KR20110089074A

KR20110089074A - 배기 가스 재순환 제어 시스템을 구비한 대형 2행정 디젤 엔진

Info

Publication number: KR20110089074A
Application number: KR1020110008002A
Authority: KR
Inventors: 바일고르-로우르센 모르텐
Original assignee: 맨 디젤 앤드 터보 필리얼 아프 맨 디젤 앤드 터보 에스이 티스크랜드
Priority date: 2010-01-29
Filing date: 2011-01-26
Publication date: 2011-08-04
Also published as: JP2012137092A; JP5584720B2; KR101162146B1; JP2011157960A

Abstract

본 발명은 배기 가스 수용기에 각각 연결된 복수의 실린더들, 및 배기 가스의 적어도 일부분을 소기 공기 경로 안으로 재순환시키기 위한 배기 가스 재순환 유동 경로를 포함하는 크로스헤드 유형의 대형 터보차지식 2행정 연소 엔진에 관한 것이다. 배기 가스 재순환 유동 경로의 적어도 일부분은 적어도 두 개의 병렬적인 선들을 포함하는바, 그 각각의 선은 유동 경로를 형성하며, 각 선은 재순환되는 배기 가스를 처리 또는 제어하기 위한 적어도 하나의 장치를 포함한다. 또한, 본 발명은 크로스헤드 유형의 대형 터보차지식 2행정 디젤 엔진 내의 배기 가스 재순환 시스템을 제어하기 위한 방법에 관한 것이기도 하다.

Description

배기 가스 재순환 제어 시스템을 구비한 대형 2행정 디젤 엔진{Large two-stroke diesel engine with exhaust gas recirculation control system}

본 발명은 배기 가스 정화 시스템(exhaust gas purification system)을 구비한 크로스헤드 유형의 대형 터보차지식 2행정 디젤 엔진에 관한 것이고, 특히 배기 가스 재순환 시스템을 구비한 크로스헤드 유형의 대형 2행정 디젤 엔진에 관한 것이다.

크로스헤드 유형의 대형 2행정 엔진은 발전 플랜트에서의 원동기 또는 대형 선박의 추진 시스템으로서 통상적으로 이용된다. 모노-니트로겐 산화물(mono-nitrogen oxides; NOx) 수준과 관련하여 배기 가스 요건은 충족시키기 어려워져 왔으며, 앞으로도 점점 더 충족시키기 어려워질 것이다.

배기 가스 재순환(Exhaust Gas Recirculation; EGR)은 NOx 배기를 저감시키기 위하여 디젤 엔진을 보조하기 위한 것으로 알려진 수단이다. 그러나, 현재까지는 배기 가스 재순환을 이용하여 상업적으로 작동하는 대형 2행정 디젤 엔진은 없다. 그 이유는, 배기 가스 재순환을 대형 2행정 디젤 엔진에 구현하는 것은 상당히 도전적인 과제인 것으로 드러났기 때문이다. 대형 2행정 디젤 엔진에 배기 가스 재순환을 구현하는 것이 그러한 도전인 것으로 드러난 하나의 이유는, 그 엔진들이 높은 황 함량을 갖는 중유(heavy fuel oil)로 작동되는 것이 일반적이라는 사실 때문이다. 따라서, 배기 가스의 황 함량은 황 함량이 없거나 낮은 연료유에 의하여 작동되는 소형 디젤 엔진에서보다 훨씬 높다. 황의 높은 농도는 청결화(cleaning) 방법 및 장치의 선택을 현저히 감소시키는데, 왜냐하면, 그들 대부분은 대형 2행정 디젤 엔진의 배기 가스에 존재하는 황 및 황산 수준에 견딜 수 없기 때문이다.

이러한 높은 황 수준(high sulfur level)에 견딜 수 있는 것으로 알려진 대형 2행정 디젤 엔진의 배기 가스를 청결화시키는 일 기술은 습식 집진(wet scrubbing)이다. 이 기술에서, 배기 가스는 집진 용액으로서 물을 이용하는 소위 습식 집진기를 통하여 통과된다.

그러나, 재순환되는 배기 가스를 청결화시키기 위하여 물 기반의 배기 가스 집진기를 구비한 대형 터보차지식 2행정 디젤 엔진용 배기 가스 재순환 시스템은, 집진된 가스와 함께 하류에서 유인되는 증발된 물로 인하여 상당한 양의 집진용 물을 소비할 것이다. 예를 들어, MAN B&W 유형의 7S50MC 엔진(MAN B&W type 7S50MC engine)이 @ 20% EGR 추가(즉, 20%의 소기 가스가 배기 가스로부터 재순환된 가스를 포함)의 조건에서는: 물이, 집진된 가스 질량 유량의 13%, 즉 2.1 m³/h 정도 일 것이다. 이것은 해양 선박에서는 귀한 자원인 담수의 현저한 사용을 의미한다.

또 다른 도전은, 재순환되는 배기 가스를 배기 가스 수용기로부터 소기 공기 유동 안으로 이송하는데에 필요한 동력이 많이 필요하다는 것이다. 대형 2행정 디젤 엔진에서, 소기 공기의 압력은 대형 2행정 디젤 엔진의 배기 가스 수용기 내의 압력보다 대략 0.3 바아(bar) 높은 것이 통상적이다. 따라서, 재순환되는 배기 가스를 배기 가스 수용기로부터 소기 공기 시스템 안으로 강제하기 위하여는 송풍기 또는 다른 수단이 필요하다. MAN B&W 12K98MC-C 엔진과 같은 대형 보어(bore)의 12 또는 14 실린더 2행정 디젤 엔진에서는, 그러한 송풍기를 구동하는데에 필요한 동력이 5 MW 에 달할 것이다. 이것은 배기 가스 정화 시스템에 사용하기에는 매우 많은 양의 에너지이다. 또한, 그러한 큰 전력 요건에 부합하는 송풍기를 구동하는 전기 모터는 매우 고가이다.

따라서, 대형 디젤 엔진을 위한 배기 가스 재순환 시스템에서의 예를 들어 습식 집진기 및 송풍기와 같은 기계류에 관한 비용은 그 부품들의 크기로 인하여 상당한 총액에 달한다. 이 부품들 중 일부, 예를 들어 전기 모터에 관하여는, 그 크기에 따라서 비용이 기하급수적으로 증가하는바, 그와 같은 대형 전기 모터의 비용은 매우 중요한 요인이 된다.

문헌 DE 19809618 A1 에는 배기 가스 재순환 시스템을 구비한 대형 2행정 디젤 엔진이 개시되어 있다. 그 엔진의 각 실린더는 배기 가스를 위한 세 개의 유출구를 갖는다. 그 세 개의 유출구들 중 하나로부터의 배기 가스는 수집되고 소기 공기 안으로 재활용된다. 2행정 엔진의 실시예에서, 재활용되는 배기 가스는 냉각기 및 송풍기를 통하도록 유인되기 전에 건식 필터에서 그을음(soot)의 입자들이 없어지도록 청결화되며, 송풍기는 냉각된 재활용 배기 가스를 재사용하기 위하여 소기 공기 안으로 추진시킨다.

개시된 2행정 디젤 엔진은 배기 가스의 일부를 재순환시킬 수 있지만, 예를 들어 엔진 부하의 큰 변화로 인하여 배기 가스의 양에 큰 편차가 나타나는 때에는 배기 가스의 재순환에 관한 요건을 충족시킬 수 없다.

이와 같은 배경에서, 본 발명은 유연하고 상업적으로 이용가능한 배기 가스 재순환 시스템을 구비한 대형 터보차지식 2행정 연소 엔진을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적은, 배기 가스 수용기(exhaust gas receiver)에 각각 연결된 복수의 실린더(cylinder)들; 실린더들 각각에 연결된 소기 공기 수용기(scavenge air receiver)를 포함하는 소기 공기 경로(scavenge air path); 및 배기 가스의 적어도 일부분을 소기 공기 경로 안으로 재순환시키는 배기 가스 재순환 유동 경로(exhaust gas recirculation flow path);를 포함하는 크로스헤드 유형의 대형 2행정 연소 엔진(large turbocharged two-stroke combustion engine of the crosshead type)을 제공함에 의하여 달성되는바, 배기 가스 재순환 유동 경로의 적어도 일부분은 적어도 두 개의 병렬적인 선들(strings)을 포함하고, 각 선은 유동 경로를 형성하며, 각 선은 재순환되는 배기 가스를 처리 또는 제어하기 위한 적어도 하나의 장치를 포함한다.

배기 가스 재순환 시스템에서 재순환되는 배기 가스를 처리 또는 제어하기 위한 적어도 하나의 장치를 포함하고 각각 유동 경로를 형성하는 적어도 두 개의 병렬적인 선들을 적용함에 의하여, 대형 연소 엔진의 배기 가스 재순환 시스템이 매우 유연하고 유용성이 높게 될 뿐만 아니라, 그 시스템의 작동에 관한 경제적인 방식이 제공된다. 이것은, 본 발명에 의하여, 지금까지 배기 가스 재순환 시스템에서 사용된 구성요소들보다 더 작고 저렴한 구성요소들을 이용하는 것이 가능하게 된다는 사실 때문이다. 또한, 그 배기 가스 재순환 시스템은 부분적인 부하 상태에 더 쉽고 우수하게 적합화될 수 있다. 본 발명은 매우 정밀하게 작동 및 통제될 수 있는 배기 가스 재순환 시스템을 제공함으로써, 연소 엔진의 경제적이고 안정적인 작동이 확보된다.

재순환되는 배기 가스를 처리 또는 제어하는 개별의 장치는, 더 많은 장치들이 병렬적인 선들에서 병렬적으로 사용될 수 있기 때문에 상대적으로 작은 치수를 가질 수 있고, 따라서 소형 장치를 더함에 의하여, 상대적으로 대형인 장치에 의하여 달성될 수 있었던 것과 동일한 효과를 얻을 수 있다. 이것은 산업상 표준적이고 합리적인 비용으로 입수가능한 구성요소인 장치들을 이용할 수 있게 하는 선택을 부여한다. 또한, 작동 상태의 적절한 선택에 의하여, 그 장치들의 향상된 안정성 및 제어가 얻어질 수 있다. 또한, 그 장치들로부터 더 우수한 성능이 얻어질 수도 있는데, 왜냐하면 그 장치들을 엔진의 부분적인 부하 중에 상대적으로 높은 부하로 유지시키는 것(이것은 장치들의 효율을 최적화시키는 역할을 한다)이 가능하기 때문이다. 송풍기와 같은 장치들은 높은 효율을 갖는 작동 범위가 좁다. 하나의 송풍기만이 있는 경우에는, 엔진이 낮은 범위에서 작동하는 때에 (높은 범위에서 작동하는 엔진을 위하여 정해진 치수를 갖는) 송풍기의 효율 범위가 낮게 될 것이다. 나아가, 장치들이 소형으로 될 수 있기 때문에 공간에 관한 요구사항이 낮게 되며, 그 장치들을 엔진 시스템 내에 배치시키는 것이 용이하게 되는데, 이것은 더 많은 유연성을 제공한다. 특히, EGR 을 위하여 설계되지 않았던 현존하는 엔진은 종래의 EGR 시스템을 수용할만한 공간을 갖지 않지만, 그러한 엔진에 EGR 시스템을 설치하는 것이 더 용이하게 된다.

그 과정은 (냉각기 내의) 담수를 사실상 재발생시키는 것이므로, 담수의 실제적인 사용은 없으며, 그 대신에 과정 중에 담수가 발생된다.

선들은 병렬적인 선들로서 설명되었으나, 그들은 평행할 필요는 없다. 병렬적인 선들은 처리 또는 공정이 병렬적으로 수행되는 "공정 선"으로서 이해되어야 한다. 그 선들의 물리적인 외관은 배기 가스를 처리하기 위한 장치들, 파이프라인, 밸브와 같은 엔진 부품일 것이다.

본 발명에 따른 크로스헤드 유형의 대형 터보차지식 2행정 연소 엔진은 배기 가스 재순환 유동 경로를 포함하는데, 그 배기 가스 재순환 유동 경로는 배기 가스 흐름 내의 위치로부터 소기 공기 흐름 내의 위치로 연장된다. 기본적으로, 배기 가스 재순환 유동 경로는 그 경로가 분기되는 배기 가스 공기 흐름 내의 위치로부터 소기 공기 흐름으로 들어가는 위치까지 연장된다. 이와 같은 연장은 배기 가스 재순환 유동 경로의 총 길이를 정의하기도 한다. 배기 가스 재순환 경로의 통과 중에, 배기 가스는 예를 들어 청결화 처리 또는 온도 제어를 위한 처리와 같은 하나 이상의 처리를 겪는다. 이와 같은 하나 이상의 처리는 배기 가스 재순환 경로의 총 길이 또는 배기 가스 재순환 경로의 일부분에서 수행될 수 있다. 또한, 배기 가스 재순환 경로 내에서 일련의 처리들이 수행될 수 있다. 이것은, 배기 가스 재순환 유동 경로의 설계에 큰 유연성을 제공하며 또한 그 유용성도 높게 증가시킨다.

따라서, 일 실시예에 따르면, 선은 배기 가스 재순환 유동 경로의 총 길이(full length)의 일부분에 걸쳐 연장되고, 따라서 하나 이상의 장치에 의한 그 선 내의 배기 가스의 처리는 배기 가스 재순환 경로의 총 길이의 일부분에 걸쳐 수행된다. 선이 둘 이상의 병렬적인 선들의 일부인 때에는, 그 세트의 병렬적인 선들 내에서의 배기 가스의 처리 또는 제어는 배기 가스 재순환 경로의 총 길이의 일부분에 걸쳐서 유사하게 수행된다. 그러나, 그 두 개 중의 하나에서만 또는 둘 이상의 선들 중 몇 개에서만 배기 가스의 처리 또는 제어를 수행하고 나머지 선(들)은 비활성화된 채 남겨지는 것도 가능하다. 후자의 작동 모드는, 배기 가스 재순환에 대한 전체적인 요건에 따라서 각 선 내의 각 장치를 개별적으로 통제하는 것을 가능하게 하므로, 둘 이상의 선들을 가진 배기 가스 재순환 경로의 일부분에서의 처리 및 제어를 위한 장치들의 제어를 향상시킬 수 있는 선택을 제공한다.

대안적인 실시예에 따르면, 선이 배기 가스 재순환 유동 경로의 총 길이에 걸쳐서 연장된다. 따라서, 하나 이상의 장치들에 의한 그 선 내의 배기 가스의 처리 또는 제어는 배기 가스 재순환 경로의 총 길이에 걸쳐서 수행된다. 그 선이 둘 이상의 병렬적인 선들 중의 일부라면, 그 세트의 병렬적인 선들 내의 배기 가스의 처리 또는 제어는, 배기 가스 재순환 경로의 총 길이에 걸쳐서 유사하게 수행된다. 이 실시예에서는, 병렬적인 선들 내에 배기 가스의 처리 또는 제어를 위한 더 많은 유사한 장치들이 전술된 바와 같이 개별적으로 통제될 수 있으므로 전체적인 통제가 개선되며, 따라서 배기 가스 재순환의 통제가 향상될 수 있다.

선이 배기 가스 재순환 유동 경로의 총 길이의 일부분에 걸쳐서 연장되는 실시예에서는, 그 선을 배기 가스 재순환 유동 경로 내의 위치에서 둘 이상의 병렬적인 선들로 분기시키는 것이 가능하다. 둘 이상의 병렬적인 선들은 배기 가스 재순환 유동 경로의 총 길이의 다른 (2번째의) 부분에 걸쳐서 연장될 수 있다. 그 둘 이상의 병렬적인 선들은 배기 가스 재순환 유동 경로 내의 위치에서 합쳐지거나, 또는 소기 공기 경로 내에서 종료될 수 있다.

따라서, 추가적인 실시예에서는, 배기 가스 재순환 유동 경로 내의 위치에서 둘 이상의 선들을 합치는 것이 가능하다.

배기 가스 재순환 경로 내의 위치에서 하나의 선을 둘 이상의 병렬적인 선들로 나눌 수 있는 가능성과, 배기 가스 재순환 경로 내의 위치에서 둘 이상의 선들을 합칠 수 있는 가능성은, 배기 가스 재순환 경로가 설계되는 때에 다양한 변형을 가능하게 하는바, 예를 들어 배기 가스 재순환 경로의 부분들에서 병렬적인 선들 내의 일련의 처리들을 다양하게 변형시킬 수 있다.

선들의 나눔과 합침을 용이하게 하기 위하여, 하나의 선은 재순환 수용기에 의하여 둘 이상의 선들로 나뉠 수 있고 또한 재순환되는 배기 가스의 수용기에 의하여 둘 이상의 선들이 합쳐질 수 있다. 재순환되는 배기 가스 수용기는 재순환되는 배기 가스의 유동을 위한 중간 저장부로서의 역할을 하며, 둘 이상의 선들과의 연결에 적합한 형상 및 크기를 갖는다.

본 발명에 따르면, 배기 가스 재순환 유동 경로의 적어도 일부분은 적어도 두 개의 병렬적인 선들을 포함하는데, 여기에서 각 선은 재순환되는 배기 가스를 처리 또는 제어하기 위한 적어도 하나의 장치를 포함하는 유동 경로를 형성하고, 재순환되는 배기 가스를 처리 또는 제어하기 위한 적어도 하나의 장치는 습식 집진기들, 건식 필터들, 냉각기들, 응축기들, 가열기들, 물 안개 포집기들, 송풍기들, 압축기들, 및 밸브들을 포함하는 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다. 습식 집진기들, 건식 필터들, 응축기들, 및 물 안개 포집기들과 같은 장치들은 예를 들어 가스의 청결화를 위한 목적을 위하여 배기 가스를 처리하는 관점에서 모두 매우 적절하다. 냉각기들, 가열기들, 송풍기들, 압축기들, 및 밸브들과 같은 장치들은 재순환되는 배기 가스의 상태를 제어하는데에 적합하다.

일 실시예에서, 선들 중의 적어도 하나는 관련된 선의 활성화 또는 비활성화를 위한 밸브를 포함한다. 그 밸브는 선을 비활성화시키기 위하여 폐쇄되거나 또는 선을 활성화시키기 위하여 개방될 수 있다. 이와 같은 방식으로, 선은 재순환되는 배기 가스의 처리를 위한 전체적인 요건에 응답하여 용이한 방식으로 스위치 온/오프될 수 있다.

본 발명에 다른 크로스헤드 유형의 2행정 연소 엔진은 재순환되는 배기 가스를 처리 또는 제어하기 위한 하나 이상의 장치들에 연결된 제어기를 더 포함할 수 있다. 제어기는 재순환되는 배기 가스를 처리 또는 제어하기 위한 장치들의 상태를 감시하고, 감시결과에 따른 입력에 응답하여, 그 장치들의 상태를 통제할 수 있으며, 따라서 엔진의 성능을 향상시킬 수 있다. 그 제어기는 컴퓨터 또는 이와 유사한 장치일 수 있다. 제어기에 대한 입력은 예를 들어 온도, 압력, 유량, 및 습도와 같은 물리적인 파라미터의 형태일 수 있다. 이와 같은 파라미터들로부터, 제어기는 그 장치들에서의 부하를 평가하고, 필요하다면 그 장치들에 대한 통제를 가할 수 있다.

일 실시예에서, 제어기는 선에서의 국부적인 상태에 따라서 그 선 내의 장치들을 제어하도록 구성된다. 이 실시예에서, 제어기는 하나의 선 내의 상태를 최적화시키는데, 이것은 그 선 내의 장치들의 부하를 저감시킬 수 있으며, 이것은 장치들의 수명에 긍정적인 영향을 준다.

다른 실시예에서, 제어기는 엔진의 작동 상태에 따라서 선들 모두 내의 장치들을 제어하도록 구성된다. 이 실시예에서, 제어기는 배기 가스 재순환 유동 경로 내의 작동 상태를 최적화시켜서 엔진의 작동을 최적화시키는 것을 도모한다.

본 발명의 다른 형태에 따르면, 배기 가스 수용기에 각각 연결된 복수의 실린더들; 및 배기 가스의 적어도 일부분을 소기 공기 경로 안으로 재활용시키기 위한 배기 가스 재순환 경로;를 포함하는, 크로스헤드 유형의 대형 터보차지식 2행정 연소 엔진 내의 배기 가스 재순환 시스템을 제어하는 방법이 제공되는데,

배기 가스 재순환 유동 경로의 적어도 일부분은 복수의 병렬적인 선들을 포함하고, 각 선은 유동 경로를 형성하며,

상기 방법은, 재순환되는 배기 가스의 통과를 위하여, 상기 선들 중 적어도 하나를 선택적으로 개방 또는 폐쇄시킴을 포함한다.

본 발명에 따른 방법을 이용함으로써, 배기 가스 재순환 시스템을 매우 유연한 방식으로 작동시키는 것이 가능하며, 또한 그 시스템 내의 장치들에서의 부하를 동시에 저감시키는 것이 가능하다. 이것은, 복수의 선들 중에서, 재순환되는 배기 가스의 통과를 위한 선들 중의 적어도 하나를 선택적으로 개방 또는 폐쇄시키는 것이 가능하기 때문이다. 당연히, 재순환되는 배기 가스의 양에 따라서 그 선들 모두에 대한 접근선을 폐쇄시키거나 그 선들 중의 하나 이상의 개방하거나 또는 그 선들 모두를 개방하는 것이 가능하다. 그러나, 병렬적인 선들 모두가 폐쇄된다면, 배기 가스는 재순환되지 않을 것이다.

일 실시예에서, 상기 방법은 엔진의 작동 상태를 감시함을 포함하며, 그 작동 상태에 따라서 배기 가스를 재순환시키기 위한 요건을 결정한다. 이 실시예를 이용함으로써, 재순환되는 배기 가스의 양을 최적화시켜서 엔진의 작동을 최적화시키는 것이 가능하다. 실제에서는, 이와 같은 최적화는, 배기 가스를 재순환시키기 위한 요건에 따라서 재순환되는 배기 가스의 통과를 위한 선들을 선택적으로 개방 또는 폐쇄시킴에 의하여 달성된다.

그러나, 재순환 배기 가스 경로 내의 재순환되는 배기 가스는, 엔진의 작동을 최적화시키는 관점에서, 최적 작동에 필요한 조건을 충족시키지 못할 수 있는데, 예를 들어 재순환되는 배기 가스의 온도 또는 압력이 최적이 아닐 수 있다. 따라서, 최적의 특성을 얻기 위하여, 재순환되는 배기 가스의 처리 또는 제어가 필요할 수 있으며, 그러므로 본 발명에 따른 방법은 재순환되는 배기 가스를 처리 또는 제어하기 위한 장치를 각각 포함하는 하나 이상의 선들이 구비된 실시예를 제공한다. 또한, 상기 실시예는, 관련된 선 내의 장치들을 통제 또는 제어하기 위한 예를 들어 컴퓨터와 같은 제어기의 사용을 포함한다. 이와 같은 방식으로, 재순환되는 배기 가스 내의 원하는 특성을 얻는 것이 가능하며, 따라서 엔진의 최적 작동을 얻을 수 있다.

본 방법의 다른 실시예에서는, 재순환되는 배기 가스의 통과를 허용하는 선들의 상이한 조합이, 재순환되는 배기 가스의 상이한 형태의 처리를 가능하게 한다.

상기 상이한 조합은 평렬적인 선들을 포함할 수 있는데, 각각의 선은 다른 선에 의하여 수행되는 처리와 상이한 처리를 수행할 수 있다. 그러나, 일 세트의 병렬적인 선들에서 수행되는 처리와 상이한 처리를 수행하는 다른 세트의 병렬적인 선들이 있을 수도 있다. 이것은, 예를 들어 동일한 병렬적인 선들의 제1 세트 다음에, 병렬적인 동일한 선들의 제2 세트가 있을 수 있음을 의미하는데, 여기에서 제1 세트의 선들은 제2 세트의 선들의 장치들과 유형/기능의 면에서 상이한 장치들을 포함한다. 이와 같은 실시예는 배기 가스 재순환 시스템을 최적으로 설계함에 있어서의 큰 자유성을 허용한다.

유사한 방식으로, 본 발명의 일 실시예에서는, 재순환되는 배기 가스의 통과를 허용하는 선들의 상이한 조합에 의하여, 재순환되는 배기 가스의 용량이 상이하게 되는 것이 가능하게 된다.

본 발명의 방법에 따르면, 그 선들 내의 장치들은 습식 집진기들, 필터들, 냉각기들, 가열기들, 물 제거기들, 송풍기들, 압축기들, 및 밸브들을 포함하는 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다.

습식 집진기들, 건식 필터들, 응축기들, 및 물 안개 포집기들과 같은 장치들은 예를 들어 가스의 청결화를 목적으로 배기 가스를 처리하는 관점에서 모두 매우 적합한다. 냉각기들, 가열기들, 송풍기들, 압축기들, 및 밸브들과 같은 장치들은 재순환되는 배기 가스 내의 상태를 제어하는데에 적합하다. 그러므로, 그러한 장치들의 적절한 조합에 의하여, 배기 가스를 최적으로 처리 및 제어하는 것이 가능하게 된다.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 방법에서는, 선들이 상이한 용량을 가지며, 그 선들 또는 선들의 조합은, 원하는 배기 가스 재순환 용량을 얻기 위하여 이용된다. 예를 들어, 세 개의 병렬적인 선들이 제공될 수 있는데, 여기에서 제1 선은 낮은 용량을 가지며, 제2 선은 중간 용량을 가지고, 제3 선은 높은 용량을 가질 수 있다. 이와 같은 세 개의 선들을 조합하여 이용함으로써, 예를 들어 그 선들 중의 하나 이상을 활성화시킴에 의하여, 배기 가스 재순환 시스템 내의 임의의 원하는 용량을 얻는 것이 가능하게 된다.

본 발명에 따른 방법 및 대형 2행정 연소 엔진의 다른 목적, 특징, 장점, 및 특성은 상세한 설명으로부터 명확하게 될 것이다.

본 발명에 의하여, 유연하고 상업적으로 이용가능한 배기 가스 재순환 시스템을 구비한 대형 터보차지식 2행정 연소 엔진이 제공된다.

하기의 상세한 설명에서, 본 발명은 첨부 도면들에 도시된 예시적인 실시예들을 참조로 하여 보다 상세히 설명될 것이다.
도 1 은 본 발명에 따른 엔진의 개략도이고,
도 2 는 본 발명에 따른 엔진의 대안적인 실시예의 개략도이고,
도 3 은 본 발명에 따른 실시예의 개략도이고,
도 4 는 본 발명에 따른 다른 실시예의 개략도이다.

하기의 설명에서는 본 발명에 따른 크로스헤드 유형의 대형 터보차지식 2행정 디젤 엔진 및 크로스헤드 유형의 대형 터보차지식 2행정 디젤 엔진의 작동 방법에 관한 바람직한 실시예들을 참조로 하여 설명한다.

크로스헤드 유형의 대형 터보차지식 디젤 엔진의 구성 및 작동은 잘 알려져 있는바, 본 출원에서는 그 설명이 필요하지 않을 것이다. 배기 가스 시스템의 작동에 관한 상세한 설명이 아래에서 제공된다.

도 1 에는 단일 유동(uniflow) 유형의 대형 2행정 디젤 엔진(1)의 예시적인 제1 실시예가 도시되어 있는데, 이것은 가압된 배기 가스 재순환에 특히 적합하다. 엔진(1)은 발전소의 발전기를 작동시키는 고정식 엔진 또는 해양 선박에서의 주 엔진으로서 이용될 수 있다. 그 엔진의 총 출력은 예를 들어 5,000 내지 110,000 kW 의 범위일 수 있다.

그 엔진에는 열을 이루어 서로의 옆에 배치되는 복수의 실린더(2)들이 제공된다. 각 실린더(2)에는 실린더 커버와 관련된 배기 밸브(3)가 제공된다. 배기 채널들은 배기 밸브(3)에 의하여 개폐될 수 있다. 피스톤 로드를 크랭크샤프트의 큰 단부에 연결시키는 엔진의 크로스헤드(4)도 도시되어 있다. 배기 굽힘부(exhaust bend; 5)는 배기 가스 수용기(6)에 연결된다. 배기 가스 수용기(6)는 실린더(2)들의 열에 병렬적으로 배치된다. 배기 가스 수용기(6)로부터, 배기 가스의 일부분은 배기 도관(exhaust conduit; 8)을 거쳐서 터보차저(turbocharger; 7)의 터빈을 향하여 안내된다 (터보차저는 하나 이상이 있을 수 있다). 남은 배기 가스는 재활용되어 아래에서 보다 상세히 설명될 배기 가스 재순환 유동 경로로 들어간다. 배기 가스들은 유출구(9)를 거쳐서 터보차저(7)의 터빈의 하류의 대기로 가게 된다.

터보차저(7)는 신선 공기 흡입구(fresh air intake; 10)에 연결된 압축기를 포함한다. 압축기는 가압된 소기 공기(scavenge air)를, 소기 공기 냉각기(12) 및 상호연결되는 소기 공기 도관(13)을 거쳐서 소기 공기 수용기(11)에 전달한다. 냉각기(12)는 인터쿨러(intercooler) 및 물 안개 포집기의 조합체이다. 물 안개 포집기 부분은 가스가 냉각되는 때에 응축되는 선택적인 물을 제거할 것이다. 신선한 공기가 상대적으로 따뜻하다면, 그것은 증기 형태의 물을 상당량 함유할 수 있다. 신선한 공기가 냉각기(12) 내에서 냉각되는 때에, 그 증기는 물로 응축되고, 그 물은 물 안개 포집기에 의하여 수집된다. 이와 같은 방식으로, 그 시스템은 실제로 신선한 물을 생성시킬 수 있다. 소기 공기는 충전/소기용 공기 수용기(charging/scavenging air receiver; 11)로부터 각 실린더(2)들의 소기 포트(scavenging port; 14)들로 지나간다.

배기 가스 수용기(6)는 배기 가스 재순환 도관(15)에도 연결되는데, 배기 가스 재순환 도관은 배기 가스 재순환 경로(16)의 일부를 형성한다. 재순환 라인(recirculation line; 15)은 두 개의 병렬적인 선들(strings; 17a, 17b)로 나뉜다.

각 선은 개별적으로 습식 집진기(18a, 18b)를 포함한다. 습식 집진기들(18a, 18b) 각각에서, 배기 가스는 집진용 액체 액적들과 접촉하게 되는데, 그 액적들은 하나 이상의 노즐들로부터 가스 안으로 분무화되는 것이다. 집진용 액체는 보통의 경우에 물을 기반으로 한 것이다. 집진용 액체 액적들은 촉매 미세물, 연료 잔류물, 그을음 입자들, 및 황 화합물과 같은 가스의 입자들을 흡수하여 가스를 청결화시킨다. 배기 가스의 청결화 외에, 습식 집진 작용은 배기 가스를 냉각시키기도 한다. 집진 과정은 하나 이상의 단계들에 의하여 수행될 수 있다. 집진된 가스들과 함께 운반되는 집진용 액체 액적들은 습식 집진기(18a, 18b)의 배출부에서 가스 유동으로부터 분리되고 유출구(미도시)를 거쳐서 폐기된다.

습식 집진기들(18a, 18b) 뒤에는 개별적으로 냉각기들(19a, 19b)이 뒤따른다. 냉각기들(19a, 19b)에는 일체화된 물 안개 포집기가 제공될 수 있다. 냉각기들(19a, 19b)에서, 배기 가스는 냉각되고, 연소 과정으로부터 발생된 물 및 집진기들(18a, 18b) 내에서의 배기 가스에서의 증발로부터 발생된 물은 냉각기들에서 응축될 수 있다. 일체화된 물 안개 포집기(분리 수단)는 그 응축된 물과, 배기 가스의 유동에 의하여 집진기(18a, 18b)로부터 운반된 작은 물 액적들을 수집한다. 각 냉각기(19a, 19b)의 물 안개 포집기에서 수집된 물은 유출구(미도시)를 거쳐서 폐기된다. 재순환되는 배기 가스로부터 물을 제거하는 것은, 재순환되는 배기 가스의 질량 유량을 감소시키는바, 이것은 냉각기(19a, 19b) 후에 배기 가스를 처리하는 장치들을 통하는 질량 유량을 감소시킨다.

송풍기(20a)는 냉각기(19a)의 하류에 배치되고, 송풍기(20b)는 냉각기(20b)의 하류에 배치된다. 송풍기들(20, 20b)은 배기 가스의 압력을 증가시키는 역할을 하는바, 이로써 재순환되는 배기 가스가 도입되는 소기 공기 흐름에서의 지점에서 소기 공기의 압력에 실질적으로 대응되는 압력이 얻어진다.

각 선(17a, 17b)의 끝에는 밸브(21a, 21b)가 장착된다. 밸브(21a, 21b)는 개방되어서 선(17a, 17b)을 개별적으로 활성화시킬 수 있다. 대안적으로, 밸브(21a, 21b)는 개방되어서 선(17a, 17b)을 개별적으로 비활성화시킬 수 있다. 물론, 밸브(21a)를 개방시키고 밸브(21b)를 폐쇄시키거나 그 역으로 하는 것도 가능하다. 선(17a, 17b)이 동일한 용량(capacity)을 갖는다고 한다면, 이 선들은 배기 가스 재순환을 위한 실제 요구가 중간인 때에 활성으로 될 것이다. 재순환되는 배기 가스에 대한 요구가 높은 때에는, 밸브들(21a, 21b) 둘 다가 개방될 것이다. 선(17a)의 용량은 선(17b)의 용량과 상이할 수 있다. 일 실시예에서는 선(17a)의 용량이 선(17b)의 용량의 두 배이다. 이 실시예는, 선(17b)만이 활성인 때에 33%의 용량 설정을 허용하고, 선(17a)만이 활성인 때에 66%의 용량 설정을 허용하며, 선(17a) 및 선(17b) 둘 다가 활성인 때에 100% 의 용량 설정을 허용한다. 이와 같은 원리는 더 많은 용량 설정들을 제공하기 위하여 더 많은 갯수의 병령적인 선들로도 확장될 수 있다.

집진기(18a, 18b), 냉각기(19a, 19b), 송풍기(20a, 20b), 및 밸브(21a, 21b)는 모두 예를 들어 컴퓨터인 제어기에 연결되고, 그 제어기는 선들(17a, 17b)의 작동을 감시하며 또한 그 선들의 실제 상태에 응답하여 집진기들, 냉각기들, 송풍기들, 및 밸브들의 작동을 통제한다.

선들(17a, 17b)은 배기 가스 재순환 라인(15a)에서 끝나는데, 배기 가스 재순환 라인(15a)은 재순환되는 배기 가스를 지점(22)으로 안내하고, 그 지점에서는 가스 재순환 라인(15a)이 밸브(미도시)에 의하여 세 개의 라인들(22a, 22b, 22c)로 분기된다. 라인(22a)은 재순환되는 배기 가스를, 터보차저(7)를 거쳐서 신선 공기 흡입구(10)로부터 들어오는 신선한 공기 안으로 공급할 수 있다. 그 얻어지는 가스 혼합물은 인터쿨러(12)로 공급된다. 라인(22a)은 분기부(22d)도 구비하는바, 그 분기부는 밸브(미도시)에 의하여, 재순환되는 배기 가스를 냉각기(12)로 직접 공급하는 선택도 제공한다.

라인(22b)은 냉각기(12)를 우회하고, 재순환되는 배기 가스를 냉각기(12) 뒤에서 소기 공기와 혼합시킨다. 이것은, 재순환되는 배기 가스가 추가적인 냉각을 필요로 하지 않지만 더 높은 압력이 요망되는 때의 사용 선택인데, 그 압력의 증가는 엔진(1)의 낮고 부분적인 부하에서 통상적으로 사용되는 보조 송풍기(24)에 의하여 이루어진다. 라인(22c)은, 재순환되는 배기 가스의 추가적인 처리가 필요하지 않은 때에, 재순환되는 배기 가스를 소기 공기 수용기(11)로 직접 공급하는 선택을 제공한다.

소기 공기 수용기(11)와 냉각기(12) 사이의 소기 공기 도관(13)은 두 개의 라인들(13a, 13b)로 나뉘어진다. 라인(13a)에는 원웨이 밸브(one-way valve; 23)가 장착되는데, 그 밸브는 냉각기(12)로부터의 가스의 압력이 충분하고 보조 송풍기가 활성이지 않은 때에 그 가스가 충전 공기 수용기로 들어가는 것을 가능하게 한다. 라인(13b)에는 보조 송풍기(24)가 제공되는바, 예를 들어 낮거나 부분적인 엔진 부하에서 가스의 압력이 충분히 높지 않다면, 냉각기(12)로부터의 가스는 보조 송풍기를 통하여 인도된다.

도 2 에는 본 발명에 따른 엔진의 대안적인 실시예가 도시되어 있다. 엔진(1)은 예를 들어 터보차저(7)의 낮은 압력 측에서의 배기 가스 재순환과 같은 저압 배기 가스 재순환에 적합하도록 변형된 것이다. 도 1 의 구성요소와 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 참조 번호가 사용되었다. 이 도면에서, 실린더들, 피스톤들, 크로스헤드들, 및 배기 가스 굽힘부들은 단순화를 위하여 사각형(2)로서만 표시되었다. 도 2 의 실시예가 도 1 의 실시예와 상이한 점은, 배기 가스 재순환 경로(16)가 터보차저(7)로부터 나오는 배기 가스 유출구(9)로부터 분기된다는 것이다. 배기 가스 재순환 경로(16)에서, 배기 가스는 병렬적인 선들(17a, 17b)로 인도되고, 각 선에서는 습식 집진기(18a, 18b), 일체화된 물 안개 포집기를 구비한 냉각기(19a, 19b), 송풍기(20a, 20b), 및 밸브(21a, 21b)를 지난 후에 배기 가스 재순환 라인(15)로 들어간다. 재순환 경로(16) 내의 배기 가스의 처리는 도 1 에 관하여 설명된 처리에 대응된다.

재순환되는 배기 가스는 배기 가스 재순환 라인(15)을 거쳐서 터보차저(7)로 인도된다. 터보차저(7)에 들어가기 전에, 재순환되는 배기 가스는 신선 공기 흡입구(10)로부터의 신선한 공기와 혼합된다. 터보차저(7)로부터, 소기 공기는 도관(10a)을 거쳐서 냉각기(12)로 인도되고, 라인(13a 또는 13b)을 거쳐서 충전 공기 수용기(charging air receiver; 11)로 인도된다. 라인(13a)에는 원웨이 밸브(23)가 장착되는바, 그 밸브는 냉각기(12)로부터 나오는 소기 공기의 압력이 충분히 높은 때에, 냉각기(12)로부터의 소기 가스 혼합물이 충전 공기 수용기(11)로 직접 들어가는 것을 가능하게 한다. 라인(13b)에는 보조 송풍기(24)가 제공되는데, 그 보조 송풍기는, 예를 들어 낮은 부하 상태에서 냉각기(12)로부터 나오는 소기 공기의 압력이 충분하지 않은 때에, 냉각기(12)로부터의 소기 공기의 압력을 증가시킨다.

도 3 및 도 4 에는 본 발명의 다른 실시예들이 도시되어 있다. 단순화를 위하여, 엔진의 가장 적절한 부분들만이 이 도면들에 도시되어 있다. 도 3 및 도 4 에 도시된 실시예들은 고압 배기 가스 재순환 시스템 및 저압 배기 가스 재순환 시스템에서의 적용에 적합하다.

도 3 에는 배기 가스 수용기(20) 및 소기 가스 수용기(21)가 도시되어 있다. 배기 가스는 유입구(20a)에서 배기 가스 수용기(20) 안으로 들어가고 유출구(20a)를 거쳐서 배기 가스 수용기를 떠난다. 유사한 방식으로, 신선한 공기는 유출구(21a)를 거쳐서 소기 가스 수용기(21)로 들어가고, 소기 가스는 도관(21a)을 거쳐서 소기 가스 수용기(21)를 떠난다. 배기 가스 수용기(20)와 소기 가스 수용기(scavenge gas receiver) 사이에는 배기 가스 재순환 경로(22)가 형성된다. 배기 가스 재순환 경로(22)는 세 개의 병렬적인 선들(23a, 23b, 23c)을 포함한다. 각 선은 습식 집진기(24a, 24b, 24c), 냉각기(25a, 25b, 25c), 송풍기(26a, 26b, 26c), 및 밸브(27a, 27b, 27c)를 포함한다. 그 장치들은 유사한 장치들에 관하여 위에서 설명된 바와 같은 방식으로 배기 가스에 대한 작용을 수행한다.

선들(23a, 23b, 23c) 각각은 동일한 용량을 가질 수 있다. 따라서, 예를 들어 선(23a)만이 이용되는 때에는 재순환되는 배기 가스의 요구가 모든 선들이 조합된 총 용량의 대략 33% 까지이다. 재순환되는 배기 가스가 총 용량의 대략 66%까지 필요한 때에는 두 개의 선들(예를 들어, 23a 및 23b)이 이용된다. 재순환되는 배기 가스가 총 용량의 대략 66% 내지 대략 100%의 범위에서 필요한 때에는 세 개의 선들(23a, 23b, 23c)이 동시에 사용된다. 물론, 용량 요구가 낮은 때에는 하나의 선으로서 어느 선을 사용할 것인가는 변경할 수 있다. 선(23b 또는 23c)가 단일의 선으로서 사용될 수 있다. 두 개의 선들이 필요한 때에는, 선들(23a 및 23c) 또는 선들(23b 및 23c)이 함께 사용될 수 있다. 따라서 그 시스템은 배기가스를 재순환시킴에 있어서의 높은 유연성을 제공한다.

대안적으로는, 선들(23a, 23b, 23c) 각각이 다른 두 개의 선들의 용적과 상이한 용적을 각각 가질 수 있다. 예를 들어, 선(23a)은 시스템의 총 용량의 0-20% 를 가질 수 있고, 선(23b)은 시스템의 총 용량의 0-30%를 가질 수 있으며, 선(23c)은 시스템의 총 용량의 0-50%를 가질 수 있다. 또한, 이 대안적인 실시예는 배기 가스 재순환 시스템의 설계 및 작동에 관한 높은 유연성을 제공한다. 용량 요구가 대략 50%인 때에는, 선(23c)가 단독으로 사용되거나, 또는 선들(23a 및 23c)이 동시에 사용될 수 있다. 유사하게, 용량 요구가 대략 80% 인 때에는, 선들(23b 및 23c)이 동시에 사용된다.

도 4 에는 대안적인 실시예가 도시되어 있다. 도 4 에는 배기 가스 수용기(30) 및 소기 가스 수용기(31)가 도시되어 있다. 배기 가스는 유입구(30a)에서 배기 가스 수용기(30)로 들어가고, 유출구(30a)를 거쳐서 배기 가스 수용기로부터 나온다. 신선한 공기는 유입구(31a)를 거쳐서 소기 가스 수용기(31)로 들어가고, 소기 가스는 유출구(31b)를 거쳐서 소기 가스 수용기(31)로부터 나온다. 배기 가스 수용기(30)와 소기 가스 수용기(31) 사이에는 배기 가스 재순환 경로(32)가 형성된다. 배기 가스 재순환 경로(32)는 세 개의 병렬적인 선들(33a, 33b, 33c)을 구비한 제1 부분 및 두 개의 병렬적인 선들(33d, 33e)을 구비한 제2 부분을 포함한다.

세 개의 병렬적인 선들(33a, 33b, 33c)에서, 각 선은 습식 집진기(34a, 34b, 34c)를 포함한다. 제2 부분에서, 두 개의 병렬적인 선들(34d, 34e) 각각은 냉각기(35a, 35b), 송풍기(36a, 36b), 및 밸브(37a, 37b)를 포함한다. 병렬적인 선들의 두 그룹은 스크럽 가스 수용기(scrub gas receiver; 38)를 거쳐서 연결된다.

세 개의 선들(33a, 33b, 33c)은 동일한 용량을 가지거나 또는 상이한 용량을 가질 수 있다. 또한, 두 개의 선들(33d, 33e)도 배기 가스의 재순환 관점에서 동일한 용량을 가지거나 또는 상이한 용량을 가질 수 있다. 선들(33d, 33e)은 재순환 배기 가스에 대한 실제의 요구에 따라서 밸브들(37a, 37b)에 의하여 개별적으로 활성화 또는 비활성화될 수 있다. 밸브들(37c, 37d, 37e)은 습식 집진기들(34a, 34b, 34c)의 각 상류에서 선들(33a, 33b, 33c)에 포함될 수 있다. 이 실시예에서는, 습식 집진기들을 개별적으로 작동시킬 수 있는바, 이것은 유동 제어와 물 소비를 향상시킬 수 있다.

집진기들(34a, 34b, 34c)을 구비한 세 개의 병렬적인 선들(33a, 33b, 33c)을 구비한 제1 부분과, 냉각기들(35a, 35b) 및 송풍기들(36a, 36b)을 구비한 두 개의 병렬적인 선들(33d, 33d)을 구비한 부분을 갖는 특정 실시예는, 예를 들어 집진에 대한 요구가 높은 때(예를 들어 연료의 높은 황 함량으로 인하여 배기 가스의 공해가 상대적으로 높은 경우)에 적합할 수 있고, 한편으로는 냉각 및 송풍의 요구가 상대적으로 낮은 때에 적합할 수 있다. 본 발명은 이와 같은 상황에 있어서 경제적으로 유리한 해결안을 제공한다.

대안적으로는, 선들(33a, 33b, 33c)에 상대적으로 작은 습식 집진기들(34a, 34b, 34c)을 이용하고, 선들(33d, 33e)에 상대적으로 큰 냉각기들(35a, 35b) 및 송풍기들(36a, 36b)을 이용하는 것이 가능하다.

또한, 습식 집진기들(34a, 34b, 34c)을 스크럽 가스 수용기(38)로 일체화시키는 것이 가능한데, 이 실시예에서 이것은 세 개의 분리된 집진 시스템을 위한 공통의 수용기로서의 역할을 할 것이다.

따라서, 본 발명은 배기 가스 재순환 시스템의 설계 및 적합화에 있어서 가능한 다양한 변형을 제공한다.

본 발명은 다양한 장점들을 갖는다. 상이한 실시예들 또는 구현예들은 하기의 장점들 중 하나 이상을 가질 수 있다. 다만 이것은 제한적인 열거사항이 아니라 여기에 설명되지 않은 다른 장점들도 있을 수 있다는 것에 유의한다. 본 출원의 발명의 일 장점은, 배기 가스 재순환 시스템의 설계 및 작동에 있어서 큰 유연성을 제공한다는 것이다.

또한, 그 유연성과 제한된 공간 요건으로 인하여, 본 발명은 아직 재순환되는 배기 가스 시스템을 갖고 있지 않은 이미 현존하는 엔진에도 활용될 수 있다는 장점을 갖는다.

본 출원에서는, 예시를 위한 목적으로 상세히 설명되었지만, 그러한 상세 사항은 그 목적을 위한 것일 뿐이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 출원의 취지의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형을 가할 수 있다는 것이 이해되어야 할 것이다.

본 발명의 취지를 구현하는 많은 대안적인 방식들이 있다는 점에도 유의하여야 한다. 예를 들어, 현존하는 엔진에 복수 선의 배기 가스 재순환 시스템이 개량 설치될 수 있다.

청구범위에서 사용된 "포함"이라는 용어는, 다른 구성요소들 또는 단계들을 배제하는 것이 아니다. 또한 청구범위에서 단수형으로 기재된 용어들도, 그 용어들이 복수형일 수 있다는 것을 배제하지 않는다. 단일의 프로세서 또는 다른 유니트도 청구범위에 기재된 수단들의 기능들을 수행할 수 있다.

그러므로, 순수히 송풍용의 선(들) 및/또는 순수히 냉각용의 선(들), 또는 예를 들어 하나의 공통적인 집진용 장치를 구비한 부분들도 가능할 뿐만 아니라, 송풍 수단의 하류에 배치된 집진 가스의 냉각을 포함하는 조합도 가능하다. 또한, 국부적으로만 유사한 기능을 갖는 선들의 내부 부품-부분에 있어서의 선 분기, 전환, 재연결, 추가, 조합, 또는 점핑(jumping)을 갖는 실시예들도 가능하며 청구범위의 범위에 속하는 것이다.

2: 실린더 3: 배기 밸브
4: 크로스헤드 5: 배기 굽힘부
6: 배기 가스 수용기 7: 터보차저
8: 배기 도관 9: 유출구
10: 신선 공기 흡입구 11: 소기 공기 수용기
12: 소기 공기 냉각기 13: 소기 공기 도관
14: 소기 포트

Claims

배기 가스 수용기(exhaust gas receiver; 6)에 각각 연결된 복수의 실린더(cylinder; 2)들;
실린더(2)들 각각에 연결된 소기 공기 수용기(scavenge air receiver; 11)를 포함하는 소기 공기 경로(scavenge air path); 및
배기 가스의 적어도 일부분을 소기 공기 경로 안으로 재순환시키는 배기 가스 재순환 유동 경로(exhaust gas recirculation flow path; 16);를 포함하는 크로스헤드 유형의 대형 터보차지식 2행정 연소 엔진(large turbocharged two-stroke combustion engine of the crosshead type; 1)으로서,
배기 가스 재순환 유동 경로(16)의 적어도 일부분은 적어도 두 개의 병렬적인 선들(strings; 17a, 17b, 23a, 23b, 23c, 33a, 33b, 33c, 33d, 33e)을 포함하고, 각 선은 유동 경로를 형성하며, 각 선은 재순환되는 배기 가스를 처리 또는 제어하기 위한 적어도 하나의 장치(19a, 19b, 20a, 20b, 24a, 24b, 24c, 25a, 25b, 25c, 26a, 26b, 26c, 34a, 34b, 34c, 35a, 35b, 36a, 36b)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 크로스헤드 유형의 대형 터보차지식 2행정 연소 엔진(1).
제 1 항에 있어서,
배기 가스 재순환 유동 경로(16)는 배기 가스 흐름(exhaust gas stream) 내의 위치로부터 소기 공기 흐름(scavenge air stream) 내의 위치까지 연장된 것을 특징으로 하는, 크로스헤드 유형의 대형 터보차지식 2행정 연소 엔진(1).
제 1 항에 있어서,
선(33a, 33b, 33c, 33d, 33e)은 배기 가스 재순환 유동 경로(16)의 총 길이의 일부분에 걸쳐 연장되거나, 또는 선(17a, 17b, 23a, 23b, 23c)은 배기 가스 재순환 유동 경로의 총 길이에 걸쳐 연장된 것을 특징으로 하는, 크로스헤드 유형의 대형 터보차지식 2행정 연소 엔진(1).
제 1 항에 있어서,
하나의 선은 배기 가스 재순환 유동 경로 내의 위치에서 둘 이상의 선들로 나뉜 것을 특징으로 하는, 크로스헤드 유형의 대형 터보차지식 2행정 연소 엔진(1).
제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
둘 이상의 선은 배기 가스 재순환 유동 경로(32) 내의 위치에서 합쳐지는 것을 특징으로 하는, 크로스헤드 유형의 대형 터보차지식 2행정 연소 엔진(1).
제 5 항에 있어서,
둘 이상의 선들(33a, 33b, 33c)은 재순환되는 배기 가스 수용기(38)에 의하여 합쳐지는 것을 특징으로 하는, 크로스헤드 유형의 대형 터보차지식 2행정 연소 엔진(1).
제 1 항에 있어서,
재순환되는 배기 가스를 처리 또는 제어하기 위한 상기 장치는 습식 집진기들(wet scrubbers), 건식 필터들(dry filters), 냉각기들(coolers), 응축기들(condensers), 가열기들(heaters), 물 안개 포집기들(water mist catchers), 송풍기들(blowers), 압축기들(compressors), 및 밸브들(valves)을 포함하는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 크로스헤드 유형의 대형 터보차지식 2행정 연소 엔진(1).
제 1 항에 있어서,
상기 선들(17a, 17b, 23a, 23b, 23c, 33a, 33b, 33c, 33d, 33e) 중의 적어도 하나는, 관련된 선을 활성화(activating) 또는 비활성화(deactivating)시키는 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는, 크로스헤드 유형의 대형 터보차지식 2행정 연소 엔진(1).
제 1 항에 있어서,
재순환되는 배기 가스를 처리 또는 제어하기 위한 하나 이상의 장치에 연결된 제어기(controller)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 크로스헤드 유형의 대형 터보차지식 2행정 연소 엔진(1).
제 9 항에 있어서,
상기 제어기는, 선(17a, 17b, 23a, 23b, 23c, 33a, 33b, 33c, 33d, 33e) 내의 국부적인 상태에 따라서 선 내의 장치를 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는, 크로스헤드 유형의 대형 터보차지식 2행정 연소 엔진(1).
제 9 항에 있어서,
상기 제어기는 엔진(1)의 작동 상태에 따라서 모든 선들(17a, 17b, 23a, 23b, 23c, 33a, 33b, 33c, 33d, 33e) 내의 장치를 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는, 크로스헤드 유형의 대형 터보차지식 2행정 연소 엔진(1).
배기 가스 수용기(6)에 각각 연결된 복수의 실린더(2)들; 및
배기 가스의 적어도 일부분을 소기 공기 경로 안으로 재활용시키기 위한 배기 가스 재순환 경로(16);를 포함하는, 크로스헤드 유형의 대형 터보차지식 2행정 연소 엔진(1) 내의 배기 가스 재순환 시스템을 제어하는 방법으로서,
배기 가스 재순환 유동 경로(16)의 적어도 일부분은 복수의 병렬적인 선들(17a, 17b, 23a, 23b, 23c, 33a, 33b, 33c, 33d, 33e)을 포함하고, 각 선은 유동 경로를 형성하며,
상기 방법은, 재순환되는 배기 가스의 통과를 위하여, 상기 선들(17a, 17b, 23a, 23b, 23c, 33a, 33b, 33c, 33d, 33e) 중 적어도 하나를 선택적으로 개방 또는 폐쇄시킴을 포함하는 것을 특징으로 하는, 크로스헤드 유형의 대형 터보차지식 2행정 연소 엔진 내의 배기 가스 재순환 시스템을 제어하는 방법.
제 12 항에 있어서,
상기 방법은, 엔진(1)의 작동 상태를 감시(monitoring)함을 포함하고, 작동 상태에 응답하여 배기 가스의 재순환 요건을 결정함을 포함하는 것을 특징으로 하는, 크로스헤드 유형의 대형 터보차지식 2행정 연소 엔진 내의 배기 가스 재순환 시스템을 제어하는 방법.
제 13 항에 있어서,
상기 방법은, 배기 가스를 재순환시키기 위한 요건에 따라서, 재순환되는 배기 가스의 통과를 위하여, 상기 선들(17a, 17b, 23a, 23b, 23c, 33a, 33b, 33c, 33d, 33e)을 선택적으로 개방 또는 폐쇄시킴을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 크로스헤드 유형의 대형 터보차지식 2행정 연소 엔진 내의 배기 가스 재순환 시스템을 제어하는 방법.
제 12 항에 있어서,
상기 선들(17a, 17b, 23a, 23b, 23c, 33a, 33b, 33c, 33d, 33e) 중의 하나 이상은, 재순환되는 배기 가스를 처리 또는 제어하기 위하여, 그리고 관련된 선 내의 장치들을 통제 또는 제어하기 위하여, 장치(19a, 19b, 20a, 20b, 24a, 24b, 24c, 25a, 25b, 25c, 26a, 26b, 26c, 34a, 34b, 34c, 35a, 35b, 36a, 36b)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 크로스헤드 유형의 대형 터보차지식 2행정 연소 엔진 내의 배기 가스 재순환 시스템을 제어하는 방법.
제 12 항에 있어서,
재순환되는 배기 가스의 통과를 가능하게 하는 선들(17a, 17b, 23a, 23b, 23c, 33a, 33b, 33c, 33d, 33e)의 상이한 조합은, 재순환되는 배기 가스의 상이한 유형의 처리를 가능하게 하는 것을 특징으로 하는, 크로스헤드 유형의 대형 터보차지식 2행정 연소 엔진 내의 배기 가스 재순환 시스템을 제어하는 방법.
제 12 항에 있어서,
재순환되는 배기 가스의 통과를 가능하게 하는 선들(17a, 17b, 23a, 23b, 23c, 33a, 33b, 33c, 33d, 33e)의 상이한 조합은 전체적인 배기 가스 재순환 경로(16)의 용량이 상이하게 되는 것을 가능하게 하는 것을 특징으로 하는, 크로스헤드 유형의 대형 터보차지식 2행정 연소 엔진 내의 배기 가스 재순환 시스템을 제어하는 방법.
제 12 항에 있어서,
상기 선들(17a, 17b, 23a, 23b, 23c, 33a, 33b, 33c, 33d, 33e) 내의 장치들은 습식 집진기들, 필터들, 냉각기들, 가열기들, 물 제거기들(water removers), 송풍기들, 압축기들, 및 밸브들을 포함하는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 크로스헤드 유형의 대형 터보차지식 2행정 연소 엔진 내의 배기 가스 재순환 시스템을 제어하는 방법.
제 18 항에 있어서,
상기 선들(17a, 17b, 23a, 23b, 23c, 33a, 33b, 33c, 33d, 33e)은 상이한 용량을 가지며, 상기 선들 또는 상기 선들의 조합을 사용함에 의하여 요망되는 배기 가스 재순환 용량이 얻어지는 것을 특징으로 하는, 크로스헤드 유형의 대형 터보차지식 2행정 연소 엔진 내의 배기 가스 재순환 시스템을 제어하는 방법.