KR20160041010A - 압축 점화 엔진의 동작 방법 - Google Patents

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프리드리히 그루버
니콜라우스 스피라
히리스티안 트라프
게오르그 틴슈만
에토레 무수
페터 히리스티너
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게 옌바허 게엠베하 운트 콤파니 오게
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Abstract

압축 점화 엔진의 동작 방법으로서, 여기서 엔진은 적어도 하나의 실린더와 적어도 하나의 실린더 내에서 이동 가능한 피스톤을 포함하고, 및 다음의 단계를 갖는 방법:
Figure pat00021
전체적으로 균일하게 제 1 연료와 공기를 혼합하여 가연성 혼합물을 형성하고, 적어도 하나의 실린더에 상기 혼합물을 유입시키는 단계,
Figure pat00022
압축 행정을 통해 피스톤으로 가연성 혼합물을 압축하는 단계,
Figure pat00023
연소 개시 전의 압축 행정 동안 제 2 연료의 분사 시점에 제 2 연료를 가연성 혼합물에 분사하는 단계로서, 실린더 차지를 형성하고, 제 2 연료는 제 1 연료에 비해 자동점화가 더 용이하고,
Figure pat00024
제 2 연료의 농도가 가장 높은 및/또는 혼합물의 온도가 가장 높은 적어도 하나의 실린더 내의 위치에서 연소가 시작될 때까지 압축 행정을 계속하는 단계,
여기서, 연소에 의한 적어도 하나의 실린더의 배출물 및/또는 적어도 하나의 실린더의 기계적 응력은 모니터링되며, 배출물 및/또는 기계적 응력이 각각의 사전결정된 임계값 이상이면 배출물 및/또는 기계적 응력이 각각의 사전결정된 임계값 이하로 내려가도록, 적어도 하나의 실린더에 대해 개별적으로,
Figure pat00025
제 2 연료 분사 시기 및/또는 분사량, 및/또는
Figure pat00026
실린더 행정의 온도
를 변경한다.

Description

압축 점화 기관의 작동 방법{Method for operating a compression ignition engine}
본 발명은 청구항 1항의 전제부의 특징을 갖는 압축 점화 기관을 작동하는 방법 및 청구항 19항의 전제부의 특징을 갖는 압축 점화 기관에 관한 것이다.
내연 기관을 설계할 때, 질소 산화물(NOX), 미연소 탄화수소(HC), 일산화탄소(CO)와 같은 다른 형태의 배출물의 감소와 입자성 물질(particulate matter; PM)의 감소 사이에 모순되는 요구 조건이 있다. 매우 효율적이고 그리고 저 배출물 연소를 실현하기 위한 유망한 접근이 HCCI 개념(예혼합 압축 착화(homogeneous charge compression ignition))이다. 여기서, 매우 희석된(희박(lean)한 및/또는 매우 높은 비율의 배기 재순환(EGR)을 갖는) 그리고 균질인 연료-공기 혼합물의 점화는 피스톤의 상사점에 인접한 압축 행정 동안의 온도 증가의 영향을 받는다. 매우 희석된 연료-공기 혼합물은 매우 낮은 값을 갖는 질소 산화물(NOX)의 연소를 허용한다.
연소실 내에서의 연료-공기 혼합물의 자동 점화는 예를 들어 높은 기하학적 압축비(ε) 그리고 적절한 조치를 통한 급기(charge)의 예열(예를 들어, 흡입 공기 또는 배기 가스 순환, EGR의 예열)과 같은 다양한 조치의 조합을 통하여 달성된다. HCCI 연소 개념에 따르면, 연료-공기 혼합물은 상사점 가까이에서 전체 연소실 내에서 거의 동시에 점화되며, 연소(combustion event)는 극히 신속하다.
디젤 기관에서, 점화 시기는 분사 시간에 의하여 쉽게 제어될 수 있다. HCCI-기관에서의 점화 시간의 제어는 많은 노력을 필요로 한다.
제 1 연료보다 앞서 자동 점화되는 경향이 있는 소량의 제 2 연료의 분사를 통하여 희박한 그리고 동질의 연료-공기 혼합물을 점화하는 것이 선행 기술로부터 알려져 있다. 이 2차 연료의 분사 시작의 선택은 기관의 실제 작동 조건을 고려할 수 있다. 기관의 부하가 증가함에 따라 2차 연료의 양이 조정된다.
이 개념은 이중 연료 연소(dual fuel combustion)로 알려져 있다. 저배출물을 위하여 2차 연료가 조기에 분사되고 그리고 부분적으로 예혼합(pre-mixed)된다면, 이 개념은 이중 연료 PCCI (premixed charge compression ignition)또는 RCCI (reactivity controlled compression ignition) 연소로 알려져 있다. 만일 양 연료들이 균질하게 혼합되는 방식으로 제 2 연료가 분사된다면, 이 개념은 이중 연료 HCCI로 알려진다.
다른 자동 점화 특성을 갖는 2가지 연료의 조합은 연소 공정의 훨씬 양호한 제어를 가능하게 한다. 다른 자동 점화 특성을 갖는 이러한 제 2 연료없이, 점화 시간은 EGR 율(EGR rate)을 통하여 조정될 수 있으며, 여기서 배기 가스 재순환율은 재순환된 배기 가스의 백분율 양이다. 그러나, 외부 EGR 율의 변화는 급격한 효과를 갖는 조치가 아니며, 지연된 반응을 보여준다.
문헌으로부터 잘 알려진 바와 같이, 모든 공지된 PCCI, HCCI 및 RCCI 그리고 이중 연료 개념은 많은 HC 배출물 그리고 CO 배출물과 관련이 있다.
미국특허 제6,659,071호는 PCCI (예혼합 압축 착화)모드에서 작동될 수 있는 내연 기관을 도시하며, 여기서 혼합 장치는 흡입 공기를 갖는 제 1 연료의 혼합물을 형성하며, 연료 분사 장치는 제 2 연료를 연소실 내로 직접적으로 분사할 수 있고, 그리고 제어 시스템은 급기의 압축을 통한 자동 점화 전에 적어도 한번의 "제어 분사"가 발생하도록 제 2 연료의 분사를 제어한다. 미국특허 제6,659,071호에 따르면, 주 연료가 천연가스고 그리고 제 2 연료가 디젤이라는 것이 예견될 수 있다.
국제특허공개 제WO 98/07973호로부터 PCCI-기관을 제어하기 위한 방법이 알려져 있으며, 여기서 연소 진행의 제어는 연소 진행을 보여주는 기관의 작동 상태를 측정하는 것을 통하여 수행된다. 연소의 시작을 정밀하게 제어하기 위하여, 연료-공기 혼합물의 온도, 압력, 당량비(equivalence ratio) 및/또는 자동 점화 특성이 제어된다. 더욱이, 기본적으로 특정 크랭크 제한 각도(crank angle limits)에서, 특히 상사점 전의 20°내지 상사점 후의 35° 사이에서 완전한 연소가 발생하도록 점화의 시작 그리고 점화의 속도를 제어하는 것이 설명된다. 이는 PCCI-기관 내에서의 점화의 시작을 위한 시점 그리고 연소의 속도가 온도의 추세, 압력의 추세, 연료의 자동 점화 특성, 예를 들어 옥탄가 또는 메탄가 또는 실린더 내의 급기 공기의 작동 에너지와 성분(산소 함량, EGR, 습기, 당량비 등)에 좌우된다는 사실에 기초한다.
미국특허 제6,463,907호는 HCCI-기관 및 이러한 기관을 작동하는 방법을 도시하며, 여기서 이차 연료, 바람직하게는 디젤의 첨가를 통하여 연소의 중심은 바람직한 크랭크 각에 맞추어져 있다. 이에 의하여, 원하는 연소 지연은 주 연료 혼합물의 연소 지속 시간과 관계없으며, 이는 결과적으로 공기 대 연료 비율과 관련되어 EGR율에 의하여 한정된다. 2차 연료의 첨가를 통하여, 연소가 일어나는 크랭크 각 범위는 이제 넓은 범위의 기관 속도에 걸쳐 일정하게 유지될 수 있다. 점화 후의 천연가스의 비교적 낮은 연소율 때문에 비교적 낮은 EGR 율 그리고 높은 과급압(boost pressure)이 사용된다. 대상 HCCI-기관의 동력 및 속도는 공기-연료 혼합물 또는 과급압을 통하여 제어된다.
또한 공지된 것은 외부 EGR 율을 통하여 점화 시기를 한정하기 위한 접근이다. 재순환된 배기 가스의 높은 비율에서, 감소된 산소 함량 때문에 연소율은 낮아진다.
미국특허 제6,463,907호에 따른 이중-연료 HCCI 기관을 위한 제어 전략은 압축 단계 전에 또는 압축 단계 초에 높은 세탄가를 갖는 연료, 전형적으로 디젤의 분사를 통하여 자연적인 점화(spontaneous ignition)(자동 점화)의 시기를 실행하는 것이다. 첨가되는, 높은 세탄가를 갖는 연료의 양은 기관 속도 및 동력에 좌우되며 그리고 이 연료의 양은 점화 시간이 적절한 크랭크 각 위치에 맞추어지도록 선택된다. 연소 지속 시간은 EGR 율을 통하여 독립적으로 제어된다.
요약하면, 선행기술에 따른 희박하고 균질한 연료-공기 혼합물의 자동 점화를 위한 조건은 높은 EGR 율, 재순환된 배기 가스의 냉각 그리고 높은 기하학적 압축비에 의하여 제어된다.
선행 기술에 도시된 개념은 배출물 그리고 기계적 응력을 특정 한계점 이하로 유지하는 것을 달성하지 못한다. 본 발명의 목적은 배출물 및 기계적 응력을 제어하는 것이다.
이 목적은 청구항 1항에 따른 방법 그리고 청구항 19항에 따른 압축 점화 기관에 의하여 이루어진다. 유리한 실시예가 종속청구항 내에 주어진다.
다음의 설명에서 제 2 연료의 단지 한 번의 분사(injection event)만이 설명될지라도, 제 2 연료의 2번 또는 그 이상의 분사가 있을 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 한번 이상의 분사가 있는 경우, 단지 하나, 다수 또는 그들 모두에 대하여 하기 작용이 취해질 수 있다.
가스와 관련하여, 백분율(%)로 주어진 모든 수는 부피율에 관한 것이다.
제 1 연료는 천연가스 또는 CO2와 CH4의 양이 80% 이상인 천연가스와 CO2의 혼합물일 수 있다.
제 2 연료는 30 내지 70, 바람직하게는 40 내지 60의 세탄가를 갖는 연료일 수 있다. 한 예는 디젤 연료이다.
연소에 의하여 야기된 적어도 하나의 실린더의 배출물 및/또는 적어도 하나의 실린더의 기계적 응력이 모니터링되는 것을 제공함에 의하여 그리고 배출물 및/또는 기계적 응력이 각각의 설정된 한계점 이상이면, 적어도 하나의 실린더에 대해 개별적으로
● 분사된 제 2 연료의 양 및/또는 시기; 및/또는
● 실린더 급기의 온도
를 변화시켜 배출물 및/또는 기계적 응력이 그들의 각각의 설정된 한계점 이하로 떨어지도록 하며, 예를 들어 기관이 작동 중인 곳의 주위 온도, 습도, 고도와는 다른 주위 조건에서 연소 기관을 훨씬 양호하게 작동시킬 수 있도록 한다.
또한 -내연 기관에 반드시 존재하는- 기계적 공차(mechanical tolerance)와 관련하여, 본 방법에 의하여 개개의 연료 인젝터, 압축비, 가스 교환, 침착물 등에 관하여 존재하는 개별 실린더들 간의 변화를 훨씬 더 보상할 수 있다.
연료품질이 변화되면, 본 발명의 개념은 이 변화 역시 보상할 수 있다.
연소에 의하여 야기된 적어도 하나의 실린더의 배출물 및/또는 적어도 하나의 실린더의 기계적 응력을 모니터링하는 것이 적어도 하나의 실린더 내에서의 연소의 신호 특성을 측정하는 것에 의하여 수행된다는 것이 제공될 수 있다.
배출물을 직접적으로 측정하는 것이 필요하지 않으나, 대신에 연소 특성을 이용하는 것이 요구된다.
이는 다양한 방식으로 수행될 수 있다:
예를 들어, 적어도 하나의 실린더 내의 연소를 위한 신호 특성을 측정하는 단계는 연소 시 및/또는 연소 동안에 특징적 위치(characteristic position)를 결정하는 것을 포함한다는 것이 제공될 수 있다.
연소 시의 이러한 특징적 위치는 예를 들어 연소의 무게 중심(center of gravity)일 수 있다.
전형적으로, 무게 중심 그리고 연소 지속 시간은 실린더 내 압력 측정에 의하여 얻어진다; 그러나, 대안적인 방법은 이온-전류 측정 또는 광학법이다.
연소의 지속 시간, 또한 "연소 지속 시간"은 특정 크랭크 각 동안의 질량 연소율로서 표현된, 연소 사이클에서의 연소 과정의 척도이다. 예를 들어, 15°크랭크 각의 Δθ0 -10%의 연소 지속 시간은 10%의 급기 질량이 15° 크랭크 각 회전 동안에 연소된 것을 의미한다.
연소 무게 중심은 흡기(fresh charge)의 절반이 연소된 상태임을 나타낸다. 이는 또한 MFB50, 즉 50% 질량 연소율로도 알려져 있다.
이 용어는 내연 기관에 관한 교재에서 찾을 수 있으며, 특히 1998년 뉴욕 맥그로우-힐 발행 헤이우드, 존 비의 내연 기관 기초를 참고하면 된다.
분사된 제 2 연료의 양을 변화시키는 단계는 기계적 응력이 너무 높다면 제 2 연료의 양을 줄이는 것을 포함한다는 것이 제공될 수 있다.
제 2 연료의 양을 줄임에 의하여 연소는 지연되며, 그로 인하여 최고 연소 압력(peak firing pressure)이 감소되고, 따라서 기관에 대한 기계적 응력이 감소된다.
실린더 급기의 온도를 변화시키는 단계는 기계적 응력이 너무 높다면 실린더 급기의 온도를 낮추는 것을 포함한다는 것이 또한 제공될 수 있다.
예를 들어, 이는 제 1 연료와 공기의 흡기 온도를 낮추는 것을 통하여 이루어질 수 있다.
대안적으로 또는 부가적으로, 기관이 적어도 하나의 실린더에 관하여 배기 및/또는 흡기 밸브 타이밍(valve timing) 및/또는 밸브 양정 곡선(valve lift curve)을 개별적으로 변화시킬 수 있는 가변 밸브 트레인(variable valve train)을 구비하고 있다면, 실린더 급기의 온도를 변화시키는 단계는 - 바람직하게는 실린더 급기의 온도를 증가시키기 위하여 더 일찍 배기 밸브를 닫음에 의하여 또는 실린더 급기의 온도를 줄이기 위하여 나중에 배기 밸브를 닫음에 의하여- 가변 밸브 트레인을 통하여 영향을 받는다는 것이 제공될 수 있다.
작동 시간 외에, 양정 곡선 또한 가변적인 밸브 트레인에 의해 제어될 수 있다. 양정 곡선은 닫힘 상태에 대한 밸브의 각 위치를 크랭크 각으로 설명한다.
밸브 양정 곡선을 변화시킴에 의하여, 매우 유리한 방식으로 배기 가스의 잔류량이 조절될 수 있다. 흡기 위상 동안에 배기 밸브가 다시 개방되거나 계속 개방될 때, 배기 가스는 실린더로 다시 반환되며, 따라서 실린더 급기 온도를 증가시킨다.
다른 예로서, 또한 배기 행정 동안에 흡기 밸브가 개방되고 있다면, 배기 가스는 흡기 시스템 내로 흘러 들어가며 따라서 흡기 시스템 내의 급기 온도를 증가시키고, 그 결과 그후 정기적인 흡기 과정 동안에 흡기 밸브가 개방될 때 급기 온도가 증가된다.
더욱이, 실린더 급기의 온도를 변화시키는 단계는 피스톤의 흡입 행정에서 이미 닫혀진 배기 밸브를 다시 개방하여 가변적인 밸브 트레인을 통하여 영향을 받으며 그로 인하여 실린더 급기의 온도를 증가시킨다는 것이 제공될 수 있다.
이는 실린더 내 급기 온도가 실린더 개별적으로 제어될 수 있다는 특별한 이점을 갖는다. 또한 밸브 타이밍이 사이클 대 사이클 기준으로 변화될 수 있다는, 즉 제어 응답이 매우 빠르다는 이점이 더 있다.
다른 대안으로서, 실린더 급기의 온도를 변화시키는 단계가 피스톤의 배기 행정 동안에 닫힌 흡기 밸브의 다시 개방됨에 의하여 가변 밸브 트레인을 통하여 영향을 받으며 그로 인하여 실린더 급기의 온도를 증가시킨다는 것이 제공될 수 있다.
밸브 타이밍을 변화시킴에 의하여, 실린더 내의 잔류 배기 가스의 양이 변화되며, 따라서 내부 EGR의 비율이 변환된다. 잔류 배기 가스의 온도가 매우 높기 때문에, 이 조치는 급기 온도를 증가시키는데 매우 효과적이다.
더욱이, 실린더 급기의 온도를 변화시키는 단계는 흡기 밸브 및 배기 밸브가 닫힌 상태에서 가스 교환 상사점(TDC) 내의 제 2 연료의 부가적인 분사 그리고 연소에 의하여 영향을 받는 것(네거티브 밸브 오버랩)이 제안될 수 있다. 네거티브 밸브 오버랩 동안에 연소된 제 2 연료의 양을 증가시키는 것은 실린더 급기의 온도를 증가시키며 그리고 네거티브 밸브 오버랩 동안에 연소된 제 2 연료의 양을 줄이는 것은 실린더 급기의 온도를 감소시킨다.
배출물과 관련하여, 적어도 하나의 실린더의 배출물을 모니터링하는 단계는 NOX 배출물과 HC 배출물을 구별하는 것을 포함한다는 것이 제공될 수 있다.
이 구별은 특정 배출물 종(emission species)의 형성에 결정적인 연소 특성을 모니터링하는 것을 통하여 이루어진다.
즉, 예를 들어, 주어진 람다(lambda), 혼합물 균일성 그리고 주어진 EGR 율에서, NOX 배출물은 연소 위치, 즉 무게 중심에 크게 좌우된다. (크랭크 각으로 표현된) 무게 중심이 빠를수록 더 많은 NOX가 형성되며, 연소 위치가 늦을수록 NOX 형성은 더 적다.
NOX 형성은 또한 연소 지속 기간(예를 들어, Δθ10-90%의 크랭크 각 값)으로 표현된 연소 속도에 의하여 영향을 받는다. 이 관계는 높은 연소 속도(작은 Δθ)가 더 큰 NOX 를 야기하는 반면에, 더 느린 연소 속도는 더 낮은 NOX를 야기한다는 것이다. 이는 높은 연소 속도의 경우에 대부분의 연소가 상사점(TDC) 가까이에서, 따라서 비교적 높은 온도에서 일어나기 때문이다. 온도가 NOX 형성을 위한 지배 변수임에 따라, 이는 높은 연소 속도에 대해 높은 NOX 값을 야기한다.
HC 배출물에 있어서, 하기의 특성이 이들의 형성과 관련이 있다:
연소 온도가 높을수록 HC 형성은 더 낮아진다. 즉, HC 배출물을 위하여, 위에 주어진 연소 매개 변수에 대한 관계는 NOX 형성을 위한 관계와 정반대이다.
따라서, NOX 배출물이 너무 많다면, 분사된 제 2 연료의 양은 감소되며 및/또는 제 2 연료의 분사 시기는 앞당겨지고 및/또는 실린더 급기의 온도는 감소된다.
제 2 연료의 양이 제 2 연료의 점화 이후의 실린더 급기 온도를 결정함에 따라, 제 2 연료의 양은 또한 NOX 형성에 영향을 미친다. 여기서, 제 2 연료의 양을 줄이는 것은 낮은 급기 온도에 영향을 미치며, 따라서 NOX 형성이 감소된다. 더욱이, 더 큰 연료 농도는 대체적으로 NOX 형성을 촉진하기 때문에, 제 2 연료의 양 감소로 인하여 실린더 내의 연료 농도가 낮아짐에 의하여 NOX 형성이 감소된다.
결과적으로, HC배출물이 너무 많으면, 분사된 제 2 연료의 양은 증가되며 및/또는 제 2 연료의 분사 시점은 지연되고 및/또는 실린더 급기의 온도는 증가된다. 실린더 급기의 온도는 예를 들어 외부 EGR 및/또는 내부 EGR을 사용하여 증가될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 공기 온도는 증가될 수 있다.
즉, NOX 배출물이 너무 많으면, 분사된 제 2 연료의 양은 줄어들며 및/또는 제 2 연료의 분사 시점은 앞당겨지며 및/또는 실린더 급기의 온도는 감소된다.
첨부된 도면을 고려하여 본 발명의 다른 목적 및 이점이 명백해질 것이다.
도 1a는 질소 산화물(NOX) 배출물에 관한 제어 논리의 플로우 차트.
도 1b는 탄화수소(HC) 배출물에 관한 제어 논리의 플로우 차트.
도 2는 기계적 응력에 관한 제어 논리의 플로우 차트.
도 1a는 질소 산화물(NOX) 배출물에 관한 제어 논리의 플로우 차트를 도시한다. 제 1 단계에서, 현재 NOX 배출물은 설정된 한계점과 비교된다. NOX 배출물이 설정된 한계점을 초과하지 않는 경우, 루프(loop)는 시작점으로 돌아간다.
NOX 배출물이 설정된 한계점을 초과하는 경우 (플로우 차트의 좌측부), NOX 배출물에 대응하기 위하여 다음의 조치가 수행된다:
● 분사된 제 2 연료의 양을 줄임; 및/또는
● 분사 시간을 앞당김; 및/또는
● 실린더 급기(cylinder charge)의 온도를 줄임.
위의 조치들의 실행 후에, 루프는 설정된 한계점과 NOX 배출물의 비교 단계로 되돌아 간다.
유사하게, 도 1b는 탄화수소(HC) 배출물에 관한 제어 논리의 플로우 차트를 도시한다. 제 1 단계에서, 현재 HC 배출물이 설정된 한계점과 비교된다. HC 배출물이 설정된 한계점을 초과하지 않는 경우에, 루프는 시작점으로 돌아간다.
HC 배출물이 설정된 한계점을 초과하는 경우 (플로우 차트의 좌측부), HC 배출물에 대응하기 위하여 다음의 조치가 수행된다:
● 분사된 제 2 연료의 양을 증가시킴; 및/또는
● 제 2 연료의 분사 시기를 지연시킴; 및/또는
● 실린더 급기의 온도를 증가시킴.
위의 조치들의 실행 후에, 루프는 설정된 한계점과 HC 배출물의 비교 단계로 되돌아 간다.
도 2는 기관 상의 기계적 부하(응력)에 관한 제어 논리의 플로우 차트를 도시한다. 기계적 응력에 대한 신호 특성은 적절한 센서(도면에서 도시되지 않음)에 의하여 결정된다. 기계적 응력을 나타내는 값은 기계적 응력에 대해 설정된 한계점과 비교된다. 기계적 응력에 대한 값이 한계점 이하인 경우에, 루프는 시작점으로 돌아간다.
기계적 응력에 대한 값이 설정된 한계점을 초과하는 경우, 기계적 응력을 줄이기 위하여 다음의 조치가 수행된다:
● 분사된 제 2 연료의 양을 줄임; 및/또는
● 실린더 급기의 온도를 감소시킴.
위의 조치들의 실행 후에, 루프는 설정된 한계점과 기계적 응력에 대한 값의 비교로 되돌아 간다.

Claims (19)

  1. 적어도 하나의 실린더 그리고 적어도 하나의 실린더 내에서 이동 가능한 피스톤을 갖는 압축 점화 기관의 작동 방법에 있어서,
    ● 제 1 연료와 공기를 대체적으로 균질적으로 혼합함에 의하여 연소 가능한 혼합물을 형성하고 그리고 이 혼합물을 적어도 하나의 실린더 내로 도입시키는 단계;
    ● 압축 행정을 통해 피스톤으로 연소 가능한 혼합물을 압축시키는 단계;
    ● 압축 행정 동안에 제 2 연료의 분사 시간에, 그러나 연소의 시작 전에 제 1 연료와 비교하여 자동 점화되기 더 쉬운 제 2 연료를 연소 가능한 혼합물로 분사하여 실린더 급기를 생성하는 단계; 및
    ● 제 2 연료의 농도가 가장 높고 및/또는 혼합물의 온도가 가장 높은 적어도 하나의 실린더 내에서의 이들 위치에서 연소가 시작될 때까지 압축 행정을 계속하는 단계를 포함하되,
    연소에 의하여 야기된 적어도 하나의 실린더의 배출물 및/또는 적어도 하나의 실린더의 기계적 응력이 모니터링되고 그리고 배출물 및/또는 기계적 응력이 각각의 설정된 한계점 이상이면, 적어도 하나의 실린더를 위하여 개별적으로
    ● 분사된 제 2 연료의 양 및/또는 시기, 및/또는
    ● 실린더 급기의 온도를
    변화시켜 배출물 및/또는 기계적 응력이 그들의 각각의 설정된 한계점 이하로 낮아지는 것을 특징으로 하는 압축 점화 기관의 작동 방법.
  2. 제1항에 있어서, 제 1 연료는 천연가스 또는 CO2와 CH4의 양이 80% 이상인 천연 가스와 CO2의 혼합물인 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제 2 연료는 30 내지 70, 바람직하게는 40 내지 60의 세탄가를 갖는 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 연소에 의하여 야기된 적어도 하나의 실린더의 배출물 및/또는 적어도 하나의 실린더의 기계적 응력을 모니터링하는 것은 적어도 하나의 실린더 내에서의 연소(combustion event)를 위한 신호 특성을 측정함에 의하여 수행되는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 적어도 하나의 실린더 내의 연소를 위한 신호 특성을 측정하는 단계는 연소 시에 및/또는 연소 동안 특징적 위치를 결정하는 것을 포함하는 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 분사된 제 2 연료의 양을 변화시키는 단계는 기계적 응력이 매우 큰 경우 제 2 연료의 양을 줄이는 것을 포함하는 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 실린더 급기의 온도를 변화시키는 단계는 기계적 응력이 매우 큰 경우 실린더 급기의 온도를 낮추는 것을 포함하는 방법.
  8. 제7항에 있어서, 실린더 급기의 온도는 제 1 연료와 공기의 흡기 온도를 낮춤으로 인하여 낮아지는 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 실린더의 배출물을 모니터링하는 단계는 NOX 배출물과 HC 배출물을 구별하는 것을 포함하는 방법.
  10. 제9항에 있어서, NOX 배출물이 너무 많으면, 분사된 제 2 연료의 양은 줄어들며 및/또는 제 2 연료의 분사 시점은 앞당겨지며 및/또는 실린더 급기의 온도는 감소되는 방법.
  11. 제9항에 있어서, HC 배출물이 너무 많으면, 분사된 제 2 연료의 양은 증가되며 및/또는 제 2 연료의 분사 시점은 지연되고 및/또는 실린더 급기의 온도는 증가되는 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 실린더 내부 온도는 가스 교환 과정 동안에 연소실 내에서 유지되는 내부 EGR 율에 의하여 또는 흡기 시스템 내에서 재순환되는 외부 EGR 율에 의하여 제어되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 기관은 적어도 하나의 실린더에 관하여 배기 및/또는 흡기 밸브 타이밍 및/또는 밸브 양정 곡선을 개별적으로 변화시킬 수 있는 가변 밸브 트레인을 포함하는 방법.
  14. 제13항에 있어서, 실린더 급기의 온도를 변화시키는 단계는 -바람직하게는 내부 EGR을 증가시키고 따라서 실린더 급기의 온도를 증가시키기 위한 방법으로 배기 밸브를 닫음에 의하여 또는 내부 EGR을 감소시키고 따라서 실린더 급기의 온도를 감소시키기 위한 방법으로 배기 밸브를 닫음에 의하여- 가변적인 밸브 트레인의 영향을 받는 방법.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서, 실린더 급기의 온도를 변화시키는 단계는 피스톤의 흡기 위상에서 이미 닫혀진 배기 밸브를 다시 개방함에 의하여 가변 밸브 트레인을 통하여 이루어지며, 그로 인하여 실린더 급기의 온도를 증가시키는 방법.
  16. 제13항 또는 제15항에 있어서, 실린더 급기의 온도를 변화시키는 단계는 피스톤의 배기 행정 동안에 닫혀진 흡기 밸브를 다시 개방함에 의하여 가변 밸브 트레인을 통하여 이루어지며, 그로 인하여 실린더 급기의 온도를 증가시키는 방법.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 실린더 급기의 온도를 변화시키는 단계는 실린더 급기의 온도를 증가시키기 위하여 배압(back-pressure)을 증가시키거나 또는 실린더 급기의 온도를 감소시키기 위하여 배압을 감소시키는 것을 포함하는 방법.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 실린더 급기의 온도를 변화시키는 단계는 흡기 밸브와 배기 밸브가 닫히는 동안에 가스 교환 상사점(TDC) 에서 제 2 연료의 부가적인 분사 및 연소의 영향을 받는 방법.
  19. 적어도 하나의 실린더, 적어도 하나의 실린더 내에서 이동 가능한 피스톤 그리고 제 2 연료를 분사하기 위한 인젝터를 포함하며, 청구항 1항 내지 18항 중 적어도 한 항에 따른 방법에 따라 작동시키도록 구성된 전자 제어 유니트를 갖는 압축 점화 기관.
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