KR101986875B1 - 멀티-실린더 내연 피스톤 기관의 작동 방법 - Google Patents

멀티-실린더 내연 피스톤 기관의 작동 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101986875B1
KR101986875B1 KR1020157006399A KR20157006399A KR101986875B1 KR 101986875 B1 KR101986875 B1 KR 101986875B1 KR 1020157006399 A KR1020157006399 A KR 1020157006399A KR 20157006399 A KR20157006399 A KR 20157006399A KR 101986875 B1 KR101986875 B1 KR 101986875B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fuel
cylinder
engine
cylinders
combustion
Prior art date
Application number
KR1020157006399A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20150041144A (ko
Inventor
빠뜨리끄 뽀르스
또레 그뢴룬드
또레 헤그달
낌모 누올말라
까이 뽀르띤
요나스 빌리암손
Original Assignee
바르실라 핀랜드 오이
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 바르실라 핀랜드 오이 filed Critical 바르실라 핀랜드 오이
Publication of KR20150041144A publication Critical patent/KR20150041144A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101986875B1 publication Critical patent/KR101986875B1/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
    • 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
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/0602—Control of components of the fuel supply system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/0602—Control of components of the fuel supply system
    • F02D19/0613—Switch-over from one fuel to another
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/0602—Control of components of the fuel supply system
    • F02D19/0613—Switch-over from one fuel to another
    • F02D19/0615—Switch-over from one fuel to another being initiated by automatic means, e.g. based on engine or vehicle operating conditions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/0623—Failure diagnosis or prevention; Safety measures; Testing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F02D35/02—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
    • 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
    • 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
    • F02D41/008—Controlling each cylinder individually
    • 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
    • F02D41/1446—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 exhaust temperatures
    • 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
    • F02D41/22—Safety or indicating devices for abnormal conditions
    • 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
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/3011—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion
    • F02D41/3017—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used
    • F02D41/3035—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the premixed charge compression-ignition mode
    • F02D41/3041—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the premixed charge compression-ignition mode with means for triggering compression ignition, e.g. spark plug
    • F02D41/3047—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the premixed charge compression-ignition mode with means for triggering compression ignition, e.g. spark plug said means being a secondary injection of fuel
    • 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
    • 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
    • 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
    • Y02T10/40—Engine management systems

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)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

멀티-실린더 내연 피스톤 기관 (10) 의 작동 방법이 제안된다. 상기 기관은 제 1 연료 공급 시스템 (20) 과 제 2 연료 공급 시스템 (30) 을 포함한다. 상기 기관의 가동중에, 상기 기관은 적어도 두개의 실린더들에서 제 2 연료의 연소에 의해 작동된다. 상기 적어도 두개의 실린더들 중의 제 1 실린더에 대한 제 2 연료의 도입이 정지되고, 후속하여 상기 제 1 실린더에 대한 제 1 연료의 도입이 개시된다. 상기 제 1 실린더에서의 상기 제 1 연료의 연소 프로세스의 제어 파라미터들이 미리 정해진 연소 조건에 도달하도록 제어 및 설정된다. 이전에 설정된 제어 파라미터들을 이용하여, 상기 제 1 연료가 상기 적어도 두개의 실린더들 중의 제 2 실린더에 도입되어 연소된다.

Description

멀티-실린더 내연 피스톤 기관의 작동 방법{METHOD OF OPERATING A MULTI-CYLINDER INTERNAL COMBUSTION PISTON ENGINE}
본 발명은 멀티-실린더 내연 피스톤 기관의 작동 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 적어도 두 개의 상이한 연료들로 그러한 기관을 작동시키는 것에 관한 것이다.
왕복 피스톤 기관은 고정 발전소 뿐만 아니라 해양 선박에서의 전기 생산을 위한 알려진 동력원이다. 또한, 기체 연료를 사용하여 그러한 기관을 작동시키는 것이 알려져 있다. 연료로서 가스를 이용한 발전소에 대해, 다양한 품질의, 보다 구체적으로는 다양한 발열량 (heat value) 의 가스를 발전소에 공급하는 것이 통상 가능하다. 통상, 기관의 신뢰적인 작동을 제공하기 위하여, 기관은 또한 발열량의 관점에서 연료 품질에 대한 특정 요건을 갖는다.
가스 기관 (여기서 이는 특히 선박 기관으로서 기체 연료로 가동되는 피스톤 기관을 의미함) 의 안전하고 신뢰적인 사용은 연료 공급 시스템에 대한 특별한 요건을 설정하는데, 그중 가장 중요한 것은 어떠한 상황에서도 기관의 예기치않은 셧다운이 허용되지 않는다는 것이다. 이 때문에, 선박 기관으로서의 가스 기관은 연료 공급 시스템에서 백업 시스템을 포함한다. 전형적으로, 가스 기관에서 주 연료로서 사용되는 기체 연료는 공기와 혼합된 기관의 연소실로 공급된다. 이는, 기존의 조건으로 인해 점화되어 기체 연료를 점화시키는 매우 작은 양의 점화 연료를 주입함으로써 점화된다. 이 경우, 기체 연료에 관한 한은, 기관은 오토-프로세스 (otto-process) 에 따라 가동된다. 기관의 가동에 영향을 미치는 전술한 작동에서의 오기능이 존재하는 경우에, 기관은 오직 액체 연료만을 이용하는 것에 기반한 백업 연료 공급 시스템들을 구비할 수 있다. 이 경우, 가스 연료 가동으로부터 액체 연료 가동으로의 전환이 존재하고, 기관은 디젤 프로세스에 따라 가동된다.
US 2010170470 A1 에는, 기관의 연료 전달 시스템 및 그 작동 방법이 설명되어 있다. 연료 전달 시스템은 기관의 실린더에 제 1 연료를 전달하기 위한 제 1 연료 인젝터, 상기 실린더에 제 2 연료를 전달하기 위한 제 2 연료 인젝터, 제 1 및 제 2 연료 인젝터들의 각 인젝터와 제 1 전기 포텐셜 사이에 배치된 전기 릴레이 시스템, 제 1 및 제 2 연료 인젝터들의 각 인젝터와 제 2 전기 포텐셜 사이에 배치된 전자 드라이버, 및 제어 모듈을 포함한다. 제어 모듈은 각각 제 1 및 제 2 연료들 중의 하나를 선택하도록 전기 릴레이 시스템을 제 1 및 제 2 위치들 사이에서 전환시키도록 구성된다. 전자 드라이버는 선택된 제 1 연료 또는 제 2 연료를 각각의 제 1 연료 인젝터 또는 제 2 연료 인젝터를 통해 제 1 실린더에 전달하도록 제어 모듈에 의해 폐쇄된다. US 2010170470 에서, 각각, 제 1 연료를 전달하는 연료 인젝터들은 모두 함께 활성화되거나 비활성화되고, 제 2 연료를 전달하는 연료 인젝터들은 모두 함께 활성화되거나 비활성화된다. 따라서, 이러한 구성에 의하면, 특히 제어성 및 유연성의 관점에서 몇 가지 단점이 여전히 남아있게 된다.
본 발명의 목적은, 연료의 전환중에 기관의 작동을 더욱 신뢰적으로 될 수 있게 하는 멀티-실린더 내연 기관의 작동 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은, 멀티-실린더 내연 피스톤 기관의 작동 방법으로서, 상기 기관은 제 1 연료 공급 시스템과 제 2 연료 공급 시스템을 포함하고, 제 2 연료가 상기 기관에 도입되고, 상기 기관은 적어도 두개의 실린더들에서 상기 제 2 연료의 연소에 의해 작동되고; 상기 적어도 두개의 실린더들 중의 제 1 실린더에 대한 제 2 연료의 도입이 정지되고, 후속하여 상기 제 1 실린더에 대한 제 1 연료의 도입이 개시되고; 상기 제 1 실린더에서의 상기 제 1 연료의 연소 프로세스의 제어 파라미터들이 미리 정해진 연소 조건에 도달하도록 제어 및 설정되고, 그리고 상기 제 1 연료가 상기 적어도 두개의 실린더들 중의 제 2 실린더에 도입되어 연소되는, 멀티-실린더 내연 피스톤 기관의 작동 방법에 의해 실질적으로 충족된다.
이런 식으로, 연소된 연료의 전환이 일어나는 시점에 오직 하나의 실린더만이 존재하고, 기관의 모든 작동은 안정적이다. 또한, 이는 연소의 외란을 최소화하기 위해 즉각적으로 디젤 (액체 연료) 로부터 오토 (기체 연료) 연소로의 전환을 직접 가능하게 만든다.
제 1 실린더에서 제 1 연료로 연소 프로세스를 개시하기 위한 연소 프로세스의 초기 제어 파라미터들로서의 연소 프로세스의 제어 파라미터들은 기관의 제어 시스템에 저장될 수 있거나 또는 기관의 제어 시스템에 대해 유용하게 될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 미리 정해진 연소 조건에 도달하도록 제 1 실린더에서 제 1 연료의 연소 프로세스의 제어 파라미터들을 제어하고 설정하는 단계는 적어도 급기압을 설정하는 것을 포함한다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 추가의 단계에서, 제 1 실린더에서의 제 1 연료의 연소와 관련하여 설정된 제어 파라미터들이 제 2 실린더에서의 제 1 연료의 연소 프로세스를 제어하는데 이용된다. 정확히 필요한 가스 양이 알려지지 않아서, 제 1 의 전달된 실린더로 빠르게 조절되고, 후속하여 다른 실린더들에는 원활한 전환을 가능하게 하기 위해 동일한 가스 양이 전달된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 제 2 연료가 기관에 도입되고, 기관은 적어도 두개의 실린더들에서 제 2 연료의 연소에 의해 작동되고; 적어도 두개의 실린더들 중의 제 1 실린더에 대한 제 2 연료의 도입이 정지되고, 후속하여 제 1 실린더에 대한 제 1 연료의 도입이 개시되고; 제 1 실린더에서의 제 1 연료의 연소 프로세스의 제어 파라미터들이 미리 정해진 연소 조건에 도달하도록 제어 및 설정되고, 제 1 연료가 적어도 두개의 실린더들 중의 제 2 실린더에 도입되어 연소되고; 제 1 실린더에서의 제 1 연료의 연소와 관련하여 설정된 제어 파라미터들이 제 2 실린더에서의 제 1 연료의 연소 프로세스를 제어하는데 사용되고, 제 1 실린더와 관련하여 설정된 제어 파라미터들이 제 2 실린더에서의 제 1 연료의 연소 프로세스의 시작 단계를 제어하는데 사용된다. 유리하게는, 시작 단계는 실린더에서 오직 하나의 점화인, 사용된 제어 시스템에 의해 허용된 최단 시간동안 지속된다. 특히, 기체 연료는 가스 교환 단계중에 분사되고 액체 연료는 작업 단계중에 분사되기 때문에, 사용된 연료의 선택은 후속의 가스 교환 단계 이전, 즉 기체 연료를 분사하기 위한 다음의 가능한 윈도우 이전이 아니라 액체 연료의 점화 이후에 행해진다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 제 2 연료가 기관에 도입되고, 기관은 적어도 두개의 실린더들에서 제 2 연료의 연소에 의해 작동되고; 적어도 두개의 실린더들 중의 제 1 실린더에 대한 제 2 연료의 도입이 정지되고, 후속하여 제 1 실린더에 대한 제 1 연료의 도입이 개시되고; 제 1 실린더에서의 제 1 연료의 연소 프로세스의 제어 파라미터들이 미리 정해진 연소 조건에 도달하도록 제어 및 설정되고; 제 1 연료가 적어도 두개의 실린더들 중의 제 2 실린더에 도입되어 연소되고; 제 1 실린더에서의 제 1 연료의 연소와 관련하여 설정된 제어 파라미터들이 제 2 실린더에서의 제 1 연료의 연소 프로세스를 제어하는데 사용되고, 제 1 실린더와 관련하여 설정된 제어 파라미터들이 시작 단계중에 기관의 다른 모든 실린더들에서의 제 1 연료의 연소 프로세스를 제어하는데 사용된다. 이런 식으로, 모든 후속 연료 변환이 과도한 지체없이 수행된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 기관에 액체 연료가 도입되고 기관은 적어도 두개의 실린더들에서 액체 연료의 연소에 의해 작동되고, 적어도 두개의 실린더들 중의 제 1 실린더에 대한 액체 연료의 도입이 정지되고, 후속하여 제 1 실린더에 대한 기체 연료의 도입이 개시되고, 제 1 실린더에서의 기체 연료의 연소 프로세스가 미리 정해진 조건에 도달하도록 제어되고, 기체 연료가 적어도 두개의 실린더들 중의 제 2 실린더에 도입되어 연소된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 기관에 기체 연료가 도입되고 기관은 적어도 두개의 실린더들에서 기체 연료의 연소에 의해 작동되고, 적어도 두개의 실린더들 중의 제 1 실린더에 대한 기체 연료의 도입이 정지되고, 후속하여 제 1 실린더에 대한 액체 연료의 도입이 개시되고, 제 1 실린더에서의 액체 연료의 연소 프로세스가 미리 정해진 조건에 도달하도록 제어되고, 액체 연료가 적어도 두개의 실린더들 중의 제 2 실린더에 도입되어 연소된다.
도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 제어 시스템을 포함하는 내연 피스톤 기관을 위한 연료 공급 시스템을 도시한다.
이하, 본 발명의 일 실시형태에 따른 제어 시스템을 포함하는 내연 피스톤 기관을 위한 연료 공급 시스템을 도시하는 첨부의 예시적인 개략적인 도면인 도 1 을 참조하여 본 발명을 설명한다.
도 1 은 선택된 개수의 실린더들 (12, 12', 12'') 을 갖는 내연 기관 (10) 을 개략적으로 도시한 것이다. 기관은 2 개의 독립적인 연료 시스템, 즉 제 1 연료 시스템 (20) 및 제 2 연료 시스템 (30) 을 구비한다. 이 실시형태에서, 제 1 연료 시스템은 기체 연료 시스템이고, 제 2 연료 시스템은 액체 연료 시스템이다.
연료 시스템들은 본 발명의 실시형태에 따른 기관의 작동에 관련되고 이를 이해하는데 필요한 그러한 요소들만을 나타내는 매우 일반적인 방식으로 기술된다. 제 1 연료 시스템 (20) 은 기체 연료원 (21) 을 포함하고, 기체 연료원으로부터는 제 1 연료 공급 라인 (22) 이 기관 (10) 으로 연장된다. 공급 라인은 기관의 각각의 실린더 (12, 12', 12'') 에 대한 분기 라인들 (23) 로 분기된다. 각 분기 라인 (23) 은 전용의 공급 제어 유닛 (24) 을 각각 구비한다. 제 2 연료 시스템 (30) 은 액체 연료원 (31) 을 포함하고, 액체 연료원으로부터는 제 2 연료 공급 라인 (32) 이 기관 (10) 으로 연장된다. 공급 라인 (32) 은 기관의 각각의 실린더 (12, 12', 12'') 에 대한 분기 라인들 (33) 로 분기된다. 각 분기 라인은 전용의 공급 제어 유닛 (44) 을 각각 구비한다.
또한, 기관은 기관의 작동, 특히 제어 유닛들의 작동을 제어하도록 배치되는 제어 시스템 (40) 을 구비한다.
기관이 가스 기관으로서 또는 가스 모드로 작동하는 때에, 제 1 연료, 즉 기체 연료는 제 1 연료 시스템 (20) 을 통해 기관에 도입된다. 기관은 오토 사이클을 활용하는 것과 같은 알려진 방식으로 그 실린더들에서 기체 연료를 연소시킴으로써 정상 환경하에서 작동된다. 기체 연료는 스파크 점화에 의해 또는 제 2 연료 시스템이나 제 3 연료 시스템 (미도시) 에 의해 실린더에 분사된 액체 파일럿 연료에 의해 점화될 수도 있다. 기관은 또한, 제 2 연료 시스템 (30) 을 통해 기관에 연료가 도입되고 예를 들어 디젤 모드로 작동하는 디젤 사이클을 활용하는 알려진 방식으로 그 실린더들에서 액체 연료를 연소시킴으로써 작동될 수도 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 기관은, 기관이 가동되는 때에 연료가 기관에 도입되고 기관의 실린더들 (12, 12', 12'') 중의 적어도 하나가 적어도 하나의 실린더 (12'') 에서 제 1 연료, 즉 기체 연료의 연소에 의해 작동되도록, 작동될 수 있다. 기관의 작동중에, 상기 실린더 (12'') 에서의 또는 가스 모드로 작동하는 각 실린더에서의 연소 프로세스의 조건을 나타내는 제어 파라미터들이 기관으로부터 획득된다. 기관은 제 1 의 개수의 실린더들이 기체 연료의 연소에 의해 작동되고 제 2 의 개수의 실린더들이 액체 연료의 연소에 의해 작동되도록 작동될 수도 있으며, 이는 연료 공유 모드라고 불리운다. 따라서 기관에서 연료는 필요에 따라 각 실린더에 대해 선택될 수 있다. 예를 들어 선택된 개수의 실린더들은 가스 모드로 가동되고 나머지 실린더들은 디젤 모드로 가동될 수도 있다. 상이한 연료들의 성능의 최적화는 각 실린더의 활성화 및 제어에 의해 얻어질 수 있다.
상기 방법에서, 상기 실린더 (12'') 에서의 가스 모드 연소 프로세스의 조건을 나타내는 기관으로부터 획득된 제어 파라미터들은 그들 각각의 목표값과 비교되고, 획득된 제어 파라미터들의 임의의 파라미터와 그 목표값간의 차이가 미리 정해진 차이보다 큰 경우에는 상기 실린더로의 기체 연료의 도입이 정지되고, 후속하여 실린더로의 액체 연료의 도입이 개시되는 한편, 기관의 다른 실린더들에서는 사용된 연료의 연소가 진행되고, 즉 필요로 하지 않는다면 다른 실린더들에서는 연료의 전환이 일어나지 않는다. 따라서, 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 가스 모드 작동시의 기관의 실린더 (12'') 에서의 연소 프로세스의 외란의 경우에, 오직 실패한 실린더 (12'') 만이 디젤 모드로 전환된다. 여기서, 외란 또는 더욱 극심한 실패가 일어나는 실린더는 실패 실린더로서 불리운다. 실린더의 디젤 모드로의 전환을 야기하는 외란 또는 실패는 예를 들어 심한 노크, 실화 (misfiring), 너무 높은 실린더 압력, 높은 배기가스 온도 또는 낮은 배기가스 온도일 수도 있다.
연료 공유 모드로 기관을 작동시키는 대신에 본 발명의 일 실시형태에 따르면 기관은 기관의 실린더들 모두에서 제 1 연료를 연소시킴으로써 작동된다. 또한 이 실시형태에서, 제어 파라미터들은 기관의 각 실린더에서의 연소 프로세스의 조건을 나타내는 기관으로부터 획득된다. 제어 파라미터들은 제어 시스템 (40) 에 의해 획득되거나 제어 시스템에 대해 유용하게 만들어진다. 제어 파라미터들은 제어 시스템 (40) 에 의해 그들 각각의 목표값과 비교되고, 획득된 제어 파라미터들의 임의의 파라미터와 그 목표값간의 차이가 미리 정해진 차이보다 큰 경우에는, 가스 모드로 작동하는 실린더들중의 어느 실린더에서, 그러한 외란 실린더로의 기체 연료의 도입이 정지되고, 후속하여 실린더로의 액체 연료의 도입이 개시되는 한편, 기관의 다른 실린더들에서는 기체 연료의 연소가 진행되고, 즉 다른 실린더들에서는 연료의 전환이 일어나지 않는다. 따라서, 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 가스 모드로 작동하는 모든 실린더 또는 실린더 (12'') 에서의 연소 프로세스의 외란의 경우에, 모든 실린더들이 가스 모드로 작동되었더라도, 오직 실패한 실린더 (12'') 만이 디젤 모드로 전환된다.
훨씬 더 유연한 작동을 제공하기 위해, 가스 모드에서의 기관 또는 그의 실린더들중의 적어도 하나의 작동중에, 제 2 연료 공급 시스템은 실패 실린더에서의 연료 변화를 트리거링하는 그러한 외란이 발생하는 경우에 연소되어질 연료의 빠른 전환을 허용하는 스탠바이 상태에 유지된다. 소망의 작동을 달성하기 위해 기관은 2 개의 제어 유닛 (34, 35), 즉 공급 라인 (32) 의 주 제어 유닛 (35) 및 각 분기 라인 (33) 의 보조 제어 유닛 (34) 을 구비한다. 주 제어 유닛은 주 디젤 펌프 액츄에이터를 포함한다. 특정 타입의 기관에서 이를 실현하기 위한 예로서 주 디젤 펌프 액츄에이터는 기관 부하에 비례한 정확한 위치에 유지되고 개별 펌프들은 하나 이상의 공압 스톱 실린더를 가지는 제로 위치에 유지된다. 하나의 실린더 실패의 경우, 공압 스톱 실린더는 비활성화되고 그 실린더는 디젤 모드로 이동한다. 후속하여 주 디젤 액츄에이터 위치의 미세한 튜닝이 예를 들어 실린더 압력에 기반하여 행해질 수 있다.
유리하게는 제 2 연료 공급 시스템, 즉 액체 연료 시스템의 작동은 2 개의 제어 유닛 (34, 35) 의 사용에 의해 제어되는데, 주 제어 유닛 (35) 은 실제 작용중인 현재 사용되는 연료 시스템이 아님에도 상관없이 기관 부하에 비례한 정확한 제어 위치에 계속하여 유지되고, 보조 제어 유닛 (34) 은 제 2 연료 시스템의 작동을 폐쇄 유지하도록 설정된다. 따라서, 제 2 연료 시스템이 활성화 실린더들중의 어느 실린더와 관련하여 작동될 필요가 있는 경우 보조 제어 유닛 (34) 은 제 2 연료 시스템을 작동 상태로 설정한다. 그리고, 주 제어 시스템은 즉각적인 작용을 위해 정확한 제어 위치를 갖기 때문에 전환은 빠르고 신뢰적이다. 또한 보조 제어 유닛은 각 분기 라인 (33) 을 위한 전용의 공급 제어 유닛이다.
가스 모드 작동중에 기관의 적어도 하나의 실린더에서의 연소 프로세스의 기관의 제어 파라미터들은 미리 정해진 연소 조건에 도달하도록 제어되고 설정된다. 이들 제어 파라미터들은 기관의 제어 시스템 (40) 에 저장되거나 제어 시스템에 유용하게 만들어진다. 그리고 임의의 실린더가 실패한 경우, 즉 전술한 바와 같이 디젤 모드로의 액체 연료로의 연료의 전환이 있었던 경우, 실린더는 필요에 따라 또는 소망하는 바에 따라 가스 모드로 다시 전환된다. 이는 기체 연료의 도입이 시작되고 오직 이전에 실패한 실린더로의 액체 연료의 도입이 정지되도록 행해지고, 기체 연료 연소 프로세스의 전술한 제어 파라미터들은 상기 실린더에서의 기체 연료의 연소 프로세스를 제어하도록 사용된다. 이런 식으로 정확한 제어 파라미터가 시작부터 바로 연소를 위해 적용될 수도 있다.
기관이 액체 연료에 의해 작동되고 작동이 가스 모드로의 전환이 요구되는 때에 일련의 다음의 단계들이 실행된다. 또한 기관이 작동되어서 상이한 연료들이 상이한 실린더들에서 동시에 연소되는 것이 상정될 수 있는데, 이 경우 액체 연료는 일련의 단계들이 실행되는 기관의 적어도 2 개의 실린더들에서 연소된다.
따라서, 액체 연료는 적어도 연료가 연소되는 두 개의 실린더에, 제 2 연료 시스템 (30) 을 통해 기관 (10) 에 도입된다. 다음으로, 일련의 단계들이 개시될 때에, 적어도 2 개의 실린더들 (12, 12') 중의 제 1 실린더 (12) 로의 제 2 연료의 도입이 정지하고, 실질적으로 동시에 또는 늦어도 실린더의 다음 사이클 동안에 제 1 실린더 (12) 로의 기체 연료의 도입이 개시된다.
제 1 실린더 (12) 의 제 1 연료의 연소 프로세스의 제어 파라미터들은 제어 시스템 (40) 에 의해 제어되고, 또한 제어 시스템에 저장되거나 이용가능하게 되는 미리 정해진 조건에 도달하도록 설정된다. 후속하여 기체 연료는 적어도 2 개의 실린더들 중의 제 2 실린더 (12') 에 도입되고 제어 시스템 (40)의 제어하에 그곳에서 연소된다. 따라서, 제 1 연료로부터 제 2 연료로의 연소 연료의 전환이 한번에 하나의 실린더로 수행된다. 이런 식으로 그러한 전환이 발생하는 시점에 오직 하나의 실린더가 존재하고 전체적인 작동이 안정적이다.
기체 연료가 적어도 2 개의 실린더들 중의 제 2 실린더 (12') 에 도입되어 그곳에서 연소되는 때에 기관의 작동을 향상시키기 위해서, 제 1 실린더 (12) 에서의 연소와 관련하여 설정된 제어 파라미터들은 제 2 실린더 (12')에서의 제 1 연료의 연소 프로세스를 제어하는데 사용된다. 이런 식으로 연료의 연소 프로세스는 처음부터 만족스러운 방식으로 제어된다.
미리 정해진 시기중에, 제 1 실린더와 관련하여 설정된 제어 파라미터들을 제 2 실린더에서의 연료의 연소 프로세스의 시작 단계만을 제어하도록 사용하는 것이 가능하다. 제 2 실린더에서의 연료의 연소 프로세스를 제어하도록 미리 정해진 시기가 개별적으로 제어될 수도 있거나 연소 프로세스는 제어 파라미터들을 규정하고 설정하는데 고려된다. 특히, 기체 연료는 가스 교환 단계중에 분사되고 액체 연료는 작업 단계중에 분사되기 때문에, 각각의 가스 교환 단계 전에, 즉 기체 연료의 분사 전에, 사용된 연료의 선택이 행해진다.
유리하게는 제 1 실린더와 관련하여 설정된 제어 파라미터들은 기관의 다른 모든 실린더들에서의 제 1 연료의 연소 프로세스를 제어하도록 사용된다.
따라서 실패 실린더로의 기체 연료의 도입은 정지되고, 후속하여 실패 실린더로의 액체 연료의 도입이 개시되고, 기관이 작동되어서 액체 연료는 디젤 모드로 작동하는 실패 실린더로 도입되고, 기관의 다른 실린더들은 가스 모드로 작동하는 기체 연료에 의해 여전히 작동된다.
본 발명이 현재 가장 바람직한 실시형태들로 고려되는 것들과 관련하여 예로서 설명되었지만, 본 발명은 개시된 실시형태들에 제한되는 것이 아니라 그 특징들의 다양한 조합이나 수정을 포함하며 첨부된 청구범위에 규정된 바와 같은 본 발명의 범위내에 있는 여러 가지의 다른 적용을 포함한다. 전술한 임의의 실시형태와 관련하여 설명된 세부사항은 그러한 조합이 기술적으로 가능하다면 다른 실시형태와 관련하여 사용될 수도 있다.

Claims (5)

  1. 멀티-실린더 내연 피스톤 기관 (10) 의 작동 방법으로서,
    상기 기관은 제 1 연료 공급 시스템 (20) 과 제 2 연료 공급 시스템 (30) 을 포함하고,
    상기 기관의 가동중에,
    (a) 제 2 연료가 상기 기관에 도입되고, 상기 기관은 적어도 두개의 실린더들에서 상기 제 2 연료의 연소에 의해 작동되고;
    (b) 상기 적어도 두개의 실린더들 중의 제 1 실린더에 대한 제 2 연료의 도입이 정지되고, 후속하여 상기 제 1 실린더에 대한 제 1 연료의 도입이 개시되고;
    (c) 상기 제 1 실린더에서의 상기 제 1 연료의 연소 프로세스의 제어 파라미터들이 미리 정해진 연소 조건에 도달하도록 제어 및 설정되고,
    단계 (c) 에서 상기 제 1 실린더와 관련하여 상기 제 1 연료의 미리 정해진 연소 조건에 도달하도록 설정된 상기 제어 파라미터들은, 상기 적어도 두개의 실린더들 중의 제 2 실린더에서의 상기 제 1 연료의 연소 프로세스를 제어하는데 사용되고,
    후속하여 단계 (d) 에서 상기 제 1 연료가 상기 적어도 두개의 실린더들 중의 상기 제 2 실린더에 도입되어 연소되는 것을 특징으로 하는, 멀티-실린더 내연 피스톤 기관의 작동 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    단계 (c) 에서 상기 제 1 실린더와 관련하여 설정된 상기 제어 파라미터들이 상기 제 2 실린더에서의 상기 제 1 연료의 연소 프로세스의 시작 단계를 제어하는데 사용되는 추가의 단계를 특징으로 하는 멀티-실린더 내연 피스톤 기관의 작동 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    단계 (c) 에서 상기 제 1 실린더와 관련하여 설정된 상기 제어 파라미터들이 상기 기관의 다른 모든 실린더들에서의 상기 제 1 연료의 연소 프로세스를 제어하는데 사용되는 추가의 단계를 특징으로 하는 멀티-실린더 내연 피스톤 기관의 작동 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    단계 (a) 에서, 상기 기관에 액체 연료가 도입되고, 상기 기관은 적어도 두개의 실린더들에서 상기 액체 연료의 연소에 의해 작동되고,
    단계 (b) 에서, 상기 적어도 두개의 실린더들 중의 제 1 실린더에 대한 액체 연료의 도입이 정지되고, 후속하여 상기 제 1 실린더에 대한 기체 연료의 도입이 개시되고,
    단계 (c) 에서, 상기 제 1 실린더에서의 상기 기체 연료의 연소 프로세스가 미리 정해진 조건에 도달하도록 제어되고,
    단계 (d) 에서, 기체 연료가 상기 적어도 두개의 실린더들 중의 제 2 실린더에 도입되어 연소되는 것을 특징으로 하는 멀티-실린더 내연 피스톤 기관의 작동 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    단계 (a) 에서, 상기 기관에 기체 연료가 도입되고, 상기 기관은 적어도 두개의 실린더들에서 상기 기체 연료의 연소에 의해 작동되고,
    단계 (b) 에서, 상기 적어도 두개의 실린더들 중의 제 1 실린더에 대한 기체 연료의 도입이 정지되고, 후속하여 상기 제 1 실린더에 대한 액체 연료의 도입이 개시되고,
    단계 (c) 에서, 상기 제 1 실린더에서의 상기 액체 연료의 연소 프로세스가 미리 정해진 조건에 도달하도록 제어되고,
    단계 (d) 에서, 액체 연료가 상기 적어도 두개의 실린더들 중의 제 2 실린더에 도입되어 연소되는 것을 특징으로 하는 멀티-실린더 내연 피스톤 기관의 작동 방법.
KR1020157006399A 2012-08-17 2013-08-13 멀티-실린더 내연 피스톤 기관의 작동 방법 KR101986875B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20125851 2012-08-17
FI20125851A FI126702B (en) 2012-08-17 2012-08-17 Method of operating a multi-cylinder internal combustion engine
PCT/FI2013/050793 WO2014027138A1 (en) 2012-08-17 2013-08-13 Method of operating a multi-cylinder internal combustion piston engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150041144A KR20150041144A (ko) 2015-04-15
KR101986875B1 true KR101986875B1 (ko) 2019-06-07

Family

ID=49118564

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020157006399A KR101986875B1 (ko) 2012-08-17 2013-08-13 멀티-실린더 내연 피스톤 기관의 작동 방법

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP2893173A1 (ko)
KR (1) KR101986875B1 (ko)
CN (1) CN104641086B (ko)
FI (1) FI126702B (ko)
WO (1) WO2014027138A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI123933B (fi) 2011-05-13 2013-12-31 Teknologian Tutkimuskeskus Vtt Mikromekaaninen laite ja menetelmä sen suunnittelemiseksi
US10119482B1 (en) 2017-06-22 2018-11-06 Caterpillar Inc. Method for igniting fuels in engines

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2840361A1 (fr) 2002-05-28 2003-12-05 Johnson Contr Automotive Elect Procede de reglage de l'alimentation d'un moteur pouvant fonctionner avec deux carburants
US20090024301A1 (en) * 2007-07-20 2009-01-22 Orlando Volpato Method and apparatus for synchronous switching of fuel injection control signals
US20100170470A1 (en) 2009-01-02 2010-07-08 Ford Flobal Technologies, LLC Fuel delivery system for multi-fuel engine
CN102108905A (zh) 2011-01-14 2011-06-29 力帆实业(集团)股份有限公司 油气两用车燃料转换的同步控制方法
WO2011111164A1 (ja) 2010-03-09 2011-09-15 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
WO2011154609A2 (en) 2010-06-11 2011-12-15 Wärtsilä Finland Oy Control of an internal combustion engine
US20120143480A1 (en) 2012-02-08 2012-06-07 Ford Global Technologies, Llc Method and system for engine control

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL2002384C2 (nl) * 2008-03-03 2011-04-04 Vialle Alternative Fuel Systems Bv Inrichting en werkwijze voor een verbrandingsmotor met directe inspuiting met twee brandstoffen.
US7802562B2 (en) * 2008-07-31 2010-09-28 Ford Global Technologies, Llc Engine boost control for multi-fuel engine
US8275538B2 (en) * 2009-06-12 2012-09-25 Ford Global Technologies, Llc Multi-fuel engine starting control system and method
US8166956B2 (en) * 2009-07-23 2012-05-01 Ford Global Technologies, Llc Engine with gaseous and/or liquid fuel injector
KR101079865B1 (ko) * 2009-08-19 2011-11-03 주식회사 케피코 가솔린 및 엘피지 겸용 차량의 연료분사 제어 장치 및 방법

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2840361A1 (fr) 2002-05-28 2003-12-05 Johnson Contr Automotive Elect Procede de reglage de l'alimentation d'un moteur pouvant fonctionner avec deux carburants
US20090024301A1 (en) * 2007-07-20 2009-01-22 Orlando Volpato Method and apparatus for synchronous switching of fuel injection control signals
US20100170470A1 (en) 2009-01-02 2010-07-08 Ford Flobal Technologies, LLC Fuel delivery system for multi-fuel engine
WO2011111164A1 (ja) 2010-03-09 2011-09-15 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
WO2011154609A2 (en) 2010-06-11 2011-12-15 Wärtsilä Finland Oy Control of an internal combustion engine
CN102108905A (zh) 2011-01-14 2011-06-29 力帆实业(集团)股份有限公司 油气两用车燃料转换的同步控制方法
WO2012094871A1 (zh) 2011-01-14 2012-07-19 重庆力帆电喷软件有限公司 油气两用车燃料转换的同步控制方法
US20120143480A1 (en) 2012-02-08 2012-06-07 Ford Global Technologies, Llc Method and system for engine control

Also Published As

Publication number Publication date
EP2893173A1 (en) 2015-07-15
KR20150041144A (ko) 2015-04-15
CN104641086A (zh) 2015-05-20
WO2014027138A1 (en) 2014-02-20
CN104641086B (zh) 2017-08-18
FI20125851A (fi) 2014-02-18
FI126702B (en) 2017-04-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5583825B2 (ja) 可変燃料噴射プロファイルを有する内燃エンジン
EP2634401B1 (en) Control system and method for dual fuel engines
EP3099915B1 (en) Method and fuel injection system for a dual-fuel diesel engine
EP3311016B1 (en) Method for operating multi-cylinder piston engine and piston engine
EP2957753B1 (en) Fuel control device for gas engine
JP2010209908A (ja) ガスエンジン用点火装置、該点火装置を備えたガスエンジン、該ガスエンジンの運転方法
US20160290248A1 (en) Fuel supply system for internal combustion engine and control method therefor
KR101986875B1 (ko) 멀티-실린더 내연 피스톤 기관의 작동 방법
KR101985057B1 (ko) 멀티-연료 내연 기관의 작동
RU2435969C2 (ru) Способ управления газотурбинным двигателем с форсажной камерой сгорания
CN106979089B (zh) 控制多缸发动机中的运行的方法
EP3434885B1 (en) Method of operating an electric power generator set and an electric power generator set
EP3036426B1 (en) Fuel injection circuit and method for operating a multi-fuel piston engine
EP3205861B1 (en) Method for operating multi-cylinder piston engine and multi-cylinder piston engine
JP2020007924A (ja) エンジン
JP7428467B2 (ja) エンジン
JP2015086734A (ja) 副室式ガスエンジン

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