KR102581651B1 - A large two-stroke turbocharged uniflow scavenged internal combustion engine and method of operating the engine - Google Patents

A large two-stroke turbocharged uniflow scavenged internal combustion engine and method of operating the engine Download PDF

Info

Publication number
KR102581651B1
KR102581651B1 KR1020220087707A KR20220087707A KR102581651B1 KR 102581651 B1 KR102581651 B1 KR 102581651B1 KR 1020220087707 A KR1020220087707 A KR 1020220087707A KR 20220087707 A KR20220087707 A KR 20220087707A KR 102581651 B1 KR102581651 B1 KR 102581651B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
value
controller
engine
combustion chamber
air
Prior art date
Application number
KR1020220087707A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20230017138A (en
Inventor
호프만 마르크
젠센 킴
Original Assignee
만 에너지 솔루션즈, 필리알 아프 만 에너지 솔루션즈 에스이, 티스크란드
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 만 에너지 솔루션즈, 필리알 아프 만 에너지 솔루션즈 에스이, 티스크란드 filed Critical 만 에너지 솔루션즈, 필리알 아프 만 에너지 솔루션즈 에스이, 티스크란드
Publication of KR20230017138A publication Critical patent/KR20230017138A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102581651B1 publication Critical patent/KR102581651B1/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B25/00Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders
    • F02B25/02Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders using unidirectional scavenging
    • F02B25/04Engines having ports both in cylinder head and in cylinder wall near bottom of piston stroke
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0027Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures the fuel being gaseous
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12Control of the pumps
    • F02B37/16Control of the pumps by bypassing charging air
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12Control of the pumps
    • F02B37/18Control of the pumps by bypassing exhaust from the inlet to the outlet of turbine or to the atmosphere
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B43/00Engines characterised by operating on gaseous fuels; Plants including such engines
    • F02B43/02Engines characterised by means for increasing operating efficiency
    • F02B43/04Engines characterised by means for increasing operating efficiency for improving efficiency of combustion
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0242Variable control of the exhaust valves only
    • F02D13/0249Variable control of the exhaust valves only changing the valve timing only
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/028Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation for two-stroke engines
    • F02D13/0284Variable control of exhaust valves only
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/02Controlling 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 gaseous fuels
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D37/00Non-electrical conjoint control of two or more functions of engines, not otherwise provided for
    • F02D37/02Non-electrical conjoint control of two or more functions of engines, not otherwise provided for one of the functions being ignition
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/008Controlling each cylinder individually
    • F02D41/0085Balancing of cylinder outputs, e.g. speed, torque or air-fuel ratio
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/34Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with compressors, turbines or the like in the recirculation passage
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/02Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B2075/022Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
    • F02B2075/025Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle two
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002Controlling intake air
    • F02D2041/001Controlling intake air for engines with variable valve actuation
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30Use 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)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Supercharger (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)

Abstract

대형 2행정 터보차저 내부 연소 엔진은 제어기(60)를 포함하고, 상기 제어기(60)는: 작동 조건을 모니터링하는 단계와, 엔진이 정상 상태 작동 조건에서 작동할때와 정상 상태 조건에서 작동할 때를 결정하는지 확인하는 단계로 구성되고: 초기에 첫 번째 값(p1)으로 설정된 마진만큼 알려진 작동 조건 종속 임계 수준보다 작은 공연비에 대한 값으로 작동 조건의 함수로서 각 연소실에 대한 공연비를 개별적으로 제어하는 단계, 시간이 지남에 따라 실제 값에서 두 번째 값(p2)을 향해 감소하는 마진 값을 개별적으로 각 연소실에 대해 감소시키는 단계, 부분적 오발 이벤트, 오발 이벤트 및 사전 점화 이벤트에 대해 각 연소실을 개별적으로 모니터링하는 단계, 이러한 이벤트가 감지되면 이러한 이벤트가 더 이상 감지되지 않을 때까지 실제 값에서 첫 번째 값(p1)으로 증가하는 마진 값을 늘리고 해당 방법을 사용하는 단계를 수행한다.A large two-stroke turbocharged internal combustion engine includes a controller (60) that: monitors operating conditions, when the engine is operating under steady-state operating conditions, and when the engine is operating under steady-state conditions. Consists of determining whether the air-fuel ratio is controlled individually for each combustion chamber as a function of the operating conditions with a value for the air-fuel ratio smaller than a known operating condition dependent critical level by a margin initially set to a first value (p1). step, reducing for each combustion chamber individually the margin value decreasing over time from the actual value towards the second value (p2), each combustion chamber separately for partial misfire event, misfire event and pre-ignition event. The step of monitoring, when such an event is detected, increases the margin value from the actual value to the first value (p1) and uses that method until such an event is no longer detected.

Description

대형 2행정 터보차지 유니플로 스캐빈지 내부 연소 엔진 및 엔진 작동 방법{A LARGE TWO-STROKE TURBOCHARGED UNIFLOW SCAVENGED INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND METHOD OF OPERATING THE ENGINE}A LARGE TWO-STROKE TURBOCHARGED UNIFLOW SCAVENGED INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND METHOD OF OPERATING THE ENGINE}

본 개시는 대형 2행정 가스 연료 내부 연소 엔진, 특히 BDC에서 TDC로의 피스톤 행정 동안 연료 밸브로부터 유입되는 가스 연료 상에서 작동하는 크로스헤드를 갖는 대형 2행정 유니플로 스캐빈지 내부 연소 엔진에 관한 것이다.The present disclosure relates to large two-stroke gaseous fuel internal combustion engines, particularly large two-stroke uniflow scavenge internal combustion engines with a crosshead running on gaseous fuel flowing from a fuel valve during the piston stroke from BDC to TDC.

크로스헤드가 있는 대형 2행정 터보차지 유니플로 스캐빈지 내부 연소 엔진은 예를 들어 대형 원양 선박의 추진에 사용되거나 발전소의 주요 동력 장치로 사용된다. 이 2행정 디젤 엔진은 단순한 크기 때문만이 아니라 다른 내부 연소 엔진과 다르게 구성된다. 배기 밸브의 무게는 최대 400kg이고 피스톤의 직경은 최대 100cm이며 연소실의 최대 작동 압력은 일반적으로 수백 bar이다. 이러한 높은 압력 수준과 피스톤 크기에 관련된 힘은 엄청나다.Large two-stroke turbocharged Uniflo scavenge internal combustion engines with crossheads are used, for example, for propulsion of large oceangoing vessels or as main power plants in power plants. This two-stroke diesel engine is constructed differently from other internal combustion engines not just because of its size. The exhaust valve weighs up to 400 kg, the piston diameter is up to 100 cm, and the maximum operating pressure in the combustion chamber is typically several hundred bar. The forces associated with these high pressure levels and piston sizes are enormous.

실린더 라이너의 길이를 따라 중앙에 배열되거나 실린더 커버에 내에 있는 연료 밸브에 의해 유입되는 가스 연료로 작동되는 대형 2행정 터보 차저 내부 연소 엔진, 즉 배기 밸브가 닫히기 훨씬 전에 시작되는 피스톤의 상향 행정 동안 기체 연료를 받아들이고 연소실에서 기체 연료와 소기 공기(scavenging air)의 혼합물을 압축하고 압축된 혼합물을 점화하는 엔진은, 파일럿 오일 인젝션(piot oil injection)과 같은 시한의(timed) 점화수단에 의해서 연소실에서 기체 연료와 소기 공기의 혼합물을 압축하고 압축된 혼합물을 점화한다.A large two-stroke turbocharged internal combustion engine powered by a gaseous fuel introduced by a fuel valve located centrally along the length of the cylinder liner or located within the cylinder cover, i.e. the gas is pumped during the upward stroke of the piston, which begins well before the exhaust valve closes. An engine that receives fuel, compresses the mixture of gaseous fuel and scavenging air in the combustion chamber, and ignites the compressed mixture, uses timed ignition means such as pilot oil injection to remove the gas from the combustion chamber. The mixture of fuel and scavenging air is compressed and the compressed mixture is ignited.

실린더 라이너 또는 실린더 커버에 배치된 연료 밸브(가스 흡입 밸브)를 사용하는 이러한 유형의 가스 흡입은 압축 압력이 상대적으로 낮을 때 기체 연료가 분사되기 때문에 훨씬 더 낮은 연료 분사 압력을 사용할 수 있다는 장점이 있다. 피스톤이 상사점(TDC)에 가까울 때, 즉 연소실의 압축 압력이 최대이거나 최대에 가까울 때 기체 연료를 분사하는 대형 2행정 터보차저 내부 연소 엔진과 비교할 때 낮다. 후자의 엔진은 이미 높은 최대 연소 압력보다 훨씬 높은 연료 분사 압력이 필요하다. 이러한 극도로 높은 압력에서 기체 압력을 처리할 수 있는 연료 시스템은 기체 연료의 휘발성 특성과 이러한 고압에서의 거동으로 인해 비용이 많이 들고 복잡하다.This type of gas intake, using a fuel valve (gas intake valve) placed in the cylinder liner or cylinder cover, has the advantage of allowing the use of much lower fuel injection pressures because the gaseous fuel is injected when the compression pressure is relatively low. . This is low compared to large two-stroke turbocharged internal combustion engines that inject gaseous fuel when the piston is close to top dead center (TDC), i.e. when the compression pressure in the combustion chamber is at or near maximum. The latter engines require much higher fuel injection pressures than the already high maximum combustion pressures. Fuel systems that can handle gaseous pressures at these extremely high pressures are expensive and complex due to the volatile nature of gaseous fuels and their behavior at these high pressures.

따라서, 압축 행정 동안 기체 연료를 분사하는 엔진용 연료 공급 시스템은 피스톤이 TDC 근처에 있을 때 고압에서 기체 연료를 분사하는 엔진과 비교할 때 상당히 저렴하다.Therefore, a fuel supply system for an engine that injects gaseous fuel during the compression stroke is significantly cheaper compared to an engine that injects gaseous fuel at high pressure when the piston is near TDC.

그러나 압축 행정 중에 기체 연료를 분사할 때 피스톤은 기체 연료와 소기 공기의 혼합물을 압축하여 결과적으로 사전 점화의 위험이 있다. 사전 점화의 위험은 매우 희박한 혼합물로 작동하여 줄일 수 있지만 희박한 혼합물은 실화 또는 부분 실화의 위험을 증가시키고 결과적으로 연료 슬립을 발생시킨다.However, when injecting gaseous fuel during the compression stroke, the piston compresses the mixture of gaseous fuel and scavenge air, resulting in the risk of pre-ignition. The risk of pre-ignition can be reduced by operating with very lean mixtures, but lean mixtures increase the risk of misfire or partial misfire and consequently fuel slip.

따라서, 실화 및 사전 점화/디젤-노크와 관련된 문제를 극복하거나 최소한 감소시키기 위해 이러한 대형 2행정 터보 차저 내부 연소 엔진에서 압축 동안 연소실의 상태에 대한 제어를 개선할 필요가 있다. 사전 점화 및 실화를 방지하려면 연소실의 조건을 매우 정확하게 제어해야 한다.Therefore, there is a need for improved control of the conditions of the combustion chamber during compression in these large two-stroke turbocharged internal combustion engines to overcome or at least reduce problems associated with misfire and pre-ignition/diesel-knock. Conditions in the combustion chamber must be controlled very precisely to prevent pre-ignition and misfire.

엔진이 정상 상태로 작동하는 동안 엔진의 성능 레이아웃은 일반적으로 사전 점화가 방지되도록 한다. 이는 연소실 설계, 연료 분사 타이밍 및 배기 밸브 타이밍을 신중하게 선택하여 달성된다. 그러나 이것은 실화 또는 부분 실화 또는 사전 점화가 발생할 가능성이 높은 연소 상태로부터 안전한 거리에서 작동해야 한다. 이 큰 안전 거리는 특히 연료 효율성과 관련하여 연소 상태가 최적이 아닌 결과를 초래한다.During normal operation of the engine, the performance layout of the engine generally ensures that pre-ignition is prevented. This is achieved through careful selection of combustion chamber design, fuel injection timing and exhaust valve timing. However, it must be operated at a safe distance from combustion conditions where misfire or partial misfire or pre-ignition are likely to occur. This large safety distance results in suboptimal combustion conditions, especially with regard to fuel efficiency.

DK201970370은 다수의 연소실이 있는 대형 2행정 터보차지 유니플로 소거 가스 작동 내부 연소 엔진, 엔진과 관련된 적어도 하나의 제어기, 연소 개시시 연소실의 평균 압축 공연비 및 벌크 압축 온도를 결정하는 제어기를 개시하고 있으며, 제어기는 다음과 같이 구성된다:DK201970370 discloses a large two-stroke turbocharged uniflow scavenged gas operated internal combustion engine with multiple combustion chambers, at least one controller associated with the engine, a controller that determines the average compressed air-fuel ratio and bulk compression temperature of the combustion chamber at the start of combustion, The controller is configured as follows:

- 공연 비가 더 낮은 압축 공연비 임계값 미만일 때 적어도 하나의 압축 공연비 증가 측정을 수행하고 ,- perform at least one compressed air-fuel ratio increase measurement when the air-fuel ratio is below the lower compressed air-fuel ratio threshold,

- 결정되거나 측정된 평균 압축 공연비가 압축 공연비 상한 임계값을 초과할 때 적어도 하나의 압축 공연비 감소 측정을 수행하고,- perform at least one compressed air-fuel ratio reduction measurement when the determined or measured average compressed air-fuel ratio exceeds the upper compressed air-fuel ratio threshold,

- 결정되거나 측정된 벌크 압축 온도가 낮은 벌크 압축 온도 임계값 미만일 때 적어도 하나의 벌크 압축 온도 증가 측정을 수행하고,- perform at least one bulk compression temperature increase measurement when the determined or measured bulk compression temperature is below a low bulk compression temperature threshold,

- 결정되거나 측정된 벌크 압축 온도가 상부 벌크 압축 온도 임계값보다 높을 때 적어도 하나의 벌크 압축 온도 감소 측정을 수행한다.- Perform at least one bulk compression temperature reduction measurement when the determined or measured bulk compression temperature is above the upper bulk compression temperature threshold.

상술한 문제점을 극복하거나 적어도 감소시키는 엔진 및 방법을 제공하는 것이 목적이다.The goal is to provide an engine and method that overcomes or at least reduces the above-described problems.

상기 및 기타 목적은 독립항의 특징에 의해 달성된다. 추가 구현 형태는 종속항, 설명 및 도면에서 명백해진다.The above and other objects are achieved by the features of the independent claims. Additional embodiment forms become apparent from the dependent claims, description and drawings.

제1 양태에 따르면, 기체 작동 모드에서 기체 연료를 주 연료로 사용하여 작동하도록 구성된 대형 2행정 터보차지 유니플로 스캐빈지 내부 연소 엔진에 있어서, 상기 엔진은: 실린더 라이너, 왕복 피스톤 및 실린더 커버로 각각 구분되는 복수의 연소실, 상기 연소실로 소기 공기를 유입시키기 위해 실린더 라이너에 배열된 소기 포트, 실린더 커버에 배치되고 배기 밸브에 의해 제어되는 배기 가스 출구, 각 연소실에 대한 배기 밸브 타이밍을 제어할 수 있는 가변 타이밍 배기 밸브 작동 시스템, 실린더 커버를 향한 피스톤의 행정 동안 기체 연료를 유입시키도록 구성된 실린더 라이너 또는 실린더 커버에 배열된 하나 이상의 기체 연료 유입 개구, 및 엔진과 관련된 적어도 하나의 제어기를 포함하고, 상기 적어도 하나의 제어기는 각각의 연소실에 대한 상기 배기 밸브의 개폐 타이밍을 결정 및 제어하고 각각의 연소실에 대한 상기 기체 연료 유입 개구를 통해 연소 챔버로 유입되는 기체 연료의 양을 제어하도록 구성되고, 상기 적어도 하나의 제어기는 엔진의 작동 조건을 모니터링하고 엔진이 정상 상태 작동 조건에서 작동할 때를 결정하도록 구성되고, 상기 연소실은 공연비가 임계 수준에 의존하는 알려진 작동 조건을 초과할 때 부분적 오발 이벤트, 오발 이벤트 및/또는 사전 점화가 발생할 가능성이 있는 알려진 바람직하지 않은 연소 상태를 적어도 정상 상태 작동에 대해 갖고, 상기 가변 타이밍 배기 밸브 작동 시스템은 각 연소실에 대한 배기 밸브 타이밍의 개별 제어를 허용하고, 상기 적어도 하나의 제어기는 각각의 연소실에 대해 개별적으로 상기 배기 밸브의 개폐 타이밍을 결정 및 제어하고 각 연소실에 대해 개별적으로 상기 기체 연료 유입 개구를 통해 연소실로 유입되는 기체 연료의 양을 제어하도록 구성되고, 상기 적어도 하나의 제어기는 적어도 하나의 제어기가 엔진이 정상 상태 조건에서 작동하고 있다고 결정할 때 정상 상태 모드에서 작동하도록 구성되고, 상기 정상 상태 동작 모드에서 상기 적어도 하나의 제어기는: 작동 조건의 함수로서 각각의 연소실에 대한 공연비를 상기 공지된 작동보다 초기에 첫 번째 값(p1)으로 설정된 마진만큼 상기 알려진 작동 조건 종속 임계 수준보다 작은 공연비 값으로 제어하는 단계, 각각의 연소실에 대해 시간이 지남에 따라 실제 값에서 제2 값(p2)을 향해 감소하는 상기 마진 값을 개별적으로 감소시키는 단계, 여기서 상기 제2 값(p2)은 상기 제1 값(p1)보다 작고 0보다 크며, 부분적 오발 이벤트, 오발 이벤트 및 사전 점화 이벤트에 대해 각 연소실을 개별적으로 모니터링하는 단계, 및 부분적 오발 이벤트, 오발 이벤트 및/또는 사전 점화 이벤트의 검출 시, 부분적 오발 이벤트, 오발 이벤트 및 사전 점화 이벤트가 더 이상 검출되지 않을 때까지 실제 값에서 상기 제1 값(p1)을 향해 증분으로 상기 마진 값을 증가시키는 단계로 구성될 수 있다.According to a first aspect, a large two-stroke turbocharged uniflow scavenge internal combustion engine configured to operate using gaseous fuel as the main fuel in a gaseous operation mode, said engine comprising: a cylinder liner, a reciprocating piston and a cylinder cover. A plurality of combustion chambers, each distinct, a scavenging port arranged in the cylinder liner for introducing scavenging air into the combustion chamber, an exhaust gas outlet disposed in the cylinder cover and controlled by an exhaust valve, and the exhaust valve timing for each combustion chamber can be controlled. a variable timing exhaust valve actuation system, one or more gaseous fuel inlet openings arranged in the cylinder liner or cylinder cover configured to introduce gaseous fuel during the stroke of the piston toward the cylinder cover, and at least one controller associated with the engine; The at least one controller is configured to determine and control the opening and closing timing of the exhaust valve for each combustion chamber and to control the amount of gaseous fuel flowing into the combustion chamber through the gaseous fuel inlet opening for each combustion chamber, At least one controller is configured to monitor operating conditions of the engine and determine when the engine is operating at steady-state operating conditions, wherein the combustion chamber is configured to initiate a partial misfire event, a misfire event, when the air-fuel ratio exceeds a known operating condition dependent on a threshold level. having known undesirable combustion conditions at least for steady-state operation at which events and/or pre-ignitions are likely to occur, wherein the variable timing exhaust valve actuation system allows individual control of exhaust valve timing for each combustion chamber, wherein at least One controller is configured to determine and control the opening and closing timing of the exhaust valve individually for each combustion chamber and to control the amount of gaseous fuel flowing into the combustion chamber through the gaseous fuel inlet opening individually for each combustion chamber, The at least one controller is configured to operate in a steady state mode when the at least one controller determines that the engine is operating in steady state conditions, wherein in the steady state operating mode the at least one controller is configured to: Controlling the air-fuel ratio for the combustion chamber to a value of the air-fuel ratio that is less than the known operating condition dependent threshold level by a margin set to a first value (p1) earlier than the known operation, and over time for each combustion chamber the actual value individually decreasing the margin value decreasing toward a second value (p2), wherein the second value (p2) is less than the first value (p1) and greater than 0, and includes a partial misfire event, a misfire event, and individually monitoring each combustion chamber for pre-ignition events, and upon detection of a partial misfire event, a misfire event and/or a pre-ignition event, the actual combustion chamber until the partial misfire event, misfire event and/or pre-ignition event are no longer detected. It may consist of increasing the margin value incrementally from a value toward the first value (p1).

정상 상태 작동 조건에 대한 마진에 비해 마진이 줄어들도록 허용함으로써, (최대) 연료 효율(에너지 효율), (최소화된) NOx 배출 또는 (최소화된) 탄화수소 슬립(HC 슬립)과 같은 엔진 작동 매개변수(연소되지 않은 연료 또는 부분적으로 연소되지 않은 연료)를 임계 수준에 가까운 값으로 안전하게 사용할 수 있으므로 엔진 작동 및 연소 프로세스를 최적화할 가능성을 향상시킨다. 따라서 엔진은 이러한 작동 매개변수를 최적화하도록 설계할 수 있다. By allowing the margin to decrease relative to the margin for steady-state operating conditions, engine operating parameters such as (maximum) fuel efficiency (energy efficiency), (minimized) NOx emissions or (minimized) hydrocarbon slip (HC slip) ( It allows safe use of unburned or partially unburned fuel at values close to critical levels, thus improving the possibility of optimizing engine operation and combustion processes. Engines can therefore be designed to optimize these operating parameters.

최적화는 연소 과정을 최적화하기 위해 정상 정상 상태 작동 조건에서 작동기에 대한 설정점이 어떻게 벗어나야 하는지를 지정한다. 제어할 수 없는 요소(예: 주변 조건 및 구성 요소 유지 관리)는 얼마나 최적화가 가능한지를 결정하기 때문에 최적화 접근 방식은 편차 규칙만 지정하고 원하지 않는 연소 상태가 감지되면 적어도 부분적으로 반전된다. 따라서 제어할 수 없는 요소는 규칙(액추에이터 설정값의 편차 크기)을 적용할 수 있는 범위를 결정한다.Optimization specifies how the setpoint for the actuator should deviate from normal steady-state operating conditions to optimize the combustion process. Because uncontrollable factors (e.g. ambient conditions and component maintenance) determine how much optimization is possible, optimization approaches only specify deviation rules and are at least partially reversed when undesirable combustion conditions are detected. Therefore, uncontrollable factors determine the extent to which the rule (the magnitude of the deviation from the actuator setpoint) can be applied.

바람직하지 않은 연소 상태는 실화 사건, 부분적 실화 사건 또는 사전 점화 사건이 발생하는 연소 상태이다.An undesirable combustion state is one in which a misfire event, partial misfire event, or pre-ignition event occurs.

정상 상태 작동을 위한 공기 대 연료 비율의 임계 수준에 따라 작동 조건은 엔진 설계 중 및/또는 테스트 실행 및/또는 컴퓨터 시뮬레이션을 기반으로 결정된다.Depending on the critical level of air-to-fuel ratio for steady-state operation, operating conditions are determined during engine design and/or based on test runs and/or computer simulations.

마진의 첫 번째 값은 엔진 설계 중에 그리고/또는 테스트 실행 및/또는 컴퓨터 시뮬레이션을 기반으로 결정된다. 작동 조건의 함수로서의 마진 값은 룩업 테이블로 저장되거나 알고리즘으로 구현된다.The first value of the margin is determined during engine design and/or based on test runs and/or computer simulations. Margin values as a function of operating conditions are stored as lookup tables or implemented as algorithms.

초기에 설정된 첫 번째 값에서 마진 값을 줄이는 프로세스는 제어기가 엔진이 정상 상태 조건에서 즉시 또는 미리 결정된 지연(미리 결정된 시간 길이)으로 작동하고 있다고 결정할 때 시작된다.The process of reducing the margin value from an initially set first value begins when the controller determines that the engine is operating under steady-state conditions either immediately or with a predetermined delay (a predetermined length of time).

제1 양태의 가능한 구현에서, 적어도 하나의 제어기는 바람직하지 않은 연소 상태 및 알려진 작동 조건이 임계 레벨에 따라 통지된다.In a possible implementation of the first aspect, at least one controller is notified of undesirable combustion conditions and known operating conditions according to threshold levels.

제1 양태의 가능한 구현에서, 제어기는 값의 마지막 증가 이후에 미리 결정된 시간 길이가 경과하고 값이 두 번째 값과 동일하지 않을 때 실제 값에서 조금씩 감소하는 마진 값을 각 연소실에 대해 개별적으로 시간이 지남에 따라 감소를 재개하도록 구성된다.In a possible implementation of the first aspect, the controller may adjust the margin value individually for each combustion chamber to decrease slightly from the actual value when a predetermined length of time has elapsed since the last increase in value and the value is not equal to the second value. It is configured to resume decline over time.

제1 양태의 가능한 구현에서, 제어기는 배기 밸브 폐쇄 타이밍을 전진시킴으로써, 바람직하게는 배기 밸브 폐쇄 타이밍을 단계적으로 전진시킴으로써 소정의 감소분에 따라 마진 값을 감소시키도록 구성된다.In a possible implementation of the first aspect, the controller is configured to reduce the margin value according to a predetermined reduction by advancing the exhaust valve closing timing, preferably by advancing the exhaust valve closing timing in steps.

제1 양태의 가능한 구현에서, 제어기는 배기 밸브 폐쇄 타이밍을 지연시킴으로써, 바람직하게는 배기 밸브 폐쇄 타이밍을 단계적으로 지연시킴으로써 소정의 증분에 따라 마진 값을 증가시키도록 구성된다.In a possible implementation of the first aspect, the controller is configured to increase the margin value according to a predetermined increment by retarding the exhaust valve closing timing, preferably by retarding the exhaust valve closing timing in steps.

제1 양태의 가능한 구현에서, 엔진은 배기 가스 바이패스 제어 밸브를 갖는 배기 가스 바이패스를 포함하고, 제어기는 배기 가스 바이패스 제어 밸브의 스로틀링을 폐쇄하거나 증가시킴으로써 감소 마진 값을 감소시키도록 구성된다.In a possible implementation of the first aspect, the engine includes an exhaust gas bypass having an exhaust gas bypass control valve, and the controller is configured to reduce the reduction margin value by closing or increasing the throttling of the exhaust gas bypass control valve. do.

제1 양태의 가능한 구현에서, 엔진은 배기 가스 바이패스 제어 밸브를 갖는 배기 가스 바이패스를 포함하고, 제어기는 배기 가스 바이패스 제어 밸브의 스로틀링을 개방 또는 감소함으로써 소정의 증분에 따라 마진 값을 증가시키도록 구성된다.In a possible implementation of the first aspect, the engine includes an exhaust gas bypass having an exhaust gas bypass control valve, and the controller adjusts the margin value in predetermined increments by opening or reducing the throttling of the exhaust gas bypass control valve. It is configured to increase.

제1 양태의 가능한 구현에서, 엔진은 배기 가스 재순환 도관에 배기 가스 재순환 송풍기가 있는 배기 가스 재순환 도관을 포함하고, 여기서 제어기는 배기 가스 재순환 송풍기의 속도를 활성화하거나 증가시킴으로써 소정의 증분에 따라 마진 값을 증가시키도록 구성된다.In a possible implementation of the first aspect, the engine includes an exhaust gas recirculation conduit having an exhaust gas recirculation blower in the exhaust gas recirculation conduit, wherein the controller adjusts the margin value in predetermined increments by activating or increasing the speed of the exhaust gas recirculation blower. It is configured to increase.

제1 양태의 가능한 구현에서, 엔진은 배기 가스 재순환 도관에 배기 가스 재순환 송풍기를 갖는 배기 가스 재순환 도관을 포함하고, 여기서 제어기는 배기 가스 재순환 송풍기의 속도를 비활성화하거나 감소시킴으로써 감소 마진 값을 감소시키도록 구성된다. In a possible implementation of the first aspect, the engine includes an exhaust gas recirculation conduit having an exhaust gas recirculation blower in the exhaust gas recirculation conduit, wherein the controller is configured to reduce the reduction margin value by deactivating or reducing the speed of the exhaust gas recirculation blower. It is composed.

제1 양태의 가능한 구현에서, 엔진은 메인 소기 공기 냉각기의 상류에 있는 실린더 바이패스를 포함하고, 제어기는 고온 실린더 바이패스 도관을 개방하거나 고온 실린더 우회 도관에서 제어 밸브의 스로틀링을 감소시킴으로써 공연비를 증가시키도록 구성되며, 그 반대도 마찬가지이다.In a possible implementation of the first aspect, the engine includes a cylinder bypass upstream of the main scavenge air cooler, and the controller adjusts the air-fuel ratio by opening the hot cylinder bypass conduit or reducing throttling of a control valve in the hot cylinder bypass conduit. It is configured to increase and vice versa.

제1 양태의 가능한 구현에서, 제어기는 작동 조건이 이를 요구할 때 액체 연료 분사를 활성화하도록 구성되고, 예를 들어 액체 연료, 예를 들어 디젤 오일 분사가 활성화 되면 마진 값을 제1 값 으로 재설정하도록 구성된다.In a possible implementation of the first aspect, the controller is configured to activate liquid fuel injection when operating conditions require it, and to reset the margin value to the first value when injection of liquid fuel, for example diesel oil, is activated. do.

제1 양태의 가능한 구현에서, 증분은 작은 증분이고, 감소는 작은 감소 이며, 단계는 작은 단계이다.In a possible implementation of the first aspect, an increment is a small increment, a decrease is a small decrease, and a step is a small step.

제1 양태의 가능한 구현에서, 엔진은 각각의 실린더에 대한 실린더 압력을 개별적으로 감지하기 위한 센서를 포함하고, 여기서 제어기는 각각의 실린더에 대해 감지된 실린더 압력을 개별적으로 모니터링하도록 구성되고, 제어기는 각각의 실린더에 대해 오발 사건, 부분 실화 사건 및/또는 사전 점화 사건이 해당 실린더에서 발생했는지 여부를 개별적으로 결정하도록 구성된다.In a possible implementation of the first aspect, the engine includes a sensor for individually sensing the cylinder pressure for each cylinder, wherein the controller is configured to individually monitor the sensed cylinder pressure for each cylinder, and the controller is configured to individually monitor the sensed cylinder pressure for each cylinder. It is configured to individually determine for each cylinder whether a misfire event, partial misfire event and/or pre-ignition event has occurred in that cylinder.

제1 양태의 가능한 구현에서, 제어기는 실화 이벤트가 없을 때, 부분 실화 이벤트 및/또는 사전 점화 이벤트가 발생했을 때 실린더 압력의 예상 전개로부터 실린더 압력 전개의 편차를 결정함으로써 실화 이벤트, 부분 실화 이벤트 및/또는 사전 점화 이벤트를 결정하도록 구성된다.In a possible implementation of the first aspect, the controller determines the deviation of the cylinder pressure evolution from the expected evolution of the cylinder pressure in the absence of a misfire event, when a partial misfire event and/or a pre-ignition event occurs, thereby determining a misfire event, a partial misfire event and/or a pre-ignition event. /or configured to determine a pre-ignition event.

제1 양태의 가능한 구현에서, 제어기는 원하는 엔진 속도와 실제 엔진 속도 간의 차이가 편차 임계값 미만인 경우와 동시에 엔진 부하가 엔진 부하 임계값보다 높은 경우 엔진이 정상 상태를 작동한다고 결정하도록 구성된다. In a possible implementation of the first aspect, the controller is configured to determine that the engine operates in a steady state if the difference between the desired engine speed and the actual engine speed is below the deviation threshold and at the same time the engine load is above the engine load threshold.

제1 양태의 가능한 구현 형태에서, 기체 연료 유입 개구 중 하나 이상은 연료 유입 밸브를 통해 가압 기체 연료의 공급으로부터 수용된 기체 연료를 연소실로 유입하도록 구성된다.In a possible implementation of the first aspect, one or more of the gaseous fuel inlet openings are configured to introduce gaseous fuel received from a supply of pressurized gaseous fuel into the combustion chamber through a fuel inlet valve.

제2 양태에 따르면, 다수의 연소실을 구비한 대형 2행정 터보차지 유니플로 스캐빈지 내부 연소 엔진을 기체 작동 모드로 작동시키는 방법에 있어서, 여기서 공연비를 갖는 공연비 혼합물이 점화 전에 연소실에 존재하고, 상기 연소실은 공연비가 임계 수준에 의존하는 알려진 작동 조건을 초과할 때 부분적 오발 이벤트, 오발 이벤트 및/또는 사전 점화가 발생할 가능성이 있는 알려진 바람직하지 않은 연소 상태를 적어도 정상 상태 작동에 대해 갖고, 상기 방법은: 엔진의 작동 조건을 모니터링하는 단계와 엔진이 정상 상태 작동 조건에서 작동할 때를 결정하는 단계를 포함하고, 정상 상태 작동 조건이 결정된 경우: 초기에 첫 번째 값(p1)으로 설정된 마진만큼 상기 알려진 작동 조건 종속 임계 레벨보다 작은 공연비에 대한 값으로 작동 조건의 함수로서 각 연소실에 대한 공연비를 개별적으로 제어하는 단계, 각각의 연소실에 대해 시간이 지남에 따라 실제 값에서 제2 값(p2)을 향해 감소하는 상기 마진 값을 개별적으로 감소시키는 단계, 여기서, 상기 제2 값(p2)은 상기 제1(p1) 값보다 작고 0보다 크며, 부분적 오발 이벤트, 오발 이벤트 및 사전 점화 이벤트에 대해 각 연소실을 개별적으로 모니터링하는 단계, 및 부분적 오발 이벤트, 오발 이벤트, 및/또는 사전 점화 이벤트의 검출 시, 부분 실화 이벤트, 실화 이벤트 및 사전 점화 이벤트가 더 이상 검출되지 않을 때까지 실제 값에서 상기 제1 값(p1)을 향해 증분으로 상기 마진 값을 증가시키는 단계를 포함한다.According to a second aspect, a method of operating a large two-stroke turbocharged uniflow scavenge internal combustion engine with multiple combustion chambers in gaseous operation mode, wherein an air-fuel ratio mixture having an air-fuel ratio is present in the combustion chamber prior to ignition; said combustion chamber having, at least for steady-state operation, known undesirable combustion conditions in which partial misfire events, misfire events and/or pre-ignition are likely to occur when the air-fuel ratio exceeds known operating conditions dependent on a critical level; and is: monitoring the operating conditions of the engine and determining when the engine is operating at steady-state operating conditions, and when the steady-state operating conditions are determined: above by a margin initially set to the first value (p1); individually controlling the air-fuel ratio for each combustion chamber as a function of the operating conditions with a value for the air-fuel ratio less than a known operating condition-dependent critical level, determining a second value (p2) from the actual value over time for each combustion chamber. individually decreasing the margin value decreasing toward, wherein the second value (p2) is less than the first (p1) value and is greater than 0, and separately monitoring, and upon detection of a partial misfire event, a misfire event, and/or a pre-ignition event, the first value from the actual value until the partial misfire event, misfire event, and pre-ignition event are no longer detected. and increasing the margin value in increments toward (p1).

이들 및 다른 측면은 아래에 설명된 실시예로부터 명백할 것이다.These and other aspects will become apparent from the examples described below.

본 개시의 다음의 상세한 부분에서, 양태, 실시예 및 구현은 도면에 도시된 예시적인 실시예를 참조하여 더 상세히 설명될 것이며, 여기서:
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 대형 2행정 디젤 엔진의 정면도이고,
도 2는 도 1의 대형 2행정 엔진의 측면도이고,
도 3은 도 1에 따른 대형 2행정 엔진의 제1 개략도이고,
도 4는 실린더 커버와 배기 밸브가 장착된 도 1의 엔진의 실린더 프레임과 실린더 라이너, 그리고 피스톤이 TDC와 BDC로 도시된 단면도이고,
도 5는 도 1의 엔진의 두 번째 개략도이고,
도 6은 압축 온도 관찰기 및 압축 공연비 관찰기의 개략도이고,
도 7은 종축에 압축 공연비를, 횡축에 벌크 실린더 온도를 나타내는 도면으로, 안전 지대에 복귀하기 위한 조치가 필요한 지대에 의해 둘러싸인 안전 지대를 나타내고,
도 8은 대형 2행정 엔진을 제어하는 방법의 일 실시예를 도시한 프로세스이고,
도 9는 각 실린더에 대한 개별 최적화 과정을 도시한 도면이다.
In the following detailed portions of the present disclosure, aspects, embodiments and implementations will be described in more detail with reference to example embodiments shown in the drawings, wherein:
1 is a front view of a large two-stroke diesel engine according to an embodiment of the present invention;
Figure 2 is a side view of the large two-stroke engine of Figure 1;
Figure 3 is a first schematic diagram of the large two-stroke engine according to Figure 1;
FIG. 4 is a cross-sectional view of the cylinder frame, cylinder liner, and piston of the engine of FIG. 1 equipped with a cylinder cover and an exhaust valve, with TDC and BDC shown;
Figure 5 is a second schematic diagram of the engine of Figure 1;
Figure 6 is a schematic diagram of a compression temperature observer and a compression air-fuel ratio observer;
7 is a diagram showing the compressed air-fuel ratio on the vertical axis and the bulk cylinder temperature on the horizontal axis, showing a safety zone surrounded by zones requiring measures to return to the safe zone;
8 is a process illustrating one embodiment of a method for controlling a large two-stroke engine;
Figure 9 is a diagram showing the individual optimization process for each cylinder.

다음의 상세한 설명에서, 내부 연소 엔진은 예시적인 실시예에서 대형 2행정 저속 터보 차저 내연 크로스헤드 엔진을 참조하여 설명될 것이다. 도 1, 2 및 3은 크랭크샤프트(8) 및 크로스헤드(9)를 갖는 대형 저속 터보차저 2행정 디젤 엔진의 실시예를 도시한다. 도 1 및 2는 각각 정면도 및 측면도이다. 도 3은 흡기 및 배기 시스템이 있는 도 1 및 도 2의 대형 저속 터보차지 2행정 디젤 엔진의 개략도이다. 이 예시적인 실시예에서, 엔진은 일렬로 4개의 실린더를 갖는다. 대형 저속 터보 차저 2행정 내부 연소 엔진은 일반적으로 엔진 프레임(11)에 의해 지지되는 일렬로 4개에서 14개 사이의 실린더를 가지고 있다. 엔진은 예를 들어 선박의 주 엔진으로 또는 발전소의 발전기. 예를 들어, 엔진의 총 출력은 1,000 내지 110,000kW 범위일 수 있다.In the following detailed description, internal combustion engines will be described with reference to a large two-stroke, low-speed turbocharged internal combustion crosshead engine in an exemplary embodiment. 1, 2 and 3 show an embodiment of a large, low-speed turbocharged two-stroke diesel engine with a crankshaft (8) and a crosshead (9). 1 and 2 are front and side views, respectively. Figure 3 is a schematic diagram of the large, low-speed turbocharged two-stroke diesel engine of Figures 1 and 2 with intake and exhaust systems. In this exemplary embodiment, the engine has four cylinders in a row. Large, low-speed turbocharged two-stroke internal combustion engines typically have between four and fourteen cylinders in a row supported by an engine frame (11). The engine can be used, for example, as the main engine of a ship or as a generator in a power plant. For example, the total output of the engine may range from 1,000 to 110,000 kW.

이 예시적인 실시예에서 엔진은 실린더 라이너(1)의 하부 영역에 소기 포트(18) 및 실린더 라이너(1)의 상단에 중앙 배기 밸브(4)를 갖는 2행정 유니플로 소기 유형의 엔진이다. 소기 공기는 피스톤(10)이 소기 포트(18) 아래에 있을 때 개별 실린더 라이너(1)의 소기 포트(18)를 통해 소기 공기 수용기(2)로부터 통과된다. 피스톤이 위쪽으로 움직일 때 그리고 피스톤이 연료 밸브(30)(가스 유입 밸브)를 통과하기 전에 전자 제어기(60)의 제어 하에 가스 연료 분사 밸브(30)로부터 가스 연료가 유입된다.In this exemplary embodiment the engine is a two-stroke uniflow scavenging type engine with a scavenging port 18 in the lower region of the cylinder liner 1 and a central exhaust valve 4 at the top of the cylinder liner 1. Scavenging air passes from the scavenging air receiver (2) through the scavenging port (18) of the individual cylinder liner (1) when the piston (10) is below the scavenging port (18). When the piston moves upward and before the piston passes the fuel valve 30 (gas inlet valve), gaseous fuel is introduced from the gaseous fuel injection valve 30 under the control of the electronic controller 60.

기체는 30 bar 미만, 바람직하게는 25 bar 미만, 더 바람직하게는 20 bar 미만인 비교적 낮은 압력에서 유입된다. 연료 밸브(30)는 바람직하게는 실린더 라이너의 둘레 주위에 고르게 분포되고 실린더 라이너(1)의 길이의 중앙 영역 어딘가에 배치된다. 따라서 기체 연료의 유입은 압축 압력이 비교적 낮을 때 발생한다. 피스톤이 TDC에 도달할 때 압축 압력보다 훨씬 낮으므로 상대적으로 낮은 압력에서도 허용된다.The gas is introduced at a relatively low pressure, less than 30 bar, preferably less than 25 bar and more preferably less than 20 bar. The fuel valves 30 are preferably evenly distributed around the circumference of the cylinder liner and are placed somewhere in the central region of the length of the cylinder liner 1. Therefore, the influx of gaseous fuel occurs when the compression pressure is relatively low. When the piston reaches TDC, it is well below the compression pressure, so relatively low pressures are also acceptable.

실린더 라이너(1)의 피스톤(10)은 가스 연료와 소기 공기를 압축하고, 압축은 TDC 점화 또는 그 부근에서 일어나고, 예를 들어 바람직하게는 실린더 커버(22)에 배치된 파일럿 오일 연료 밸브(50)로부터 파일럿 오일(또는 임의의 다른 적절한 점화 액체)이 분사되면 연소가 뒤따르고 배기 가스가 생성된다. 파일럿 오일 연료 밸브(50) 대신에 또는 파일럿 연료 밸브(50)에 추가하여, 예를 들어 예비 챔버(미도시), 레이저 점화(미도시) 또는 예열 플러그(미도시)와 같은 점화 시스템의 대안적인 형태가 또한 점화를 개시하는데 사용될 수 있다. The piston 10 of the cylinder liner 1 compresses the gaseous fuel and scavenge air, the compression taking place at or near TDC ignition, for example via a pilot oil fuel valve 50, preferably arranged in the cylinder cover 22. ) is injected with pilot oil (or any other suitable ignition liquid), combustion follows and exhaust gases are produced. Instead of or in addition to the pilot oil fuel valve 50, an alternative ignition system may be used, for example a pre-chamber (not shown), a laser ignition (not shown) or a glow plug (not shown). The form can also be used to initiate ignition.

배기 밸브(4)가 열리면 배기 가스는 실린더(1)와 연결된 배기 덕트를 통해 배기 가스 수용부(3)로 흐른 다음 제1 배기 도관(19)을 통해 터보차저(5)의 터빈(6)으로 흐르고, 배기가스는 이코노마이저(20)를 통해 배출구(21)로 그리고 대기 중으로 터빈으로부터 제2 배기 도관을 통해 흘러나간다. When the exhaust valve (4) opens, the exhaust gas flows through the exhaust duct connected to the cylinder (1) to the exhaust gas receiver (3) and then through the first exhaust conduit (19) to the turbine (6) of the turbocharger (5). Flowing, the exhaust gases flow from the turbine through the second exhaust conduit through the economizer 20 to the outlet 21 and into the atmosphere.

샤프트를 통해 터빈(6)은 공기 유입구(12)를 통해 신선한 공기가 공급되는 압축기(7)를 구동한다. 압축기(7)는 압축된 소기 공기를 소기 공기 수용부(2)로 이어지는 소기 공기 도관(13)으로 전달한다. 도관(13) 내의 소기 공기는 소기 공기를 냉각시키기 위한 인터쿨러(14)를 통과한다.Via the shaft the turbine (6) drives the compressor (7), from which fresh air is supplied through the air inlet (12). The compressor (7) delivers compressed scavenge air to the scavenge air conduit (13) leading to the scavenge air receiver (2). The scavenge air in the conduit 13 passes through an intercooler 14 to cool the scavenge air.

터보차저(5)의 압축기(7)가 소기 리시버(2)에 충분한 압력을 전달하지 않을 때, 즉 저(low) 또는 부분(partial) 부하 조건에서, 냉각된 소기 공기는 가압을 위해 전기 모터(17)에 의해 구동되는 보조 송풍기(16)를 통과한다. When the compressor 7 of the turbocharger 5 does not deliver sufficient pressure to the scavenge receiver 2, i.e. under low or partial load conditions, the cooled scavenge air is supplied to the electric motor for pressurization. It passes through the auxiliary blower (16) driven by 17).

더 높은 엔진 부하에서 터보차저 압축기(7)는 충분한 압축된 소기 공기를 전달하고 보조 송풍기(16)는 체크 밸브(15)를 통해 우회된다.At higher engine loads the turbocharger compressor (7) delivers sufficient compressed scavenge air and the auxiliary blower (16) is bypassed via the check valve (15).

도 4는 일반적으로 대형 2행정 크로스헤드 엔진용으로 지정된 실린더 라이너(1)를 도시한다. 엔진 크기에 따라, 실린더 라이너(1)는 일반적으로 250mm에서 1000mm 범위의 실린더 보어와 1000mm에서 4500mm 범위에 해당하는 전형적인 길이를 갖는 다양한 크기로 제조될 수 있다.Figure 4 shows a cylinder liner 1 generally designated for large two-stroke crosshead engines. Depending on the engine size, cylinder liners 1 can be manufactured in various sizes, with cylinder bores typically ranging from 250 mm to 1000 mm and typical lengths ranging from 1000 mm to 4500 mm.

도 4에서 실린더 라이너(1)는 실린더 프레임(23)에 장착된 것으로 도시되어 있으며 실린더 커버(22)는 그 사이에 기밀 인터페이스가 있는 실린더 라이너(1)의 상부에 배치된다. 도 4에서 피스톤(10)은 하사점(BDC)과 상사점(TDC) 모두에서, 물론 이 두 위치가 동시에 발생하지 않고 크랭크 샤프트(8)의 180도 회전에 의해 분리된다는 것이 분명하지만, 중단된 선으로 도식적으로 도시되어 있다. 실린더 라이너(1)에는 피스톤(10)이 윤활 라인(24)을 통과할 때 실린더 윤활유의 공급을 제공하는 실린더 윤활 구멍(25) 및 실린더 윤활 라인(24)이 제공되며, 다음 피스톤 링(미도시)은 실린더 라이너(1)의 작동 표면 위에 실린더 윤활유를 분배한다. 엔진은 일반적으로 8에서 15 사이의 기하학적 압축비를 갖지만 실린더 커버의 연료 분사 밸브에서 고압 가스 분사가 제공되는 엔진에서는 TDC 또는 TDC 부근에서 고압으로 분사된 기체 연료의 경우 기하학적 압축비는 20 이상일 수 있다.In Figure 4 the cylinder liner 1 is shown mounted on the cylinder frame 23 and the cylinder cover 22 is disposed on top of the cylinder liner 1 with an airtight interface therebetween. 4 the piston 10 is positioned at both bottom dead center (BDC) and top dead center (TDC), although of course it is clear that these two positions do not occur simultaneously and are separated by a 180 degree rotation of the crankshaft 8. It is schematically depicted with a line. The cylinder liner (1) is provided with a cylinder lubrication hole (25) and a cylinder lubrication line (24) which provide a supply of cylinder lubricant when the piston (10) passes through the lubrication line (24), which is then connected to the piston ring (not shown). ) distributes the cylinder lubricant onto the working surface of the cylinder liner (1). Engines typically have a geometric compression ratio between 8 and 15, but in engines where high-pressure gas injection is provided from a fuel injection valve in the cylinder cover, the geometric compression ratio may be more than 20 for gaseous fuel injected at high pressure at or near TDC.

파일럿 연료 밸브(50)(전형적으로 실린더당 하나 이상), 또는 파일럿 오일 밸브(50)를 갖는 프리-챔버는 실린더 커버(22)에 장착되고 파일럿 오일 공급원(미도시)에 연결된다. 파일럿 오일 분사의 타이밍은 전자 제어 유닛(60)에 의해 제어된다.A pilot fuel valve 50 (typically more than one per cylinder), or a pre-chamber with a pilot oil valve 50, is mounted on the cylinder cover 22 and connected to a pilot oil source (not shown). The timing of pilot oil injection is controlled by the electronic control unit 60.

연료 밸브(30)는 실린더 라이너(1)(또는 실린더 커버(22))에 설치되며, 그 노즐은 실린더 라이너(1)의 내부 표면과 실질적으로 같은 높이에 있고 연료 밸브(30)의 후단은 실린더 라이너(1)의 외벽에서 돌출되어 있다. 일반적으로, 실린더 라이너(1) 주위에 원주 방향으로 분포(바람직하게는 원주 방향으로 균일하게 분포됨)되어 있는 하나 또는 두 개, 그러나 가능하게는 세 개 또는 네 개의 연료 밸브(30)가 각 실린더 라이너(1)에 제공된다. 연료 밸브(30)는 일 실시예에서 실린더 라이너(1)의 길이를 따라 실질적으로 중앙에 배열된다.The fuel valve 30 is installed in the cylinder liner 1 (or cylinder cover 22), its nozzle is substantially at the same level as the inner surface of the cylinder liner 1, and the rear end of the fuel valve 30 is located at the cylinder liner 1 (or cylinder cover 22). It protrudes from the outer wall of the liner 1. Typically, one or two, but possibly three or four fuel valves 30, distributed circumferentially (preferably evenly distributed circumferentially) around the cylinder liner 1, are provided in each cylinder. Provided in liner (1). The fuel valve 30 is arranged substantially centrally along the length of the cylinder liner 1 in one embodiment.

또한, 도 4는 기체 연료 공급 도관(41)을 통해 기체 연료 밸브(30) 각각의 입구에 연결된 가압 기체 연료 공급원(40)을 포함하는 기체 연료 공급 시스템을 개략적으로 도시한다.Figure 4 also schematically shows a gaseous fuel supply system comprising a pressurized gaseous fuel source 40 connected to each inlet of the gaseous fuel valve 30 via a gaseous fuel supply conduit 41.

도 5는 도 2 와 유사한 엔진의 개략도를 도시하지만, 엔진의 가스 교환 기반구조에 대한 더 상세한 설명이 있다. 주변 공기는 주변 공기 압력 및 온도에서 흡입되고 공기 유입구(12)를 통해 터보차저(5)의 압축기(7)로 이송된다. 압축기(7)에서 압축된 소기 공기는 공기 도관(32)을 통해 분배 지점(28)으로 이송된다.Figure 5 shows a schematic diagram of an engine similar to Figure 2, but with a more detailed description of the engine's gas exchange infrastructure. Ambient air is sucked in at ambient air pressure and temperature and delivered to the compressor (7) of the turbocharger (5) through the air inlet (12). The scavenging air compressed in the compressor (7) is conveyed through the air conduit (32) to the distribution point (28).

분배 지점(28)은 소기 공기를 고온 실린더 우회 도관(29)을 통해 제1 배기 도관(19)의 터빈 연결부(32)로 분기시키는 것을 허용한다. 고온 실린더 우회 도관(29)을 통한 흐름은 고온 실린더 우회 제어 밸브(31)에 의해 조절된다. 실린더 바이패스 제어 밸브(31)는 제어기(60)에 의해 전자적으로 제어된다. 핫 실린더 바이패스 도관(29)을 개방하거나 핫 실린더 바이패스에서 제어 밸브(31)의 스로틀링을 감소시키는 효과는 공연비의 증가 및 벌크 압축 온도의 증가이며 그 반대의 경우도 마찬가지이다.The distribution point 28 allows scavenge air to branch off via the hot cylinder bypass conduit 29 to the turbine connection 32 of the first exhaust conduit 19. Flow through the hot cylinder bypass conduit (29) is regulated by the hot cylinder bypass control valve (31). The cylinder bypass control valve 31 is electronically controlled by the controller 60. The effect of opening the hot cylinder bypass conduit 29 or reducing the throttling of the control valve 31 in the hot cylinder bypass is an increase in the air-fuel ratio and an increase in the bulk compression temperature and vice versa.

공기 도관(13)은 인터쿨러(14)의 상류에 제1 소기 공기 제어 밸브(33)를 더 포함한다. 제2 소기 제어 밸브(34)는 인터쿨러(14)의 하류에 배열된다. 공기 도관(13)은 소기 공기 수용기(2)로 계속된다. 보조 송풍기(16)는 인터쿨러(14)에서 분기된다.The air conduit 13 further includes a first scavenge air control valve 33 upstream of the intercooler 14. The second scavenging control valve 34 is arranged downstream of the intercooler 14. The air conduit (13) continues into the scavenge air receiver (2). The auxiliary blower 16 branches off from the intercooler 14.

콜드 실린더 바이패스 도관(35)은 제1 배기 도관(19)의 터빈 연결부(32)에 소기 공기 수용기(2)를 연결한다. 바이패스(35)의 코트를 통한 흐름은 콜드 실린더 바이패스 제어 밸브(36)에 의해 조절된다. 콜드 실린더 바이패스 제어 밸브(36)는 제어기(60)에 의해 전자적으로 제어된다. 콜드 실린더 바이패스(35)를 개방하거나 콜드 실린더 바이패스 밸브(36)의 스로틀링을 감소시키는 효과는 벌크 압축 온도의 증가이다.A cold cylinder bypass conduit (35) connects the scavenge air receiver (2) to the turbine connection (32) of the first exhaust conduit (19). Flow through the coat of bypass (35) is regulated by the cold cylinder bypass control valve (36). Cold cylinder bypass control valve 36 is electronically controlled by controller 60. The effect of opening the cold cylinder bypass 35 or reducing the throttling of the cold cylinder bypass valve 36 is an increase in bulk compression temperature.

저온 소기 우회 도관(37)은 소기 공기가 환경으로부터 소기 공기 수용기(26)로부터 탈출하도록 한다. 저온 소기 우회 도관(37)을 통한 흐름은 저온 소기 우회 제어 밸브(38)에 의해 제어된다. 저온 소기 우회 제어 밸브(38)는 제어기(60)에 의해 전자적으로 제어된다. 저온 소기 바이패스 제어 밸브(38)는 소기 공기압의 감소이고 공연비를 감소시키며, 그 반대의 경우도 마찬가지이다. 냉각 소기 우회 도관(37)은 소기 공기 수용기(2)로부터 분기될 필요가 없지만 , 인터쿨러(14)의 하류의 임의의 위치에서 공기 도관(13)으로부터 분기될 수도 있다.The cold scavenge bypass conduit 37 allows scavenge air to escape from the scavenge air receiver 26 from the environment. Flow through the cold scavenge bypass conduit (37) is controlled by a cold scavenge bypass control valve (38). The cold scavenge bypass control valve 38 is electronically controlled by a controller 60. The cold scavenge bypass control valve 38 reduces the scavenge air pressure and reduces the air-fuel ratio, and vice versa. The cooled scavenge bypass conduit 37 need not branch from the scavenge air receiver 2, but may branch from the air conduit 13 at any location downstream of the intercooler 14.

배기 가스 재순환 도관(42)은 배기 가스 수용부(3)를 소기 수용부(2)에 연결하고 배기 가스 재순환 제어 밸브(45), 배기 가스 재순환 냉각기(44) 및 배기 가스 재순환 송풍기(43)를 포함한다. 배기 가스 재순환 송풍기(43)와 배기 가스 재순환 제어 밸브(45)는 둘 다 제어기(60)의 전자 제어 하에 배기 가스 재순환 도관(42)을 통한 흐름을 조절하는 데 사용된다. 정상적인 작동 조건에서는 배기 가스 재순환 송풍기(43)는 배기 가스 수용부(42)의 압력이 일반적으로 소기 수용부(2)의 압력보다 낮기 때문에 활성화된다(따라서 배기 가스 재순환 송풍기(43)가 작동하지 않을 때 배기 가스 재순환 제어 밸브(45)를 닫아야 함). 배기 가스 재순환 도관(42)은 배기 가스 리시버(3)로부터 연결될 필요가 없지만 제1 배기 도관(19)에 임의의 지점에서 연결될 수 있고 소기 공기 수용부(2)에 연결할 필요가 없으며 인터쿨러(14)의 하류에 있는 공기 도관(13)의 임의의 위치에 잘 연결된다.The exhaust gas recirculation conduit 42 connects the exhaust gas receiver 3 to the scavenge receiver 2 and connects the exhaust gas recirculation control valve 45, the exhaust gas recirculation cooler 44 and the exhaust gas recirculation blower 43. Includes. The exhaust gas recirculation blower 43 and the exhaust gas recirculation control valve 45 are both used to regulate the flow through the exhaust gas recirculation conduit 42 under electronic control of the controller 60. Under normal operating conditions, the exhaust gas recirculation blower 43 is activated because the pressure in the exhaust gas receiver 42 is generally lower than the pressure in the scavenge receiver 2 (therefore the exhaust gas recirculation blower 43 will not operate). (the exhaust gas recirculation control valve (45) must be closed). The exhaust gas recirculation conduit (42) does not need to be connected from the exhaust gas receiver (3) but can be connected at any point to the first exhaust conduit (19) and does not need to be connected to the scavenge air receiver (2) and the intercooler (14). It is well connected to any location in the air conduit 13 downstream of.

배기 가스 재순환 도관(42)에서 배기 가스 재순환 송풍기(43)의 속도를 활성화하거나 증가시키는 것은 압축 공연비를 감소시키고 벌크 압축 온도를 약간 감소시키며 그 반대의 경우도 마찬가지이다.Activating or increasing the speed of the exhaust gas recirculation blower 43 in the exhaust gas recirculation conduit 42 reduces the compressed air-fuel ratio and slightly reduces the bulk compression temperature, and vice versa.

배기 가스 바이패스(39)는 배기 가스 수용기(3) 또는 제1 배기 도관(19)에서 분기되어 주어진 배압(27)에서 대기(27)에 연결된다. 배기 가스 바이패스 제어 밸브(49)는 제어기(60)의 전자 제어 하에 배기 가스 바이패스 도관(39)을 통한 흐름을 조절한다.The exhaust gas bypass 39 branches off from the exhaust gas receiver 3 or the first exhaust conduit 19 and connects to the atmosphere 27 at a given back pressure 27 . Exhaust gas bypass control valve 49 regulates flow through exhaust gas bypass conduit 39 under electronic control of controller 60.

배기 가스 바이패스 제어 밸브(49)를 열거나 배기 가스 바이패스 제어 밸브(49)의 스로틀링을 감소시키면 실린더의 압축 공연비가 감소하고 그 반대도 마찬가지이다.Opening the exhaust gas bypass control valve 49 or reducing the throttling of the exhaust gas bypass control valve 49 reduces the compressed air-fuel ratio of the cylinder and vice versa.

선택적 촉매 수용기(SVR) 원자로와 원자로 우회 밸브(RVB)가 제공되는 엔진에서, 제어기(60)의 전자 제어 하에 SCR 원자로를 통과하는 소기 공기 수용부(3)로부터 터보차저(5)의 터빈(6)으로의 흐름의 분율을 조절한다.In engines provided with a selective catalyst receiver (SVR) reactor and a reactor bypass valve (RVB), the turbine (6) of the turbocharger (5) is fed from the scavenge air receiver (3) passing through the SCR reactor under electronic control of the controller (60). ) to adjust the fraction of flow to.

제어기(60)에 의해 제어되는 상기 언급된 모든 구성요소는 도 5에서 중단된 라인으로 표시된 신호 라인에 의해 이들 구성요소에 연결된다.All the above-mentioned components controlled by the controller 60 are connected to these components by signal lines indicated as interrupted lines in FIG. 5 .

도 6은 공연비 관찰기(46) 및 벌크 압축 온도 관찰기(47)를 도시한다.Figure 6 shows the air-fuel ratio observer 46 and the bulk compression temperature observer 47.

공연비 관찰기(46)는 소기 공기압, 배기 밸브 폐쇄 타이밍, 실린더 기하학, 화학량론적 공연비 및 분사된 가스량에 대한 정보를 보유하고 있는 컴퓨터 구현 알고리즘이다. 압축 공연비 관찰기(46)는 제어기(60)의 일부일 수 있거나 별도의 컴퓨터 또는 제어기일 수 있다. 압축 공연비 관찰기(46)는 (완전한) 압축 공연비 혼합물의 압축 공연비 추정치인 출력을 제공하고(피스톤(10)이 TDC에 있을 때) 이를 제어기(60)에 보낸다. 추정치는 배기 밸브(4)가 시트에 착지할 때 연소실에 포착된 신선한 공기 질량을 총 주입된 가스 질량의 화학량론적 연소에 필요한 신선한 공기 질량으로 나눈 비율을 기반으로 한다.The air-fuel ratio observer 46 is a computer-implemented algorithm that holds information about scavenge air pressure, exhaust valve closing timing, cylinder geometry, stoichiometric air-fuel ratio, and injected gas volume. Compressed air-fuel ratio observer 46 may be part of controller 60 or may be a separate computer or controller. The compressed air-fuel ratio observer 46 provides an output that is an estimate of the compressed air-fuel ratio of the (complete) compressed air-fuel ratio mixture (when the piston 10 is at TDC) and sends this to the controller 60. The estimate is based on the ratio of the fresh air mass captured in the combustion chamber when the exhaust valve 4 lands on its seat divided by the fresh air mass required for stoichiometric combustion of the total injected gas mass.

벌크 압축 온도 관찰기(47)는 소기 압력, 소기 공기 온도, 배기 밸브 폐쇄 타이밍 및 크랭크축 속도에 대한 정보를 보유하고 있는 컴퓨터 구현 알고리즘이다. 벌크 압축 온도 관찰기(47)는 제어기(60)의 일부일 수 있거나 별도의 컴퓨터 또는 제어기일 수 있다. 벌크 압축 온도 관찰기(47)는 가스 분사 시작부터 파일럿 분사까지의 시간 창에서 연소실의 최대 벌크 압축 온도인 Tcomp(Tc)의 추정치인 출력을 제공한다. 벌크 압축 온도 관찰기(47)는 추정치를 제어기(60)에 보낸다. 일 실시예에서, Tcomp 추정은 TDC에서 피스톤(10)을 지칭한다.Bulk compression temperature observer 47 is a computer implemented algorithm that holds information about scavenge pressure, scavenge air temperature, exhaust valve closing timing and crankshaft speed. Bulk compression temperature observer 47 may be part of controller 60 or may be a separate computer or controller. Bulk compression temperature observer 47 provides an output that is an estimate of the maximum bulk compression temperature of the combustion chamber, Tcomp(Tc), in the time window from the start of gas injection to pilot injection. Bulk compression temperature observer 47 sends an estimate to controller 60. In one embodiment, the Tcomp estimate refers to piston 10 at TDC.

도 7은 공연비(λ)에 대한 벌크 압축 온도(Tcomp)를 설정한 그래프이다. 정상 상태 기본 구역(51)은 더 낮은 공연비 임계값, 상위 공연비 임계값, 더 낮은 벌크 압축 온도 임계값 및 상위 벌크 압축 온도 임계값에 의해 정의된 경계 내에 있다. 이 정상 상태 디폴트 영역(51)에서 제어기(60)는 현재 엔진 부하에 필요한 연료의 양을 각 실린더에 개별적으로 제공하고 제어기(60)는 벌크 압축 온도를 변경하는 조치를 취하지 않고 각 실린더에 대해 개별적으로 제어한다. 부분 실화 사건, 실화 사건 및/또는 사전 점화가 발생할 가능성이 있는 알려진 원치 않는 연소 상태로부터 여유의 형태로 안전 거리를 갖는 엔진 작동 조건의 함수인 수준까지의 공연비 공연비가 임계 수준에 따라 알려진 작동 조건을 초과한다. 첫 번째 마진의 수준은 0보다 큰 첫 번째 값을 갖는다.Figure 7 is a graph setting the bulk compression temperature (Tcomp) to the air-fuel ratio (λ). The steady state basic zone 51 lies within boundaries defined by the lower air-fuel ratio threshold, the upper air-fuel ratio threshold, the lower bulk compression temperature threshold, and the upper bulk compression temperature threshold. In this steady-state default region 51, the controller 60 provides each cylinder individually with the amount of fuel required for the current engine load and the controller 60 takes no action to change the bulk compression temperature. Control it with Air-fuel ratio up to a level that is a function of engine operating conditions with a safety distance in the form of a margin from known undesirable combustion conditions at which partial misfire events, misfire events and/or pre-ignition are likely to occur. exceeds The level of the first margin has the first value greater than 0.

실린더 라이너(1)의 연소 조건이 정상 주행 구역(51)을 떠나 작동 구역(52)으로 들어갈 위험이 있을 때, 제어기(60)는 이러한 일이 일어나지 않도록 조치를 취할 것이다.When combustion conditions in the cylinder liner 1 threaten to leave the normal running zone 51 and enter the operating zone 52, the controller 60 will take action to prevent this from happening.

여기에서 제어기(60)는 각 실린더에 대해 개별적으로 다음과 같이 구성된다:Here the controller 60 is configured individually for each cylinder as follows:

- 결정되거나 측정된 평균 압축 공연비가 더 낮은 압축 공연비 임계값 미만인 경우 적어도 하나의 압축 공연비 증가 측정(CAFRIM)을 수행하고,- perform at least one compressed air-fuel ratio increase measurement (CAFRIM) if the determined or measured average compressed air-fuel ratio is below a lower compressed air-fuel ratio threshold, and

- 결정되거나 측정된 평균 압축 공연비가 압축 공연비 상한 임계값을 초과할 때 적어도 하나의 압축 공연비 감소 측정(CAFRDM)을 수행하고,- perform at least one compressed air-fuel ratio reduction measurement (CAFRDM) when the determined or measured average compressed air-fuel ratio exceeds the upper compressed air-fuel ratio threshold,

- 결정되거나 측정된 벌크 압축 온도가 더 낮은 벌크 압축 온도 임계값 미만일 때 적어도 하나의 벌크 압축 온도 증가 측정(BCTIM)을 수행하고,- perform at least one bulk compression temperature increase measurement (BCTIM) when the determined or measured bulk compression temperature is below a lower bulk compression temperature threshold,

- 결정되거나 측정된 벌크 압축 온도가 상한 벌크 압축 온도 임계값보다 높을 때 적어도 하나의 벌크 압축 온도 감소 측정(BCTDM)을 수행한다.- Perform at least one bulk compression temperature reduction measurement (BCTDM) when the determined or measured bulk compression temperature is higher than the upper bulk compression temperature threshold.

이러한 조치를 수행함으로써, 제어기(60)는 정상 주행 구역(51) 내부의 실린더 라이너(1) 각각의 상태를 유지하고, 적어도 일시적으로만 조건이 정상 주행 구역(51) 외부로 이동하여 작용 구역(52)에 진입하도록 허용한다. 구역(52)은 사전 점화 및/또는 실화 사건이 발생할 가능성이 매우 높은 임계 구역(53)으로 둘러싸여 있다.By performing these actions, the controller 60 maintains the state of each cylinder liner 1 inside the normal running zone 51 and, at least temporarily, moves the condition outside the normal running zone 51 to the action zone ( 52) is allowed to enter. Zone 52 is surrounded by a critical zone 53 where a pre-ignition and/or misfire event is highly likely to occur.

구역(51, 52, 53)에 대한 경계는 벌크 압축 온도에 대한 상한 및 하한 임계값과 압축 공연비에 대한 상한 및 하한으로 정의될 수 있다. 이러한 임계값은 시행착오를 통해 또는 엔진 주기의 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 경험적으로 특정 엔진에 대해 결정할 수 있다.The boundaries for zones 51, 52, and 53 may be defined by upper and lower thresholds for the bulk compression temperature and upper and lower limits for the compression air-fuel ratio. These thresholds can be determined for a particular engine empirically through trial and error or through computer simulation of the engine cycle.

관찰기들이 압축 공연비와 벌크 압축 온도가 모두 정상 작동 구역(51) 밖에 있음을 나타낼 때, 제어기(60)는 실린더 라이너(1)의 상태를 정상 작동 구역(51)으로 다시 이동시키기 위해 압축 공연비 및 벌크 압축 온도를 개별적으로 조정하기 위한 두 가지 조치를 취한다.When the observers indicate that both the compressed air-fuel ratio and bulk compression temperature are outside the normal operating zone 51, the controller 60 monitors the compressed air-fuel ratio and bulk compression temperature to move the condition of the cylinder liner 1 back to the normal operating zone 51. Two measures are taken to individually adjust the compression temperature.

배기 가스 바이패스 제어 밸브(49)를 조정하여(배기 가스 바이패스 제어 밸브(49)를 더 열린 위치로 이동) 배기 가스 바이패스(EGB) 도관(39)(TC 터빈 입구에서 터빈 출구 또는 주변으로의 흐름)을 열면 소기 기압에서 감소가 발생하고, 이에 따라서 연소실에서 포집된 공기 질량이 감소한다. 결과적으로 이 조치는 압축 벌크 온도에 약간의 영향만 미치면서 압축 공연비를 줄이는 데 적합하다. 엔진에 더 많은 터보 차저가 있는 경우 배기 가스 수신기로의 다른 흐름에서 다른 잠재적인 혼합 지점에 따라 위치가 선택되는 한 단일 EGB는 여전히 배기 가스 수신기에서 사용할 수 있다.Adjust the exhaust gas bypass control valve (49) (move the exhaust gas bypass control valve (49) to a more open position) to open the exhaust gas bypass (EGB) conduit (39) (from the TC turbine inlet to the turbine outlet or surrounding Opening the flow causes a decrease in the scavenging air pressure, thereby reducing the air mass captured in the combustion chamber. As a result, this measure is suitable for reducing the compressed air-fuel ratio with only a minor effect on the compressed bulk temperature. If the engine has more turbochargers, a single EGB can still be used in the exhaust gas receiver as long as the location is chosen according to the different potential mixing points in the different flows to the exhaust gas receiver.

고온 실린더 바이패스 제어 밸브(31)(TC 압축기 출구에서 TC 터빈 입구로의 흐름)를 열면 연소실에서 압축 공연비 및 벌크 압축 온도가 증가한다.Opening the hot cylinder bypass control valve 31 (flow from TC compressor outlet to TC turbine inlet) increases the compressed air-fuel ratio and bulk compression temperature in the combustion chamber.

소기 바이패스 제어 밸브(38)를 열면 소기 공기 수용기(2)에서 압축기 입구 또는 주변으로의 흐름이 생성되고 개방은 공기 압축-연료 비율에 대한 배기 가스 바이패스와 유사한 정성적 효과를 갖지만 소기 프로세스(따라서 연소실의 벌크 압축 온도에서)에 대한 다른 영향을 갖는다. 연소실 상태에 대한 소기 바이패스 제어 밸브(38)를 여는 효과는 배기 가스 바이패스와 비교할 때 더 빠르다.Opening the scavenge bypass control valve (38) creates flow from the scavenge air receiver (2) to or around the compressor inlet and its opening has a qualitative effect similar to that of an exhaust gas bypass on the air compression-fuel ratio, but on the scavenging process ( Therefore, it has a different effect on the bulk compression temperature of the combustion chamber. The effect of opening the scavenge bypass control valve 38 on combustion chamber conditions is faster compared to exhaust gas bypass.

콜드 실린더 바이패스 밸브(36)를 열면 소기 공기 수용기에서 TC 터빈 입구로의 흐름이 증가하고 벌크 압축 온도가 증가하지만 압축 공연비에는 매우 작은 영향을 미친다.Opening the cold cylinder bypass valve 36 increases the flow from the scavenge air receiver to the TC turbine inlet and increases the bulk compression temperature, but has very little effect on the compressed air-fuel ratio.

배기 밸브 닫힘 타이밍은 연소실의 압축과 소기 압력 사이의 비율을 결정한다. 다양한 타이밍은 압축 공연비와 연소실의 벌크 압축 온도 모두에 상당한 영향을 미친다.Exhaust valve closing timing determines the ratio between compression and scavenge pressures in the combustion chamber. Varying timing has a significant effect on both the compressed air-fuel ratio and the bulk compression temperature in the combustion chamber.

배기 밸브 열림 타이밍은 연소실 청소 프로세스의 첫 번째 단계에 영향을 준다. 타이밍을 변경하면 엔진 효율과 청소 프로세스에 영향을 준다. 소거 공정이 변경됨에 따라 결과적인 벌크 온도도 변경된다. 배기 밸브(4)를 매우 일찍 열면 피스톤(10)이 이후에 소기 포트(18)를 열 때 소기 공기 수용기(2)로의 흐름이 없다. 배기 밸브(4)가 매우 늦게 열릴 때 소기 수용기(2)로의 큰 흐름이 있다. 피스톤(10)은 이후에 소기 포트(18)를 연다. 이러한 조치는 소거 프로세스를 변경하고, 따라서 다음 압축 행정에 합류하는 이전 연소로부터의 '더티 핫(dirty hot)' 가스의 분율을 변경한다.Exhaust valve opening timing affects the first step in the combustion chamber cleaning process. Changing the timing affects engine efficiency and the cleaning process. As the scavenging process changes, the resulting bulk temperature also changes. If the exhaust valve (4) is opened very early, there is no flow to the scavenge air receiver (2) when the piston (10) subsequently opens the scavenge port (18). When the exhaust valve (4) opens very slowly there is a large flow into the scavenging receiver (2). The piston 10 then opens the scavenge port 18. This action changes the scavenging process and therefore the fraction of 'dirty hot' gases from the previous combustion joining the next compression stroke.

따라서 배기 밸브(4)를 늦게 열면 이전 연소에서 더 많은 "더티 핫(dirty hot)" 가스가 발생하므로 압축 공연비가 감소 하고 벌크 압축 온도가 증가한다. 배기 밸브(4)를 매우 늦게 닫으면 이전 연소로 인한 “더티 핫(dirty hot)” 가스가 줄어들고 따라서 벌크 압축 온도에서 압축 공연비가 증가할 것이다. 배기 밸브(4)를 더 일찍 닫아 압축을 증가시키면 배기 밸브(4)를 통해 더 적은 가스가 빠져나가기 때문에 더 많은 가스가 연소실에 포착된다. 이것은 공연비를 증가시킨다. 또한, 증가하는 압축은 연소실의 가스에 대해 피스톤(10)에 의해 수행되는 더 많은 압축 작업으로 이어진다. 이것은 연소실의 더 높은 가스 온도로 이어진다.Therefore, if the exhaust valve (4) is opened later, more “dirty hot” gases are generated from the previous combustion, which reduces the compressed air-fuel ratio and increases the bulk compression temperature. Closing the exhaust valve (4) very late will reduce the “dirty hot” gases from previous combustion and thus increase the compressed air-fuel ratio at the bulk compression temperature. Increasing compression by closing the exhaust valve (4) earlier means less gas escapes through the exhaust valve (4) and thus more gas is trapped in the combustion chamber. This increases the air-fuel ratio. Additionally, increasing compression leads to more compression work performed by the piston 10 on the gases in the combustion chamber. This leads to higher gas temperatures in the combustion chamber.

배기 가스 재순환 송풍기(43)를 활성화하거나 배기 가스 재순환 송풍기(43)의 속도를 증가시켜 배기 가스 재순환 유량을 증가시키면 배기 가스 수용기(3)에서 터보차저 압축기 출구 또는 소기 공기 수용기(2)로 더 많은 배기 가스가 흐르고 이는 압축 공기-연료비를 감소시킨다.By increasing the exhaust gas recirculation flow rate by activating the exhaust gas recirculation blower (43) or increasing the speed of the exhaust gas recirculation blower (43), more air flows from the exhaust gas receiver (3) to the turbocharger compressor outlet or scavenge air receiver (2). Exhaust gases flow, which reduces the compressed air-fuel ratio.

보조 송풍기(16)의 속도를 증가시키면 압축 공연비가 약간 증가할 것이다.Increasing the speed of the auxiliary blower 16 will slightly increase the compressed air-fuel ratio.

물 분사 엔진의 경우 압축 중에 연소실에 물을 주입하면 벌크 압축 온도가 낮아진다.In the case of water injection engines, injecting water into the combustion chamber during compression lowers the bulk compression temperature.

스캐빈지 에어 쿨러 바이패스(도시되지 않음): 인터쿨러(14)를 바이패스하면 압축 공연비에 미미한 영향을 미치면서 연소실의 벌크 압축 온도가 크게 증가한다.Scavenge Air Cooler Bypass (not shown): Bypassing the intercooler (14) significantly increases the bulk compression temperature in the combustion chamber with a negligible effect on the compressed air-fuel ratio.

가변 기하형 터빈(6)이 제공된 엔진의 경우, 터빈 유동 영역을 감소시키는 효과는 소기 공기압의 증가이며, 따라서 연소실에서 포획된 공기 질량의 증가이다. 결과적으로 이 조치는 압축 벌크 온도에 약간의 영향만 미치면서 압축 공연비를 줄이는 데 적합하다.In the case of engines provided with variable geometry turbines 6, the effect of reducing the turbine flow area is an increase in scavenging air pressure and therefore an increase in the mass of air trapped in the combustion chamber. As a result, this measure is suitable for reducing the compressed air-fuel ratio with only a minor effect on the compressed bulk temperature.

터보차저 어시스트가 제공되는 엔진의 경우, 어시스트를 증가시켜 터보차저(5)의 속도를 높이면 압축 공연비가 증가하지만 압축 온도에는 약간의 영향을 미친다.For engines provided with turbocharger assist, increasing the assist to increase the speed of the turbocharger (5) increases the compression air-fuel ratio, but has little effect on the compression temperature.

또 다른 조치는 기체 연료와 액체 연료(예: 디젤유 또는 선박용 디젤) 간의 비율을 변경하는 것이다. 총 분사 연료 에너지의 가스 연료 비율을 줄이면 압축 시 압축 공연비가 증가한다. 이에 따라 액체 연료 비율이 증가하여 크랭크축 토크가 유지된다.Another measure is to change the ratio between gaseous and liquid fuels (e.g. diesel oil or marine diesel). Reducing the gas-fuel ratio of the total injection fuel energy increases the compressed air-fuel ratio during compression. This increases the liquid fuel ratio and maintains crankshaft torque.

열교환기가 배기 가스 수용기에 설치된 엔진의 경우(또는 배기 가스의 일부를 수용하는 열교환기가 있는 경우) 열교환기를 통과하는 배기 가스의 비율을 증가시키는 것, 즉 배기 가스에서 더 많은 열을 추출하면 소기 공기 압력이 감소하고, 따라서 연소실의 포집된 공기 질량이 감소한다. 결과적으로 이 조치는 압축 벌크 온도에 약간의 영향만 미치면서 압축 공연비를 줄이는 데 적합하다. 열교환기는 증기 생산에 사용할 수 있다.In the case of engines where the heat exchanger is installed in the exhaust gas receiver (or if there is a heat exchanger that receives part of the exhaust gases), increasing the proportion of exhaust gases passing through the heat exchanger, i.e. extracting more heat from the exhaust gases, reduces the scavenge air pressure. This decreases, and thus the trapped air mass in the combustion chamber decreases. As a result, this measure is suitable for reducing the compressed air-fuel ratio with only a minor effect on the compressed bulk temperature. Heat exchangers can be used for steam production.

핫 스캐빈지 바이패스가 있는 엔진의 경우 핫 스캐빈지 바이패스 제어 밸브를 열면 컴프레서 출구에서 주변 또는 컴프레서 입구로의 흐름이 설정되거나 증가하여 스캐빈지 공기 압력이 크게 감소하고 따라서 연소실의 포집된 공기 질량이 감소한다. 결과적으로 이 조치는 압축 공연비를 줄이는 데 적합하다.For engines with hot scavenge bypass, opening the hot scavenge bypass control valve establishes or increases flow from the compressor outlet to the ambient or compressor inlet, significantly reducing scavenge air pressure and thus trapping air in the combustion chamber. Air mass decreases. As a result, this measure is suitable for reducing the compressed air-fuel ratio.

일 실시예에서, 하부 압축 공연비 임계값, 상부 압축 공연비 임계값, 하부 벌크 압축 온도 임계값, 및 상부 벌크 압축 온도 임계값은 엔진 작동 조건 종속 파라미터이다. 엔진 작동 조건은 엔진 부하, 주변 온도, 주변 습도, 엔진 속도 등과 같은 매개변수에 의해 결정된다. 이러한 작동 조건 종속 매개변수에 대한 값은, 예를 들어 룩업 테이블 또는 알고리즘 또는 이들의 조합을 통해, 제어기(60)에 대해 사용할 수 있다. In one embodiment, the lower compressed air-fuel ratio threshold, upper compressed air-fuel ratio threshold, lower bulk compression temperature threshold, and upper bulk compression temperature threshold are engine operating condition dependent parameters. Engine operating conditions are determined by parameters such as engine load, ambient temperature, ambient humidity, engine speed, etc. Values for these operating condition dependent parameters may be available to the controller 60, for example via lookup tables or algorithms or a combination thereof.

실시예에서 제어기(60)는 다음과 같이 구성된다:In an embodiment, controller 60 is configured as follows:

결정되거나 측정된 평균 압축 공연비가 더 낮은 최소 압축 공연비 임계값보다 낮은 최소 압축 공연비 임계값 미만인 경우 추가 압축 공연비 증가 조치(예: 위에서 언급한 조치에서 선택)를 수행하는 단계,If the determined or measured average compressed air-fuel ratio is below a lower minimum compressed air-fuel ratio threshold than a lower minimum compressed air-fuel ratio threshold, taking an additional compressed air-fuel ratio increase action (e.g., selected from the actions mentioned above);

결정되거나 측정된 평균 압축 공연비가 최대 압축 공연비 임계값보다 높은 즉, 최대 압축 공연비 임계값보다 높은 경우, 추가 압축 공연비 감소 측정을 수행하는 단계, 및If the determined or measured average compressed air-fuel ratio is higher than the maximum compressed air-fuel ratio threshold, that is, higher than the maximum compressed air-fuel ratio threshold, performing additional compressed air-fuel ratio reduction measurements, and

결정되거나 측정된 벌크 압축 온도가 상부 벌크 압축 온도 임계값보다 높은 최대 벌크 압축 온도 임계값보다 높을 때 적어도 하나의 추가 벌크 압축 온도 감소 측정을 수행하는 단계를 포함한다.and performing at least one additional bulk compression temperature reduction measurement when the determined or measured bulk compression temperature is above a maximum bulk compression temperature threshold that is higher than the upper bulk compression temperature threshold.

이러한 추가 조치는 연소실의 상태가 작용 영역(52)에서 작용 영역(52)을 둘러싸는 임계 영역(53)으로 이동할 때 취해진다. 따라서 제어기(60)는 작업 영역(52)으로 다시 처리하고 다시 정상 실행 영역(51)으로 다시 처리한다.These additional measures are taken when the state of the combustion chamber moves from the operating area 52 to the critical area 53 surrounding the operating area 52 . Therefore, the controller 60 processes back to the work area 52 and then back to the normal execution area 51.

제어기(60)는 제약, 즉 엔진을 정상 구역(51) 내의 작동 조건으로 다시 이동시키기 위해 위에서 언급된 조치를 최소화하도록 구성된다. 따라서, 제어기는 연소실의 상태가 정상 작동 영역으로 되돌아갈 때 위에서 언급한 모든 조치를 종료하도록 구성된다.The controller 60 is configured to minimize the constraints, i.e. the measures mentioned above in order to move the engine back to operating conditions within the normal zone 51. Accordingly, the controller is configured to terminate all the above-mentioned actions when the state of the combustion chamber returns to the normal operating region.

도 8은 상술한 제어기(60)의 구성에 따라 엔진을 작동시키는 과정을 나타내는 흐름도이다.Figure 8 is a flowchart showing the process of operating the engine according to the configuration of the controller 60 described above.

공정 제어기가 시작된 후 압축 공연비가 하한 임계값 미만인지 확인한다. 대답이 아니오인 경우 제어기는 엔진이 정상 상태에서 실행 중인지 확인하는 단계로 이동한다. 대답이 예인 경우 제어기는 공연비 최적화 프로세스 실행으로 이동한다. 이 과정을 도 9를 참조하여 상세히 설명한다. 응답이 '아니오'인 경우 제어기(60)는 압축 공연비 상한값 초과 여부를 확인하고, 응답이 '예'인 경우 제어기(60)는 압축 공연을 취한다. 위에서 언급한 조치 중 하나에서 압축 공연비 증가 조치를 취한다. 다음으로, 제어기(60)는 압축 공연비가 최소 임계값 미만인지 확인한다. 응답이 아니오인 경우 제어기는 상위 압축비 임계값 초과 여부를 확인하는 단계로 이동하고 답이 예인 경우 제어기(60)는 위에서 언급한 조치에서 추가 압축 연료비 증가 조치를 취하는 단계로 이동한다. 압축-연료 비율이 상한 임계값 이상인지 확인하는 것이다.After the process controller starts, it verifies that the compressed air-fuel ratio is below the lower threshold. If the answer is no, the controller moves on to verifying that the engine is running in a normal state. If the answer is yes, the controller moves on to executing the air-fuel ratio optimization process. This process will be explained in detail with reference to FIG. 9. If the response is 'no', the controller 60 checks whether the compressed air-fuel ratio exceeds the upper limit, and if the response is 'yes', the controller 60 takes the compressed air-fuel ratio. Take steps to increase the compressed air-fuel ratio in one of the measures mentioned above. Next, controller 60 determines whether the compressed air-fuel ratio is below the minimum threshold. If the answer is no, the controller moves to the step of checking whether the upper compression ratio threshold is exceeded, and if the answer is yes, the controller 60 moves to the step of taking the action of increasing the additional compression fuel ratio in the above-mentioned actions. This is to check whether the compression-fuel ratio is above the upper threshold.

제어기(60)는 압축 공연비가 상한 임계값을 초과하는지 확인한다. 대답이 아니오인 경우 제어기(60)는 더 낮은 벌크 압축 온도 임계값이 초과되었는지 확인하는 단계로 이동하고, 이것이 예인 경우 제어기(60)는 위에서 언급된 조치 중 하나로부터 압축 공연비 감소 조치를 취한다. 다음으로, 제어기(60)는 압축 공연비가 최대 임계값 이상인지 확인한다. 대답이 아니오인 경우 제어기는 더 낮은 벌크 압축 온도 임계값을 초과했는지 확인하는 단계로 이동하고, 대답이 예인 경우 제어기(60)는 위에서 언급한 조치에서 추가 압축-연료 비율 감소 조치를 취한 후 벌크 압축 온도가 하한 임계값 미만인지 확인하는 단계로 이동한다.Controller 60 determines whether the compressed air-fuel ratio exceeds the upper threshold. If the answer is no then controller 60 moves on to checking if the lower bulk compression temperature threshold has been exceeded, if yes then controller 60 takes action to reduce the compressed air-fuel ratio from one of the actions mentioned above. Next, the controller 60 checks whether the compressed air-fuel ratio is greater than the maximum threshold. If the answer is no, the controller moves on to checking whether the lower bulk compression temperature threshold has been exceeded, and if the answer is yes, the controller 60 takes further compression-to-fuel ratio reduction measures in the above-mentioned actions and then bulk compression. Go to the step of checking if the temperature is below the lower threshold.

제어기(60)는 벌크 압축 온도가 하한 임계값 미만인지 확인한다. 응답이 아니오인 경우 제어기(60)는 벌크 압축 온도 가 상한 임계값 이상 인지 확인하는 다음 단계로 이동하고 응답이 예인 경우 제어기(60)는 벌크 압축 온도 상승 조치를 취한다. 이후, 제어기(60)는 벌크 압축 온도가 최소 임계값 미만인지 확인하고, 대답이 아니오인 경우 제어기(60)는 벌크 압축 온도가 상한 임계값 이상인지 확인하는 단계로 이동하고, 대답이 예인 경우, 제어기(60)는 위에서 언급된 조치로부터 추가 벌크 온도 증가 조치를 취한 후 벌크 압축 온도 임계값이 초과되었는지 확인하는 단계로 이동한다.Controller 60 verifies that the bulk compression temperature is below a lower threshold. If the answer is no, the controller 60 moves to the next step to check if the bulk compression temperature is above the upper threshold, and if the response is yes, the controller 60 takes action to increase the bulk compression temperature. Controller 60 then checks if the bulk compression temperature is below a minimum threshold, and if the answer is no, controller 60 moves to checking if the bulk compression temperature is above an upper threshold, and if the answer is yes, Controller 60 takes further bulk temperature increasing actions from the actions mentioned above and then moves on to checking if the bulk compression temperature threshold has been exceeded.

제어기(60)는 벌크 압축 온도 임계값 초과 여부를 확인하고 응답이 아니오인 경우 제어기(60)는 압축 공연비가 하한 임계값 미만인지 확인하는 단계로 돌아가고 응답이 예이면 제어기(60)는 위에서 언급한 조치 중 벌크 온도 감소 조치를 취한다. 다음으로, 제어기(60)는 벌크 압축 온도가 최대 임계값 이상인지 확인하고, 응답이 "아니오"이면 압축 공연비가 하한 임계값 미만인지 확인하는 단계로 다시 이동하고 응답이 예이면, 제어기(60)는 위에서 언급된 조치로부터 추가적인 벌크 온도 감소 조치를 취한 후 압축 공연비가 하한 임계값 미만인지 확인하는 단계로 이동한다.Controller 60 checks whether the bulk compression temperature threshold is exceeded, and if the response is no, controller 60 returns to checking if the compressed air-fuel ratio is below the lower threshold, and if the response is yes, controller 60 returns to the step of checking if the compressed air-fuel ratio is below the lower limit threshold. Take measures to reduce bulk temperature. Next, the controller 60 checks if the bulk compression temperature is above the maximum threshold, if the answer is "no" then moves back to checking if the compressed air-fuel ratio is below the lower threshold and if the answer is yes, the controller 60 After taking additional bulk temperature reduction measures from the measures mentioned above, we move on to checking whether the compressed air-fuel ratio is below the lower threshold.

일 실시예에서, 제어기(60)에는 공연비를 증가 또는 감소시키기 위한 이용 가능한 조치 중 어느 것이 엔진의 현재 작동 조건에서 가장 적합한 조치 인지를 결정하기 위한 알고리즘, 룩업 테이블, 또는 기타 정보가 제공된다.In one embodiment, controller 60 is provided with an algorithm, lookup table, or other information to determine which of the available actions to increase or decrease the air-fuel ratio is the most appropriate action under the current operating conditions of the engine.

도 9는 단일 실린더에 대한 공연비 최적화를 도시하며, 엔진의 각 실린더에는 개별 공연비 최적화 유닛이 제공된다. 일 실시예에서, 공연비 최적화 유닛 및 관련 유닛은 제어기(60)에 통합된다. 다른 실시예에서, 이들 유닛은 제어기(60)와 연관된 제어기(미도시)의 일부이다.Figure 9 shows air-fuel ratio optimization for a single cylinder, where each cylinder of the engine is provided with an individual air-fuel ratio optimization unit. In one embodiment, the air-fuel ratio optimization unit and related units are integrated into controller 60. In other embodiments, these units are part of a controller (not shown) associated with controller 60.

단일 실린더에 대한 공연비 최적화 장치의 출력은 개별적으로 제어되고, 즉 각 실린더에는 실린더별 공연비 최적화 장치로부터 신호를 수신하는 자체 개별 실린더 제어 장치가 있다.The output of the air-fuel ratio optimizer for a single cylinder is individually controlled, i.e. each cylinder has its own individual cylinder control unit which receives signals from the cylinder-specific air-fuel ratio optimizer.

공연비에 대한 정상 상태 기본 모드 값은 합산점으로 전송되고 합산점의 결과는 해당 실린더의 개별 실린더 제어 장치로 전송된다. 공연비 최적화 단위(λ 최적화 단위)의 출력도 합산점에 추가된다.The steady-state basic mode value for the air-fuel ratio is transmitted to the summation point, and the result of the summation point is transmitted to the individual cylinder control unit for that cylinder. The output of the air-fuel ratio optimization unit (λ optimization unit) is also added to the summation point.

공기 연료 최적화 장치는 적어도 엔진 부하, 속도 오류(원하는 엔진 속도(RPM)와 실제 엔진 속도(RPM) 간의 차이) 및 FRC(액체 연료의 고압 분사(예: 디젤유 또는 선박용 디젤) TDC 또는 그 근처에서 연소 과정을 안정화하기 위해 사용됨)를 나타내는 신호를 수신한다.The air fuel optimizer determines at least the engine load, speed error (difference between desired engine speed (RPM) and actual engine speed (RPM)) and FRC (high pressure injection of liquid fuel (e.g. diesel oil or marine diesel) at or near TDC. used to stabilize the combustion process).

또한, 실린더 압력 변동 추정 모듈은 관련된 개별 실린더에 대해 측정된 실린더 압력을 수신한다. 실린더 압력 변동 추정 모듈은 실화 이벤트, 부분 실화 이벤트 및/또는 사전 점화(예비 점화는 변동이 아니라 편차에 의해 결정됨)와 같은 원하는 연소 이벤트가 발생하는지 여부 및 원하는 연소 이벤트를 결정한다. 실린더 압력 변화 추정 모듈은 실린더 압력의 실제(측정된) 전개와 비교하여 실린더 압력의 예상 사이의 편차를 결정하고 추정으로부터의 편차 및/또는 편차를 기반으로 원하지 않는 연소 이벤트의 발생을 결정한다.Additionally, the cylinder pressure variation estimation module receives the measured cylinder pressure for the individual cylinder involved. The cylinder pressure fluctuation estimation module determines the desired combustion event and whether a desired combustion event, such as a misfire event, partial misfire event, and/or pre-ignition (pre-ignition is determined by the deviation and not the fluctuation) occurs. The cylinder pressure change estimation module determines the deviation between the expected cylinder pressure compared to the actual (measured) evolution of the cylinder pressure and determines the occurrence of an undesired combustion event based on the deviation and/or deviation from the estimation.

최적화 장치는 초기 첫 번째 레벨 p1에서 최소값 p2(p2는 0 이상임)를 향해 조금씩 감소하면서 여백 값을 통합(시간이 지남에 따라 감소)한다. 값 p2에 도달하면 이벤트가 강제로 변경될 때까지 유지된다. 첫 번째 수준 p1에서 최소 수준 p2까지 마진 값을 통합하는 프로세스는 상대적으로 느리고 일반적으로 최소 몇 분, 최대 10~15분이 소요된다.The optimizer integrates (decreases over time) the margin values from an initial first level p1, gradually decreasing towards the minimum value p2 (where p2 is greater than 0). Once the value p2 is reached, it remains until the event is forced to change. The process of integrating margin values from the first level p1 to the minimum level p2 is relatively slow, typically taking at least a few minutes and at most 10-15 minutes.

초기 설정된 제 1 값으로부터 마진 값을 감소시키는 프로세스는 제어기(60)가 엔진이 즉시 또는 미리 결정된 지연(소정 시간 길이)으로 정상 상태 조건을 작동하고 있다고 결정할 때 시작된다.The process of reducing the margin value from an initially set first value begins when the controller 60 determines that the engine is operating steady state conditions either immediately or with a predetermined delay (a predetermined length of time).

전술한 바와 같이, 마진 값은 원하지 않는 연소 이벤트가 발생할 가능성이 있는 영역에 있는 것으로 알려진 실제 작동 조건에 대한 공연비 수준으로부터의 마진이다. 마진 값은 안전 마진으로 간주될 수 있다.As previously discussed, the margin value is the margin from the air-fuel ratio level for actual operating conditions known to be in the region where undesirable combustion events are likely to occur. The margin value can be considered a safety margin.

엔진이 정상 상태 작동에 있고 제어기(60)가 이것이 사실임을 확인할 수 있는 한, 최적화 유닛은 시간이 지남에 따라 최소 레벨 p2를 향해 작은 증분으로 마진 값을 통합할 것이다.As long as the engine is in steady-state operation and the controller 60 can confirm that this is the case, the optimization unit will integrate the margin values in small increments over time towards the minimum level p2.

그러나 부하 신호는 부하가 부하 임계값 미만이거나 속도 오류가 속도 오류 임계값 이상임을 나타내는 경우, 프로세서(60)는 엔진이 더 이상 정상 상태에서 실행되고 있지 않다고 결론지을 것이고 최적화 프로세스를 취소하고 마진에 대한 값이 레벨 p1로 설정된다.However, if the load signal indicates that the load is below the load threshold or the speed error is above the speed error threshold, processor 60 will conclude that the engine is no longer running in steady state and will cancel the optimization process and The value is set to level p1.

또한, 실린더 압력 추정 유닛이 실화 이벤트, 부분 실화 이벤트 및/또는 사전 점화 이벤트와 같은 바람직하지 않은 연소 이벤트를 감지하는 경우 공연비 최적화 프로세스는 역전되고 공연비 최적화 장치는 오발 이벤트가 감지되지 않거나 첫 번째 수준 p1에 도달할 때까지 첫 번째 수준 p1을 향해 작은 증분으로 마진 값을 통합한다.Additionally, if the cylinder pressure estimation unit detects an undesirable combustion event such as a misfire event, partial misfire event and/or pre-ignition event, the air-fuel ratio optimization process is reversed and the air-fuel ratio optimizer returns to the first level p1 when no misfire event is detected. Integrate the margin values in small increments towards the first level p1 until .

일 실시예에서, 제어기(60)는 마진 값의 마지막 증가 및 여백이 두 번째 값과 같지 않기 때문에 제어기(60)는 미리 결정된 시간이 경과할 때 실제 값에서 약간 감소하는 마진 값을 개별적으로 각 연소실에 대해 시간이 지남에 따라 감소를 재개하도록 구성된다. 미리 정해진 시간의 길이는 사전 정의된 기간(period)이다. 사전 정의된 기간은 초 또는 분 범위일 수 있다.In one embodiment, controller 60 controls each combustion chamber individually to increment the margin value slightly and decrease the margin value slightly from the actual value as the predetermined time elapses because the margin is not equal to the second value. is configured to resume decline over time. The predetermined length of time is a predefined period. The predefined period can be in the range of seconds or minutes.

일 실시예에서, 제어기(60)는 배기 밸브 폐쇄 타이밍을 전진시킴으로써, 바람직하게는 배기 밸브 폐쇄 타이밍을 작은 단계로 전진시킴으로써 소정의 감소분에 따라 마진 값을 감소시키도록 구성된다.In one embodiment, the controller 60 is configured to decrease the margin value by a predetermined reduction by advancing the exhaust valve closing timing, preferably by advancing the exhaust valve closing timing in small steps.

일 실시예에서, 제어기(60)는 배기 밸브 폐쇄 타이밍을 지연시킴으로써, 바람직하게는 배기 밸브 폐쇄 타이밍을 작은 단계로 지연시킴으로써 소정의 증분에 따라 마진 값을 증가시키도록 구성된다.In one embodiment, the controller 60 is configured to increase the margin value in predetermined increments by retarding the exhaust valve closing timing, preferably by retarding the exhaust valve closing timing in small steps.

일 실시예에서, 제어기(60)는 배기 가스 바이패스 제어 밸브(49)의 스로틀링을 폐쇄하거나 증가시킴으로써 소정의 감소분에 따라 마진 값을 감소시키도록 구성된다.In one embodiment, the controller 60 is configured to reduce the margin value by a predetermined reduction by closing or increasing the throttling of the exhaust gas bypass control valve 49.

일 실시예에서, 제어기(60)는 배기 가스 바이패스 제어 밸브(49)의 스로틀링을 개방 또는 감소시킴으로써 소정의 증분에 따라 마진 값을 증가시키도록 구성된다.In one embodiment, the controller 60 is configured to increase the margin value in predetermined increments by opening or reducing the throttling of the exhaust gas bypass control valve 49.

일 실시예에서, 제어기(60)는 배기 가스 재순환 송풍기(43)의 속도를 활성화하거나 증가시킴으로써 소정의 증분에 따라 마진 값을 증가시키도록 구성된다.In one embodiment, the controller 60 is configured to increase the margin value in predetermined increments by activating or increasing the speed of the exhaust gas recirculation blower 43.

일 실시예에서, 제어기(60)는 배기 가스 재순환 송풍기(43)의 속도를 비활성화하거나 감소시킴으로써 소정의 감소분에 따라 마진 값을 감소시키도록 구성된다.In one embodiment, the controller 60 is configured to reduce the margin value by a predetermined reduction by deactivating or reducing the speed of the exhaust gas recirculation blower 43.

일 실시예에서, 제어기(60)는 작동 조건이 요구될 때(예를 들어, 신뢰할 수 없는 점화 또는 일련의 실화를 방지하기 위해 요구될 때) 액체 연료 분사(FRC)를 활성화하도록 구성되고, 액체 연료 분사가 활성화되면 마진 값을 제1 값(p1)으로 재설정하도록 구성된다. 액체 연료는 예를 들어 디젤 오일, 선박용 디젤 또는 압축 점화에 대해 우수하고 신뢰할 수 있는 점화 특성을 갖는 것으로 알려진 기타 액체 연료이다.In one embodiment, the controller 60 is configured to activate liquid fuel injection (FRC) when operating conditions require (e.g., to prevent unreliable ignition or series of misfires), and the liquid It is configured to reset the margin value to the first value (p1) when fuel injection is activated. Liquid fuels are for example diesel oil, marine diesel or other liquid fuels known to have good and reliable ignition properties for compression ignition.

다양한 양태 및 구현이 본 명세서의 다양한 실시예와 관련하여 설명되었다. 그러나, 개시된 실시예에 대한 다른 변형은 도면, 개시, 및 첨부된 청구범위의 연구로부터 청구된 주제를 실시함에 있어 당업자에 의해 이해되고 영향을 받을 수 있다. 청구항에서 "포함하는"이라는 단어는 다른 요소나 단계를 배제하지 않으며, 부정관사 "a" 또는 "an"은 복수를 배제하지 않는다. 단일 프로세서, 제어기 또는 기타 장치가 청구 범위에 언급된 여러 항목의 기능을 수행할 수 있다. 특정 수단이 서로 다른 종속항에 인용되어 있다는 사실이 측정된 이들의 조합이 유리하게 사용될 수 없다는 것을 나타내지는 않는다. 청구범위에 사용된 참조 부호는 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.Various aspects and implementations have been described in connection with various embodiments herein. However, other modifications to the disclosed embodiments may be understood and effected by those skilled in the art in practicing the claimed subject matter from a study of the drawings, disclosure, and appended claims. In a claim, the word "comprising" does not exclude another element or step, and the indefinite article "a" or "an" does not exclude plurality. A single processor, controller, or other device may perform the functions of multiple items recited in the claims. The fact that certain measures are recited in different dependent claims does not indicate that a combination of them cannot be used to advantage. Reference signs used in the claims should not be construed as limiting the scope.

Claims (17)

기체 작동 모드에서 기체 연료를 주 연료로 사용하여 작동하도록 구성된 대형 2행정 터보차지 유니플로 스캐빈지 내부 연소 엔진에 있어서, 상기 엔진은 :
실린더 라이너(1), 왕복 피스톤(10) 및 실린더 커버(22)로 각각 구분되는 복수의 연소실,
상기 연소실로 소기 공기를 유입시키기 위해 실린더 라이너(1)에 배열된 소기 포트(18),
실린더 커버(22)에 배치되고 배기 밸브(4)에 의해 제어되는 배기 가스 출구,
각 연소실에 대한 배기 밸브 타이밍을 제어할 수 있는 가변 타이밍 배기 밸브 작동 시스템,
실린더 커버(22)를 향한 피스톤(10)의 행정 동안 기체 연료를 유입시키도록 구성된 실린더 라이너(1) 또는 실린더 커버(22)에 배열된 하나 이상의 기체 연료 유입 개구, 및
엔진과 관련된 적어도 하나의 제어기(60)를 포함하고,
상기 적어도 하나의 제어기(60)는 각각의 연소실에 대한 상기 배기 밸브(4)의 개폐 타이밍을 결정 및 제어하고 각각의 연소실에 대한 상기 기체 연료 유입 개구를 통해 연소 챔버로 유입되는 기체 연료의 양을 제어하도록 구성되고.
상기 적어도 하나의 제어기(60)는 엔진의 작동 조건을 모니터링하고 엔진이 정상 상태 작동 조건에서 작동할 때를 결정하도록 구성되고,
상기 연소실은 공연비가 알려진 작동 조건 종속 임계 수준을 초과할 때 부분적 오발 이벤트, 오발 이벤트 또는 사전 점화 중어느 하나 이상이 발생할 가능성이 있는 알려진 바람직하지 않은 연소 상태를 적어도 정상 상태 작동에 대해 갖고,
상기 가변 타이밍 배기 밸브 작동 시스템은 각 연소실에 대한 배기 밸브 타이밍의 개별 제어를 허용하고,
적어도 하나의 상기 제어기(60)는 각각의 연소실에 대해 개별적으로 상기 배기 밸브(4)의 개폐 타이밍을 결정 및 제어하고 각 연소실에 대해 개별적으로 상기 기체 연료 유입 개구를 통해 연소실로 유입되는 기체 연료의 양을 제어하도록 구성되고,
적어도 하나의 상기 제어기(60)는 적어도 하나의 상기 제어기(60)가 엔진이 정상 상태 조건에서 작동하고 있다고 결정할 때 정상 상태 작동 모드에서 작동하도록 구성되고,
상기 정상 상태 작동 모드에서 적어도 하나의 상기 제어기(60)는:
작동 조건의 함수로서 각각의 연소실에 대한 공연비를 상기 알려진 작동보다 초기에 제 1 값(p1)으로 설정된 마진값 만큼 상기 알려진 작동 조건 종속 임계 수준보다 작은 공연비 값으로 제어하는 단계,
시간이 지남에 따라 각각의 연소실에 있어서 개별적으로, 실제 값에서 제2 값(p2)을 향해 소정의 감소분에 따라 상기 마진값을 감소시키는 단계, 여기서 상기 제2 값(p2)은 상기 제1 값(p1)보다 작고 0보다 크며,
부분적 오발 이벤트, 오발 이벤트 및 사전 점화 이벤트에 대해 각 연소실을 개별적으로 모니터링하는 단계, 및
부분적 오발 이벤트, 오발 이벤트 또는 사전 점화 이벤트 중 어느 하나 이상이 검출 시, 부분적 오발 이벤트, 오발 이벤트 또는 사전 점화 이벤트가 더 이상 검출되지 않을 때까지 실제 값에서 상기 제1 값(p1)을 향해 소정의 증분에 따라 상기 마진값을 증가시키는 단계로 작동되는,
대형 2행정 터보차지 유니플로 스캐빈지 내부 연소 엔진.
A large two-stroke turbocharged Uniflow scavenge internal combustion engine configured to operate using gaseous fuel as the primary fuel in a gaseous operating mode, said engine comprising:
A plurality of combustion chambers each divided into a cylinder liner (1), a reciprocating piston (10), and a cylinder cover (22);
a scavenging port (18) arranged in the cylinder liner (1) for introducing scavenging air into the combustion chamber;
an exhaust gas outlet disposed in the cylinder cover (22) and controlled by an exhaust valve (4);
A variable timing exhaust valve actuation system capable of controlling the exhaust valve timing for each combustion chamber;
one or more gaseous fuel inlet openings arranged in the cylinder liner (1) or cylinder cover (22) configured to admit gaseous fuel during the stroke of the piston (10) towards the cylinder cover (22), and
Comprising at least one controller (60) associated with the engine,
The at least one controller 60 determines and controls the opening and closing timing of the exhaust valve 4 for each combustion chamber and determines the amount of gaseous fuel flowing into the combustion chamber through the gaseous fuel inlet opening for each combustion chamber. configured to control.
wherein the at least one controller (60) is configured to monitor operating conditions of the engine and determine when the engine is operating at steady-state operating conditions;
said combustion chamber having, at least for steady-state operation, a known undesirable combustion condition such that any one or more of a partial misfire event, a misfire event, or pre-ignition is likely to occur when the air-fuel ratio exceeds a known operating condition dependent threshold level;
said variable timing exhaust valve actuation system allows individual control of exhaust valve timing for each combustion chamber;
At least one of the controllers 60 determines and controls the opening and closing timing of the exhaust valve 4 individually for each combustion chamber and determines the timing of opening and closing the exhaust valve 4 individually for each combustion chamber and controls the gaseous fuel flowing into the combustion chamber through the gaseous fuel inlet opening individually for each combustion chamber. configured to control the amount,
at least one controller (60) is configured to operate in a steady-state operating mode when at least one controller (60) determines that the engine is operating in steady-state conditions;
In the steady-state mode of operation, at least one controller 60:
controlling the air-fuel ratio for each combustion chamber as a function of operating conditions to an air-fuel ratio value that is less than the known operating condition dependent threshold level by a margin value set to a first value (p1) earlier than the known operating condition;
Reducing the margin value, individually for each combustion chamber over time, by a predetermined decrease from an actual value toward a second value (p2), wherein the second value (p2) is the first value. Less than (p1) and greater than 0,
individually monitoring each combustion chamber for partial misfire events, misfire events and pre-ignition events, and
When any one or more of a partial misfire event, a misfire event or a pre-ignition event is detected, a predetermined amount is moved from the actual value toward the first value p1 until the partial misfire event, misfire event or pre-ignition event is no longer detected. Operates by increasing the margin value in increments,
Large two-stroke turbocharged Uniflow scavenge internal combustion engine.
제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제어기(60)는 상기 바람직하지 않은 연소 상태 및 상기 알려진 작동 조건이 임계 레벨에 따라 통지되도록 구성되는,
대형 2행정 터보차지 유니플로 스캐빈지 내부 연소 엔진.
2. The method of claim 1, wherein the at least one controller (60) is configured to notify the undesirable combustion condition and the known operating condition according to a threshold level.
Large two-stroke turbocharged Uniflow scavenge internal combustion engine.
제 1 항에 있어서, 상기 제어기(60)는 상기 마진의 마지막 증가 이후 미리 결정된 시간 길이가 경과할 때 실제 값으로부터 작은 감소로 각각의 연소실에 대해 개별적으로 시간이 지남에 따라 마진 감소를 재개하도록 구성되는 엔진. 값이고 상기 값은 두 번째 값(p2)과 동일하지 않은,
대형 2행정 터보차지 유니플로 스캐빈지 내부 연소 엔진.
2. The method of claim 1, wherein the controller (60) is configured to resume decreasing the margin over time individually for each combustion chamber with a small decrease from the actual value when a predetermined length of time has elapsed since the last increase in the margin. engine that works. value and the value is not equal to the second value (p2),
Large two-stroke turbocharged Uniflow scavenge internal combustion engine.
제1항에 있어서, 상기 제어기(60)는 배기 밸브 폐쇄 타이밍을 전진시킴으로써 소정의 감소분에 따라 상기 마진값을 감소시키도록 구성되는,
대형 2행정 터보차지 유니플로 스캐빈지 내부 연소 엔진.
2. The method of claim 1, wherein the controller (60) is configured to reduce the margin value according to a predetermined reduction by advancing the exhaust valve closing timing.
Large two-stroke turbocharged Uniflow scavenge internal combustion engine.
제1항에 있어서, 상기 제어기(60)는 배기 밸브 폐쇄 타이밍을 지연시킴으로써, 소정의 증분에 따라 상기 마진값을 증가시키도록 구성되는,
대형 2행정 터보차지 유니플로 스캐빈지 내부 연소 엔진.
2. The method of claim 1, wherein the controller (60) is configured to increase the margin value according to a predetermined increment by delaying the exhaust valve closing timing.
Large two-stroke turbocharged Uniflow scavenge internal combustion engine.
제1항에 있어서, 배기 가스 바이패스 제어 밸브(49)가 있는 배기 가스 바이패스(39)를 포함하고, 상기 제어기(60)는 상기 가스 바이패스 제어 밸브(49)의 스로틀링을 폐쇄하거나 증가시킴으로써 상기 마진 값을 감소시키도록 구성되는,
대형 2행정 터보차지 유니플로 스캐빈지 내부 연소 엔진.
2. The method of claim 1, comprising an exhaust gas bypass (39) with an exhaust gas bypass control valve (49), wherein the controller (60) closes or increases throttling of the gas bypass control valve (49). Configured to reduce the margin value by
Large two-stroke turbocharged Uniflow scavenge internal combustion engine.
제1항에 있어서, 배기 가스 바이패스 제어 밸브(49)를 구비한 배기 가스 바이패스(39)를 포함하고, 상기 제어기(60)는 상기 배기 가스의 스로틀링을 개방 또는 감소시킴으로써 상기 마진 값을 증분으로 증가시키도록 구성되는,
대형 2행정 터보차지 유니플로 스캐빈지 내부 연소 엔진.
2. The method of claim 1, comprising an exhaust gas bypass (39) with an exhaust gas bypass control valve (49), wherein the controller (60) adjusts the margin value by opening or reducing throttling of the exhaust gas. configured to increase in increments,
Large two-stroke turbocharged Uniflow scavenge internal combustion engine.
제1항에 있어서, 배기 가스 재순환 도관(42)에 배기 가스 재순환 송풍기(43)가 있는 배기 가스 재순환 도관(42)을 포함하고, 상기 제어기(60)는 상기 배기 가스 재순환 송풍기(43)의 속도를 활성화하거나 증가시킴으로써 증가하는,
대형 2행정 터보차지 유니플로 스캐빈지 내부 연소 엔진.
2. The method of claim 1, comprising an exhaust gas recirculation conduit (42) with an exhaust gas recirculation blower (43) in the exhaust gas recirculation conduit (42), wherein the controller (60) controls the speed of the exhaust gas recirculation blower (43). Increased by activating or increasing ,
Large two-stroke turbocharged Uniflow scavenge internal combustion engine.
제1항에 있어서, 배기 가스 재순환 도관(42)에 배기 가스 재순환 송풍기(43)가 있는 배기 가스 재순환 도관(42)을 포함하고, 상기 제어기(60)는 상기 배기 가스 재순환 송풍기(43)의 속도를 비활성하거나 감소시킴으로써 감소의 마진 값을 감소시키도록 구성되는,
대형 2행정 터보차지 유니플로 스캐빈지 내부 연소 엔진.
2. The method of claim 1, comprising an exhaust gas recirculation conduit (42) with an exhaust gas recirculation blower (43) in the exhaust gas recirculation conduit (42), wherein the controller (60) controls the speed of the exhaust gas recirculation blower (43). configured to reduce the margin value of reduction by deactivating or reducing ,
Large two-stroke turbocharged Uniflow scavenge internal combustion engine.
제1항에 있어서, 메인 소기 공기 냉각기의 상류에 실린더 바이패스를 포함하고, 제어기(60)는 고온 실린더 바이패스 도관(29)을 개방하거나 고온 실린더 바이패스 도관(29)에서 제어 밸브(31)의 스로틀링을 감소시키거나 그 반대의 경우도 마찬가지로 하여 공연비를 증가시키도록 구성되는,
대형 2행정 터보차지 유니플로 스캐빈지 내부 연소 엔진.
2. The system of claim 1, comprising a cylinder bypass upstream of the main scavenge air cooler, wherein the controller (60) opens the hot cylinder bypass conduit (29) or closes the control valve (31) in the hot cylinder bypass conduit (29). configured to increase the air-fuel ratio by reducing the throttling of or vice versa,
Large two-stroke turbocharged Uniflow scavenge internal combustion engine.
제1항에 있어서, 상기 제어기(60)는 작동 조건이 필요할 때 액체 연료 분사(FRC)를 활성화하도록 구성되고, 액체 연료 분사가 활성화되면 상기 마진 값을 상기 제1 값(p1)으로 재설정하도록 구성되는,
대형 2행정 터보차지 유니플로 스캐빈지 내부 연소 엔진.
2. The method of claim 1, wherein the controller (60) is configured to activate liquid fuel injection (FRC) when operating conditions require, and to reset the margin value to the first value (p1) when liquid fuel injection is activated. felled,
Large two-stroke turbocharged Uniflow scavenge internal combustion engine.
제1항에 있어서, 상기 증분은 작은 증분이고, 상기 감소는 작은 감소이며, 상기 단계는 작은 단계인,
대형 2행정 터보차지 유니플로 스캐빈지 내부 연소 엔진.
The method of claim 1, wherein the increment is a small increment, the decrease is a small decrease, and the step is a small step.
Large two-stroke turbocharged Uniflow scavenge internal combustion engine.
제1항에 있어서, 각각의 실린더에 대한 실린더 압력을 개별적으로 감지하기 위한 센서를 포함하고, 여기서 상기 제어기는 각 실린더에 대해 감지된 실린더 압력을 개별적으로 모니터링하도록 구성되고, 상기 제어기는 각 실린더에 대해 오발 이벤트, 부분적 오발사 및/또는 사전 점화 이벤트가 해당 실린더에서 발생했는지 여부를 개별적으로 결정하도록 구성되는,
대형 2행정 터보차지 유니플로 스캐빈지 내부 연소 엔진.
2. The method of claim 1, comprising a sensor for individually sensing the cylinder pressure for each cylinder, wherein the controller is configured to individually monitor the sensed cylinder pressure for each cylinder, wherein the controller is configured to individually monitor the sensed cylinder pressure for each cylinder. configured to individually determine whether a misfire event, partial misfire and/or pre-ignition event has occurred in the corresponding cylinder,
Large two-stroke turbocharged Uniflow scavenge internal combustion engine.
제13항에 있어서, 상기 제어기(60)는 실화 이벤트, 부분적 실화 이벤트 및/또는 사전 점화 이벤트가 발생했을때, 실린더 압력의 예상 전개로부터 실린더 압력 전개의 편차를 결정함으로써 실화 이벤트, 부분적 실화 이벤트 및/또는 사전 점화 이벤트를 결정하도록 구성되는,
대형 2행정 터보차지 유니플로 스캐빈지 내부 연소 엔진.
14. The method of claim 13, wherein the controller (60) is further configured to determine a deviation of the cylinder pressure evolution from the expected evolution of the cylinder pressure when the misfire event, partial misfire event and/or pre-ignition event occurs by determining the deviation of the cylinder pressure evolution from the expected evolution of the cylinder pressure. /or configured to determine a pre-ignition event,
Large two-stroke turbocharged Uniflow scavenge internal combustion engine.
제1항에 있어서, 상기 제어기(60)는 원하는 엔진 속도와 실제 엔진 속도 사이의 차이가 편차 임계값 미만일 때 엔진이 정상 상태 조건에서 작동하고 있다고 결정함과 동시에, 엔진 부하가 엔진 부하 임계값 이상인 것으로 결정하도록 구성되는,
대형 2행정 터보차지 유니플로 스캐빈지 내부 연소 엔진.
2. The method of claim 1, wherein the controller (60) determines that the engine is operating under steady-state conditions when the difference between the desired engine speed and the actual engine speed is less than the deviation threshold, while at the same time the engine load is above the engine load threshold. Consisting to decide that,
Large two-stroke turbocharged Uniflow scavenge internal combustion engine.
제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제어기(60)는 상기 연소실에서 순간 평균 압축 공연비를 결정하기 위한 압축 공연비 관찰기(46)를 포함하거나 이에 연결되는,
대형 2행정 터보차지 유니플로 스캐빈지 내부 연소 엔진.
2. The method of claim 1, wherein the at least one controller (60) includes or is connected to a compressed air-fuel ratio observer (46) for determining an instantaneous average compressed air-fuel ratio in the combustion chamber.
Large two-stroke turbocharged Uniflow scavenge internal combustion engine.
다수의 연소실을 구비한 대형 2행정 터보차지 유니플로 스캐빈지 내부 연소 엔진을 기체 작동 모드로 작동시키는 방법에 있어서, 여기서 공연비를 갖는 공연비 혼합물이 점화 전에 연소실에 존재하고,
상기 연소실은 공연비가 알려진 작동 조건 종속 임계 수준을 초과할 때 부분적 오발 이벤트, 오발 이벤트 또는 사전 점화 중 어느 하나 이상이 발생할 가능성이 있는 알려진 바람직하지 않은 연소 상태를 적어도 정상 상태 작동에 대해 갖고,
상기 방법은:
엔진의 작동 조건을 모니터링하고 엔진이 정상 상태 작동 조건에서 작동할 때를 결정하고,
정상 상태 작동 조건이 결정된 경우:
초기에 제 1값(p1)으로 설정된 마진 값만큼 상기 알려진 작동 조건 종속 임계 수준보다 작은 공연비에 대한 값으로 작동 조건의 함수로서 각 연소실에 대한 공연비를 개별적으로 제어하는 단계,
시간이 지남에 따라 각각의 연소실에 있어서 개별적으로, 실제 값에서 제2 값(p2)을 향해 소정의 감소분에 따라 상기 마진값을 감소시키는 단계, 여기서, 상기 제 2 값(p2)은 상기 제 1 값(p1)보다 작고 0보다 크며,
부분적 오발 이벤트, 오발 이벤트 및 사전 점화 이벤트에 대해 각 연소실을 개별적으로 모니터링하는 단계, 및
부분적 오발 이벤트, 오발 이벤트, 또는 사전 점화 이벤트 중 어느 하나 이상의 검출 시, 부분 실화 이벤트, 실화 이벤트 및 사전 점화 이벤트가 더 이상 검출되지 않을 때까지 실제 값에서 상기 제 1 값(p1)을 향해 소정의 증분에 따라 상기 마진 값을 증가시키는 단계를 포함하는,
다수의 연소실을 구비한 대형 2행정 터보차지 유니플로 스캐빈지 내부 연소 엔진을 기체 작동 모드로 작동시키는 방법.
1. A method of operating a large two-stroke turbocharged uniflow scavenge internal combustion engine with multiple combustion chambers in gaseous operation mode, wherein an air-fuel ratio mixture having an air-fuel ratio is present in the combustion chamber prior to ignition;
said combustion chamber having, at least for steady-state operation, a known undesirable combustion condition such that any one or more of a partial misfire event, a misfire event, or pre-ignition is likely to occur when the air-fuel ratio exceeds a known operating condition dependent threshold level;
The above method is:
monitor the operating conditions of the engine and determine when the engine is operating at steady-state operating conditions;
When steady-state operating conditions are determined:
individually controlling the air-fuel ratio for each combustion chamber as a function of operating conditions with a value for the air-fuel ratio being less than said known operating condition dependent threshold level by a margin value initially set to a first value (p1);
Reducing the margin value, individually for each combustion chamber over time, by a predetermined decrease from an actual value toward a second value (p2), wherein the second value (p2) is equal to the first value (p2). Less than value (p1) and greater than 0,
individually monitoring each combustion chamber for partial misfire events, misfire events and pre-ignition events, and
Upon detection of any one or more of a partial misfire event, a misfire event, or a pre-ignition event, a predetermined decrease is made from the actual value toward the first value p1 until the partial misfire event, misfire event, or pre-ignition event is no longer detected. Including increasing the margin value in increments,
A method of operating a large two-stroke turbocharged Uniflow scavenge internal combustion engine with multiple combustion chambers in gaseous operation mode.
KR1020220087707A 2021-07-27 2022-07-15 A large two-stroke turbocharged uniflow scavenged internal combustion engine and method of operating the engine KR102581651B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DKPA202170392 2021-07-27
DKPA202170392A DK181009B1 (en) 2021-07-27 2021-07-27 A large two-stroke turbocharged uniflow scavenged internal combustion engine and method of operating the engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20230017138A KR20230017138A (en) 2023-02-03
KR102581651B1 true KR102581651B1 (en) 2023-09-21

Family

ID=83322737

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220087707A KR102581651B1 (en) 2021-07-27 2022-07-15 A large two-stroke turbocharged uniflow scavenged internal combustion engine and method of operating the engine

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP7230265B2 (en)
KR (1) KR102581651B1 (en)
CN (1) CN115680944B (en)
DK (1) DK181009B1 (en)

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010098370A1 (en) * 2009-02-27 2010-09-02 三菱重工業株式会社 Method of controlling auxiliary chamber type engine
KR101491632B1 (en) * 2010-10-28 2015-02-09 가부시키가이샤 아이에이치아이 Two-stroke engine
EP2806145A1 (en) * 2013-05-24 2014-11-26 Caterpillar Motoren GmbH & Co. KG Method of operating a gas or dual fuel engine
JP6049921B1 (en) * 2016-01-29 2016-12-21 川崎重工業株式会社 Gas engine control method and gas engine drive system
KR101891477B1 (en) * 2018-04-23 2018-09-28 정균식 Combustion analysis apparatus for large-sized low-speed engine and method for determining combustion state of engine using the same
DK180131B1 (en) * 2018-10-31 2020-06-08 MAN Energy Solutions A large two-stroke uniflow scavenged gaseous fueled engine and method for reducing preignition/diesel-knock
EP3693596A1 (en) * 2019-02-08 2020-08-12 Winterthur Gas & Diesel AG Large motor with auxiliary fan and method of operation
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
KR20210005520A (en) * 2019-07-05 2021-01-14 만 에너지 솔루션즈, 필리알 아프 만 에너지 솔루션즈 에스이, 티스크란드 Large two-stroke uniflow scavenged gaseous fueled engine

Also Published As

Publication number Publication date
DK181009B1 (en) 2022-09-19
KR20230017138A (en) 2023-02-03
DK202170392A1 (en) 2022-09-19
CN115680944B (en) 2023-12-29
CN115680944A (en) 2023-02-03
JP2023018664A (en) 2023-02-08
JP7230265B2 (en) 2023-02-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4476317B2 (en) Integrated control method and apparatus for gas engine
JP4599378B2 (en) Integrated control method and apparatus for gas engine
JP7000501B2 (en) How to control the condition of a large 2-stroke uniflow scavenging gas fuel engine and combustion chamber
US9926867B1 (en) Maintaining EGR flow in a uniflow-scavenged, two-stroke cycle, opposed-piston engine
KR102416019B1 (en) How to operate a gaseous fuel internal combustion engine
US10801426B2 (en) Method for starting a gaseous fuel combustion engine
EP2806145A1 (en) Method of operating a gas or dual fuel engine
KR102581651B1 (en) A large two-stroke turbocharged uniflow scavenged internal combustion engine and method of operating the engine
EP3336337A1 (en) Method of operating a gaseous fuel internal combustion engine
KR102656099B1 (en) A large two-stroke uniflow scavenged engine and method for operating cylinders selectively according to the pre-mix process or the compression-ignition process
JP7449350B2 (en) Large 2-stroke uniflow scavenging gas fuel engine and liquid fuel supply control method
EP3282111B1 (en) Method for starting a gaseous fuel combustion engine
JP7214490B2 (en) Gas engine system and its control method
EP3282112B1 (en) Engine control for operations with deactivated cylinders

Legal Events

Date Code Title Description
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