JP7034606B2 - How to operate a two-stroke engine system - Google Patents
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Description
本発明は、エンジンデータと、掃気ガスが供給され且つ排ガスを発生させる2ストローク内燃機関、及び排ガスを浄化するためのガス浄化装置と、を有する2ストロークエンジンシステムを作り出すための方法に関する。 The present invention relates to a method for creating a two-stroke engine system having engine data, a two-stroke internal combustion engine to which scavenging gas is supplied and generating exhaust gas, and a gas purification device for purifying the exhaust gas.
例えば特許文献1から公知の、従来技術の2ストローク内燃機関システムでは、温度は、低すぎてガス浄化システムが適切に機能することができないレベルにまで温度が低下しないことを保証するために調節され、これにより、エンジンでの内部燃焼を最適化するか、又はエンジンに掃気ガスを運ぶのに十分に圧縮機を駆動する。このような大型2ストローク内燃機関システムでの温度は、振動することがあり、温度変化を調節する1つの方法は、ブロワを作動させることによるものである。しかしながら、すべての負荷を動作させるためには、ブロワの性能は極めて高くなければならず、これは、大容量電気モータを必要とする。従って、このようなブロワは、非常に高価であり、大きなスペースを占め、これにより、内燃機関システムの全体積を顕著に拡大させ、それにより、他の物品、例えばコンテナを運ぶために船舶で利用可能なスペースを減少させる。
For example, in a prior art two-stroke internal combustion engine system known from
本発明の目的は、従来技術における上記の不利点及び欠点を完全に又は部分的に克服することである。より具体的に、本発明の目的は、大型ブロワを使用することなく温度を調節することが可能な、2ストローク内燃機関システムを動作させるための改良された方法を提供することである。 An object of the present invention is to completely or partially overcome the above-mentioned disadvantages and disadvantages in the prior art. More specifically, it is an object of the present invention to provide an improved method for operating a two-stroke internal combustion engine system capable of controlling the temperature without the use of a large blower.
上記の目的と、以下の説明から明らかになる、多くの他の目的、利点及び特徴と、は、
エンジンデータと、掃気ガスが供給され且つ排ガスを発生する2ストローク内燃機関、及び排ガスを浄化するためのガス浄化装置と、を有する2ストロークエンジンシステムを作り出すための方法であって、
- ガス浄化装置の入口の上流で第1温度を測定するステップと、
- 目標温度を提供するステップと、
- 温度差を提供するために第1温度と目標温度とを比較するステップと、
- 開く又は閉じるように温度差に基づいてシリンダバイパスバルブを調節するステップであって、温度の振動を減衰させるために、より多い又はより少ない掃気ガスをターボチャージャーのタービンの上流の排ガス内に入れ、第1温度及び目標温度が近づく、ステップと、
を含む方法により、本発明に従った解決法によって達成される。
The above objectives and many other objectives, advantages and features revealed by the following description are:
A method for creating a two-stroke engine system having engine data, a two-stroke internal combustion engine to which scavenging gas is supplied and generating exhaust gas, and a gas purification device for purifying the exhaust gas.
-The step of measuring the first temperature upstream of the inlet of the gas purification device,
-Steps to provide the target temperature and
-The step of comparing the first temperature with the target temperature to provide the temperature difference,
-The step of adjusting the cylinder bypass valve based on the temperature difference to open or close, in which more or less scavenging gas is introduced into the exhaust gas upstream of the turbocharger turbine to dampen temperature vibrations. , The first temperature and the target temperature are approaching, the step,
Achieved by the solution according to the present invention by a method comprising.
一実施形態では、シリンダバイパスバルブが、第1温度が目標温度よりも高いときに閉じられるか、又は少なくとも絞られてもよい。 In one embodiment, the cylinder bypass valve may be closed or at least throttled when the first temperature is above the target temperature.
別の実施形態では、シリンダバイパスバルブが、第1温度が目標温度よりも低いときに開かれるか、又はより大きく開かれてもよい。 In another embodiment, the cylinder bypass valve may be opened when the first temperature is below the target temperature or may be opened more.
さらに、第1温度が、ガス浄化装置の上流でのみ測定されてもよい。 Further, the first temperature may be measured only upstream of the gas purifier.
従って、温度センサが、ガス浄化装置の上流のみに配置されてもよい。 Therefore, the temperature sensor may be located only upstream of the gas purification device.
加えて、ガス浄化装置が、ターボチャージャーの上流に配置されてもよい。 In addition, the gas purifier may be located upstream of the turbocharger.
一実施形態では、温度センサが、熱交換器の上流に配置されてもよい。 In one embodiment, the temperature sensor may be located upstream of the heat exchanger.
目標温度が、ガス浄化装置の下流で測定されてもよい。 The target temperature may be measured downstream of the gas purifier.
さらに別の実施形態では、シリンダバイパスバルブが、第1温度と目標温度との温度差が増大する場合に、より大きな流れを提供するように調節されてもよい。 In yet another embodiment, the cylinder bypass valve may be adjusted to provide a larger flow when the temperature difference between the first temperature and the target temperature increases.
上述したシリンダバイパスバルブは、第1温度と目標温度との温度差が減少する場合に、より小さい流れを提供するようにさらに調節されてもよい。 The cylinder bypass valve described above may be further tuned to provide a smaller flow when the temperature difference between the first temperature and the target temperature is reduced.
一実施形態では、目標温度が、2ストロークエンジンシステムのエンジンデータから第1温度を修正することによって導かれてもよい。 In one embodiment, the target temperature may be derived from the engine data of the two-stroke engine system by modifying the first temperature.
加えて、目標温度が、2ストロークエンジンシステムのエンジンデータから導かれた時定数により一次フィルタで第1温度をフィルタリングすることによって導かれてもよい。 In addition, the target temperature may be derived by filtering the first temperature with a primary filter by a time constant derived from the engine data of the two-stroke engine system.
別の実施形態では、目標温度を提供するステップが、ガス浄化装置の下流で第2温度を測定することによって行われてもよい。 In another embodiment, the step of providing the target temperature may be performed by measuring a second temperature downstream of the gas purifier.
さらに、シリンダバイパスバルブが、連続的に調節されてもよい。 In addition, the cylinder bypass valve may be continuously adjusted.
また、第1温度が、連続的に測定されてもよい。 Further, the first temperature may be continuously measured.
加えて、第2温度が、連続的に測定されてもよい。 In addition, the second temperature may be measured continuously.
さらに、排ガスの温度が、シリンダバイパスバルブが掃気ガスの一部をタービンの上流の排ガス内に入れると、上昇してもよい。 Further, the temperature of the exhaust gas may rise when the cylinder bypass valve puts part of the scavenging gas into the exhaust gas upstream of the turbine.
加えて、排ガスの温度が、シリンダバイパスバルブが掃気ガスの一部が2ストローク内燃機関のシリンダを迂回することを防止すると、低下してもよい。 In addition, the temperature of the exhaust gas may drop if the cylinder bypass valve prevents a portion of the scavenging gas from bypassing the cylinder of the two-stroke internal combustion engine.
2ストロークエンジンシステムは、大型2ストロークディーゼルエンジンであってもよい。 The two-stroke engine system may be a large two-stroke diesel engine.
さらに、シリンダバイパスバルブを調節するステップが、ガス浄化装置の入口での排ガスの所定の最小温度に基づいていてもよい。これは、ガス浄化装置内での所定の最小温度を保証するために行われる。 Further, the step of adjusting the cylinder bypass valve may be based on a predetermined minimum temperature of the exhaust gas at the inlet of the gas purifier. This is done to ensure a predetermined minimum temperature within the gas purifier.
本発明及び本発明の多くの利点は、添付の概略的な図面を参照して以下でより詳細に説明され、図面は、説明のために、いくつかの非限定的な実施形態を示している。 The present invention and many advantages of the present invention are described in more detail below with reference to the accompanying schematic drawings, the drawings showing some non-limiting embodiments for illustration purposes. ..
全ての図は、極めて概略的であり、必ずしも縮尺通りではなく、それらの図は、本発明を明らかにするために必要なパーツのみを示し、他のパーツは、省略されるか又は単に示唆される。 All figures are very schematic and not necessarily to scale, those figures show only the parts necessary to reveal the invention, the other parts are omitted or simply suggested. To.
図1は、掃気ガス受容器10から掃気ガスが供給されるシリンダ9を有する2ストローク内燃機関2を有する2ストロークエンジンシステム1を示す。2ストローク内燃機関2は、排ガス受容器11内で受容される排ガスを発生する。排ガスは、排ガス経路12内で流れ、ガス浄化装置3内で浄化される。ガス浄化装置3の下流では、排ガスが、ターボチャージャー8の圧縮機7を駆動するタービン6を駆動する。2ストロークエンジンシステム1は、掃気ガスを冷却するために圧縮機7の下流に配置された冷却器14をさらに備えている。また、2ストロークエンジンシステム1は、シリンダバイパスバルブ(CBV)5を備え、このシリンダバイパスバルブ5は、掃気経路16内の掃気ガスの一部が、タービン6の上流及びガス浄化装置3の下流の排ガス経路12内の排ガスに入ることを可能にする。2ストロークエンジンシステム1は、ガス浄化装置3の入口18の上流で第1温度を測定するための温度センサ17を有している。温度センサ17は、信号ライン19を通じて、測定された第1温度の信号を制御ユニット20に送信する。制御ユニット20は、第2信号ライン21を介して、より大きく又はより小さく開くようにシリンダバイパスバルブ5の作動を制御し、すなわち、掃気経路16内の掃気ガスがより多く又はより少なく排ガス経路12内の排ガスに入ることを可能にするか、又は閉鎖されるようにシリンダバイパスバルブ5の作動を制御する。
FIG. 1 shows a two-
いくつかの大型2ストローク内燃機関2が動作するときに、2ストロークエンジンシステム1内での温度が、正弦曲線と極めて類似する識別可能なパターンで振動することと、正弦曲線におけるピークからピークへの時間が1つのエンジンシステムに対して極めて一定で振動するように思われることと、を試験が示している。期間cである時定数cはエンジンシステム1によって異なるが、1つのエンジンシステム1に対しては、時定数cは所定の負荷で略一定である。これは、特に、大型触媒反応器15を有する極めて大型のガス浄化装置3を有する大型2ストロークエンジンシステム1に対する状況であると思われる。図3では、第1温度は、シリンダバイパスバルブ5が閉じられているときにガス浄化装置3の入口18で第1期間に測定され、且つ正弦曲線は、時定数cとともに見える。試験は、シリンダバイパスバルブ5が開かれているときには、第1温度が、シリンダバイパスバルブ5が閉じられていたときと同じ程度に変化しないことを示している。しかしながら、シリンダバイパスバルブ5を開くことによって、2ストロークエンジンシステム1は、望まれるほど効率的には動作せず、従って、シリンダバイパスバルブ5は、最小限に開いていることが好ましい。
When several large two-stroke
従って、2ストロークエンジンシステム1での温度振動を減衰させるために、ガス浄化装置3の入口18の上流の第1温度が測定され、目標温度が提供される。続いて、第1温度が目標温度と比較され、これにより、温度差を提供し、シリンダバイパスバルブ5は、当該温度差に基づいて、図3に示されるように、より多い又はより少ない掃気ガスをターボチャージャー8のタービン6の上流の排ガス内に入れて温度の振動を減衰させるために、開く又は閉じるように調節され、このため、第1温度及び目標温度が近づき、温度振動がほとんど存在しなくなる。図4に示されるように、シリンダバイパスバルブ5は、第1温度が目標温度よりも低いときに開かれ、第1温度が目標温度よりも高いときに再び閉じられる。図4の第1期間では、シリンダバイパスバルブ5は、調整されず且つ閉じられており、従って、ガス浄化装置3の入口18での第1温度は正弦曲線状に振動する。
Therefore, in order to attenuate the temperature vibration in the two-
図3で分かるように、シリンダバイパスバルブ(CBV)5は、第2期間の初めに、より大きく開かれ、その後、シリンダバイパスバルブ5は、排ガス経路12への掃気ガスの流れを若干絞り、ここで、シリンダバイパスバルブ5は、より小さく開き、最終的には完全に閉じる。従って、シリンダバイパスバルブ5は、第1温度と目標温度との間の温度差が増大する場合により大きな流れを提供するように、且つ第1温度と目標温度との温度差が減少する場合により小さな流れを提供するように、調節される。このようにして、シリンダバイパスバルブ5は、連続的に測定された第1温度に基づいて、シリンダ9のバイパスを、開くこと、より大きく開くこと、絞ること又は閉じることによって、連続的に調節される。
As can be seen in FIG. 3, the cylinder bypass valve (CBV) 5 is opened wider at the beginning of the second period, after which the
図4では、目標温度は、2ストローク内燃機関2のエンジンデータから第1温度を修正することによって、第1温度から導かれる。2ストロークエンジンシステム1が使用される前に、2ストロークエンジンシステム1は試験され、これにより、時定数cを決定するために分析されるエンジンデータを提供する。続いて、目標温度が、この特定の2ストロークエンジンシステム1の時定数cにより、一次フィルタで第1温度をフィルタリングすることによって導かれる。第1温度の振動がいくらか減衰されるに従って、温度差が小さくされ、シリンダバイパスバルブ5が開いている程度は小さくされる。図に示すように、シリンダバイパスバルブ5は、目標温度が第1温度よりも高いときに開く。シリンダバイパスバルブ5が開かれると、より多くの掃気ガスがシリンダ9を迂回し、結果として、発生された排ガスの温度が上昇する。従って、閉じられたシリンダバイパスバルブ5のみが、開かれることによって温度が上昇するように調節することができ、開いているシリンダバイパスバルブ5は、閉じられることによって温度が低下するように調節することのみができるか、又はシリンダバイパスバルブ5はさらにより大きく開くことができる。従って、第1温度が最も高く、下げられる必要がある場合、シリンダバイパスバルブ5は閉じ、これにより、より多くの掃気ガスが2ストローク内燃機関2に供給されることにつながり、発生された排ガスを冷却し、且つそれによりガス浄化装置3の入口18での第1温度を下げる。従って、排ガスの温度は、シリンダバイパスバルブ5が掃気ガスの一部が2ストローク内燃機関2のシリンダ9を迂回することを防止すると、低下する。目標温度が第1温度よりも高ければ、開いているシリンダバイパスバルブ5は効果的であるが、開いている、第1温度が目標温度よりも高い間の期間では、シリンダバイパスバルブ5は、温度振動を減衰させる点で効果がなく、従って2ストローク内燃機関2の機能を最適化するために閉じられる。従って、所定の期間にシリンダバイパスバルブ5を開くことによって、温度変化は減衰させられ、これにより、エンジンシステム1のより効率的な動作、従ってエンジンシステム1の全ての構成要素のより長い寿命をもたらす。
In FIG. 4, the target temperature is derived from the first temperature by modifying the first temperature from the engine data of the two-stroke
図5では、目標温度は、図2のエンジンシステム1で示されるように、第2温度センサ22によってガス浄化装置3の下流で、例えばガス浄化装置3の出口24で第2温度を測定することによって得られる。図5に示される第1期間では、シリンダバイパスバルブ5は、第1温度及び目標温度の正弦振動を示すために閉じられている。次の期間では、シリンダバイパスバルブ5は、掃気ガスの一部をタービン6の上流の排ガス内に入れるために開かれ、第1温度は、温度の正弦曲線の谷の間にシリンダバイパスバルブ5が閉じられる状況と比較すると、顕著に上昇させられ、すなわち正弦曲線を一定にする。しかしながら、ガス浄化装置3の出口24での温度である目標温度は、第1温度ほど迅速には、シリンダバイパスバルブ5を開くことによって影響を与えられない。目標温度が第1温度よりも高ければ、すなわち出口24での温度がガス浄化装置3の入口18での温度よりも高ければ、シリンダバイパスバルブ5は開き続け、目標温度が低下すると、温度差が減少し、シリンダバイパスバルブ5の絞りをもたらす。
In FIG. 5, the target temperature is measured by the
シリンダバイパスバルブ5は、他のセンサからの他の入力によって調節されてもよい。従って、シリンダバイパスバルブ5は、ガス浄化装置3の入口18での排ガスの所定の最小温度に基づいてさらに調節され、これにより、ガス浄化装置3内での所定の最小温度を保証してもよい。従って、所定の温度と比較してガス浄化装置3の入口18での温度が低すぎるときには、シリンダバイパスバルブ5は、単に第1温度と目標温度との温度差に基づく場合と比較して若干小さく絞られ、これにより、ガス浄化装置3に入る排ガスの温度を上昇させる。その後、振動の減衰がわずかに多くの時間がかかるが、減衰は生じ、第1温度及び目標温度は時間が経つにつれて近づく。
The
第1温度が所定の第1温度よりも低い場合及び第1温度が目標温度よりも低い場合には、シリンダバイパスバルブ5は、排ガス内により大きな掃気ガスの流れを提供するように調節されてもよい。それにより、制御ユニット20は、実際に測定された第1温度と第1温度の過去のデータとの双方に基づいて調節することが可能であり、これにより、制御ユニット20が、どのくらいシリンダバイパスバルブ5が開かれ、絞られ又は閉じられるべきか推定することを可能にする。同じ方式で、シリンダバイパスバルブ5は、第1温度がすでに測定された第1温度よりも高い場合には、排ガス内への掃気ガスのより小さい流れを提供するように調節されてもよい。目標温度の決定、すなわち、この特定の2ストロークエンジンシステム1の時定数cにより一次フィルタで第1温度をフィルタリングすることによって導かれる目標温度の決定は、過去のデータにも基づいている。
If the first temperature is lower than the predetermined first temperature and if the first temperature is lower than the target temperature, the
本発明が、本発明の好ましい実施形態に関連して上述されたが、当業者には、以下の特許請求の範囲によって規定される本発明から逸脱することなくいくらかの修正が想起可能であることは明らかである。 Although the invention has been described above in connection with preferred embodiments of the invention, one of ordinary skill in the art can recall some modifications without departing from the invention as defined by the claims below. Is clear.
1 2ストロークエンジンシステム、2 2ストローク内燃機関、3 ガス浄化装置、5 シリンダバイパスバルブ、6 タービン、8 ターボチャージャー、9 シリンダ、18 入口、c 時定数 1 2-stroke engine system, 2 2-stroke internal combustion engine, 3 gas purification device, 5 cylinder bypass valve, 6 turbine, 8 turbocharger, 9 cylinders, 18 inlets, c time constant
Claims (9)
- 前記ガス浄化装置(3)の入口(18)の上流で第1温度を測定するステップと、
- 目標温度を提供するステップと、
- 温度差を提供するために前記第1温度と前記目標温度とを比較するステップと、
- 開く又は閉じるように前記温度差に基づいてシリンダバイパスバルブ(5)を調節するステップであって、温度振動を減衰させるために、より多い又はより少ない掃気ガスをターボチャージャー(8)のタービン(6)の上流の排ガス内に入れる、ステップと、
を含む方法において、
前記目標温度が、前記2ストロークエンジンシステム(1)のエンジンデータから導かれる時定数(c)により一次フィルタで前記第1温度をフィルタリングすることによって導かれるか、又は前記目標温度が、前記ガス浄化装置(3)の下流で第2温度を測定することによって取得されることを特徴とする方法。 To create a two-stroke engine system (1) having engine data, a two-stroke internal combustion engine (2) to which scavenging gas is supplied and generates exhaust gas, and a gas purification device (3) for purifying the exhaust gas. Is the method of
-A step of measuring the first temperature upstream of the inlet (18) of the gas purification device (3), and
-Steps to provide the target temperature and
-A step of comparing the first temperature with the target temperature to provide a temperature difference.
-A step of adjusting the cylinder bypass valve (5) based on the temperature difference to open or close, with more or less scavenging gas in the turbocharger (8) turbine (8) to dampen temperature vibrations. 6) Put it in the upstream exhaust gas, step and
In the method including
The target temperature is derived by filtering the first temperature with a primary filter by the time constant (c) derived from the engine data of the two-stroke engine system (1), or the target temperature is the gas purification. A method characterized in that it is obtained by measuring a second temperature downstream of the device (3).
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