KR102334120B1 - 피스톤 엔진을 작동시키는 방법 및 피스톤 엔진 - Google Patents

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Abstract

피스톤 엔진 (1) 을 작동시키는 방법은, 엔진 (1) 의 실린더들 (2) 내의 압력을 모니터링하는 단계 (101), 모니터링에 기초하여, 제 1 기준점 (R1) 까지 하나 이상의 엔진 사이클들 동안 엔진 (1) 의 단일 실린더 (2) 에서의 누적 열 방출의 전개를 나타내는 제 1 변수 (CA1, HR1) 의 값을 결정하는 단계 (102), 제 1 변수 (CA1, HR1) 의 값과 미리결정된 제 1 타겟 범위를 비교하는 단계 (103), 그 비교에 근거하여, 제 1 엔진 파라미터를 조정하는 단계 (104), 실린더 압력의 모니터링 (101) 에 기초하여, 제 2 기준점 (R2) 까지 하나 이상의 엔진 사이클들 동안 복수의 실린더들 (2) 에서의 누적 열 방출의 평균 전개를 나타내는 제 2 변수 (CA2, HR2) 의 값을 결정하는 단계로서, 제 2 기준점 (R2) 은 제 1 기준점 (R1) 보다 연소의 더 나중의 페이즈에 위치되는, 상기 제 2 변수 (CA2, HR2) 의 값을 결정하는 단계 (202), 제 2 변수 (CA2, HR2) 의 값과 미리결정된 제 2 타겟 범위를 비교하는 단계, 및 그 비교에 근거하여, 제 2 엔진 파라미터를 조정하는 단계 (204) 를 포함한다.

Description

피스톤 엔진을 작동시키는 방법 및 피스톤 엔진
본 발명은 청구항 1 에 따른 피스톤 엔진을 작동시키는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 다른 독립 청구항에 정의된 바와 같은 피스톤 엔진에 관한 것이다.
연료 효율, 배출 (emission) 들, 및 성능 측면에서의 피스톤 엔진들에 대해 설정된 요건들은 점점 더 엄격해지고 있다. 동시에, 상이한 연료들을 사용하여 엔진들을 작동시키는 능력은 보다 원하는 특성이 되었다. 그러나, 연료의 타입 및 품질은 엔진의 성능 및 배출들에 상당한 영향을 줄 수 있다. 일부 경우들에서, 연료의 품질의 변화들은, 엔진이 요구된 배출 한계 또는 약속된 효율을 충족할 수 없거나, 또는 배기 온도들이 허용된 한계를 초과하는 상황을 야기할 수 있다. 따라서, 연료의 품질의 변화들을 고려하기 위해 피스톤 엔진의 작동을 조정할 수 있는 방법이 필요하다.
본 발명의 목적은 피스톤 엔진을 작동시키는 개선된 방법을 제공하는 것이다. 본 발명에 따른 방법의 특징은 청구항 1 에 주어진다. 본 발명의 다른 목적은 개선된 피스톤 엔진을 제공하는 것이다. 본 발명에 따른 엔진의 특징은 다른 독립 청구항에 주어진다.
본 발명에 따른 방법은, 엔진의 복수의 실린더들 내의 압력을 모니터링하는 단계; 실린더 압력의 모니터링에 기초하여, 제 1 기준점까지 하나 이상의 엔진 사이클들 동안 엔진의 단일 실린더에서의 누적 열 방출 (cumulative heat release) 의 전개 (development) 를 나타내는 제 1 변수의 값을 결정하는 단계; 제 1 변수의 값과, 제 1 기준점까지 단일 실린더에서의 누적 열 방출의 원하는 전개를 나타내는 미리결정된 제 1 타겟 값 또는 타겟 범위를 비교하는 단계; 그 비교에 근거하여, 제 1 엔진 파라미터를 조정하는 단계로서, 제 1 엔진 파라미터는 단일 실린더에서의 연소의 시작에 영향을 미치는 실린더 특정 파라미터인, 상기 제 1 엔진 파라미터를 조정하는 단계; 실린더 압력의 모니터링에 기초하여, 제 2 기준점까지 하나 이상의 엔진 사이클들 동안 엔진의 복수의 실린더들에서의 누적 열 방출의 평균 전개를 나타내는 제 2 변수의 값을 결정하는 단계로서, 제 2 기준점은 제 1 기준점보다 연소의 더 나중의 (later) 페이즈에 위치되는, 상기 제 2 변수의 값을 결정하는 단계; 제 2 변수의 값과, 제 2 기준점까지 복수의 실린더들에서의 누적 열 방출의 원하는 평균 전개를 나타내는 미리결정된 제 2 타겟 값 또는 타겟 범위를 비교하는 단계; 및 그 비교에 근거하여, 복수의 실린더들에서의 연소에 영향을 미치는 제 2 엔진 파라미터를 조정하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 방법에서, 연소의 초기의 (early) 페이즈와 연소의 더 나중의 페이즈 양자 모두가 모니터링되고 2 개의 상이한 엔진 파라미터들이 제어된다. 제 1 엔진 파라미터를 조정하는 것에 의해, 연소의 시작이 각각의 실린더에서 개별적으로 제어될 수 있다. 이는 연소 프로세스의 신속한 조정들을 허용한다. 제 2 엔진 파라미터의 조정은 연소의 보다 느린 제어를 허용하고 연소의 더 나중의 페이즈에 영향을 미친다. 2 개의 엔진 파라미터들의 조정의 조합에 의해, 예를 들어, 연료 품질의 변화들은 효과적으로 보상될 수 있다.
본 발명에 따른 피스톤 엔진은 연소 동안 엔진의 복수의 실린더들에서의 누적 열 방출을 결정하기 위한 수단 및 제어 유닛을 포함하고, 제어 유닛은 상기 정의된 방법에 따라 엔진을 작동시키도록 구성된다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 제 1 기준점은 제 1 변수의 값이 연소의 초기의 페이즈를 설명하도록 선택된다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 제 1 엔진 파라미터는 파일럿 연료 분사의 타이밍이다. 대안적으로, 제 1 엔진 파라미터는 파일럿 연료의 분사량일 수 있다. 양자의 대안들은 연소 프로세스의 실린더 특정 조정을 허용하고 특히 연소의 초기의 부분 (early part) 에 영향을 미친다. 파일럿 연료 분사의 타이밍은 특히 연소의 시작에 영향을 미친다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 파일럿 연료의 양은 파일럿 연료 분사의 지속기간을 제어하는 것에 의해 및/또는 파일럿 연료의 분사 압력을 제어하는 것에 의해 조정된다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 제 1 엔진 파라미터는 흡입 밸브 타이밍 (intake valve timing) 이다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 제 1 엔진 파라미터는 스파크 타이밍이다. 스파크 점화 엔진들에서, 스파크 타이밍은 점화 타이밍을 조정하는 효과적인 방식이다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 방법은, 적어도 3 개의 더 초기의 엔진 사이클들의 파일럿 연료의 평균 분사량을 결정하는 단계, 평균 분사량과 미리결정된 상한을 비교하는 단계, 및 평균 분사량이 상한에 도달하지 않는 경우에, 파일럿 연료의 분사량을 제 1 엔진 파라미터로서 조정하는 단계를 포함한다. 따라서, 분사량은 연소의 초기의 부분을 제어하는 주된 방식으로서 사용될 수 있지만, 분사량에 대한 상한을 설정하는 것에 의해, 과도한 배출들은 회피될 수 있다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 평균 분사량이 상한에 도달한 경우에, 파일럿 연료의 분사 타이밍 및/또는 실린더 압축 온도는 제 1 엔진 파라미터로서 조정된다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 압축 온도는 배기 가스 재순환에 의해 조정된다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 압축 온도는 흡입 밸브 폐쇄 타이밍을 조정하는 것에 의해 조정된다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 제 1 변수는 방출된 열의 미리결정된 제 1 누적량에 도달하는 크랭크 각 (crank angle) 이다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 방출된 열의 미리결정된 제 1 누적량은 단일 실린더에서의 하나의 엔진 사이클 동안 방출된 열의 총량의 2~40 퍼센트이다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 제 1 변수는 단일 실린더에서의 제 1 미리결정된 크랭크 각까지의 누적 열 방출을 나타내는 열 방출 값이다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 제 2 엔진 파라미터는 흡기 (intake air) 의 압력이다. 흡기 압력을 제어하는 것에 의해, 복수의 실린더들에서의 연소가 영향을 받는다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 제 2 변수는 방출된 열의 미리결정된 제 2 누적량에 도달하는 평균 크랭크 각이다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 방출된 열의 미리결정된 제 2 누적량은 하나의 엔진 사이클 동안 방출된 열의 총량의 41~95 퍼센트이다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 방출된 열의 미리결정된 제 2 누적량은 하나의 엔진 사이클 동안 방출된 열의 총량의 50~95 퍼센트이다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 방출된 열의 미리결정된 제 2 누적량은 방출된 열의 미리결정된 제 1 누적량보다 적어도 10 퍼센트 유닛들 더 크다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 방출된 열의 미리결정된 제 2 누적량은 방출된 열의 미리결정된 제 1 누적량보다 적어도 20 퍼센트 유닛들 더 크다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 제 2 변수는 미리결정된 제 2 크랭크 각까지의 평균 누적 열 방출을 나타내는 열 방출 값이다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 제 2 변수는 여러 엔진 사이클들 동안 누적 열 방출의 평균 전개를 나타낸다. 여러 엔진 사이클들에 걸쳐 열 방출을 모니터링하는 것에 의해, 연소의 느린 변화들이 더 잘 고려될 수 있다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 제 1 변수는 단일 엔진 사이클 동안 누적 열 방출의 전개를 나타낸다. 이는 연소 프로세스의 초기의 부분에서 신속한 조정을 허용한다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 방법은, 적어도 3 개의 더 초기의 엔진 사이클들의 제 1 변수들의 값들의 평균인 제 3 변수의 값을 계산하는 단계, 제 3 변수의 값과, 제 1 기준점까지 누적 열 방출의 원하는 평균 전개를 나타내는 미리결정된 제 3 타겟 값 또는 타겟 범위를 비교하는 단계, 및 그 비교에 근거하여, 제 1 엔진 파라미터와 상이한 제 3 엔진 파라미터를 조정하는 단계를 포함한다. 이는 연소의 초기의 부분의 추가 조정을 허용한다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 제 3 엔진 파라미터는 제 2 엔진 파라미터와 상이하다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 제 3 엔진 파라미터는 재순환된 배기 가스의 양 및/또는 파일럿 연료 분사의 타이밍이다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 방법은, 엔진의 모든 실린더들의 제 1 변수들의 평균 값을 결정하는 단계, 엔진의 단일 실린더의 제 1 변수의 값과 제 1 변수들의 평균 값을 비교하는 단계, 및 단일 실린더의 제 1 변수의 값이 제 1 변수들의 평균 값으로부터 미리결정된 한계 내에 있지 않은 경우에, 제 1 엔진 파라미터와 상이한 제 4 엔진 파라미터를 조정하는 단계를 포함한다. 상이한 실린더들의 연소 프로세스들에서의 차이들은 따라서 감소될 수 있다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 제 4 엔진 파라미터는 흡입 밸브 타이밍이다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 방법은, 제 1 변수의 값과 제 2 변수의 값 간의 차이를 결정하는 단계, 그 차이와 미리결정된 타겟 값 또는 타겟 범위를 비교하는 단계, 및 그 차이가 원하는 범위에 있지 않은 경우에, 제 5 엔진 파라미터를 조정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 제 5 엔진 파라미터는 제 1 엔진 파라미터와 상이하다.
본 발명의 실시형태들은 첨부 도면들을 참조하여 이하에 더 상세히 설명된다.
도 1 은 피스톤 엔진을 개략적으로 도시한다.
도 2 는 피스톤 엔진의 하나의 실린더를 개략적으로 도시한다.
도 3 은 본 발명의 실시형태에 따른 방법을 플로우차트로서 도시한다.
도 4 는 본 발명의 실시형태에 따른 방법의 부분을 플로우차트로서 도시한다.
도 5 는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 방법의 부분을 플로우차트로서 도시한다.
도 6 은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 방법의 부분을 플로우차트로서 도시한다.
도 7 은 본 발명에 따른 방법에서 기준점들의 선택의 예를 도시한다.
도 8 은 기준점들의 선택의 다른 예를 도시한다.
도 9 는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 방법의 부분을 플로우차트로서 도시한다.
도 1 은 피스톤 엔진 (1) 을 개략적으로 도시한다. 엔진 (1) 은 선박의 메인 또는 보조 엔진 또는 전기를 생산하기 위한 발전소에서 사용되는 엔진과 같은 대형 내연 기관일 수 있다. 표현 "대형 내연 기관" 은 실린더 보어가 적어도 150 mm 인 엔진을 지칭한다. 엔진 (1) 은 4-스트로크 엔진 (1) 이다. 엔진 (1) 은 복수의 실린더들 (2) 을 포함한다. 4 개의 실린더들 (2) 이 도 1 에 도시되지만, 엔진 (1) 은 임의의 합당한 수의 실린더들 (2) 을 포함할 수 있다. 엔진 (1) 은, 예를 들어, 도 1 에 도시된 바와 같은, 인라인 엔진, 또는 V 엔진일 수 있다.
엔진은, 예를 들어, 가스 엔진, 이중 연료 엔진 또는 다중 연료 엔진일 수 있다. 이중 연료 엔진 또는 다중 연료 엔진은 2 개 이상의 상이한 메인 연료들, 예를 들어, 액체 메인 연료 또는 가스 메인 연료를 사용하여 선택적으로 작동될 수 있다. 가스 엔진에서 또는 가스 모드에서 작동되는 이중 연료 또는 다중 연료 엔진에서, 가스 메인 연료는 예를 들어, 액체 파일럿 연료 또는 가스 메인 연료의 연소를 트리거링하기 위한 스파크 플러그들을 사용하여 점화될 수 있다.
도 1 의 엔진 (1) 에는, 터빈 (5a) 및 압축기 (5b) 를 포함하는 터보차저 (5) 가 제공된다. 엔진 (1) 에는 또한, 2 개 이상의 터보차저들이 제공될 수 있다. 터보차저들은 직렬로 및/또는 병렬로 배열될 수 있다. 엔진의 흡기는 터보차저 (5) 의 압축기 (5b) 에 의해 가압되고 흡입 덕트 (8) 를 통해 엔진 (1) 의 실린더들 (2) 내로 도입된다. 배기 가스는 배기 덕트 (9) 를 통해 터보차저 (5) 의 터빈 (5a) 내로 도입된다. 흡입 덕트 (8) 는 실린더들 (2) 에 연결되는 브랜치들 (8a) 을 포함한다. 유사하게, 배기 덕트 (9) 는 실린더들 (2) 에 연결되는 브랜치들 (9a) 을 포함한다. 터보차저 (5) 의 압축기 (5b) 의 하류 측의 흡입 덕트 (8) 는 흡입 또는 인렛 리시버 또는 흡입 또는 인렛 매니폴드로 불릴 수 있다.
도 2 는 본 발명의 실시형태에 따른 피스톤 엔진의 하나의 실린더 (2) 를 개략적으로 도시한다. 도 2 에 도시된 실린더 (2) 는 가스 모드에서 작동될 수 있고 파일럿 연료 분사 시스템이 제공되는 가스 엔진 또는 이중 연료 또는 다중 연료 엔진에 속한다. 그러나, 파일럿 연료 분사 시스템의 설명 외에도, 이하에 논의된 특징들은 다른 타입들의 엔진들에 또한 존재할 수 있다.
엔진 (1) 의 각각의 실린더 (2) 에는, 실린더 (2) 내에서 왕복 방식으로 이동하도록 구성되는 피스톤 (4) 이 제공된다. 피스톤 (4) 은 연결 로드 (6) 를 통해 크랭크샤프트 (16) 에 연결된다. 크랭크샤프트 (16) 의 일단에는 플라이휠 (17) 이 부착된다. 실린더 (2) 의 벽들 및 실린더 헤드 (7) 와 함께, 피스톤 (4) 은 연소 챔버 (10) 를 한정한다. 엔진 (1) 의 각각의 실린더 (2) 에는, 적어도 하나의 흡입 밸브 (3) 가 제공된다. 본 발명의 실시형태에 따르면, 각각의 실린더 (2) 에는 2 개의 흡입 밸브들 (3) 이 제공된다. 흡입 밸브들 (3) 은 흡입 덕트 (흡입 리시버) (8) 와 연소 챔버 (10) 사이의 유체 연통을 개방 및 폐쇄하기 위해 사용된다. 엔진 (1) 의 각각의 실린더 (2) 에는, 적어도 하나의 배기 밸브 (11) 가 제공된다. 본 발명의 실시형태에 따르면, 각각의 실린더 (2) 에는 2 개의 배기 밸브들 (11) 이 제공된다. 배기 밸브들 (11) 은 연소 챔버 (10) 와 배기 덕트 (9) 사이의 유체 연통을 개방 및 폐쇄하기 위해 사용된다.
흡입 밸브들 (3) 은 흡입 밸브 액추에이팅 수단 (12) 에 연결된다. 흡입 밸브 액추에이팅 수단 (12) 은 흡입 밸브들 (3) 을 개방 및 폐쇄하기 위해 사용된다. 흡입 밸브 액추에이팅 수단 (12) 은 가변 흡입 밸브 타이밍을 허용하도록 구성될 수 있다. 흡입 밸브들 (3) 이 개방 및/또는 폐쇄되는 크랭크 각은 따라서 변할 수 있다. 흡입 밸브 액추에이팅 수단 (12) 은 많은 대안적인 방식들로 구현될 수 있다. 흡입 밸브 액추에이팅 수단 (12) 은 전기식, 유압식 또는 기계식 액추에이터를 포함할 수 있다. 흡입 밸브 액추에이팅 수단 (12) 은 또한, 전기식, 유압식 및/또는 기계식 수단의 임의의 조합일 수 있다. 예를 들어, 흡입 밸브들 (3) 은 캠샤프트에 의해 개방될 수 있다. 흡입 밸브들 (3) 을 폐쇄하기 위한 폐쇄력은 나사선 스프링들 및/또는 공기 스프링들과 같은 하나 이상의 스프링들에 의해 생성될 수 있다. 흡입 밸브들 (3) 의 폐쇄는 유압식 시스템에 의해 지연될 수 있다. 대안적으로, 개방 및 폐쇄 타이밍 양자 모두는 솔레노이드와 같은 전기식 액추에이터에 의해 결정될 수 있다. 대안적으로, 흡입 밸브들 (3) 은 유압식으로 개방 및 폐쇄될 수 있다. 흡입 밸브 액추에이팅 수단 (12) 은, 흡입 밸브들 (3) 의 개방 및/또는 폐쇄 타이밍을 결정하기 위해 흡입 밸브 액추에이팅 수단 (12) 에 제어 신호를 송신하도록 구성되는 제어 유닛 (14) 에 연결된다.
도 2 의 실시형태에서, 배기 밸브들 (11) 은 흡입 밸브들 (3) 과 유사한 액추에이팅 수단 (13) 에 연결된다. 그러나, 배기 밸브들 (11) 에는 또한, 상이한 액추에이팅 수단이 제공될 수 있다. 예를 들어, 배기 밸브들 (11) 의 액추에이팅 수단 (13) 은 가변 밸브 타이밍을 허용할 필요가 없다. 도 2 의 실시형태에서, 또한, 배기 밸브 액추에이팅 수단 (13) 은, 배기 밸브들 (11) 의 개방 및/또는 폐쇄 타이밍을 제어하기 위해 배기 밸브 액추에이팅 수단 (13) 에 제어 신호를 송신하도록 구성되는 제어 유닛 (14) 에 연결된다. 상기 설명된 배열들 대신에, 흡입 밸브들 (3) 및 배기 밸브들 (11) 양자 모두는 캠 제어될 수 있다. 밸브 타이밍들은 가변적이거나 또는 고정되거나 할 수 있다.
도 2 의 엔진은 가스 모드에서 작동될 수 있다. 엔진의 각각의 실린더 (2) 에는 가스 유입 밸브 (20) 가 제공된다. 가스 유입 밸브들 (20) 을 통해, 가스 메인 연료는 엔진 (1) 의 실린더들 (2) 내로 도입될 수 있다. 가스 연료는 예를 들어 천연 가스일 수 있다. 도 2 의 실시형태에서, 가스 유입 밸브 (20) 는 흡입 리시버 (8) 와 흡입 밸브들 (3) 사이에 가스 메인 연료를 도입하도록 배열된다. 가스 연료는 균질 혼합물을 형성하기 위해 흡입 스트로크 및 압축 스트로크 동안 흡기와 혼합된다. 엔진의 각각의 실린더 (2) 에는 또한, 가스 메인 연료의 부분을 프리챔버 내로 도입하기 위한 추가적인 가스 유입 밸브가 제공될 수 있다.
도 2 의 실시형태에서, 엔진 (1) 의 각각의 실린더 (2) 에는, 파일럿 연료 분사기 (21) 가 제공된다. 파일럿 연료 분사기 (21) 를 통해, 액체 파일럿 연료는 실린더 (2) 내로 분사될 수 있다. 파일럿 연료는 연소 챔버 (10) 내로 직접 분사된다. 파일럿 연료의 점화는 가스 메인 연료의 연소를 트리거링한다. 파일럿 연료는 예를 들어 경질 연료 오일일 수 있다. 파일럿 연료 분사 대신에, 엔진 (1) 의 각각의 실린더 (2) 에는, 점화 타이밍을 제어하기 위한 스파크 플러그가 제공될 수 있다. 엔진에는 또한, 액체 연료 모드에서 작동될 때 실린더들 (2) 내로 액체 메인 연료를 분사하기 위한 추가적인 연료 분사 시스템이 제공될 수 있다.
가스 유입 밸브들 (20) 및 파일럿 연료 분사기들 (21) 은 제어 유닛 (14) 에 연결된다. 파일럿 연료 분사 및 메인 연료 분사 양자 모두의 분사 타이밍들 및 지속기간들은 따라서 엔진 (1) 의 각각의 실린더 (2) 에서 개별적으로 제어될 수 있다.
엔진 (1) 의 각각의 실린더 (2) 에는 실린더 압력 센서 (15) 가 제공된다. 실린더 압력 센서 (15) 는 실린더 (2) 내의 압력을 측정하도록 배열된다. 엔진 (1) 에는, 실린더 압력 센서들 (15) 로부터 측정 데이터를 수신하는 제어 유닛 (14) 과 같은 데이터 프로세싱 수단이 제공된다. 엔진 (1) 은 크랭크 각 센서 (18) 및 크랭크샤프트 (16) 의 각 위치 (angular position) 를 결정하기 위한 다른 수단을 더 포함한다. 도 2 의 실시형태에서, 크랭크 각 센서 (18) 는 플라이휠 (17) 의 각 위치를 모니터링한다. 플라이휠 (17) 의 각 위치에 근거하여, 각각의 실린더 (2) 에서의 피스톤 (4) 의 위치가 결정될 수 있다. 압력 측정 데이터에 더하여, 제어 유닛 (14) 은 또한, 크랭크 각 센서 (18) 로부터 측정 데이터를 수신한다. 실린더 압력은 따라서 크랭크 각과 관련하여 결정될 수 있다.
엔진 (1) 에는 흡기 압력 센서 (19) 가 추가로 제공된다. 흡기 압력 센서 (19) 는 흡기의 압력을 모니터링한다. 흡기 압력 센서 (19) 는, 흡기 압력 센서 (19) 로부터 측정 데이터를 수신하는 제어 유닛 (14) 에 연결된다.
제어 유닛 (14) 은 많은 다른 센서들로부터 측정 데이터를 수신하고 상이한 디바이스들을 제어하도록 배열될 수 있다. 예를 들어, 제어 유닛 (14) 은 흡기 온도를 모니터링 및 제어하고, 파일럿 연료 분사 압력을 모니터링 및 제어하고, 배기 가스 온도를 모니터링하고, 및/또는 흡기 압력을 제어할 수 있다.
도 3 은 본 발명의 실시형태에 따른 방법을 플로우차트로서 도시한다. 본 발명에 따른 방법에서, 엔진 (1) 의 복수의 실린더들 (2) 내의 압력이 모니터링된다 (101). 바람직하게는, 엔진 (1) 의 모든 실린더들 (2) 의 압력들이 모니터링된다. 실린더 압력들은 압력 센서들 (15) 에 의해 모니터링될 수 있다. 각각의 실린더 (2) 내의 실린더 압력은 적어도 각각의 파워 스트로크 동안 수 회 측정된다.
실린더 압력 측정들에 근거하여, 제 1 변수 (CA1, HR1) 의 값이 결정된다 (102). 제 1 변수 (CA1, HR1) 는 제 1 기준점 (R1) 까지 하나 이상의 엔진 사이클들 동안 엔진 (1) 의 단일 실린더 (2) 에서의 누적 열 방출의 전개를 나타낸다. 제 1 기준점 (R1) 은 연소의 초기의 페이즈에 위치되는 미리결정된 값이다. 제 1 변수 (CA1, HR1) 의 값은 따라서 연소의 초기의 페이즈를 설명한다.
도 7 및 도 8 은 제 1 기준점 (R1) 의 선택 및 제 1 변수 (CA1, HR1) 의 값의 결정의 2 가지 예들을 도시한다. 양자의 도면들에서, 점선을 가진 곡선은 크랭크 각에 따른 엔진 (1) 의 단일 실린더 (2) 에서의 누적 열 방출의 전개의 예를 도시한다. 곡선은 단일 엔진 사이클 또는 복수의 엔진 사이클들의 평균 중 어느 하나를 나타낼 수 있다. 수평 축은 크랭크 각을 나타내고 "0" 은 상사점 (top dead center), 즉 파워 스트로크의 시작을 지칭한다.
도 7 에서, 제 1 기준점 (R1) 은 방출된 열의 제 1 누적량, 즉 미리결정된 열 방출 퍼센티지이다. 방출된 열의 제 1 누적량은 예를 들어 하나의 엔진 사이클 동안 총 열 방출의 2~40 퍼센트의 범위에 있을 수 있다. 제 1 변수의 값은, 단일 엔진 사이클 동안 단일 실린더 (2) 에서 방출된 열의 미리결정된 제 1 누적량에 도달하는 크랭크 각 (CA1), 또는 복수의 엔진 사이클들 동안 단일 실린더 (2) 에서 방출된 열의 미리결정된 제 1 누적량에 도달하는 평균 크랭크 각이다.
대안적으로, 제 1 기준점 (R1) 은 도 8 에 도시된 바와 같이, 미리결정된 크랭크 각일 수 있다. 제 1 변수는 따라서, 제 1 미리결정된 크랭크 각 (R1) 까지의 누적 열 방출을 나타내는 열 방출 값 (HR1) 이다.
다시 도 3 을 참조하면, 제 1 변수 (CA1, HR1) 의 값은 미리결정된 제 1 타겟 값 또는 타겟 범위와 비교된다 (103). 제 1 타겟 범위는 제 1 기준점 (R1) 까지 단일 실린더 (2) 에서의 누적 열 방출의 원하는 전개를 나타낸다. 제 1 기준점 (R1) 이 도 8 에 도시된 바와 같이, 소정의 크랭크 각이면, 그 크랭크 각에서의 방출된 열 (HR1) 의 누적량은 따라서 원하는 열 방출 값 또는 범위와 비교된다. 제 1 기준점 (R1) 이 도 7 에 도시된 바와 같이 소정의 열 방출 퍼센티지이면, 미리결정된 열 방출량에 도달하는 크랭크 각 (CA1) 은 원하는 크랭크 각 또는 크랭크 각 범위와 비교된다.
그 비교에 근거하여, 제 1 엔진 파라미터가 조정된다 (104). 제 1 엔진 파라미터는 단일 실린더 (2) 에서의 연소의 시작에 영향을 미치는 실린더 특정 파라미터이다. 파라미터의 조정은 따라서 엔진 (1) 의 다른 실린더들 (2) 에서의 연소에 영향을 미치지 않는다. 제 1 엔진 파라미터는, 제 1 변수 (CA1, HR1) 의 값이 원하는 범위 내에 있지 않은 경우에만 변경된다. 예를 들어, 제 1 변수 (CA1, HR1) 의 값이 제 1 타겟 범위 밖에 있거나 또는 제 1 변수 (CA1, HR1) 의 값과 제 1 타겟 값 사이에 소정의 미리결정된 편차가 있다면, 제 1 엔진 파라미터가 변경된다. 값 (CA1, HR1) 이 원하는 범위 내에 있으면, 제 1 엔진 파라미터의 우세한 값 (prevailing value) 이 유지된다. 실린더 압력들의 모니터링은 계속된다.
제 1 변수 (CA1, HR1) 의 값의 결정 (102), 비교 단계 (103), 및 제 1 엔진 파라미터의 조정 (104) 은 복수의 실린더들 (2) 에 대해 또는 엔진 (1) 의 모든 실린더들 (2) 에 대해 동시에 수행될 수 있다. 제 1 엔진 파라미터는 따라서 엔진 (1) 의 각각의 실린더 (2) 에서 개별적으로 조정될 수 있다.
제 1 변수 (CA1, HR1) 의 값의 결정과 동시에, 제 2 변수 (CA2, HR2) 의 값이 결정된다 (202). 제 2 변수 (CA2, HR2) 는 제 2 기준점 (R2) 까지 하나 이상의 엔진 사이클들 동안 복수의 실린더들 (2) 에서의 누적 열 방출의 평균 전개를 나타낸다. 도 7 및 도 8 에서, 실선을 가진 곡선은 복수의 실린더들 (2) 에서의 누적 열 방출의 평균 전개의 예를 도시한다. 곡선은 단일 엔진 사이클 또는 복수의 엔진 사이클들의 평균 중 어느 하나를 나타낼 수 있다. 제 2 기준점 (R2) 은 제 1 기준점 (R1) 보다 연소의 더 나중의 페이즈에 위치된다. 제 2 변수 (CA2, HR2) 는 따라서 연소의 나중의 페이즈를 설명한다. 제 2 변수 (CA2, HR2) 는 엔진의 모든 실린더들 (2) 에서의 열 방출에 기초할 수 있다. 대안적으로, 제 2 변수 (CA2, HR2) 는 예를 들어 V 엔진의 하나의 뱅크의 실린더들 (2) 에서의 열 방출에 기초할 수 있다.
제 1 기준점 (R1) 처럼, 또한 제 2 기준점 (R2) 은 도 7 에 도시된 바와 같이, 소정의 열 방출 퍼센티지일 수 있다. 제 2 변수의 값은 따라서, 복수의 실린더들 (2) 에서 방출된 열의 미리결정된 제 2 누적량에 도달하는 평균 크랭크 각 (CA2) 일 수 있다. 방출된 열의 미리결정된 제 2 누적량은 예를 들어, 하나의 엔진 사이클 동안 총 열 방출의 41~95 퍼센트의 범위에, 또는 하나의 엔진 사이클 동안 총 열 방출의 50~95 퍼센트의 범위에 있을 수 있다. 방출된 열의 미리결정된 제 2 누적량은 방출된 열의 미리결정된 제 1 누적량보다 적어도 10 퍼센트 유닛들 더 커야한다. 방출된 열의 미리결정된 제 2 누적량은 옵션으로는 방출된 열의 미리결정된 제 1 누적량보다 적어도 20 퍼센트 유닛들 더 클 수 있다. 일 예로, 방출된 열의 미리결정된 제 1 누적량이 하나의 엔진 사이클 동안 총 열 방출의 40 퍼센트이면, 방출된 열의 미리결정된 제 2 누적량은 하나의 엔진 사이클 동안 총 열 방출의 적어도 50 퍼센트일 것이다.
대안적으로, 제 2 기준점 (R2) 은 도 8 에 도시된 바와 같이, 소정의 크랭크 각일 수 있다. 제 2 변수는 따라서, 제 2 미리결정된 크랭크 각 (R2) 까지의 복수의 실린더들 (2) 에서의 평균 누적 열 방출을 나타내는 열 방출 값 (HR2) 이다.
제 2 변수는 여러 엔진 사이클들 동안 누적 열 방출의 전개를 나타낼 수 있다.
제 2 변수 (CA2, HR2) 의 값은 미리결정된 제 2 타겟 값 또는 타겟 범위와 비교된다 (203). 제 2 타겟 값 또는 타겟 범위는 제 2 기준점 (R2) 까지 복수의 실린더들 (2) 에서의 누적 열 방출의 원하는 평균 전개를 나타낸다.
그 비교에 기초하여, 제 2 엔진 파라미터가 조정된다 (204). 제 2 엔진 파라미터는 복수의 실린더들 (2) 에서의 연소에 영향을 미친다. 제 2 엔진 파라미터는 따라서, 엔진의 모든 실린더들 (2) 에서의 또는 예를 들어, V 엔진의 경우 하나의 뱅크의 실린더들에서의 연소에 영향을 미칠 수 있다. 제 2 엔진 파라미터는, 예를 들어, 흡기의 압력일 수 있다. 흡기의 압력은 예를 들어, 하나 이상의 터보차터들 (5) 의 작동을 제어하는 것에 의해 조정될 수 있다.
엔진 (1) 은 폐쇄 루프 제어로 작동된다. 실린더 압력들은 따라서 연속적으로 모니터링되고, 제 1 엔진 파라미터 및 제 2 엔진 파라미터 양자 모두는 제 1 변수 및 제 2 변수가 원하는 범위들 밖에 있는 한 조정된다.
제 1 엔진 파라미터로서 사용될 수 있는 것에 대한 다양한 대안들이 존재한다. 제 1 엔진 파라미터는, 예를 들어, 파일럿 연료 분사의 타이밍, 파일럿 연료의 분사량, 흡입 밸브 타이밍 또는 스파크 타이밍일 수 있다. 파일럿 연료 분사의 양이 조정되는 경우에, 그 양은 파일럿 연료 분사의 지속기간을 제어하는 것에 의해 및/또는 파일럿 연료의 분사 압력을 제어하는 것에 의해 제어될 수 있다. 파일럿 연료 분사는 엔진 (1) 의 각각의 실린더 (2) 에서 개별적으로 조정된다.
조정될 제 1 엔진 파라미터는 상이한 상황들에서 상이함이 또한 가능하다. 도 4 의 플로우차트는 제 1 엔진 파라미터로서 2 개의 상이한 파라미터들을 사용하는 예를 도시한다. 플로우차트는 오직 본 발명에 따른 방법의 부분, 즉 제 1 엔진 파라미터의 조정을 도시한다. 제 2 엔진 파라미터는 상기 설명된 방식으로 조정될 수 있다. 도 4 의 실시형태에서, 도 3 의 실시형태에서와 동일한 방식으로 제 1 변수의 값이 결정되고 (102) 타겟 값 또는 타겟 범위와 비교된다 (103). 제 1 변수의 조정이 필요한 경우에, 하나 이상의 더 초기의 엔진 사이클들 동안 분사된 파일럿 연료의 양이 결정된다 (105). 결정될 파일럿 연료량은 3 개 이상의 더 초기의 엔진 사이클들의 평균 분사량일 수 있다. 실제 (평균) 분사량은 미리결정된 상한과 비교된다 (106). (평균) 분사량이 미리결정된 상한에 도달하지 않는 경우에, 분사량은 제 1 엔진 파라미터로서 조정된다 (104a). 분사량이 이미 상한에 도달했다면, 다른 파라미터가 제 1 엔진 파라미터로서 조정된다 (104b). 이는 과도한 파일럿 연료 분사량들로 인한 과도한 배출들을 방지한다. 다른 파라미터는 예를 들어, 파일럿 연료의 분사 타이밍 또는 실린더 압축 온도일 수 있다. 대안적으로, 분사 타이밍 및 압축 온도 양자 모두가 조정될 수 있다. 표현 "압축 온도" 는 압축 스트로크 동안의 실린더 온도를 지칭한다. 온도는 압축 스트로크 동안 변하고, 따라서 압축 온도는 압축 스트로크에 대한 평균 온도로서 또는 압축 스트로크 동안 미리결정된 크랭크 각에서의 순간 온도로서 정의될 수 있다. 압축 온도는 예를 들어, 배기 가스 재순환 (EGR) 을 제어하는 것에 의해 및/또는 흡입 밸브들의 폐쇄 타이밍을 제어하는 것에 의해 조정될 수 있다. 엔진에는, 배기 덕트 (9) 로부터 다시 연소 챔버 (10) 내로의 배기 가스 흐름이 엔진의 각각의 실린더 (2) 에서 개별적으로 제어될 수 있는 내부 EGR 시스템이 제공될 수 있다. 방법의 단계들은 또한 상이한 순서로 수행될 수 있다. 예를 들어, 실제 파일럿 연료량은 제 1 변수의 값의 결정과 동시에 결정될 수 있다.
일 예로, 제 1 변수의 값과 제 1 타겟 값 또는 타겟 범위의 비교를 통해, 연소의 초기의 부분에서의 열 방출이 너무 느림을 알 수 있다. 따라서 원하는 것보다 더 나중의 크랭크 각에서 또는 누적 열 방출 퍼센티지가 너무 낮은 소정의 크랭크 각에서 소정의 열 방출 퍼센티지에 도달한다. 보정 액션은 파일럿 연료 분사의 양의 증가일 수 있다. 파일럿 연료 분사의 양은 단계적으로 증가될 수 있고 실린더 압력의 모니터링은 계속된다. 분사량이 상한에 도달하고 열 방출 레이트가 여전히 너무 느리면, 제 1 변수의 값이 허용가능한 범위 내에 있을 때까지 분사 타이밍이 어드밴스된다.
도 5 는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 방법의 부분을 도시한다. 도 3 의 실시형태에서, 제 3 변수의 값이 결정된다 (302). 도 3 또는 도 4 의 실시형태에서와 동일한 방식으로 제 1 변수가 결정되고 제 1 엔진 파라미터가 조정될 수 있다. 또한, 도 3 의 실시형태에서와 동일한 방식으로 제 2 변수가 결정되고 제 2 엔진 파라미터가 조정될 수 있다. 제 3 변수의 값은 제 1 변수의 값에 근거하여 결정된다. 이 경우에, 제 1 변수의 값은 단일 엔진 사이클에 기초한다. 제 3 변수는 적어도 3 개의 더 초기의 엔진 사이클들의 제 1 변수들의 값들의 평균이다. 제 3 변수의 값은 미리결정된 제 3 타겟 값 또는 타겟 범위와 비교된다 (303). 제 3 타겟 값 또는 타겟 범위는 제 1 기준점 (R1) 까지 엔진 (1) 의 단일 실린더 (2) 에서의 누적 열 방출의 원하는 평균 전개를 나타낸다. 그 비교에 근거하여, 제 3 엔진 파라미터가 조정된다 (304). 제 3 엔진 파라미터는 제 1 엔진 파라미터와 상이하다. 바람직하게는, 제 3 엔진 파라미터는 또한 제 2 엔진 파라미터와 상이하다. 제 3 변수의 값이 제 3 타겟 범위 내에 있지 않거나 또는 제 3 변수의 값과 타겟 값 사이의 편차가 미리결정된 한계를 초과하면, 제 3 엔진 파라미터가 변경된다. 제 3 엔진 파라미터는 예를 들어, 재순환된 배기 가스의 양을 제어하는 것에 의해 및/또는 파일럿 연료 분사의 타이밍을 제어하는 것에 의해 조정될 수 있다.
도 6 은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 방법의 부분을 도시한다. 도 3 내지 도 5 에 도시된 실시형태들 중 임의의 것과 비교하여, 도 6 의 방법은 복수의 실린더들 (2) 의 제 1 변수들 (CA1, HR1) 의 평균 값을 결정하는 추가적인 단계 (402) 를 포함한다. 단일 실린더 (2) 의 제 1 변수의 값이 그 후 평균 값과 비교된다 (403). 단일 실린더 (2) 의 제 1 변수 (CA1, HR1) 의 값이 평균 값으로부터 미리결정된 한계 내에 있지 않은 경우에, 제 4 엔진 파라미터가 조정된다 (404). 제 4 엔진 파라미터는 제 1 엔진 파라미터와 상이하다. 제 4 엔진 파라미터는 바람직하게는 또한 제 2 엔진 파라미터 및/또는 제 3 엔진 파라미터와 상이하다. 또한 제 4 엔진 파라미터는 단일 실린더에서의 연소에 영향을 미치는 실린더 특정 파라미터이다. 제 4 파라미터는 예를 들어 흡입 밸브 타이밍일 수 있다. 제 4 파라미터는 각각의 실린더 (2) 에 대해 개별적으로 조정된다.
도 9 는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 방법의 부분을 도시한다. 또한 이 실시형태는 다른 실시형태들과 결합될 수 있다. 도 9 의 실시형태에서, 제 1 변수의 값들 간의 차이가 결정된다. 그 값은 타겟 값 또는 타겟 범위와 비교된다. 값이 타겟 범위 내에 있거나 또는 타겟 값으로부터 미리결정된 한계 내에 있다면, 실린더 압력들의 모니터링은 엔진 파라미터들을 조정하지 않고 계속된다. 값이 타겟 범위 밖에 있는 경우에, 제 5 엔진 파라미터가 조정된다. 제 5 엔진 파라미터는 예를 들어, 충전 공기 압력, 충전 공기 온도 또는 흡입 밸브 타이밍일 수 있다.
본 발명은 상기 설명된 실시형태들에 한정되지 않고, 첨부된 청구항들의 범위 내에서 변경될 수도 있음을 당업자는 알 것이다. 예를 들어, 상이한 실시형태들의 특징들은 결합될 수 있다.

Claims (31)

  1. 피스톤 엔진 (1) 을 작동시키는 방법으로서,
    - 상기 엔진 (1) 의 복수의 실린더들 (2) 내의 압력을 모니터링하는 단계 (101),
    - 실린더 압력의 상기 모니터링 (101) 에 기초하여, 제 1 기준점 (R1) 까지 하나 이상의 엔진 사이클들 동안 상기 엔진 (1) 의 단일 실린더 (2) 에서의 누적 열 방출의 전개 (development) 를 나타내는 제 1 변수 (CA1, HR1) 의 값을 결정하는 단계 (102),
    - 상기 제 1 변수 (CA1, HR1) 의 값과, 상기 제 1 기준점 (R1) 까지 상기 단일 실린더 (2) 에서의 상기 누적 열 방출의 원하는 전개를 나타내는 미리결정된 제 1 타겟 값 또는 타겟 범위를 비교하는 단계 (103),
    - 상기 비교에 근거하여, 제 1 엔진 파라미터를 조정하는 단계로서, 상기 제 1 엔진 파라미터는 상기 단일 실린더 (2) 에서의 연소의 시작에 영향을 미치는 실린더 특정 파라미터인, 상기 제 1 엔진 파라미터를 조정하는 단계 (104, 104a, 104b),
    - 상기 실린더 압력의 모니터링 (101) 에 기초하여, 제 2 기준점 (R2) 까지 하나 이상의 엔진 사이클들 동안 상기 엔진 (1) 의 복수의 실린더들 (2) 에서의 누적 열 방출의 평균 전개를 나타내는 제 2 변수 (CA2, HR2) 의 값을 결정하는 단계로서, 상기 제 2 기준점 (R2) 은 상기 제 1 기준점 (R1) 보다 연소의 더 나중의 페이즈에 위치되는, 상기 제 2 변수 (CA2, HR2) 의 값을 결정하는 단계 (202),
    - 상기 제 2 변수 (CA2, HR2) 의 값과, 상기 제 2 기준점 (R2) 까지 상기 복수의 실린더들 (2) 에서의 상기 누적 열 방출의 원하는 평균 전개를 나타내는 미리결정된 제 2 타겟 값 또는 타겟 범위를 비교하는 단계 (203), 및
    - 상기 비교에 근거하여, 상기 복수의 실린더들 (2) 에서의 연소에 영향을 미치는 제 2 엔진 파라미터를 조정하는 단계 (204) 를 포함하고,
    상기 제 2 엔진 파라미터는 흡기의 압력인, 피스톤 엔진 (1) 을 작동시키는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 기준점 (R1) 은 상기 제 1 변수 (CA1, HR1) 의 값이 연소의 초기의 페이즈를 설명하도록 선택되는, 피스톤 엔진 (1) 을 작동시키는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 엔진 파라미터는 파일럿 연료 분사의 타이밍인, 피스톤 엔진 (1) 을 작동시키는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 엔진 파라미터는 파일럿 연료의 분사량인, 피스톤 엔진 (1) 을 작동시키는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 파일럿 연료의 분사량은 파일럿 연료 분사의 지속기간을 제어하는 것에 의해 및/또는 상기 파일럿 연료의 분사 압력을 제어하는 것에 의해 조정되는, 피스톤 엔진 (1) 을 작동시키는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 엔진 파라미터는 흡입 밸브 타이밍인, 피스톤 엔진 (1) 을 작동시키는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 엔진 파라미터는 스파크 타이밍인, 피스톤 엔진 (1) 을 작동시키는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 방법은,
    - 적어도 3 개의 더 초기의 엔진 사이클들의 파일럿 연료의 평균 분사량을 결정하는 단계 (105),
    - 상기 평균 분사량과 미리결정된 상한을 비교하는 단계 (106), 및
    - 상기 평균 분사량이 상기 상한에 도달하지 않는 경우에, 상기 파일럿 연료의 상기 분사량을 상기 제 1 엔진 파라미터로서 조정하는 단계 (104a) 를 포함하는, 피스톤 엔진 (1) 을 작동시키는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 평균 분사량이 상기 상한에 도달한 경우에, 상기 파일럿 연료의 분사 타이밍 및/또는 실린더 압축 온도는 상기 제 1 엔진 파라미터로서 조정되는 (104b), 피스톤 엔진 (1) 을 작동시키는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 압축 온도는 배기 가스 재순환에 의해 조정되는, 피스톤 엔진 (1) 을 작동시키는 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 압축 온도는 흡입 밸브 폐쇄 타이밍을 조정하는 것에 의해 조정되는, 피스톤 엔진 (1) 을 작동시키는 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 변수는, 방출된 열의 미리결정된 제 1 누적량에 도달하는 크랭크 각 (CA1) 인, 피스톤 엔진 (1) 을 작동시키는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 방출된 열의 미리결정된 제 1 누적량은 상기 단일 실린더 (2) 에서의 하나의 엔진 사이클 동안 방출된 열의 총량의 2~40 퍼센트인, 피스톤 엔진 (1) 을 작동시키는 방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 변수는 상기 단일 실린더 (2) 에서의 제 1 미리결정된 크랭크 각까지의 누적 열 방출을 나타내는 열 방출 값 (HR1) 인, 피스톤 엔진 (1) 을 작동시키는 방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 2 변수는, 방출된 열의 미리결정된 제 2 누적량에 도달하는 평균 크랭크 각 (CA2) 인, 피스톤 엔진 (1) 을 작동시키는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 방출된 열의 미리결정된 제 2 누적량은 하나의 엔진 사이클 동안 방출된 열의 총량의 41~95 퍼센트인, 피스톤 엔진 (1) 을 작동시키는 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 방출된 열의 미리결정된 제 2 누적량은 하나의 엔진 사이클 동안 방출된 열의 총량의 50~95 퍼센트인, 피스톤 엔진 (1) 을 작동시키는 방법.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 방출된 열의 미리결정된 제 2 누적량은 상기 방출된 열의 미리결정된 제 1 누적량보다 적어도 10 퍼센트 유닛들 더 큰, 피스톤 엔진 (1) 을 작동시키는 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 방출된 열의 미리결정된 제 2 누적량은 상기 방출된 열의 미리결정된 제 1 누적량보다 적어도 20 퍼센트 유닛들 더 큰, 피스톤 엔진 (1) 을 작동시키는 방법.
  20. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 변수는 미리결정된 제 2 크랭크 각까지의 평균 누적 열 방출을 나타내는 열 방출 값 (HR2) 인, 피스톤 엔진 (1) 을 작동시키는 방법.
  21. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 변수는 여러 엔진 사이클들 동안 누적 열 방출의 평균 전개를 나타내는, 피스톤 엔진 (1) 을 작동시키는 방법.
  22. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 변수는 단일 엔진 사이클 동안 누적 열 방출의 전개를 나타내는, 피스톤 엔진 (1) 을 작동시키는 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 방법은,
    - 적어도 3 개의 더 초기의 엔진 사이클들의 제 1 변수들 (CA1, HR1) 의 값들의 평균인 제 3 변수의 값을 계산하는 단계 (302),
    - 상기 제 3 변수의 값과, 상기 제 1 기준점 (R1) 까지 상기 누적 열 방출의 원하는 평균 전개를 나타내는 미리결정된 제 3 타겟 값 또는 타겟 범위를 비교하는 단계 (303), 및
    - 상기 비교에 근거하여, 상기 제 1 엔진 파라미터와 상이한 제 3 엔진 파라미터를 조정하는 단계 (304) 를 포함하는, 피스톤 엔진 (1) 을 작동시키는 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 제 3 엔진 파라미터는 상기 제 2 엔진 파라미터와 상이한, 피스톤 엔진 (1) 을 작동시키는 방법.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 제 3 엔진 파라미터는 재순환된 배기 가스의 양 및/또는 파일럿 연료 분사의 타이밍인, 피스톤 엔진 (1) 을 작동시키는 방법.
  26. 제 1 항에 있어서,
    상기 방법은,
    - 상기 엔진 (1) 의 모든 실린더들 (2) 의 제 1 변수들 (CA1, HR1) 의 평균 값을 결정하는 단계 (402),
    - 상기 엔진 (1) 의 단일 실린더 (2) 의 상기 제 1 변수 (CA1, HR1) 의 값과, 상기 제 1 변수들의 평균 값을 비교하는 단계 (403), 및
    - 상기 단일 실린더 (2) 의 상기 제 1 변수 (CA1, HR1) 의 값이 상기 제 1 변수들 (CA1, HR1) 의 평균 값으로부터 미리결정된 한계 내에 있지 않은 경우에, 상기 제 1 엔진 파라미터와 상이한 제 4 엔진 파라미터를 조정하는 단계 (404) 를 포함하는, 피스톤 엔진 (1) 을 작동시키는 방법.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 제 4 엔진 파라미터는 흡입 밸브 타이밍인, 피스톤 엔진 (1) 을 작동시키는 방법.
  28. 제 1 항에 있어서,
    상기 방법은,
    - 상기 제 1 변수 (CA1, HR1) 의 값과 상기 제 2 변수 (CA2, HR2) 의 값 간의 차이를 결정하는 단계 (502),
    - 상기 차이와 미리결정된 타겟 값 또는 타겟 범위를 비교하는 단계 (503), 및
    - 상기 차이가 원하는 범위에 있지 않은 경우에, 제 5 엔진 파라미터를 조정하는 단계 (504) 를 포함하는, 피스톤 엔진 (1) 을 작동시키는 방법.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 제 5 엔진 파라미터는 상기 제 1 엔진 파라미터와 상이한, 피스톤 엔진 (1) 을 작동시키는 방법.
  30. 피스톤 엔진 (1) 으로서,
    연소 동안 상기 엔진 (1) 의 복수의 실린더들 (2) 에서의 누적 열 방출을 결정하기 위한 수단 (15, 18) 및 제어 유닛 (14) 을 포함하고,
    상기 제어 유닛 (14) 은 제 1 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 기재된 피스톤 엔진 (1) 을 작동시키는 방법에 따라 상기 엔진 (1) 을 작동시키도록 구성되는, 피스톤 엔진 (1).
  31. 삭제
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022121793A1 (de) * 2022-08-29 2024-02-29 Universität Rostock, Körperschaft des öffentlichen Rechts Verfahren zum Regeln eines Zweistoffmotors sowie Zweistoffmotor

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007507640A (ja) 2003-10-01 2007-03-29 ウエストポート・パワー・インコーポレイテッド 気体燃料式内燃機関の燃焼性を制御する方法と装置
WO2008091310A1 (en) 2007-01-25 2008-07-31 Caterpillar Inc. Combustion balancing in a homogeneous charge compression ignition engine

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09209814A (ja) * 1996-02-05 1997-08-12 Unisia Jecs Corp 内燃機関の制御装置
CN100414085C (zh) * 2002-09-09 2008-08-27 丰田自动车株式会社 内燃机的控制装置
US7231906B1 (en) * 2006-06-27 2007-06-19 Gm Global Technology Operations, Inc. Simultaneous EGR correction and individual cylinder combustion phase balancing
US7506535B2 (en) * 2007-04-24 2009-03-24 Gm Global Technology Operations, Inc. Method and apparatus for determining a combustion parameter for an internal combustion engine
US8826884B2 (en) * 2010-10-29 2014-09-09 GM Global Technology Operations LLC Combustion balancing control strategy using normalized instantaneous heat release in HCCI engines
KR101349522B1 (ko) * 2012-06-20 2014-01-09 현대자동차주식회사 폐루프 제어 연료분사방법
KR20140127455A (ko) * 2013-04-24 2014-11-04 현대중공업 주식회사 이중연료엔진의 연소최고압력 및 지시평균유효압력 제어를 통한 실린더 밸런싱 장치 및 방법
KR101938013B1 (ko) * 2013-04-24 2019-04-10 현대중공업 주식회사 이중연료엔진의 연소중앙시기 제어를 통한 실린더 밸런싱 장치 및 방법
JP5874686B2 (ja) * 2013-05-31 2016-03-02 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
AU2013391585B2 (en) * 2013-06-05 2016-10-20 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control device for internal combustion engine
US9909522B2 (en) * 2016-04-13 2018-03-06 Jaguar Land Rover Limited Method and apparatus for controlling an engine based on a target pressure curve
US9915210B2 (en) * 2016-04-13 2018-03-13 Jaguar Land Rover Limited Method and apparatus for controlling an engine based on a target pressure curve

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007507640A (ja) 2003-10-01 2007-03-29 ウエストポート・パワー・インコーポレイテッド 気体燃料式内燃機関の燃焼性を制御する方法と装置
WO2008091310A1 (en) 2007-01-25 2008-07-31 Caterpillar Inc. Combustion balancing in a homogeneous charge compression ignition engine

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