KR101491632B1 - 2스트로크 엔진 - Google Patents

2스트로크 엔진 Download PDF

Info

Publication number
KR101491632B1
KR101491632B1 KR1020137013063A KR20137013063A KR101491632B1 KR 101491632 B1 KR101491632 B1 KR 101491632B1 KR 1020137013063 A KR1020137013063 A KR 1020137013063A KR 20137013063 A KR20137013063 A KR 20137013063A KR 101491632 B1 KR101491632 B1 KR 101491632B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
air
fuel ratio
exhaust
fuel
cylinders
Prior art date
Application number
KR1020137013063A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20130105673A (ko
Inventor
요시유키 우메모토
고지 모리야마
다케시 야마다
Original Assignee
가부시키가이샤 아이에이치아이
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시키가이샤 아이에이치아이 filed Critical 가부시키가이샤 아이에이치아이
Publication of KR20130105673A publication Critical patent/KR20130105673A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101491632B1 publication Critical patent/KR101491632B1/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • 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
    • 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
    • F02B37/16—Control of the pumps by bypassing charging air
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • F02D41/1439—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the position of the sensor
    • F02D41/1441—Plural sensors
    • F02D41/1443—Plural sensors with one sensor per cylinder or group of cylinders
    • 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
    • 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
    • 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
    • F02D19/06—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
    • F02D19/0663—Details on the fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02D19/0686—Injectors
    • F02D19/0689—Injectors for in-cylinder direct injection
    • 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
    • F02D19/0663—Details on the fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02D19/0686—Injectors
    • F02D19/0692—Arrangement of multiple injectors per combustion chamber
    • 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
    • F02D41/1401—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • F02D2041/1433—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method using a model or simulation of the system
    • 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
    • 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
    • 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)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

이 2스트로크 엔진(101, 102)은, 가연성 가스를 주연료로 이용하는 가스 모드 운전을 적어도 실행 가능하고, 복수의 실린더(1)와, 상기 복수의 실린더(1)에 각각 설치되는 배기 밸브(13)와, 공연비 제어기(70, 74)를 구비한다. 또 이 공연비 제어기(70, 74)는, 가스 모드 운전시에, 상기 복수의 실린더(1)내의 평균 공연비를 산출함과 아울러, 상기 복수의 실린더(1)에 공급되는 공기량을 조절함으로써 상기 평균 공연비를 제어하는 기능과, 각 상기 실린더(1)내의 공연비를 각각 산출함과 아울러, 상기 배기 밸브(13)의 폐지 타이밍을 조절함으로써 상기 공연비를 제어하는 기능을 가지고 있다.

Description

2스트로크 엔진{Two-stroke engine}
본 발명은 2스트로크 엔진에 관한 것이다.
본원은 2010년 10월 28일에 일본에 출원된 일본특허출원 2010-241856호에 기초하여 우선권을 주장하고 그 내용을 여기에 원용한다.
내연기관의 하나로서, 실린더 내에서 피스톤이 1왕복할 때마다 흡기, 압축, 연소 및 배기의 1사이클이 완료되는 왕복 기관인 2스트로크 엔진(2사이클 엔진)이 있다. 이 2스트로크 엔진에는, 가연성 가스(가스 연료)를 주연료로 이용하는 가스 모드 운전과, 중유(액체 연료)만을 연료로 이용하는 디젤 모드 운전을 선택할 수 있는 2스트로크 듀얼 퓨얼 기관이 있다. 이하의 설명에서는 가연성 가스로서 액화 천연가스(LNG)가 이용되는 경우를 설명하기로 한다.
도 5는, 종래의 2스트로크 듀얼 퓨얼 기관의 일례를 도시한 개략도이다. 이 2스트로크 듀얼 퓨얼 기관(100)은, 통형 실린더 라이너(1)(실린더)와, 상부벽(2a)이 실린더 라이너(1)의 길이방향 중간 부분에 바깥쪽에서 끼워맞춰져 실린더 라이너(1)를 보유지지하는 중공(中空) 구조의 하우징(2)과, 이 하우징(2)의 옆쪽에 설치한 개구부(2b)에 장착된 공기탱크부(3)와, 실린더 라이너(1)의 상단에 장착되어 연소실(10)을 형성하고 또한 중앙에 배기 밸브 하우징(5)이 장착된 실린더 덮개(4)를 구비하고 있다. 도 5에서 실린더 라이너(1)는 상하 방향으로 연장되어 배치되어 있다.
실린더 라이너(1)안에는 피스톤(6)이 상하 방향으로 왕복 이동 가능하게 삽입되어 있다. 이 피스톤(6)으로부터 아래쪽을 향해 돌출되는 피스톤 봉(7)은, 하우징(2)의 하부에 형성한 플랜지부(2c)에 스태핑 박스(8)를 개재시켜 슬라이딩 가능하게 보유지지되어 있다.
또 실린더 라이너(1)의 하단부에는, 직경 방향으로 관통하는 복수의 소기(掃氣; scavenging) 포트(1a)가 하우징(2)의 중공부(2d)에 면하도록 형성되어 있다. 이 소기 포트(1a)는, 도 5에 도시한 바와 같이 피스톤(6)이 하사점에 있을 때 하우징(2)의 중공부(2d)와 실린더 라이너(1) 내부를 연통시켜 공기탱크부(3)로부터 실린더 라이너(1) 내부로 공기(A)를 받아들이기 위한 관통공이다.
실린더 덮개(4)에는, 그 아래쪽에 형성된 연소실(10)을 향해 액체 연료를 분사하기 위한 파일럿 분사 밸브(12)가 경사지게 장착되어 있다. 이 파일럿 분사 밸브(12)에는, 연료 분사 펌프(21)가 액체 연료 탱크(22)로부터 흡인한 중유(액체 연료)가 연료 고압관(23)을 통해 공급된다. 연료 분사 펌프(21)의 피스톤은 연료 캠(41)이 캠축(39)과 함께 회전함으로써 구동된다.
배기 밸브 하우징(5)에는, 하단이 연소실(10)에 연통되고 또한 상단이 기관 배기 경로에 접속되는 배기 통로(5a)가 형성되고, 주상연(周上緣) 부분이 배기 밸브 하우징(5)의 하단에 접하여 배기 통로(5a)의 하단 부분을 폐색할 수 있는 배기 밸브(13)가 조립되어 있다.
배기 밸브(13)의 중심 부분에는, 윗쪽을 향해 돌출된 배기 밸브 봉(14)이 접속되어 있다. 이 배기 밸브 봉(14)은 배기 밸브 하우징(5)을 슬라이딩 가능하게 관통한다. 배기 밸브 봉(14)은 배기 밸브 구동부(15)에 의해 승강하여 배기 밸브(13)가 배기 통로(5a)의 하단을 폐색 혹은 개방한다.
실린더 라이너(1)의 길이방향 중간 부분에는 복수의 가스 분사 밸브(11)가, 그 분사구가 실린더 라이너(1)의 중심을 향하고 또한 소기 포트(1a)의 윗쪽에 위치하도록 장착되어 있다. 각 가스 분사 밸브(11)에는, LNG펌프(31)에 의해 LNG탱크(16)로부터 LNG가 흡인된 후 증발기(32)에서 기화된 가스 연료가 압력 조정 밸브(33) 및 가스 제어기(34)를 거쳐 공급된다. 이 가스 제어기(34)는, 가스 분사 밸브(11)에 대한 가스 연료의 공급을 온, 오프 제어하는 역할을 담당하고 있다. 또 LNG펌프(31)는 전동기(35)에 의해 구동된다.
또한 도 5에 도시한 2스트로크 듀얼 퓨얼 기관(100)은, 소기 압력 센서(36)와 크랭크각 검출 센서(37)와 제어기(38)를 구비하고 있다. 소기 압력 센서(36)는 공기탱크부(3)에 장착되어 이 공기탱크부(3)내의 공기압을 검출한다. 크랭크각 검출 센서(37)는, 연료 분사 펌프(21)를 구동하는 캠축(39)의 일단에 장착된 크랭크각 검출 기어(40)으로 대향해서 설치되어 있다. 크랭크각 검출 센서(37)는, 크랭크각 검출 기어(40)의 회전 위치로부터 크랭크각을 검출하여 크랭크각 검출 신호를 출력한다.
제어기(38)는, 크랭크각 검출 센서(37)가 발신하는 크랭크각 검출 신호에 기초하여 가스 분사 밸브(11)에서 가스 연료를 분사하는 시기를 판단함과 아울러, 가스 제어기(34)에 지령 신호를 송신하여 가스 연료의 분사 개시와 분사 정지를 제어할 수 있도록 구성되어 있다.
또한 제어기(38)는, 소기 압력 센서(36)가 검출한 공기탱크부(3)내의 공기압 변동에 따라 실린더 라이너(1)에 유입되는 공기(A)의 중량을 추정함과 아울러, 가스 제어기(34)를 작동시켜 가스 분사 밸브(11)로부터 실린더 라이너(1)내로 공급되는 가스 연료의 공급량을 조정할 수 있도록 구성되어 있다.
다음으로, 도 5에 도시한 2스트로크 듀얼 퓨얼 기관(100)의 가스 모드 운전시의 동작을 설명하기로 한다. 피스톤(6)이 하사점에 위치하고 있는 상태에서는, 과급기(미도시)로부터 공기탱크부(3)에 공급된 공기(A)가 하우징(2)의 중공부(2d), 실린더 라이너(1)의 소기 포트(1a)를 거쳐 이 실린더 라이너(1)의 내부로 받아들여진다. 이 때 배기 밸브 구동부(15)는 배기 밸브(13)를 하강시켜 배기 통로(5a)를 개방하였으며, 실린더 라이너(1)에 유입되는 공기(A)가 연소실(10)내에 잔류되어 있는 연소 가스를, 배기로서 배기 통로(5a)를 통해 외부로 내보낸다.
피스톤(6)이 상승하여 실린더 라이너(1)의 소기 포트(1a)를 막으면, 제어기(38)는 크랭크각 검출 센서(37)가 발신하는 크랭크각 검출 신호에 기초하여 가스 분사 밸브(11)에서 가스 연료를 분사하는 시기를 판단함과 아울러, 가스 제어기(34)에 지령 신호를 송신하고, 가스 분사 밸브(11)에 의한 가스 연료의 분사가 개시되어 실린더 라이너(1) 내부에서 공기(A)와 가스 연료가 혼합된다. 또 배기 밸브 구동부(15)는 배기 밸브(13)를 상승시켜 배기 통로(5a)를 막는다. 가스 연료는 피스톤(6)의 상승에 따라 압축되므로 실린더 라이너(1)내로의 가스 연료의 분사압을 높게 하지 않아도 좋다.
피스톤(6)이 실린더 라이너(1)의 가스 분사 밸브(11) 장착 부분을 통과할 경우에, 제어기(38)는 크랭크각 검출 센서(37)가 발신하는 크랭크각 검출 신호에 기초하여 가스 분사 밸브(11)로부터 가스 연료를 분사하는 시기를 판단함과 아울러, 가스 제어기(34)에 지령 신호를 송신하여 가스 분사 밸브(11)에 의한 가스 연료의 분사를 정지한다.
피스톤(6)이 상사점에 도달하여 공기(A)와 가스 연료의 혼합 기체가 최대한 압축되었을 때에 파일럿 분사 밸브(12)로부터 연소실(10)을 향해 액체 연료를 분사하면, 이 액체 연료는 연소실(10) 내부에서 자발화(自發火)된다. 이 화염에 의해 공기(A)와 가스 연료의 혼합 기체가 착화 폭발하고 이 때의 폭발 압력에 의해 피스톤(6)이 하강하며, 이 피스톤(6)은 하사점에 도달한다.
피스톤(6)이 하사점에 도달하면, 과급기(미도시)로부터 공기탱크부(3)로 공급된 공기(A)가 하우징(2)의 중공부(2d), 실린더 라이너(1)의 소기 포트(1a)를 거쳐 이 실린더 라이너(1)의 내부로 받아들여지는 상태가 됨과 아울러, 배기 밸브 구동부(15)가 배기 밸브(13)를 하강시켜 배기 통로(5a)를 개방한다. 그 후 상술한 예혼합 연소가 반복된다.
또한 도 5에 도시한 2스트로크 듀얼 퓨얼 기관(100)에서, 가스 분사 밸브(11)에서의 가스 연료 분사를 멈추고 파일럿 분사 밸브(12)에 의한 액체 연료의 분사만을 실행하면 디젤 모드 운전을 한다.
즉, 피스톤(6)이 상사점에 도달하여 공기(A)가 최대한 압축되었을 때에 파일럿 분사 밸브(12)로부터 액체 연료를 연소실(10)을 향해 분사하면 이 액체 연료는 연소실(10)의 내부에서 자발화하여 착화 폭발하고, 이 때의 폭발 압력에 의해 피스톤(6)이 하강한다.
2스트로크 엔진 중 2스트로크 듀얼 퓨얼 기관에 관련된 선행 기술문헌 정보로서는 하기의 특허문헌 1이 있다.
특허문헌 1: 일본공개특허 2008-202545호 공보
도 5에 도시한 2스트로크 듀얼 퓨얼 기관(100)에서는, 실린더 라이너(1)내에 공급한 공기(A)와 가스 연료의 혼합기(混合氣)를 피스톤(6)으로 압축한 후 파일럿 분사 밸브(12)에서 연소실(10)로 액체 연료를 분사하여 이 혼합기를 착화 폭발시키는 예혼합 연소를 채용하고 있다. 따라서 실린더 라이너(1)로의 가스 연료의 분사압을 높이지 않아도 된다는 이점이 있다. 무엇보다 정상적인 연소를 하도록 하려면 혼합기의 공연비(空燃比)가 적정할 필요가 있다. 공연비란, 실린더 라이너(1)내의 공기(A)와 가스 연료의 중량비로서, 일반적으로는 공기(A)의 중량을 가스 연료의 중량으로 나눈 것을 나타내는데, 이하에서 이 중량비란, 엔진에 공급된 실제 연료와 공기의 혼합비(공연비)와 이론 공연비(완전 연소시의 공연비)와의 비율(공기 과잉율)로서, 엔진에 흡입되는 혼합기의 공연비를 이론 공연비로 나눈 것을 나타내는 경우가 있다.
일례로서 가스 연료로서 LNG를 이용할 경우, 적정한 공연비의 범위는 완전 연소시의 이론 공연비의 1∼2배 정도이다.
그러나 공기탱크부(3)를 거쳐 실린더 라이너(1)에 유입되는 공기(A)의 중량은, 공기탱크부(3)보다 공기 유통 방향 상류측에 배치되는 과급기(미도시)의 흡입 공기 온도나, 과급기로부터 토출되는 공기를 냉각하는 공기 냉각기의 출구 공기 온도의 영향을 받아 변화된다. 따라서 상술한 공기탱크부(3)내의 공기압의 변동으로부터 실린더 라이너(1)에 유입되는 공기(A)의 중량을 추정하는 방법에서는, 이 공기(A)의 중량을 올바르게 추정할 수 없을 가능성이 있다. 따라서 목표로 하는 공연비와 실제 공연비에 괴리가 생겨 효율적으로 안정된 연소(기관의 운전)를 유지하는 것이 곤란해질 가능성이 있다.
본 발명은 상술한 실정을 감안하여 이루어진 것으로서, 가스 모드 운전시에 적정한 공연비를 얻을 수 있는 2스트로크 엔진을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명에 의하면, 2스트로크 엔진은, 가연성 가스를 주연료로 이용하는 가스 모드 운전을 적어도 실행 가능하고, 복수의 실린더와, 상기 복수의 실린더에 각각 설치되는 배기 밸브와, 공연비 제어기를 구비한다.
또 이 공연비 제어기는, 가스 모드 운전시에 상기 복수의 실린더내의 평균 공연비를 산출함과 아울러, 상기 복수의 실린더에 공급되는 공기량을 조절함으로써 상기 평균 공연비를 제어하는 기능과 각 상기 실린더내의 공연비를 각각 산출함과 아울러, 상기 배기 밸브의 폐지(閉止) 타이밍을 조절함으로써 상기 공연비를 제어하는 기능을 가지고 있다.
이 경우, 상기 가연성 가스로서 LNG를 기화시킨 가스를 이용하고, 상기 공연비 제어기는, 가스 모드 운전시에, 산출된 상기 평균 공연비가 1.5에 가까워지도록 상기 복수의 실린더에 공급되는 공기량을 조절함과 아울러, 산출된 상기 공연비가 1.0∼2.5의 범위가 되도록 상기 배기 밸브의 폐지 타이밍을 조절해도 좋다. 상기 공연비(상기 평균 공연비)는, 실린더 내에서의 혼합기의 공연비(일반적인 공연비)를 이론 공연비로 나눈 비율이다.
또 본 발명의 2스트로크 엔진은, 상기 복수의 실린더에 각각 접속되는 배기 지관(枝管)과, 상기 복수의 실린더로부터 송출되는 배기를 상기 배기 지관을 통해 모으는 배기 주관(主管)과, 상기 배기 밸브를 개폐하는 배기 밸브 구동부와, 상기 복수의 실린더에 공기를 공급하는 공기 공급관에 공기 유통 방향 상류단이 연통되어 있는 공기 도피관과, 상기 공기 도피관에 조립된 공기 도피 밸브와, 상기 배기 주관내의 공연비를 계측하는 배기 주관 공연비 센서와, 각 상기 배기 지관내의 공연비를 각각 계측하는 배기 지관 공연비 센서와, 크랭크 각도를 검출하는 크랭크각 검출 센서를 더 구비해도 좋다.
또 상기 공연비 제어기는, 가스 모드 운전시에, 상기 배기 주관 공연비 센서의 계측치로부터, 상기 평균 공연비를 산출함과 아울러, 상기 공기 도피 밸브의 개방도를 조절함으로써 상기 평균 공연비를 제어하는 기능과, 상기 배기 지관 공연비 센서의 계측치로부터 상기 공연비를 각각 산출함과 아울러, 상기 크랭크각 검출 센서의 검출치에 기초하여, 상기 배기 밸브 구동부에 의한 상기 배기 밸브의 폐지 타이밍을 조절함으로써 상기 공연비를 제어하는 기능을 가져도 좋다.
또 본 발명의 2스트로크 엔진은, 상기 배기 주관에 모인 배기의 에너지를 회전운동으로 변환하는 과급기 터빈과, 상기 과급기 터빈에 의해 구동되고 또한 공기를 승압시켜 상기 복수의 실린더에 공급하는 과급기 블로어를 더 구비해도 좋다.
또 상기 공기 공급관의 공기 유통 방향 상류단이 상기 과급기 블로어의 공기 출구에 연통되어 있어도 좋다.
또 상기 공기 도피관의 공기 유통 방향 하류단이 상기 과급기 블로어의 공기 입구에 연통되어 있어도 좋다.
또 상기 공기 도피관의 공기 유통 방향 하류단이 상기 과급기 터빈의 배기 입구에 연통되어 있어도 좋다.
본 발명의 2스트로크 엔진에 의하면 하기의 우수한 작용 효과를 얻을 수 있다.
(1) 가스 모드 운전시에, 배기 주관 공연비 센서의 계측치로부터 복수의 실린더내의 평균 공연비를 산출하고, 공기 도피 밸브의 개방도를 조절함으로써 이 평균 공연비를 제어하여, 기관 전체의 공연비를 적정한 값으로 유지할 수 있다.
(2) 또 배기 지관 공연비 센서의 계측치로부터 각 실린더내의 공연비를 산출하고, 배기 밸브 구동부에 의한 배기 밸브의 폐지 타이밍을 조절함으로써 이 공연비를 제어하여, 각 실린더의 공연비를 적정한 값으로 유지할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 제1 실시형태에서의 2스트로크 듀얼 퓨얼 기관의 개략도이다.
도 2는, 크랭크각에 대한 소기 포트의 개폐 타이밍과 배기 밸브의 개폐 타이밍의 관계를 도시한 그래프이다.
도 3은, 디젤 모드 운전시 및 가스 모드 운전시의 공연비를 도시한 그래프이다.
도 4는, 본 발명의 제2 실시형태에서의 2스트로크 듀얼 퓨얼 기관의 개략도이다.
도 5는, 종래의 2스트로크 듀얼 퓨얼 기관의 일례를 도시한 개략도이다.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 설명하기로 한다.
［제1 실시형태］
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에서의 2스트로크 듀얼 퓨얼 기관의 개략도이다. 본 실시형태의 2스트로크 듀얼 퓨얼 기관(101)(2스트로크 엔진)에서, 실린더 라이너(1), 하우징(2), 공기탱크부(3), 실린더 덮개(4), 배기 밸브 하우징(5), 피스톤(6), 피스톤 봉(7), 스태핑 박스(8), 가스 분사 밸브(11), 파일럿 분사 밸브(12), 배기 밸브(13), 배기 밸브 봉(14), 배기 밸브 구동부(15)에 의해 구성되는 기관 본체는, 도 5에 도시한 2스트로크 듀얼 퓨얼 기관(100)과 동등하다. 도 1에서, 도 5에 도시한 2스트로크 듀얼 퓨얼 기관(100)의 구성요소와 동일한 요소에 대해서는 동일한 부호를 붙이고 그 설명을 생략하는 경우가 있다.
가스 분사 밸브(11)에 가스 연료를 공급하는 수단의 구성은 종래의 2스트로크 듀얼 퓨얼 기관과 마찬가지이다. 가스 분사 밸브(11)에는, 도 5에서의 LNG펌프(31)에 의해 LNG탱크(16)로부터 LNG가 흡인된 후, 증발기(32)에서 기화된 가스 연료가 압력 조정 밸브(33) 및 가스 제어기(34)를 거쳐 공급된다.
또 파일럿 분사 밸브(12)에 액체 연료를 공급하는 수단의 구성도 종래의 2스트로크 듀얼 퓨얼 기관과 마찬가지이다. 파일럿 분사 밸브(12)에는, 도 5에서의 연료 분사 펌프(21)가 액체 연료 탱크(22)로부터 흡인한 액체 연료(중유)가 연료 고압관(23)을 통해 공급된다.
도 1에 도시한 2스트로크 듀얼 퓨얼 기관(101)은, 실린더 라이너(1)를 여러 개 구비하고 있다. 여러 개의 실린더 라이너(1)에는 배기 밸브 하우징(5)가 각각 설치되어 있다. 또 2스트로크 듀얼 퓨얼 기관(101)은, 연소실(10)로부터 배기 통로(5a)를 거쳐 외부에 송출되는 배기(G)를 모으는 배기 주관(51)과, 이 배기 주관(51)에 모인 배기(G)의 에너지로 공기(A)를 승압시키는 과급기(52)와, 이 과급기(52)가 승압시킨 공기(A)를 냉각하는 공기 냉각기(53)를 가지고 있다.
배기 주관(51)은, 복수의 배기 밸브 하우징(5)이 공용하는 배기관이다. 각 배기 밸브 하우징(5)의 배기 통로(5a)에는, 복수의 배기 지관(54)의 배기 유통 방향 상류단이 각각 접속되어 있다. 배기 주관(51)에는, 각 배기 지관(54)의 배기 유통 방향 하류단이 접속되어 있다.
과급기(52)는, 배기 주관(51)에 모인 배기(G)의 에너지를 회전운동으로 변환하는 터빈(55)(과급기 터빈)과, 이 터빈(55)에 의해 구동되고 또한 공기(A)를 승압시키는 블로어(56)(과급기 블로어)를 구비하고 있다.
터빈(55)의 배기 입구에는 터빈 입구관(57)의 배기 유통 방향 하류단이 접속되고, 이 터빈 입구관(57)의 배기 유통 방향 상류단은 배기 주관(51)에 접속되어 있다. 또 터빈(55)의 배기 출구에는 터빈 출구관(58)의 배기 유통 방향 상류단이 접속되고, 이 터빈 출구관(58)의 배기 유통 방향 하류단은 소음기(미도시)를 통해 대기 개방되어 있다.
블로어(56)의 공기 입구에는 블로어 입구관(59)의 공기 유통 방향 하류단이 접속되고, 이 블로어 입구관(59)의 공기 유통 방향 상류단은 에어 필터(미도시)를 통해 대기 개방되어 있다. 또 블로어(56)의 공기 출구에는 블로어 출구관(60)(공기 공급관)의 공기 유통 방향 상류단이 접속되어 있다.
이 과급기(52)는, 디젤 기관과 마찬가지의 액체 연료만으로 운전(디젤 모드 운전)시에 필요한 공기량을 확보할 수 있는 성능을 가지고 있다.
공기 냉각기(53)는, 공기 출구가 하우징(2) 측을 향하도록 공기탱크부(3)에 내장되어 있다. 공기 냉각기(53)의 공기 입구와 블로어 출구관(60)의 공기 유통 방향 하류단은 냉각기 입구관(61)을 통해 접속되어 있다.
도 1에 도시한 2스트로크 듀얼 퓨얼 기관(101)의 특징 부분은, 가스 모드 운전시에 과급기(52)의 블로어(56)의 공기 출구로부터 송출되는 공기(A)의 일부를, 이 블로어(56)의 공기 입구로 되돌림과 아울러, 배기 밸브(13)의 폐지 타이밍을 디젤 모드 운전시에 비해 늦추어 적정한 공연비를 얻을 수 있도록 구성한 점에 있다.
2스트로크 듀얼 퓨얼 기관(101)은, 공기 유통 방향 상류단이 과급기(52)의 블로어(56)의 공기 출구에 연통되고 또한 공기 유통 방향 하류단이 과급기(52)의 블로어(56)의 공기 입구에 연통되는 공기 도피관(62)과, 이 공기 도피관(62)에 조립된 공기 도피 밸브(63)와, 이 공기 도피 밸브(63)의 밸브체를 구동하여 개방도를 조정하는 모터(64)와, 배기 주관(51)내의 공연비를 계측하는 배기 주관 공연비 센서(65)와, 각 배기 지관(54)내의 공연비를 계측하는 배기 지관 공연비 센서(66)를 구비하고 있다. 또한 2스트로크 듀얼 퓨얼 기관(101)은, 크랭크 축에 끼워맞춰져 장착된 크랭크각 검출 기어(67)와, 이 크랭크각 검출 기어(67)의 회전 위치에서 크랭크각을 검출하여 크랭크각 검출 신호를 출력하는 크랭크각 검출 센서(68)와, 디젤 모드 운전 또는 가스 모드 운전을 선택하기 위한 지령기(69)와, 공연비 제어기(70)를 구비하고 있다.
지령기(69)는 공연비 제어기(70)로, 디젤 모드 운전 신호 또는 가스 모드 운전 신호 중 어느 하나를 택일적으로 출력하도록 구성되어 있다.
공연비 제어기(70)는, 지령기(69)에서 디젤 모드 운전 신호를 수신했을 때 공기 도피 밸브(63)의 밸브체를 구동하는 모터(64)를 작동시켜 공기 도피 밸브(63)를 닫는 기능과, 크랭크각 검출 센서(68)의 검출치에 기초하여, 배기 밸브(13)를 정상 상태로 개폐하기 위한 신호를 배기 밸브 구동부(15)에 송신하는 기능을 가지고 있다.
여기서 말하는 정상 상태란, 도 2에 도시한 바와 같이 피스톤(6)의 상사점에서부터 크랭크 각도로 80°이상 300°이하의 범위가 배기 밸브(13)의 개방 구간이 되는 상태를 나타낸다. 도 2에서 ω는 크랭크축의 회전 방향을 나타낸다.
또 공연비 제어기(70)는, 지령기(69)에서 가스 모드 운전 신호를 수신했을 때 배기 주관 공연비 센서(65)의 계측치(배기 주관(51)내의 공연비)로부터, 미리 실험에 의해 얻은 산출식을 이용하여 계측치에 걸맞는 복수의 실린더 라이너(1)내의 평균 공연비를 산출함과 아울러, 공기 도피 밸브(63)의 밸브체를 구동하는 모터(64)를 작동시켜 공기 도피 밸브(63)의 개방도를 조절함으로써 상기 평균 공연비를 제어하는 기능을 가지고 있다.
또한 공연비 제어기(70)는, 배기 지관 공연비 센서(66)의 계측치(배기 지관(54)내의 공연비)에서, 미리 실험에 의해 얻은 산출식을 이용하여 계측치에 걸맞는 각 실린더 라이너(1)내의 공연비를 산출함과 아울러, 크랭크각 검출 센서(68)의 검출치에 기초하여 배기 밸브(13)의 폐지 타이밍을 조절하기 위한 신호를 배기 밸브 구동부(15)에 송신함으로써 상기 공연비를 제어하는 기능을 가지고 있다.
배기 주관 공연비 센서(65) 및 배기 지관 공연비 센서(66)는 공연비를 직접 계측하는 센서여도 좋지만, 공연비 제어기(70)가 공연비를 산출하기 위한 정보를 취득하는 센서, 즉 배기가스중의 배기가스 농도(예를 들면 O2농도)를 계측하는 센서여도 좋다.
보다 상세하게는 공연비 제어기(70)는, 지령기(69)에서 가스 모드 운전 신호를 수신했을 때에 배기 주관 공연비 센서(65)의 계측치로부터, 미리 실험에 의해 얻은 산출식을 이용하여 계측치에 걸맞는 복수의 실린더 라이너(1)내의 평균 공연비를 산출함과 아울러, 이 평균 공연비가 1.5에 가까워지도록 공기 도피 밸브(63)의 밸브체를 구동하는 모터(64)를 작동시켜 공기 도피 밸브(63)의 개방도를 조절하는 기능을 가지고 있다.
또한 공연비 제어기(70)는, 배기 지관 공연비 센서(66)의 계측치로부터, 미리 실험에 의해 얻은 산출식을 이용하여 계측치에 걸맞는 각 실린더 라이너(1)내의 공연비를 산출함과 아울러, 이 공연비가 1.0∼2.5의 범위가 되도록, 크랭크각 검출 센서(68)의 검출치에 기초하여, 배기 밸브(13)의 폐지 타이밍을 조절하는 신호를 배기 밸브 구동부(15)에 송신하는 기능을 가지고 있다.
상기 공연비(상기 평균 공연비)는, 실린더 라이너(1)내에서의 혼합기의 공연비(일반적인 공연비)를 이론 공연비로 나눈 비율(공기 과잉율)이다. 즉, 실린더 라이너(1)내의 공연비(일반적인 공연비)를 적절히 제어하기 위해 공기 과잉율을 제어 지표로서 이용하고 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 소기 포트(1a)의 개방 구간은, 디젤 모드 운전시 또는 가스 모드 운전시 모두, 피스톤(6)의 상사점에서부터 크랭크 각도로 100°이상 260°이하의 범위이다.
배기 밸브(13)의 개방 구간은, 디젤 모드 운전시에는 피스톤(6)의 상사점에서부터 크랭크 각도로 80°이상 300°이하의 범위이다. 또 가스 모드 운전시에는 배기 밸브 구동부(15)에 의해 배기 밸브(13)의 폐지 타이밍을 크랭크 각도로 최대 320°로 하여 배기 밸브(13)의 개방 구간을 디젤 모드 운전시에 비해 확대하였다.
도 3은 디젤 모드 운전시의 공연비 부하에 대한 공기량과, 가스 모드 운전시의 공연비 부하에 대한 공기량을 도시한 그래프이다. 가스 모드 운전시의 공연비는, 디젤 모드 운전시의 공연비보다 낮은 1.0∼2.5의 범위로 설정되어 있다.
다음으로, 도 1에 도시한 2스트로크 듀얼 퓨얼 기관(101)의 동작을 설명하기로 한다.
공연비 제어기(70)는, 지령기(69)로부터 디젤 모드 운전 신호가 송신되면, 공기 도피 밸브(63)의 밸브체를 구동하는 모터(64)를 작동시켜 공기 도피 밸브(63)를 닫는다. 이로써 과급기(52)의 블로어(56)가 송출하는 공기(A)의 전량이 공기탱크부(3)로부터 하우징(2)을 거쳐 실린더 라이너(1)내에 유입된다.
또한 파일럿 분사 밸브(12)에서 연소실(10)을 향해 액체 연료를 분사하면, 도 3에 도시한 바와 같이 디젤 모드 운전시의 공연비는 가스 모드 운전시의 공연비 범위인 1.0∼2.5보다 높아진다.
공연비 제어기(70)는, 크랭크각 검출 센서(68)의 검출치에 기초하여 배기 밸브 구동부(15)에 신호를 송신하고, 도 2에 도시한 바와 같이 피스톤(6)의 상사점에서부터 크랭크 각도로 80°이상 300°이하의 범위에서 배기 밸브(13)가 열리도록 제어한다.
또 공연비 제어기(70)는, 지령기(69)로부터 가스 모드 운전 신호가 송신되면, 배기 주관 공연비 센서(65)의 계측치(배기 주관(51)내의 공연비)로부터, 미리 실험에 의해 얻은 산출식을 이용하여 계측치에 걸맞는 복수의 실린더 라이너(1)내의 평균 공연비를 산출함과 아울러, 이 평균 공연비가 1.5에 가까워지도록 공기 도피 밸브(63)의 밸브체를 구동하는 모터(64)를 작동시켜 공기 도피 밸브(63)의 개방도를 넓힌다.
공기 도피 밸브(63)의 개방도가 넓어지면 과급기(52)의 블로어(56)가 송출하는 공기(A)의 일부는, 공기탱크부(3)로부터 하우징(2)을 거쳐 실린더 라이너(1)내에 유입되지만, 공기(A)의 나머지는 공기 도피관(62)을 거쳐 블로어(56)의 공기 입구로 돌아온다. 따라서 도 3에 도시한 바와 같이, 디젤 모드 운전으로부터 평균 공연비 1.5를 목표치로 한 가스 모드 운전으로 이행시키는 「공기 도피 제어」가 행해진다. 즉, 각 실린더 라이너(1)내에 유입하는 공기(A)의 양을 감소시켜 기관 전체의 공연비를 낮출 수 있다.
복수의 실린더 라이너(1)내의 산출된 평균 공연비가 1.5여도 복수의 실린더 라이너(1) 중 하나에서는, 가스 모드 운전시 공연비의 상한치인 2.5를 웃도는 경우가 있다.
그래서 공연비 제어기(70)는, 배기 지관 공연비 센서(66)의 계측치(배기 지관(54)내의 공연비)로부터, 미리 실험에 의해 얻은 산출식을 이용하여 계측치에 걸맞는 각 실린더 라이너(1)내의 공연비를 산출함과 아울러, 이 공연비가 1.0∼2.5의 범위가 되도록 크랭크각 검출 센서(68)의 검출치에 기초하여, 배기 밸브(13)의 폐지 타이밍을 늦추는 신호를 배기 밸브 구동부(15)에 송신하고, 공기(A)의 일부를 배기 통로(5a)를 통해 실린더 라이너(1) 밖으로 배출한다.
특정 실린더 라이너(1)내의 산출된 공연비가 2.5를 웃도는 경우에는, 도 2에 도시한 바와 같이 배기 밸브(13)의 폐지 타이밍을 크랭크 각도로 최대 320°로 하여 배기 밸브(13)의 개방 구간을 확대한다. 즉, 도 3에 도시한 바와 같이 개개의 실린더 라이너(1)내의 산출된 공연비를 1.0∼2.5로 하는 「배기 밸브 폐지 타이밍 지연 제어」가 이루어지므로 각 실린더 라이너(1)내의 공연비를 적정한 값으로 유지할 수 있다.
또한 외란에 의해 기관 부하가 변동할 경우에는 상기 「공기 도피 제어」를 하는 것만으로는 적정한 공연비가 될 때까지의 시간이 길어질(응답성이 낮을) 가능성이 있지만, 상기 「배기 밸브 폐지 타이밍 지연 제어」를 함으로써 적정한 공연비가 될 때까지의 시간을 단축할(응답성이 높을) 수 있다.
또 배기 주관 공연비 센서(65)가 고장난 경우에는 배기 지관 공연비 센서(66)만으로 각 실린더 라이너(1)내의 공연비 적정화를 꾀할 수 있다.
［제2 실시형태］
도 4는 본 발명의 제2 실시형태에서의 2스트로크 듀얼 퓨얼 기관의 개략도이다. 본 실시형태의 2스트로크 듀얼 퓨얼 기관(102)(2스트로크 엔진)에서 실린더 라이너(1), 하우징(2), 공기탱크부(3), 실린더 덮개(4), 배기 밸브 하우징(5), 피스톤(6), 피스톤 봉(7), 스태핑 박스(8), 가스 분사 밸브(11), 파일럿 분사 밸브(12), 배기 밸브(13), 배기 밸브 봉(14), 배기 밸브 구동부(15)로 구성되는 기관 본체는, 도 5에 도시한 2스트로크 듀얼 퓨얼 기관(100)과 동등하다. 도 4에서, 도 5에 도시한 2스트로크 듀얼 퓨얼 기관(100) 또는 도 1에 도시한 2스트로크 듀얼 퓨얼 기관(101)의 구성요소와 동일한 요소에 대해서는 동일한 부호를 붙이고 그 설명을 생략하는 경우가 있다.
가스 분사 밸브(11)에 가스 연료를 공급하는 수단의 구성은 종래의 2스트로크 듀얼 퓨얼 기관과 마찬가지이다. 가스 분사 밸브(11)에는, 도 5에서의 LNG펌프(31)에 의해 LNG탱크(16)로부터 LNG가 흡인된 후 증발기(32)에서 기화된 가스 연료가 압력 조정 밸브(33) 및 가스 제어기(34)를 거쳐 공급된다.
또, 파일럿 분사 밸브(12)에 액체 연료를 공급하는 수단의 구성도 종래의 2스트로크 듀얼 퓨얼 기관과 마찬가지이다. 파일럿 분사 밸브(12)에는, 도 5에서의 연료 분사 펌프(21)가 액체 연료 탱크(22)에서 흡인한 액체 연료(중유)가 연료 고압관(23)을 통해 공급된다.
또 기관 본체에 부속되는 배기 주관(51), 배기 지관(54), 과급기(52)의 터빈(55), 과급기(52)의 블로어(56), 공기 냉각기(53)는, 도 1에 도시한 2스트로크 듀얼 퓨얼 기관(101)과 동등하다.
도 4에 도시한 2스트로크 듀얼 퓨얼 기관(102)의 특징 부분은, 가스 모드 운전시에, 과급기(52)의 블로어(56)의 공기 출구로부터 송출되는 공기(A)의 일부를, 같은 과급기(52)의 터빈(55)의 배기 입구(작동 가스 입구)로 유도함과 아울러, 배기 밸브(13)의 폐지 타이밍을 디젤 모드 운전시에 비해 늦춰 적정한 공연비를 얻을 수 있도록 구성한 점에 있다.
2스트로크 듀얼 퓨얼 기관(102)은, 공기 유통 방향 상류단이 과급기(52)의 블로어(56)의 공기 출구에 연통되고 또한 공기 유통 방향 하류단이 과급기(52)의 터빈(55)의 배기 입구(작동 가스 입구)에 연통되는 공기 도피관(71)과, 이 공기 도피관(71)에 조립된 공기 도피 밸브(72)와, 이 공기 도피 밸브(72)의 밸브체를 구동하여 개방도를 조정하는 모터(73)와, 배기 주관(51)내의 공연비를 계측하는 배기 주관 공연비 센서(65)와, 각 배기 지관(54)내의 공연비를 계측하는 배기 지관 공연비 센서(66)를 구비하고 있다. 또한 2스트로크 듀얼 퓨얼 기관(102)은, 크랭크 축에 끼워맞춰져 장착된 크랭크각 검출 기어(67)와, 이 크랭크각 검출 기어(67)의 회전 위치로부터 크랭크각을 검출하여 크랭크각 검출 신호를 출력하는 크랭크각 검출 센서(68)와, 디젤 모드 운전 또는 가스 모드 운전을 선택하기 위한 지령기(69)와, 공연비 제어기(74)를 구비하고 있다.
지령기(69)는 공연비 제어기(74)로, 디젤 모드 운전 신호 또는 가스 모드 운전 신호 중 어느 하나를 택일적으로 출력하도록 구성되어 있다.
공연비 제어기(74)는, 지령기(69)로부터 디젤 모드 운전 신호를 수신했을 때 공기 도피 밸브(72)의 밸브체를 구동하는 모터(73)를 작동시켜 공기 도피 밸브(72)를 닫는 기능과, 크랭크각 검출 센서(68)의 검출치에 기초하여, 배기 밸브(13)를 정상 상태로 개폐하기 위한 신호를 배기 밸브 구동부(15)에 송신하는 기능을 가지고 있다.
여기서 말하는 정상 상태란, 도 2에 도시한 바와 같이, 피스톤(6)의 상사점에서부터 크랭크 각도로 80°이상 300°이하의 범위가 배기 밸브(13)의 개방 구간이 되는 상태를 나타낸다. 도 2에서 ω는 크랭크축의 회전 방향을 나타낸다.
또 공연비 제어기(74)는, 지령기(69)로부터 가스 모드 운전 신호를 수신했을 때 배기 주관 공연비 센서(65)의 계측치(배기 주관(51)내의 공연비)로부터, 미리 실험에 의해 얻은 산출식을 이용하여 계측치에 걸맞는 복수의 실린더 라이너(1)내의 평균 공연비를 산출함과 아울러, 공기 도피 밸브(72)의 밸브체를 구동하는 모터(73)를 작동시켜 공기 도피 밸브(72)의 개방도를 조절함으로써 상기 평균 공연비를 제어하는 기능을 가지고 있다.
또한 공연비 제어기(74)는, 배기 지관 공연비 센서(66)의 계측치(배기 지관(54)내의 공연비)로부터, 미리 실험에 의해 얻은 산출식을 이용하여 계측치에 걸맞는 각 실린더 라이너(1)내의 공연비를 산출함과 아울러, 크랭크각 검출 센서(68)의 검출치에 기초하여 배기 밸브(13)의 폐지 타이밍을 조절하기 위한 신호를 배기 밸브 구동부(15)에 송신함으로써 상기 공연비를 제어하는 기능을 가지고 있다.
보다 상세하게는, 공연비 제어기(74)는 지령기(69)로부터 가스 모드 운전 신호를 수신했을 때 배기 주관 공연비 센서(65)의 계측치로부터, 미리 실험에 의해 얻은 산출식을 이용하여 계측치에 걸맞는 복수의 실린더 라이너(1)내의 평균 공연비를 산출함과 아울러, 이 평균 공연비가 1.5에 가까워지도록, 공기 도피 밸브(72)의 밸브체를 구동하는 모터(73)를 작동시켜 공기 도피 밸브(72)의 개방도를 조절하는 기능을 가지고 있다.
또한 공연비 제어기(74)는, 배기 지관 공연비 센서(66)의 계측치로부터, 미리 실험에 의해 얻은 산출식을 이용하여 계측치에 걸맞는 각 실린더 라이너(1)내의 공연비를 산출함과 아울러, 이 공연비가 1.0∼2.5의 범위가 되도록 크랭크각 검출 센서(68)의 검출치에 기초하여 배기 밸브(13)의 폐지 타이밍을 조절하는 신호를 배기 밸브 구동부(15)에 송신하는 기능을 가지고 있다.
상기 공연비(상기 평균 공연비)는, 실린더 라이너(1)내의 혼합기 공연비(일반적인 공연비)를 이론 공연비로 나눈 비율이다.
도 2에 도시한 바와 같이 소기 포트(1a)의 개방 구간은, 디젤 모드 운전시 또는 가스 모드 운전시 모두 피스톤(6)의 상사점에서부터 크랭크 각도로 100°이상 260°이하의 범위이다.
배기 밸브(13)의 개방 구간은, 디젤 모드 운전시에는 피스톤(6)의 상사점에서부터 크랭크 각도로 80°이상 300°이하의 범위이다. 또 가스 모드 운전시에는 배기 밸브 구동부(15)에 의해 배기 밸브(13)의 폐지 타이밍을 크랭크 각도로 최대 320°로 하여 배기 밸브(13)의 개방 구간을 디젤 모드 운전시에 비해 확대하였다.
도 3은 디젤 모드 운전시의 공연비 부하에 대한 공기량과 가스 모드 운전시의 공연비 부하에 대한 공기량을 도시한 그래프이다. 가스 모드 운전시의 공연비는, 디젤 모드 운전시의 공연비보다 낮은 1.0∼2.5의 범위로 설정되어 있다.
다음으로, 도 4에 도시한 2스트로크 듀얼 퓨얼 기관(102)의 동작을 설명하기로 한다.
공연비 제어기(74)는, 지령기(69)로부터 디젤 모드 운전 신호가 송신되면, 공기 도피 밸브(72)의 밸브체를 구동하는 모터(73)를 작동시켜 공기 도피 밸브(72)를 닫는다. 이로써 과급기(52)의 블로어(56)가 송출하는 공기(A)의 전량이 공기탱크부(3)에서 하우징(2)을 거쳐 실린더 라이너(1)내에 유입된다.
또한 파일럿 분사 밸브(12)로부터 연소실(10)을 향해 액체 연료를 분사하면, 도 3에 도시한 바와 같이 디젤 모드 운전시의 공연비는 가스 모드 운전시의 공연비 범위인 1.0∼2.5보다 높아진다.
공연비 제어기(74)는, 크랭크각 검출 센서(68)의 검출치에 기초하여 배기 밸브 구동부(15)에 신호를 송신하고, 도 2에 도시한 바와 같이 피스톤(6)의 상사점에서부터 크랭크 각도로 80°이상 300°이하의 범위에서 배기 밸브(13)가 열리도록 제어한다.
또 공연비 제어기(74)는, 지령기(69)로부터 가스 모드 운전 신호가 송신되면, 배기 주관 공연비 센서(65)의 계측치(배기 주관(51)내의 공연비)로부터, 미리 실험에 의해 얻은 산출식을 이용하여 계측치에 걸맞는 복수의 실린더 라이너(1)내의 평균 공연비를 산출함과 아울러, 이 평균 공연비가 1.5에 가까워지도록 공기 도피 밸브(72)의 밸브체를 구동하는 모터(73)를 작동시켜 공기 도피 밸브(72)의 개방도를 넓힌다.
공기 도피 밸브(72)의 개방도가 넓어지면 과급기(52)의 블로어(56)가 송출하는 공기(A)의 일부는 공기탱크부(3)에서 하우징(2)을 거쳐 실린더 라이너(1)내에 유입되는데, 공기(A)의 나머지는 공기 도피관(71)을 거쳐 터빈(55)의 배기 입구(작동 가스 입구)로 유도된다. 따라서 도 3에 도시한 바와 같이, 디젤 모드 운전에서 평균 공연비 1.5를 목표치로 한 가스 모드 운전으로 이행시키는 「공기 도피 제어」를 한다. 즉, 각 실린더 라이너(1)내에 유입되는 공기(A)의 양을 감소시켜 기관 전체의 공연비를 낮출 수 있다.
복수의 실린더 라이너(1)내의 산출된 평균 공연비가 1.5여도, 복수의 실린더 라이너(1)중 하나에서는 가스 모드 운전시의 공연비 상한치인 2.5를 웃도는 경우가 있다.
그래서 공연비 제어기(74)는, 배기 지관 공연비 센서(66)의 계측치(배기 지관(54)내의 공연비)로부터, 미리 실험에 의해 얻은 산출식을 이용하여 계측치에 걸맞는 각 실린더 라이너(1)내의 공연비를 산출함과 아울러, 이 공연비가 1.0∼2.5의 범위가 되도록 크랭크각 검출 센서(68)의 검출치에 기초하여 배기 밸브(13)의 폐지 타이밍을 늦추는 신호를 배기 밸브 구동부(15)에 송신하고 공기(A)의 일부를 배기 통로(5a)를 통해 실린더 라이너(1) 밖으로 방출한다.
특정 실린더 라이너(1)내의 산출된 공연비가 2.5를 웃도는 경우에는, 도 2에 도시한 바와 같이 배기 밸브(13)의 폐지 타이밍을 크랭크 각도로 최대 320°로 하여 배기 밸브(13)의 개방 구간을 확대한다. 즉, 도 3에 도시한 바와 같이 개개의 실린더 라이너(1)내의 산출된 공연비를 1.0∼2.5로 하는 「배기 밸브 폐지 타이밍 지연 제어」가 행해지므로 각 실린더 라이너(1)내의 공연비를 적정한 값으로 유지할 수 있다.
또한 외란에 의해 기관 부하가 변동될 경우에는 상기 「공기 도피 제어」를 행하는 것만으로는 적정한 공연비가 될 때까지의 시간이 길어질(응답성이 낮아질) 가능성이 있는데, 상기 「배기 밸브 폐지 타이밍 지연 제어」를 함으로써 적정한 공연비가 될 때까지의 시간을 단축할(응답성이 높을) 수 있다.
또 배기 주관 공연비 센서(65)가 고장난 경우에는, 배기 지관 공연비 센서(66)만으로 각 실린더 라이너(1)내의 공연비 적정화를 꾀할 수 있다.
본 발명의 2스트로크 듀얼 퓨얼 기관은 상술한 실시형태로만 한정되지 않으며 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 변경할 수 있다.
예를 들면, 상술한 실시형태에서는 가연성 가스를 주연료로 이용하는 가스 모드 운전과, 액체 연료만을 연료로 이용하는 디젤 모드 운전을 선택적으로 실행 가능한 2스트로크 듀얼 퓨얼 기관이 설명되었다. 그러나 가연성 가스를 주연료로 이용하는 가스 모드 운전을 적어도 실행 가능한 2스트로크 엔진이라면 본 발명을 적용할 수 있다.
또 상술한 실시형태에서는 2스트로크 엔진에 과급기가 설치되었으나, 이 과급기가 설치되지 않는 구성이어도 좋다. 공기비 제어기는 모터의 구동을 제어하여 공기 도피 밸브의 개방도를 조절하였으나, 공기비 제어기가 엔진의 실린더에 공급되는 공기량을 조정할 수 있다면 다른 구성을 이용해도 좋다.
또 상술한 실시형태에서는, 가연성 가스(가스 연료)로서 LNG가 이용되었으나 이에 한정되지 않으며 수소 가스, 탄화수소계 가스(메탄, 에탄, 에틸렌, 프로판, 부탄 등), 알코올계 가스 연료 등의 가연성 가스를 이용할 수 있다.
또 가연성 가스로서 LNG 이외의 가스를 이용할 경우에는 공연비 제어기의 제어 형태를 적절히 변경해도 좋다. 상술한 실시형태에서는 공연비 제어기는, 산출된 평균 공연비가 1.5에 가까워지도록 공기 도피 밸브의 개방도를 조절함과 아울러, 산출된 공연비가 1.0∼2.5의 범위가 되도록 배기 밸브 구동부에 의한 배기 밸브의 폐지 타이밍을 조절하였으나, 사용하는 가연성 가스에 따라 상기 평균 공연비 및 상기 공연비의 제어 목표를 적절히 변경해도 좋다.
또 상술한 실시형태에서는 공연비 제어기는, 산출된 평균 공연비가 특정 수치에 가까워지도록 공기 도피 밸브의 개방도를 넓혔으나, 사용하는 가연성 가스에 따라 공기 도피 밸브의 개방도를 좁히도록 제어해도 좋다. 또 공연비 제어기는, 산출된 공연비가 특정 수치 범위가 되도록 배기 밸브 구동부에 의한 배기 밸브의 폐지 타이밍을 늦추고 있으나, 사용하는 가연성 가스에 따라 배기 밸브의 폐지 타이밍을 앞당기도록 제어해도 좋다.
또 상술한 실시형태에서는, 공기 도피관의 공기 유통 방향 하류단이 과급기 블로어의 공기 입구 또는 과급기 터빈의 배기 입구에 접속되어 있다. 그러나 공기 도피관의 공기 유통 방향 하류단이 반드시 과급기 블로어 또는 과급기 터빈에 접속될 필요는 없으며, 예를 들면 공기 도피관의 공기 유통 방향 하류단이 대기 개방되어 있어도 좋다. 과급기로부터 토출되는 공기를 공기 도피관을 통해 기관의 외부에 일부 방출함으로써 실린더에 공급되는 공기량을 감소시켜 실린더내의 공연비를 조절할 수 있다.
또 상술한 실시형태에서는, 크랭크각 검출 신호를 출력하는 크랭크각 검출 센서는, 크랭크 축에 끼워맞춰져 장착된 크랭크각 검출 기어의 회전 위치로부터 크랭크각을 검출하였으나, 이에 한정되지 않으며 크랭크축의 회전 위치 또는 피스톤 위치 등으로부터 크랭크각을 검출해도 좋다.
또 파일럿 분사 밸브가 분사하는 액체 연료로서 중유가 이용되었으나, 다른 가연성 액체를 이용해도 좋다.
<산업상 이용 가능성>
본 발명의 2스트로크 엔진은, 가연성 가스를 주연료로 이용하는 가스 모드 운전을 적어도 실행 가능한 2스트로크 엔진에 적용 가능하다.
1　　실린더 라이너(실린더)
13　　배기 밸브
15　　배기 밸브 구동부
51　　배기 주관
52　　과급기
54　　배기 지관
55　　터빈(과급기 터빈)
56　　블로어(과급기 블로어)
60　　블로어 출구관(공기 공급관)
62　　공기 도피관
63　　공기 도피 밸브
65　　배기 주관 공연비 센서
66　　배기 지관 공연비 센서
68　　크랭크각 검출 센서
70　　공연비 제어기
71　　공기 도피관
72　　공기 도피 밸브
74　　공연비 제어기
101　　2스트로크 듀얼 퓨얼 기관(2스트로크 엔진)
102　　2스트로크 듀얼 퓨얼 기관(2스트로크 엔진)
A　　공기
G　　배기

Claims (7)

  1. 가연성 가스를 주연료로 이용하는 가스 모드 운전을 적어도 실행 가능한 2스트로크 엔진에 있어서,
    복수의 실린더와,
    상기 복수의 실린더에 공기를 공급하는 공기 공급관과,
    상기 복수의 실린더에 각각 설치되는 배기 밸브와,
    공연비(空燃比) 제어기와,
    상기 복수의 실린더에 각각 접속되는 배기 지관(枝管)과,
    상기 복수의 실린더로부터 송출되는 배기를 상기 배기 지관을 통해 모으는 배기 주관(主管)과,
    상기 배기 밸브를 개폐하는 배기 밸브 구동부와,
    상기 공기 공급관에, 공기 유통 방향 상류단이 연통되어 있는 공기 도피관과,
    상기 공기 도피관에 조립된 공기 도피 밸브와,
    상기 배기 주관내의 공연비를 계측하는 배기 주관 공연비 센서와,
    각 상기 배기 지관내의 공연비를 각각 계측하는 배기 지관 공연비 센서와,
    크랭크 각도를 검출하는 크랭크각 검출 센서를 구비하고,
    상기 공연비 제어기는 가스 모드 운전시에,
    상기 배기 주관 공연비 센서의 계측치로부터 상기 복수의 실린더내의 평균 공연비를 산출함과 아울러, 상기 공기 도피 밸브의 개방도를 조절하여 상기 공기 공급관을 통해 상기 복수의 실린더에 공급되는 공기량을 조절함으로써 상기 평균 공연비를 제어하는 기능과,
    상기 배기 지관 공연비 센서의 계측치로부터 각 상기 실린더내의 공연비를 각각 산출함과 아울러, 상기 크랭크각 검출 센서의 검출치에 기초하여 상기 배기 밸브 구동부에 의한 상기 배기 밸브의 폐지(閉止) 타이밍을 조절함으로써 상기 공연비를 개별로 제어하는 기능을 가지고 있는 2스트로크 엔진.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 가연성 가스로서 LNG를 기화시킨 가스를 이용하고,
    상기 공연비 제어기는 가스 모드 운전시에, 산출된 상기 평균 공연비가 1.5에 가까워지도록 상기 복수의 실린더에 공급되는 공기량을 조절함과 아울러, 산출된 상기 공연비가 1.0∼2.5의 범위가 되도록 상기 배기 밸브의 폐지 타이밍을 조절하는 2스트로크 엔진.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 배기 주관에 모인 배기의 에너지를 회전운동으로 변환하는 과급기 터빈과,
    상기 과급기 터빈에 의해 구동되고 또한 공기를 승압시켜 상기 복수의 실린더에 공급하는 과급기 블로어를 더 구비하고,
    상기 공기 공급관의 공기 유통 방향 상류단이 상기 과급기 블로어의 공기 출구에 연통되어 있는 2스트로크 엔진.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 공기 도피관의 공기 유통 방향 하류단이 상기 과급기 블로어의 공기 입구에 연통되어 있는 2스트로크 엔진.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 공기 도피관의 공기 유통 방향 하류단이 상기 과급기 터빈의 배기 입구에 연통되어 있는 2스트로크 엔진.
  7. 가연성 가스를 주연료로 이용하는 가스 모드 운전을 적어도 실행 가능한 2스트로크 엔진에 있어서,
    복수의 실린더와,
    상기 복수의 실린더에 공기를 공급하는 공기 공급관과,
    상기 복수의 실린더에 각각 설치되는 배기 밸브와,
    공연비(空燃比) 제어기와,
    상기 복수의 실린더에 각각 접속되는 배기 지관(枝管)과,
    상기 복수의 실린더로부터 송출되는 배기를 상기 배기 지관을 통해 모으는 배기 주관(主管)과,
    상기 배기 밸브를 개폐하는 배기 밸브 구동부와,
    상기 배기 주관내의 공연비를 계측하는 배기 주관 공연비 센서와,
    각 상기 배기 지관내의 공연비를 각각 계측하는 배기 지관 공연비 센서와,
    크랭크 각도를 검출하는 크랭크각 검출 센서를 구비하고,
    상기 공연비 제어기는 가스 모드 운전시에,
    상기 배기 주관 공연비 센서의 계측치로부터 상기 복수의 실린더 내의 평균 공연비를 산출함과 아울러, 상기 공기 공급관을 통해 상기 복수의 실린더에 공급되는 공기량을 조절함으로써 상기 평균 공연비를 제어하는 기능과,
    상기 배기 지관 공연비 센서의 계측치로부터 각 상기 실린더 내의 공연비를 각각 산출함과 아울러, 상기 크랭크각 검출 센서의 검출치에 기초하여 상기 배기 밸브 구동부에 의한 상기 배기 밸브의 폐지 타이밍을 조절함으로써 상기 공연비를 개별로 제어하는 기능을 가지고 있는 2스트로크 엔진.
KR1020137013063A 2010-10-28 2011-10-28 2스트로크 엔진 KR101491632B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010241856 2010-10-28
JPJP-P-2010-241856 2010-10-28
PCT/JP2011/074926 WO2012057310A1 (ja) 2010-10-28 2011-10-28 ２ストロークエンジン

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130105673A KR20130105673A (ko) 2013-09-25
KR101491632B1 true KR101491632B1 (ko) 2015-02-09

Family

ID=45994013

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020137013063A KR101491632B1 (ko) 2010-10-28 2011-10-28 2스트로크 엔진

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP2634398B1 (ko)
JP (2) JP5452730B2 (ko)
KR (1) KR101491632B1 (ko)
CN (1) CN103180578B (ko)
DK (1) DK2634398T3 (ko)
WO (1) WO2012057310A1 (ko)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101411395B1 (ko) 2010-08-05 2014-06-25 가부시키가이샤 아이에이치아이 2사이클 엔진
EP2826978A1 (en) * 2011-07-08 2015-01-21 Wärtsilä Schweiz AG A two-stroke internal combustion engine, method operating a two-stroke internal combustion engine and method of converting a two-stroke engine
JP5983196B2 (ja) * 2012-08-31 2016-08-31 株式会社Ihi ユニフロー掃気式２サイクルエンジン
DK3015679T3 (en) 2014-10-31 2019-03-11 Winterthur Gas & Diesel Ag Cylinder for a piston combustion engine, piston combustion engine and method for operating a piston combustion engine
EP3015699B1 (de) 2014-10-31 2018-12-05 Winterthur Gas & Diesel AG Gaszuführsystem mit einem Kontrollsystem und Zylinder für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine, Hubkolbenbrennkraftmaschine, sowie Verfahren zum Betreiben einer Hubkolbenbrennkraftmaschine
EP3121428B1 (de) * 2015-05-19 2019-07-17 Winterthur Gas & Diesel AG Verfahren zum betreiben eines grossdieselmotors, verwendung dieses verfahrens sowie grossdieselmotor
JP7125245B2 (ja) * 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 大型ディーゼル機関を運転する方法、この方法の使用、及び大型ディーゼル機関
DK3147477T3 (en) 2015-09-23 2019-01-21 Winterthur Gas & Diesel Ag Gas supply system and cylinder liner for a piston combustion engine, piston combustion engine and method of operation of a piston combustion engine
EP3156624A1 (de) * 2015-10-16 2017-04-19 Winterthur Gas & Diesel AG Verfahren zum betreiben eines langsam laufenden grossdieselmotors, sowie langsam laufender grossdieselmotor
FR3044713B1 (fr) * 2015-12-08 2017-12-01 Continental Automotive France Procede et dispositif de determination du debit d'air entrant dans le collecteur d'admission d'un moteur a deux temps
KR102338124B1 (ko) * 2016-10-17 2021-12-13 한국조선해양 주식회사 선박용 엔진
EP3404237B1 (de) * 2017-05-15 2021-01-27 Winterthur Gas & Diesel AG Verfahren zum betreiben eines grossdieselmotors sowie grossdieselmotor
KR102237209B1 (ko) * 2017-10-24 2021-04-07 현대중공업 주식회사 선박용 엔진 및 선박용 엔진 제어방법
DK180308B1 (en) * 2019-06-13 2020-10-28 Man Energy Solutions Filial Af Man Energy Solutions Se Tyskland A large two-stroke uniflow scavenged gaseous fueled engine and method for controlling conditions in combustion chamber
EP3926154A1 (de) * 2020-06-18 2021-12-22 Winterthur Gas & Diesel AG Längsgespülter grossmotor
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
DK181653B1 (en) * 2023-02-24 2024-09-04 Man Energy Solutions Filial Af Man Energy Solutions Se Tyskland A large turbocharged two-stroke uniflow crosshead internal combustion engine and method for operating such engine

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004239065A (ja) * 2003-02-03 2004-08-26 Toyota Motor Corp レシプロエンジンおよびその制御方法
JP2004257331A (ja) * 2003-02-27 2004-09-16 Toyota Motor Corp 圧縮自着火運転可能なエンジン
JP2010001861A (ja) * 2008-06-23 2010-01-07 Mazda Motor Corp 多気筒エンジンの空燃比制御方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5086737A (en) * 1989-06-29 1992-02-11 Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha Fuel injection timing control system for an internal combustion engine with a direct fuel injection system
JPH0354352A (ja) * 1989-07-21 1991-03-08 Toyota Motor Corp Ｌｐｇエンジンの空燃比制御装置におけるアイドル診断装置
JPH06288210A (ja) * 1993-03-31 1994-10-11 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 大形２サイクルエンジンの排気弁油圧駆動装置
JPH08144817A (ja) * 1994-11-16 1996-06-04 Yamaha Motor Co Ltd ２サイクルエンジンの制御装置
JPH08177692A (ja) * 1994-12-27 1996-07-12 Yamaha Motor Co Ltd ２サイクルエンジンの点火時期補正装置
JP2002081323A (ja) * 2000-07-07 2002-03-22 Honda Motor Co Ltd ２サイクル内燃機関
JP3858992B2 (ja) * 2002-09-30 2006-12-20 三菱自動車工業株式会社 内燃エンジンの排気浄化触媒装置
JP2006132440A (ja) * 2004-11-05 2006-05-25 Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp Ｅｇｒ装置
US7117830B1 (en) * 2005-11-23 2006-10-10 Ford Global Technologies, Llc System and method for direct injection of gaseous fuel into internal combustion engine
JP4797868B2 (ja) * 2006-08-01 2011-10-19 マツダ株式会社 過給機付きエンジン
JP2008064078A (ja) * 2006-09-11 2008-03-21 Denso Corp 内燃機関の制御装置
JP2008202545A (ja) 2007-02-21 2008-09-04 Mitsubishi Heavy Ind Ltd デュアルフュールエンジン
JP2010241856A (ja) 2009-04-01 2010-10-28 Asahi Kasei Chemicals Corp 樹脂組成物

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004239065A (ja) * 2003-02-03 2004-08-26 Toyota Motor Corp レシプロエンジンおよびその制御方法
JP2004257331A (ja) * 2003-02-27 2004-09-16 Toyota Motor Corp 圧縮自着火運転可能なエンジン
JP2010001861A (ja) * 2008-06-23 2010-01-07 Mazda Motor Corp 多気筒エンジンの空燃比制御方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2012057310A1 (ja) 2014-05-12
JP5764649B2 (ja) 2015-08-19
EP2634398B1 (en) 2020-08-26
CN103180578A (zh) 2013-06-26
JP2014058984A (ja) 2014-04-03
JP5452730B2 (ja) 2014-03-26
KR20130105673A (ko) 2013-09-25
WO2012057310A1 (ja) 2012-05-03
CN103180578B (zh) 2016-05-04
EP2634398A1 (en) 2013-09-04
EP2634398A4 (en) 2018-01-10
DK2634398T3 (da) 2020-11-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101491632B1 (ko) 2스트로크 엔진
JP5587091B2 (ja) ２ストロークガス機関
KR101702549B1 (ko) 2스트로크 유니플로 엔진
US9334813B2 (en) Control system for a dual-fuel engine
US20050235952A1 (en) Homogeneous charge compression ignition engine and method for operating homogeneous charge compression ignition engine
KR20200120875A (ko) 내연기관
EP2905450B1 (en) Uniflow scavenging 2-cycle engine
JP2014522941A (ja) ２−ストローク内燃エンジン、２−ストローク内燃エンジンの運転方法及び２−ストロークエンジンの変換方法
US10907559B2 (en) Control device for internal combustion engine and control method for internal combustion engine
JP2023158196A (ja) 燃焼システム及び方法
JP2019108869A (ja) 圧縮端圧力制御装置及びエンジンシステム
DK180717B1 (en) A large low speed turbocharged two-stroke uniflow scavenge internal combustion engine with crossheads
JP2014101884A (ja) ２ストロークガス機関
DK180517B1 (en) A large low speed turbocharged two-stroke uniflow scavenge internal combustion engine with crossheads and method of operating of such engine
DK181214B1 (en) A large two-stroke uniflow scavenged gaseous fueled engine and method for controlling supply of liquid fuel
WO2019049878A1 (ja) エンジン制御システム
JP7381191B2 (ja) 圧縮比制御装置及びエンジンシステム
JP7309111B2 (ja) エンジンシステム
KR20230062142A (ko) 이중연료엔진
JP2023064711A5 (ko)
JP2021055659A (ja) 燃料改質エンジン
EP2910756A1 (en) Cylinder balanced operation of internal combustion engines
GB2548854A (en) Controlling fuel supply to pre-combustion chamber of engine
AU2007202293A1 (en) Process for use with dual-fuel systems

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180103

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190116

Year of fee payment: 5