KR20170102551A - Control device of internal-combustion engine, and ship provided with same, and method of operating internal-combustion engine - Google Patents

Control device of internal-combustion engine, and ship provided with same, and method of operating internal-combustion engine Download PDF

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Abstract

내연 기관에 있어서, 배기 규제 강화 해역에서는 추가 장치를 사용하지 않고서 NOx 의 배출을 억제할 수 있도록 하면서, 그 밖의 해역에서는 기관의 출력을 확보할 수 있도록 한다.
내연 기관의 운전 중에 적어도 연료 가스 확산 연소 방식과 연료 가스 예혼합 연소 방식을 선택 가능한 연소 방식 선택 수단 (44) 과, 선택된 연소 방식에 따른 연료 분사 양태가 되도록 연료 분사를 제어하는 연료 분사 제어 수단 (46) 과, 선택된 연소 방식에 따라서 실압축비를 변경하는 실압축비 변경 수단 (48) 을 구비하고, 실압축비 변경 수단 (48) 은, 내연 기관의 운전 중에, 연료 가스 예혼합 연소 방식으로 전환되면 실압축비를 저압축비로 변경하고, 연료 가스 확산 연소 방식으로 전환되면 상기 실압축비를 고압축비로 변경한다.
In the internal combustion engine, emission of NOx can be suppressed without using an additional device in the exhaust-regulation-strengthened waters, and the output of the engine can be ensured in other sea areas.
A combustion mode selecting means (44) for selecting at least a fuel gas diffusion combustion mode and a fuel gas premix combustion mode during operation of the internal combustion engine, fuel injection control means for controlling fuel injection such that a fuel injection mode according to the selected combustion mode And the actual compression ratio changing means (48) changes the actual compression ratio according to the selected combustion mode. When the internal combustion engine is switched to the fuel gas premix combustion mode, the actual compression ratio changing means (48) The compression ratio is changed to a low compression ratio, and the actual compression ratio is changed to the high compression ratio ratio when the fuel gas diffusion combustion mode is switched to.

Description

내연 기관의 제어 장치 및 이것을 구비한 선박 그리고 내연 기관의 운전 방법{CONTROL DEVICE OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINE, AND SHIP PROVIDED WITH SAME, AND METHOD OF OPERATING INTERNAL-COMBUSTION ENGINE}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a control apparatus for an internal combustion engine, a ship having the same, and a method of operating the internal combustion engine. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0002]

본 발명은 연료 가스를 사용하여 예혼합 (豫混合) 연소를 실시하는 내연 기관의 제어 장치 및 이것을 구비한 선박 그리고 내연 기관의 운전 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a control apparatus for an internal combustion engine that performs premixed combustion using fuel gas, a ship having the internal combustion engine, and a method of operating the internal combustion engine.

최근, 선박용 저속 2 스트로크 디젤 기관에 적용할 수 있는 듀얼 퓨얼 기관 (이하「DF 기관」이라고도 한다.) 의 개발이 이루어지고 있다 (하기 특허문헌 1 및 2 참조). 이 DF 기관은, 그 운전 모드로서, 종래와 같이 연료유의 연소를 실시하는 연료유 운전과, LNG 등의 연료 가스의 연소를 실시하는 연료 가스 운전을 구비하고 있다. 또, 연료 가스 운전은, 착화용의 파일럿 연료로서 연료유가 사용되는 것이 일반적이다.Recently, dual fuel engines (hereinafter also referred to as "DF engines") that can be applied to low-speed two-stroke diesel engines for marine engines have been developed (see Patent Documents 1 and 2 below). This DF engine is provided with a fuel oil operation for burning fuel oil and a fuel gas operation for burning fuel gas such as LNG as in the conventional operation mode. In the fuel gas operation, fuel oil is generally used as pilot fuel for ignition.

또한, 이러한 DF 기관에 있어서, 연료유 운전에서는, 일반적으로 연료유의 확산 연소를 실시하는 연료유 확산 연소 방식을 채용하지만, 연료 가스 운전에서는, 연료 가스의 확산 연소를 실시하는 연료 가스 확산 연소 방식과, 연료 가스의 예혼합 연소를 실시하는 연료 가스 예혼합 연소 방식의 2 가지의 연소 방식을 채용할 수 있다.Further, in such a DF engine, a fuel oil diffusion combustion system that generally performs diffusive combustion of fuel oil is employed in the fuel oil operation, but in the fuel gas operation, the fuel gas diffusion combustion system , And a fuel gas premixed combustion method in which premixed combustion of fuel gas is performed.

일본 특허 제5395848호Japanese Patent No. 5395848 국제 공개 제2013/183737 A1 호International Publication No. 2013/183737 A1

그런데, 예혼합 방식에 의하면, 유해한 NOx 의 배출이 적기 때문 EGR 이나 SCR 은 불필요하다. 그러나, 예혼합 방식은 과조 착화나 노킹 등의 이상 (異常) 연소가 발생하기 쉬워, 이것을 회피하기 위해서, 통상의 디젤보다도 압축비를 낮추지 않을 수 없다. 이 때문에, 예혼합 방식에서는 최대 출력이 제한되어 버리는 과제가 있다. 이와 같이 압축비를 낮춘 DF 기관으로 연료유 운전을 실시하는 경우, 낮은 압축비 때문에 열 효율의 저하가 일어나는 과제도 있다.However, according to the premixing method, EGR and SCR are unnecessary because the emission of harmful NOx is small. However, the premixing method tends to cause abnormal combustion such as overcharge ignition and knocking. To avoid this, the compression ratio must be lower than that of a normal diesel engine. Therefore, there is a problem that the maximum output is limited in the premixed system. When the fuel oil operation is performed with the DF engine having the lower compression ratio, the thermal efficiency is lowered due to the low compression ratio.

한편, 연료 가스 확산 연소 방식이나 연료유 확산 연소 방식은 이상 연소의 우려가 없기 때문에, 압축비를 통상의 디젤 기관과 같은 수준으로 높게 할 수 있고, 이 점에서의 출력 제한도 없다. 그러나, 이와 같이 압축비를 높게 한 DF 기관으로 연료유 운전을 실시하는 경우, 열 효율의 저하는 일어나지 않지만, NOx 배출량이 많아지기 때문에, 배기 규제 강화 해역에서는, 기관에 EGR 이나 SCR 등의 추가 장치가 필요하게 되는 과제가 있다.On the other hand, since the fuel gas diffusion combustion system and the fuel oil diffusion combustion system have no fear of abnormal combustion, the compression ratio can be made as high as that of a normal diesel engine, and there is no output limitation in this respect. However, when fuel oil operation is performed with a DF engine having a high compression ratio as described above, there is no reduction in thermal efficiency. However, since NOx emissions are increased, additional devices such as EGR and SCR There is a problem that needs to be done.

본 발명은, 배기 규제 강화 해역에서는 추가 장치를 사용하지 않고서 NOx 의 배출을 억제할 수 있도록 하면서, 그 밖의 해역에서는 기관의 출력을 확보할 수 있도록 한, 내연 기관의 제어 장치 및 이것을 구비한 선박 그리고 내연 기관의 운전 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention provides a control apparatus for an internal combustion engine capable of suppressing the emission of NOx without using an additional device in an exhaust-gas-enriched sea area and ensuring an output of the engine in other sea areas, And an operation method of the internal combustion engine.

(1) 상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 내연 기관의 제어 장치는, 내연 기관의 운전 중에 적어도 연료 가스 확산 연소 방식과 연료 가스 예혼합 연소 방식을 선택 가능한 연소 방식 선택 수단과, 상기 연소 방식 선택 수단에 의해 선택된 연소 방식에 따른 연료 분사 양태가 되도록 연료 분사를 제어하는 연료 분사 제어 수단과, 상기 연소 방식 선택 수단에 의해 선택된 연소 방식에 따른 실압축비가 되도록 실압축비를 제어하는 실압축비 제어 수단을 구비하고, 상기 실압축비 제어 수단은, 상기 연료 가스 예혼합 연소 방식이 선택되면 상기 실압축비를 저압축비로 제어하고, 상기 연료 가스 확산 연소 방식이 선택되면 상기 실압축비를 고압축비로 제어하는 것을 특징으로 하고 있다.(1) In order to achieve the above object, a control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention comprises combustion mode selection means capable of selecting at least a fuel gas diffusion combustion mode and a fuel gas premixed combustion mode during operation of an internal combustion engine, Fuel injection control means for controlling the fuel injection so as to achieve the fuel injection mode according to the combustion mode selected by the selection means; and actual compression ratio control means for controlling the actual compression ratio according to the combustion mode selected by the combustion mode selection means Wherein the actual compression ratio control means controls the actual compression ratio to a low compression ratio when the fuel gas premix combustion mode is selected and controls the actual compression ratio to a high compression ratio ratio when the fuel gas diffusion combustion mode is selected .

(2) 상기 연료 가스 예혼합 연소 방식은, 연료 가스를 사용하여 연료 가스 예혼합 연소 방식만으로 연소시키는 연료 가스 전부 예혼합 연소 방식과, 연료 가스의 일부를 예혼합 연소시키고 나머지를 확산 연소시키는 연료 가스 부분 예혼합 연소 방식을 포함하고, 상기 연소 방식 선택 수단은, 상기 내연 기관의 운전 중에, 적어도, 상기 연료 가스 확산 연소 방식과, 상기 연료 가스 전부 예혼합 연소 방식과, 상기 연료 가스 부분 예혼합 연소 방식을 선택 가능하고, 상기 실압축비 제어 수단은, 상기 연료 가스 전부 예혼합 연소 방식 혹은 상기 연료 가스 부분 예혼합 연소 방식이 선택되면 상기 실압축비를 저압축비로 제어하고, 상기 연료 가스 확산 연소 방식이 선택되면 상기 실압축비를 고압축비로 제어하는 것이 바람직하다.(2) The fuel gas premix combustion system includes a fuel gas preblend combustion system in which fuel gas is combusted only by a fuel gas premix combustion system, a fuel gas preblend combustion system in which a part of the fuel gas is premixed, Wherein the combustion mode selection means includes at least a fuel gas diffusion combustion mode, a pre-mixed combustion mode of the fuel gas, and a pre-mixed combustion mode of the fuel gas portion during the operation of the internal combustion engine, Wherein the actual compression ratio control means controls the actual compression ratio to a low compression ratio when the fuel gas pre-mixed combustion method or the fuel gas partial premixed combustion method is selected, and the fuel gas diffusion combustion method It is preferable to control the actual compression ratio to a high compression ratio.

(3) 상기 기관은, 배기 밸브 폐지 (閉止) 타이밍을 변경 가능한 동밸브 장치를 구비하고, 상기 실압축비 제어 수단은, 상기 배기 밸브 폐지 타이밍을 조작하여 상기 실압축비를 제어하고, 상기 실압축비를 저압축비로 할 때에는, 상기 배기 밸브 폐지 타이밍을 지각 (遲角) 측으로 제어하고, 상기 실압축비를 고압축비로 할 때에는, 상기 배기 밸브 폐지 타이밍을 진각 (進角) 측으로 제어하는 것이 바람직하다.(3) The engine includes a valve device capable of changing an exhaust valve closure timing, and the actual compression ratio control means controls the actual compression ratio by operating the exhaust valve closure timing, It is preferable to control the timing of closing the exhaust valve to the retard angle side and control the timing of closing the exhaust valve to the advance angle side when the actual compression ratio is set to the high compression ratio.

(4) 상기 기관은, 과급량을 증감 조작 가능한 과급기를 구비하고, 적어도 상기 내연 기관의 부하가 일정 부하보다 큰 고부하 상태의 경우에, 상기 연소 방식 선택 수단이 상기 연료 가스 확산 연소 방식을 선택하면 상기 과급량을 통상 상태로 하고, 상기 연소 방식 선택 수단이 상기 연료 가스 예혼합 연소 방식을 선택하면 상기 과급량을 증가 상태로 하는 과급 제어 수단을 구비하고 있는 것이 바람직하다.(4) The engine is provided with a supercharger capable of increasing and decreasing the supercharging amount, and when the combustion mode selecting means selects the fuel gas diffusion combustion mode in the case of at least a high load state in which the load of the internal combustion engine is larger than a predetermined load And supercharging control means for bringing the supercharged amount into a normal state and making the supercharged amount increase state when the combustion mode selection means selects the fuel gas premixed combustion mode.

(5) 이 경우, 상기 과급기는, 2 단 과급과 일단 과급이 전환 가능한 과급기로서, 상기 과급 제어 수단은, 상기 과급량을 통상 상태로 할 때에는 상기 과급기를 일단 과급으로 하고, 상기 과급량을 증가 상태로 할 때에는 상기 과급기를 2 단 과급으로 하는 것이 바람직하다.(5) In this case, the supercharger may be a supercharger capable of switching between a supercharger of two stages and a supercharger once, wherein the supercharger control means, when the supercharger is in a normal state, supercharges the supercharger once, State, it is preferable that the supercharger is a two-stage supercharger.

(6) 또, 상기 과급 제어 수단은, 상기 연소 방식 선택 수단이 상기 연료 가스 확산 연소 방식을 선택한 경우에는, 상기 내연 기관의 부하가 상기 일정 부하 이하의 저부하 상태이면 상기 과급량을 증가 상태로 하는 것이 바람직하다.(6) When the combustion mode selection means selects the fuel gas diffusion combustion mode, the supercharging control means sets the supercharged amount to the increased state when the load of the internal combustion engine is a low load state below the predetermined load .

(7) 상기 기관의 배기를 규제해야 할 배기 규제 상태인지의 여부를 판정하는 판정 수단을 구비하고, 상기 연소 방식 선택 수단은, 상기 판정 수단에 의해 배기 규제 상태인 것으로 판정되면 상기 연료 가스 예혼합 연소 방식을 선택하고, 상기 판정 수단에 의해 배기 규제 상태가 아닌 것으로 판정되면 상기 연료 가스 확산 연소 방식을 선택하는 것이 바람직하다.(7) a judging means for judging whether or not the exhaust gas is in a regulated state in which the exhaust of the engine is to be regulated, and the combustion mode selecting means, when it is judged by the judging means that the exhaust gas is regulated, It is preferable to select the combustion mode, and to select the fuel gas diffusion combustion mode if it is determined by the determination means that the exhaust gas is not regulated.

(8) 상기 기관은 선박에 장비된 선박용 기관으로서, 상기 판정 수단은, 상기 선박이 항행하고 있는 항행 해역이 배기 규제 해역 내이면 상기 배기 규제 상태인 것으로 판정하고, 상기 항행 해역이 배기 규제 해역 밖이면 상기 배기 규제 상태가 아닌 것으로 판정하는 것이 바람직하다.(8) The marine vessel engine as set forth in any one of (8) to (7) above, wherein the determination means determines that the marine vessel is in the exhaust- It is determined that the state is not the above exhaust regulation state.

(9) 본 발명의 선박은, 상기 (1) ∼ (8) 중 어느 한 항에 기재된 내연 기관의 제어 장치와, 상기 제어 장치에 의해 제어되는 상기 내연 기관을 갖는 것을 특징으로 하고 있다.(9) A ship of the present invention is characterized by having the internal combustion engine control apparatus described in any one of (1) to (8) and the internal combustion engine controlled by the control apparatus.

(10) 본 발명의 내연 기관의 운전 방법은, 내연 기관의 운전 중에 적어도 연료 가스 확산 연소 방식과 연료 가스 예혼합 연소 방식을 포함하는 연소 방식 중 하나의 연소 방식을 선택하는 연소 방식 선택 공정과, 상기 연소 방식 선택 공정에 있어서 선택한 연소 방식에 따라서, 상기 내연 기관의 실압축비를 제어하는 압축비 제어 공정을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.(10) A method of operating an internal combustion engine according to the present invention includes: a combustion mode selection step of selecting at least one of a combustion mode including a fuel gas diffusion combustion mode and a fuel gas premixed combustion mode during operation of an internal combustion engine; And a compression ratio control step of controlling the actual compression ratio of the internal combustion engine according to the selected combustion mode in the combustion mode selection step.

(11) 상기 연료 가스 예혼합 연소 방식은, 연료 가스를 사용하여 연료 가스 예혼합 연소 방식만으로 연소시키는 연료 가스 전부 예혼합 연소 방식과, 연료 가스의 일부를 예혼합 연소시키고 나머지를 확산 연소시키는 연료 가스 부분 예혼합 연소 방식을 포함하고, 상기 연소 방식 선택 공정에서는, 상기 내연 기관의 운전 중에, 적어도, 상기 연료 가스 확산 연소 방식과, 상기 연료 가스 전부 예혼합 연소 방식과, 상기 연료 가스 부분 예혼합 연소 방식을 포함하는 연소 방식 중 하나의 연소 방식을 선택하는 것이 바람직하다.(11) The fuel gas pre-mixed combustion method is a fuel gas pre-mixed combustion method in which fuel gas is used to burn only in a fuel gas premix combustion manner, a fuel pre-mixture combustion method in which a part of the fuel gas is premixed, Gas mixture pre-mixed combustion system, wherein, during the operation of the internal combustion engine, at least the fuel gas diffusion combustion mode, the fuel gas pre-mixed combustion mode, the fuel gas partial premixing It is preferable to select one of the combustion methods including the combustion method.

본 발명에 의하면, 연료 분사 제어 수단은, 선택된 연소 방식에 따른 연료 분사 양태가 되도록 연료 분사를 제어하고, 실압축비 제어 수단은, 선택된 연소 방식에 따른 실압축비가 되도록 실압축비를 제어하며, 특히 실압축비 제어 수단은, 연료 가스 예혼합 연소 방식이 선택되면 실압축비를 저압축비로 제어하고, 연료 가스 확산 연소 방식이 선택되면 상기 실압축비를 고압축비로 제어하기 때문에, NOx 배출량이 적은 연료 가스 예혼합 연소 방식을 안정적으로 실시할 수 있다. 이로써, 예를 들어, 선박용 기관에 있어서, 배기 규제 강화 해역에서는, 연료 가스 예혼합 연소 방식을 선택하여 추가 장치를 사용하지 않고서 NOx 의 배출을 억제할 수 있고, 그 밖의 해역에서는, 연료 가스 확산 연소 방식을 선택하여 기관의 출력을 확보할 수 있다.According to the present invention, the fuel injection control means controls the fuel injection so as to be the fuel injection mode according to the selected combustion mode, and the actual compression ratio control means controls the actual compression ratio to be the actual compression ratio according to the selected combustion mode, The compression ratio control means controls the actual compression ratio to a low compression ratio when the fuel gas premix combustion method is selected and controls the actual compression ratio to a high compression ratio ratio when the fuel gas diffusion combustion method is selected. The method can be stably performed. Thus, for example, in a marine engine, it is possible to suppress the emission of NOx without using an additional device by selecting a fuel gas pre-mixed combustion method in the exhaust-regulation enhanced sea area, and in other sea areas, The output of the engine can be secured.

또한, 내연 기관의 연료 가스 예혼합 연소 방식에, 연료 가스를 사용하여 연료 가스 예혼합 연소 방식만으로 연소시키는 연료 가스 전부 예혼합 연소 방식과, 연료 가스의 일부를 예혼합 연소시키고 나머지를 확산 연소시키는 연료 가스 부분 예혼합 연소 방식이 포함되어 있으면, 실압축비 제어 수단은, 연료 가스 전부 예혼합 연소 방식 또는 연료 가스 부분 예혼합 연소 방식이 선택되면 실압축비를 저압축비로 제어하고, 연료 가스 확산 연소 방식이 선택되면 상기 실압축비를 고압축비로 제어하기 때문에, NOx 배출량이 적은 연료 가스 전부 예혼합 연소 방식 또는 연료 가스 부분 예혼합 연소 방식을 안정적으로 실시할 수 있다. 이로써, 예를 들어 선박용 기관에 있어서, 배기 규제 강화 해역에서는, 연료 가스 전부 예혼합 연소 방식 또는 연료 가스 부분 예혼합 연소 방식을 선택하여 추가 장치를 사용하지 않고서 NOx 의 배출을 억제할 수 있고, 그 밖의 해역에서는, 연료 가스 확산 연소 방식을 선택하여 기관의 출력을 확보할 수 있다.In addition, the fuel gas premix combustion method of the internal combustion engine includes a fuel gas preblend combustion method in which the fuel gas is combusted only by the fuel gas premix combustion method, a premix combustion method in which a part of the fuel gas is premixed and the remainder is diffused When the fuel gas partial premixed combustion mode is selected, the actual compression ratio control means controls the actual compression ratio to a low compression ratio when the fuel gas pre-mixture combustion mode or the fuel gas partial premixed combustion mode is selected, Is selected, the actual compression ratio is controlled to a high compression ratio, so that the fuel gas pre-mixed combustion method or the fuel gas partial premixed combustion method with a small NOx emission amount can be stably performed. Thus, for example, in a marine engine, it is possible to suppress the emission of NOx without using an additional device by selecting a fuel gas pre-mixed combustion method or a fuel gas partial premixed combustion method at the exhaust- In the outside sea area, the fuel gas diffusion combustion method can be selected to secure the output of the engine.

도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 내연 기관의 제어 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2 는 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 내연 기관을 나타내는 전체 구성도이다.
도 3A, 도 3B 는 도 2 의 실린더 라이너를 포함하는 통 내 주위 구성의 개략도로, 도 3A 는 평면도, 도 3B 는 종단면도이다. 도 3A, 도 3B 에서는, 예혼합 연료 방식으로 연료 가스를 분사한 상태를 나타낸다.
도 4 는 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 내연 기관의 제어 장치에 의한 제어를 설명하는 타임 차트이다.
도 5 는 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 내연 기관의 제어 장치를 나타내는 블록도이다.
1 is a block diagram showing a control apparatus for an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention.
2 is an overall configuration diagram showing an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention.
Figs. 3A and 3B are schematic views of an in-cylinder circumferential configuration including the cylinder liner of Fig. 2, wherein Fig. 3A is a plan view and Fig. 3B is a longitudinal sectional view. 3A and 3B show a state in which the fuel gas is injected in the premixed fuel system.
4 is a time chart illustrating control by the control apparatus of the internal combustion engine according to the first embodiment of the present invention.
5 is a block diagram showing a control apparatus for an internal combustion engine according to a second embodiment of the present invention.

이하, 본 발명에 관련된 실시형태에 관해서, 도면을 참조하여 설명한다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings.

또, 이하에 나타내는 실시형태는 어디까지나 예시에 불과하며, 이하의 실시형태에서 명시하지 않은 각종 변형이나 기술의 적용을 배제하는 의도는 아니다. 이하의 실시형태의 각 구성은, 그들의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변형하여 실시할 수 있음과 함께, 필요에 따라서 취사 선택할 수 있고, 또는 적절히 조합하는 것이 가능하다.It should be noted that the embodiments described below are merely illustrative and are not intended to exclude the application of various modifications and techniques not described in the following embodiments. The respective constitutions of the following embodiments can be modified in various ways within a range not deviating from the purpose thereof, and can be selected as required or can be appropriately combined.

[제 1 실시형태] [First Embodiment]

[내연 기관의 구성] [Configuration of Internal Combustion Engine]

본 발명의 제 1 실시형태를 설명한다. 먼저, 본 실시형태 및 후술하는 제 2 실시형태에 관련된 내연 기관의 구성에 관해서, 도 2, 도 3A, 도 3B 를 참조하여 설명한다.A first embodiment of the present invention will be described. First, the structure of the internal combustion engine according to the present embodiment and a second embodiment to be described later will be described with reference to Figs. 2, 3A, and 3B.

본 발명의 실시형태에 관련된 내연 기관은, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 크로스헤드형 디젤 기관 (이하, 간단히 기관이라고도 한다) (1) 이다. 이 기관 (1) 은, 예를 들어 LNG 선 등의 액화 가스 운반선의 선박용 주기 (主機) 로서 사용되는 저속 2 스트로크 1 사이클의 유니플로 소기 (掃氣) 방식으로 되어 있다. 또한, 기관 (1) 은, 연료유 외에 연료 가스를 사용가능한 듀얼 퓨얼 기관 (이하, DF 기관이라고도 한다) 으로서 구성된다.As shown in Fig. 2, the internal combustion engine according to the embodiment of the present invention is a crosshead-type diesel engine (hereinafter simply referred to as an engine) 1 as well. The engine 1 is a low-speed two-stroke, one-cycle, sweeping system used as a ship cycle of a liquefied gas carrier such as an LNG carrier. Further, the engine 1 is configured as a dual-fuel engine (hereinafter also referred to as a DF engine) capable of using fuel gas in addition to fuel oil.

이 기관 (1) 은, 하방에 위치하는 대판 (臺板) (3) 과, 대판 (3) 상에 형성된 가구 (架構) (5) 와, 가구 (5) 상에 형성된 재킷 (7) 을 구비하고 있다. 이들 대판 (3), 가구 (5) 및 재킷 (7) 은, 상하 방향으로 연장되는 복수의 텐션 볼트 (도시하지 않음) 에 의해 일체적으로 체결되어 고정되어 있다.This engine 1 is provided with a base plate 3 located at the lower side, a furniture 5 formed on the base plate 3 and a jacket 7 formed on the furniture 5 . The base plate 3, the furniture 5 and the jacket 7 are integrally fastened and fixed by a plurality of tension bolts (not shown) extending in the vertical direction.

재킷 (7) 에는 실린더 라이너 (9) 가 형성되어 있으며, 실린더 라이너 (9) 의 하단측에는 복수의 소기 포트 (10) 가 형성되어 있다. 실린더 라이너 (9) 의 상단에는, 실린더 커버 (11) 가 형성되어 있다. 실린더 커버 (11) 에는, 배기 밸브 (12) 가 형성되어 있다. 이와 같이, 실린더 라이너 (9) 의 하단측에 형성된 소기 포트 (10) 로부터 공기가 소기로서 하방으로부터 통 내에 도입되고, 통 내의 상방에 위치하는 배기 밸브 (12) 로부터 연소 배기 가스가 배기되는 유니플로 소기 방식이 채용되어 있다.A cylinder liner 9 is formed on the jacket 7 and a plurality of scavenging ports 10 are formed on the lower end side of the cylinder liner 9. [ At the upper end of the cylinder liner 9, a cylinder cover 11 is formed. In the cylinder cover 11, an exhaust valve 12 is formed. As described above, air is introduced from the scavenging port 10 formed at the lower end side of the cylinder liner 9 into the cylinder from below in a scavenging manner, and the combustion exhaust gas is exhausted from the exhaust valve 12 located above the cylinder. A scavenging method is adopted.

배기 밸브 (12) 로부터 배출시킨 배기 가스는, 배기 가스 매니폴드 (14) 에 모아진 후에, 과급기 (16) 로 보내진다. 과급기 (16) 에서는, 안내된 배기 가스에 의해 배기 터빈 (도 2 에서는 도시 생략) 이 회전되고, 이로써 동축으로 접속된 컴프레서 (도 2 에서는 도시 생략) 가 회전된다. 컴프레서는, 외부로부터 들어온 공기를 압축하여, 에어 쿨러 (18) 에서 냉각된 후에 소기 매니폴드 (20) 로 유도된다. 소기 매니폴드 (20) 로 유도된 압축 공기는, 상기 서술한 소기 포트 (10) 로 유도된다. 또, 과급기 (16) 의 상세에 관해서는 후술한다.The exhaust gas discharged from the exhaust valve 12 is collected in the exhaust gas manifold 14 and then sent to the supercharger 16. [ In the supercharger 16, the exhaust turbine (not shown in Fig. 2) is rotated by the guided exhaust gas, whereby the coaxially connected compressor (not shown in Fig. 2) is rotated. The compressor compresses the air from the outside, and is cooled in the air cooler 18 and then guided to the scavenging manifold 20. The compressed air introduced into the scavenging manifold 20 is introduced into the scavenging port 10 described above. Details of the turbocharger 16 will be described later.

실린더 라이너 (9) 및 실린더 커버 (11) 에 의하여 형성된 공간 내에는, 피스톤 (13) 이 왕복동 (往復動) 가능하게 형성되어 있다. 피스톤 (13) 의 하단에는, 피스톤봉 (15) 의 상단이 회동 (回動) 가능하게 장착되어 있다. 본 실시형태의 디젤 기관 (1) 에서는, 실린더 라이너 (9) 의 내경에 대한 피스톤 (13) 의 스트로크의 비인 보어 스트로크비가 3 이상인 초 (超) 롱스트로크이다.A piston 13 is reciprocally movable in a space formed by the cylinder liner 9 and the cylinder cover 11. [ At the lower end of the piston 13, the upper end of the piston rod 15 is rotatably mounted. The diesel engine 1 of the present embodiment is an ultra long stroke having a bore stroke ratio of 3 or more, which is the ratio of the stroke of the piston 13 to the inner diameter of the cylinder liner 9. [

대판 (3) 은 크랭크 케이스이고, 크랭크축 (17) 이 형성되어 있다. 크랭크축 (17) 으로부터 취출된 회전 출력이 선박의 추진용 프로펠러로 전달되도록 되어 있다. 크랭크축 (17) 의 상단에는, 연접봉 (19) 의 하단이 회동 가능하게 접속되어 있다.The base plate 3 is a crankcase, and a crankshaft 17 is formed. The rotary output taken out from the crankshaft 17 is transmitted to the propulsion propeller of the ship. A lower end of the connecting rod 19 is rotatably connected to the upper end of the crankshaft 17.

가구 (5) 에는, 피스톤봉 (15) 과 연접봉 (19) 을 회동 가능하게 접속하는 크로스헤드 (21) 가 형성되어 있다. 즉, 피스톤봉 (15) 의 하단 및 연접봉 (19) 의 상단이 크로스헤드 (21) 에 접속되어 있다. 크로스헤드 (21) 의 양측 (도 2 에 있어서 좌우) 에는, 상하 방향으로 연장되는 한 쌍의 슬라이딩판 (23) 이 가구 (5) 측에 고정된 상태로 형성되어 있다.The furniture 5 is provided with a crosshead 21 for rotatably connecting the piston rod 15 and the connecting rod 19. That is, the lower end of the piston rod 15 and the upper end of the connecting rod 19 are connected to the crosshead 21. On both sides (right and left in Fig. 2) of the crosshead 21, a pair of sliding plates 23 extending in the vertical direction are formed in a state fixed to the furniture 5 side.

도 3A, 도 3B 에는, 디젤 기관 (1) 의 통 내 주위의 구성이 모식적으로 나타나 있다. 동 도면에 나타나 있는 바와 같이, 실린더 커버 (11) 에는, 제 1 연료 가스 분사 밸브로서의 예혼합용 연료 가스 분사 밸브 (이하 「예혼합 가스 밸브」라고 한다) (30) 와, 제 2 연료 가스 분사 밸브로서의 확산용 연료 가스 분사 밸브 (이하 「확산 가스 밸브」라고 한다) (32) 와, 연료유 분사 밸브 (이하 「연료유 밸브」라고 한다) (34) 가 형성되어 있다.3A and 3B schematically show the structure of the inner periphery of the cylinder of the diesel engine 1. As shown in the figure, the cylinder cover 11 is provided with a premixing fuel gas injection valve (hereinafter referred to as "premixed gas valve") 30 as a first fuel gas injection valve, (Hereinafter referred to as a "diffusion gas valve") 32 and a fuel oil injection valve (hereinafter referred to as "fuel oil valve") 34 as a valve are formed.

예혼합 가스 밸브 (30) 는, 도시하지 않은 연로 공급원에 접속되어 있고, 실린더 라이너 (9) 및 실린더 커버 (11) 에 의해서 형성되는 통 내에 연료 가스를 고압으로 분사한다. 연료 가스로는, 기화된 LNG 와 같은 탄화수소계의 가스가 사용된다.The premixed gas valve 30 is connected to an elongated supply source (not shown), and injects the fuel gas into the cylinder formed by the cylinder liner 9 and the cylinder cover 11 at a high pressure. As the fuel gas, a hydrocarbon-based gas such as vaporized LNG is used.

예혼합 가스 밸브 (30) 로부터의 가스 분사 압력은, 예를 들어, 절대압으로 1.0 ㎫ 이상 50 ㎫ 이하, 바람직하게는 절대압으로 20 ㎫ 이상 30 ㎫ 이하이다. 예혼합 가스 밸브 (30) 의 선단에 형성된 노즐에는 복수의 분사 구멍이 형성되어 있고, 각각의 분사 구멍으로부터 연료 가스가 통 내에 분사된다. 예를 들어, 도 3B 에 나타내는 예에서는, 4 개의 분사 구멍의 각각으로부터 연료 가스가 분사된 상태가 나타나 있다. 이 도면에 나타나 있는 바와 같이, 예혼합 가스 밸브 (30) 로부터 분사되는 연료 가스의 방향은, 피스톤 (13) 방향, 보다 자세하게는 소기 포트 (10) 를 피스톤 (13) 으로 폐쇄한 후의 피스톤 (13) 의 정상부 즉 피스톤 (13) 상단의 원형으로 된 정상면을 향하여 연료 가스를 분사하는 방향이다.The gas injection pressure from the premixed gas valve 30 is, for example, 1.0 MPa or more and 50 MPa or less at absolute pressure, preferably 20 MPa or more and 30 MPa or less at absolute pressure. A plurality of injection holes are formed in the nozzles formed at the tip of the premixed gas valve 30, and fuel gas is injected from the respective injection holes into the cylinder. For example, in the example shown in Fig. 3B, a state in which the fuel gas is injected from each of the four injection holes is shown. As shown in this figure, the direction of the fuel gas injected from the premixed gas valve 30 is the direction of the piston 13, more specifically, the piston 13 after closing the scavenge pot 10 with the piston 13 That is, the top surface of the piston 13 toward the circular top surface.

또한, 예혼합 가스 밸브 (30) 는 적어도 하나의 분사 구멍으로부터 피스톤 (13) 방향으로 연료 가스가 분사되도록 각 분사 구멍이 형성되어 있으면 되고, 모든 분사 구멍이 피스톤 (13) 방향으로 연료 가스를 분사하도록 형성될 필요는 없다.The premixed gas valve 30 may be configured such that each injection hole is formed so that the fuel gas is injected from at least one injection hole toward the piston 13 and all the injection holes inject fuel gas toward the piston 13 Need not be formed.

예혼합 가스 밸브 (30) 는, 연료 가스에 의한 예혼합 연소 (연료 가스 예혼합 연소) 에 의해 디젤 기관 (1) 을 작동시키는 경우에 기동되고, 연료 가스에 의한 확산 연소 운전 (연료 가스 확산 연소 운전) 이나 연료유에 의한 확산 연소 운전 (연료유 확산 연소 운전) 시에는 기동되지 않고 정지된다. 예혼합 가스 밸브 (30) 의 기동 및 정지는, 후술하는 제어 장치 (40) 로부터의 지령에 의해 실시된다.The premixed gas valve 30 is activated when the diesel engine 1 is operated by premixed combustion (fuel gas premixed combustion) by the fuel gas, and the diffusion combustion operation by the fuel gas (Fuel oil diffusive combustion operation) by the fuel oil and the diffusion combustion operation by the fuel oil (fuel oil diffusive combustion operation). Starting and stopping of the premix gas valve 30 is carried out by a command from the control device 40 to be described later.

예혼합 가스 밸브 (30) 의 분사 타이밍은, 후술하는 제어 장치 (40) 에 의하여 제어되며, 배기 밸브 (12) 로부터 연료 가스가 계외로 누출되지 않는 범위이고, 구체적으로는, 예를 들면 140 이상 20 deg BTDC 이하 (BTDC 는 Before Top Dead Centre), 바람직하게는 100 이상 60 deg BTDC 이하이다. 여기에서, 배기 밸브 (12) 가 폐쇄되는 타이밍으로는, 예를 들면 약 90 deg BTDC 이다.The injection timing of the premixed gas valve 30 is controlled by a control device 40 to be described later and is a range in which the fuel gas does not leak out of the system from the exhaust valve 12. Specifically, 20 deg BTDC (BTDC is Before Top Dead Center), preferably 100 or more and 60 deg BTDC or less. Here, the timing at which the exhaust valve 12 is closed is, for example, about 90 deg BTDC.

연료 가스를 분사하는 기간 (즉 연료 가스를 계속해서 분사하는 기간) 으로서는, 예를 들면 디젤 기관 (1) 의 부하가 100 % 인 경우에는 20 deg 이상 30 deg 이하이다.For example, when the load of the diesel engine 1 is 100%, the period for injecting the fuel gas (i.e., the period for continuously injecting the fuel gas) is 20 deg or more and 30 deg or less.

확산 가스 밸브 (32) 는, 도 3A 에 나타내는 바와 같이, 실린더 커버 (11) 를 평면에서 본 경우의 외주측에 2 개 형성되어 있다. 2 개의 확산 가스 밸브 (32) 는, 실린더 커버 (11) 의 중심 (즉 배기 밸브 (12) 의 중심) 을 사이에 두고 서로 대향하는 위치에 배치되어 있다. 본 실시형태에서는, 각 확산 가스 밸브 (32) 는, 예혼합 가스 밸브 (30) 에 대하여 소정 각도만큼 둘레 방향으로 어긋난 위치에 배치되어 있지만, 확산 가스 밸브 (32) 와 예혼합 가스 밸브 (30) 는 실린더 커버 (11) 상에 배치되어 있으면 된다. 또한, 확산 가스 밸브 (32) 의 수는, 예시로서 2 개로 하고 있을 뿐으로, 1 개여도 되고, 3 개 이상이어도 되는데, 연료유 밸브 (34) 의 수와 동일하다.As shown in Fig. 3A, the diffusion gas valve 32 is formed on the outer peripheral side of the cylinder cover 11 when viewed in plan. The two diffusion gas valves 32 are disposed at positions facing each other with the center of the cylinder cover 11 (that is, the center of the exhaust valve 12) therebetween. The diffusion gas valve 32 and the premix gas valve 30 are disposed at positions shifted in the circumferential direction by a predetermined angle with respect to the premix gas valve 30 in the present embodiment, May be disposed on the cylinder cover 11. The number of the diffusion gas valves 32 is two as an example, and may be one or three or more, which is the same as the number of the fuel oil valves 34.

확산 가스 밸브 (32) 는, 도시하지 않은 연료 가스 공급원에 접속되어 있고, 실린더 라이너 (9) 및 실린더 커버 (11) 에 의하여 형성되는 통 내에 연료 가스를 분사한다. 연료 가스로는, 예혼합 가스 밸브 (30) 와 동일하게, 기화된 LNG 와 같은 탄화수소계의 가스가 이용된다.The diffusion gas valve 32 is connected to a fuel gas supply source (not shown), and injects the fuel gas into a cylinder formed by the cylinder liner 9 and the cylinder cover 11. Like the premixed gas valve 30, hydrocarbon gas such as vaporized LNG is used as the fuel gas.

확산 가스 밸브 (32) 로부터의 가스 분사 압력은, 피스톤 (13) 에 의하여 압축된 후의 공기 (소기) 보다 높은 압력으로서 50 ㎫ 이하이고, 예를 들면 절대압으로 10 ㎫ 이상 30 ㎫ 이하이다. 확산 가스 밸브 (32) 의 선단에 형성된 노즐에는 복수의 분사 구멍이 형성되어 있으며, 각각의 분사 구멍으로부터 연료 가스가 통 내에 분사된다. 확산 가스 밸브 (32) 로부터 분사되는 연료 가스의 방향은, 피스톤 (13) 이 상사점 근방까지 상승하여 좁아진 연소 공간 내에서 연료 가스에 의한 확산 연소가 실시되도록, 수평 방향 또는 수평 방향으로부터 약간만 하방을 향한 방향이고, 또한 피스톤 (13) 의 정상부를 향하지 않는 방향이다.The gas injection pressure from the diffusion gas valve 32 is 50 MPa or less, which is higher than the air (scavenging) after being compressed by the piston 13, and is 10 MPa or more and 30 MPa or less, for example, under an absolute pressure. A plurality of injection holes are formed in the nozzles formed at the tip of the diffusion gas valve 32, and the fuel gas is injected into the cylinder from each injection hole. The direction of the fuel gas injected from the diffusion gas valve 32 is slightly lower from the horizontal direction or from the horizontal direction so that the diffusive combustion by the fuel gas is performed in the combustion space where the piston 13 is raised to the vicinity of the top dead center, And is not directed to the top of the piston 13. [

확산 가스 밸브 (32) 는, 확산 연소에 의하여 디젤 기관 (1) 을 작동시키는 경우에 기동되고, 연료 가스에 의한 예혼합 연소 운전이나 연료유에 의한 확산 연소 운전시에는 기동되지 않고 정지된다. 확산 가스 밸브 (32) 의 기동 및 정지는, 후술하는 제어 장치 (40) 로부터의 지령에 따라 실시된다.The diffusion gas valve 32 is started when the diesel engine 1 is operated by diffusive combustion, and is stopped without starting in the premix combustion operation by the fuel gas or the diffusion combustion operation by the fuel oil. Starting and stopping of the diffusion gas valve 32 is carried out in accordance with a command from the control device 40 described later.

확산 가스 밸브 (32) 가 연료 가스를 분사하는 기간 (즉 계속해서 분사하는 기간) 은, 도시하지 않은 제어부에 의하여 제어되고, 예를 들면 디젤 기관 (1) 의 부하가 100 % 인 경우에는 20 deg 이상 30 deg 이하이다.A period during which the diffusion gas valve 32 injects fuel gas (that is, a period during which the fuel gas is continuously injected) is controlled by a control unit (not shown). For example, when the load of the diesel engine 1 is 100% Or more.

연료유 밸브 (34) 는, 도 3A 에 나타내는 바와 같이, 실린더 커버 (11) 를 평면에서 본 경우에, 배기 밸브 (12) 보다 외주측이며 또한 예혼합 가스 밸브 (30) 및 확산 가스 밸브 (32) 보다 내주측에 2 개 형성되어 있다. 2 개의 연료유 밸브 (34) 는, 실린더 커버 (11) 의 중심 (즉 배기 밸브 (12) 의 중심) 을 사이에 두고 서로 대향하는 위치에 배치되어 있다. 단, 각 연료유 밸브 (34) 는, 확산 가스 밸브 (32) 및 예혼합 가스 밸브 (30) 에 대하여 소정 각도만큼 둘레 방향으로 어긋난 위치에 배치되어 있다. 또한, 연료유 밸브 (34) 의 수는, 예시로서 2 개로 하고 있을 뿐으로, 1 개여도 되고, 3 개 이상이어도 된다. 또, 배기 밸브 (12) 보다 외주측이면, 예혼합 가스 밸브 (30) 및 확산 가스 밸브 (32) 보다 내주측이 아니어도 된다.As shown in Fig. 3A, when the cylinder cover 11 is seen in a plan view, the fuel oil valve 34 is located on the outer side of the exhaust valve 12 and also on the premixed gas valve 30 and the diffusion gas valve 32 Two on the inner circumferential side. The two fuel oil valves 34 are disposed at positions facing each other with the center of the cylinder cover 11 (that is, the center of the exhaust valve 12) therebetween. However, each fuel oil valve 34 is disposed at a position shifted in the circumferential direction by a predetermined angle with respect to the diffusion gas valve 32 and the premix gas valve 30. The number of the fuel oil valves 34 is only two as an example, and may be one or three or more. It should be noted that the inner circumferential side of the premixed gas valve 30 and the diffusion gas valve 32 may not be provided on the outer peripheral side of the exhaust valve 12.

연료유 밸브 (34) 는, 도시하지 않은 연료유 공급원에 접속되어 있고, 실린더 라이너 (9) 및 실린더 커버 (11) 에 의하여 형성되는 통 내에 연료유를 분사한다. 연료유로는, 예를 들면 일본의 JIS 규격에서 말하는 C 중유 (90 % 이상이 잔사유인 중유) 등의 잔사유의 비율이 비교적 높은 중유가 사용된다.The fuel oil valve 34 is connected to a fuel oil supply source (not shown), and injects fuel oil into a cylinder formed by the cylinder liner 9 and the cylinder cover 11. [ As the fuel flow path, for example, heavy oil having a relatively high ratio of residual oil such as C heavy oil (90% or more of which is residual oil) referred to in Japanese JIS standard is used.

연료유 밸브 (34) 로부터의 분사 압력은, 피스톤 (13) 에 의하여 압축된 후의 공기 (소기) 보다 높은 압력이며, 예를 들면 절대압으로 30 ㎫ 이상 80 ㎫ 이하이다. 연료유 밸브 (34) 의 선단에 형성된 노즐에는 복수의 분사 구멍이 형성되어 있으며, 각각의 분사 구멍으로부터 연료유가 통 내에 분사된다. 예를 들면, 연료유 밸브 (34) 로부터 분사되는 연료유의 방향은, 피스톤 (13) 이 상사점 근방까지 상승하여 좁아진 연소 공간 내에서, 착화 또는 확산 연소가 이루어지도록, 수평 방향 또는 수평 방향으로부터 약간만 하방을 향한 방향이고, 또한 피스톤 (13) 의 정상부를 향하지 않는 방향이다.The injection pressure from the fuel oil valve 34 is higher than air (scavenging) after being compressed by the piston 13, for example, 30 MPa or more and 80 MPa or less at absolute pressure. A plurality of injection holes are formed in the nozzles formed at the tip of the fuel oil valve 34, and fuel oil is injected from each injection hole into the cylinder. For example, the direction of the fuel oil injected from the fuel oil valve 34 is slightly shifted from the horizontal direction or the horizontal direction so that the ignition or the diffusion combustion is performed in the combustion space in which the piston 13 is raised to the vicinity of the top dead center, Down direction and is not directed toward the top of the piston 13. [

연료유 밸브 (34) 는, 연료유에 의한 확산 연소에 의하여 디젤 기관 (1) 을 작동시키는 경우에는 확산 연소를 위한 연료유를 분사하도록 작동하고 (이른바 오일 전소 운전), 또 연료 가스에 의한 예혼합 연소 운전 및 연료 가스에 의한 확산 연소 운전시에는, 착화용의 파일럿유를 분사하도록 작동한다. 연료유 밸브 (34) 의 작동은, 도시하지 않은 제어부로부터의 지령에 따라 실시된다.When the diesel engine 1 is operated by diffusive combustion by the fuel oil, the fuel oil valve 34 is operated to inject fuel oil for diffusive combustion (so-called oil burner operation) During the combustion operation and the diffusive combustion operation by the fuel gas, it operates to inject the pilot oil for ignition. The operation of the fuel oil valve 34 is carried out in accordance with a command from a control unit (not shown).

[듀얼 퓨얼 기관으로서의 동작 모드〕[Operation mode as dual fuel engine]

다음으로, 상기 구성의 디젤 기관 (1) 의 동작 모드에 관해서 설명한다. 기관 (1) 은, 연료 가스 운전과 연료유 운전을 적절히 전환하여 운전하며, 연료 가스 운전에서는, 연료 가스 확산 연소 방식과, 연료 가스 전부 예혼합 연소 방식과, 연료 가스 부분 예혼합 연소 방식의 3 가지의 연소 방식을 선택적으로 사용하고, 연료유 운전은 연료유 확산 연소 방식을 사용한다.Next, the operation mode of the diesel engine 1 having the above-described configuration will be described. The engine 1 is operated by appropriately switching the fuel gas operation and the fuel oil operation. In the fuel gas operation, the fuel gas diffusion combustion system, the fuel gas preblend combustion system, the fuel gas partial premix combustion system 3 The branch combustion method is selectively used, and the fuel oil operation uses the fuel oil diffusion combustion method.

듀얼 퓨얼 기관의 동작 모드에는, 연료 가스를 사용하여 연료 가스 예혼합 연소 방식으로 연소시키는 연료 가스 전부 예혼합 연소 방식을 실시하는 전부 예혼합 연료 가스 모드와, 연료 가스를 사용하여 연료 가스 확산 연소 방식으로 연소시키는 확산 연료 가스 모드와, 연료 가스의 일부를 사용하여 예혼합 연소 방식으로 연소시키고 나머지의 연료 가스를 사용하여 확산 연소 방식으로 연소시키는 연료 가스 부분 예혼합 연소 방식을 실시하는 부분 예혼합 연료 가스 모드와, 연료유를 사용하여 연료유 확산 연소 방식으로 연소시키는 확산 연료유 모드 (이른바 오일 전소 모드) 가 있다. 또, 확산 연소 혹은 확산 연소 방식에 관해서, 연료 가스 확산 연소인지 연료유 확산 연소인지를 구별하지 않는 경우에는, 간단히 확산 연소 또는 확산 연소 방식이라고도 한다. 또한, 연료 가스 예혼합 연소 방식이란, 적어도 예혼합 가스 밸브 (30) 를 연료 공급용으로서 사용하는 연소 방식이고, 연료 가스 전부 예혼합 연소 방식과 연료 가스 부분 예혼합 연소 방식을 포함한다. 요컨대, 연료 가스 예혼합 연소 방식이란, 연료 가스를 사용하여 예혼합 연소 방식으로 연소시키는 연소 방식을 폭넓게 나타내는 것으로, 연료 가스 전부 예혼합 연소 방식과 연료 가스 부분 예혼합 연소 방식 중 어느 하나 또는 양방을 나타내는 것으로 한다.The operation modes of the dual fuel engine include a fully pre-mixed fuel gas mode in which a fuel gas pre-mixed combustion mode in which a fuel gas is combusted in a fuel gas premix combustion manner, and a fuel gas diffusion combustion mode And a partial fuel gas partial combustion mode in which a part of the fuel gas is burned in a premixed combustion mode and a remaining portion of the fuel gas is used in a diffusive combustion mode, There is a gas mode and a diffusive fuel oil mode (so-called oil burning mode) in which fuel oil is used to burn by a fuel oil diffusive combustion method. When the diffusive combustion or the diffusive combustion system is not distinguished from the fuel gas diffusive combustion or the fuel oil diffusive combustion, it is also referred to simply as a diffusive combustion or diffusive combustion system. The fuel gas premix combustion system is a combustion system that uses at least the premix gas valve 30 for fuel supply, and includes a fuel gas preblend combustion system and a fuel gas partial premix combustion system. That is, the fuel gas pre-mixed combustion system broadly represents a combustion system that uses a fuel gas to burn by a premixed combustion system. The fuel gas pre-mixed combustion system and either or both of the fuel gas pre- .

전부 예혼합 연료 가스 모드에서는, 예혼합 가스 밸브 (30) 를 연료 공급용으로서 사용하고, 연료유 밸브 (34) 를 파일럿용으로서 사용한다.In the fully pre-mixed fuel gas mode, the premixed gas valve 30 is used for fuel supply and the fuel oil valve 34 is used for pilot.

확산 연료 가스 모드에서는, 확산 가스 밸브 (32) 를 연료 공급용으로서 사용하고, 연료유 밸브 (34) 를 파일럿용으로서 사용한다.In the diffusion fuel gas mode, the diffusion gas valve 32 is used for fuel supply and the fuel oil valve 34 is used for pilot.

부분 예혼합 연료 가스 모드에서는, 연료 가스 예혼합 연소 방식의 연소에 관해서는 예혼합 가스 밸브 (30) 를 연료 공급용으로서 사용하고 연료유 밸브 (34) 를 파일럿용으로서 사용하며, 연료 가스 확산 연소 방식의 연소에 관해서는 확산 가스 밸브 (32) 를 연료 공급용으로서 사용하고, 연료유 밸브 (34) 를 파일럿용으로서 사용한다.In the partial premixed fuel gas mode, the premixed gas valve 30 is used as a fuel supply and the fuel oil valve 34 is used as a pilot for combustion in the fuel gas premix combustion mode, The diffusion gas valve 32 is used for fuel supply and the fuel oil valve 34 is used for pilot.

확산 연료유 모드에서는, 오로지 연료유 밸브 (34) 를 사용한다.In the diffusive fuel oil mode, only the fuel oil valve 34 is used.

전부 예혼합 연료 가스 모드는, NOx 배출량이 적기 때문에, 예를 들어, 선박이 ECA (대기 오염 물질 방출 규제 해역, 간단히 배기 규제 해역이라고도 한다) 내를 항행할 때에 바람직하다. 그러나, 전부 예혼합 연료 가스 모드는 과조 착화나 노킹 등의 이상 연소가 발생하기 쉬워, 이것을 회피하기 위해서는, 통상의 (확산 연소 방식의) 경우보다 압축비를 낮추는 것이 필요하게 된다. 압축비를 낮추면, 최대 출력이 제한되어 버린다.The pre-mixed fuel gas mode is preferable when the ship navigates within, for example, an ECA (air pollutant emission control area, simply referred to as an emission control area) because the NOx emission amount is small. However, in the fully pre-mixed fuel gas mode, abnormal combustion such as over-ignition and knocking is likely to occur, and in order to avoid this, it is necessary to lower the compression ratio in comparison with the normal (diffusive combustion type) case. If the compression ratio is lowered, the maximum output is limited.

확산 연료 가스 모드는, 예혼합 연료 가스 모드보다 연소 안정성이 높기 때문에 높은 압축비를 채용할 수 있지만, 한편으론, 예혼합 연료 가스 모드에 비하여 NOx 발생량이 많기 때문에, 예를 들어, 선박이 ECA 밖을 항행할 때에 사용된다. 단, 확산 연료 가스 모드는, 확산 연료유 모드와 같이 SOx 발생량은 적기 때문에, ECA 내이더라도 NOx 규제량을 초과하지 않는 범위에서 소정의 시간 내라면, 연소 안정성이 요구되는 경우에 예혼합 연료 가스 모드를 대신하여 사용할 수 있다.The diffusion fuel gas mode can adopt a high compression ratio because it has higher combustion stability than the premixed fuel gas mode. On the other hand, since the NOx generation amount is larger than the pre-mixed fuel gas mode, for example, Used to navigate. However, since the diffusion fuel gas mode has a small amount of SOx generation as in the case of the diffusion fuel mode, if the combustion stability is required within a predetermined time within a range not exceeding the NOx regulated amount even in the ECA, Can be used instead.

확산 연료유 모드는, 연소 안정성이 보다 높기 때문에 높은 압축비를 채용할 수 있지만, 연료유 유래의 SOx 가 연료 가스를 사용하는 경우와 비교하여 많이 발생한다. 그래서, 예를 들어, SOx 배출 규제가 비교적 느슨한 해역을 항행할 때에, 보다 높은 연소 안정성이 요구되는 경우나, 연료 가스보다 연료유를 사용한 쪽이 좋은 경우에 사용된다.The diffusive fuel oil mode can adopt a high compression ratio because the combustion stability is higher, but a large amount of SOx derived from the fuel oil occurs in comparison with the case where the fuel gas is used. Thus, for example, when the SOx emission control is performed in a relatively loose area, higher combustion stability is required, or when fuel oil is better than fuel gas is used.

(전부 예혼합 연료 가스 모드)(Fully premixed fuel gas mode)

전부 예혼합 연료 가스 모드에 관해서 설명한다.The entirely mixed fuel gas mode will be described.

도 3A, 도 3B 에 나타내는 바와 같이, 배기 밸브 (12) 가 폐쇄되고 또한 피스톤 (13) 이 소기 포트 (10) 를 폐쇄한 후의 압축 행정의 초기에, 제어부의 지령에 따라, 예혼합 가스 밸브 (30) 로부터 절대압으로 1.0 ㎫ 이상 50 ㎫ 이하, 바람직하게는 절대압으로 20 ㎫ 이상 30 ㎫ 이하인 고압의 연료 가스가 피스톤 (13) 의 정상부를 향하여 분사된다. 또한, 전부 혼합 연료 가스 모드에서는, 확산 가스 밸브 (32) 는 폐쇄되어 있어, 연료 가스는 오로지 예혼합 가스 밸브 (30) 로부터 분사된다. 단 확산 가스 밸브 (32) 를 병용하는 경우도 있다.As shown in Figs. 3A and 3B, at the beginning of the compression stroke after the exhaust valve 12 is closed and the piston 13 closes the scavenging port 10, 30 at an absolute pressure of not less than 1.0 MPa and not more than 50 MPa, preferably not less than 20 MPa and not more than 30 MPa as absolute pressure, toward the top of the piston 13. [ Further, in the fully mixed fuel gas mode, the diffusion gas valve 32 is closed, and the fuel gas is injected from the premix gas valve 30 only. The single-stage diffusion gas valve 32 may be used in combination.

또, 예혼합 가스 밸브 (30) 로부터의 연료 가스의 분사 타이밍으로는, 소기 포트 (10) 를 피스톤 (13) 이 폐쇄한 후이면서 또한 배기 밸브 (12) 로부터 연료 가스가 계외로 누출되지 않는 범위에서 선정되고, 예를 들어 140 이상 20 deg BTDC 이하, 바람직하게는 100 이상 60 deg BTDC 이하의 사이에서 선정된다. 이 경우, 배기 밸브 (12) 가 폐쇄되는 타이밍은 약 90 deg BTDC 이다. 예혼합 가스 밸브 (30) 로부터 연료 가스가 계속해서 분사되는 분사 기간은, 예를 들어 내연 기관의 부하가 100 % 인 경우에는 20 deg 이상 30 deg 이하이다.The injection timing of the fuel gas from the premixed gas valve 30 is set to a range in which the engine 10 is closed after the piston 13 is closed and the fuel gas does not leak from the exhaust valve 12 to the outside of the system For example, between 140 and 20 deg BTDC, preferably between 100 and 60 deg BTDC. In this case, the timing at which the exhaust valve 12 is closed is about 90 deg BTDC. The injection period in which the fuel gas is continuously injected from the premix gas valve 30 is 20 deg or more and 30 deg or less when the load of the internal combustion engine is 100%, for example.

예혼합 가스 밸브 (30) 는, 상방의 실린더 커버 (11) 로부터 하방의 피스톤 (13) 의 정상부를 향하여 분사하므로, 소기 포트 (10) 를 피스톤 (13) 으로 폐쇄한 후의 세로로 긴 연소 공간의 길이 방향을 유효하게 사용하여 연료 가스를 전체에 분사할 수 있어, 공기 (소기; 산화제 가스) 에 대한 연료 가스의 혼합이 촉진된다. 특히, 본 실시형태의 디젤 기관 (1) 은 초 롱스트로크이므로, 길이 방향의 연료 가스 분사에 의한 혼합은 효과적이다.Since the premixed gas valve 30 is sprayed from the upper cylinder cover 11 toward the top of the piston 13 underneath, the premixed gas valve 30 is moved in the longitudinally long combustion space after the scavenge pot 10 is closed by the piston 13 The longitudinal direction can be effectively used to inject the fuel gas as a whole, and the mixing of the fuel gas with the air (scavenging; oxidizing agent gas) is promoted. Particularly, since the diesel engine 1 of this embodiment is an ultra long stroke, mixing by longitudinally injecting fuel gas is effective.

예혼합 가스 밸브 (30) 로부터 분사된 연료 가스에 의하여 통 내에 예혼합기 (氣) 가 형성된 후, 피스톤 (13) 은 상방으로 이동하여 예혼합기를 압축한다. 그리고, 상사점 부근까지 도달하면, 연료유 밸브 (34) 로부터 파일럿유가 분사되어 착화가 이루어진다. 이 착화에 의하여 형성된 화염이 예혼합기 안을 전파하면서 예혼합 연소가 실시되고, 연소 및 팽창 행정이 실시되어 (이때 연료유 밸브 (34) 로부터의 파일럿유의 분사는 정지되어 있음), 피스톤 (13) 이 하방으로 이동한다.After the premixture is formed in the cylinder by the fuel gas injected from the premixed gas valve 30, the piston 13 moves upward to compress the pre-mixer. When reaching the vicinity of the top dead center, pilot oil is injected from the fuel oil valve 34 to be ignited. Premixed combustion is carried out while the flame formed by this ignition propagates in the premixer, and combustion and expansion strokes are performed (at this time, the injection of pilot oil from the fuel oil valve 34 is stopped), the piston 13 Move downward.

(확산 연료 가스 모드)(Diffusion fuel gas mode)

확산 연료 가스 모드에 관해서 설명한다.The diffusion fuel gas mode will be described.

배기 밸브 (12) 가 폐쇄되고 또한 피스톤 (13) 이 소기 포트 (10) 를 폐쇄한 후의 압축 행정에서는, 소기 포트 (10) 로부터 도입한 공기만을 압축한다. 그리고, 피스톤 (13) 이 상사점 부근까지 도달하면, 연료유 밸브 (34) 로부터 연료유를 파일럿유로서 분사함과 함께, 이 파일럿유과 동시 또는 직후에, 확산 가스 밸브 (32) 로부터, 압축시의 통 내압 이상 50 ㎫ (절대압) 이하, 보다 바람직하게는 절대압으로 10 ㎫ 이상 30 ㎫ 이하인 고압의 연료 가스를 분사한다. 이로써, 연료 가스의 분사에 따라서 통 내에서 확산 연소가 실시되고 (이때 연료유 밸브 (34) 로부터의 파일럿유의 분사는 정지되어 있음), 팽창 행정에 의하여 피스톤 (13) 이 하방으로 밀어 내려진다.In the compression stroke after the exhaust valve 12 is closed and the piston 13 closes the scavenging port 10, only the air introduced from the scavenge port 10 is compressed. When the piston 13 reaches the vicinity of the top dead center, the fuel oil is injected from the fuel oil valve 34 as pilot oil, and simultaneously with or immediately after the pilot oil flows from the diffusion gas valve 32, More preferably not less than 50 MPa (absolute pressure), more preferably not less than 10 MPa and not more than 30 MPa as absolute pressure. Thereby, diffusion combustion is performed in the cylinder according to the injection of the fuel gas (at this time, the injection of the pilot oil from the fuel oil valve 34 is stopped), and the piston 13 is pushed downward by the expansion stroke.

또한, 확산 연료 가스 모드에서는, 예혼합 가스 밸브 (30) 는 상시 폐쇄되어 있다.Further, in the diffusion fuel gas mode, the premix gas valve 30 is always closed.

(부분 예혼합 연료 가스 모드) (Partial premixed fuel gas mode)

부분 예혼합 연료 가스 모드에 관해서 설명한다.The partial premixed fuel gas mode will be described.

부분 예혼합 연료 가스 모드에서는, 연료 가스의 일부가, 상기 전부 예혼합 연료 가스 모드와 동일한 절대압 및 타이밍으로, 예혼합 가스 밸브 (30) 로부터 피스톤 (13) 의 정상부를 향하여 분사된다. 이 때에는, 확산 가스 밸브 (32) 는 폐쇄되어 있다. 또한, 그 후, 나머지 연료 가스가, 상기 확산 연료 가스 모드와 동일한 절대압 및 타이밍으로, 확산 가스 밸브 (32) 로부터 분사된다. 이 때에는, 예혼합 가스 밸브 (30) 는 폐쇄되어 있다.In the partial premixed fuel gas mode, a portion of the fuel gas is injected from the premixed gas valve 30 toward the top of the piston 13 at the same absolute pressure and timing as the fully pre-mixed fuel gas mode. At this time, the diffusion gas valve 32 is closed. Thereafter, the remaining fuel gas is injected from the diffusion gas valve 32 at the same absolute pressure and timing as the diffusion fuel gas mode. At this time, the premix gas valve 30 is closed.

(확산 연료유 모드) (Diffusion fuel oil mode)

확산 연료유 모드 (이른바 오일 전소 모드) 에 대해서는, 도시하지 않지만, 일반 연료유를 이용한 확산 연소와 동일하다. 구체적으로는, 배기 밸브 (12) 를 폐쇄하여 피스톤 (13) 의 상승과 함께 공기의 압축을 실시하고, 상사점 부근에서 연료유 밸브 (34) 로부터 연료유를 고압으로 분사하여 확산 연소를 실시하고, 이 확산 연소에 의한 팽창 행정에 의하여 피스톤 (13) 이 하강한다.The diffusing fuel oil mode (so-called oil burning mode) is the same as the diffusive combustion using common fuel oil (not shown). Concretely, the exhaust valve 12 is closed to compress the air with the rise of the piston 13, and the fuel oil is injected from the fuel oil valve 34 at a high pressure in the vicinity of the top dead point for diffusion combustion And the piston 13 is lowered by the expansion stroke by the diffusive combustion.

이와 같이 확산 연료유 모드를 구비함으로써, 연료 가스를 이용한 운전과 병용되는 듀얼 퓨얼 기관 (DF 기관) 으로서 디젤 기관 (1) 을 성립시킬 수 있다.By providing the diffusion fuel oil mode in this manner, the diesel engine 1 can be established as a dual fuel engine (DF engine) that is used in combination with the operation using the fuel gas.

또한, 확산 연료유 모드에서는, 예혼합 가스 밸브 (30) 및 확산 가스 밸브 (32) 는 상시 폐쇄되어 있다.In the diffusion fuel oil mode, the premixed gas valve 30 and the diffusion gas valve 32 are always closed.

(예혼합 이행 제어)(Premixed transition control)

본 실시형태의 기관 (1) 은, 또한, 확산 연료 가스 모드 또는 확산 연료유 모드로부터 전부 예혼합 연료 가스 모드 또는 부분 예혼합 연료 가스 모드로 이행할 때에 실시되는 예혼합 이행 제어를 구비하고 있다.The engine 1 of the present embodiment is further provided with a premixing transition control performed when the transition from the diffusion fuel gas mode or the diffusion fuel oil mode to the fully-pre-mixed fuel gas mode or the partial premixed-fuel gas mode is performed.

연료 가스를 이용한 확산 연료 가스 모드로부터 전부 예혼합 연료 가스 모드 또는 부분 예혼합 연료 가스 모드로 전환할 때에는, 확산 가스 분사 밸브 (32) 로부터 분사되는 연료 가스를 감소시킴과 함께 예혼합 가스 밸브 (30) 로부터 분사되는 연료 가스를 증대시킨다. 즉, 확산 연료 가스 모드로부터 예혼합 연료 가스 모드로의 전환시에는, 분사하는 전체 연료 가스 중 예혼합 가스 밸브 (30) 로부터 분사되는 연료 가스의 비율인 예혼합 비율을 0 % (연료 가스 확산 연소만의 확산 연료 가스 모드) 에서 소정 비율 (예혼합 연소만의 전부 예혼합 연료 가스 모드의 경우에는 100 %, 예혼합 연소 및 확산 연소를 병용하는 부분 예혼합 연료 가스 모드의 경우에는 설정된 소정 %) 을 향해 증대시켜 간다. 이 때, 제어부에 의한 예혼합 이행 제어에 의하여, 확산 연료 가스 모드로부터 예혼합 연료 가스 모드로 전환한 직후의 최초 사이클에 있어서의 연소 행정에서, 예혼합 가스 밸브 (30) 로부터 분사되는 연료 가스가 완전 연소되는 농도까지, 예혼합 가스 밸브 (30) 로부터 분사되는 연료 가스량을 증대시켜 예혼합 비율을 단번에 상승시킨다. 구체적으로는, 모드 전환시의 최초 사이클에서, 예혼합 비율을 0 % 에서 40 % 이상 60 % 이하까지 단번에 상승시킨다. 그리고, 모드 전환 직후의 최초 사이클에서 40 % 이상 60 % 이하의 예혼합 비율로 한 후에는, 계속되는 복수의 사이클에서 서서히 예혼합 비율을 소정 비율을 향해 증대시킨다.When switching from the diffusion fuel gas mode using the fuel gas to the all-premixed fuel gas mode or the partial premixed fuel gas mode, the fuel gas injected from the diffusion gas injection valve 32 is reduced and the premixed gas valve 30 The fuel gas being injected from the fuel cell. That is, at the time of switching from the diffusive fuel gas mode to the premixed fuel gas mode, the premixing ratio which is the ratio of the fuel gas injected from the premix gas valve 30 among all the injecting fuel gas is 0% (A predetermined percentage set in the case of the partial premixed fuel gas mode in which the premixed combustion and the diffusive combustion are used in combination) in a predetermined ratio (100% in the case of the premixed combustion only fuel gas mode only) . At this time, in the combustion stroke in the first cycle immediately after the transition from the diffusion fuel gas mode to the premixed fuel gas mode, the fuel gas injected from the premixed gas valve 30 The amount of the fuel gas injected from the premix gas valve 30 is increased to the concentration at which the mixture is completely burned to increase the premixing ratio at once. More specifically, the preliminary mixing ratio is increased from 0% to 40% or more and 60% or less in a first cycle at the time of mode switching. Then, after the preliminary mixing ratio is set to 40% or more and 60% or less in the first cycle immediately after the mode change, the preliminary mixing ratio is gradually increased toward a predetermined ratio in a plurality of subsequent cycles.

이로써, 확산 연료 가스 모드로부터 예혼합 연료 가스 모드로의 전환시에, 최초 사이클로부터 예혼합 연료의 완전 연소가 이루어지게 되어, 미연 (未燃) 가스가 배기 밸브 (12) 로부터 배출되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 모드 전환 직후에 복수의 사이클에 걸쳐 예혼합 비율을 0 % 부터 서서히 증대시켜 가면, 예혼합 비율이 작은 초기 사이클에서는 예혼합 가스 밸브 (30) 로부터 분사되는 연료 가스량이 적고 예혼합 농도가 너무 낮아 연료 가스를 완전 연소시키지 못하여 미연의 연료 가스인 탄화수소 (HC) 를 배기 밸브 (12) 로부터 배출하게 된다는 문제를 회피할 수 있다.Thus, at the time of switching from the diffusive fuel gas mode to the premixed fuel gas mode, the premixed fuel is completely burned from the first cycle, and the unburned gas is prevented from being discharged from the exhaust valve 12 . That is, if the premixing ratio is gradually increased from 0% immediately after the mode change to a plurality of cycles, the amount of the fuel gas injected from the premix gas valve 30 is small and the premix concentration is too low It is possible to avoid the problem that the hydrocarbon gas HC as the unburned fuel gas is discharged from the exhaust valve 12 because the fuel gas can not be completely combusted.

또, 연료유를 이용한 확산 연료유 모드로부터 예혼합 연료 가스 모드로의 전환시에 있어서도, 동일한 제어를 실시한다. 즉, 확산 연료유 모드로부터 혼합 연료 가스 모드로 전환할 때에는, 연료유 밸브 (34) 로부터 분사되는 연료유를 감소시킴과 함께 예혼합 가스 밸브 (30) 로부터 분사되는 연료 가스를 증대시킨다. 즉, 확산 연료유 모드로부터 예혼합 연료 가스 모드로의 전환시에는, 분사하는 전체 연료 중 예혼합 가스 밸브 (30) 로부터 분사되는 연료 가스의 발열량 비율인 예혼합 비율을 0 % (확산 연소만의 확산 연료유 모드) 에서 소정 비율 (예혼합 연소만의 예혼합 연료 가스 모드의 경우에는 100 %, 예혼합 연소 및 확산 연소를 병용하는 부분 예혼합 연료 가스 모드의 경우는 설정된 소정 %) 를 향해 증대시켜 간다. 이 때, 제어부에 의한 예혼합 이행 제어에 의하여, 확산 연료유 모드로부터 예혼합 연료 가스 모드로 전환한 직후의 최초 사이클에 있어서의 연소 행정에서, 예혼합 가스 밸브 (30) 로부터 분사되는 연료 가스가 완전 연소되는 농도까지, 예혼합 가스 밸브 (30) 로부터 분사되는 연료 가스량을 증대시켜 예혼합 비율을 단번에 상승시킨다. 구체적으로는, 모드 전환시의 최초 사이클에서, 예혼합 비율을 0 % 에서 40 % 이상 60 % 이하까지 단번에 상승시킨다. 그리고, 모드 전환 직후의 최초 사이클에서 40 % 이상 60 % 이하의 예혼합 비율로 한 후에는, 계속되는 복수의 사이클에서 서서히 예혼합 비율을 증대시킨다.The same control is also performed at the time of switching from the diffusion fuel oil mode using the fuel oil to the premixed fuel gas mode. That is, when switching from the diffusive fuel oil mode to the mixed fuel gas mode, the fuel oil injected from the fuel oil valve 34 is decreased while the fuel gas injected from the premix gas valve 30 is increased. That is, at the time of switching from the diffusive fuel oil mode to the premixed fuel gas mode, the premixing ratio, which is the ratio of the amount of heat generated by the fuel gas injected from the premixed gas valve 30, is 0% (A predetermined percentage set in the case of the partial premixed fuel gas mode in which the premixed combustion and the diffusive combustion are jointly used) at a predetermined ratio (100% in the case of the premixed combustion gas mode only) I will. At this time, in the combustion stroke in the first cycle immediately after the transition from the diffusive fuel oil mode to the premixed fuel gas mode, the fuel gas injected from the premixed gas valve 30 The amount of the fuel gas injected from the premix gas valve 30 is increased to the concentration at which the mixture is completely burned to increase the premixing ratio at once. More specifically, the preliminary mixing ratio is increased from 0% to 40% or more and 60% or less in a first cycle at the time of mode switching. Then, after the preliminary mixing ratio is set to 40% or more and 60% or less in the first cycle immediately after the mode change, the preliminary mixing ratio is gradually increased in the subsequent plural cycles.

이로써, 확산 연료유 모드로부터 예혼합 연료 가스 모드로의 전환시에, 최초 사이클로부터 예혼합 연료의 완전 연소가 이루어지게 되어, 미연 가스가 배기 밸브 (12) 로부터 배출되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 모드 전환 직후에 복수의 사이클에 걸쳐 예혼합 비율을 0 % 부터 서서히 증대시켜 가면, 예혼합 비율이 작은 초기 사이클에서는 예혼합 가스 밸브 (30) 로부터 분사되는 연료 가스량이 적고 예혼합 농도가 너무 낮아 연료 가스를 완전 연소시키지 못하여 미연의 연료 가스인 탄화수소 (HC) 를 배기 밸브 (12) 로부터 배출하게 된다는 문제를 회피할 수 있다.Thus, at the time of switching from the diffusive fuel oil mode to the premixed fuel gas mode, the premixed fuel is completely burned from the first cycle, and the unburned gas can be prevented from being discharged from the exhaust valve 12. That is, if the premixing ratio is gradually increased from 0% immediately after the mode change to a plurality of cycles, the amount of the fuel gas injected from the premix gas valve 30 is small and the premix concentration is too low It is possible to avoid the problem that the hydrocarbon gas HC as the unburned fuel gas is discharged from the exhaust valve 12 because the fuel gas can not be completely combusted.

[듀얼 퓨얼 기관의 제어 장치에 의한 제어][Control by control device of dual fuel engine]

여기서, 도 1 을 참조하여, 본 실시형태에 관련된 듀얼 퓨얼 기관의 제어 장치 (40) 에 의한 제어에 관해서 설명한다.Here, the control by the control device 40 of the dual fuel engine according to the present embodiment will be described with reference to Fig. 1. Fig.

도 1 에 나타내는 바와 같이, 본 제어 장치 (40) 는, 기관 (1) 이 배기를 규제해야 할 배기 규제 상태인지의 여부를 판정하는 판정부 (판정 수단) (42) 와, 기관 (1) 의 운전 중에 작동 모드 (연소 방식) 를 적절히 선택하여 설정하는 작동 모드 선택부 (연소 방식 선택 수단) (44) 와, 선택 설정된 작동 모드에 대응한 연료 분사 양태가 되도록 연료 분사를 제어하는 연료 분사 제어부 (연료 분사 제어 수단) (46) 와, 선택 설정된 작동 모드에 대응한 실압축비가 되도록 실압축비를 제어하는 실압축비 제어부 (실압축비 제어 수단) (48) 와, 과급기 (16) 의 과급량을 제어하는 과급 제어부 (과급 제어 수단) (50) 를 기능 요소로서 구비하고 있다.1, the present control device 40 is provided with a judging section 42 for judging whether or not the engine 1 is in an exhaust gas regulating state in which exhaust gas should be regulated, An operation mode selection unit (combustion mode selection means) 44 for appropriately selecting and setting the operation mode (combustion mode) during operation, a fuel injection control unit An actual compression ratio control unit (actual compression ratio control means) 48 for controlling the actual compression ratio to be a real compression ratio corresponding to the selected operating mode, And a boost control section (boost control section) 50 as functional elements.

먼저, 판정부 (42) 에 의한 판정을 설명한다. 판정부 (42) 는, 기관 (1) 을 탑재한 선박이 항행하는 해역이 배기 규제 해역인지의 여부를 판정하여, 항행 해역이 배기 규제 해역이면, 기관 (1) 은 배기를 규제해야 할 상태에 있는 것으로 판정하며, 이 항행 해역의 판정은, 선박의 위치 정보를 예를 들어 GPS 등으로부터 취득하여, 이 위치 정보와 미리 기억된 배기 규제 해역의 정보로부터 실시할 수 있다.First, determination by the determination section 42 will be described. The judging unit 42 judges whether or not the marine area on which the marine vessel on which the marine vessel 1 is mounted is an exhaust gas regulating area. If the marine area is in the exhaust gas regulating area, the engine 1 is in a state The determination of the navigation area can be made from the positional information of the ship, for example, from GPS or the like, and from the information of the positional information and the pre-stored exhaust control area.

작동 모드 선택부 (44) 는, 판정부 (42) 가 당해 선박의 항행 해역이 배기 규제 해역인 것 (기관 (1) 은 배기 규제 상태에 있음) 으로 판정하면 전부 예혼합 연료 가스 모드 또는 부분 예혼합 연료 가스 모드를 선택하고, 판정부 (42) 가 당해 선박의 항행 해역이 배기 규제 해역이 아닌 것 (기관 (1) 은 배기 규제 상태가 아님) 으로 판정하면 확산 연료유 모드 또는 확산 연료 가스 모드를 선택하도록 되어 있다.When the determination section 42 determines that the marine navigation area of the ship is in the exhaust control area (the engine 1 is in the exhaust regulation state), the operation mode selection section 44 selects either the fully mixed fuel gas mode or the partial example When the judging unit 42 judges that the marine area of the ship is not in the exhaust control area (the engine 1 is not in the exhaust regulation state), the mixed fuel gas mode is selected and the diffusion fuel mode or the diffusion fuel gas mode As shown in FIG.

연료 분사 제어부 (46) 는, 작동 모드 선택부 (44) 에 의해 설정된 작동 모드에 대응한 연료 분사 양태가 되도록 연료 분사를 제어한다. 요컨대, 전부 예혼합 연료 가스 모드가 설정되면, 전술한 바와 같이, 예혼합 가스 밸브 (30) 를 연료 공급용으로서 사용하고 연료유 밸브 (34) 를 파일럿용으로서 사용하여 연료 분사를 실시한다. 부분 예혼합 연료 가스 모드가 설정되면, 전술한 바와 같이, 예혼합 가스 밸브 (30), 확산 가스 밸브 (32) 를 연료 공급용으로서 사용하고 연료유 밸브 (34) 를 파일럿용으로서 사용하여 연료 분사를 실시한다. 또한, 확산 연료 가스 모드가 설정되면, 전술한 바와 같이, 확산 가스 밸브 (32) 를 연료 공급용으로서 사용하고, 연료유 밸브 (34) 를 파일럿용으로서 사용하여 연료 분사를 실시한다. 확산 연료유 모드가 설정되면, 전술한 바와 같이, 연료유 밸브 (34) 를 사용하여 연료 분사를 실시한다.The fuel injection control section 46 controls the fuel injection to be the fuel injection mode corresponding to the operation mode set by the operation mode selection section 44. [ In short, when the fully pre-mixed fuel gas mode is set, fuel injection is performed by using the premixed gas valve 30 as the fuel supply and the fuel oil valve 34 as the pilot, as described above. When the partial premixed fuel gas mode is set, the premixed gas valve 30 and the diffusion gas valve 32 are used for fuel supply and the fuel oil valve 34 is used for pilot injection, as described above, . Further, when the diffusion fuel gas mode is set, the diffusion gas valve 32 is used for fuel supply and the fuel oil valve 34 is used for pilot fuel injection, as described above. When the diffusion fuel oil mode is set, the fuel injection is performed using the fuel oil valve 34 as described above.

실압축비 제어부 (48) 에서는, 작동 모드 선택부 (44) 에 의해 설정된 작동 모드에 대응하여 실압축비를 제어한다. 요컨대, 전부 예혼합 연료 가스 모드 또는 부분 예혼합 연료 가스 모드가 설정되면, 실압축비를 저압축비로 제어하고, 확산 연료 가스 모드 또는 확산 연료유 모드가 설정되면, 실압축비를 고압축비로 제어한다.The actual compression ratio control unit 48 controls the actual compression ratio in accordance with the operation mode set by the operation mode selection unit 44. That is, when the fully pre-mixed fuel gas mode or the partially pre-mixed fuel gas mode is set, the actual compression ratio is controlled to a low compression ratio, and when the diffusion fuel gas mode or the diffusion fuel mode is set, the actual compression ratio is controlled at a high compression ratio.

여기서, 실압축비 제어부 (48) 에 의한 실압축비의 제어를 설명한다.Here, control of the actual compression ratio by the actual compression ratio control unit 48 will be described.

상기 서술한 바와 같이, 전부 예혼합 연료 가스 모드 또는 부분 예혼합 연료 가스 모드에서는, 예혼합 가스 밸브 (30) 를 사용하여, 소기 포트 (10) 를 피스톤 (13) 으로 폐쇄한 후의 피스톤 (13) 을 향하여 (예를 들어, 상방으로부터 하방을 향하여) 연료 가스를 분사함으로써, 소기 포트 (10) 를 피스톤 (13) 으로 폐쇄한 후의 연소 공간의 피스톤 왕복동 방향 (예를 들어 상하 방향) 을 유효하게 사용하여 연료 가스를 전체에 분사할 수 있어, 산화제 가스에 대한 연료 가스의 혼합을 촉진할 수 있다.As described above, in the fully pre-mixed fuel gas mode or the partially premixed fuel gas mode, the premixed gas valve 30 is used to control the piston 13 after the scavenge pot 10 is closed by the piston 13, (For example, upward and downward directions) of the combustion space after the scavenge openings 10 are closed by the pistons 13 by injecting the fuel gas toward the front side (for example, from the upper side to the lower side) So that the fuel gas can be injected to the whole, and the mixing of the fuel gas with the oxidant gas can be promoted.

따라서, 국소적으로 연료 가스 농도가 높아지는 국소적 최소 λ (λ 는 공기 과잉률) 을 크게 할 수 있어, 과조 착화나 노킹 등의 이상 연소를 가급적 회피함으로써 연소 안정성을 향상시킬 수 있다. 또한, 과조 착화나 노킹 등의 이상 연소를 가급적 회피할 수 있기 때문에, 종래의 예혼합 기관보다 압축비의 낮춤값을 작게 할 수 있어, 열 효율의 저하를 최소화할 수 있고, 높은 Pme (통 내 평균 유효 압력) 의 고부하에서의 운전도 가능해진다.Accordingly, the local minimum? (? Is excess air ratio) at which the fuel gas concentration is locally increased can be increased, and abnormal combustion such as overcharge ignition and knocking can be avoided as much as possible, thereby improving combustion stability. In addition, since abnormal combustion such as over-ignition and knocking can be avoided as much as possible, the lowering value of the compression ratio can be made smaller than that of the conventional pre-mixing engine and the deterioration of thermal efficiency can be minimized, It is also possible to operate at a high load of an effective pressure).

그러나, 이와 같이, 종래의 예혼합 기관보다 압축비의 낮춤값을 작게 할 수 있다고 해도, 확산 연료유 모드나 확산 연료 가스 모드에 있어서, 기관 (1) 의 열 효율을 높여 큰 출력을 얻기 위해서는 전부 예혼합 연료 가스 모드 또는 부분 예혼합 연료 가스 모드에서 채용 가능한 압축비로는 불충분하여, 보다 높은 압축비를 사용할 필요가 있다.However, even if the lowering value of the compression ratio can be made smaller than that of the conventional pre-mixing engine, in order to increase the heat efficiency of the engine 1 in the diffusion fuel oil mode or the diffusion fuel gas mode, The compression ratio adoptable in the mixed fuel gas mode or the partial premixed fuel gas mode is insufficient, so it is necessary to use a higher compression ratio.

그래서, 기관 (1) 에는, 기관 (1) 의 운전 중에 실압축비를 변경 가능하게 구성되어 있다.Thus, the engine 1 is configured so that the actual compression ratio can be changed during operation of the engine 1. [

본 실시형태에서는, 이 실압축비의 변경을 배기 밸브 (12) 의 폐지 타이밍을 변경함으로써 실현하고 있다. 요컨대, 배기 밸브 (12) 의 폐지 타이밍을 늦춤 (즉, 지각 (遲角) 시킴) 으로써, 기관 (1) 의 실질적인 압축 개시시의 통 내 용적이 작아지고, 실압축비를 작게 할 수 있다. 반대로, 배기 밸브 (12) 의 폐지 타이밍을 진행시킴 (즉, 진각시킴) 으로써, 기관 (1) 의 실질적인 압축 개시시의 통 내 용적이 커지고, 실압축비를 크게 할 수 있다.In the present embodiment, this actual compression ratio is changed by changing the timing of discontinuing the exhaust valve 12. In other words, by delaying the timing of closing the exhaust valve 12 (that is, by cranking), the capacity of the cylinder at the time of starting actual compression of the engine 1 becomes small, and the actual compression ratio can be reduced. Conversely, by advancing (or advancing) the closing timing of the exhaust valve 12, the capacity of the cylinder at the time of starting actual compression of the engine 1 becomes larger, and the actual compression ratio can be increased.

이 때문에, 기관 (1) 에는, 적어도 배기 밸브 (12) 의 폐지 타이밍을 변경 가능한 동(動)밸브 장치 (가변 동밸브식 동밸브 장치) (12A) 가 구비되어 있다. 이 동밸브 장치 (12A) 는, 배기 밸브 (12) 를 액츄에이터 (도시 생략) 로 제어하는 이른바 캠리스 방식의 동밸브 장치로, 제어 장치 (40) 에 의해서 액츄에이터의 작동을 제어함으로써 배기 밸브 (12) 의 폐지 타이밍을 용이하게 변경할 수 있다. 단, 가변 동밸브식 동밸브 장치에는, 기관 (1) 의 메케니컬한 가변 밸브 기구를 사용한 것을 사용해도 된다.Therefore, the engine 1 is provided with a dynamic valve device (variable valve-operated valve device) 12A capable of changing at least the closing timing of the exhaust valve 12. The valve device 12A is a so-called camless valve device for controlling the exhaust valve 12 by an actuator (not shown). By controlling the operation of the actuator by the control device 40, the exhaust valve 12 Can be easily changed. It should be noted that a mechanical variable valve mechanism of the engine 1 may be used for the variable valve-driven valve device.

과급 제어부 (50) 에서는, 작동 모드 선택부 (44) 에 의해 설정된 작동 모드에 대응하여 과급량을 제어한다. 요컨대, 적어도 기관 (1) 의 부하가 일정 부하보다 큰 고부하 상태인 경우에 있어서, 확산 연료 가스 모드 또는 확산 연료유 모드가 설정되면, 과급량을 통상 상태로 하고, 전부 예혼합 연료 가스 모드 또는 부분 예혼합 연료 가스 모드가 설정되면, 과급량을 증가 상태로 한다.The supercharging control unit (50) controls the supercharging amount in accordance with the operation mode set by the operation mode selecting unit (44). That is, when the diffusive fuel gas mode or the diffusive fuel oil mode is set at least in a high load state where the load of the engine 1 is larger than the predetermined load, the supercharging amount is set to the normal state, When the pre-mixed fuel gas mode is set, the boost level is increased.

이것은, 전술한 바와 같이, 전부 예혼합 연료 가스 모드 또는 부분 예혼합 연료 가스 모드가 설정되었을 때에, 배기 밸브 (12) 의 폐지 타이밍의 변경에 의해 실압축비를 작게 하면, 통 내에 트랩되는 공기량이 감소하여 기관 (1) 의 최대 출력이 제한되어 버리기 때문에, 본 실시형태에서는, 과급기 (16) 의 과급량을 증가시켜 통 내에 트랩되는 공기량을 증대시킴으로써 기관 (1) 의 최대 출력의 향상을 꾀하고 있는 것이다.This is because, when the total pre-mixture fuel gas mode or the partial premixed fuel gas mode is set as described above, the amount of air trapped in the cylinder is reduced when the actual compression ratio is reduced by changing the closing timing of the exhaust valve 12 The maximum output of the engine 1 is limited. Therefore, in this embodiment, the supercharger of the supercharger 16 is increased to increase the amount of air trapped in the cylinder, thereby improving the maximum output of the engine 1 will be.

도 4 는, 배기 밸브 (12) 의 폐지 타이밍의 변경을 예시하는 타임 차트로, 소기 포트 (10) 의 개폐 타이밍과, 배기 밸브 (12) 의 개폐 타이밍과, 이에 따른 통 내압을, 연료 분사의 타이밍과 함께 나타낸다. 도 4 에 나타내는 바와 같이, 피스톤 (13) 이 상사점 (TDC) 에서 하사점 (BDC) 으로 이동하는 데 따라서, 통 내압은 저하되고, 시점 t1 에서 배기 밸브 (12) 가 개방되면 통 내압은 더욱 저하되지만, 그 후, 시점 t2 에서 소기 포트 (10) 가 개방되면, 통 내압은 약간 회복되면서 피스톤 (13) 은 하사점 (BDC) 에 도달한다. 시점 t3 에서 소기 포트 (10) 가 폐지되고, 그 후 시점 t4 에서 배기 밸브 (12) 가 폐지되면 그 후에는, 피스톤 (13) 이 상사점 (TDC) 을 향함에 따라서 통 내압은 증대된다.4 is a time chart illustrating a change in the timing of discontinuation of the exhaust valve 12. The timing of opening and closing of the scavenging port 10 and the timing of opening and closing of the exhaust valve 12, Together with the timing. As shown in Fig. 4, as the piston 13 moves from the TDC to the bottom dead center BDC, the cylinder internal pressure decreases. When the exhaust valve 12 is opened at the time t1, However, when the scavenging port 10 is opened at the time point t2, the piston 13 reaches the bottom dead center BDC while the internal pressure is slightly recovered. When the scavenging port 10 is closed at the time t3 and the exhaust valve 12 is then closed at the time point t4, the internal pressure of the piston 13 is increased as the piston 13 moves toward the top dead center TDC.

통상적인 배기 밸브 (12) 의 개폐 타이밍을 실선으로 나타내고, 배기 밸브 (12) 의 폐지 타이밍을 시점 t4 에서 시점 t5 로 늦추면, 실압축비를 저하시킬 수 있다. 그러나, 이것과 동시에, 통 내압은 실선으로 나타내는 통상적인 폐지 타이밍의 레벨 (확산 연소) 로부터 2 점 쇄선으로 나타내는 바와 같이 저하된다 (예혼합 연소 2). 이 때문에, 통 내에 트랩되는 공기량이 감소한다. 이에 대하여, 과급기 (16) 의 과급량을 증가시킴으로써, 통 내에 트랩되는 공기량을 증대시키고, 이 결과, 통 내압은 파선으로 나타내는 바와 같이 회복된다 (예혼합 연소 1).The opening and closing timings of the normal exhaust valve 12 are indicated by solid lines and the actual compression ratio can be lowered by delaying the exhaust timing of the exhaust valve 12 from time t4 to time t5. At the same time, however, the cylinder inner pressure is lowered from the level (diffusive combustion) of the normal disposal timing shown by the solid line to the two-dot chain line (premix combustion 2). Therefore, the amount of air trapped in the cylinder is reduced. On the other hand, by increasing the supercharger amount of the supercharger 16, the amount of air trapped in the cylinder is increased, and as a result, the cylinder inner pressure is restored as shown by the broken line (premix combustion 1).

이 과급 제어부 (50) 에 의한 과급기 (16) 의 과급량의 제어에 관해서 구체적으로 설명한다.The control of the supercharge amount of the supercharger 16 by the supercharging controller 50 will be described in detail.

본 실시형태에서는, 기관 (1) 에 장비되는 과급기 (16) 는, 2 개의 과급기 (16A, 16B) 를 직렬로 접속하고, 밸브의 전환으로 2 단 과급과 일단 과급이 전환되는 구성으로 되어 있다.In the present embodiment, the turbocharger 16 equipped in the engine 1 is configured such that two superchargers 16A and 16B are connected in series and the two-stage supercharger and the supercharger are switched by switching the valves.

요컨대, 소기 통로의 상류측이면서 배기 통로의 하류측의 제 1 과급기 (16A) 의 컴프레서 (16AC) 와, 소기 통로의 하류측이면서 배기 통로의 상류측의 제 2 과급기 (16B) 의 컴프레서 (16BC) 사이에는 소기용 접속 통로 (161a) 가 형성되고, 제 1 과급기 (16A) 의 배기 터빈 (16AT) 과, 제 2 과급기 (16B) 의 배기 터빈 (16BT) 사이에는 배기용 접속 통로 (162a) 가 형성된다. 또한, 제 1 과급기 (16A) 의 컴프레서 (16AC) 와 소기 매니폴드 (20) (도 2 참조) 사이에는 소기용 접속 통로 (161b) 가 형성되고, 제 1 과급기 (16A) 의 배기 터빈 (16AT) 과 배기 매니폴드 (14) (도 2 참조) 사이에는 배기용 접속 통로 (162b) 가 형성된다. 그리고, 제 2 과급기 (16B) 의 컴프레서 (16BC) 와 소기 매니폴드 (20) 사이에는 소기용 접속 통로 (161c) 가 형성되고, 제 2 과급기 (16B) 의 배기 터빈 (16BT) 과 배기 매니폴드 (14) 사이에는 배기용 접속 통로 (162c) 가 형성된다.That is, the compressor 16AC of the first turbocharger 16A on the downstream side of the exhaust passage and the compressor 16BC of the second turbocharger 16B on the downstream side of the exhaust passage and on the upstream side of the exhaust passage, An exhaust connecting passage 162a is formed between the exhaust turbine 16AT of the first turbocharger 16A and the exhaust turbine 16BT of the second turbocharger 16B do. A gas connection passage 161b is formed between the compressor 16AC of the first turbocharger 16A and the scavenging manifold 20 (see Fig. 2), and the exhaust turbine 16AT of the first turbocharger 16A, And an exhaust connection passage 162b is formed between the exhaust manifold 14 and the exhaust manifold 14 (see Fig. 2). Between the compressor 16BC of the second turbocharger 16B and the scavenge manifold 20 is connected a scavenge connection passage 161c and the exhaust turbine 16BT of the second turbocharger 16B and the exhaust manifold 14, an exhaust connection passage 162c is formed.

또한, 각 소기용 접속 통로 (161b, 161c) 에는 에어 쿨러 (18) 가 형성된다. 이 소기용 접속 통로 (161b, 161c) 의 에어 쿨러 (18) 는 겸용 가능하다.Further, the air coolers 18 are formed in the respective connection passages 161b and 161c. The air coolers 18 of the connection passages 161b and 161c are also usable.

그리고, 각 소기용 접속 통로 (161a ∼ 161c) 에는, 개폐 밸브 (163a ∼ 163c) 가 사이에 장착되고, 각 배기용 접속 통로 (163a ∼ 163c) 에는, 개폐 밸브 (164a ∼ 164c) 가 사이에 장착되어 있다.Off valves 163a to 163c are installed in the exhaust passages 161a to 161c and the exhaust connection passages 163a to 163c are provided with open / close valves 164a to 164c interposed therebetween .

개폐 밸브 (163b 및 164b) 를 폐쇄하고, 개폐 밸브 (163a, 163c 및 164a, 164c) 를 개방하면, 기관 (1) 으로부터 배출된 배기는, 배기 매니폴드 (14) 로부터 제 2 과급기 (16B) 의 배기 터빈 (16BT), 제 1 과급기 (16A) 의 배기 터빈 (16AT) 을 거쳐 배출되면서, 배기 터빈 (16BT, 16AT) 을 회전 구동한다. 이것에 의해 컴프레서 (16AC, 16BC) 가 회전 구동되어, 소기용 공기를 2 단 과급으로 가압한다.When the open / close valves 163b and 164b are closed and the open / close valves 163a and 163c and 164a and 164c are opened, the exhaust gas discharged from the engine 1 flows from the exhaust manifold 14 to the second turbocharger 16B The exhaust turbine 16BT and the exhaust turbine 16AT of the first supercharger 16A while being driven to rotate the exhaust turbines 16BT and 16AT. As a result, the compressors 16AC and 16BC are rotationally driven to pressurize the purge air in two stages.

개폐 밸브 (163a, 163c 및 164a, 164c) 를 폐쇄하면, 개폐 밸브 (163b 및 164b) 를 개방하여, 기관 (1) 으로부터 배출된 배기는, 배기 매니폴드 (14) 로부터 제 1 과급기 (16A) 의 배기 터빈 (16AT) 을 거쳐 배출되면서, 배기 터빈 (16AT) 을 회전 구동한다. 이로써 컴프레서 (16AC) 가 회전 구동되어, 소기용 공기를 일단 과급으로 가압한다.When the open / close valves 163a, 163c and 164a, 164c are closed, the open / close valves 163b, 164b are opened and the exhaust gas discharged from the engine 1 is exhausted from the exhaust manifold 14 to the first turbocharger 16A And is exhausted through the exhaust turbine 16AT, thereby rotationally driving the exhaust turbine 16AT. Thereby, the compressor 16AC is rotationally driven, and once pressurizes the air for combustion.

이렇게 해서, 전부 예혼합 연료 가스 모드 또는 부분 예혼합 연료 가스 모드가 설정되었을 때에는, 배기 밸브 (12) 의 폐지 타이밍의 변경에 의해 실압축비를 작게 하여 과조 착화나 노킹 등의 이상 연소를 억제하면서, 이로써 통 내에 트랩되는 공기량의 감소를 2 단 과급에 의한 과급압의 증대에 의해 보충함으로써, 기관 (1) 의 최대 출력의 향상을 꾀하고 있는 것이다.In this way, when the pre-mixture fuel gas mode or the partial premixed fuel gas mode is set, the actual compression ratio is reduced by changing the closing timing of the exhaust valve 12, while suppressing abnormal combustion such as over- Thus, the reduction in the amount of air trapped in the cylinder is compensated for by increasing the boost pressure by the second-stage supercharging, thereby improving the maximum output of the engine 1. [

또, 과급 제어부 (50) 에서는, 확산 연료 가스 모드 또는 확산 연료유 모드가 설정되어 있을 때에는, 기관 (1) 의 부하가 고부하 상태인 경우에는 일단 과급에 의해서 과급량을 통상 상태로 하지만, 이는, 고부하시에는 2 단 과급에 의한 과급량의 증가가 곤란하기 때문으로, 기관 (1) 의 부하가 일정 부하 이하의 저부하 상태인 경우에는 2 단 과급에 의한 과급량의 증가를 기대할 수 있기 때문에, 2 단 과급을 실시한다.When the diffuser fuel gas mode or the diffusive fuel oil mode is set in the supercharging control unit 50, when the load of the engine 1 is in the high load state, the supercharger is once set to the normal state by the supercharger, It is difficult to increase the supercharging amount due to the second stage supercharging at the time of high load. In the case where the load of the engine 1 is at the low load state below the predetermined load, since the supercharging amount by the second stage supercharger can be expected, We perform second stage supercharge.

본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 듀얼 퓨얼 기관의 제어 장치 및 이것을 구비한 선박은 상기 서술한 바와 같이 구성되어 있기 때문에, 선박이 배기 규제 해역에 진입하면, 전부 예혼합 연료 가스 모드 또는 부분 예혼합 연료 가스 모드가 선택되어, NOx 배출량이 적은 상태로 배기 규제를 클리어한 상태에서 선박을 운행할 수 있다. 또한, 선박이 배기 규제 해역을 탈출하면, 확산 연료 가스 모드 또는 확산 연료유 모드가 선택되어, 고효율로 큰 최대 출력을 얻을 수 있는 상태에서 선박을 운행할 수 있다.Since the control apparatus for a dual fuel engine and the ship having the dual fuel engine according to the first embodiment of the present invention are constructed as described above, when the ship enters the exhaust control area, The fuel gas mode is selected so that the ship can be operated in a state in which the exhaust regulation is cleared with a small NOx emission amount. Further, when the ship escapes from the exhaust control area, the diffusion fuel gas mode or the diffusion fuel mode is selected, and the ship can be operated in a state in which a large maximum output can be obtained with high efficiency.

본 제어 장치에서는, 특히 전부 예혼합 연료 가스 모드 또는 부분 예혼합 연료 가스 모드에서는 실압축비를 저하시키고, 확산 연료 가스 모드 또는 확산 연료유 모드에서는 실압축비를 높이고 있기 때문에, 안정적인 예혼합 연료 가스 모드에서의 운전과, 실압축비를 높여 고효율로 큰 최대 출력을 얻을 수 있는 확산 연료 가스 모드 혹은 확산 연료유 모드에서의 운전을 실시할 수 있다.In this control device, the actual compression ratio is lowered particularly in the fully pre-mixed fuel gas mode or the partially premixed fuel gas mode, and the actual compression ratio is increased in the diffusive fuel gas mode or the diffusive fuel oil mode. And the operation in the diffusive fuel gas mode or the diffusive fuel oil mode in which a large maximum output can be obtained with high efficiency by increasing the actual compression ratio.

게다가, 전부 예혼합 연료 가스 모드 또는 부분 예혼합 연료 가스 모드가 설정되었을 때에, 배기 밸브 (12) 의 폐지 타이밍의 변경에 의해 실압축비를 작게 하면, 통 내에 트랩되는 공기량이 감소하여, 기관 (1) 의 최대 출력이 제한되어 버리지만, 본 실시형태에서는, 과급기 (16) 의 과급량을 증가시켜 통 내에 트랩되는 공기량을 증대시키고 있기 때문에, 전부 예혼합 연료 가스 모드 또는 부분 예혼합 연료 가스 모드에 있어서의 기관 (1) 의 최대 출력을 향상시킬 수 있다.In addition, when the pre-mixture fuel gas mode or the partial premixed fuel gas mode is set, if the actual compression ratio is reduced by changing the timing of elimination of the exhaust valve 12, the amount of air trapped in the cylinder decreases, However, in this embodiment, since the supercharger of the supercharger 16 is increased to increase the amount of air trapped in the cylinder, it is possible to increase the amount of air trapped in the pre-mix fuel gas mode or the partial premix fuel gas mode The maximum output of the engine 1 in the engine 1 can be improved.

[제 2 실시형태] [Second Embodiment]

다음으로 본 발명의 제 2 실시형태를 설명한다.Next, a second embodiment of the present invention will be described.

본 실시형태는, 과급량을 증감 조작 가능한 과급기 (16) 의 구성만이 제 1 실시형태와 상이하다.The present embodiment is different from the first embodiment only in the configuration of the supercharger 16 capable of increasing / reducing the supercharge amount.

도 5 에 나타내는 바와 같이, 본 과급기 (16) 는, 제 1 과급기 (16C) 와 제 2 과급기 (16D) 가 병렬로 형성되어 있다. 제 1 과급기 (16C) 의 컴프레서 (16CC) 와 소기 매니폴드 (20) 사이에는 소기용 접속 통로 (165a) 가 형성되고, 제 1 과급기 (16C) 의 배기 터빈 (16CT) 과 배기 매니폴드 (14) 사이에는 배기용 접속 통로 (166a) 가 형성된다. 그리고, 제 2 과급기 (16D) 의 컴프레서 (16DC) 와 소기 매니폴드 (20) 사이에는 소기용 접속 통로 (165b) 가 형성되고, 제 2 과급기 (16D) 의 배기 터빈 (16DT) 과 배기 매니폴드 (14) 사이에는 배기용 접속 통로 (166b) 가 형성된다.As shown in Fig. 5, the supercharger 16 has a first supercharger 16C and a second supercharger 16D formed in parallel. A connecting passage 165a is formed between the compressor 16CC and the scavenge manifold 20 of the first turbocharger 16C so that the exhaust turbine 16CT of the first turbocharger 16C and the exhaust manifold 14 of the first turbo- An exhaust connection passage 166a is formed. Between the compressor 16DC of the second turbocharger 16D and the scavenge manifold 20 is formed a scavenge connection passage 165b and the exhaust turbine 16DT of the second turbocharger 16D and the exhaust manifold 14, an exhaust connection passage 166b is formed.

또, 각 소기용 접속 통로 (165a, 165b) 에는 에어 쿨러 (18) 가 형성된다.An air cooler 18 is formed in each of the heater connection passages 165a and 165b.

그리고, 소기용 접속 통로 (165b) 및 배기용 접속 통로 (166b) 에는, 개폐 밸브 (167, 168) 가 사이에 장착되어 있다.Closing valves 167 and 168 are interposed between the intake passage 165b and the exhaust passage 166b.

제 1 과급기 (16C) 는 상시 작동이지만, 제 2 과급기 (16D) 는 개폐 밸브 (167 및 168) 를 개방하면 작동하고, 개폐 밸브 (167 및 168) 를 폐쇄하면 정지한다.Although the first supercharger 16C is always in operation, the second turbocharger 16D operates when the open / close valves 167 and 168 are opened, and stops when the open / close valves 167 and 168 are closed.

기관 (1) 의 저부하시에는, 배기압이 낮기 때문에 제 1 과급기 (16C) 에 의해서만 배기압을 집중적으로 사용하고, 기관 (1) 의 고부하시에는, 배기압이 높기 때문에 제 1 과급기 (16C) 와 제 2 과급기 (16D) 의 양쪽을 이용하여 배기압을 효과적으로 사용해서 과급량을 증대시킬 수 있다.Since the exhaust pressure is low at the bottom of the engine 1, the exhaust pressure is concentratedly used only by the first turbocharger 16C. When the engine 1 is loaded at high load, the exhaust pressure of the first turbocharger 16C is high, The supercharging amount can be increased by effectively using the exhaust pressure by using both the first supercharger 16D and the second supercharger 16D.

본 실시형태에서는, 전부 예혼합 연료 가스 모드 또는 부분 예혼합 연료 가스 모드가 설정되었을 때에는, 통 내에 트랩되는 공기량이 감소하여 버리는 것을 보충하도록, 전부 예혼합 연료 가스 모드 또는 부분 예혼합 연료 가스 모드에 있어서의 기관 (1) 의 고부하시에는, 제 1 과급기 (16C) 와 제 2 과급기 (16D) 의 양쪽을 이용하여 과급량을 증대시킨다. 또, 확산 연료 가스 모드 또는 확산 연료유 모드에서는, 제 1 과급기 (16C) 와 제 2 과급기 (16D) 의 양쪽을 이용하면 과급량이 과잉이 되기 때문에, 기관 (1) 의 고부하시에도 제 1 과급기 (16C) 만을 사용한다.In the present embodiment, when the fully pre-mixed fuel gas mode or the partially pre-mixed fuel gas mode is set, the total pre-mixed fuel gas mode or the partial pre-mixed fuel gas mode is set so that the amount of air trapped in the cylinder is reduced. The supercharger is increased by using both the first turbocharger 16C and the second turbocharger 16D when the engine 1 is under a high load. Also, in the diffusive fuel gas mode or the diffusive fuel oil mode, when both the first turbocharger 16C and the second turbocharger 16D are used, the supercharger is excessively large. Therefore, even when the engine 1 is loaded at high load, 16C).

본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 듀얼 퓨얼 기관의 제어 장치 및 이것을 구비한 선박은 상기 서술한 바와 같이 구성되어 있기 때문에, 제 1 실시형태와 동일하게, 선박이 배기 규제 해역에 진입하면, 전부 예혼합 연료 가스 모드 또는 부분 예혼합 연료 가스 모드가 선택되어, NOx 배출량이 적은 상태로 배기 규제를 클리어한 상태에서 선박을 운행하고, 선박이 배기 규제 해역을 탈출하면, 확산 연료 가스 모드 또는 확산 연료유 모드가 선택되어, 고효율로 큰 최대 출력을 얻을 수 있는 상태에서 선박을 운행할 수 있다.The control system for a dual fuel engine according to the second embodiment of the present invention and the ship having the dual fuel engine control system according to the second embodiment of the present invention are constructed as described above. Therefore, as in the first embodiment, The mixed fuel gas mode or the partially premixed fuel gas mode is selected so that the ship is operated in a state in which the exhaust regulation is cleared with the NOx emission amount being small and the ship escapes the exhaust control zone, Mode is selected so that the ship can be operated in a state in which a large maximum output can be obtained with high efficiency.

또한, 전부 예혼합 연료 가스 모드 또는 부분 예혼합 연료 가스 모드에서는 실압축비를 저하시키고, 확산 연료 가스 모드 또는 확산 연료유 모드에서는 실압축비를 높이고 있기 때문에, 제 1 실시형태와 동일하게, 안정적인 전부 예혼합 연료 가스 모드 또는 부분 예혼합 연료 가스 모드에서의 운전과, 실압축비를 높여 고효율로 큰 최대 출력을 얻을 수 있는 확산 연료 가스 모드 또는 확산 연료유 모드에서의 운전을 양립할 수 있다.In addition, since the actual compression ratio is lowered in the fully pre-mixed fuel gas mode or the partially premixed fuel gas mode and the actual compression ratio is increased in the diffusive fuel gas mode or the diffusive fuel oil mode, as in the first embodiment, The operation in the mixed fuel gas mode or the partially premixed fuel gas mode and the operation in the diffusive fuel gas mode or the diffusive fuel oil mode in which a large maximum output can be obtained with high efficiency by raising the actual compression ratio can be compatible.

그리고, 전부 예혼합 연료 가스 모드 또는 부분 예혼합 연료 가스 모드가 설정되었을 때에, 과급기 (16) 의 과급량을 증가시켜 통 내에 트랩되는 공기량을 증대시키는 것에 의해서, 예혼합 연료 가스 모드 또는 부분 예혼합 연료 가스 모드에 있어서의 기관 (1) 의 최대 출력을 향상시킬 수 있다.By increasing the amount of air trapped in the cylinder by increasing the supercharger amount of the turbocharger 16 when the all-preliminary fuel gas mode or the partial premixed fuel gas mode is set, The maximum output of the engine 1 in the fuel gas mode can be improved.

[기타]  [Other]

이상, 본 발명의 형태를 설명하였지만, 본 발명은, 그 취지를 일탈하지 않는 범위에서 상기 실시형태를 여러 가지로 변형하여 실시할 수 있다.Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention can be carried out with various modifications of the above-described embodiments within the scope not departing from the spirit of the present invention.

예를 들어, 전부 예혼합 연료 가스 모드시 또는 부분 예혼합 연료 가스 모드시에, 과급량을 증가 가능한 과급기 (16) 로는, 예를 들어 전동 어시스트식의 과급기를 적용하여, 예혼합 연료 가스 모드시에는 전동 어시스트를 사용하여 과급량을 증가시킬 수도 있다. 또한, 용량 가변식의 과급기를 적용하여, 예혼합 연료 가스 모드시에는 용량을 증대시켜 과급량을 증가시킬 수도 있다.For example, as the turbocharger 16 capable of increasing the superheated amount in the fully pre-mixed fuel gas mode or the partially pre-mixed fuel gas mode, for example, a motor-assisted supercharger may be applied, The electric power assist may be used to increase the supercharge amount. In addition, it is also possible to increase the supercharger by increasing the capacity in the premixed fuel gas mode by applying a capacity variable supercharger.

또한, 상기 실시형태에서는, 제어 장치 (40) 가 선박이 항행하고 있는 항행 해역이 배기 규제 해역 내인지의 여부를 판정하여, 기관 (1) 의 동작 모드 (연소 방식) 를 자동으로 선택하였지만, 선박이 항행하고 있는 항행 해역이 배기 규제 해역 내인지의 여부를 인위적으로 판정하여, 배기 규제 해역 내인 경우에는, 제어 장치 (40) 의 연소 모드 선택부 (연소 방식 선택 수단) 에 전부 예혼합 연료 가스 모드 (연료 가스 전부 예혼합 연소 방식) 또는 부분 예혼합 연료 가스 모드 (연료 가스 부분 예혼합 연소 방식) 를 수동으로 선택 지령하고, 배기 규제 해역 내가 아닌 경우에는, 제어 장치 (40) 의 연소 모드 선택부 (연소 방식 선택 수단) 에 확산 연료 가스 모드 또는 확산 연료유 스모드 (연료 가스 확산 연소 방식) 를 수동으로 선택 지령하도록 해도 된다.In the above embodiment, the control device 40 determines whether or not the marine navigation zone on which the vessel is navigating is within the exhaust control zone, and automatically selects the operation mode (combustion mode) of the engine 1. However, (Combustion mode selection means) of the control device 40 is set to the fully mixed fuel gas mode (the mode for selecting the combustion mode) (The fuel gas pre-mixed combustion mode) or the partial premixed fuel gas mode (the fuel gas partial premixed combustion mode), and when the exhaust gas is not in the regulated area, (The combustion mode selection means) may be manually instructed to select the diffusion fuel gas mode or the diffusion fuel use mode (fuel gas diffusion combustion system) manually.

또한, 상기 실시형태에서는, 본 발명은, 내연 기관으로서 듀얼 퓨얼 기관을 예시하였지만, 본 발명에 관련된 내연 기관은, 운전 중에 적어도 연료 가스 확산 연소 방식과 연료 가스 예혼합 연소 방식을 선택 가능한 것, 또는, 운전 중에 적어도 연료 가스 확산 연소 방식과 연료 가스 전부 예혼합 연소 방식과 연료 가스 부분 예혼합 연소 방식을 선택 가능한 것이면 되며, 듀얼 퓨얼 기관에 한정되지 않고, 연료 가스에 의해서만 운전하는 내연 기관 (가스 엔진) 이어도 된다.In the above-described embodiment, the present invention is exemplified by a dual fuel engine as the internal combustion engine. However, the internal combustion engine related to the present invention can be at least selected from the fuel gas diffusion combustion system and the fuel gas premix combustion system during operation, The fuel gas diffusing combustion system, the fuel gas all-premixed combustion system and the fuel gas partial premixed combustion system must be selectable at the time of operation, and it is not limited to the dual fuel engine, but may be an internal combustion engine ).

그리고, 이러한 내연 기관의 운전 중에, 적어도 연료 가스 확산 연소 방식과 연료 가스 예혼합 연소 방식을 포함하는 연소 방식 중 하나의 연소 방식, 또는, 적어도 연료 가스 확산 연소 방식과 연료 가스 전부 예혼합 연소 방식과 연료 가스 부분 예혼합 연소 방식을 포함하는 연소 방식 중 하나의 연소 방식을 선택하는 연소 방식 선택 공정과, 연소 방식 선택 공정에서 선택한 연소 방식에 따라서, 내연 기관의 실압축비를 제어하는 압축비 제어 공정을 실시함으로써, 연소 방식의 변경에 수반되는 기관의 성능 변화분을 실압축비의 제어에 의해서 상쇄하는 방향으로 조작할 수 있다.During operation of the internal combustion engine, at least one of the combustion modes including the fuel gas diffusion combustion mode and the fuel gas premixed combustion mode, or at least the fuel gas diffusion combustion mode and the fuel gas all- A combustion mode selection process for selecting one of the combustion modes including the fuel gas partial premixed combustion mode and a compression ratio control process for controlling the actual compression ratio of the internal combustion engine according to the combustion mode selected in the combustion mode selection process , It is possible to operate the engine in the direction of canceling the change in engine performance accompanied by the change of the combustion mode by controlling the actual compression ratio.

1 : 듀얼 퓨얼 기관 (내연 기관)
9 : 실린더 라이너
10 : 소기 포트
11 : 실린더 커버
12 : 배기 밸브
13 : 피스톤
14 : 배기 가스 매니폴드
16 : 과급기
30 : 예혼합 가스 밸브 (제 1 연료 가스 분사 밸브)
32 : 확산 가스 밸브 (제 2 연료 가스 분사 밸브)
34 : 연료유 밸브 (연료유 분사 밸브)
40 : 제어 장치
42 : 판정부 (판정 수단)
44 : 작동 모드 선택부 (연소 방식 선택 수단)
46 : 연료 분사 제어부 (연료 분사 제어 수단)
48 : 실압축비 제어부 (실압축비 제어 수단)
50 : 과급 제어부 (과급 제어 수단)
1: Dual fuel engine (internal combustion engine)
9: Cylinder liner
10: Scavenge port
11: Cylinder cover
12: Exhaust valve
13: Piston
14: Exhaust gas manifold
16: supercharger
30: Premix gas valve (first fuel gas injection valve)
32: Diffusion gas valve (second fuel gas injection valve)
34: Fuel oil valve (fuel oil injection valve)
40: Control device
42: judgment section (judgment means)
44: Operation mode selection unit (combustion mode selection means)
46: fuel injection control unit (fuel injection control means)
48: Actual compression ratio control section (actual compression ratio control means)
50: a boost control section (boost control means)

Claims (11)

내연 기관의 운전 중에 적어도 연료 가스 확산 연소 방식과 연료 가스 예혼합 연소 방식을 선택 가능한 연소 방식 선택 수단과,
상기 연소 방식 선택 수단에 의해 선택된 연소 방식에 따른 연료 분사 양태가 되도록 연료 분사를 제어하는 연료 분사 제어 수단과,
상기 연소 방식 선택 수단에 의해 선택된 연소 방식에 따른 실압축비가 되도록 실압축비를 제어하는 실압축비 제어 수단과,
상기 내연 기관의 배기를 규제해야 할 배기 규제 상태인지의 여부를 판정하는 판정 수단을 구비하고,
상기 연소 방식 선택 수단은, 상기 판정 수단에 의해 배기 규제 상태인 것으로 판정되면 상기 연료 가스 예혼합 연소 방식을 선택하고, 상기 판정 수단에 의해 배기 규제 상태가 아닌 것으로 판정되면 상기 연료 가스 확산 연소 방식을 선택하고,
상기 실압축비 제어 수단은, 상기 연료 가스 예혼합 연소 방식이 선택되면 상기 실압축비를 상기 연료 가스 확산 연소 방식의 경우보다 낮은 저압축비로 제어하고, 상기 연료 가스 확산 연소 방식이 선택되면 상기 실압축비를 상기 연료 가스 예혼합 연소 방식의 경우보다 높은 고압축비로 제어하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 제어 장치.
A combustion mode selecting means capable of selecting at least a fuel gas diffusion combustion mode and a fuel gas premixed combustion mode during operation of the internal combustion engine,
Fuel injection control means for controlling the fuel injection to be in a fuel injection mode according to the combustion mode selected by the combustion mode selection means;
A real compression ratio control means for controlling the actual compression ratio to be a real compression ratio according to the combustion mode selected by the combustion mode selection means,
And determination means for determining whether or not the exhaust gas is in a regulated state in which exhaust of the internal combustion engine is to be regulated,
Wherein the combustion mode selection means selects the fuel gas premix combustion mode when it is determined by the determination means that the exhaust gas is regulated, and when the determination means determines that the mode is not the exhaust gas regulation mode, Select,
Wherein the actual compression ratio control means controls the actual compression ratio to a lower compression ratio than that of the fuel gas diffusion combustion system when the fuel gas premix combustion mode is selected and controls the actual compression ratio Wherein the control is performed at a higher compression ratio ratio than in the case of the fuel gas premix combustion method.
제 1 항에 있어서,
상기 연료 가스 예혼합 연소 방식은, 연료 가스를 사용하여 연료 가스 예혼합 연소 방식만으로 연소시키는 연료 가스 전부 예혼합 연소 방식과, 연료 가스의 일부를 예혼합 연소시키고 나머지를 확산 연소시키는 연료 가스 부분 예혼합 연소 방식을 포함하고,
상기 연소 방식 선택 수단은, 상기 내연 기관의 운전 중에, 적어도, 상기 연료 가스 확산 연소 방식과, 상기 연료 가스 전부 예혼합 연소 방식과, 상기 연료 가스 부분 예혼합 연소 방식을 선택 가능하고,
상기 실압축비 제어 수단은, 상기 연료 가스 전부 예혼합 연소 방식 혹은 상기 연료 가스 부분 예혼합 연소 방식이 선택되면 상기 실압축비를 상기 저압축비로 제어하고, 상기 연료 가스 확산 연소 방식이 선택되면 상기 실압축비를 상기 고압축비로 제어하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 제어 장치.
The method according to claim 1,
The fuel gas premix combustion system includes a fuel gas preblend combustion system in which fuel gas is combusted only in a fuel gas premix combustion mode, a fuel gas preblend combustion system in which a part of the fuel gas is premixed, Including mixed combustion mode,
Wherein the combustion mode selection means is capable of selecting at least the fuel gas diffusion combustion mode, the fuel gas all premix combustion mode and the fuel gas partial premixed combustion mode during operation of the internal combustion engine,
Wherein the actual compression ratio control means controls the actual compression ratio to the low compression ratio when the fuel gas pre-mixed combustion method or the fuel gas partial premixed combustion method is selected, and when the fuel gas diffusion combustion mode is selected, Is controlled by the high-compression ratio.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 내연 기관은, 배기 밸브 폐지 타이밍을 변경 가능한 동밸브 장치를 구비하고,
상기 실압축비 제어 수단은, 상기 배기 밸브 폐지 타이밍을 조작하여 상기 실압축비를 제어하고, 상기 실압축비를 상기 저압축비로 할 때에는, 상기 배기 밸브 폐지 타이밍을 상기 고압축비로 하는 경우보다 지각측으로 제어하고, 상기 실압축비를 상기 고압축비로 할 때에는, 상기 배기 밸브 폐지 타이밍을 상기 저압축비로 하는 경우보다 진각측으로 제어하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 제어 장치.
3. The method according to claim 1 or 2,
The internal combustion engine includes a valve device capable of changing an exhaust valve closing timing,
Wherein the actual compression ratio control means controls the actual compression ratio by operating the exhaust valve closing timing and controls the timing at which the exhaust valve is closed to the retarded side when the actual compression ratio is set to the low compression ratio, And the exhaust valve closing timing is controlled to be more advanced than the case where the exhaust valve closing timing is set to the low compression ratio when the actual compression ratio is set to the high compression ratio.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 내연 기관은, 과급량을 증감 조작 가능한 과급기를 구비하고,
적어도 상기 내연 기관의 부하가 일정 부하보다 큰 고부하 상태의 경우에, 상기 연소 방식 선택 수단이 상기 연료 가스 확산 연소 방식을 선택하면 상기 과급량을 통상 상태로 하고, 상기 연소 방식 선택 수단이 상기 연료 가스 예혼합 연소 방식을 선택하면 상기 과급량을 상기 통상 상태보다 증가시킨 증가 상태로 하는 과급 제어 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 제어 장치.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the internal combustion engine includes a supercharger capable of increasing and decreasing a supercharging amount,
Wherein when the combustion mode selecting means selects the fuel gas diffusion combustion mode in a case of a high load state in which the load of the internal combustion engine is higher than a predetermined load, the supercharging amount is set to a normal state, And a supercharging control means for increasing the supercharged amount to an increased state than the normal state when the premixed combustion mode is selected.
제 4 항에 있어서,
상기 과급기는, 2 단 과급과 일단 과급이 전환 가능한 과급기로서,
상기 과급 제어 수단은, 상기 과급량을 상기 통상 상태로 할 때에는 상기 과급기를 일단 과급으로 하고, 상기 과급량을 상기 증가 상태로 할 때에는 상기 과급기를 2 단 과급으로 하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 제어 장치.
5. The method of claim 4,
The supercharger is a supercharger capable of switching two-stage supercharger and supercharger once,
Wherein said supercharger control means sets the supercharger once as a supercharger when the supercharger is in the normal state and controls the supercharger as a supercharger in the second stage when the supercharger is in the increased state, Device.
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
상기 과급 제어 수단은, 상기 연소 방식 선택 수단이 상기 연료 가스 확산 연소 방식을 선택한 경우에는, 상기 내연 기관의 부하가 상기 일정 부하 이하의 저부하 상태이면 상기 과급량을 상기 증가 상태로 하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 제어 장치.
The method according to claim 4 or 5,
The supercharging control means sets the supercharging amount to the increased state when the load of the internal combustion engine is a low load state under the predetermined load when the combustion mode selecting means selects the fuel gas diffusion combustion system And a control unit for controlling the internal combustion engine.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 내연 기관은 선박에 장비된 선박용 기관으로서,
상기 판정 수단은, 상기 선박이 항행하고 있는 항행 해역이 배기 규제 해역 내이면 상기 배기 규제 상태인 것으로 판정하고, 상기 항행 해역이 배기 규제 해역 밖이면 상기 배기 규제 상태가 아닌 것으로 판정하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 제어 장치.
7. The method according to any one of claims 1 to 6,
The internal combustion engine is a marine engine equipped on a ship,
Wherein the judging means judges that the marine vessel is in the exhaust regulation state if the maritime area in which the marine vessel is navigating is within the exhaust gas regulation area and judges that the marine area is not the exhaust regulation state when the marine area is outside the exhaust regulation sea area Control device for internal combustion engine.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 내연 기관의 제어 장치와, 상기 제어 장치에 의해 제어되는 상기 내연 기관을 갖는 것을 특징으로 하는 선박.8. A watercraft comprising an internal combustion engine control device according to any one of claims 1 to 7 and an internal combustion engine controlled by the control device. 내연 기관의 배기를 규제해야 할 배기 규제 상태인지의 여부를 판정하는 판정 공정과,
상기 내연 기관의 운전 중에 적어도 연료 가스 확산 연소 방식과 연료 가스 예혼합 연소 방식을 포함하는 연소 방식 중 하나의 연소 방식을 선택하여, 상기 판정 공정에 의해 배기 규제 상태인 것으로 판정되면 상기 연료 가스 예혼합 연소 방식을 선택하고, 상기 판정 공정에 의해 배기 규제 상태가 아닌 것으로 판정되면 상기 연료 가스 확산 연소 방식을 선택하는 연소 방식 선택 공정과,
상기 연소 방식 선택 공정에 있어서 선택한 연소 방식에 따라서, 상기 내연 기관의 실압축비를 제어하는 압축비 제어 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 운전 방법.
A judging step of judging whether or not the exhaust gas is in a regulated state in which exhaust of the internal combustion engine should be regulated,
Wherein when the internal combustion engine is in the exhaust-gas regulating state, the internal combustion engine is operated in at least one of a combustion mode including a fuel gas diffusion combustion mode and a fuel gas premixed combustion mode, A combustion mode selection step of selecting the fuel gas diffusion combustion mode when it is determined that the combustion mode is not the exhaust gas regulation mode by the determination step,
And a compression ratio control step of controlling the actual compression ratio of the internal combustion engine according to the combustion mode selected in the combustion mode selection step.
제 9 항에 있어서,
상기 연료 가스 예혼합 연소 방식은, 연료 가스를 사용하여 연료 가스 예혼합 연소 방식만으로 연소시키는 연료 가스 전부 예혼합 연소 방식과, 연료 가스의 일부를 예혼합 연소시키고 나머지를 확산 연소시키는 연료 가스 부분 예혼합 연소 방식을 포함하고,
상기 연소 방식 선택 공정에서는, 상기 내연 기관의 운전 중에, 적어도, 상기 연료 가스 확산 연소 방식과, 상기 연료 가스 전부 예혼합 연소 방식과, 상기 연료 가스 부분 예혼합 연소 방식을 포함하는 연소 방식 중 하나의 연소 방식을 선택하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 운전 방법.
10. The method of claim 9,
The fuel gas premix combustion system includes a fuel gas preblend combustion system in which fuel gas is combusted only in a fuel gas premix combustion mode, a fuel gas preblend combustion system in which a part of the fuel gas is premixed, Including mixed combustion mode,
In the combustion mode selection step, during operation of the internal combustion engine, at least one of the fuel gas diffusion combustion mode, the fuel gas all premix combustion mode, and the fuel gas partial premixed combustion mode And the combustion mode is selected.
제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
상기 내연 기관은 선박에 장비된 선박용 기관으로서,
상기 판정 공정에서는, 상기 선박이 항행하고 있는 항행 해역이 배기 규제 해역 내이면 상기 배기 규제 상태인 것으로 판정하고, 상기 항행 해역이 배기 규제 해역 밖이면 상기 배기 규제 상태가 아닌 것으로 판정하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 운전 방법.
11. The method according to claim 9 or 10,
The internal combustion engine is a marine engine equipped on a ship,
Wherein the determination step determines that the marine vessel is in the exhaust regulation state if the maritime area in which the vessel is navigating is within the exhaust control area and determines that the marine area is not in the exhaust regulation state if the marine area is outside the exhaust regulation area Operation method of internal combustion engine.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7309111B2 (en) * 2018-12-14 2023-07-18 株式会社三井E&S Du engine system
JP7236407B2 (en) * 2020-05-29 2023-03-09 株式会社三井E&Sマシナリー Internal combustion engine using hydrogen fuel

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5395848A (en) 1977-02-02 1978-08-22 Sumitomo Metal Ind Ltd Gas shielded arc welding
JPH09228853A (en) * 1996-02-27 1997-09-02 Hitachi Ltd Gas turbine combustor
JP2000018013A (en) * 1998-07-03 2000-01-18 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Compression ratio regulator for internal combustion engine
JP2003008870A (en) * 2001-06-20 2003-01-10 Fuji Xerox Co Ltd Image processor
JP2005030243A (en) * 2003-07-09 2005-02-03 Fuji Seratekku Kk Fuel reforming device
JP2006052676A (en) * 2004-08-11 2006-02-23 Toyota Motor Corp Combustion control system for compression ignition internal combustion engine
JP2006152943A (en) * 2004-11-30 2006-06-15 Isuzu Motors Ltd Valve system controlling device for internal combustion engine
JP2007198273A (en) * 2006-01-27 2007-08-09 Toyota Motor Corp Gaseous fuel internal combustion engine
JP2008038870A (en) * 2006-08-10 2008-02-21 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Method of manufacturing multistage supercharging type exhaust turbocharger
WO2013183737A1 (en) 2012-06-06 2013-12-12 株式会社Ihi Two-stroke uniflow engine
JP2014058308A (en) * 2013-10-23 2014-04-03 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Vessel

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0654101B2 (en) * 1987-06-02 1994-07-20 三菱重工業株式会社 Gas-fired diesel engine gas supply system
EP1851421B8 (en) * 2005-02-24 2020-06-17 Fitzgerald, Kevin A. A four-cylinder, four-cycle, free piston, premixed charge compression ignition, internal combustion reciprocating piston engine with a variable stroke
JP4838666B2 (en) * 2006-08-31 2011-12-14 ヤンマー株式会社 Operation method of premixed compression self-ignition engine

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5395848A (en) 1977-02-02 1978-08-22 Sumitomo Metal Ind Ltd Gas shielded arc welding
JPH09228853A (en) * 1996-02-27 1997-09-02 Hitachi Ltd Gas turbine combustor
JP2000018013A (en) * 1998-07-03 2000-01-18 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Compression ratio regulator for internal combustion engine
JP2003008870A (en) * 2001-06-20 2003-01-10 Fuji Xerox Co Ltd Image processor
JP2005030243A (en) * 2003-07-09 2005-02-03 Fuji Seratekku Kk Fuel reforming device
JP2006052676A (en) * 2004-08-11 2006-02-23 Toyota Motor Corp Combustion control system for compression ignition internal combustion engine
JP2006152943A (en) * 2004-11-30 2006-06-15 Isuzu Motors Ltd Valve system controlling device for internal combustion engine
JP2007198273A (en) * 2006-01-27 2007-08-09 Toyota Motor Corp Gaseous fuel internal combustion engine
JP2008038870A (en) * 2006-08-10 2008-02-21 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Method of manufacturing multistage supercharging type exhaust turbocharger
WO2013183737A1 (en) 2012-06-06 2013-12-12 株式会社Ihi Two-stroke uniflow engine
JP2014058308A (en) * 2013-10-23 2014-04-03 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Vessel

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170061600A (en) * 2015-11-26 2017-06-05 만 디젤 앤 터보 에스이 Method and control device for operating an engine

Also Published As

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