KR102656099B1 - A large two-stroke uniflow scavenged engine and method for operating cylinders selectively according to the pre-mix process or the compression-ignition process - Google Patents

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Abstract

이중 연료 대형 2행정 터보차저 유니플로 스캐빈지 내연 엔진 및 그 엔진의 작동 방법에 있어서, 상기 엔진은, 복수의 실린더(1)와, 각 실린더(1)에서 BDC와 TDC 사이를 왕복하는 피스톤(10)과, BDC에서 TDC로 피스톤(10)의 행정 동안 제1 연료를 유입하기 위한 실린더(1)와 연관된 적어도 하나의 연료 유입 밸브(30)와, 피스톤(10)이 TDC에 있거나 근처에 있을 때 제2 연료를 분사하기 위한 실린더(1) 중 적어도 하나와 연관된 적어도 하나의 연료 분사 밸브(50) 및 사전 혼합에 따라 복수의 실린더(1) 모두가 기본적으로 작동하도록 구성된 제어기(60)를 포함하고, 상기 제어기(60)는 사전 혼합 공정에 따라 작동하는 실린더(1)의 실제 연소 조건이 사전 착화 이벤트 또는 실화에 대한 허용할 수 없는 위험이 있도록 결정하도록 구성되며, 그리고 제어기(60)가 사전 착화 이벤트 또는 오작동에 대해 허용할 수 없는 위험이 있다고 결정한 경우에 복수의 실린더(1) 중 적어도 하나를 사전 혼합 공정에 따라 작동하는 것에서 압축 착화 공정에 따라 작동하는 것으로 변경한다.In the dual fuel large two-stroke turbocharger Uniflow scavenge internal combustion engine and method of operating the engine, the engine includes a plurality of cylinders (1) and a piston (1) reciprocating between BDC and TDC in each cylinder (1). 10) and at least one fuel inlet valve 30 associated with the cylinder 1 for introducing first fuel during the stroke of the piston 10 from BDC to TDC, when the piston 10 is at or near TDC. At least one fuel injection valve (50) associated with at least one of the cylinders (1) for injecting the second fuel and a controller (60) configured to basically operate all of the plurality of cylinders (1) according to the premix and the controller 60 is configured to determine that the actual combustion conditions of the cylinder 1 operating according to the pre-mix process are such that there is an unacceptable risk of a pre-ignition event or misfire, and the controller 60 is configured to determine the pre-ignition event or misfire. If it is determined that there is an unacceptable risk for an ignition event or malfunction, at least one of the plurality of cylinders (1) is changed from operating according to the premix process to operating according to the compression ignition process.

Description

사전 혼합 공정 또는 압축 착화 공정에 따라 선택적으로 실린더를 작동시키기 위한 대형 2행정 유니플로 스캐빈지 엔진 및 방법{A LARGE TWO-STROKE UNIFLOW SCAVENGED ENGINE AND METHOD FOR OPERATING CYLINDERS SELECTIVELY ACCORDING TO THE PRE-MIX PROCESS OR THE COMPRESSION-IGNITION PROCESS}A LARGE TWO-STROKE UNIFLOW SCAVENGED ENGINE AND METHOD FOR OPERATING CYLINDERS SELECTIVELY ACCORDING TO THE PRE-MIX PROCESS OR THE COMPRESSION-IGNITION PROCESS}

본 개시는 이중 연료 대형 2행정 유니플로 스캐빈지 내연 엔진, 특히 BDC에서 TDC로 피스톤의 행정 동안 연료 밸브로부터 유입되는 제1 연료에 대해 작동 모드에서 작동하는 크로스헤드를 갖는 대형 2행정 유니플로 스캐빈지 내연 엔진에 관한 것이다.The present disclosure relates to a dual fuel large two stroke Uniflow scavenge internal combustion engine, particularly a large two stroke Uniflow engine having a crosshead operating in an operating mode on primary fuel flowing from a fuel valve during the stroke of the piston from BDC to TDC. It concerns cabin internal combustion engines.

크로스헤드가 있는 대형 2행정 터보차저 유니플로 스캐빈지 내연 엔진은 예를 들어 대형 원양 선박의 추진에 사용되거나 발전소의 주요 동력 장치로 사용된다. 이 2행정 디젤 엔진은 크기 때문에 뿐만 아니라 다른 내연 엔진과 다르게 구성된다. 배기 밸브의 무게는 최대 400kg이고 피스톤의 직경은 최대 100cm이며 연소실의 최대 작동 압력은 일반적으로 수백 바(bar)이다. 이러한 높은 압력 수준과 피스톤 크기에 관련된 힘은 엄청나다.Large two-stroke turbocharged Uniflo scavenge internal combustion engines with crossheads are used, for example, to propulsion large oceangoing vessels or as the main power unit in power plants. This two-stroke diesel engine is not only larger but also constructed differently from other internal combustion engines. 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.

일반적으로 실린더 라이너의 길이를 따라 중앙에 배치되거나 실린더 커버에 배치된 연료 밸브에 의해 유입되는 일반적으로 가스 연료로 작동되는 대형 2행정 터보 차저 내연 엔진은, 즉, 상향 행정 동안 가스 연료를 공급하는 엔진 배기 밸브가 닫히기 훨씬 전에 시작하여 하사점(BDC)에서 상사점(TDC)으로 피스톤이 시작되고 연소실에서 기체 연료와 소기 공기의 혼합물을 압축하고(따라서 사전 혼합 공정에 따라 작동), 그리고 예를 들면, 파일럿 액체 또는 파일럿 가스 주입과 같은 시간 제한 착화 수단에 의해 상사점(TDC) 또는 그 근처에서 압축된 혼합물을 착화한다.A large two-stroke turbocharged internal combustion engine, usually operated on gaseous fuel, fed by a fuel valve placed centrally along the length of the cylinder liner or placed in the cylinder cover, i.e. an engine that supplies gaseous fuel during the upstroke. Starting long before the exhaust valve closes, the piston starts from bottom dead center (BDC) to top dead center (TDC) and compresses the mixture of gaseous fuel and scavenge air in the combustion chamber (and thus operates according to the premixing process), and e.g. , igniting the compressed mixture at or near top dead center (TDC) by timed ignition means, such as pilot liquid or pilot gas injection.

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 흡입 압력(일반적으로 약 10~25bar)을 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 내연 엔진과 비교할 때 낮다. 후자 유형의 엔진은 이미 높은 최대 연소 압력보다 훨씬 더 높은(일반적으로 300bar 이상) 연료 분사 압력이 필요하다. 이러한 극도로 높은 압력에서 기체 연료를 처리할 수 있는 연료 시스템은 기체 연료의 휘발성 특성과 연료 시스템의 강철 구성요소로 및 이를 통한 확산을 포함하는 고압에서의 거동으로 인해 비싸고 복잡하다.This type of gas intake, using a fuel valve (gas intake valve) placed in the cylinder liner or cylinder cover, requires much lower fuel intake pressures (typically around 10 to 25 bar) because the gaseous fuel is injected when the compression pressure is relatively low. ) has the advantage of being able to use. When the piston is close to top dead center (TDC), that is, when the compression pressure in the combustion chamber is at or near maximum, it is low compared to large two-stroke turbocharged internal combustion engines that inject gaseous fuel. The latter type of engine requires fuel injection pressures that are much higher (typically over 300 bar) than the already high maximum combustion pressure. Fuel systems capable of handling gaseous fuels at these extremely high pressures are expensive and complex due to the volatile nature of the gaseous fuels and their behavior at high pressures, including diffusion into and through steel components of the fuel system.

따라서, 압축 행정 동안 기체 연료를 분사하는 엔진용 연료 공급 시스템은 피스톤이 TDC에 있거나 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 at or near TDC.

그러나, 압축 행정 중에 기체 연료를 분사할 때 피스톤은 기체 연료와 소기 공기의 혼합물을 압축하여 결과적으로 사전 착화의 위험이 있다. 사전 착화의 위험은 매우 희박한 혼합물로 작동하여 줄일 수 있지만 희박한 혼합물은 실화 또는 부분적인 실화/지연 착화의 위험을 증가시키고 결과적으로 바람직하지 않은 연료 슬립을 초래한다.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/delayed ignition, resulting in undesirable fuel slip.

엔진이 정상 상태로 작동하는 동안 엔진의 성능 레이아웃은 일반적으로 사전 착화를 방지한다. 이는 연소실 설계, 연료 분사 타이밍 및 배기 밸브 타이밍을 신중하게 선택하여 달성된다. 사전 혼합 공정에 따라 실행할 때 사전 착화 위험과 실화 사이에는 좁은 창이 있다. 특정 평균 지시 압력(압축 착화식 엔진의 레벨/최대값보다 낮음)까지 실린더의 상태는 사전 착화 이벤트 및 실화를 피하기에 충분히 정확하게 제어될 수 있다. 그러나 과도 부하 조건에서 공연비는 급격히 변할 수 있고 과도 부하 조건이 엔진 부하의 증가로 인해 발생하고, 과도 상태가 엔진 부하의 감소로 인해 발생하는 경우 실화의 위험으로 이어질 때 사전 착화 이벤트의 위험을 초래하는 실린더 조건을 유발할 수 있다. 또한 주변 온도 및 압력과 같은 외부 영향도 공연비 및 벌크 압축 온도의 변화를 일으켜 연소 거동을 변화시킬 수 있다. 예를 들어 높은 엔진 부하와 같은 열대성 조건은 사전 착화의 위험을 초래한다.The performance layout of the engine generally prevents pre-ignition while the engine is operating in steady state. This is achieved through careful selection of combustion chamber design, fuel injection timing and exhaust valve timing. When running according to the premix process, there is a narrow window between the risk of pre-ignition and misfire. Up to a certain average indicated pressure (lower than the level/maximum of a compression-ignition engine) the condition of the cylinder can be controlled accurately enough to avoid pre-ignition events and misfires. However, under transient load conditions the air-fuel ratio can change rapidly and lead to the risk of a pre-ignition event if the transient load condition is caused by an increase in engine load, and a risk of misfire if the transient condition is caused by a decrease in engine load. This can cause a cylinder condition. Additionally, external influences such as ambient temperature and pressure can also cause changes in air-fuel ratio and bulk compression temperature, altering combustion behavior. Tropical conditions, for example high engine loads, pose a risk of pre-ignition.

사전 착화는 엔진에 손상을 줄 수 있고 실화는 미연소 연료가 대기 중으로 미끄러지는 원인이 되고, 그러므로 피하는 것이 요청된다.Pre-ignition can cause engine damage and misfire causes unburned fuel to slip into the atmosphere and should therefore be avoided.

따라서, 사전 혼합 공정에 따라 작동하는 엔진에서 사전 착화 이벤트 및 실화가 방지될 수 있도록 보장하는 조치가 필요하다.Therefore, measures are needed to ensure that pre-ignition events and misfires can be prevented in engines operating according to the pre-mixing process.

DK201970370은 복수의 연소실, 엔진과 관련된 적어도 하나의 제어기, 평균 압축 공연비 및 벌크 압축 온도를 결정하도록 구성된 제어기가 있는 대형 2행정 터보 과급된 유니플로 스캐빈지 가스 작동식 내연 엔진을 개시한다. 연소 시작 시 연소실, 제어기는 다음과 같이 구성된다:DK201970370 discloses a large two-stroke turbocharged Uniflow scavenge gas operated internal combustion engine with a plurality of combustion chambers, at least one controller associated with the engine, and a controller configured to determine the average compressed air-fuel ratio and bulk compression temperature. At the start of combustion, the combustion chamber and controller are configured as follows:

- 결정되거나 측정된 평균 압축 공연비가 더 낮은 압축 공연비 임계값 미만인 경우 적어도 하나의 압축 공연비 증가 측정을 수행하고,- perform at least one compressed air-fuel ratio increase measurement 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 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 상위 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 higher than the upper bulk compression temperature threshold.

특허문헌 1: DK201970370Patent Document 1: DK201970370

상술한 문제점을 극복하거나 적어도 감소시키는 엔진을 제공하는 것이 목적이다.The goal is to provide an engine that overcomes or at least reduces the problems described above.

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

제1 양태에 따르면, 이중 연료 대형 2행정 터보 과급된 유니플로 스캐빈지 내연 엔진이 제공되고, 상기 엔진은 제1 연료를 주 연료로 사용하여 작동하도록 구성된 적어도 하나의 작동 모드에 있고, 상기 엔진은: 복수의 실린더, 각각의 실린더에서 BDC(하사점)와 TDC(상사점) 사이를 왕복하는 피스톤, BDC에서 TDC로 피스톤이 행정하는 동안 제1 연료를 수용하기 위한 실린더와 연결된 적어도 하나의 연료 유입 밸브, 피스톤이 TDC에 있거나 TDC 근처에 있을 때 제2 연료를 분사하기 위한 실린더 중 적어도 하나와 연관된 적어도 하나의 연료 분사 밸브, 및 상기 적어도 하나의 작동 모드에서 작동할 때, 다음을 수행하도록 구성된 제어기를 포함하고, 상기 제어기는:According to a first aspect, a dual fuel large two-stroke turbocharged Uniflo scavenge internal combustion engine is provided, the engine being in at least one operating mode configured to operate using a first fuel as a primary fuel, the engine Silver: A plurality of cylinders, a piston reciprocating between BDC (bottom dead center) and TDC (top dead center) in each cylinder, at least one fuel connected to the cylinder for receiving the first fuel during the piston's stroke from BDC to TDC. an inlet valve, at least one fuel injection valve associated with at least one of the cylinders for injecting secondary fuel when the piston is at or near TDC, and when operating in said at least one operating mode, configured to: A controller comprising:

- 기본적으로 사전 혼합 공정에 따라 상기 복수의 실린더 모두를 작동하고 BDC에서 TDC로 피스톤의 행정 동안 상기 제1 연료를 수용하고,- operating both said plurality of cylinders essentially according to a pre-mixing process and receiving said first fuel during the stroke of the piston from BDC to TDC;

- 상기 제어기는 사전 혼합 공정에 따라 작동하는 실린더의 실제 연소 조건이 사전 착화 이벤트 또는 실화에 대한 허용할 수 없는 위험이 있도록 결정하도록 구성되고, 제어기가 다음 사항에 대한 사전 착화 이벤트 또는 실화에 대한 허용할 수 없는 위험이 있다고 결정한 경우에:- the controller is configured to determine that the actual combustion conditions in the cylinder operating according to the pre-mix process are such that there is an unacceptable risk of a pre-ignition event or misfire, and the controller is configured to determine the tolerance for a pre-ignition event or misfire for: If you decide there is a risk that you cannot:

복수의 실린더 중 적어도 하나를 BDC에서 TDC로 피스톤의 행정 동안에 상기 제1 연료의 유입을 종료함으로써 복수의 실린더 중 적어도 하나를 사전 혼합 공정에 따라 작동하는 것에서압축 착화 공정에 따라 작동하는 것으로 변경하는 단계, 및 피스톤이 TDC에 있거나 TDC 근처에 있을 때 관련 실린더 중 적어도 하나에 상기 제2 연료의 양을 분사하는 단계를 포함한다.changing at least one of the plurality of cylinders from operating according to a premix process to operating according to a compression ignition process by terminating the flow of said first fuel during the stroke of the piston from BDC to TDC; , and injecting said amount of second fuel into at least one of the associated cylinders when the piston is at or near TDC.

압축 착화 공정에 따라 작동하는 실린더의 경우 공연비는 사전 혼합 공정에서 작동하는 실린더에 비해 훨씬 덜 중요하므로, 압축 착화 공정에서 작동하는 하나 이상의 실린더를 가짐으로써 사전 혼합 공정에 따라 작동하는 나머지 실린더의 작동 조건을 조정하여 사전 착화 및/또는 실화 이벤트를 방지할 수 있다.For cylinders operating according to the compression ignition process, the air-fuel ratio is much less important compared to cylinders operating according to the premix process, so by having one or more cylinders operating according to the compression ignition process, the operating conditions of the remaining cylinders operating according to the premix process Pre-ignition and/or misfire events can be prevented by adjusting .

표시 평균 유효 압력(MIP)은 피스톤에 작용할 때 작동 주기에서 실제 압력과 동일한 작업을 수행하는 가상의 압력이다.The indicated mean effective pressure (MIP) is an imaginary pressure that, when acting on a piston, does the same work as the actual pressure in the operating cycle.

제1 측면의 가능한 구현 형태에서, 제어기는 다음과 같이 관련된 적어도 하나의 실린더에 분사되는 제2 연료의 양을 선택하도록 구성된다:In a possible implementation form of the first aspect, the controller is configured to select the amount of second fuel to be injected into the at least one cylinder involved as follows:

사전 혼합 공정에 따라 작동하는 복수의 실린더 중 나머지 실린더의 평균 지시압력은 예인화의 위험이 있다고 판단되면 감소하고, 사전 혼합 공정에 따라 작동하는 복수의 실린더 중 나머지 실린더의 평균 지시 압력은 실화의 위험이 있다고 판단되면 증가한다.The average indicated pressure of the remaining cylinders among the plurality of cylinders operating according to the pre-mix process is reduced if it is determined that there is a risk of towing, and the average indicated pressure of the remaining cylinders among the plurality of cylinders operating according to the pre-mix process is reduced to indicate the risk of misfire. If it is determined that there is, it increases.

따라서, 사전 착화 이벤트 및/또는 실화 이벤트의 위험은 작동 조건을 변경하는 방식으로압축 착화 공정에 따라 작동하는 실린더 또는 실린더에 의해 전달되는 토크(MIP)를 조정함으로써 효과적으로 완화될 수 있다. 사전 혼합 과정에서 작동하는 나머지 실린더를 사용하여 이러한 조건이 더 이상 사전 착화 이벤트 또는 실화에 대한 허용할 수 없는 위험이 없도록 한다. 본 발명자들은 압축 착화 공정에 따라 작동하는 실린더가 공연비에 민감하지 않고 벌크 압축 온도에도 덜 민감하기 때문에 이것이 가능할 것이라는 통찰력을 가지고 있었다.Accordingly, the risk of pre-ignition events and/or misfire events can be effectively mitigated by adjusting the torque transmitted (MIP) by the cylinder or cylinders operating according to the compression ignition process in a manner that changes the operating conditions. With the remaining cylinders operating during the premix process, these conditions no longer pose an unacceptable risk for pre-ignition events or misfires. The inventors had the insight that this would be possible because cylinders operating according to the compression ignition process are insensitive to air-fuel ratio and are less sensitive to bulk compression temperature.

제1 양태의 가능한 구현 형태에서, 제어기는 사전 결정된 시간 범위 또는 엔진 회전수가 지난 후압축 착화 공정에 따라 작동하는 것에서 사전 혼합 공정에 따라 작동하는 것으로 복귀하도록 구성된다. 해당 실린더의 작동은 사전 혼합 공정에 따른 작동에서 압축 착화 공정으로 변경된다.In a possible implementation form of the first aspect, the controller is configured to return from operating according to the post-compression ignition process to operating according to the pre-mixing process after a predetermined time range or engine speed. The operation of the cylinder is changed from operation according to the pre-mixing process to a compression ignition process.

제1 양태의 가능한 구현 형태에서, 제어기는 사전 혼합 공정에 따라 작동하는 실린더의 공연비 및 벌크 압축 온도를 모니터링하도록 구성되며, 이러한 값이 허용 가능한 범위에 있을 때, 바람직하게는 주어진 시간 범위에서압축 착화 공정에 따라 작동하는 하나 이상의 실린더의 작동을 사전 혼합 공정으로 변경된다.In a possible implementation form of the first aspect, the controller is configured to monitor the air-fuel ratio and bulk compression temperature of the cylinder operating according to the pre-mixing process, and when these values are in an acceptable range, preferably in a given time range, compression ignition The operation of one or more cylinders operating according to the process is changed to a pre-mixing process.

제1 양태의 가능한 구현 형태에서, 사전 혼합 공정에 따라 작동되는 실린더에 파일럿 연료로서 제2 연료가 전혀 분사되지 않거나 소량의 제2 연료만이 분사된다.In a possible implementation form of the first aspect, no or only a small amount of second fuel is injected as pilot fuel into the cylinder operated according to the premixing process.

제1 양태의 가능한 구현 형태에서, 각각의 실린더에는 실린더 커버에 중앙에 배치된 배기 밸브의 작동을 위한 가변 타이밍 배기 밸브 작동 시스템이 제공되고, 상기 제어기는 상기 배기 밸브의 개폐 타이밍을 결정 및 제어하도록 구성되고:In a possible implementation form of the first aspect, each cylinder is provided with a variable timing exhaust valve actuating system for actuating an exhaust valve centrally disposed on the cylinder cover, wherein the controller is configured to determine and control the opening and closing timing of the exhaust valve. It consists of:

사전 혼합 공정에 따라 작동하는 복수의 실린더의 실린더(1)에 대한 사전 혼합 공정에 적응된 배기 밸브의 개폐를 타이밍하는 단계, 및timing the opening and closing of exhaust valves adapted to the pre-mix process for cylinders (1) of the plurality of cylinders operating according to the pre-mix process, and

압축 착화 과정에 따라 작동하는 복수의 실린더의 실린더에 대한 압축 착화 과정에 적응된 배기 밸브의 개폐를 타이밍하는 단계를 포함한다.and timing the opening and closing of exhaust valves adapted to the compression ignition process for cylinders of the plurality of cylinders operating according to the compression ignition process.

제1 양태의 가능한 구현 형태에서, 제어기는 실린더에 유입되는 제1 연료의 양을 결정하고 제어하도록 구성된다.In a possible implementation of the first aspect, the controller is configured to determine and control the amount of first fuel entering the cylinder.

제1 양태의 가능한 구현 형태에서, 상기 제어기는 상기 실린더에 대한 공연비를 결정하거나 측정하도록 구성되고, 공연비가 최대 공연비 임계값을 초과할때 실화 이벤트의 허용할 수 없는 위험을 결정하도록 구성되고, 공연비가 최소 공연비 임계값 미만일 때 사전 착화 이벤트의 허용할 수 없는 위험을 결정하도록 구성된다.In a possible implementation of the first aspect, the controller is configured to determine or measure an air-fuel ratio for the cylinder, and is configured to determine an unacceptable risk of a misfire event when the air-fuel ratio exceeds a maximum air-fuel ratio threshold, and and configured to determine an unacceptable risk of a pre-ignition event when the ratio is below a minimum air-fuel ratio threshold.

제1 양태의 가능한 구현 형태에서, 상기 제어기는 연소 시작 시에 상기 실린더의 벌크 압축 온도를 결정하거나 측정하도록 구성되고, 벌크 압축 온도가 최소 벌크 압축 온도 임계값 미만일 때 실화 이벤트의 허용할 수 없는 위험을 결정하도록 구성되고, 및 벌크 압축 온도가 최대 벌크 압축 온도 임계값보다 높을 때 사전 착화 이벤트의 허용할 수 없는 위험을 결정하도록 구성된다.In a possible implementation of the first aspect, the controller is configured to determine or measure the bulk compression temperature of the cylinder at the start of combustion, wherein the unacceptable risk of a misfire event is determined when the bulk compression temperature is below a minimum bulk compression temperature threshold. and configured to determine an unacceptable risk of a pre-ignition event when the bulk compression temperature is above the maximum bulk compression temperature threshold.

제1 양태의 가능한 구현 형태에서, 제어기는 상기 실린더의 순간 평균 공연비를 결정하기 위한 공연비 관찰자를 포함하거나 이에 연결된다.In a possible implementation of the first aspect, the controller includes or is connected to an air-fuel ratio observer for determining the instantaneous average air-fuel ratio of the cylinder.

제1 양태의 가능한 구현 형태에서, 제어기는 상기 실린더의 평균 순간 벌크 압축 온도를 결정하기 위한 벌크 압축 온도 관찰기를 포함하거나 이에 연결된다.In a possible implementation of the first aspect, the controller includes or is connected to a bulk compression temperature observer for determining an average instantaneous bulk compression temperature of the cylinder.

제2 양태에 따르면, 이중 연료 대형 2행정 터보 과급된 유니플로 스캐빈지 내연 엔진을 작동시키는 방법이 제공되며, 상기 엔진은 제1 연료를 주 연료로 사용하여 작동하도록 구성된 적어도 하나의 작동 모드에 있고, 상기 엔진은 복수의 실린더, 각각의 실린더에서 BBC와 TDC 사이를 왕복하는 피스톤, BDC에서 TDC로 피스톤의 행정 동안 제1 연료를 유입시키기 위한 실린더와 연관된 적어도 하나의 연료 유입 밸브, 피스톤이 TDC에 있거나 TDC 근처에 있을 때 제2 연료를 분사하기 위한 실린더 중 적어도 하나와 연결된 적어도 하나의 연료 분사 밸브를 포함하고,According to a second aspect, a method of operating a dual fuel large two-stroke turbocharged Uniflo scavenge internal combustion engine is provided, wherein the engine is configured to operate using a first fuel as the primary fuel in at least one operating mode. wherein the engine has a plurality of cylinders, a piston reciprocating between BBC and TDC in each cylinder, at least one fuel inlet valve associated with the cylinder for introducing first fuel during the stroke of the piston from BDC to TDC, and a piston at TDC. At least one fuel injection valve connected to at least one of the cylinders for injecting the second fuel when at or near TDC;

상기 방법은:The above method is:

- 기본적으로 사전 혼합 공정에 따라 상기 복수의 실린더 모두를 작동하고 BDC에서 TDC로 피스톤의 행정 동안 상기 제1 연료를 수용하고,- operating both said plurality of cylinders essentially according to a pre-mixing process and receiving said first fuel during the stroke of the piston from BDC to TDC;

- 사전 혼합 공정에 따라 작동하는 실린더의 실제 연소 조건이 사전 착화 이벤트 또는 실화에 대한 허용할 수 없는 위험이 있는 정도인지 결정하고, 그리고 사전 착화 이벤트 또는 실화에 대한 허용할 수 없는 위험이 다음과 같이 결정될 때:- determine whether the actual combustion conditions in the cylinder operating according to the premix process are such that there is an unacceptable risk for a pre-ignition event or misfire, and whether the unacceptable risk for a pre-ignition event or misfire is: When decided:

복수의 실린더 중 적어도 하나를 BDC에서 TDC로 피스톤의 행정 동안에 종료함으로써 사전 혼합 공정에 따라 작동하는 것에서압축 착화 공정에 따라 해당 실린더를 작동하는 것으로 변경하는 단계, 및 피스톤이 TDC에 있거나 또는 TDC 근처에 있을 때 관련 실린더 중 적어도 하나에 상기 제2 연료의 양을 분사하는 단계로 구성된다.changing at least one of the plurality of cylinders from operating according to a premix process to operating according to a compression ignition process by terminating at least one of the plurality of cylinders during the stroke of the piston from BDC to TDC, and when the piston is at or near TDC; and injecting said amount of second fuel into at least one of the relevant cylinders when present.

제2 양태의 가능한 구현 형태에서, 방법은 다음과 같이 관련된 적어도 하나의 실린더 내로 분사되는 제2 연료의 양을 선택하는 단계를 포함하고:In a possible implementation form of the second aspect, the method includes selecting the amount of second fuel to be injected into the at least one associated cylinder as follows:

사전 혼합 공정에 따라 작동하는 복수의 실린더 중 나머지 실린더의 평균 지시 압력은 예발화 위험이 결정될 때 감소하고,The average indicated pressure of the remaining cylinders among the plurality of cylinders operating according to the premix process is reduced when the risk of preignition is determined,

사전 혼합 공정에 따라 작동하는 복수의 실린더 중 나머지 실린더의 평균 지시 압력은 실화 위험이 결정될 때 증가한다.The average indicated pressure of the remaining cylinders of the plurality of cylinders operating according to the premix process is increased when the risk of misfire is determined.

제2 양태의 가능한 구현 형태에서, 상기 방법은 압축 착화 과정에 사전 혼합 과정에 따른 작동에서 해당 실린더 작동으로 변경 이후 미리 결정된 시간 범위 또는 엔진 회전 수가 경과할 때압축 착화 공정에 따라 작동하는 하나 이상의 실린더를 사전 혼합 공정에 따라 작동하는 상태로 되돌리는 단계를 포함한다. In a possible implementation form of the second aspect, the method comprises at least one cylinder operating according to the compression ignition process when a predetermined time range or engine speed has elapsed since the change from operation according to the pre-mixing process to operation of the corresponding cylinder in the compression ignition process. and returning it to operating condition according to the pre-mixing process.

제2 양태의 가능한 구현 형태에서, 상기 방법은 사전 혼합 공정에 따라 작동하는 실린더의 공연비 및 벌크 압축 온도를 모니터링하는 단계를 포함하며, 이러한 값이 바람직하게는 주어진 시간 스팬 동안 허용 가능한 범위에 있을 때압축 착화 공정에 따라 작동하는 하나 이상의 실린더의 작동을 사전 혼합 공정으로 변경하는 단계를 포함한다.In a possible implementation form of the second aspect, the method comprises monitoring the air-fuel ratio and bulk compression temperature of a cylinder operating according to a premix process, when these values are preferably in an acceptable range for a given time span. and changing the operation of one or more cylinders operating according to a compression ignition process to a premix process.

제2 양태의 가능한 구현 형태에서, 상기 방법은 사전 혼합 공정에 따라 작동되는 실린더에 파일럿 연료로서 제2 연료를 분사하지 않거나 소량의 제2 연료만을 분사하는 단계를 포함한다.In a possible implementation form of the second aspect, the method comprises not injecting the second fuel as pilot fuel or injecting only a small amount of the second fuel into the cylinder operated according to the pre-mixing process.

제2 양태의 가능한 구현 형태에서, 각 실린더에는 실린더 커버의 중앙에 배치된 가변 타이밍 배기 밸브가 제공되고, 상기 방법은:In a possible implementation of the second aspect, each cylinder is provided with a variable timing exhaust valve disposed at the center of the cylinder cover, the method comprising:

사전 혼합 공정에 따라 작동하는 복수의 실린더의 실린더에 대해 사전 혼합 공정에 적합한 배기 밸브의 개폐를 타이밍하는 단계, 및timing the opening and closing of exhaust valves suitable for the premix process for cylinders of the plurality of cylinders operated according to the premix process, and

압축 착화 과정에 따라 작동하는 복수의 실린더 중 실린더(1)에 대해 압축 착화 과정에 적합한 배기 밸브의 개폐 타이밍하는 단계를 포함한다.It includes timing the opening and closing of an exhaust valve suitable for the compression ignition process for cylinder 1 among the plurality of cylinders operating according to the compression ignition process.

이들 및 다른 양태들은 이하에서 설명되는 실시예(들)로부터 명백할 것이다.These and other aspects will become apparent from the example(s) 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 커버 및 배기 밸브가 장착된 도 1의 엔진의 실린더 프레임 및 실린더 라이너의 단면도이고, 피스톤이 TDC 및 BDC 모두에서 단속선을 사용하여 도시되어 있고,
도 5는 도 1의 엔진의 제2 개략도이고,
도 6은 압축 온도 관찰기 및 압축 공연비 관찰기의 개략도이고,
도 7은 종축에 압축 공연비를, 횡축에 벌크 실린더 온도를 나타내는 도면이고, 최적의 연소 조건을 보여주는 영역은 피해야 할 임계 영역으로 둘러싸인 안전 영역으로 돌아가기 위해 조치를 취해야 하는 덜 최적의 행동 영역으로 둘러싸인 영역이고,
도 8은 실화, 정상연소, 사전 착화(노킹)를 포함한 다양한 연소 조건에 대한 크랭크각에 대한 실린더 압력을 나타내는 그래프이고,
도 9는 도 1의 대형 2행정 엔진에서 연소 조건을 제어하기 위한 과정을 도시한 흐름도이고,
도 10 내지 도 15는 다양한 상황에서의 개별 실린더의 작동을 설명하기 위한 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;
Figure 4 is a cross-sectional view of the cylinder frame and cylinder liner of the engine of Figure 1, fitted with cylinder covers and exhaust valves, with the pistons shown using interrupted lines at both TDC and BDC;
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;
Figure 7 is a diagram showing compressed air-fuel ratio on the ordinate and bulk cylinder temperature on the abscissa, with the region showing optimal combustion conditions surrounded by a less optimal action region where action must be taken to return to the safe region, surrounded by critical regions to be avoided. It is an area,
Figure 8 is a graph showing cylinder pressure versus crank angle for various combustion conditions including misfire, normal combustion, and pre-ignition (knocking);
Figure 9 is a flowchart showing a process for controlling combustion conditions in the large two-stroke engine of Figure 1;
10 to 15 are diagrams for explaining the operation of individual cylinders in various situations.

다음의 상세한 설명에서, 내연 엔진은 예시적인 실시예에서 대형 2행정 저속 터보차지 유니플로우 스캐빈지 내연 크로스헤드 엔진을 참조하여 설명될 것이다. 도 1, 2 및 3은 크랭크샤프트(8) 및 크로스헤드(9)를 갖는 대형 저속 터보차지 2행정 디젤 엔진의 실시예를 도시한다. 도 1 및 2는 각각 정면도 및 측면도이다. 도 3은 도 1 및 도 2의 대형 저속 터보차지 2행정 내연 엔진의 개략도이다. 흡기 및 배기 시스템이 있는 1 및 2. 이 예시적인 실시예에서, 엔진은 일렬로 5개의 실린더를 갖는다. 대형 저속 터보 차저 2행정 유니플로 스캐빈지 내연 엔진은 일반적으로 엔진 프레임(11)에 의해 운반되는 4개에서 14개 사이의 실린더를 일렬로 가지고 있다. 엔진은 예를 들어 해양 선박의 주 엔진으로 또는 발전소에서 발전기를 작동한다. 엔진의 총 출력은 예를 들어 1,000에서 110,000kW 범위일 수 있다.In the following detailed description, the internal combustion engine will be described with reference to a large two-stroke, low-speed turbocharged, uniflow scavenge 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 internal combustion engine of Figures 1 and 2; 1 and 2 with intake and exhaust systems. In this exemplary embodiment, the engine has five cylinders in a row. Large, low-speed turbocharged two-stroke Uniflow scavenge internal combustion engines typically have between four and fourteen cylinders in a row, carried by an engine frame (11). The engine operates, for example, as the main engine of a marine vessel or as a generator in a power plant. The total power output of the engine may range from 1,000 to 110,000 kW, for example.

이 예시적인 실시예에서 엔진은 실린더 라이너(1)의 하부 영역에 소기 포트(18) 및 실린더 라이너(1) 상부의 실린더 커버(22)에 중앙 배기 밸브(4)를 갖는 2행정 유니플로 스캐빈지 엔진이다. 소기 공기는 피스톤(10)이 소기 포트(18) 아래에 있을 때 소기 공기 수용기(2)에서 개별 실린더 라이너(1)의 소기 포트(18)를 통과한다. 제1 연료(일반적으로 기체 연료, 예를 들어 천연 가스, 석유 가스 또는 암모니아)에 대한 기본 작동 동안, 제1 연료는 피스톤이 상향 이동하고 피스톤이 흡입 밸브(30)(가스 흡입 밸브)를 통과하기 전에 전자 제어기(60)의 제어 하에 기체 연료 분사 밸브(30)로부터 흡입된다. 제1 연료는 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, 제1 연료의 유입은 압축 압력이 비교적 낮을 때, 즉, 피스톤(10)이 TDC에 도달할 때 압축 압력보다 훨씬 낮을 때 일어나며, 따라서 상대적으로 낮은 압력에서 유입을 허용한다. 제1 연료는 일반적으로 연료 유입 밸브에 공급되고 가스 형태(기상) , 예를 들어 천연 가스 또는 석유 가스로 실린더에 유입되는 가스 연료이다. 그러나 제1 연료는 암모니아와 같은 액체 연료일 수도 있다.In this exemplary embodiment the engine is a two-stroke uniflow scavenge having a scavenging port 18 in the lower region of the cylinder liner 1 and a central exhaust valve 4 in the cylinder cover 22 on top of the cylinder liner 1. It's a G engine. 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). During basic operation on a first fuel (usually a gaseous fuel, e.g. natural gas, petroleum gas or ammonia), the first fuel causes the piston to move upward and the piston to pass through the intake valve 30 (gas intake valve). It is previously sucked in from the gaseous fuel injection valve 30 under the control of the electronic controller 60. The first fuel is introduced at a relatively low pressure, less than 30 bar, preferably less than 25 bar, 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. Accordingly, the introduction of the first fuel occurs when the compression pressure is relatively low, i.e. much lower than the compression pressure when the piston 10 reaches TDC, thus allowing introduction at a relatively low pressure. The first fuel is generally a gaseous fuel that is supplied to the fuel inlet valve and enters the cylinder in gaseous form (gas phase), for example natural gas or petroleum gas. However, the first fuel may also be a liquid fuel such as ammonia.

실린더 라이너(1)의 피스톤(10)은 제1 연료와 소기 공기의 혼합물을 압축하고, 압축은 TDC 또는 그 근처에서 일어나고, 착화는, 예를 들어 전용 파일럿 액체 밸브(미도시) 또는 바람직하게는 실린더 커버(22)에 배열된 연료 분사 밸브(50)로부터 파일럿 액체(임의의 다른 적절한 착화 액체)의 분사가 이루어지면 연소가 뒤따르고 배기 가스가 생성된다. 파일럿 액체 밸브 대신 또는 파일럿 액체 밸브에 추가하여 착화 시스템, 예를 들어 프리챔버(미도시), 레이저 착화(미도시), 또는 글로우 플러그(미도시)의 대체 형태를 사용하여 착화를 시작할 수도 있다.The piston 10 of the cylinder liner 1 compresses the mixture of first fuel and scavenge air, compression taking place at or near TDC and ignition via, for example, a dedicated pilot liquid valve (not shown) or preferably Upon injection of pilot liquid (or any other suitable ignition liquid) from the fuel injection valve 50 arranged on the cylinder cover 22, combustion follows and exhaust gas is produced. Ignition may also be initiated using an alternative form of ignition system, such as a prechamber (not shown), laser ignition (not shown), or glow plug (not shown), instead of or in addition to the pilot liquid valve.

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 흐른다. 이코노마이저(20)를 통해 배출구(21)로 그리고 대기 중으로 제2 배출 도관을 통해 멀리 떨어져 있다. 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 수용기(2)로 이어지는 소기 공기 도관(13)으로 전달한다. 도관(13) 내의 소기 공기는 소기 공기를 냉각시키기 위한 인터쿨러(14)를 통과한다.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). It flows. through the economizer 20 to the outlet 21 and remotely through a second exhaust conduit to the atmosphere. 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.

냉각된 소기 공기는 터보차저(5)의 압축기(7)가 소기 리시버(2)에 충분한 압력을 전달하지 않을 때, 즉, 엔진의 저부하 또는 부분 부하 조건에서 소기 공기 흐름을 가압하는 전기 모터(17)에 의해 구동되는 보조 송풍기(16)를 통과한다. 더 높은 엔진 부하에서 터보차저 압축기(7)는 충분한 압축된 소기 공기를 전달하고 보조 송풍기(16)는 체크 밸브(15)를 통해 우회된다.The cooled scavenge air is supplied by an electric motor ( It passes through the auxiliary blower (16) driven by 17). 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 보어 및 1000mm에서 4500mm 범위에 해당하는 일반적인 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 중단된 선으로 도식적으로 도시되어 있지만, 물론 이 두 위치가 동시에 발생하지 않고 크랭크 샤프트(8)의 180도 회전에 의해 분리되어 있음이 분명하다. 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 1의 작동 표면 위에 실린더 윤활유를 분배한다.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. In Figure 4 the piston 10 is shown schematically as a line interrupted at both bottom dead center (BDC) and top dead center (TDC), but of course these two positions do not occur simultaneously and occur in 180 degrees of rotation of the crankshaft 8. It is clear that they are separated by 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 operating surfaces of cylinder liner 1.

파일럿 밸브(전형적으로 실린더당 하나 이상) 또는 파일럿 밸브가 있는 사전 챔버는 실린더 커버(22)에 장착되고 파일럿 액체 또는 가스(도시되지 않음)의 소스에 연결된다. 파일럿 액체 분사의 타이밍은 전자 제어 유닛(60)에 의해 제어된다.A pilot valve (typically more than one per cylinder) or pre-chamber with a pilot valve is mounted on the cylinder cover 22 and connected to a source of pilot liquid or gas (not shown). The timing of pilot liquid injection is controlled by the electronic control unit 60.

연료 유입 밸브(30)는 실린더 라이너(1)(또는 실린더 커버(22))에 설치되며, 그 노즐은 실린더 라이너(1)의 내부 표면과 실질적으로 같은 높이를 유지하고 연료 밸브(30)의 후단이 외벽에서 돌출되어 있다. 일반적으로, 실린더 라이너(1) 주위에 원주방향으로 분포된(바람직하게는 원주방향으로 균일하게 분포된) 1개 또는 2개, 가능하게는 3개 또는 4개의 연료 밸브(30)가 각각의 실린더 라이너(1)에 제공된다. 연료 밸브(30)는 일 실시예에서 실린더 라이너(1)의 길이를 따라 실질적으로 중앙에 배치된다. 고압에서 제2 연료를 분사하기 위한 연료 분사 밸브(50)는 실린더 커버(22)에 설치되며, 일반적으로 실린더(1)당 2개 또는 3개의 연료 분사 밸브(50)가 실린더 커버(22)에 배열되고 연료 밸브(50)의 노즐은 연소실로 약간 돌출된다. 제2 연료는 액체 연료일 수 있다. 제2 연료는 연료유, 중유, 선박용 디젤 중 하나 이상일 수 있다.The fuel inlet valve 30 is installed in the cylinder liner 1 (or cylinder cover 22), and its nozzle is maintained substantially flush with the inner surface of the cylinder liner 1 and is positioned at the rear end of the fuel valve 30. It protrudes from the outer wall. Typically, one or two, 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 located substantially centrally along the length of the cylinder liner 1 in one embodiment. The fuel injection valve 50 for injecting the second fuel at high pressure is installed on the cylinder cover 22, and generally two or three fuel injection valves 50 per cylinder 1 are installed on the cylinder cover 22. arranged so that the nozzle of the fuel valve 50 protrudes slightly into the combustion chamber. The second fuel may be a liquid fuel. The second fuel may be one or more of fuel oil, heavy oil, and marine diesel.

또한, 도 4는 각각의 연료 유입 밸브(30)의 입구에 연결된 가압된 제1 연료(44)의 소스 및 각각의 연료 분사 밸브(50)의 입구에 연결된 가압된 제2 연료(41)의 소스를 포함하는 제2 연료 공급 시스템을 포함하는 제1 연료 공급 시스템을 개략적으로 도시한다. 4 also shows a source of pressurized first fuel 44 connected to the inlet of each fuel inlet valve 30 and a source of pressurized second fuel 41 connected to the inlet of each fuel injection valve 50. A first fuel supply system including a second fuel supply system is schematically shown.

도 5는 도 2와 유사한 엔진의 개략도를 도시하지만, 엔진의 가스 교환 기반구조에 대해 더 자세히 설명한다. 주변 공기는 주변 기압 및 온도에서 흡입되고 공기 유입구(12)를 통해 터보차저(5)의 압축기(7)로 이송된다. 압축기(7)로부터 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 describes the gas exchange infrastructure of the engine in more detail. Ambient air is sucked in at ambient pressure and temperature and delivered to the compressor (7) of the turbocharger (5) through the air inlet (12). Compressed scavenging air from compressor 7 is conveyed through air conduit 32 to 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. 핫 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 hot cylinder bypass control valve 31 is electronically controlled by a 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.

저온 실린더 우회 도관(35)은 제1 배기 도관(19)의 터빈 연결부(32)에 소기 공기 수용기(2)를 연결한다. 실린더 우회(35)를 통한 흐름은 저온 실린더 우회 제어 밸브(36)에 의해 조절된다. 저온 실린더 우회 제어 밸브(36)는 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 cylinder bypass (35) is regulated by a cold cylinder bypass control valve (36). The effect of the cold cylinder bypass control valve 36 opening the cold cylinder bypass 35 or reducing the throttling of the cold cylinder bypass valve 36 is an increase in the bulk compression temperature.

저온 소기 바이패스 도관(37)은 소기 공기가 환경으로부터 소기 공기 수용기(26)로부터 탈출하도록 한다. 저온 소기 우회 도관(37)을 통한 흐름은 저온 소거 우회 제어 밸브(38)에 의해 제어된다. 저온 소거 우회 제어 밸브(38)는 제어기(60)에 의해 전자적으로 제어된다. 저온 소기 바이패스 제어 밸브(38)는 소기 공기 압력의 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.A 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 모두 제어기(60)의 전자 제어 하에 배기 가스 재순환 도관(42)을 통한 흐름을 조절하는 데 사용된다. 정상적인 작동 조건에서는 배기 가스 재순환 송풍기가 43은 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 수도 있고 소기 공기 리시버(2)에 연결할 필요가 없고 인터쿨러 14의 하류에 있는 공기 도관 13의 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 the 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, when the exhaust gas recirculation blower 43 is not operating 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 may 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 can be connected downstream of the intercooler 14. It is well connected to any location in the air conduit 13.

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 반대도 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)으로부터 분기되어 주어진 배압(27)에서 대기(27)에 연결된다. 배기 가스 바이패스 제어 밸브(40)는 배기 가스 바이패스 도관(39) 및 제어기(60)의 전자 제어를 통해 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 40 regulates flow through electronic control of exhaust gas bypass conduit 39 and controller 60.

배기 가스 바이패스 제어 밸브(40)를 열거나 배기 가스 바이패스 제어 밸브(40)의 스로틀링을 감소시키면 실린더의 압축 공연비가 감소하고 그 반대도 마찬가지이다.Opening the exhaust gas bypass control valve 40 or reducing the throttling of the exhaust gas bypass control valve 40 reduces the compressed air-fuel ratio of the cylinder and vice versa.

선택적 촉매 수용기(SVR) 원자로 및 원자로 바이패스 밸브(RVB)가 제공된 엔진에서 제어기(60)의 전자 제어를 통해 SCR 원자로를 통과하는 소기 공기 수용기(3)로부터 터보차저(5)의 터빈(6)으로의 흐름의 분율을 조절한다. In engines provided with a selective catalytic receiver (SVR) reactor and a reactor bypass valve (RVB), the turbine (6) of the turbocharger (5) from the scavenge air receiver (3) passes through the SCR reactor through electronic control of the controller (60). 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 관찰자(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 벌크 압축 온도인 Tcomp(Tc)의 추정치인 출력을 제공하고, 압축 공연비 관찰자(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. The bulk compression temperature observer 47 provides an output that is an estimate of the bulk compression temperature of the combustion chamber, Tcomp(Tc), in the time window from the start of gas injection to the pilot injection, and the compression air-fuel ratio observer 47 provides an estimate to the controller 60. send to In one embodiment, the Tcomp estimate refers to piston 10 at TDC.

도 7은 공연비(λ)에 대한 벌크 압축 온도(Tcomp)를 나타내는 그래프이다. 정상 상태 기본 구역(51)은 하위 공연비 임계값(λ-lower), 상위 공연비 임계값(λ-upper), 하위 벌크 압축 온도 임계값(Tc-lower) 및 상위 벌크 압축 온도 임계값(Tc-upper)에 의해 정의된 경계 내에 있다. 이 정상 상태 기본 구역(51)에서 제어기(60)는 현재 엔진 부하에 필요한 첫 번째 연료의 양을 각 실린더(1)에 개별적으로 제공하고 제어기(60)는 벌크 압축 온도를 변경하는 조치를 취하지 않고 각 실린더에 대해 제어한다. 실린더 개별적으로 공연비를 부분적 실화, 실화 및/또는 사전 착화가 발생할 가능성이 있는 알려진 원치 않는 연소 상태로부터 여유의 형태로 안전 거리를 갖는 엔진 작동 조건의 함수인 수준으로 공연비가 임계 수준에 따라 알려진 작동 조건을 초과할 때 발생한다.7 is a graph showing bulk compression temperature (Tcomp) versus air-fuel ratio (λ). The steady-state basic zone 51 has a lower air-fuel ratio threshold (λ-lower), an upper air-fuel ratio threshold (λ-upper), a lower bulk compression temperature threshold (Tc-lower), and an upper bulk compression temperature threshold (Tc-upper). ) is within the boundary defined by . In this steady-state basic zone 51, the controller 60 provides each cylinder 1 individually with the amount of first fuel required for the current engine load and the controller 60 takes no action to change the bulk compression temperature. Control for each cylinder. For each cylinder, the air-fuel ratio is at a level that is a function of engine operating conditions with a safe distance in the form of a margin from known undesirable combustion conditions at which partial misfire, misfire, and/or pre-ignition are likely to occur. Occurs when it exceeds

실린더(1)의 연소 조건이 정상 주행 구역(51)을 떠나 동작 구역(52)으로 들어갈 위협이 된다면, 제어기(60)는 이러한 일이 일어나지 않도록 조치를 취할 것이다.If the combustion conditions in cylinder 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 미만일 때 적어도 하나의 압축 공연비 증가 측정(CAERIM)을 수행하고,- perform at least one compressed air-fuel ratio increase measurement (CAERIM) when the determined or measured average compressed air-fuel ratio is below a lower compressed air-fuel ratio threshold,

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

- 결정되거나 측정된 벌크 압축 온도가 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 the low 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 각각의 실린더 라이너(1)의 상태를 정상 주행 구역(51) 내부에 유지하고, 적어도 일시적으로만 조건이 정상 주행 구역(51) 외부로 이동하여 작용 구역(52)에 진입하도록 허용한다. 작용 구역(52)은 사전 착화 및/또는 실화 이벤트이 발생할 가능성이 매우 높은 임계 구역(53)으로 둘러싸여 있다.By performing these actions, the controller 60 maintains the condition of each cylinder liner 1 inside the normal running area 51 and, at least temporarily, moves the condition outside the normal running area 51 to the operating area. Allow entry into (52). The action zone 52 is surrounded by a critical zone 53 where pre-ignition and/or misfire events are 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 시행 착오 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 computer simulation of the engine cycle.

관찰자가 압축 공연비와 벌크 압축 온도가 모두 정상 작동 구역(51) 밖에 있다고 표시하면, 제어기(60)는 실린더 라이너(1)의 상태를 정상 작동 영역(51)으로 다시 이동하기 위해 각 실린더에 대해 압축 공연비와 벌크 압축 온도를 개별적으로 조정하기 위해 두 가지 조치를 취한다.If the observer indicates that both the compressed air-fuel ratio and the bulk compression temperature are outside the normal operating region 51, the controller 60 controls the compression ratio for each cylinder to move the condition of the cylinder liner 1 back to the normal operating region 51. Two steps are taken to individually adjust the air-fuel ratio and bulk compression temperature.

배기 가스 바이패스 제어 밸브(40)를 조정하여(배기 가스 바이패스 제어 밸브(40)를 더 열린 위치로 이동) 배기 가스 바이패스(EGB) 도관(39)(TC 터빈 입구에서 터빈 출구 또는 주변으로의 흐름)을 열면 공기압을 제거하고 연소실에서 포획된 공기 덩어리를 제거한다. 결과적으로 이 조치는 압축 벌크 온도에 약간의 영향만 미치면서 압축 공연비를 줄이는 데 적합하다. 엔진에 더 많은 터보차저가 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 (40) (move the exhaust gas bypass control valve (40) 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 air pressure and removing trapped air masses from 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 압축 공연비에 대한 배기 가스 바이패스와 유사한 정성적 효과를 갖지만, 소거 과정(따라서 연소실의 벌크 압축 온도에 미치는 영향)에는 다른 영향이 있다. 연소실 조건에 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 compressed air-fuel ratio, but the scavenging process (and therefore the combustion chamber effect on the bulk compression temperature) has other effects. 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 연소실의 압축 공연비와 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 impact on both the combustion chamber's compressed air-fuel ratio and bulk compression temperature.

배기 밸브 열림 타이밍은 연소실 스캐빈지 공정의 첫 번째 단계에 영향을 줍니다. 타이밍을 변경하면 엔진 효율과 스캐빈지 공정에 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 열리면 다음 때 소기 수용기(2)로의 큰 흐름이 있다. 피스톤(10)은 이후에 소기 포트(18)를 연다. 이러한 조치는 소거 공정를 변경하고, 따라서 다음 압축 행정에 합류하는 이전 연소로부터의 '더티 핫(dirty hot)' 가스의 분율을 변경한다.Exhaust valve opening timing affects the first stage of the combustion chamber scavenge process. Changing timing affects engine efficiency and scavenge processes. 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). If the exhaust valve (4) opens very late, then 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 일찍 열면 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. Opening the exhaust valve 4 very early 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 작동시키거나 배기 가스 재순환 송풍기(43)의 속도를 증가시켜 배기 가스 재순환 흐름을 증가시키면 배기 가스 수용기(3)에서 터보차저 압축기 출구 또는 소기 공기 수용기(2)로 더 많은 배기 가스가 흐른다. 이는 압축 공기-연료비를 감소시킬 것이다.Increasing the exhaust gas recirculation flow by activating the exhaust gas recirculation blower (43) or increasing the speed of the exhaust gas recirculation blower (43) causes more exhaust gas recirculation flow from the exhaust gas receiver (3) to the turbocharger compressor outlet or scavenge air receiver (2). A lot of exhaust gases flow. This will reduce the compressed air-fuel ratio.

보조 송풍기(16)의 속도를 증가시키면 상기 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(미도시): 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 of 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 압력의 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 a variable geometry turbine 6, the effect of reducing the turbine flow area is an increase in scavenge 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 보조 장치가 있는 엔진의 경우 보조 장치를 증가시켜 터보차저(5)의 속도를 높이면 압축 공연비가 증가하고 압축 온도에는 약간의 영향이 있다.In the case of engines with turbocharger auxiliary devices, increasing the speed of the turbocharger (5) by increasing the auxiliary device increases the compression air-fuel ratio and has a slight effect on the compression temperature.

또 다른 방법은 기체 연료와 액체 연료(예: 디젤유 또는 선박용 디젤) 간의 비율을 변경하는 것이다. 총 분사 연료 에너지의 가스 연료 비율을 줄이면 압축 중 압축 공연비가 증가한다. 그에 따라 액체 연료 비율이 증가하여 크랭크축 토크가 유지된다.Another method is to change the ratio between gaseous fuel and liquid fuel (e.g. diesel oil or marine diesel). Reducing the gas-fuel ratio of the total injected fuel energy increases the compressed air-fuel ratio during compression. The liquid fuel ratio is thereby increased to maintain crankshaft torque.

열교환기가 배기 가스 수용기에 설치된 엔진의 경우 (또는 배기 가스의 일부를 받는 열교환기가 있는 경우), 열교환기를 통과하는 배기 가스의 비율을 증가시키는 것, 즉 배기 가스에서 더 많은 열을 추출하면 소기 공기압의 감소, 따라서 연소실의 포집된 공기 질량의 감소. 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 in which a 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, increases the scavenging air pressure. reduction, and therefore reduction of the trapped air mass 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. 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 the scavenge air pressure and thus trapping the combustion chamber. The accumulated air mass decreases. As a result, this measure is suitable for reducing the compressed air-fuel ratio.

일 실시예에서, 하위 압축 공연비 임계값, 상위 압축 공연비 임계값, 하위 벌크 압축 온도 임계값, 및 상위 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 이용 가능하다.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 are available to the controller 60, for example via lookup tables or algorithms or a combination thereof.

위의 조치가 작동 구역(52)에서 연소 공정을 유지하기에 충분하지 않은 경우, 공정이 임계 구역(53)으로 이동하지 않도록 하기 위해 제어기(60)에 의해 추가 조치가 취해진다. 이러한 추가 조치는 연소실의 조건이 작용 구역(52)에서 작용 구역(52)을 둘러싸는 임계 구역(53)으로 이동하기 전 또는 그 때에 취해진다. 따라서 제어기(60)는 실린더(1) 중 적어도 하나를 사전 혼합 작동에서 압축 착화 작동으로 변경하도록 구성되고, 압축 착화로 작동되는 실린더(1)에서 TDC에서 또는 TDC 근처에서 분사되는 제2 연료의 양을 선택하여, 사전 혼합 공정으로 여전히 작동하는 나머지 실린더(1)가 임계 영역(53)에서 멀어지는 것을 돕도록 구성된다. 제2 연료는 예를 들어 TDC(적어도 300bar의 압력이 일반적으로 요구됨), 즉 액체 연료에서 분사하는 데 필요한 매우 높은 압력에서 비교적 쉽게 분사될 수 있는 연료이다. 이러한 액체 연료의 예로는 연료유, 중유, 메탄올, 에탄올, 디메틸 에테르(DME) 및 암모니아가 있다(이러한 연료에는 물이 추가될 수 있음). 또한, 제어기(60)는 상기 실린더 또는 복수의 실린더(1)를 압축 착화 과정에 따라 변경하는 것에 더하여, 사전 혼합 공정에 따라 작동하는 나머지 실린더가 전달해야 하는 토크(MIP)가 감소되도록 압축 착화 과정에 따라 작동하는 실린더(1)에 제2 연료 분사량을 조절하여, 사전 착화 이벤트의 위험이 감지될 때 감소하고 실화 이벤트의 위험이 감지될 때 증가한다. 압축 착화 과정에 따라 작동하는 실린더를 상대적으로 적은 양의 제2 연료로 작동시켜 사전 혼합 공정에 따라 작동하는 나머지 실린더의 토크(MIP)를 증가시켜서 이러한 실린더가 상대적으로 적은 양의 토크(MIP)를 제공되게 한다. 압축 착화 과정에 따라 작동하는 실린더를 상대적으로 많은 양의 제2 연료로 작동시켜 사전 혼합 공정에 따라 작동하는 나머지 실린더의 토크(MIP)를 감소시켜 이러한 실린더가 상대적으로 높은 양의 토크(MIP)를 제공되게 한다.If the above measures are not sufficient to maintain the combustion process in the operating zone (52), additional measures are taken by the controller (60) to prevent the process from moving to the critical zone (53). These additional measures are taken before or when conditions in the combustion chamber move from the operating zone 52 to the critical zone 53 surrounding the operating zone 52 . Accordingly, the controller 60 is configured to change at least one of the cylinders 1 from a premix operation to a compression ignition operation, the amount of second fuel being injected at or near TDC in the cylinder 1 operated with compression ignition. By selecting , the remaining cylinders (1) still operating with the pre-mixing process are configured to help move away from the critical area (53). The secondary fuel is a fuel that can be injected relatively easily, for example at TDC (a pressure of at least 300 bar is usually required), i.e. at the very high pressures required for injecting in liquid fuels. Examples of such liquid fuels are fuel oil, heavy oil, methanol, ethanol, dimethyl ether (DME), and ammonia (water may be added to these fuels). In addition, the controller 60 changes the cylinder or plurality of cylinders 1 according to the compression ignition process, so that the torque (MIP) to be transmitted by the remaining cylinders operating according to the pre-mixing process is reduced. By adjusting the second fuel injection amount to the operating cylinder 1 according to , it decreases when the risk of a pre-ignition event is detected and increases when the risk of a misfire event is detected. By operating the cylinders operating according to the compression ignition process with a relatively small amount of secondary fuel, the torque (MIP) of the remaining cylinders operating according to the pre-mixing process is increased, so that these cylinders produce a relatively small amount of torque (MIP). be provided. By operating the cylinders operating according to the compression ignition process with a relatively high amount of secondary fuel, the torque (MIP) of the remaining cylinders operating according to the pre-mixing process is reduced, so that these cylinders produce a relatively high amount of torque (MIP). be provided.

제어기(60)는 제약, 즉 엔진을 정상 구역(51) 내의 작동 조건으로 다시 이동시키고 압축 착화 공정에 따른 실린더(1)의 작동을 최소화하기 위해 위에서 언급한 조치를 최소화하도록 구성된다. 따라서, 제어기는 연소실의 상태가 정상 작동 구역으로 복귀할 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 and minimize the operation of the cylinder 1 according to the compression ignition process. 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 따른 엔진의 작동 과정을 나타내는 흐름도이다.Figure 8 is a flowchart showing the operation process of the engine according to the configuration of the controller 60 described above.

공정의 시작 후 제어기(60)는 사전 혼합 공정의 작동으로 기본적으로 모든 실린더(1)를 시작하고, 이는 모든 실린더가 사전 혼합 공정에서 작동하는 도 10에 예시된 상황이다. 조건이 최적이라고 가정하면, λ-최소와 λ-최대 사이의 허용 범위에서 모든 실린더(1)에 대한 공연비는 각 실린더(1)에 의해 전달되는 토크(MIP)는 각 실린더(1)에 의해 전달되는 평균 토크와 실질적으로 동일한다(이것이 도 10에 도시된 상황이다). 일 실시예에서, 각 실린더(1)는 관련된 실린더(1)의 작동을 최적화하기 위해 개별적으로 제어되며, 이는 각각의 개별 실린더(1)에 의해 전달되는 토크의 약간의 편차를 초래할 수 있음에 유의한다.After the start of the process, the controller 60 essentially starts all cylinders 1 into operation in the premix process, a situation illustrated in Figure 10 where all cylinders are operating in the premix process. Assuming conditions are optimal, the air-fuel ratio for all cylinders (1) in the allowable range between λ-min and λ-max is such that the torque (MIP) delivered by each cylinder (1) is is substantially equal to the average torque (this is the situation shown in Figure 10). Note that in one embodiment, each cylinder (1) is individually controlled to optimize the operation of the associated cylinder (1), which may result in slight variations in the torque delivered by each individual cylinder (1). do.

다음으로, 제어기(60)는 압축 공연비(λ)가 하한 임계값(λ-lower) 미만인지, 바람직하게는 각 실린더에 대해 개별적으로 확인한다. 응답이 아니요인 경우 제어기(60)는 압축 공연비 상한 임계값(λ-upper)을 초과하는지 확인하고, 응답이 예인 경우 제어기(60)는 전술한 조치 중 하나로부터 압축 공연비 증가 조치를 취한다. 다음으로, 제어기(60)는 압축 공연비가 최대(λ-max) 임계값을 초과하는지 확인한다. 대답이 아니요인 경우 제어기는 압축비 상한 임계값(λ-upper)을 초과했는지 확인하기 위해 이동하고, 대답이 예인 경우(도 11과 같이 사전 착화될 위험이 있는 상황) 제어기(60)는 하나 이상의 실린더(1)를 사전 혼합 공정에서 실행하는 것에서 압축 착화 공정으로 변경하고, 또한 압축 착화 공정과 함께 작동하는 하나 이상의 실린더(1)에서 MIP를 증가시키기 위해 TDC에서 또는 TDC 근처에서 분사되는 제2 연료의 양을 조정하고, 그렇게 함에 의하여 사전 혼합 공정에 따라 작동하는 나머지 실린더(1)의 MIP를 감소시키고, 그렇게 함에 의하여 사전 혼합 공정에 따라 작동하는 실린더(1)의 공연비를 증가시키고, 따라서 더 이상 실린더(1)에서 사전 착화의 위험이 없게 된다. 이것이 도 12에 도시된 상황이다. 다음으로, 제어기(60)는 공연비가 하한 및 상한 임계값 사이에 있고 벌크 연소 온도가 사전 혼합 공정에서 작동하는 실린더(1)에 대한 상한 및 하한 임계값 사이인지 여부를 확인한다. 대답이 아니요이면 공정은 시작으로 돌아가고 대답이 예이면 다른 하나 이상의 실린더(1)가 압축 착화 공정에서 작동하는 것에서 사전 혼합 공정으로 변경되어 토크(MIP)를 추가로 감소시킨다. 실린더는 사전 혼합 공정으로 작동하고 그 후 공정은 시작으로 돌아간다.Next, the controller 60 checks whether the compressed air-fuel ratio λ is below the lower threshold λ-lower, preferably individually for each cylinder. If the response is no, the controller 60 checks whether the compressed air-fuel ratio upper limit threshold (λ-upper) is exceeded, and if the response is yes, the controller 60 takes action to increase the compressed air-fuel ratio from one of the aforementioned actions. Next, the controller 60 determines whether the compressed air-fuel ratio exceeds the maximum (λ-max) threshold. If the answer is no, the controller moves to check if the compression ratio upper threshold (λ-upper) has been exceeded, and if the answer is yes (a situation where there is a risk of pre-ignition as shown in Figure 11), the controller 60 moves to check if the compression ratio upper limit threshold (λ-upper) has been exceeded. (1) from running in a premix process to a compression ignition process, and also of a second fuel injected at or near TDC to increase the MIP in one or more cylinders (1) operating in conjunction with the compression ignition process. adjust the amount, thereby reducing the MIP of the remaining cylinders (1) operating according to the premixing process, thereby increasing the air-fuel ratio of the cylinders (1) operating according to the premixing process, and thus no longer In (1), there is no risk of pre-ignition. This is the situation shown in Figure 12. Next, controller 60 determines whether the air-fuel ratio is between the lower and upper thresholds and the bulk combustion temperature is between the upper and lower thresholds for cylinder 1 operating in the premix process. If the answer is no, the process returns to the beginning, and if the answer is yes, one or more of the other cylinders (1) change from operating in the compression ignition process to the premix process, further reducing the torque (MIP). The cylinder operates in a pre-mixing process and then the process returns to the beginning.

공연비가 하한 임계값(λ-lower) 이상으로 판단되면, 제어기(60)는 압축 공연비가 상한 임계값(λ-upper) 이상인지 확인한다. 대답이 아니요이면 제어기가 이동하여 낮은 벌크 압축 온도 임계값(Tc-lower)이 초과되었는지 확인하고 대답이 예이면 제어기(60)는 전술한 조치 중 하나에서 압축 공연비 감소 조치를 취한다. 다음으로, 제어기(60)는 압축 공연비가 최대 임계값(λ-max) 이상인지 확인한다. 대답이 아니요이면 제어기는 하위 벌크 압축 온도 임계값(Tc-lower)이 초과되었는지 확인하기 위해 이동하고, 대답이 예이면(이것이 도 13에 예시된 상황) 제어기(60)가 하나를 변경하거나 사전 혼합 공정에서 작동하는 것부터 압축 착화 공정까지 더 많은 실린더(1)를 사용하고, TDC에서 또는 그 근처에서 분사되는 제2 연료의 양을 조정하여 작동하는 하나 이상의 실린더(1)의 MIP를 감소시킨다. 압축 착화 공정을 통해 사전 혼합 공정에 따라 작동하는 나머지 실린더(1)의 MIP를 증가시키고 이에 따라 사전 혼합 공정에 따라 작동하는 실린더(1)의 공연비를 감소시켜 실화의 위험을 줄이다. 이것이 도 14에 도시된 상황이다. 다음으로, 제어기(60)는 공연비가 하한 및 상한 임계값 사이에 있고 벌크 연소 온도가 사전 혼합 공정에서 작동하는 실린더(1)에 대한 상한 및 하한 임계값 사이인지 여부를 확인한다. 대답이 아니요인 경우 공정이 시작으로 돌아가고 대답이 예인 경우 하나 이상의 실린더(1)이 압축 착화 공정에서 사전 혼합 공정으로 변경되고 그 후 공정이 시작으로 돌아간다.If the air-fuel ratio is determined to be higher than the lower threshold (λ-lower), the controller 60 checks whether the compressed air-fuel ratio is higher than the upper threshold (λ-upper). If the answer is no, the controller moves to check if the lower bulk compression temperature threshold (Tc-lower) has been exceeded, and if the answer is yes, then the controller 60 takes action to reduce the compressed air-fuel ratio in one of the aforementioned actions. Next, the controller 60 checks whether the compressed air-fuel ratio is greater than the maximum threshold (λ-max). If the answer is no the controller moves to check if the lower bulk compression temperature threshold (Tc-lower) has been exceeded, if the answer is yes (this is the situation illustrated in Figure 13) the controller 60 moves to change one or pre-mix. Reduce the MIP of one or more cylinders (1) in operation by using more cylinders (1) from operating in the process to the compression ignition process and adjusting the amount of secondary fuel injected at or near TDC. The compression ignition process increases the MIP of the remaining cylinders (1) operating according to the premixing process and thus reduces the air-fuel ratio of the cylinder (1) operating according to the premixing process, thereby reducing the risk of misfire. This is the situation shown in Figure 14. Next, controller 60 determines whether the air-fuel ratio is between the lower and upper thresholds and the bulk combustion temperature is between the upper and lower thresholds for cylinder 1 operating in the premix process. If the answer is no, the process returns to the start, if the answer is yes, one or more cylinders (1) are changed from the compression ignition process to the premix process and then the process returns to the start.

공연비가 상한 임계값(λ-upper) 이상으로 결정되지 않으면, 제어기(60)는 벌크 압축 온도가 하한 임계값(Tc-lower) 미만인지 확인한다. 대답이 아니요인 경우 제어기(60)는 벌크압축온도가 상한치(Tc-upper) 이상인지 확인하는 다음 단계로 이동하고, 예인 경우 제어기(60)는 벌크압축온도 상승 조치를 취한다. 이후, 제어기(60)는 벌크압축온도가 최소 임계값(Tc-min) 미만인지 확인하고, 응답이 아니요인 경우(60)의 공정은 벌크압축 온도가 최대 임계값(Tc-max) 이상인지 확인하는 단계로 이동한다. 그리고 대답이 예인 경우 제어기(60)는 하나 이상의 실린더(1)를 사전 혼합 공정에서 실행에서압축 착화 공정으로 변경하고 TDC에서 또는 TDC 근처에서 분사되는 제2 연료의 양을 조정한다. 압축 착화 공정으로 작동하는 하나 이상의 실린더(1)의 MIP를 감소시켜 사전 혼합 공정에 따라 작동하는 나머지 실린더(1)의 MIP를 증가시켜 실린더의 벌크 연소 온도를 증가시키기 위해 사전 혼합 공정에 따라 작동한다. 다음으로, 제어기(60)는 공연비가 하한 및 상한 임계값 사이이고 벌크 연소 온도가 사전 혼합 공정에서 작동하는 실린더(1)에 대한 상한 및 하한 임계값 사이인지 여부를 확인한다. 대답이 아니요인 경우 공정이 시작으로 돌아가고 대답이 예인 경우 하나 이상의 실린더(1)가 압축 착화 공정에서 사전 혼합 공정으로 변경되고 그 후 공정이 시작으로 돌아간다.If the air-fuel ratio is not determined to be above the upper threshold (λ-upper), the controller 60 checks whether the bulk compression temperature is below the lower threshold (Tc-lower). If the answer is no, the controller 60 moves to the next step to check whether the bulk compression temperature is above the upper limit (Tc-upper), and if yes, the controller 60 takes action to increase the bulk compression temperature. Afterwards, the controller 60 checks whether the bulk compression temperature is below the minimum threshold value (Tc-min), and if the response is no, the process 60 checks whether the bulk compression temperature is above the maximum threshold value (Tc-max). Go to the next step. And if the answer is yes, controller 60 changes one or more cylinders 1 from running in the premix process to compression ignition process and adjusts the amount of secondary fuel injected at or near TDC. It operates according to a pre-mixing process to increase the bulk combustion temperature of the cylinders by reducing the MIP of one or more cylinders (1) operating according to the compression ignition process and thereby increasing the MIP of the remaining cylinders (1) operating according to the pre-mixing process. . Next, controller 60 determines whether the air-fuel ratio is between the lower and upper thresholds and the bulk combustion temperature is between the upper and lower thresholds for cylinder 1 operating in the premix process. If the answer is no, the process returns to the start, if the answer is yes, one or more cylinders (1) are changed from the compression ignition process to the premix process and then the process returns to the start.

벌크 압축 온도가 하한 임계값(Tc-lower) 미만으로 결정되지 않으면 제어기(60)는 상위 벌크 압축 온도 임계값(Tc-upper)을 초과하는지 확인하고 대답이 아니요인 경우, 제어기(60)는 압축 공연비가 하한 임계값 미만인지 확인하는 단계로 다시 이동하고, 대답이 예인 경우, 제어기(60)는 위에서 언급된 조치로부터 벌크 온도 감소 조치를 취한다. 다음으로, 제어기(60)는 벌크 압축 온도가 최대 임계값(Tc-max) 이상인지 확인하고, 응답이 "아니요"인 경우 제어기(60)는 압축 공연비가 하한 미만인지 확인하는 단계로 다시 이동하고, 그리고 대답이 예인 경우 제어기(60)는 하나 이상의 실린더(1)를 사전 혼합 공정에서 압축 착화 공정으로 변경하고,압축 착화 공정으로 작동하는 하나 이상의 실린더(1)에서 MIP를 증가시키기 위해 TDC에서 또는 TDC 근처에서 분사되는 제2 연료의 양을 조정하여 그렇게 함으로써 사전 혼합 공정에 따라 작동하는 나머지 실린더(1)에서 MIP를 감소시키고 사전 착화 이벤트의 위험을 줄이기 위해 사전 혼합 공정에 따라 작동하는 실린더(1)에서 벌크 압축 온도를 감소시킨다.If the bulk compression temperature is not determined to be below the lower threshold (Tc-lower), the controller 60 checks whether the upper bulk compression temperature threshold (Tc-upper) is exceeded and if the answer is no, the controller 60 determines whether the Go back to checking if the air-fuel ratio is below the lower threshold, and if the answer is yes, the controller 60 takes bulk temperature reduction action from the actions mentioned above. Next, the controller 60 checks if the bulk compression temperature is above the maximum threshold (Tc-max), and if the answer is "no", the controller 60 moves back to checking if the compressed air-fuel ratio is below the lower limit, and , and if the answer is yes, then the controller 60 changes one or more cylinders 1 from the premix process to the compression ignition process, at TDC or Adjusting the amount of secondary fuel injected near TDC thereby reducing the MIP in the remaining cylinders operating according to the premix process (1) and reducing the risk of pre-ignition events in the cylinders operating according to the premix process (1) ) to reduce the bulk compression temperature.

일 실시예에서, 제어기(60)에는 공연비를 증가 또는 감소시키기 위한 이용 가능한 조치 중 어느 것이 엔진의 현재 작동 조건에서 가장 적합한 조치인지를 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.

일 실시예에서, 공연비에 대한 상한 및 하한 임계값 및 공연비에 대한 최소 및 최대 임계값에 대한 값은 테스트 또는 컴퓨터 시뮬레이션에서 엔진의 테스트 실행으로부터 결정된다. 공연비에 대한 상한 및 하한 임계값과 연료간 비율에 대한 최소 및 최대 임계값에 대한 값은 반드시 일정한 값은 아니며 일반적으로 엔진 부하 및 속도, 주변 조건 등과 같은 다른 매개변수에 따라 달라진다. 제어기(60)는 이러한 값을 룩업 테이블 등에 저장하거나 실제 조건에 대한 정확한 값을 결정하기 위해 알고리즘을 사용한다.In one embodiment, the values for the upper and lower air-fuel ratio thresholds and the minimum and maximum air-fuel ratio thresholds are determined from test runs of the engine in a test or computer simulation. The values for the upper and lower thresholds for the air-fuel ratio and the minimum and maximum thresholds for the fuel-to-fuel ratio are not necessarily constant values and generally depend on other parameters such as engine load and speed, ambient conditions, etc. The controller 60 stores these values in a lookup table, etc. or uses an algorithm to determine accurate values for actual conditions.

일 실시예에서, 벌크 압축 온도에 대한 상한 및 하한 임계값 및 벌크 압축 온도에 대한 최소 및 최대 임계값에 대한 값은 테스트 또는 컴퓨터 시뮬레이션에서 엔진의 테스트 실행으로부터 결정된다. 벌크 압축 온도의 상한 및 하한 임계값과 벌크 압축 온도의 최소 및 최대 임계값은 반드시 일정한 값은 아니며 일반적으로 엔진 부하 및 속도, 주변 조건 등과 같은 다른 매개변수에 따라 달라진다. 제어기(60)는 이러한 값을 룩업 테이블 등에 저장하거나 알고리즘을 사용하여 실제 조건에 대한 올바른 값을 결정한다.In one embodiment, the values for the upper and lower thresholds for bulk compression temperature and the minimum and maximum thresholds for bulk compression temperature are determined from test runs of the engine in a test or computer simulation. The upper and lower thresholds of the bulk compression temperature and the minimum and maximum thresholds of the bulk compression temperature are not necessarily constant values and generally depend on other parameters such as engine load and speed, ambient conditions, etc. The controller 60 stores these values in a lookup table, etc. or uses an algorithm to determine the correct value for the actual condition.

안전 영역(51), 동작 영역(52) 및 임계 영역(53)은 도 7에 도식적으로 도시되어 있으며, 이들 영역이 반드시 둥근 직사각형의 형상을 가질 필요는 없으며, 도 7은 예시일 뿐이다. 실제로, 작업 영역(52)은 항상 임계 영역(53) 내부에 있고 안전 영역(51)은 항상 작업 영역(52) 내부에 위치하지만, 이러한 영역(51,52)의 윤곽선 모양은 임의의 형태의 폐선일 수 있으며 해당 엔진의 설계 및 특성에 따라 다르다.The safe area 51, the operating area 52 and the critical area 53 are schematically shown in Figure 7, and these areas do not necessarily have a rounded rectangular shape, and Figure 7 is only an example. In practice, the working area 52 is always located inside the critical area 53 and the safe area 51 is always located inside the working area 52, but the outline shape of these areas 51,52 is an arbitrary shape of a closed line. This may vary depending on the design and characteristics of the engine.

다른 실시예에서, 제어기는 실린더 압력 곡선에 기초하여 사전 혼합 작동에서 작동하는 것에서 압축 착화 작동으로 복수의 실린더(1) 중 하나 이상을 변경할 필요성을 결정한다. 도 8은 지연 착화/실화 발생시 압력곡선(가장 낮은 피크 곡선), 정상연소 곡선(중간 피크 곡선) 및 사전 착화/노킹이 발생하는 곡선의 예를 나타내는 그래프이다. 이러한 곡선은 예이며 특히 지연 착화/실화 곡선 및 사전 착화/노킹 곡선(가장 높은 피크가 있는 곡선)은 표시된 예와 크게 다를 수 있다.In another embodiment, the controller determines the need to change one or more of the plurality of cylinders (1) from operating in premix operation to compression ignition operation based on the cylinder pressure curve. Figure 8 is a graph showing examples of pressure curves (lowest peak curve) when delayed ignition/misfire occurs, normal combustion curves (middle peak curve), and curves where pre-ignition/knocking occurs. These curves are examples and in particular the delayed ignition/misfire curves and the pre-ignition/knocking curves (the curves with the highest peaks) may differ significantly from the examples shown.

이 실시예에서, 제어기(60)는 실린더 압력 곡선을 분석함으로써 실화 및/또는 사전 착화 이벤트와 같은 바람직하지 않은 연소 이벤트의 발생을 검출하고, 사전 착화 또는 실화 이벤트가 발생하는지 여부를 결정하기 위해 이 정보에 기초하여 구성된다.In this embodiment, controller 60 detects the occurrence of undesirable combustion events, such as misfires and/or pre-ignition events, by analyzing the cylinder pressure curve and uses this to determine whether a pre-ignition or misfire event has occurred. It is constructed based on information.

제어기(60)가 사전 착화 이벤트를 감지하면, 제어기(60)는 하나 이상의 실린더(1)를 사전 혼합 공정에 따른 작동에서 압축 착화 공정으로 변경하고, 사전 혼합 공정에서 여전히 작동 중인 실린더(1)에 의해 전달되어야 하는 토크(MIP)를 감소시키기 위해 압축 착화 공정에 따라 작동하는 실린더(1)에 분사되는 제2 연료의 양을 조정하고, 그렇게 함으로써 사전 혼합 공정에 따라 작동하는 실린더(1)에서 사전 착화 이벤트를 방지한다.When the controller 60 detects a pre-ignition event, the controller 60 changes one or more cylinders 1 from operation according to the pre-mix process to the compression ignition process and reconnects the cylinders 1 still operating in the pre-mix process. adjusting the amount of secondary fuel injected into the cylinder (1) operating according to the compression ignition process in order to reduce the torque (MIP) that must be transmitted by Prevent ignition events.

제어기(60)가 실화 또는 지연 착화 이벤트를 감지하면 제어기(60)는 하나 이상의 실린더(1)를 사전 혼합 공정에 따른 작동에서 압축 착화 공정으로 변경하고, 압축 착화 과정에 따라 작동하는 실린더(1)에 분사되는 제2 연료의 양을 조정하여 여전히 사전 혼합 공정에서 작동 중인 실린더(1)에 의해 전달되어야 하는 토크(MIP)를 증가시키고, 그렇게 함으로써 사전 혼합 공정에 따라 작동하는 실린더(1)에서 지연 착화/실화 이벤트를 방지한다.When the controller 60 detects a misfire or delayed ignition event, the controller 60 changes one or more cylinders 1 from operation according to the premix process to the compression ignition process and cylinders 1 operated according to the compression ignition process. By adjusting the amount of secondary fuel injected to increase the torque (MIP) that must be transmitted by the cylinder (1) still operating in the premix process, and thereby delay in the cylinder (1) operating according to the premix process Prevents ignition/misfire events.

일 실시예에서, 제어기(60)는 압축 착화 공정에서 실린더(1)를 작동시키는 미리 결정된 시간 범위(또는 엔진 회전수) 후에 압축 착화 공정에 따라 작동하는 실린더(1)의 작동을 사전 혼합 공정로 되돌리도록 구성된다.In one embodiment, the controller 60 switches the operation of the cylinder 1 operating according to the compression ignition process to a premix process after a predetermined time range (or engine speed) for operating the cylinder 1 in the compression ignition process. It is configured to be reversed.

다른 실시예에서, 제어기(60)는 사전 혼합 공정에 따라 작동하는 실린더(1)의 공연비 및 벌크 압축 온도를 모니터링하도록 구성되며, 이들 값이 예를 들어 TC-하한과 TC-상한, 바람직하게는 주어진 시간 동안 λ-하한과 λ-상한 사이에서 압축 착화 공정에 따라 작동하는 하나 이상의 실린더(1)의 작동을 다시 사전 혼합 공정으로 변경한다.In another embodiment, the controller 60 is configured to monitor the air-fuel ratio and bulk compression temperature of the cylinder 1 operating according to the pre-mix process, such that these values are for example TC-lower limit and TC-upper limit, preferably During a given period of time between the λ-lower limit and the λ-upper limit, the operation of one or more cylinders (1) operating according to the compression ignition process is changed back to the pre-mixing process.

일 실시예에서, 사전 혼합 공정에 따라 작동하는 나머지 실린더(1)의 작동 조건(공연비 및/또는 벌크 압축 온도로서)에 상당한 영향을 미치기 위해서, 제어기(60)는 예를 들어 7개 이상의 실린더를 갖는 엔진에서 다수의 실린더(1)를 갖는 엔진에 대해 사전 혼합 작동에서 압축 착화 작동으로 또는 그 반대로 적어도 2개의 실린더(1)의 작동을 변경하도록 구성된다. In one embodiment, in order to significantly influence the operating conditions (as air-fuel ratio and/or bulk compression temperature) of the remaining cylinders 1 operating according to the premix process, the controller 60 controls, for example, seven or more cylinders. It is configured to change the operation of at least two cylinders (1) from premix operation to compression ignition operation or vice versa for an engine with a plurality of cylinders (1) in an engine having a plurality of cylinders (1).

일반적으로, 제어기(60)는 제2 연료의 사용을 최소화하는 것이 일반적으로 배출물을 최소화할 것이기 때문에, 제2 연료의 사용을 최소화하기 위해 압축 착화 과정에서 실린더의 작동을 최소화하도록 구성된다.Generally, the controller 60 is configured to minimize operation of the cylinder during the compression ignition process to minimize use of the secondary fuel since minimizing the use of the secondary fuel will generally minimize emissions.

일반적으로, 제어기(60)는 제2 연료의 사용을 최소화하는 것이 일반적으로 배출물을 최소화할 것이기 때문에, 제2 연료의 사용을 최소화하기 위해 압축 착화 과정에서 실린더의 작동을 최소화하도록 구성된다.Generally, the controller 60 is configured to minimize operation of the cylinder during the compression ignition process to minimize use of the secondary fuel since minimizing the use of the secondary fuel will generally minimize emissions.

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 장치는 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 안 된다.Various aspects and implementations have been described in connection with the various embodiments herein. However, other modifications to the disclosed embodiments will be understood by those skilled in the art in practicing the claimed subject matter from a study of the drawings, disclosure, and appended claims. may be affected. 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 several 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 (16)

이중 연료 대형 2행정 터보 과급 유니플로 스캐빈지 내연 엔진에 있어서, 상기 엔진은 제1 연료를 주 연료로 사용하여 작동하도록 구성된 적어도 하나의 작동 모드에 있으며, 상기 엔진은:
- 복수의 실린더(1),
- 각 실린더(1)에서 BDC와 TDC 사이를 왕복하는 피스톤(10),
- BDC에서 TDC로 피스톤(10)의 행정 동안 제1 연료를 유입시키기 위해 상기 복수의 실린더(1) 중 적어도 하나와 연관된 적어도 하나의 연료 유입 밸브(30),
- 피스톤(10)이 TDC에 있거나 TDC 근처에 있을 때 제2 연료를 분사하기 위해 상기 복수의 실린더(1) 중 적어도 하나와 연관된 적어도 하나의 연료 분사 밸브(50), 및
- 상기 적어도 하나의 작동 모드에서 실행될 때, 다음을 수행하도록 구성된 제어기(60)를 포함하고:
- 기본적으로 사전 혼합 공정에 따라 상기 복수의 실린더(1) 모두를 작동하고 및 피스톤(10)이 BDC에서 TDC로 행정하는 동안 상기 제1 연료를 수용하고,
- 상기 제어기(60)는 사전 혼합 공정에 따라 작동하는 실린더(1)의 실제 연소 조건이 사전 착화 이벤트 또는 실화에 대한 허용할 수 없는 위험이 있는지 여부를 결정하도록 구성되고,
상기 제어기(60)는:
상기 제어기(60)가 사전 착화 이벤트 또는 실화에 대해 허용할 수 없는 위험이 있다고 결정한 경우에,
관련 실린더(1) 중 적어도 하나에 대해 BDC에서 TDC로 피스톤(10)이 행정하는 동안, 상기 제1 연료의 유입을 종료함으로써 복수의 실린더(1) 중 적어도 하나를 사전 혼합 공정에 따라 작동하는 것에서 압축 착화 공정에 따라 작동하는 것으로 변경하도록 구성되고,
피스톤(10)이 TDC에 있거나 TDC 근처에 있을 때 관련 실린더(1) 중 적어도 하나에 상기 제2 연료의 양을 분사하도록 구성되는,
이중 연료 대형 2행정 터보 과급 유니플로 스캐빈지 내연 엔진.
A dual fuel large two stroke turbocharged Uniflow scavenge internal combustion engine, wherein the engine is in at least one operating mode configured to operate using a primary fuel as a primary fuel, wherein the engine:
- plural cylinders (1),
- a piston (10) reciprocating between BDC and TDC in each cylinder (1),
- at least one fuel inlet valve (30) associated with at least one of said plurality of cylinders (1) for introducing first fuel during the stroke of the piston (10) from BDC to TDC,
- at least one fuel injection valve (50) associated with at least one of said plurality of cylinders (1) for injecting secondary fuel when the piston (10) is at or near TDC, and
- when running in said at least one operating mode, comprising a controller (60) configured to:
- basically operating all of said plurality of cylinders (1) according to a pre-mixing process and receiving said first fuel during the piston (10) stroke from BDC to TDC,
- the controller (60) is configured to determine whether the actual combustion conditions of the cylinder (1) operating according to the pre-mixing process present an unacceptable risk of a pre-ignition event or misfire,
The controller 60:
If the controller 60 determines that there is an unacceptable risk for a pre-ignition event or misfire,
In operating at least one of the plurality of cylinders (1) according to a pre-mixing process by terminating the inflow of said first fuel during the stroke of the piston (10) from BDC to TDC for at least one of the cylinders (1) involved. configured to change to operate according to a compression ignition process,
configured to inject said amount of second fuel into at least one of the associated cylinders (1) when the piston (10) is at or near TDC,
Dual-fuel heavy-duty two-stroke turbocharged Uniflo Scavenger internal combustion engine.
제1항에 있어서,
제어기(60)는 다음과 같이 적어도 하나의 관련 실린더(1)에 분사되는 제2 연료의 양을 선택하도록 구성되는:
사전 혼합 공정에 따라 작동하는 복수의 실린더(1) 중 나머지 실린더(1)의 평균 지시 압력은 사전 착화의 위험이 결정될 때 감소하고,
사전 혼합 공정에 따라 작동하는 복수의 실린더(1) 중 나머지 실린더(1)의 평균 지시 압력은 실화 위험이 결정될 때 증가되는,
이중 연료 대형 2행정 터보 과급 유니플로 스캐빈지 내연 엔진.
According to paragraph 1,
Controller 60 is configured to select the amount of second fuel injected into at least one associated cylinder 1 as follows:
The average indicated pressure of the remaining cylinders (1) among the plurality of cylinders (1) operating according to the premixing process is reduced when the risk of pre-ignition is determined,
The average indicated pressure of the remaining cylinder (1) of the plurality of cylinders (1) operating according to the premix process is increased when the risk of misfire is determined,
Dual-fuel heavy-duty two-stroke turbocharged Uniflo Scavenger internal combustion engine.
제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어기(60)는, 일정 시간 또는 엔진 회전수가 경과했을 때, 해당 실린더(1)의 작동이 사전 혼합 공정에 따른 작동에서 압축 착화 공정으로 변경됨에 의하여, 하나 이상의 실린더(1)를 압축 착화 공정에 따른 작동에서 사전 혼합 공정에 따른 작동으로 복귀시키도록 구성되는,
이중 연료 대형 2행정 터보 과급 유니플로 스캐빈지 내연 엔진.
According to any one of paragraphs 1 and 2,
When a certain time or engine speed has elapsed, the controller 60 changes the operation of the corresponding cylinder 1 from the operation according to the pre-mixing process to the compression ignition process, thereby switching one or more cylinders 1 to the compression ignition process. configured to return from operation according to to operation according to the pre-mixing process,
Dual-fuel heavy-duty two-stroke turbocharged Uniflo Scavenger internal combustion engine.
제1항에 있어서,
상기 제어기(60)는 사전 혼합 공정에 따라 작동하는 실린더(1)의 공연비 및 벌크 압축 온도를 모니터링하도록 구성되고, 이들 값이 허용 가능한 범위에서, 주어진 시간 범위 동안압축 착화 공정에 따라 작동하는 하나 이상의 실린더(1)의 작동을 사전 혼합 공정으로 변경하는,
이중 연료 대형 2행정 터보 과급 유니플로 스캐빈지 내연 엔진.
According to paragraph 1,
The controller 60 is configured to monitor the air-fuel ratio and bulk compression temperature of the cylinder 1 operating according to the premix process, provided that these values are within an acceptable range, and for a given time range, one or more of the cylinders 1 operating according to the compression ignition process. Changing the operation of cylinder (1) to a pre-mixing process,
Dual-fuel heavy-duty two-stroke turbocharged Uniflo Scavenger internal combustion engine.
제1항에 있어서,
사전 혼합 공정에 따라 작동되는 실린더(1)에 파일럿 연료로서 제2 연료가 전혀 분사되지 않거나 소량의 제2 연료만이 분사되는,
이중 연료 대형 2행정 터보 과급 유니플로 스캐빈지 내연 엔진.
According to paragraph 1,
No second fuel is injected at all or only a small amount of second fuel is injected as pilot fuel into the cylinder 1 operated according to the premixing process.
Dual-fuel heavy-duty two-stroke turbocharged Uniflo Scavenger internal combustion engine.
제1항에 있어서,
각각의 실린더(1)에는 실린더 커버(22)에 중앙에 배치된 배기 밸브(4)의 작동을 위한 가변 타이밍 배기 밸브 작동 시스템이 제공되고, 상기 제어기(60)는 상기 배기 밸브(4)의 개폐 타이밍을 결정 및 제어하도록 구성되며, 다음과 같이 구성되는:
사전 혼합 공정에 따라 작동하는 복수의 실린더(1)의 실린더(1)에 대한 사전 혼합 공정에 적합한 배기 밸브(4)의 개폐 시간이고, 및
압축 착화 공정에 따라 작동하는 복수의 실린더(1)의 실린더(1)에 대한압축 착화 공정에 적합한 배기 밸브(4)의 개폐 시간인,
이중 연료 대형 2행정 터보 과급 유니플로 스캐빈지 내연 엔진.
According to paragraph 1,
Each cylinder (1) is provided with a variable timing exhaust valve actuation system for operating an exhaust valve (4) centrally disposed on the cylinder cover (22), wherein the controller (60) opens and closes the exhaust valve (4). It is configured to determine and control timing, and consists of:
The opening and closing time of the exhaust valve 4 suitable for the pre-mixing process for the cylinder 1 of the plurality of cylinders 1 operating according to the pre-mixing process, and
The opening and closing time of the exhaust valve 4 suitable for the compression ignition process for the cylinder 1 of the plurality of cylinders 1 operating according to the compression ignition process,
Dual-fuel heavy-duty two-stroke turbocharged Uniflo Scavenger internal combustion engine.
제1항에 있어서,
상기 제어기(60)는 상기 실린더(1)에 대한 공기 비율을 결정하거나 측정하도록 구성되고, 공기가 연료비는 최대 공연비 임계값 이상이고 공연비가 최소 공연비 임계값 미만인 경우 사전 착화 이벤트의 허용할 수 없는 위험을 결정하도록 구성되는,
이중 연료 대형 2행정 터보 과급 유니플로 스캐빈지 내연 엔진.
According to paragraph 1,
The controller (60) is configured to determine or measure the air-to-air ratio for the cylinder (1), wherein the air-fuel ratio is above the maximum air-fuel ratio threshold and the air-fuel ratio is below the minimum air-fuel ratio threshold, thereby creating an unacceptable risk of a pre-ignition event. configured to determine,
Dual-fuel heavy-duty two-stroke turbocharged Uniflo Scavenger internal combustion engine.
제1항에 있어서,
상기 제어기(60)는 연소 시작 시에 상기 실린더(1)의 벌크 압축 온도를 결정하거나 측정하도록 구성되고, 벌크 압축 온도가 최소 벌크 압축 온도 미만일 때 실화 이벤트의 허용할 수 없는 위험을 결정하도록 구성되는, 임계값 및 벌크 압축 온도가 최대 벌크 압축 온도 임계값보다 높을 때 사전 착화 이벤트의 허용할 수 없는 위험을 결정하도록 구성되는,
이중 연료 대형 2행정 터보 과급 유니플로 스캐빈지 내연 엔진.
According to paragraph 1,
The controller (60) is configured to determine or measure the bulk compression temperature of the cylinder (1) at the start of combustion and to determine an unacceptable risk of a misfire event when the bulk compression temperature is below the minimum bulk compression temperature. , configured to determine the unacceptable risk of a pre-ignition event when the threshold and bulk compression temperature are above the maximum bulk compression temperature threshold,
Dual-fuel heavy-duty two-stroke turbocharged Uniflo Scavenger internal combustion engine.
제1항에 있어서,
제어기(60)는 상기 실린더(1)의 순간 평균 공연비를 결정하기 위해 공연비 관찰기(46)를 포함하거나 이에 연결되는,
이중 연료 대형 2행정 터보 과급 유니플로 스캐빈지 내연 엔진.
According to paragraph 1,
The controller (60) includes or is connected to an air-fuel ratio observer (46) for determining the instantaneous average air-fuel ratio of the cylinder (1).
Dual-fuel heavy-duty two-stroke turbocharged Uniflo Scavenger internal combustion engine.
제1항에 있어서,
상기 제어기(60)는 상기 실린더(1)의 평균 순간 벌크 압축 온도를 결정하기 위한 벌크 압축 온도 관찰기(47)를 포함하거나 이에 연결된,
이중 연료 대형 2행정 터보 과급 유니플로 스캐빈지 내연 엔진.
According to paragraph 1,
The controller (60) comprises or is connected to a bulk compression temperature observer (47) for determining the average instantaneous bulk compression temperature of the cylinder (1).
Dual-fuel heavy-duty two-stroke turbocharged Uniflo Scavenger internal combustion engine.
이중 연료 대형 2행정 터보 과급식 유니플로 스캐빈지 내연 엔진을 작동시키는 방법에 있어서, 상기 엔진은 제1 연료를 주 연료로 사용하여 작동하도록 구성된 적어도 하나의 작동 모드에 있으며, 상기 엔진은:
- 복수의 실린더(1),
- 각 실린더(1)에서 BDC와 TDC 사이를 왕복하는 피스톤(10),
- BDC에서 TDC로 피스톤(10)의 행정 동안 제1 연료를 유입시키기 위한 실린더(1)와 관련된 적어도 하나의 연료 유입 밸브(30),
- 피스톤(10)이 TDC에 있거나 TDC 근처에 있을 때 제2 연료를 분사하기 위한 실린더(1) 중 적어도 하나와 연관된 적어도 하나의 연료 분사 밸브(50)를 포함하고,
- 상기 방법은:
- 기본적으로 사전 혼합 공정에 따라 피스톤(10)이 BDC에서 TDC로 행정되는 동안 상기 제1 연료를 수용하여 상기 복수의 실린더(1) 모두를 작동하는 단계,
- 사전 혼합 공정에 따라 작동하는 실린더(1)의 실제 연소 조건이 사전 착화 이벤트 또는 실화에 대한 허용할 수 없는 위험이 있는 것으로 결정하는 단계를 포함하고,
상기 방법은:
사전 착화 이벤트 또는 실화에 대한 허용할 수 없는 위험이 있다고 결정된 경우에,
관련된 실린더(1) 중 적어도 하나에 대해, 복수의 실린더(1) 중 적어도 하나를 BDC에서 TDC로 피스톤(10)의 행정 동안에 제1 연료의 유입을 종료함으로써 사전 혼합 공정에 따라 작동하는 것에서 압축 착화 공정에 따라 작동하는 것으로 변경하는 단계, 및
피스톤(10)이 TDC에 있거나 TDC 근처에 있을 때 관련된 실린더(1) 중 적어도 하나에 일정량의 상기 제2 연료를 분사하는 단계로 특징되어지는,
이중 연료 대형 2행정 터보 과급식 유니플로 스캐빈지 내연 엔진을 작동시키는 방법.
1. A method of operating a dual-fuel, large, two-stroke, turbocharged, Uniflow scavenge internal combustion engine, wherein the engine is in at least one operating mode configured to operate using a primary fuel as a primary fuel, the engine comprising:
- plural cylinders (1),
- a piston (10) reciprocating between BDC and TDC in each cylinder (1),
- at least one fuel inlet valve (30) associated with the cylinder (1) for introducing first fuel during the stroke of the piston (10) from BDC to TDC,
- at least one fuel injection valve (50) associated with at least one of the cylinders (1) for injecting the second fuel when the piston (10) is at or near TDC,
- The above method is:
- Operating all of the plurality of cylinders (1) by receiving the first fuel while the piston (10) is stroked from BDC to TDC basically according to a pre-mixing process,
- determining that the actual combustion conditions in the cylinder (1) operating according to the pre-mix process are such that there is an unacceptable risk of a pre-ignition event or misfire,
The above method is:
If it is determined that there is an unacceptable risk of a pre-ignition event or misfire:
Compression ignition in operating according to a pre-mixing process by terminating the inflow of the first fuel during the stroke of the piston 10 from BDC to TDC, for at least one of the cylinders 1 involved, at least one of the plurality of cylinders 1 making changes to operate according to the process, and
Characterized by injecting an amount of said second fuel into at least one of the associated cylinders (1) when the piston (10) is at or near TDC.
How to run a dual-fuel, large, two-stroke, turbocharged Uniflo Scavenger internal combustion engine.
제11항에 있어서,
상기 방법은 다음과 같이 관련된 적어도 하나의 실린더(1)에 분사되는 제2 연료의 양을 선택하는 단계를 포함하고, 상기 방법은,
사전 혼합 공정에 따라 작동하는 복수의 실린더(1) 중 나머지 실린더(1)의 평균 지시 압력은 사전 착화의 위험이 결정될 때 감소하고,
사전 혼합 공정에 따라 작동하는 복수의 실린더(1) 중 나머지 실린더(1)의 평균 지시 압력은 실화 위험이 결정될 때 증가되는.
이중 연료 대형 2행정 터보 과급식 유니플로 스캐빈지 내연 엔진을 작동시키는 방법.
According to clause 11,
The method comprises selecting an amount of second fuel to be injected into the at least one associated cylinder (1) as follows, the method comprising:
The average indicated pressure of the remaining cylinders (1) among the plurality of cylinders (1) operating according to the premixing process is reduced when the risk of pre-ignition is determined,
The average indicated pressure of the remaining cylinder (1) of the plurality of cylinders (1) operating according to the premix process is increased when the risk of misfire is determined.
How to run a dual-fuel, large, two-stroke, turbocharged Uniflo Scavenger internal combustion engine.
제11항 또는 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
해당 실린더(1)의 작동이 사전 혼합 공정에 따른 작동에서 압축 착화 공정으로 변경되었으므로, 일정 시간 또는 엔진 회전수가 경과했을 때, 하나 이상의 실린더(1)를 압축 착화 공정에 따라 작동하는 것에서 사전 혼합 공정에 따라 작동하는 상태로 되돌리는 단계를 포함하는,
이중 연료 대형 2행정 터보 과급식 유니플로 스캐빈지 내연 엔진을 작동시키는 방법.
According to any one of claims 11 or 12,
Since the operation of the corresponding cylinder (1) has been changed from operation according to the pre-mixing process to the compression ignition process, when a certain time or engine speed has elapsed, one or more cylinders (1) have been changed from operating according to the compression ignition process to the pre-mixing process. comprising returning it to an operating state according to,
How to run a dual-fuel, large, two-stroke, turbocharged Uniflo Scavenger internal combustion engine.
제11항에 있어서,
사전 혼합 공정에 따라 작동하는 실린더(1)의 공연비 및 벌크 압축 온도를 모니터링하고,이러한 값이 허용 가능한 범위에 있을 때, 주어진 시간 범위 동안, 압축 착화 공정에 따라 작동하는 하나 이상의 실린더(1)의 작동을 사전 혼합 공정으로 변경하는 단계를 포함하는,
이중 연료 대형 2행정 터보 과급식 유니플로 스캐빈지 내연 엔진을 작동시키는 방법.
According to clause 11,
Monitoring the air-fuel ratio and bulk compression temperature of the cylinder (1) operating according to the premix process, and when these values are in an acceptable range, during a given time range, of one or more cylinders (1) operating according to the compression ignition process. changing the operation to a premix process,
How to run a dual-fuel, large, two-stroke, turbocharged Uniflo Scavenger internal combustion engine.
제11항에 있어서,
사전 혼합 공정에 따라 작동되는 실린더(1)에 파일럿 연료로서 제2 연료를 분사하지 않거나 소량의 제2 연료만을 분사하는 단계를 포함하는,
이중 연료 대형 2행정 터보 과급식 유니플로 스캐빈지 내연 엔진을 작동시키는 방법.
According to clause 11,
Comprising the step of not injecting the second fuel as pilot fuel or injecting only a small amount of the second fuel into the cylinder (1) operated according to the pre-mixing process,
How to run a dual-fuel, large, two-stroke, turbocharged Uniflo Scavenger internal combustion engine.
제11항에 있어서,
각각의 실린더에는 실린더 커버(22)에 중앙에 배치된 가변 타이밍 배기 밸브(4)가 제공되고, 상기 방법은:
사전 혼합 공정에 따라 작동하는 복수의 실린더(1)의 실린더(1)에 대한 사전 혼합 공정에 적합한 배기 밸브(4)의 개폐 타이밍 단계, 및
압축 착화 공정에 따라 작동하는 복수의 실린더(1) 중 실린더(1)에 대한압축 착화 공정에 적합한 배기 밸브(4)의 개폐 타이밍 단계를 포함하는,
이중 연료 대형 2행정 터보 과급식 유니플로 스캐빈지 내연 엔진을 작동시키는 방법.
According to clause 11,
Each cylinder is provided with a variable timing exhaust valve (4) centrally disposed in the cylinder cover (22), the method being:
Opening and closing timing stages of the exhaust valve (4) suitable for the pre-mixing process for the cylinder (1) of the plurality of cylinders (1) operating according to the pre-mixing process, and
Comprising an opening and closing timing step of the exhaust valve (4) suitable for the compression ignition process for the cylinder (1) among the plurality of cylinders (1) operating according to the compression ignition process,
How to run a dual-fuel, large, two-stroke, turbocharged Uniflo Scavenger internal combustion engine.
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