combustion chambers, each defined by a cylinder liner, piston, and cylinder cover;
A scavenging port for introducing scavenging into the combustion chamber;
With an exhaust outlet located in the center of the cylinder cover and controlled by an exhaust valve;
With variable timing exhaust valve drive system;
With at least one controller associated with said institution;
The at least one controller may move toward pre-ignition or misfire during compression, regardless of the operating conditions of the engine. So as not to,
The variable timing exhaust valve drive system is used to determine and control the opening / closing timing of the exhaust valve;
The amount of gas fuel introduced into the combustion chamber during the ascending stroke of the piston is determined and controlled;
Determine or measure the average compressed air excess in the combustion chamber;
Determine or measure the bulk compression temperature of the combustion chamber at the start of combustion;
The operating condition-dependent values of the compressed air excess rate lower threshold, the compressed air excess rate upper threshold, the bulk compression temperature lower threshold, and the bulk compression temperature upper threshold are determined;
If the average compressed air excess rate determined or measured above is below the threshold below the compressed air excess rate, at least one measure to increase the compressed air excess rate is implemented;
If the average compressed air excess rate determined or measured above exceeds the compressed air excess rate threshold, at least one measure to reduce the compressed air excess rate is implemented;
If the bulk compression temperature determined or measured above is below the bulk compression temperature threshold, then at least one measure to increase the bulk compression temperature is implemented;
If the bulk compression temperature determined or measured above exceeds the bulk compression temperature threshold, at least one measure to lower the bulk compression temperature is implemented;
An institution that is structured so that.
・ 前記排気弁を閉じるタイミングを早くすること;
・ 掃気バイパス弁を有する掃気バイパスを備える機関である場合、前記掃気バイパス弁を閉じるか、該掃気バイパス弁の絞りを強くすること;
・ ホットシリンダバイパス制御弁を有するホットシリンダバイパスを備える機関である場合、前記ホットシリンダバイパス制御弁を開けるか、該ホットシリンダバイパス制御弁の絞りを弱くすること;
・ 補助ブロワを備える機関である場合、前記補助ブロワをアクティブにすること;
・ 可変ジオメトリタービンを備える機関である場合、有効タービン流路面積を減少させること;
・ ターボ過給機アシストを備える機関である場合、ターボ過給機の速度を増すこと。 The engine according to any one of claims 1 to 3, wherein at least one measure for increasing the excess compressed air rate is selected from the following measures:
-Advance the timing to close the exhaust valve;
-If the engine is equipped with a scavenging bypass with a scavenging bypass valve, close the scavenging bypass valve or increase the throttle of the scavenging bypass valve;
-If the engine is equipped with a hot cylinder bypass having a hot cylinder bypass control valve, open the hot cylinder bypass control valve or weaken the throttle of the hot cylinder bypass control valve;
-If the institution has an auxiliary blower, activate the auxiliary blower;
• If the engine is equipped with a variable geometry turbine, reduce the effective turbine flow path area;
-If the engine is equipped with turbocharger assist, increase the speed of the turbocharger.
・ 前記排気弁を閉じるタイミングを遅くすること;
・ コールド掃気バイパスを備える機関である場合、コールド掃気バイパス弁を開けるか、該コールド掃気バイパス制御弁の絞りを弱くすること;
・ 排気バイパスを備える機関である場合、排気バイパス制御弁を開けるか、該排気バイパス制御弁の絞りを弱くすること;
・ 排気再循環管を備える機関である場合、該排気再循環管の排気再循環ブロワをアクティブにするか、該排気再循環ブロワの回転数を上げること;
・ 可変ジオメトリタービンを備える機関である場合、有効タービン流路面積を増大させること;
・ 液体燃料着火システムを備える機関である場合、ガス燃料の割合を減らすこと、及び、液体燃料の割合を増やすこと;
・ 前記排気弁とターボ過給機入口の間に熱交換器を有する機関である場合、前記熱交換器で排気から抽出する熱量を増やすこと;
・ ターボ過給機アシストを備える機関である場合、ターボ過給機のアシストを減らすこと。 The engine according to any one of claims 1 to 4, wherein at least one measure for reducing the excess compressed air rate is selected from the following measures:
-Delay the timing to close the exhaust valve;
-If the engine is equipped with a cold scavenging bypass, open the cold scavenging bypass valve or weaken the throttle of the cold scavenging bypass control valve;
-If the engine is equipped with an exhaust bypass, open the exhaust bypass control valve or weaken the throttle of the exhaust bypass control valve;
-If the engine is equipped with an exhaust gas recirculation pipe, activate the exhaust gas recirculation blower of the exhaust gas recirculation pipe or increase the rotation speed of the exhaust gas recirculation blower;
• If the engine is equipped with a variable geometry turbine, increase the effective turbine flow path area;
-If the engine is equipped with a liquid fuel ignition system, reduce the proportion of gas fuel and increase the proportion of liquid fuel;
-If the engine has a heat exchanger between the exhaust valve and the turbocharger inlet, increase the amount of heat extracted from the exhaust by the heat exchanger;
-If the engine is equipped with turbocharger assist, reduce the turbocharger assist.
・ コールドシリンダバイパス制御弁を有するコールドシリンダバイパスを備える機関である場合、前記コールドシリンダバイパス制御弁を開けるか、該コールドシリンダバイパス制御弁の絞りを弱くすること;
・ ホットシリンダバイパス制御弁を有するホットシリンダバイパスを備える機関である場合、前記ホットシリンダバイパス制御弁を開けるか、該ホットシリンダバイパス制御弁の絞りを弱くすること;
・ 掃気冷却器バイパス制御弁を有する掃気冷却器バイパスを備える機関である場合、前記掃気冷却器バイパス制御弁を開けるか、該掃気冷却器バイパス弁の絞りを弱くすること;
・ 前記排気弁を閉じるタイミングを早くすること。 The institution according to any one of claims 1 to 5, wherein at least one measure for raising the bulk compression temperature is selected from the following measures:
-If the engine is equipped with a cold cylinder bypass with a cold cylinder bypass control valve, open the cold cylinder bypass control valve or weaken the throttle of the cold cylinder bypass control valve;
-If the engine is equipped with a hot cylinder bypass having a hot cylinder bypass control valve, open the hot cylinder bypass control valve or weaken the throttle of the hot cylinder bypass control valve;
-If the engine is equipped with a scavenging cooler bypass with a scavenging cooler bypass control valve, either open the scavenging cooler bypass control valve or weaken the throttle of the scavenging cooler bypass valve;
-The timing to close the exhaust valve should be advanced.
・ 前記排気弁を閉じるタイミングを変えることを一時的に抑制すること;
・ 前記排気弁を閉じるタイミングを遅くすること;
・ ホットシリンダバイパスを備える機関である場合、ホットシリンダバイパス制御弁を閉じるか、該ホットシリンダバイパス制御弁を絞ること;
・ 補助ブロワを備える機関である場合、前記補助ブロワをアクティブにすること;
・ ウォーターインジェクションを備える機関である場合、圧縮行程中に燃焼室に水を噴射すること。 The institution according to any one of claims 1 to 6, wherein at least one measure for lowering the bulk compression temperature is selected from the following measures:
-Temporarily suppress the change of the closing timing of the exhaust valve;
-Delay the timing to close the exhaust valve;
-If the engine is equipped with a hot cylinder bypass, close the hot cylinder bypass control valve or throttle the hot cylinder bypass control valve;
-If the institution has an auxiliary blower, activate the auxiliary blower;
-If the engine is equipped with water injection, inject water into the combustion chamber during the compression stroke.
それぞれシリンダライナ、ピストン、シリンダカバーで画定される複数の燃焼室と;
前記燃焼室に掃気を導入するための掃気ポートであって、前記シリンダライナの下部領域に配される掃気ポートと;
前記シリンダカバーの中央部に配され、排気弁により制御される排気排出口と;
可変タイミング排気弁駆動システムと;
前記機関に関連付けられる少なくとも一つのコントローラと;
を備え、
機関の動作条件に関わらず、前記燃焼室内の状態が、圧縮中に、プレイグニッションに向かうような状態に進んだり、ミスファイアに向かうような状態に進んだりしないように、前記少なくとも一つのコントローラによって、
前記可変タイミング排気弁駆動システムを用いて前記排気弁の開閉タイミングを決定及び制御することと;
前記ピストンの上昇ストロークの間に前記燃焼室に導入されるガス燃料の量を、決定及び制御することと;
前記燃焼室の平均圧縮空気過剰率を決定又は測定することと;
燃焼開始時における前記燃焼室のバルク圧縮温度を決定又は測定することと;
運転条件依存値である圧縮空気過剰率下閾値、圧縮空気過剰率上閾値、バルク圧縮温度下閾値、バルク圧縮温度上閾値を決定することと;
前記決定又は測定した平均圧縮空気過剰率が、圧縮空気過剰率下閾値を下回る場合、圧縮空気過剰率を上げるための少なくとも一つの方策を実行することと;
前記決定又は測定した平均圧縮空気過剰率が、圧縮空気過剰率上閾値を上回る場合、圧縮空気過剰率を下げるための少なくとも一つの方策を実行することと;
前記決定又は測定したバルク圧縮温度が、バルク圧縮温度下閾値を下回る場合、バルク圧縮温度を上げるための少なくとも一つの方策を実行することと;
前記決定又は測定したバルク圧縮温度が、バルク圧縮温度上閾値を上回る場合、バルク圧縮温度を下げるための少なくとも一つの方策を実行することと;
を含む、方法。 A method of controlling a large two-stroke uniflow scavenging internal combustion engine that operates on gas fuel as the main fuel in the gas operation mode.
With multiple combustion chambers, each defined by a cylinder liner, piston, and cylinder cover;
A scavenging port for introducing scavenging into the combustion chamber;
With an exhaust outlet located in the center of the cylinder cover and controlled by an exhaust valve;
With variable timing exhaust valve drive system;
With at least one controller associated with said institution;
Equipped with
Regardless of the operating conditions of the engine, the state of the combustion chamber is prevented from progressing to a state toward pre-ignition or a state toward misfire during compression by the at least one controller. ,
Using the variable timing exhaust valve drive system to determine and control the opening / closing timing of the exhaust valve;
To determine and control the amount of gas fuel introduced into the combustion chamber during the ascending stroke of the piston ;
Determining or measuring the average compressed air excess in the combustion chamber;
To determine or measure the bulk compression temperature of the combustion chamber at the start of combustion;
Determining the operating condition-dependent values of the compressed air excess rate lower threshold, the compressed air excess rate upper threshold, the bulk compression temperature lower threshold, and the bulk compression temperature upper threshold;
If the average compressed air excess rate determined or measured above is below the threshold below the compressed air excess rate, then at least one measure to increase the compressed air excess rate is to be implemented;
If the average compressed air excess rate determined or measured above exceeds the compressed air excess rate threshold, at least one measure to reduce the compressed air excess rate is to be implemented;
If the bulk compression temperature determined or measured above is below the bulk compression temperature threshold, then at least one measure to raise the bulk compression temperature is to be implemented;
If the bulk compression temperature determined or measured above exceeds the bulk compression temperature threshold, then at least one measure to lower the bulk compression temperature is to be implemented;
Including the method.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DKPA201970370 | 2019-06-13 | ||
DKPA201970370A DK180308B1 (en) | 2019-06-13 | 2019-06-13 | A large two-stroke uniflow scavenged gaseous fueled engine and method for controlling conditions in combustion chamber |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020200831A JP2020200831A (en) | 2020-12-17 |
JP7000501B2 true JP7000501B2 (en) | 2022-01-19 |
Family
ID=73000449
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020098065A Active JP7000501B2 (en) | 2019-06-13 | 2020-06-05 | How to control the condition of a large 2-stroke uniflow scavenging gas fuel engine and combustion chamber |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7000501B2 (en) |
KR (1) | KR102242378B1 (en) |
CN (1) | CN112081652A (en) |
DK (1) | DK180308B1 (en) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113419558B (en) * | 2021-07-02 | 2022-11-18 | 西安爱生技术集团有限公司 | Unmanned aerial vehicle engine cylinder temperature self-adaptive control method |
DK181009B1 (en) * | 2021-07-27 | 2022-09-19 | Man Energy Solutions Filial Af Man Energy Solutions Se Tyskland | A large two-stroke turbocharged uniflow scavenged internal combustion engine and method of operating the engine |
DK181193B1 (en) * | 2021-09-28 | 2023-04-24 | Man Energy Solutions Filial Af Man Energy Solutions Se Tyskland | A large two-stroke uniflow scavenged engine and method for operating cylinders selectively according to the pre-mix process or the compression-ignition process |
DK181214B1 (en) * | 2021-10-26 | 2023-05-09 | Man Energy Solutions Filial Af Man Energy Solutions Se Tyskland | A large two-stroke uniflow scavenged gaseous fueled engine and method for controlling supply of liquid fuel |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005048692A (en) | 2003-07-30 | 2005-02-24 | Nissan Motor Co Ltd | Combustion control device for internal combustion engine |
JP2011220121A (en) | 2010-04-05 | 2011-11-04 | Honda Motor Co Ltd | Internal combustion engine control device |
WO2012114482A1 (en) | 2011-02-23 | 2012-08-30 | トヨタ自動車株式会社 | Internal combustion engine control system |
JP2014020276A (en) | 2012-07-18 | 2014-02-03 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Uniflow type 2-stroke engine |
JP5452730B2 (en) | 2010-10-28 | 2014-03-26 | 株式会社Ihi | 2-stroke engine |
JP2014206127A (en) | 2013-04-15 | 2014-10-30 | 本田技研工業株式会社 | Uniflow type two cycle engine |
JP2015132206A (en) | 2014-01-14 | 2015-07-23 | 三菱重工業株式会社 | Gas engine controller, gas engine control method, and gas engine equipped with controller |
JP2017133464A (en) | 2016-01-29 | 2017-08-03 | 川崎重工業株式会社 | Control method of gas engine, and gas engine driving system |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100205512B1 (en) * | 1995-06-02 | 1999-07-01 | 나까무라히로까즈 | Excess air factor detecting device and excess air factor controlling device for an engine |
DK176118B1 (en) * | 1997-04-29 | 2006-09-04 | Man B & W Diesel As | Method of operating a diesel-fueled dual-fuel internal combustion engine and such engine |
DE202011000525U1 (en) * | 2011-03-09 | 2012-06-12 | Makita Corporation | Two-stroke engine with improved silencer and adapted engine management |
US9512790B2 (en) | 2013-06-25 | 2016-12-06 | Achates Power, Inc. | System and method for air handling control in opposed-piston engines with uniflow scavenging |
JP7125245B2 (en) * | 2015-05-19 | 2022-08-24 | ヴィンタートゥール ガス アンド ディーゼル アーゲー | Method of operating a large diesel engine, use of this method and large diesel engine |
DK179205B1 (en) * | 2016-05-02 | 2018-02-05 | Man Diesel & Turbo Filial Af Man Diesel & Turbo Se Tyskland | A internal combustion engine with fuel gas property measurement system |
DK179798B1 (en) * | 2017-09-19 | 2019-06-26 | MAN Energy Solutions | A large two-stroke uniflow scavenged gaseous fueled engine |
KR101891477B1 (en) * | 2018-04-23 | 2018-09-28 | 정균식 | Combustion analysis apparatus for large-sized low-speed engine and method for determining combustion state of engine using the same |
-
2019
- 2019-06-13 DK DKPA201970370A patent/DK180308B1/en active IP Right Grant
-
2020
- 2020-06-05 JP JP2020098065A patent/JP7000501B2/en active Active
- 2020-06-09 CN CN202010526362.XA patent/CN112081652A/en active Pending
- 2020-06-10 KR KR1020200069982A patent/KR102242378B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005048692A (en) | 2003-07-30 | 2005-02-24 | Nissan Motor Co Ltd | Combustion control device for internal combustion engine |
JP2011220121A (en) | 2010-04-05 | 2011-11-04 | Honda Motor Co Ltd | Internal combustion engine control device |
JP5452730B2 (en) | 2010-10-28 | 2014-03-26 | 株式会社Ihi | 2-stroke engine |
WO2012114482A1 (en) | 2011-02-23 | 2012-08-30 | トヨタ自動車株式会社 | Internal combustion engine control system |
JP2014020276A (en) | 2012-07-18 | 2014-02-03 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Uniflow type 2-stroke engine |
JP2014206127A (en) | 2013-04-15 | 2014-10-30 | 本田技研工業株式会社 | Uniflow type two cycle engine |
JP2015132206A (en) | 2014-01-14 | 2015-07-23 | 三菱重工業株式会社 | Gas engine controller, gas engine control method, and gas engine equipped with controller |
JP2017133464A (en) | 2016-01-29 | 2017-08-03 | 川崎重工業株式会社 | Control method of gas engine, and gas engine driving system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DK180308B1 (en) | 2020-10-28 |
CN112081652A (en) | 2020-12-15 |
DK201970370A1 (en) | 2020-10-28 |
KR20200143648A (en) | 2020-12-24 |
JP2020200831A (en) | 2020-12-17 |
KR102242378B1 (en) | 2021-04-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7000501B2 (en) | How to control the condition of a large 2-stroke uniflow scavenging gas fuel engine and combustion chamber | |
KR890002317B1 (en) | Improvements in or relating method of fitting operating conditions of an internal combustion engine | |
US2780912A (en) | Method and apparatus for varying the final compression temperature in a four cycle internal combustion engine | |
CN100439680C (en) | Control apparatus and method for four-stroke premixed compression ignition internal combustion engine | |
CN106150660B (en) | A method of inhibiting direct-injection gasoline supercharging engine low speed advanced ignition | |
JP7230265B2 (en) | Large two-stroke turbocharged uniflow scavenging internal combustion engine and method of operating same | |
KR102165765B1 (en) | A large turbocharged two-stroke uniflow scavenged compression-ignited internal combustion engine and method of operation thereof | |
KR101475834B1 (en) | Method for operating a large, crosshead reciprocating piston internal combustion engine and suitable such engine | |
JP7329670B2 (en) | Large two-stroke uniflow scavenging engine and method for selectively operating cylinders according to premixing or compression ignition processes | |
CN113544374B (en) | Gas engine with turbocharger and combustion method thereof | |
JP7214490B2 (en) | Gas engine system and its control method | |
KR102715368B1 (en) | A large turbocharged two-stroke uniflow crosshead internal combustion engine and method for operating such engine | |
EP3371433B1 (en) | Four stroke internal combustion engine | |
JP7449350B2 (en) | Large 2-stroke uniflow scavenging gas fuel engine and liquid fuel supply control method | |
JP2005282466A (en) | Control device for premixed compression self ignition internal combustion engine | |
TH157096A (en) | Control device for internal combustion engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20201116 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20201116 |
|
A975 | Report on accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005 Effective date: 20201217 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20201222 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210318 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210608 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210903 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20211206 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20211223 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7000501 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |