KR20160092973A - 오토 엔진의 작동 방법 - Google Patents

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레네 비셔
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만 디젤 앤 터보 에스이
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Abstract

본 발명은 오토(Otto) 엔진의 작동 방법으로서, 상기 오토 엔진은 연료와 연소 공기로 이루어진 혼합물의 연소를 위한 실린더(10), 상기 실린더에 공급될 연소 공기를 압축하기 위한 배기 가스 터보 과급기(16), 및 상기 실린더에 할당 배치된, 연료를 압축된 연소 공기와 혼합하기 위한 연료 조절 밸브(15)를 포함하고, 제1 조절 또는 제어 장치(21)는 상기 연료 조절 밸브에 대한 조절 신호(23)를, 상기 조절 신호에 따라 압축된 연소 공기와 혼합되는 연료량에 의해 엔진이 미리 주어진 설정 회전수 및/또는 미리 주어진 설정 출력으로 작동되도록, 결정하는 오토 엔진의 작동 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따라 상기 제1 조절 또는 제어 장치는 상기 연료 조절 밸브에 대한 상기 조절 신호(23)를 제2 조절 또는 제어 장치(22)에 제공하고, 상기 제2 조절 또는 제어 장치는 상기 조절 신호에 따라 배기 가스 터보 과급기에 대한 조절 신호(24)를, 연료와 연소 공기로 이루어진 규정된 혼합물이 실린더에 제공됨으로써 엔진이 미리 주어진 람다 값으로 작동되도록, 발생시킨다.

Description

오토 엔진의 작동 방법{METHOD FOR OPERATING AN OTTO-ENGINE}
본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 오토(Otto) 엔진의 작동 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 청구항 6의 전제부에 따른 오토 엔진에 관한 것이다.
대형 가스 엔진으로서 형성된 오토(Otto) 엔진은 연료, 즉 가스와 연소 공기로 이루어진 혼합물의 연소를 위한 다수의 실린더를 갖는다. 이러한 대형 가스 엔진은 전형적으로 배기 가스 터보 과급기를 구비하며, 상기 배기 가스 터보 과급기는 터빈과 압축기를 포함한다. 배기 가스 터보 과급기의 터빈에서 엔진의 뜨거운 배기 가스가 팽창됨으로써, 배기 가스 터보 과급기의 압축기가 구동되고 엔진의 실린더에 공급될 연소 공기가 압축된다. 또한, 대형 가스 엔진은 엔진의 실린더에 할당 배치된 연료 조절 밸브를 가지며, 상기 연료 조절 밸브에 의해 연료가 압축된 연소 공기에 혼합될 수 있어서, 연료와 연소 공기로 이루어진 연소될 혼합물이 실린더에 제공된다. 대형 가스 엔진에서, 가스로 형성된 연료는 압축 후 연소 공기와 혼합되는데, 그 이유는 대형 가스 엔진에서 연료와 연소 공기로 이루어진 가연성 혼합물의 압축은 위험한 것으로 여겨지기 때문이다.
실제로, 엔진의 실린더에 할당 배치되어 연료를 압축된 연소 공기와 혼합하기 위해 사용되는 연료 조절 밸브는, 상기 연료 조절 밸브를 통해 압축된 연소 공기와 혼합되는 연료량에 의해 엔진이 미리 주어진 설정 출력 및/또는 설정 회전수로 작동될 수 있도록, 조절 또는 제어 장치에 의해 개방 또는 폐쇄되는 것이 이미 공지되어 있다.
미리 주어진 설정 출력 및/또는 설정 회전수로 엔진을 작동시키기 위해 연료 조절 밸브의 제어에 사용되는 상기 조절 또는 제어 장치는 회전수 조절기라고도 한다.
오토(Otto) 엔진, 특히 대형 가스 엔진의 확실한 그리고 고장 없는 작동을 보장하기 위해, 엔진은 미리 주어진 설정 출력 및/또는 설정 회전수로 작동되어야 할 뿐만 아니라, 엔진에 연료와 연소 공기로 이루어진 규정된 혼합물이 제공됨으로써 엔진이 미리 주어진 람다 값으로 작동되는 것이 중요하다. 지금까지 공지된 람다 조절 방법들 또는 실린더에 공급될 연료와 연소 공기로 이루어진 혼합물의 규정된 조성의 조절 방법들은, 변화된 작동 상태에 느리게 반응하고 부하 증가 및 부하 감소를 지연되어 검출한다는 단점을 갖는다. 실제로 공지된 람다 조절 방법에서는 부하 상승 및 부하 감소가 특히 불충분하게 검출된다. 그 결과, 엔진의 실린더에 연료와 연소 공기로 이루어진 너무 희박한 또는 너무 농후한 혼합물이 제공됨으로써, 엔진의 작동 중에 바람직하지 않은 노킹, 너무 많은 배기 가스 방출 및 엔진의 낮은 효율이 나타날 수 있다.
EP 0 259 382 B1 및 EP 1 158 149 B1에는 각각 가스 엔진에 공급될 연소 공기와 연료로 이루어진 혼합물을 조절하기 위한 방법이 공지되어 있으며, 상기 방법들은 연소 공기와 가스의 혼합이 압축기 전에 이루어지는, 즉 연료와 연소 공기로 이루어진 가연성 혼합물이 압축기에 공급되는, 가스 엔진에 사용될 수 있다. 이 방법들은 연료가 압축기 하류에서야 압축된 연소 공기와 혼합되는 오토 엔진에 사용하기에 적합하지 않다.
본 발명의 과제는 새로운 오토(Otto) 엔진 작동 방법, 및 개선된 람다 조절 방식의 새로운 오토(Otto) 엔진을 제공하는 것이다.
상기 과제는 청구항 1에 따른 방법에 의해 해결된다. 본 발명에 따라, 연료 조절 밸브에 대한 조절 신호를 발생시키는 제1 조절 또는 제어 장치는 상기 조절 신호를 제2 조절 또는 제어 장치에 제공하고, 상기 제2 조절 또는 제어 장치는 상기 조절 신호에 따라 배기 가스 터보 과급기에 대한 조절 신호를, 연료와 연소 공기로 이루어진 규정된 혼합물이 실린더에 제공됨으로써 엔진이 미리 주어진 람다 값으로 작동되도록, 발생시킨다.
본 발명에 따른 방법은 연료가 압축기의 하류에서야 압축된 연소 공기와 혼합되는 오토(Otto) 엔진에서 개선된 람다 조절을 가능하게 한다. 부하 증가, 부하 감소, 특히 부하 상승 및 부하 강하와 같은 변화된 부하 상태에 대한 신속한 반응이 가능하다. 오토(Otto) 엔진의 작동 중에 바람직하지 않은 노킹 및 너무 높은 배기 가스 방출이 방지될 수 있다. 오토(Otto) 엔진은 양호한 효율로 작동될 수 있다.
본 발명에 따른 오토 엔진은 청구항 6에 제시된다.
본 발명에 의해, 새로운 오토 엔진 작동 방법 및 개선된 람다 조절 방식의 새로운 오토(Otto) 엔진이 제공된다.
도 1은 오토 엔진의 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 오토 엔진의 작동 방법을 설명하기 위한 도 1에 따른 오토 엔진의 세부의 블록 회로도.
도 3은 본 발명에 따른 오토 엔진의 작동 방법을 설명하기 위한 다이어그램.
도 4는 본 발명에 따른 오토 엔진의 작동 방법을 설명하기 위한 다른 다이어그램.
도 5는 본 발명에 따른 오토 엔진의 작동 방법을 설명하기 위한 다른 다이어그램.
도 6은 본 발명에 따른 오토 엔진의 작동 방법을 설명하기 위한 다른 다이어그램.
도 7은 본 발명에 따른 오토 엔진의 작동 방법을 설명하기 위한 다른 다이어그램.
도 8은 본 발명에 따른 오토 엔진의 작동 방법을 설명하기 위한 다른 다이어그램.
도 9는 본 발명에 따른 오토 엔진의 작동 방법을 설명하기 위한 다른 다이어그램.
도 10은 본 발명에 따른 오토 엔진의 작동 방법을 설명하기 위한 다른 다이어그램.
도 11은 본 발명에 따른 오토 엔진의 작동 방법을 설명하기 위한 다른 다이어그램.
본 발명의 바람직한 실시예는 종속 청구항 및 하기 설명에 제시된다. 하기에, 본 발명의 실시예가 첨부한 도면을 참고로 설명되지만, 본 발명이 이 실시예에 제한되는 것은 아니다.
본 발명은 오토 엔진, 바람직하게는 기체 연료가 연소되는 대형 가스 엔진으로서 형성된 오토 가스 엔진의 작동 방법에 관한 것이다. 본 발명이 대형 가스 엔진의 바람직한 실시예를 참고로 설명되지만, 본 발명이 이 실시예에 제한되지는 않는다.
오히려, 본 발명은 액체 연료가 연소되는 오토 엔진에도 사용될 수 있다.
도 1에는 대형 가스 엔진으로서 형성된 오토 엔진의 개략적인 블록 회로도가 도시된다. 오토 엔진은 실린더(10)를 포함한다. 연료(12), 즉 가스와 연소 공기(13)로 이루어진 혼합물(11)이 상기 실린더(10)에 상기 혼합물(11)의 연소를 위해 공급된다. 연료(12)와 연소 공기(13)의 혼합은 혼합기(14)에서 이루어진다.
연료(12)와 혼합되는 연소 공기(13)는 배기 가스 터보 과급기(16)에 의해 압축된 연소 공기(13)이다. 배기 가스 터보 과급기(16)는 압축기(17)를 포함하고, 압축되지 않은 연소 공기(18)가 상기 압축기(17)에서 압축된 연소 공기(13)로 압축된다. 배기 가스 터보 과급기(16)의 압축기(17)는 상기 배기 가스 터보 과급기(16)의 터빈(19)에 의해 구동되고, 상기 터빈에서 엔진의 배기 가스(20)가 팽창된다.
전술한 바와 같이, 연료(12)는 압축된 연소 공기(13)와 혼합되고, 엔진의 각각의 실린더(10)에는 하나 이상의 연료 조절 밸브(15)가 할당 배치된다. 압축된 연소 공기(13)와 혼합되는 연료(12)의 양은 연료 조절 밸브(15)에 의해, 엔진의 실린더에 연료(12)와 연소 공기(13)로 이루어진 규정된 혼합물(11)이 제공되도록, 결정될 수 있다.
대형 가스 엔진으로서 형성된, 도 1의 오토 엔진은 2개의 조절 또는 제어 장치(21, 22), 즉 바람직하게는 회전수 조절기로서 형성된 제1 조절 또는 제어 장치(21), 및 바람직하게는 엔진 제어 장치인, 독자적인 제2 조절 또는 제어 장치(22)를 포함한다.
제1 조절 또는 제어 장치(21)는 특히 연료 조절 밸브(15)에 대한 조절 신호(23)를 제공하기 위해 사용되며, 제1 조절 또는 제어 장치(21)는 연료 조절 밸브(15)에 대한 조절 신호(23)를, 조절 신호(23)에 따라 압축된 연소 공기(13)의 연료 조절 밸브(15)를 통해 혼합된 연료(12)의 양에 의해, 엔진이 미리 주어진 설정 회전수 및/또는 미리 주어진 설정 출력으로 작동되도록, 결정한다. 연료 조절 밸브(15)는 바람직하게 전자기적으로 작동되는 연료 조절 밸브(15)이다. 제1 조절 또는 제어 장치(21)는 연료 조절 밸브(15)에 대한 조절 신호(23)로서 바람직하게는 상기 연료 조절 밸브의 전류 공급 지속 시간을 제공하고, 상기 전류 공급 지속 시간에 따라 연료 조절 밸브(15)는 규정된 양의 연료(12)를 압축된 연소 공기(13)와 혼합한다.
본 발명의 의미에서, 제1 조절 또는 제어 장치(21)는 연료 조절 밸브(15)에 대한 조절 신호(23)를 연료 조절 밸브(15)에 제공할 뿐만 아니라, 추가로 제2 조절 또는 제어 장치(22)에도 제공한다. 상기 제2 조절 또는 제어 장치(22)는 상기 조절 신호(23)에 따라 배기 가스 터보 과급기(16)에 대한 조절 신호(24)를, 연료(12)와 연소 공기(13)로 이루어진 규정된 혼합물(11)이 실린더(10)에 제공됨으로써 엔진이 미리 주어진 람다 값으로 작동되고 엔진을 위해 람다 조절이 이루어지도록, 발생시킨다. 배기 가스 터보 과급기(16)에 대한 조절 신호(24)는 바람직하게, 혼합물(11)이 소정 조성을 가짐으로써 엔진이 미리 주어진 람다 값으로 작동되도록, 배기 가스 터보 과급기(16)에 의해 압축된 연소 공기(13)의 압력(p13)이 설정되게, 발생된다.
어떤 타입의 배기 가스 터보 과급기(16)가 사용되는지에 따라, 배기 가스 터보 과급기(16)에 대한 조절 값(24)으로서, 배기 가스 터보 과급기(16)의 터빈(19)의 조절 가능한 터빈 블레이드에 대한 조절 값 또는 배기 가스 터보 과급기(16)의 압축기(17)의 도 1에 도시되지 않은, 조절 가능한 바이패스에 대한 조절 값이 검출된다.
본 발명에서는 연료(12)와 연소 공기(13)로 이루어진 혼합물(11)의 조성의 조절, 그에 따라 람다 조절이 바람직하게는 전류 공급 지속 시간으로서 형성된, 연료 조절 밸브(15)에 대한 조절 신호(23)를 사용해서 이루어지며, 바람직하게는 연료 조절 밸브(15)의 전류 공급 지속 시간으로서 구현된 조절 신호(23)에 따라, 배기 가스 터보 과급기(16)에 대한 조절 신호(24)가 발생됨으로써, 압축된 연소 공기(13)의 압력(p13)이 조절된다.
실린더(10)에서 연소되는 연료량에 대한 척도로서, 바람직하게는 전류 공급 지속 시간으로서 구현된, 연료 조절 밸브(15)에 대한 조절 신호(23)가 사용되고, 상기 전류 공급 지속 시간은 제1 조절 또는 제어 장치(21)에 의해, 엔진이 소정 설정 회전수 및/또는 설정 출력으로 작동되도록, 결정된다. 연료 조절 밸브(15)의 전류 공급 지속 시간이 길면 길수록, 더 많은 연료가 실린더들(10) 내에서 연소되고 엔진이 더 큰 출력을 송출한다. 조절 신호(24)에 의한 배기 가스 터보 과급기(16)의 상응하는 제어에 의해 압축된 연소 공기(13)의 압력(p13)을 조절함으로써, 연소 공기(13)의 양이 연료(12)의 양에 따라 조정되고, 그 결과 혼합물(11) 중에 연료(12)와 연소 공기(13)의 소정 비율이 주어짐으로써, 엔진이 소정 람다 값으로 작동된다.
엔진의 소정 설정 출력(LSOLL)에 대해, 연료 조절 밸브(15)에 대한 조절 값(23)으로서 상기 연료 조절 밸브(15)의 전류 공급 지속 시간(t15)이 도시된 도 3에는, 설정 출력(LSOLL)의 증가에 따라 연료 조절 밸브(15)에 대한 전류 공급 지속 시간(t15)이 증가하는 것이 나타난다.
연료 조절 밸브(15)의 전류 공급 지속 시간(t15)의 증가에 따라, 배기 가스 터보 과급기(16)에 대한 조절 신호(24)는, 압축된 연소 공기(13)의 압력(p13)이 상응하게 조정되도록 결정되고, 이는 도 4의 다이어그램에 나타난다. 도 4의 다이어그램에는 엔진의 출력(LSOLL)에 대한 압축된 연소 공기(13)의 압력(p13)이 도시된다.
도 3 및 도 4에는 엔진의 설정 출력(LSOLL)의 증가에 따라 한편으로는 연료 조절 밸브(15)의 전류 공급 지속 시간(t15)이 증가하고, 다른 한편으로는 압축된 연소 공기(13)의 압력(p13)이 증가하도록 배기 가스 터보 과급기(16)에 대한 조절 신호(24)가 조절되는 것이 직접 나타난다.
제2 조절 또는 제어 장치(22)에서 연료 조절 밸브(15)의 조절 값(23)에 따라 배기 가스 터보 과급기(16)에 대한 조절 신호(24)의 결정시, 상세하게는 도 2의 제2 조절 또는 제어 장치(22)에 따라 람다 값에 영향을 주는 팩터들(26, 28) 또는 값들이 고려된다.
바람직한 개선예에 따라, 제2 조절 또는 제어 장치(22)에서 제1 조절 또는 제어 장치(21)에 의해 제공된 조절 신호(23)는 오프셋 값(Δ23) 만큼 보정되고, 제2 조절 또는 제어 장치(22)는 상기 오프셋 값(Δ23) 만큼 보정된 조절 신호(23')를 기초로 배기 가스 터보 과급기(16)에 대한 조절 신호(24)를 발생시킨다. 도 2에는 제2 조절 또는 제어 장치(22)가 장치(25)에서 보정된 조절 신호(23')에 따라 발생된 조절 신호(24')를 배기 가스 터보 과급기(16)에 대한 조절 신호(24)의 제공을 위해 오프셋 값(Δ24) 만큼 보정하는 것이 나타난다. 오프셋 값(Δ23) 및 (Δ24)에 의해 람다 값에 영향을 주는 팩터들(26, 28) 또는 값들이 고려된다.
도 2에 따라, 연료 조절 밸브(15)를 위해 발생된 조절 신호(23)를 보정하기 위한 오프셋 값(Δ23)이 장치(27) 내의 팩터(26)를 기초로 발생되고, 상기 오프셋 값(Δ23)은 압축된 연소 공기(13)의 압력(p13)과 연료(12)의 압력(p12) 사이의 압력 차(Δp)에 따라 및/또는 엔진의 점화 시점(tz)에 따라 및/또는 연료(12)의 온도(T12)에 따라 및/또는 엔진의 효율에 따라 및/또는 연료(12)의 메탄 수(또는 액체 연료의 경우 옥탄 수)에 따라 및/또는 노킹 적분기 값에 따라 검출된다.
도 5, 도 6 및 도 7은 제2 조절 또는 제어 장치(22)에서 오프셋 값(Δ23)의 결정에 관련되는 다이어그램을 각각 도시한다. 도 5의 다이어그램에는 압축된 연소 공기(13)의 압력(p13)과 연료(12)의 압력(p12) 사이의 압력 차(Δp)에 대한 오프셋 값(Δ23)이 도시된다. 상기 압력 차(Δp)는 규정된 한계치(ΔpMIN) 및 (ΔpMAX) 사이에서 변할 수 있다. 압력 차(Δp)가 설정 값(ΔpSOLL)보다 더 커지면, 네거티브 오프셋(Δ23)이 발생한다. 압력 차(Δp)가 설정 압력 차(ΔpSOLL)와 다르면, 포지티브 오프셋(Δ23)이 발생한다.
도 6은 엔진의 점화 시점(tz)에 따라 오프셋(Δ23)의 발생을 나타내는 다이어그램이다. 점화 시점(tz)이 상응하는 설정 값(tz,SOLL)에 대해 조기 점화 시점의 방향으로 멀리 변위될수록, 상사점 전 크랭크 각이 더 커지고, 이로 인해 엔진의 효율이 증가함으로써, 네거티브 오프셋 값(Δ23)이 발생한다. 이에 반해, 엔진의 점화 시점(tz)이 점화 시점에 대한 설정 값(tz,SOLL)에 대해 늦은 점화 시점의 방향으로 변위되면, 조절 신호(23)에 대한 포지티브 오프셋 값(Δ23)이 발생한다.
도 7은 연료(12)의 온도(T12)에 따른 오프셋 값(Δ23)의 발생을 나타낸다. 연료(12)의 온도(T12)가 설정 값(T12,SOLL)보다 커지면, 포지티브 오프셋 값(Δ23)이 발생하고, 연료(12)의 온도(T12)가 설정 값(T12,SOLL)보다 작아지면, 네거티브 오프셋 값(Δ23)이 발생한다.
연료 조절 밸브(15)의 조절 값(23)에 대해 발생된 오프셋 값(Δ23)은 연료 조절 밸브(15)의 제어를 위해 사용되는 조절 값(23)을 조정하기 위해 사용되지 않고, 오히려 오프셋 값(Δ23)은 배기 가스 터보 과급기(16)에 대한 조절 신호(24)의 발생과 관련해서 연료 조절 밸브(15)의 조절 값(23)을 보정하기 위해 제2 조절 또는 제어 장치(22)에만 사용된다. 상기 보정은 도 5 내지 도 7의 다이어그램과 관련해서 이미 설명한 바와 같이, 예컨대 압축된 연소 공기(13)의 압력(p13)과 연료(12)의 압력(p12) 사이의 압력 차(Δp)에 따라 및/또는 엔진의 점화 시점(tz)에 따라 및/또는 연료(12)의 온도(T12)에 따라 이루어진다.
추가로 또는 대안으로 오프셋 값(Δ23)은 연료(12)의 열량 값에 따라 및/또는 엔진의 효율에 따라 및/또는 연료의 메탄 수(또는 액체 연료의 경우 옥탄 수)에 따라 및/또는 노킹 적분기 값에 따라 검출된다. 이에 대한 다이어그램은 도시되어 있지 않다.
연료(12)의 열량 값에 따라 오프셋 값(Δ23)을 결정하는 것은 엔진의 출력이 일정할 때 연료(12)의 열량 값이 커지면, 연소 공기에 대한 수요도 커진다는 사실을 기초로 한다. 열량 값에 따라 오프셋 값(Δ23)을 결정하기 위해, 가스 분석에 의해 가스인 연료의 열량 값이 결정될 수 있다. 기체 연료의 열량 값을 분석하기 위해, 가스 크로마토그래프가 사용될 수 있다.
오토(Otto) 엔진의 효율에 따라 오프셋 값(Δ23)을 결정하는 것은 유효 효율이 작동 지속 시간에 걸쳐 변할 수 있다는 사실을 기초로 한다. 엔진의 출력이 변하지 않는 경우 연료 조절 밸브(15)의 전류 공급 지속 시간에 의해 결정되는, 필요 연료가 변하면, 오토(Otto)-엔진의 효율의 변화가 추정될 수 있다. 그렇게 검출된, 새로운 효율에 따라 오프셋 값(Δ23)이 결정될 수 있다.
도 2에 나타나는 바와 같이, 제2 조절 또는 제어 장치(22)는 조절 값(23)의 보정을 위한 오프셋 값(Δ23)과 더불어, 장치(25)가 보정된 조절 값(23')에 따라 발생시키는 조절 값(24')을 보정하기 위한 오프셋 값(Δ24)을 검출한다.
보정된 조절 값(23')은 보정된 전류 공급 지속 시간이며, 상기 전류 공급 지속 시간을 기초로 배기 가스 터보 과급기(16)에 대한 조절 값(24')은, 압축된 연소 공기(13)의 압력(p13)이 연료 밸브(15)의 조절 값(23)에 따라 압축된 연소 공기(13)와 혼합되는 연료(12)의 양에 맞춰지도록 결정된다. 오프셋 값(Δ24)에 의해, 배기 가스 터보 과급기(13)에 대한 조절 값(24)의 결정시, 압축된 연소 공기(13)의 압력(p13)에 영향을 주는 팩터들(28) 또는 값들이 고려된다.
바람직하게 조절 신호(24')에 대한 오프셋 값(Δ24)이 압축된 연소 공기(13)의 온도(T13)에 따라 및/또는 연료(12)의 메탄 수(MZ)(또는 액체 연료의 경우 옥탄 수)에 따라 및/또는 노킹 적분기 값 KIW에 따라 및/또는 엔진의 점화 시점(tz)에 따라 검출된다.
도 8은 엔진의 점화 시점에 따라 오프셋 값(Δ24)의 결정시 경과를 도시한다. 도 8에는 엔진의 점화 시점(tz)에 대한 압축된 연소 공기(13)의 압력 변화(Δp13), 즉 오프셋 값(Δ24)에 의해 형성되는 연소 공기의 압력 변화가 도시된다. 점화 시점(tz)이 설정 값(tz,SOLL)에 비해 커지면, 엔진의 노킹 경향도 커지기 때문에, 오프셋 값(Δ24)은 포지티브 Δp13 이 설정되도록 결정된다. 점화 시점이 설정 값(tz,SOLL)에 비해 지연되는 경우, 오프셋 값(Δ24)은 Δp13 에 대해 네거티브 값이 설정되도록 결정된다.
도 9는 압축된 연소 공기(13)의 온도(T13)에 따라 오프셋 값(Δ24)의 결정시 경과를 도시한다. 압축된 연소 공기(13)의 온도(T13)가 설정 값(t13,SOLL)에 비해 커지면, 오프셋 값(Δ24)은 압축된 연소 공기의 압력(p13)이 커져서 Δp13 에 대해 포지티브 값이 주어지도록 결정된다. 이에 반해, 압축된 연소 공기(13)의 온도가 설정 값(t13,SOLL)에 비해 작아지면, 오프셋 값(Δ24)은 Δp13 에 대해 네거티브 값이 설정됨으로써 압축된 연소 공기(13)의 압력(p13)이 작아지도록 결정된다.
도 10에는 연료(12)의 변하는 메탄 수에 따라 오프셋 값(Δ24)의 결정시 관계가 도시된다. 도 10에 나타나는 바와 같이, 메탄 수(MZ)가 설정 값(MZSOLL)에 비해 커지면, 오프셋 값(Δ24)은 Δp13 에 대해 네거티브 값이 설정됨으로써 압축된 연소 공기(13)의 압력(p13)이 작아지도록 결정된다. 이에 반해, 연료(12)의 메탄 수(MZ)가 설정 값(MZSOLL)에 비해 작아지면, 오프셋 값(Δ24)은 Δp13 에 대해 포지티브 값이 설정됨으로써 압축된 연소 공기(13)의 압력(p13)이 커지도록 결정된다. 이는, 메탄 수가 작아짐에 따라 노킹 강도가 작아진다는 사실을 기초로 한다.
도 11은 엔진에서 노킹이 발생하면 람다 조절을 오프셋 값(Δ24)을 통해 조정하고 엔진을 노킹 없는 작동으로 바꾸기 위해, 노킹 적분기 값 KIW에 따라 오프셋 값(Δ24)의 결정시 경과를 도시한다. 노킹 적분기의 값은 노킹 강도(또는 선행 연소 사이클 내의 노킹 빈도)에 대한 척도이다. 노킹 적분기 값 KIW가 클수록, 엔진의 노킹이 더 심해진다. 노킹 적분기 값 KIW가 클수록, 오프셋 값(Δ24)이 더 심하게 조정됨으로써, Δp13 에 대해 점점 더 포지티브 값들이 주어지고, 즉 압축된 연소 공기(13)의 압력(p13)이 노킹 적분기 값 KIW의 증가에 따라 증가한다.
10: 실린더 11:혼합물
12:연료 13: 연소 공기
14:혼합기 15: 연료 조절 밸브
16: 배기 가스 터보 과급기 17: 압축기
18: 연소 공기 19: 터빈
20: 배기 가스 21: 제1 조절 또는 제어 장치
22: 제2 조절 또는 제어 장치 23: 조절 신호
24: 조절 값

Claims (6)

  1. 오토(Otto) 엔진의 작동 방법으로서, 상기 오토 엔진은 연료와 연소 공기로 이루어진 혼합물의 연소를 위한 실린더(10), 상기 실린더에 공급될 연소 공기를 압축하기 위한 배기 가스 터보 과급기(16), 각각의 실린더에 할당 배치된, 연료를 압축된 연소 공기와 혼합하기 위한 연료 조절 밸브(15), 및 상기 실린더(10)와 상기 배기 가스 터보 과급기(16) 사이에 배치되고 상기 연료 조절 밸브(15)와 관련되며 내부에서 연료와 연소 공기의 혼합이 이루어지는 혼합기(14)를 포함하고, 상기 엔진의 제1 조절 또는 제어 장치(21)는 상기 연료 조절 밸브에 대한 조절 신호(23)를, 상기 조절 신호에 따라 상기 압축된 연소 공기와 혼합되는 연료량에 의해 엔진이 미리 주어진 설정 회전수 또는 미리 주어진 설정 출력으로 작동되도록, 결정하는 오토 엔진의 작동 방법에 있어서,
    상기 제1 조절 또는 제어 장치는 상기 연료 조절 밸브에 대한 상기 조절 신호(23)를 제2 조절 또는 제어 장치(22)에 제공하고, 상기 제2 조절 또는 제어 장치는 상기 조절 신호에 따라 상기 배기 가스 터보 과급기에 대한 조절 신호(24)를, 연료와 연소 공기로 이루어진 규정된 혼합물이 실린더에 제공됨으로써 엔진이 미리 주어진 람다 값으로 작동되도록, 발생시키고,
    상기 제2 조절 또는 제어 장치(22)는 상기 제1 조절 또는 제어 장치(21)에 의해 상기 연료 조절 밸브에 대해 제공된 조절 신호(23)를 오프셋 값(Δ23)만큼 보정하고, 상기 제2 조절 또는 제어 장치(22)는 상기 오프셋 값(Δ23)만큼 보정된 조절 신호(23')에 따라 상기 배기 가스 터보 과급기(16)에 대한 상기 조절 신호(24)를 발생시키고,
    상기 오프셋 값(Δ23)은 상기 연료 조절 밸브에 대해 제공된 상기 조절 신호(23)를 보정하기 위해 상기 제2 조절 또는 제어 장치(22)에 의해 상기 압축된 연소 공기의 압력과 상기 연료의 압력 사이의 압력 차에 따라 또는 엔진의 점화 시점에 따라 또는 상기 연료의 온도에 따라 또는 상기 연료의 열량 값에 따라 또는 상기 엔진의 효율에 따라 또는 상기 연료의 메탄 수 또는 옥탄 수에 따라 또는 노킹 적분기 값에 따라 검출되며,
    상기 제2 조절 또는 제어 장치(22)는 상기 보정된 조절 신호(23')에 따라 발생된 조절 신호(24')를 상기 배기 가스 터보 과급기(16)에 대한 조절 신호(24)를 제공하기 위해 오프셋 값(Δ24)만큼 보정하는 것을 특징으로 하는 오토 엔진의 작동 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 조절 또는 제어 장치(22)는 상기 연료 조절 밸브에 대해 발생된 상기 조절 신호(23)에 따라 상기 배기 가스 터보 과급기(16)에 대한 상기 조절 신호(24)를, 엔진이 미리 주어진 람다 값으로 작동되도록 상기 배기 가스 터보 과급기(16)에 의해 압축된 연소 공기의 압력이 설정되도록, 발생시키는 것을 특징으로 하는 오토 엔진의 작동 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 조절 또는 제어 장치(21)는 상기 연료 조절 밸브에 대한 조절 신호(23)로서 상기 연료 조절 밸브의 전류 공급 지속 시간을 검출하는 것을 특징으로 하는 오토 엔진의 작동 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제2 조절 또는 제어 장치(22)는 상기 배기 가스 터보 과급기(16)에 대한 조절 신호(24)로서 상기 배기 가스 터보 과급기(16)의 터빈(19)의 조절 가능한 터빈 블레이드에 대한 조절 값을 검출하는 것을 특징으로 하는 오토 엔진의 작동 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제2 조절 또는 제어 장치(22)는 상기 배기 가스 터보 과급기(16)에 대한 조절 신호(24)로서 상기 배기 가스 터보 과급기(16)의 압축기(17)의 조절 가능한 바이패스에 대한 조절 값을 검출하는 것을 특징으로 하는 오토 엔진의 작동 방법.
  6. 오토(Otto) 엔진으로서, 연료와 연소 공기로 이루어진 혼합물의 연소를 위한 실린더(10), 상기 실린더에 공급될 연소 공기를 압축하기 위한 배기 가스 터보 과급기(16), 각각의 실린더에 할당 배치된, 연료를 압축된 연소 공기와 혼합하기 위한 연료 조절 밸브(15), 및 상기 연료 조절 밸브(15)에 대한 조절 신호(23)를, 상기 조절 신호에 따라 상기 압축된 연소 공기와 혼합되는 연료량에 의해 엔진이 미리 주어진 설정 회전수 또는 미리 주어진 설정 출력으로 작동되도록, 결정하는 제1 조절 또는 제어 장치(21)를 포함하는, 오토 엔진에 있어서,
    상기 제1 조절 또는 제어 장치(21)가 상기 연료 조절 밸브(15)에 대한 상기 조절 신호(23)를 제2 조절 또는 제어 장치(22)에 제공하고, 상기 제2 조절 또는 제어 장치(22)는 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 방법에 따라 상기 배기 가스 터보 과급기(16)에 대한 조절 신호(24)를 발생시키는 것을 특징으로 하는 오토 엔진.
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