KR101842311B1 - 일시적 로드 변화 시 내연 피스톤 엔진의 작동 방법, 내연 엔진의 작동을 제어하기 위한 제어 시스템, 및 피스톤 엔진 - Google Patents

일시적 로드 변화 시 내연 피스톤 엔진의 작동 방법, 내연 엔진의 작동을 제어하기 위한 제어 시스템, 및 피스톤 엔진 Download PDF

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Abstract

본 발명은 일시적 로드 변화 시에 내연 피스톤 엔진 (10) 을 작동하는 방법에 관한 것이고, 이 방법은 엔진의 연소 챔버 내로 산소 함유 가스를 도입하는 단계, 엔진의 연소 챔버 내로 가스 연료를 도입하는 단계, 엔진의 연소 챔버 내로 액체 연료를 도입하는 단계, 산소를 이용하여 연소 챔버 내에서 제 1 연료 및 액체 연료를 연소하는 단계, 엔진의 로드를 나타내는 하나 이상의 신호들을 생성하는 단계를 포함한다. 연소 챔버 내로 도입될 가스 연료의 양과 액체 연료의 양의 비율이 엔진의 로드를 나타내는 하나 이상의 상기 신호들에 근거하여 결정된다. 또한, 본 발명은 제어 시스템에 관한 것이고, 제어 시스템 (100) 을 구비한 엔진에 관한 것이다.

Description

일시적 로드 변화 시 내연 피스톤 엔진의 작동 방법, 내연 엔진의 작동을 제어하기 위한 제어 시스템, 및 피스톤 엔진{METHOD OF OPERATING AN INTERNAL COMBUSTION PISTON ENGINE IN TRANSIENT LOAD CHANGE, A CONTROL SYSTEM FOR CONTROLLING THE OPERATING OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE, AND A PISTON ENGINE}
본 발명은 청구항 1 의 전제부에 따른 내연 피스톤 엔진을 작동하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 가스형태 연료를 연소시키도록 구성된 내연 피스톤 엔진의 작동을 제어하기 위한 제어 시스템에 관한 것이며, 제어 시스템은 엔진의 로드를 나타내는 하나 이상의 신호들을 수신하도록 구성된 입력 유닛, 하나 이상의 신호들을 처리하도록 구성된 처리 유닛 및 하나 이상의 상기 제어 신호들을 보내어 가스형태 연료의 엔진 연소 챔버들 내로의 도입과 액체 연료의 엔진 연소 챔버 내로의 도입을 제어하도록 구성된 출력 유닛을 포함한다.
또한, 본 발명은 제어 시스템을 포함하는 피스톤 엔진에 관한 것이다.
발전소의 대형 엔진들이 일반적으로 어느 정도 크지 않은 로드 변화들을 가지고 작동된다고 하더라도, 실질적으로 빠른 로드 변화들이 요구되는 상황이 있다. 여기서, 대형 엔진들은 실린더 당 150 kW 초과의 동력이 생성될 수도 있는 이러한 피스톤 엔진으로 간주된다.
엔진의 로드를 빠르게 증가시키는 능력이 중요한 안전 특성인 해양 선박들의 엔진들과 특히 관련된 문제가 있다. 0-33 %, 33-66 % 및 66-100 % 엔진 로드 사이 로드 단계들이 선박에 조향 동력을 빠르게 제공하기 위하여 제공될 수도 있다는 점이 전형적으로 요구된다. 이러한 동력의 빠른 증가가 달성되지 않는다면, 이것은 불충분한 거동 능력 및 따라서 위험한 상황들을 초래할 수도 있다. 특히 엔진이 프로펠러 샤프트에 직접적으로 연결된 장착물들에 있어서, 다른 문제는 거친 바다에서 작동될 때 엔진이 겪는 로드의 급작스러운 변화이다.
전력 및/또는 화력 (heat power) 을 생산하는 발전소들에 장착된 엔진들로 로드를 매우 빠르게 감당하는 것이 또한 더욱 더 중요해져 왔다. 일 양태로서 전기 그리드 (electric grid) 에 연결된 풍력 발전 시스템들의 증가하는 개수는 발전소 엔진들의 작동과 관련되는 것이고, 또한 더욱 가변적인 그리드 주파수 (grid frequency) 로 이어져 왔다. 그리드 주파수의 안정성을 향상시키기 위해, 전력 그리드 시스템의 다양한 운영자들이 발전 시스템을 효율적, 신뢰적, 경제적 그리고 안정적 방식으로 계획, 개발, 유지 및 운영하도록 지켜져야 하는 규칙들, 가이드라인들 및/또는 표준들을 규정하는 소위 그리드 코드들 (grid codes) 이 더욱 엄격해져 왔고, 여기서 비-풍력 발전소들이 그리드 주파수를 그 전보다 더 큰 정도로 지원할 것이 요구된다.
바람직하게는 대형 가스 엔진은 실린더 내에 공기와 가스 연료 혼합물이 완전 연소를 위해서 필요한 공기보다 더 많은 공기를 갖도록 작동된다. 희박 연소 (lean combustion) 는 피크 온도들 (peak temperatures) 을 감소시키고, 따라서 NOX 배출물들을 감소시킨다. 효율이 증가되고 노킹 (knocking) 을 방지하면서 더 높은 출력이 달성된다. 희박 공기-연료 혼합물의 연소는 적은 양의 액체 파일럿 연료 (pilot fuel), 예를 들어 라이트 연료유 (light fuel oil; LFO) 를 실린더 내에 주입함으로써 시작된다. 파일럿 연료는, 엔진의 연소 챔버 내에서 공기-가스 연료 혼합물을 점화시키기 위한 고-에너지 점화원을 제공하여 종래의 디젤 프로세스로 점화된다.
특히 가스 엔진들은 공기-연료 비의 편차에 민감하다. 엔진 로드의 변화들이 큰 경우에, 엔진은 따라서 실린더 노크 및 실화 (misfire) 하는 경향이 생기고, 이는 잠재적으로는 위험한 상황들을 유발할 수도 있다.
본 발명의 목적은, 안전하고 신뢰성 있는 작동을 제공하는, 일시적 로드 변화 시에 내연 피스톤 엔진을 작동하는 방법을 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은, 엔진의 성능을 향상시켜 급작스런 로드 변화들에 대처케 하는, 가스 연료 작동가능 피스톤 엔진, 예를 들어 혼소 엔진 (dual fuel engine) 을 위한 제어 시스템을 제공하는 것이다. 본 발명의 특정 목적은 가스 연료를 주 연료로 그리고 액체 연료를 파일럿 연료로 이용하는 가스 연료 작동식 피스톤 엔진을 위한 제어 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은, 일시적 로드 변화 시, 가스 연료를 주 연료로 그리고 액체 연료를 파일럿 연료로 이용하는 내연 피스톤 엔진을 작동하는 이하의 방법에 의해서 실질적으로 충족된다: 방법은,
- 엔진의 연소 챔버 내로 산소 함유 가스를 도입하는 단계,
- 엔진의 연소 챔버 내로 가스 연료를 도입하는 단계,
- 엔진의 연소 챔버 내로 액체 연료를 도입하는 단계,
- 산소를 이용하여 연소 챔버 내에서 가스 연료와 액체 연료를 연소하는 단계,
- 엔진의 로드를 나타내는 하나 이상의 신호들을 생성하는 단계,
- 엔진의 로드를 나타내는 하나 이상의 상기 신호들에 근거하여 연소 챔버 내로 도입될 가스 연료의 양과 액체 연료의 양의 비를 결정하는 단계,
- 엔진의 로드를 나타내는 하나 이상의 신호들이 증가되는 경우에, 도입되는 액체 연료의 양에 대한 도입되는 가스 연료의 양의 비가 변경되는 단계를 포함하고,
- 연소 챔버 내로 도입될 가스 연료의 양과 액체 연료의 양의 비가 엔진의 로드를 나타내는 하나 이상의 신호들의 시간 도함수로 정의되도록 결정되고,
- 시간 도함수에 대한 변화 마진 (margin) 은 가스 연료의 양과 액체 연료의 양의 비를 결정하기 위해서 정의되거나 또는 이용가능하게 되고, 그리고
- 실제 시간 도함수가 시간 도함수에 대한 변화 마진 값보다 큰 경우에 가스 연료의 양과 액체 연료의 양의 비가 감소되는 것을 본 발명의 특징으로 한다.
이와 같은 식으로, 엔진 작동의 작동 안정성을 감소시키기 않으면서, 주입되는 가스 연료와 파일럿 연료 사이의 비를 제어함으로써 급작스러운 로드 변화들에 대처하는 것이 가능하다. 본 발명으로, 가스 연료 작동식 혼소 엔진의 실화 및/또는 실린더 노킹의 위험을 감소시키는 것이 가능하다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 엔진의 로드를 나타내는 하나 이상의 신호들이 증가되는 경우에 연소 챔버 내로 도입되는 산소의 양이 또한 증가된다. 연소 챔버로 도입되는 산소의 양은 연소 챔버 내로 채워지는 공기의 양을 증가시킴으로써 증가된다. 이것은 엔진이 터보 차져를 구비할 때 웨이스트 게이트의 작동을 제어함으로써 달성될 수도 있다. 연소 챔버 내로 도입되는 산소의 양은 대안적으로 또는 추가적으로, 가능하다면, 엔진에 연결가능한 압축 공기 챔버로부터 공기를 제공함으로써 증가될 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 혼소 엔진은 복합식 디젤 사이클과 오토 사이클 (otto cycle) 로 작동되는 것으로 간주될 수도 있고, 여기서 액체 (파일럿) 연료 연소는 디젤 사이클에 적용되고 가스 연료 연소는 액체 연료의 압축 점화로 점화되는 오토 사이클에 적용되며 액체 연료의 양을 증가시킴으로써 비를 변화시키는 것은 교란들에 덜 영향을 받는다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 내연 피스톤 엔진을 작동하는 방법은 슈퍼차져를 이용하는 엔진의 연소 챔버들 내로 산소 함유 가스를 도입하는 것을 포함하고, 연소 챔버 내로 도입되는 산소의 양은 슈퍼차져를 제어하여 압축기부의 동력을 증가시킴으로써 증가된다. 슈퍼차져는 기계적으로 구동될 수도 있으며 이 경우에 동력의 증가는 선택적으로 슈퍼차져에 연결된 전기 모터에 의해서 얻어질 수도 있다.
엔진의 연소 챔버들 내로 산소 함유 가스를 도입하는 것은 터보차져를 이용하여 실시될 수 있고, 터보차져에서 배기 가스들의 에너지가 터보차져의 터빈부에서 이용되어 압축기부를 구동한다. 연소 챔버 내로 도입되는 산소의 양이 터보차져의 터빈부의 웨이스트 게이트의 상태를 제어함으로써 증가될 수 있기 때문에, 이것이 바람직하다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 연소 챔버 내로 도입되는 산소의 양은 엔진의 흡기 밸브(들) 의 개방 시간을 증가시킴으로써 증가된다. 이것은 슈퍼차져의 압축기부의 동력을 증가하는 것 대신에 또는 이에 부가하여 실시될 수도 있다.
바람직한 로드가 달성되면 가스 연료와 파일럿 연료 사이의 비는 기존의 비 또는 공칭 비 (nominal ratio) 로 복귀되도록 조정된다.
또한, 본 발명의 목적들은 가스 연료를 연소하도록 구성된 내연 피스톤 엔진의 작동을 제어하기 위한 하기 제어 시스템에 의해서 실질적으로 만족될 수 있다: 제어 시스템은,
- 엔진의 로드를 나타내는 하나 이상의 신호들을 수신하도록 구성된 입력 유닛;
- 하나 이상의 상기 신호들을 처리하도록 구성된 처리 유닛;
- 엔진의 연소 챔버들 내로 가스 연료의 도입과 엔진의 연소 챔버 내로 액체 연료의 도입을 제어하는 하나 이상의 제어 신호들을 송신하도록 구성된 출력 유닛;
- 작동 시에 입력 유닛에 의해서 수신된 엔진의 로드를 나타내는 하나 이상의 상기 신호들에 근거하여 가스 연료와 액체 연료의 도입을 제어하는 제어 신호들을 정의하도록 구성된 논리 유닛을 포함하는 제어 시스템을 포함하고,
논리 유닛은 엔진의 로드를 나타내는 하나 이상의 신호들이 증가되는 경우에 액체 연료의 양에 대한 가스 연료의 양의 비가 감소되도록 가스 연료와 액체 연료의 도입을 제어하는 제어 신호들을 정의하도록 구성된다.
바람직하게는 논리 유닛은,
- 엔진의 로드를 나타내는 하나 이상의 신호들의 시간 도함수를 정의하고,
- 시간 도함수에 대한 변화 마진 값을 정의하거나 이용가능하게 하고,
- 실제 시간 도함수가 시간 도함수에 대한 변화 마진 값보다 큰 경우에 연소 챔버 내로 도입될 가스 연료의 양과 액체 연료의 양의 비를 감소시키는 명령 신호를 송신하도록 구성된다.
논리 유닛은 실제 시간 도함수가 변화 마진보다 큰 경우에 연소 챔버 내로 도입되는 산소를 증가시키는 명령 신호를 송신하도록 구성되는 것이 또한 바람직하다.
바람직하게는 제어 시스템은 엔진의 스피드와 로드의 함수로서 비율 값이 주어진 저장 유닛을 포함하거나 또는 저장 유닛과 통신되도록 구성된다.
또한 본 발명의 목적들은 가스 연료로 작동되는, 상기 설명된 제어 시스템을 포함하는 피스톤 엔진에 의해서 실질적으로 만족된다.
이하, 본 발명이 첨부된 예시적 개략도들을 참조하여 설명될 것이다.
도 1 은 본 발명의 일 실시형태를 도시하고,
도 2 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 내연 피스톤 엔진의 작동 방법을 흐름도로 도시한다.
도 1 은 소위 혼소 엔진 (10) 을 개략적으로 도시한다. 엔진 (10) 은 몸체 또는 블록 (12) 및 그 내부의 실린더들 (14) 을 구비한다. 엔진의 작동 동안에 기계적 동력은 전형적으로 플라이 휠을 구비한 크랭크 샤프트 (16) 를 통해서 제공된다. 엔진은 슈퍼차져 (20) 를 구비한다. 그 타입에 의존하는 슈퍼차져 (20) 는 산소 함유 가스를 엔진의 실린더들 내의 연소 챔버 내로 도입시키는 적어도 하나의 압축기부 (22) 를 포함한다. 전형적으로 산소 함유 가스는 외기이나, 상기 가스는 또한 재순환 배기 가스를 함유할 수도 있다. 바람직하게는 슈퍼차져는 엔진의 배기 가스로부터 얻어진 에너지를 이용하는 터빈부 (24) 에 의해서 압축기부 (22) 가 구동되는 터보차져이다. 터보차져 터빈부 (24) 는, 배기 가스가 터빈부를 바이-패스하게 하는 웨이스트 게이트 (26) 를 구비하고 따라서 압축기부 (22) 에 의해서 행해지는 일 (work) 을 조절가능한 본 발명의 일 실시형태에 따른 것이다.
엔진은 소위 혼소 엔진이고, 이 혼소 엔진의 주 연료는 가스 연료이다. 따라서, 엔진 (10) 은 가스 연료를 엔진의 작동 사이클에 따라서 각각의 연소 챔버 내로 도입하도록 구성된 가스 연료 공급 시스템 (28) 을 구비한다. 상기 가스 연료 공급 시스템은 각각의 실린더 헤드의 흡기 밸브들 (도시 안됨) 상류에서 흡기 채널과 연결된 가스 연료 유입 밸브 (30) 를 포함한다. 각각의 가스 연료 유입 밸브는 가스 연료 소스 (34) 로부터 연료를 공급하는 가스 연료 공급 라인 (32) 과 연결된다.
또한 엔진 (10) 은, 엔진의 연소 챔버 내에서 가스 연료를 점화하기 위해서 엔진의 작동 사이클에 따라서 액체 연료를 각각의 연소 챔버 내에 또는 엔진의 연소 챔버의 프리-챔버 (40) 에 도입하도록 구성된 액체 연료 공급 시스템 (29) 을 구비한다. 도 1 의 실시형태에서, 액체 연료 공급 시스템은 프리-챔버 (40) 와 연결된 연료 주입 밸브들 (38) 을 포함한다. 각각의 연료 주입 밸브 (38) 는 액체 연료 소스 (44) 로부터 연료를 공급하는 연료 공급 라인 (42) 에 연결된다. 연료 공급 라인 (42) 이 소위 커먼 레일 시스템 (common rail system; 도시 안됨) 을 포함할 수도 있다는 점이 분명하다. 전형적으로 액체 연료는 예를 들어 라이트 연료유이다.
또한 엔진은 제어 시스템 (100) 을 구비한다. 제어 시스템은 하나 이상의 측정 장치들로부터 엔진의 로드를 나타내는 하나 이상의 신호들을 수신하도록 구성된 입력 유닛 (104) 을 포함한다. 또한 제어 시스템은 엔진의 작동을 제어하는 하나 이상의 제어 신호들을 송신하도록 구성된 출력 유닛 (106) 을 포함한다. 제어 시스템은 제어 시스템에 의해서 수신된 또는 송신될 상기 하나 이상의 신호들을 처리하도록 구성된 처리 유닛 (110) 을 더 포함한다. 도 1 의 실시형태에 따르면, 출력 유닛 (106) 은 하나 이상의 제어 신호들을 송신하여 엔진의 연소 챔버 내로 가스 연료의 도입과 엔진의 연소 챔버 내로 액체 연료의 도입을 제어하도록 구성된다.
제어 시스템은, 작동 시에 입력 유닛에 의해서 수신된 엔진의 로드를 나타내는 하나 이상의 상기 신호들에 근거하여 가스 연료 및 액체 연료의 도입을 제어하도록 하나 이상의 제어 신호들을 정의하도록 구성된 논리 유닛 (108) 을 더 구비한다.
제어 시스템은 제어 시스템의 제어 하에서 가스 연료 유입 밸브들 (30) 및 연료 주입 밸브들 (38) 의 개방 및 폐쇄를 작동하기 위한 가스 연료 공급 액츄에이터 (35) 및 액체 연료 공급 액츄에이터 (45) 를 더 구비한다. 또한 제어 시스템은 엔진 스피드 신호 소스 (112) 및 엔진 로드 신호 소스 (114) 를 구비한다.
도 1 및 도 2 를 참조하면, 혼소 작동식 내연 피스톤 엔진을 작동하는 방법은 엔진 로드를 나타내는 신호가 검출되거나 또는 결정되도록 (단계 210) 실시된다. 엔진 로드를 나타내는 신호는 엔진 작동 파라미터들의 하나 또는 수개의 측정치들에 근거하여 결정될 수도 있다. 도 1 에 도시된 바와 같이, 하나의 이러한 측정치는 엔진의 스피드 (112) 이다. 엔진 로드를 나타내는 신호가 직접적 또는 간접적 측정치들 및 다른 정보를 이용하는 많은 방식으로 제공될 수도 있다는 점이 당업자에게는 명확하다.
엔진 로드를 나타내는 신호는 이전의 결정된 엔진 로드를 나타내는 신호와 비교된다. 엔진 로드의 변화가 미리 결정된 변화 마진 값보다 더 큰 경우 (단계 220), 즉 이러한 증가가 검출되었을 때, 연료 비, 즉 주입되는 가스 연료 양 / 주입되는 파일럿 연료 양이 감소된다 (단계 240). 그렇지 않다면, 연료 비는 변하지 않는다 (단계 260).
미리 결정된 변화 마진 값은 특히 일시적 로드 변화들을 위해서 결정된 범위 또는 윈도우일 수 있다. 여기서 일시적 로드 변화는 특히 종래 기술에 따라 단지 주 연료 주입 및 산소를 제어함으로써 결함 상황, 예를 들어 실화로 이어지는 로드 증가를 요구하는 로드 단계를 의미한다. 미리 결정된 변화 마진 값은, 예를 들어 kW/s 의 로드 증가에 대한 특정 수치일 수 있다.
비율은 더 많은 액체 연료 (예를 들어 LFO) 가 주입되도록 증가된다. 이것은 로드를 감당하도록 엔진의 성능을 증가시키기 때문에 유리하다. 액체 연료 연소가 적용되는 디젤 사이클이 공기 과잉에 대해서 덜 민감하기 때문에, 엔진은 증가된 산소의 양으로 작동되도록 제어될 수도 있다. 공기 흐름의 증가가 이 스테이지 동안에 달성되고, 이는 다음으로 터보차져 스피드의 램프 율을 증가시키도록 웨이스트 게이트 밸브 (26) 는 또한 웨이스트 게이트 제어 장치 (116) 에 의해서 제어될 수 있다.
현재의 엔진 스피드 및 로드의 함수로서 주어진 비율은 제어 시스템 (100) 에 저장될 수도 있거나 또는 제어 시스템에 이용가능할 수도 있다.
바람직한 로드가 달성되었을 때 가스 연료와 파일럿 연료 사이의 비율은 기존의 비 또는 공칭 (nominal) 비로 복귀되도록 조정된다.
본 발명이 현재 가장 바람직한 실시형태들로 간주되는 것과 관련하여 예시의 방법으로서 여기서 설명되었지만, 본 발명이 개시된 실시형태들에만 한정되는 것이 아니라, 첨부된 청구범위에 정의된 바와 같이, 본 발명의 특징들의 다양한 조합들 또는 변경들, 및 본 발명의 범위 내에 포함되는 다른 몇몇 적용들을 커버하도록 의도된다. 상기 실시형태와 관련하여 언급된 상세한 설명은 이러한 조합이 기술적으로 가능하다면 다른 실시형태와 관련하여 이용될 수도 있다.

Claims (13)

  1. 일시적 로드 변화 시, 주 연료로서 가스 연료 및 파일럿 연료로서 액체 연료를 이용하는 내연 피스톤 엔진의 작동 방법으로서,
    - 상기 엔진의 연소 챔버 내로 산소 함유 가스 연료를 도입하는 단계,
    - 상기 엔진의 상기 연소 챔버 내로 가스 연료를 도입하는 단계,
    - 상기 엔진의 상기 연소 챔버 내로 액체 연료를 도입하는 단계,
    - 산소를 이용하여 상기 연소 챔버 내에서 제 1 연료 및 액체 연료를 연소하는 단계,
    - 상기 엔진의 로드를 나타내는 하나 이상의 신호들을 생성하는 단계,
    - 상기 엔진의 로드를 나타내는 하나 이상의 상기 신호들에 근거하여 상기 연소 챔버 내로 도입될 상기 가스 연료의 양과 상기 액체 연료의 양의 비율을 결정하는 단계,
    - 상기 엔진의 로드를 나타내는 하나 이상의 상기 신호들이 증가되는 경우에, 도입되는 상기 액체 연료의 양에 대한 도입되는 상기 가스 연료의 양의 비율이 변화되는 단계를 포함하고,
    - 상기 연소 챔버 내로 도입될 상기 가스 연료의 양과 상기 액체 연료의 양의 비율은 상기 엔진의 로드를 나타내는 하나 이상의 상기 신호들의 시간 도함수가 정의되도록 결정되고,
    - 상기 시간 도함수에 대한 변화 마진 값은 상기 가스 연료의 양과 상기 액체 연료의 양의 비율을 결정하기 위하여 정의되거나 또는 이용가능하게 되고, 그리고
    - 실제 시간 도함수가 상기 시간 도함수에 대한 상기 변화 마진 값보다 더 큰 경우에 상기 연소 챔버 내로 도입될 상기 가스 연료의 양과 상기 액체 연료의 양의 비율이 감소되는, 내연 피스톤 엔진의 작동 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    - 상기 엔진의 로드를 나타내는 하나 이상의 상기 신호들이 증가하는 경우에 상기 연소 챔버 내로 도입되는 산소의 양이 증가하는, 내연 피스톤 엔진의 작동 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    - 도입되는 상기 액체 연료의 양에 대한 도입되는 상기 가스 연료의 양의 비율은 상기 액체 연료의 도입 양을 증가시킴으로써 변화되는, 내연 피스톤 엔진의 작동 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 상기 가스 연료는 가스 연료이고 산소 함유 가스와 함께 상기 연소 챔버 내로 도입되고, 그리고
    - 상기 액체 연료는 액체 연료이고 상기 연소 챔버에 또는 상기 연소 챔버의 프리-챔버 (pre-chamber) 에 직접적으로 도입되는, 내연 피스톤 엔진의 작동 방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    - 상기 엔진의 상기 연소 챔버들 내로 산소 함유 가스를 도입하는 것은 슈퍼차져를 이용하여 실시되고,
    - 상기 연소 챔버 내로 도입되는 산소의 양은 상기 슈퍼차져의 압축기부의 동력을 증가시키도록 상기 슈퍼차져를 제어함으로써 증가되는, 내연 피스톤 엔진의 작동 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    - 상기 엔진의 상기 연소 챔버들 내로 산소 함유 가스를 도입하는 것은 터보 차져를 이용하여 실시되고,
    - 상기 연소 챔버 내로 도입되는 산소의 양은 상기 터보차져의 웨이스트 게이트를 폐쇄하는 것을 제어함으로써 증가되는, 내연 피스톤 엔진의 작동 방법.
  7. 제 2 항 또는 제 5 항에 있어서,
    - 상기 연소 챔버 내로 도입되는 산소의 양은 상기 엔진의 흡기 밸브(들) 의 개방 시간을 증가시킴으로써 증가되는, 내연 피스톤 엔진의 작동 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    - 원하는 로드가 달성되었을 때 상기 가스 연료와 파일럿 연료 사이의 비율은 기존의 비 또는 공칭 비로 복귀되도록 조정되는, 내연 피스톤 엔진의 작동 방법.
  9. 가스 연료를 연소하도록 구성된 내연 피스톤 엔진의 작동을 제어하기 위한 제어 시스템으로서,
    - 상기 엔진의 로드를 나타내는 하나 이상의 신호를 수신하도록 구성된 입력 유닛,
    - 하나 이상의 상기 신호들을 처리하도록 구성된 처리 유닛,
    - 상기 엔진의 연소 챔버 내로 액체 연료의 도입과 상기 엔진의 상기 연소 챔버들 내로 가스 연료의 도입을 제어하는 하나 이상의 제어 신호들을 송신하도록 구성된 출력 유닛,
    - 작동 시에 상기 입력 유닛에 의하여 수신된 상기 엔진의 로드를 나타내는 하나 이상의 상기 신호들에 근거하여 상기 가스 연료와 상기 액체 연료의 도입을 제어하는 제어 신호들을 정의하도록 구성된 논리 유닛을 포함하고,
    - 상기 논리 유닛은 상기 엔진의 로드를 나타내는 하나 이상의 상기 신호들이 증가되는 경우에 도입되는 액체 연료의 양에 대한 도입되는 가스 연료의 양의 비율이 감소되도록 상기 가스 연료와 상기 액체 연료의 도입을 제어하는 제어 신호들을 정의하도록 구성되고, 또한
    상기 논리 유닛은,
    - 상기 엔진의 로드를 나타내는 하나 이상의 상기 신호들의 시간 도함수를 정의하고,
    - 상기 시간 도함수에 대한 변화 마진 값을 정의하거나 이용가능하게 하고,
    - 실제 시간 도함수가 상기 시간 도함수에 대한 변화 마진 값보다 큰 경우에, 상기 연소 챔버 내로 도입될 상기 가스 연료의 양과 상기 액체 연료의 양의 비율을 감소시키는 명령 신호를 송신하도록 구성된, 제어 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 논리 유닛은,
    - 상기 실제 시간 도함수가 상기 변화 마진 값보다 큰 경우에 상기 연소 챔버 내로 도입되는 산소를 증가시키는 명령 신호를 송신하도록 구성된, 제어 시스템.
  11. 제 9 항에 있어서,
    - 상기 제어 시스템은 상기 비율의 값이 상기 엔진의 속도 및 로드의 함수로서 주어지는 저장 유닛을 포함하거나 또는 저장 유닛과 통신되도록 구성된, 제어 시스템.
  12. 가스 연료로 작동되는 피스톤 엔진으로서,
    제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 제어 시스템을 포함하는, 피스톤 엔진.
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