KR100291803B1 - Large two stroke and grade internal combustion engine control method and engine for use in the method - Google Patents
Large two stroke and grade internal combustion engine control method and engine for use in the method Download PDFInfo
- Publication number
- KR100291803B1 KR100291803B1 KR1019940704852A KR19940704852A KR100291803B1 KR 100291803 B1 KR100291803 B1 KR 100291803B1 KR 1019940704852 A KR1019940704852 A KR 1019940704852A KR 19940704852 A KR19940704852 A KR 19940704852A KR 100291803 B1 KR100291803 B1 KR 100291803B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- exhaust gas
- reactor
- engine
- supercharger
- control unit
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
- B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
- B01D53/9404—Removing only nitrogen compounds
- B01D53/9409—Nitrogen oxides
- B01D53/9431—Processes characterised by a specific device
-
- 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
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
- B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
- B01D53/9495—Controlling the catalytic process
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
- F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
- F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
- F01N3/2053—By-passing catalytic reactors, e.g. to prevent overheating
-
- 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
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D23/00—Controlling engines characterised by their being supercharged
-
- 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
- F02D41/0007—Controlling intake air for control of turbo-charged or super-charged engines
-
- 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
- Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
- Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
- Y02C20/10—Capture or disposal of greenhouse gases of nitrous oxide (N2O)
-
- 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
Abstract
대형 2 행정 과급 내연기관(E)은, 과급기(T/C)의 상류측에 연결되어 배기가스중의 NOX성분을 감소시키기 위한 반응기(R)를 지닌다. 적어도 하나의 센서(S1, S2, S3)가 적어도 하나의 엔진 파라미터를 측정하며, 반응기(R)가 배기가스에 의해 가열되는지의 여부가 제어유닛(CU)에 의해 판정되며, 그러한 가열에 의해 과급기(T/C)에 공급되는 에너지의 량이 감소한다. 가열되었다고 판정된 경우, 제어유닛(CU)이 개방되어, 보충 공기 또는 가스를 엔진에 공급한다. 이러한 공급은, 보조 블로어(AB)를 시동시킴으로써 및/또는 동력을 증대시키기 위해 보다 많은 량의 배기가스를 과급기의 터빈(T)에 공급하도록 바이패스 도관의 제어수단(V)을 작동시킴으로써 행해진다.The large two-stroke supercharged internal combustion engine E is connected to an upstream side of the turbocharger T / C and has a reactor R for reducing the NO X component in the exhaust gas. At least one sensor S1, S2, S3 measures at least one engine parameter, and it is determined by the control unit CU whether the reactor R is heated by exhaust gas, and by such heating the supercharger The amount of energy supplied to (T / C) is reduced. When it is determined that it is heated, the control unit CU is opened to supply supplemental air or gas to the engine. This supply is done by starting the auxiliary blower AB and / or by activating the control means V of the bypass conduit to supply a larger amount of exhaust gas to the turbine T of the supercharger in order to increase power. .
Description
본 발명은, 과급기(turbocharger)의 상류측에 연결되어 배기가스의 NOX(질소산화물)의 성분을 감소시키기 위한 반응기 및 그 반응기가 배기가스를 냉각시키는지 여부를 결정하기 위하여 적어도 하나의 엔진 파라미터(engine parameter)를 측정하는 수단을 지니는 대형 2 행정 과급 내연기관을 제어하는 방법에 관한 것이다.The invention relates to a reactor for reducing the composition of NO x (nitrogen oxide) in exhaust gas connected to an upstream side of a turbocharger and at least one engine parameter for determining whether the reactor cools the exhaust gas. A method for controlling a large two-stroke supercharged internal combustion engine with means for measuring engine parameters.
환경보호를 고려하여, NOX유출의 한계치를 보다 낮은 값으로 결정한 법률을 채택하는 나라가 해마다 증가하고 있다. 그러므로, 대형 선박용 엔진에 배기가스 정화장치를 설치하여 연속적으로 운전시키도록 하는 것이 바람직하다. 자동차 산업에서 공지된 촉매는 선박용 엔진에 사용할 수 없다. 그 이유는, 선박용 엔진이 대량의 공기를 이용하여 작동되며, 상당한 량의 중금속 및 유황을 포함하는 연료인 중유를 연소시켜야 하기 때문이다. 과급기를 지니는 자동차에 있어서는, 터빈의 상류측에 촉매장치를 설치하여, 배기가스중의 CO(일산화탄소) 및 HC(탄화수소)를 O2와 반응시키는 동시에 열을 발생시킴으로써, 반응기를 통과하는 배기가스를 가열할 수 있다. 따라서, 이러한 엔진의 작동조건은, 배기가스중의 NOX성분을 감소시키기 위한 반응기(reactor)를 지니는 엔진의 작동조건과는 다르게 된다.Taking into account environmental protection, and the country to adopt a law determining the limits of the NO X released into a lower value increases every year. Therefore, it is desirable to install an exhaust gas purification device in a large marine engine to operate continuously. Catalysts known in the automotive industry cannot be used in marine engines. The reason is that marine engines operate using a large amount of air and must burn heavy oil, a fuel containing a significant amount of heavy metals and sulfur. In automobiles having a supercharger, a catalyst device is provided upstream of the turbine, and CO (carbon monoxide) and HC (hydrocarbon) in the exhaust gas are reacted with O 2 and generate heat, thereby generating exhaust gas passing through the reactor. Can be heated. Thus, the operating conditions of such an engine are different from those of an engine having a reactor for reducing the NO x component in the exhaust gas.
유럽 특허출원 제 0,492,989 호에는, 과급기의 하류측에 연결되어 배기가스의 NOX성분을 감소시키는 반응기를 구비한 디젤 엔진이 공지되어 있다. 반응기의 가스출구에 온도 센서가 배치된다. 반응기의 가스온도가 촉매반응을 위한 상한치보다 높게 되는 때에는, 예컨대, 과급기의 터어빈에 있는 쓰레기 배출구 밸브(waste gate valve)를 폐쇄함으로써, 보다 많은 량의 공기가 엔진에 공급된다. 이러한 방법에 있어서는, 배기가스를 양호하게 정화할 수 있지만, 엔진의 작동조건은 무시되었다.EP 0,492,989 discloses a diesel engine having a reactor connected downstream of the supercharger to reduce the NO x component of the exhaust gas. A temperature sensor is arranged at the gas outlet of the reactor. When the gas temperature of the reactor becomes higher than the upper limit for the catalytic reaction, more air is supplied to the engine, for example by closing a waste gate valve in the turbocharger's turbine. In this method, the exhaust gas can be well purified, but the operating conditions of the engine are ignored.
배기가스가 반응기에 공급될 때의 배기가스의 온도를 최저 300℃ 로 할 필요가 있으므로, 엔진이 선박 추진용 엔진으로서 사용되는 대형 2 행정 엔진으로 되는 경우에, 반응기는 과급기 전방의 배기장치에 연결되어야 한다. 최근에, 엔진의 배기가스중의 NOX성분을 보다 큰 비율로 제거하는 반응기를 구비한 선박이 시험적으로 개발되었다. 이러한 공지의 엔진은 엠에이엔 비 앤드 떠블유 디젤 에이/에스(MAN B&W Diesel A/S)에 의해 1991년 12월에 발행된 문헌 "2 행정 저속 디젤 엔진의 유출물 제어(Emission Control of Two-Stroke Low Speed Engines)" 에 기재되어 있다. 이 엔진은, 배기가스의 NOX성분을 감소시키기 위한 반응기의 배출측에 연결된 배기가스 리시버(exhaust gas receiver)와, 터어빈을 구비하며 반응기의 가스 출구에 연결된 가스 인입구를 지니는 과급기, 배기가스 리시버를 과급기의 터어빈에 연결시킬 수 있는 반응기 바이패스 도관, 이 바이패스 도관에 설치된 차단 수단(cutting-off means), 및 소기용 및 충전용 공기를 공급하기 위한 보조 블로어(blower)를 구비한다. 상기 반응기는, 배기가스를 암모니아와 혼합시켜, 그 혼합물을 300 내지 400℃ 의 온도에서 특수한 촉매중으로 통과시키는 소위 "선택적 촉매환원 방법" (SCR) 을 이용한다. 촉매는 NOX를 N2와 물로 환원시킨다. 암모니아를 완전히 소비시키고 배기가스중의 NOX성분을 충분한 정도까지 감소시키도록 하기 위하여, 촉매의 체적을 충분히 크게 하여야 한다.Since the temperature of the exhaust gas when the exhaust gas is supplied to the reactor needs to be at least 300 ° C, when the engine is a large two-stroke engine used as a ship propulsion engine, the reactor is connected to the exhaust device in front of the supercharger. Should be. Recently, ships with a reactor that removes NO x components in the exhaust gas of an engine at a larger rate have been experimentally developed. Such a known engine is known as MAN B & W Diesel A / S, published in December 1991, in the literature "Emission Control of Two-Stroke Diesel Engine." Low Speed Engines ". The engine includes an exhaust gas receiver connected to the exhaust side of the reactor for reducing the NO x component of the exhaust gas, a supercharger, an exhaust gas receiver having a turbine and a gas inlet connected to the gas outlet of the reactor. A reactor bypass conduit connectable to the turbocharger turbine, cutting-off means installed in the bypass conduit, and an auxiliary blower for supplying scavenging and filling air. The reactor uses a so-called "selective catalytic reduction process" (SCR) which mixes the exhaust gas with ammonia and passes the mixture into a special catalyst at a temperature of 300 to 400 ° C. The catalyst reduces NO x to N 2 and water. In order to fully consume ammonia and reduce the NO x component in the exhaust gas to a sufficient degree, the volume of the catalyst should be made large enough.
선박으로부터의 NOX의 유출에 관한 최소 한계치(threshold values)는 근해 수역에만 적용하여 왔다. 공지의 엔진장치는, 차단 수단을 구비한 바이패스 도관에 의해, 선박의 주요 항해중에는 반응기가 완전히 분리되고, 엔진 작동조건이 허용하는 한, 선박이 근해 수역을 항해하는 때에는 반응기가 완전히 연결되어, NOX의 유출에 관한 상한 최소 한계치가 적용되도록 설계되어 있다. 따라서, 바이패스 도관의 차단 수단은 통상 완전히 개방되거나 완전히 폐쇄된다.The minimum limit value of the NO X from the vessel outlet (threshold values) have been applied only to the water body of water. Known engine devices are provided by bypass conduits with blocking means, whereby the reactor is completely disconnected during the main voyage of the vessel, and the reactor is fully connected when the vessel navigates offshore, as long as engine operating conditions permit, there are upper limits on the minimum outflow of NO X is designed to be applied. Thus, the blocking means of the bypass conduit is usually fully open or completely closed.
본 출원인이 상기의 엔진을 실험한 결과, 엔진 부하가 급격히 증대한 경우(예를들면, 선박의 가속시 또는 긴급 정박(제동)시)에, 과급기가 증대한 순간적인 엔진 부하에 대응하는 동력을 받을 수 없으므로, 반응기를 완전히 분리시킬 필요가 있는 것으로 판명되었다. 바이패스 도관내의 밸브를 폐쇄시키고, 반응기의 바로 상류측 및 하류측의 밸브를 개방함으로써 반응기를 연결하여야 하는 경우에 다른 결점이 발생한다는 것도 알았다. 다시 말하면, 비교적 차가운 반응기는 과급기의 상류측의 배기가스의 온도를 급격히 하강시키며, 그 결과, 과급기 엔진장치가 진동하며, 최악의 경우에는 엔진의 운전을 정지시키게 된다. 이러한 바람직하지 않은 상태를 회피하기 위하여, 분리된 반응기를 통하여 소량의 배기가스를 통과시켜, 반응기를 약간 따뜻한 상태로 유지한다. 또한, 반응기의 양측의 온도차를 측정하는 수단을 설치하여, 반응기를 통과할 때의 온도강하가 충분히 작게 되기까지, 반응기의 최종 폐쇄 및 완전한 분리를 지연시키도록 2 단계의 공정으로 바이패스 도관의 밸브를 폐쇄하는 것이 가능하도록 한다.As a result of the applicant's experiment of the above engine, when the engine load suddenly increases (for example, when the vessel is accelerated or in an emergency berth), the power corresponding to the instantaneous engine load in which the supercharger is increased is increased. Since it could not be received, it was found that the reactor needs to be completely separated. It has also been found that other drawbacks arise when the reactor must be connected by closing the valve in the bypass conduit and opening the valve just upstream and downstream of the reactor. In other words, the relatively cold reactor drastically lowers the temperature of the exhaust gas upstream of the supercharger, as a result of which the supercharger engine device vibrates and, in the worst case, stops the operation of the engine. To avoid this undesirable condition, a small amount of exhaust gas is passed through a separate reactor to keep the reactor slightly warm. In addition, by installing means for measuring the temperature difference between the two sides of the reactor, the valve of the bypass conduit in a two-step process to delay final closure and complete separation of the reactor until the temperature drop as it passes through the reactor is sufficiently small. To close it.
본 발명의 목적은, 엔진의 통상의 연속 작동상태를 보장하는 동시에, 배기가스의 정화도 실행하는 대형 2 행정 과급 엔진을 제어하는 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a method for controlling a large two-stroke supercharged engine that ensures the normal continuous operating state of the engine and also purifies exhaust gas.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 방법은, 측정된 엔진 파라미터가 소정의 최소 한계치 이하로 된 때에, 반응기의 하류측의 배기가스의 일부를 과급기에 대하여 바이패스시키고, 측정된 엔진 파라미터가 반응기에 의해 배기가스를 냉각하고 있는 상태를 나타내는 최소 한계치를 초과한 때에는, 보다 많은 량의 공기 또는 가스를 터빈의 상류측에 공급하도록 상기 일부의 배기가스를 과급기의 터빈에 전체적 또는 부분적으로 통과시키도록 하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the method according to the present invention bypasses a part of the exhaust gas downstream of the reactor with respect to the supercharger when the measured engine parameter falls below a predetermined minimum limit, and the measured engine parameter is When the minimum limit indicating that the exhaust gas is being cooled by the reactor is exceeded, the partial exhaust gas is partially or partially passed through the turbine of the supercharger so as to supply a larger amount of air or gas upstream of the turbine. It is characterized by that.
이것은, 엔진부하가 증대된 경우에 조차도, 모든 배기가스가 반응기를 통과한다는 점에서 환경상 최적의 구성이다.This is an environmentally optimal configuration in that all exhaust gases pass through the reactor even when the engine load is increased.
엔진부하가 증가되면, 배기가스의 온도가 상승하여, 반응기를 가열한다. 반응기가 큰 열용량을 지니므로, 반응기를 높은 온도까지 가열하는데는 긴 시간을 필요로 하며, 이러한 가열시간중, 반응기 후방의 배기가스 온도는 반응기 전방의 배기가스 온도보다 다소 낮게 되며, 이것은, 반응기의 후방의 배기가스의 에너지가, 과급기의 압축기에 의해 순간적인 엔진부하에 대응하는 동력을 수용하기에 충분한 정도로 크지 않다는 것을 의미한다. 환언하면, 반응기의 큰 열용량 및 과급기의 상류측에 반응기의 연결은, 과급기에 대한 증대하는 엔진부하의 영향에 어떠한 시간 지연을 발생시키며, 이러한 지연은 엔진부하의 변화에 따라 증대한다.As the engine load increases, the temperature of the exhaust gas rises, heating the reactor. Since the reactor has a large heat capacity, it takes a long time to heat the reactor to a high temperature, and during this heating time, the exhaust gas temperature behind the reactor is somewhat lower than the exhaust gas temperature in front of the reactor, It means that the energy of the exhaust gas in the rear is not large enough to accommodate the power corresponding to the instantaneous engine load by the compressor of the supercharger. In other words, the large heat capacity of the reactor and the connection of the reactor upstream of the supercharger cause some time delay in the effect of increasing engine load on the supercharger, which delay increases with changes in engine load.
반응기가 가열됨과 동시에 배기가스가 냉각되는 시간을 본 발명에 따라 결정하고, 이러한 시간중에 보다 많은 량의 공기 또는 가스를 과급기에 공급함으로써, 엔진부하의 변화 직후의 기간에 있어서도, 엔진이 엔진부하에 정확히 적응한 소기용 및 충전용 공기를 수용하는 것을 보장할 수 있다.The time for which the exhaust gas is cooled at the same time as the reactor is heated is determined according to the present invention, and during this time, by supplying more air or gas to the supercharger, even when the engine load is changed even in the period immediately after the engine load is changed. It can be guaranteed to accommodate exactly adapted scavenging and filling air.
보충 공기는, 55 % 및 그 이상의 엔진 부하에서 공기를 공급하는 보조 블로어에 의해 충전용 공기로서 적절히 공급될 수 있다. 이미 공지된 보조 블로어는 약 50% 의 엔진 부하에서 작동 정지된다. 블로어를 보다 큰 부하용으로 설정함으로써, 보조 블로어가 엔진 시동시에 반응기의 가열을 보상하기에 충분한 용량을 지니며, 가속중에 엔진부하가 50 % 를 초과한 경우에, 보조 블로어가 작동상태로 되도록 하는 효과를 얻을 수 있다.The supplementary air can be suitably supplied as charging air by an auxiliary blower supplying air at 55% and higher engine load. Known auxiliary blowers are shut down at about 50% engine load. By setting the blower for a larger load, the auxiliary blower has sufficient capacity to compensate for the reactor's heating at engine start-up, so that the auxiliary blower remains operational when the engine load exceeds 50% during acceleration. You can get the effect.
보다 많은 량의 공기/가스를 공급해야 하는 작동지점의 결정은, 엔진의 순간적인 부하의 기억, 및 보다 많은 량의 공기/가스를 공급하지 않는 경우의 부하의 변화의 빠른 정도에 관하여 경험적으로 얻어진 값과의 비교에 의해 행해질 수 있다.Determination of the operating point at which more air / gas should be supplied is empirically obtained with regard to the instantaneous memory of the engine and the rapid degree of load change without supplying more air / gas. Can be done by comparison with a value.
그 대신에, 상기 작동지점은 반응기 전반에 걸친 배기가스의 온도차가 소정의 최소 한계치를 초과한 시점으로 하여도 좋다.Alternatively, the operating point may be a point in time at which the temperature difference of the exhaust gas throughout the reactor exceeds a predetermined minimum limit.
본 발명은, 또한, 전술된 방법에 사용되는 과급 내연기관에 관한 것으로, 그 엔진은 배기가스의 NOX성분을 감소시키기 위한 반응기에 출력측에서 연결된 배기가스 리시버, 터빈을 구비하며 반응기의 가스출구에 연결된 가스 인입구를 지니는 과급기, 엔진 파라미터를 측정하기 위한 적어도 하나의 센서, 및 소기용 및 충전용 공기를 공급하기 위한 보조 블로어를 포함한다. 본 발명에 따르면, 이 엔진은, 반응기와 과급기의 터빈 사이의 배기 통로를 터빈의 하류측의 배기 통로에 연결할 수 있는 바이패스 도관, 바이패스 도관을 전체적 또는 부분적으로 차단할 수 있는 제어수단, 및 센서로부터 수용된 신호에 기초하여, 반응기가 배기가스를 냉각하는지 여부를 결정하고, 배기가스가 반응기에 의해 냉각되면 폐쇄위치를 향해 제어수단을 조정하는 제어유닛으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The invention also relates to a turbocharged internal combustion engine for use in the method described above, the engine having an exhaust gas receiver, a turbine connected at the output side to a reactor for reducing the NO x component of the exhaust gas, and at the gas outlet of the reactor. A supercharger having a connected gas inlet, at least one sensor for measuring engine parameters, and an auxiliary blower for supplying scavenging and charging air. According to the invention, the engine comprises a bypass conduit capable of connecting the exhaust passage between the reactor and the turbine of the supercharger to an exhaust passage downstream of the turbine, control means capable of blocking the bypass conduit in whole or in part, and a sensor. On the basis of the signal received from the controller, it is determined whether the reactor cools the exhaust gas, and when the exhaust gas is cooled by the reactor, the control unit adjusts the control means toward the closed position.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다. 도면은, 본 발명에 따른 엔진의 한가지 실시예의 개략 구성도이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. Figure is a schematic structural diagram of one embodiment of an engine according to the present invention.
도면은, 예를들면, 40 MW 의 동력을 발생시킬 수 있는 대형 2 행정 내연기관을 제시한다. 과급기의 압축기(C) 및, 연소실에 공기를 유입시키는 충전용 공기 냉각기(도시되지 않았음)에 공기를 공급하는 보조 블로어(AB)를 통하여 공기가 엔진에 공급되며, 배기가스는 배기밸브를 통하여 배기가스 리시버(ER)로 배출되며, 리시버는 배기통로(1)를 통하여 반응기(R)에 연결되며, 반응기는 배기가스의 NOX성분의 90 % 이상을 제거할 수 있다. 반응기의 출구로부터 연장된 배기통로(2)는 과급기의 터빈(T)의 입구로 통하며, 터빈 부분의 출구는 배기통로(3)를 통하여 외부로 연통한다.The figure shows, for example, a large two-stroke internal combustion engine capable of generating 40 MW of power. Air is supplied to the engine through a compressor (C) of the supercharger and an auxiliary blower (AB) for supplying air to a charging air cooler (not shown) for introducing air into the combustion chamber, and exhaust gas is supplied through an exhaust valve. It is discharged to the exhaust gas receiver (ER), the receiver is connected to the reactor (R) through the exhaust passage (1), the reactor can remove more than 90% of the NO x component of the exhaust gas. The exhaust passage 2 extending from the outlet of the reactor leads to the inlet of the turbine T of the supercharger, and the outlet of the turbine portion communicates to the outside through the exhaust passage 3.
바이패스 도관(4)은 터빈(T)의 상류측의 배기통로(2)로부터 상기 터빈의 하류측의 배기통로(3)까지 연장한다. 바이패스 도관은 완전 개방위치로부터 완전 폐쇄위치까지 연속적으로 조정가능한 제어수단(V)을 지닌다.The bypass conduit 4 extends from the exhaust passage 2 on the upstream side of the turbine T to the exhaust passage 3 on the downstream side of the turbine. The bypass conduit has a control means (V) which is continuously adjustable from the fully open position to the fully closed position.
엔진의 정지 작동의 경우에, 과급기(T/C)는 과잉의 동력을 공급할 수 있도록 높은 효율을 지닌다. 따라서, 필요량의 소기용 및 충전용 공기를 엔진(E)에 공급하기 위하여 과급기는 전체 배기가스를 필요로 하지 않으므로, 제어수단(V)은 부분적으로 개방된 위치로 조정되어, 과급기의 압축기(C)가 원하는 량의 공기를 정확히 공급한다. 바이패스 도관(4)을 통해 유동하는 배기가스는, 예컨대 동력 터어빈(도시되지 않았음)에 이용될 수 있으나, 배기통로(3)내로 배기가스를 직접 통과시키는 것도 물론 가능하다. 과급기의 효율에 관하여는, 반응기를 수반하지 않는 엔진의 작동에 대하여, 약 64 %의 효율(η)이 요구된다. 현재는, η = 73 % 의 효율을 지니는 과급기를 얻을 수 있다.In the case of stationary operation of the engine, the supercharger (T / C) has a high efficiency to supply excess power. Therefore, since the supercharger does not need the entire exhaust gas to supply the required amount of scavenging and filling air to the engine E, the control means V is adjusted to a partially open position, so that the compressor C of the supercharger is ) Supplies the desired volume of air correctly. The exhaust gas flowing through the bypass conduit 4 can be used, for example, in a power turbine (not shown), but it is of course also possible to pass the exhaust gas directly into the exhaust passage 3. Regarding the efficiency of the supercharger, an efficiency η of about 64% is required for the operation of the engine without a reactor. At present, a supercharger having an efficiency of η = 73% can be obtained.
반응기(R)는 덴마크 회사 할도르 탑소 에이/에스(Danish company Haldor Topsoe A/S)에 의해 제조된 소위 SCR(선택적 촉매 환원) 반응기이다. 그 자체로 이미 공지된 상기 반응기에 관하여, 40 MW의 동력을 지니는 엔진은 약 13.5 톤의 촉매재료를 포함하는 반응기를 필요로 한다. 보다 작은 량의 촉매재료를 사용하는 것도 가능하지만, 이 경우에는, 정화된 배기가스와 함께 보다 많은 량의 암모니아가 유출하게 된다.Reactor (R) is a so-called SCR (selective catalytic reduction) reactor manufactured by Danish company Haldor Topsoe A / S. With respect to the reactor already known per se, an engine with 40 MW of power requires a reactor comprising about 13.5 tonnes of catalytic material. It is also possible to use a smaller amount of catalyst material, but in this case a larger amount of ammonia flows out along with the purified exhaust gas.
반응기(R)는 큰 열용량을 지니므로, 엔진의 부하가 증대하면, 전술된 바와같이, 반응기의 통과중에 가스가 냉각되며, 단지 일정 시간이 경과하면, 증대한 부하가 과급기의 터빈(T)에 증대한 에너지를 공급하게 될 것이다.Since the reactor R has a large heat capacity, as the load of the engine increases, as described above, the gas is cooled during the passage of the reactor, and only after a certain time, the increased load reaches the turbine T of the supercharger. Will provide increased energy.
제어유닛(CU)은 각각의 와이어(5, 6, 7)를 통하여 3 개의 센서(S1, S2, S3)에 연결되어 있다. 이 센서들은 엔진 파라미터(작동, 즉, 성능 파라미터)를 측정하며, 이러한 엔진 파라미터를 기초로 하여, 제어유닛은 원하는 량의 공기를 공급할 수 있도록 보충 에너지를 과급기에 공급할 정도까지 배기가스에 의해 반응기가 가열되는지의 여부를 결정한다.The control unit CU is connected to three sensors S1, S2, S3 via respective wires 5, 6, 7. These sensors measure engine parameters (operation, ie performance parameters), and on the basis of these engine parameters, the control unit is powered by the exhaust gas to the extent that the reactor supplies supplementary energy to the supercharger to supply the desired amount of air. Determine whether it is heated.
적절한 엔진 파라미터에 관하여, 센서(S1)는 작동중의 실린더에 공급된 연료의 량을 기초로 하여 순간적인 엔진부하를 측정할 수 있다. 센서(S2)는 반응기(R)의 상류측의 배기통로내의 배기가스의 온도를 측정할 수 있으며, 센서(S3)는 터빈(T)의 입구의 바로 상류측의 배기가스의 온도를 측정할 수 있다. 선택적으로, 센서에 의해 측정되는 엔진 파라미터는 압축기(C)의 하류측 및 터빈(T)의 상류측에 위치한 측정지점에서의 엔진의 공기/가스 장치내의 압력으로 될 수 있다.With regard to the appropriate engine parameters, the sensor S1 can measure the instantaneous engine load based on the amount of fuel supplied to the cylinder in operation. The sensor S2 can measure the temperature of the exhaust gas in the exhaust passage upstream of the reactor R, and the sensor S3 can measure the temperature of the exhaust gas just upstream of the inlet of the turbine T. have. Optionally, the engine parameters measured by the sensor can be the pressure in the air / gas unit of the engine at the measuring points located downstream of the compressor C and upstream of the turbine T.
제어유닛(CU)은 시간에 따라 연속적으로 측정되는 단지 한가지의 측정된 엔진 파라미터에 기초하여 보충공기의 필요성을 결정할 수 있으며, 이어서, 엔진 파라미터의 시간에 따른 변화를 파라미터의 시간변화에 대한 소정의 최소 한계치와 비교하여, 반응기(R)가 보충 공기/가스를 공급해야하는 량만큼 배기가스로부터 에너지를 흡수할지 여부를 결정할 수 있다. 엔진부하의 시간에 따른 변화가, 제어유닛에서, 예컨대, 부하의 변화를 위한 소정의 최소 한계치와 비교된다. 이것에 상당하는 비교가, 센서(S2)에 의해 측정된 반응기(R) 상류측의 배기가스의 온도(T1)에 기초하여 행하여 질 수 있다. 선택적으로, 제어 유닛이 센서(S2) 및 센서(S3) 양자로부터 온도신호를 수신하여, 그것에 기초하여, 반응기의 상류측의 온도(T1)와 하류측의 온도(T2) 사이의 온도차를 계산할 수도 있다.The control unit CU can determine the need for supplemental air based on only one measured engine parameter that is continuously measured over time, and then the change over time of the engine parameter is determined by Compared with the minimum limit, it is possible to determine whether the reactor R will absorb energy from the exhaust gas by the amount it has to supply make-up air / gas. The change over time of the engine load is compared with a predetermined minimum limit for the change of the load, for example in the control unit. The comparison corresponding to this can be made based on the temperature T1 of the exhaust gas upstream of the reactor R measured by the sensor S2. Alternatively, the control unit may receive a temperature signal from both the sensor S2 and the sensor S3 and, based thereon, calculate a temperature difference between the temperature T1 on the upstream side of the reactor and the temperature T2 on the downstream side. have.
측정된 엔진 파라미터가 소정의 최소 한계치를 초과한 경우, 제어유닛(CU)은 보다 많은 량의 공기/가스를 공급하기 위한 신호를 엔진(E)에 전달한다. 이 신호는 와이어(9)를 통하여 보조 블로어(AB)의 모터 제어부에 전달되어, 보조 블로어를 시동시키거나 또는 보조 블로어의 출력을 증대시킨다. 선택적으로, 제어유닛은 와이어(8)를 통하여 제어수단(V)에 신호를 전달하여, 그 제어수단을 폐쇄위치를 향해 조정하며, 바이패스 도관(4)에 소량의 배기가스를 유입시키고, 터빈(T)에 많은 량의 배기가스를 유입시키도록 할 수 있다.If the measured engine parameter exceeds a predetermined minimum limit, the control unit CU transmits a signal to the engine E for supplying a larger amount of air / gas. This signal is transmitted through the wire 9 to the motor control unit of the auxiliary blower AB to start the auxiliary blower or to increase the output of the auxiliary blower. Optionally, the control unit transmits a signal to the control means V via the wire 8, adjusts the control means toward the closed position, introduces a small amount of exhaust gas into the bypass conduit 4, and the turbine. It is possible to introduce a large amount of exhaust gas into (T).
제어유닛(CU)은, 또한 제1의 최소 한계치를 초과한 때에 보조 블로어를 시동시키며, 제2의 최소 한계치를 초과한 때에 바이패스 도관(4)을 통과하는 가스 유동을 감소시키도록 설계될 수 있다. 도면에 도시된 실시예에 있어서, 제2의 최소 한계치가 제1의 최소 한계치보다 더 작게 되어, 보조 블로어의 시동전에, 제어유닛이 바이패스 도관(4)을 폐쇄하는 것이 바람직하다. 그러나, 동력 터빈을 바이패스 도관(4)에 연결한 경우에는, 보조 블로어를 먼저 시동시키는 것이 바람직하다. 예를들면, 제1의 최소 한계치는 T2/T1 = 0.5 로 설정될 수 있으며, 제2의 최소 한계치는 T2/T1 = 0.25 로 설정될 수 있다.The control unit CU can also be designed to start the auxiliary blower when the first minimum limit is exceeded and to reduce the gas flow through the bypass conduit 4 when the second minimum limit is exceeded. have. In the embodiment shown in the figure, it is preferable that the second minimum limit is made smaller than the first minimum limit so that the control unit closes the bypass conduit 4 before starting the auxiliary blower. However, when the power turbine is connected to the bypass conduit 4, it is preferable to start the auxiliary blower first. For example, the first minimum threshold may be set to T2 / T1 = 0.5 and the second minimum threshold may be set to T2 / T1 = 0.25.
반응기(R)의 가열이 종료될 즈음에, 그 에너지 흡수량이 감소하며, 따라서, 제어유닛 (CU) 은 엔진이 그 안정 작동상태로 되돌아감에 따라 보충 공기/가스의 공급량을 감소시킬 수 있다.At the end of the heating of the reactor R, the amount of energy absorption is reduced, so that the control unit CU can reduce the supply amount of supplemental air / gas as the engine returns to its stable operating state.
또한, 바이패스 도관을 예를들면 과급기의 압축기 하류측에 연결하여, 과잉의 공기를 배출하기 위하여 대기중에 연통시키거나, 또는 과급기의 터빈의 입구에 연결할 수도 있다. 상기 양자의 경우 모두, 과급기의 과잉 공기는 엔진을 통과하지 않으며, 그에따라, 바이패스 도관을 통한 공기의 유동을 감소시킴으로써, 엔진에 보다 많은 량의 공기를 공급하는 것이 가능하게 된다.The bypass conduit can also be connected, for example, downstream of the compressor of the supercharger, to communicate with the atmosphere to discharge excess air, or to the inlet of the turbine of the supercharger. In both cases, the excess air of the supercharger does not pass through the engine, thereby reducing the flow of air through the bypass conduit, thereby making it possible to supply a larger amount of air to the engine.
Claims (6)
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DK1012/92 | 1992-08-13 | ||
DK101292A DK169185B1 (en) | 1992-08-13 | 1992-08-13 | Process for controlling a large two-stroke turbocharged internal combustion engine and engine for use in the practice of the method |
PCT/DK1993/000260 WO1994004804A1 (en) | 1992-08-13 | 1993-08-12 | A method of controlling a large two-stroke turbocharged internal combustion engine and an engine for use in this method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR950702277A KR950702277A (en) | 1995-06-19 |
KR100291803B1 true KR100291803B1 (en) | 2001-09-17 |
Family
ID=8100009
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1019940704852A KR100291803B1 (en) | 1992-08-13 | 1993-08-12 | Large two stroke and grade internal combustion engine control method and engine for use in the method |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3115894B2 (en) |
KR (1) | KR100291803B1 (en) |
DK (1) | DK169185B1 (en) |
FI (1) | FI106882B (en) |
WO (1) | WO1994004804A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101841817B1 (en) | 2012-07-30 | 2018-03-23 | 바르실라 핀랜드 오이 | An internal combustion engine and method of operating an internal combustion engine |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2006516A1 (en) * | 2007-06-22 | 2008-12-24 | ABB Turbo Systems AG | Exhaust gas turbo charger |
EP2098708A1 (en) * | 2008-03-06 | 2009-09-09 | Wärtsilä Schweiz AG | A method for the operation of a longitudinally scavenged two-stroke large diesel engine and a longitudinally scavenged two stroke large diesel engine |
DK177631B1 (en) * | 2010-05-10 | 2014-01-06 | Man Diesel & Turbo Deutschland | Large two-stroke diesel engine with exhaust gas purification system |
EP2759686B1 (en) | 2011-09-20 | 2018-09-19 | Hitachi Zosen Corporation | Turbo charger control system and control method |
JP5753485B2 (en) * | 2011-12-13 | 2015-07-22 | 日立造船株式会社 | Urea water spray structure |
JP5711315B2 (en) * | 2013-07-26 | 2015-04-30 | ヤンマー株式会社 | Engine exhaust gas purification system for ships |
JP2015091699A (en) * | 2014-12-25 | 2015-05-14 | ヤンマー株式会社 | Exhaust gas purification system for engine of ship |
DK201670345A1 (en) * | 2016-05-24 | 2017-12-11 | Man Diesel & Turbo Filial Af Man Diesel & Turbo Se Tyskland | Method for operating a two-stroke engine system |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4516401A (en) * | 1983-11-04 | 1985-05-14 | General Motors Corporation | Supercharged engine charge control |
JPS61108822A (en) * | 1984-11-01 | 1986-05-27 | Nissan Motor Co Ltd | Engine with turbo-charger |
JPS61201828A (en) * | 1985-03-05 | 1986-09-06 | Nissan Motor Co Ltd | Turbo-charging device of internal-combustion engine |
-
1992
- 1992-08-13 DK DK101292A patent/DK169185B1/en not_active IP Right Cessation
-
1993
- 1993-08-12 JP JP06505784A patent/JP3115894B2/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-08-12 WO PCT/DK1993/000260 patent/WO1994004804A1/en active IP Right Grant
- 1993-08-12 KR KR1019940704852A patent/KR100291803B1/en not_active IP Right Cessation
-
1994
- 1994-11-23 FI FI945506A patent/FI106882B/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101841817B1 (en) | 2012-07-30 | 2018-03-23 | 바르실라 핀랜드 오이 | An internal combustion engine and method of operating an internal combustion engine |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FI106882B (en) | 2001-04-30 |
DK101292A (en) | 1994-02-14 |
JP3115894B2 (en) | 2000-12-11 |
KR950702277A (en) | 1995-06-19 |
WO1994004804A1 (en) | 1994-03-03 |
FI945506A0 (en) | 1994-11-23 |
FI945506A (en) | 1995-01-03 |
JPH08500170A (en) | 1996-01-09 |
DK101292D0 (en) | 1992-08-13 |
DK169185B1 (en) | 1994-09-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1013904B1 (en) | Internal combustion engine having lean NOx catalyst | |
US6155042A (en) | Exhaust gas recirculation line for an automobile engine | |
US5740786A (en) | Internal combustion engine with an exhaust gas recirculation system | |
EP2372122B1 (en) | Exhaust purifying device for internal combustion engine with supercharger | |
US5036668A (en) | Engine intake temperature control system | |
US5709081A (en) | Exhaust gas system for a combustion engine with exhaust driven turbo charge | |
CA1263844A (en) | Diesel particulate trap and a method of operating | |
CN100485170C (en) | Method and device for controlling temp. range of NOx accumulator in exhaust system of internal combustion engine | |
US20100139267A1 (en) | Secondary air system for a combustion engine breathing system | |
US4244187A (en) | Vehicle engine with turbine bypass for exhaust treatment device warm-up | |
EP0983430B1 (en) | Method for controlling a combustion engine during starting and a combustion engine for implementing the method | |
US5192021A (en) | Arrangement for heating passenger areas of vehicles | |
US20030183212A1 (en) | Engine turbocompressor controllable bypass system and method | |
KR100291803B1 (en) | Large two stroke and grade internal combustion engine control method and engine for use in the method | |
US4513729A (en) | System for supplying combustion air to a supercharged internal combustion engine with charge air cooling | |
US3921396A (en) | Exhaust gas purification system | |
JP3322875B2 (en) | A device for supplying special air to the exhaust gas from a turbocharged Otto engine equipped with a catalytic converter | |
CN104110315A (en) | Preserving Combustion Stability During Compressor-surge Conditions | |
JP2005264735A (en) | Engine with supercharger | |
JP3735169B2 (en) | Diesel engine with denitration equipment | |
US20180266344A1 (en) | Internal combustion engine | |
GB2324256A (en) | Method and apparatus for reducing exhaust gas emissions | |
JP2001514719A (en) | Apparatus and method for reducing emissions in a catalytic converter exhaust system | |
KR200221352Y1 (en) | Automobile Exhaust Gas Reduction Device | |
KR19980046346A (en) | Exhaust gas recirculation unit |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130307 Year of fee payment: 13 |
|
EXPY | Expiration of term |