KR20170121066A - 가스 엔진의 작동 방법 및 제어 장치 - Google Patents

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크리스티안 쿤켈
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만 디젤 앤 터보 에스이
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Abstract

배기 가스 촉매 컨버터(13) 및 배기 가스 재순환부(12)를 지닌 가스 엔진(10)의 작동 방법으로서, 가스 엔진(10)은 주 연소실(14)과 예비 연소실(15)을 갖는 실린더(11)를 포함하고, 실린더(11)를 빠져나가는 배기 가스(23)는 배기 가스 촉매 컨버터(13)를 통해 안내되며, 실린더를 빠져나가는 배기 가스(23)의 일부는 실린더(11) 방향으로 배기 가스 재순환부(12)를 통해 안내될 수 있다. 제1 작동 전략에서, 가스 엔진(10)은, 배기 가스 재순환부(12)를 통해 안내되는 배기 가스(23)가 실린더의 주 연소실(14)의 방향으로 안내되어, 주 연소실에 공급되는 가스/공기 혼합물(18)이 배기 가스를 함유하도록 하는 방식으로 작동되며; 배기 가스 재순환부를 통해 안내되는 배기 가스(23)는 실린더의 예비 연소실(15) 방향으로 안내되지 않고, 이에 따라 예비 연소실에 공급되는 가스/공기 혼합물(19)이 배기 가스를 전혀 함유하지 않으며; 실린더(11)의 주 연소실(14)에 공급되는 가스/공기 혼합물(18)의 가스 비율은, 실린더 내에서의 연소가 화학량론적 연소 공기비 또는 1의 람다값에서 일어나도록 하는 방식으로 제어된다.

Description

가스 엔진의 작동 방법 및 제어 장치{METHOD AND CONTROL DEVICE FOR OPERATING A GAS ENGINE}
본 발명은 가스 엔진의 작동 방법 및 이 방법을 실행하는 제어 장치에 관한 것이다.
현장으로부터, 배기 가스 촉매 컨버터와 배기 가스 재순환부를 지닌 가스 엔진이 알려져 있으며, 이 경우에 가스 엔진의 실린더에서의 가스/공기 혼합물의 연소 중에 발생되는 배기 가스는 배기 가스 촉매 컨버터를 통해 안내 가능하며, 실린더를 빠져나가는 배기 가스 부분은 배기 가스 재순환부를 통해 실린더 방향으로 재순환 가능하거나 실린더에 공급되는 가스/공기 혼합물과 혼합 가능하다.
더욱이, 희박 연소 방법[과다 화학양론적(overstoichiometric)]에 따른 가스 엔진이 알려져 있으며, 이 가스 엔진의 실린더는 단지 주 연소실이나 또는 주 연소실에 더하여 예비 연소실을 포함하며, 가스 엔진의 경우에 가스 엔진의 실린더는 주 연소실 및 예비 연소실을 포함하고, 가스/공기 혼합물은 예비 연소실에서 점화되며, 예비 연소실은 각각의 실린더의 각각의 주 연소실에 공급되는 가스/공기 혼합물을 점화한다. 이 방법은 특히, 연료가 예비 연소실이나 예비실에 추가로 공급되는 경우에 유익하다. 이것은 소기식 예비실(scavenged prechamber)이라고 한다. 여기에서, 단지 연료(일반적으로 가스)만이 예비실에 공급된다. 연소에 필요한 산소는 압축 단계 동안에 예비실의 오버플로우 보어를 통해 주 연소실로부터 예비실로 흐른다. 이 경우, 오버플로우 매스의 조성은 주 연소실에서의 조성에 대응한다. 소기형 예비실 연소 방법의 이점은, 이에 따라 연소실이 농후 구역(예비실)과 희박 구역으로 분할된다는 데 있다. 예비실 내의 농후 구역으로 인해, 급속 점화가 이루어지고, 이는 주 연소실 내로 이동하는 에너지 농후 토치 제트에 의해 이 희박 주 연소실을 급속히 점화한다. 주 연소실은 매우 희박하기 때문에, 단지 소량의 질소산화물 배출물이 형성되고, 단지 낮은 노킹(knocking) 경향만이 있으며, 그 결과 고성능 밀도 및 높은 효율이 가능하다. 종합적으로, 엔진은 희박 방식으로 작동되며, 그 결과 3방식 원리에 따른 촉매 배기 가스 세정이 불가능하다.
실린더가 주 연소실과 예비 연소실을 포함하고, 배기 가스 촉매 컨버터와 배기 가스 재순환부를 포함하는 가스 엔진이 엔진의 고효율과 낮은 노킹 경향으로 그리고 배기 가스 촉매 컨버터의 구역에서의 효율적인 배기 가스 클리닝이 이루어지도록 작동 가능한 가스 엔진을 사용하는 방법이 필요하다.
이것으로부터 시작하여, 본 발명은 신규한 타입의 가스 엔진을 작동시키는 방법 및 제어 장치를 형성하고자 하는 목적에 기초한다.
이 목적은 청구항 1에 따른 방법을 통해 해결된다. 본 발명에 따르면, 엔진은, 제1 작동 전략에서 배기 가스 재순환부를 통해 안내되는 배기 가스가 실린더의 주 연소실 방향으로 안내되어, 주 연소실에 공급되는 가스/공기 혼합물이 배기 가스를 함유하도록 하는 방식으로 작동되고; 배기 가스 재순환부를 통해 안내되는 배기 가스는 실린더의 예비 연소실 방향으로 안내되지 않고, 이에 따라 예비 연소실에 공급되는 가스/공기 혼합물이 배기 가스를 전혀 함유하지 않으며; 실린더의 주 연소실에 공급되는 가스/공기 혼합물의 가스 비율은, 실린더 내에서의 연소가 전체적으로 화학량론적 연소 공기비 또는 1의 람다값에서 일어나도록 하는 방식으로 제어된다.
실린더의 주 연소실에 공급되는 가스/공기 혼합물은 엔진의 제1 작동 전략에서 배기 가스와 혼합된다. 실린더의 예비 연소실에 공급되는 가스/공기 혼합물은 이와 대조적으로 배기 가스와 혼합되지 않는다. 실린더의 예비 연소실 내에서 그리고 실린더의 주 연소실 내에서 가스/공기 혼합물의 효율적인 점화가 가능하다. 바람직하게는, 가스/공기 혼합물은 압축 단계 동안에 고압 하에서 예비 연소실 내로 주입되며, 그 결과 주 연소실로부터 흐르는 혼합물이 재순환 배기 가스에 의해 변위되고, 이에 따라 예비 연소실 내에서의 점화가 더욱 최적화된다,
예비 연소실을 무배기 가스 가스/공기 혼합물로 소기하는 것에 의해, 최대 점화 에너지 및 운동 에너지가 실린더의 주 연소실 내로 전달될 수 있다. 실린더의 주 연소실로 공급되는 가스/공기 혼합물의 배기 가스를 통해, 실린더의 주 연소실이 비활성화되고, 그 결과 보다 낮은 연소 온도, 보다 낮은 노킹 경향 및 보다 낮은 구성요소 온도가 나타난다.
연소를 늦추는 실린더의 주 연소실 내에 있는 가스/공기 혼합물의 배기 가스 비율의 영향은, 실린더의 예비 연소실 내에 있는 가스/공기 혼합물에 의해 상쇄될 수 있으며, 즉 예비 연소실의 가스/공기 혼합물을 통해 최대 점화 에너지 및 최대 운동 에너지가 주 연소실에 도입될 수 있다.
실린더의 주 연소실에 공급되는 가스/공기 혼합물의 가스 비율이, 실린더 내에서 람다값이 1이 되도록 하는 방식으로 제어되고, 이에 따라 가스/공기 혼합물이 화학량론적 연소 공기비를 갖는다는 사실로 인해, 가스 엔진의 하류에 위치하는 배기 가스 촉매 컨버터 - 바람직하게는 3 방식 배기 가스 촉매 컨버터임 - 는 최대 효율로 작동된다. 따라서, 가스 소기식 예비 연소실(낮은 노킹 경향을 통한 고효율의 낮은 구성요소 및 배기 가스 온도)의 장점은 3 방식 촉매 컨버터(최소 배출물)를 사용하는 람다 1 연소 방법의 장점과 결합될 수 있다.
본 발명의 다른 유익한 양태에 따르면, 실린더의 예비 연소실에 공급되는 가스/공기 혼합물은 0.8 내지 1.1의 람다값을 갖고, 실린더의 주 연소실에 공급되는 가스/공기 혼합물은, 실린더 내에서 주 연소실과 예비 연소실에 걸쳐 균형 맞춰진 가스/공기 혼합물이 화학량론적 연소 공기비 또는 1의 람다값을 갖도록 하는 방식으로 제어된다. 본 발명의 이러한 다른 양태는 노킹 경향이 낮고, 엔진 효율이 높으며, 가스 엔진 하류에 위치하는 배기 가스 촉매 컨버터에서의 배기 가스의 세정이 높은 효율성을 갖는 가스 엔진의 매우 유익한 작동을 허용한다.
다른 유익한 양태에 따르면, 실린더의 주 연소실에 공급되는 가스/공기 혼합물의 가스 비율은, 제2 작동 전략에서 실린더 내에서의 가스/혼합물 비율이 1보다 큰 람다값을 갖도록 하는 방식으로 제어된다. 여기에서, 배기 가스 재순환은, 보다 적은 배기 가스를 실린더의 주 연소실에 공급되는 가스/공기 혼합물과 혼합하기 위해 제1 작동 전략에 비해 저감되는 것이 바람직하다.
제2 작동 전략은, 특히 가스 엔진이 가스 품질이 변동하는 경우에 작동될 때에 유익하다. 여기에서, 메탄가에 대하여 변동하는 가스 품질은 조정될 수 있다. 더욱이, 제2 작동 전략은, 특히 가스 엔진의 이동식 사용 중에 배출물 규약이 작동 전략의 변경에 의해 실현되는 소비자를 위한 비용 장점을 초래하는 경우에 유익하다.
상기 방법을 실행하는 제어 장치는 청구항 9에 규정되어 있다.
본 발명의 바람직한 다른 양태는 종속항 및 아래의 설명에서 얻어진다. 본 발명의 예시적인 실시예가 도면에 의해 보다 상세히 설명되지만, 도면으로 제한되지 않는다.
도 1은 배기 가스 촉매 컨버터를 지닌 가스 엔진의 블럭선도.
도 2는 가스 엔진의 실린더 구역에서의 도 1의 상세도.
본 발명은 가스 엔진의 작동 방법 및 이 방법을 실행하는 장치에 관한 것이다.
도 1은 복수 개의 실린더(11), 배기 가스 재순환부(12) 및 배기 가스 촉매 컨버터(13)를 지닌 가스 엔진(10)의 매우 개략적인 블럭선도를 보여준다. 도 2는 가스 엔진의 실린더(11) 구역에서의 가스 엔진(10)의 상세도를 보여준다.
가스 엔진(10)의 각각의 실린더(11)는 주 연소실(14) 및 주 연소실(14)에 커플링된 예비 연소실(15)을 포함한다. 주 연소실(14)에서는, 각각의 실린더(11)의 피스톤(16)이 상하 이동하고, 피스톤(16)은 연결 로드(17)를 통해 도시하지 않은 크랭크샤프트에 커플링된다.
각각의 실린더(11)의 주 연소실(14)에서 연소되는 가스/공기 혼합물(18)은 가스 엔진(10)에 있는 실린더(11)의 주 연소실(14)로 공급될 수 있다. 다른 가스/공기 혼합물(19)이 주 연소실(14)의 가스/공기 혼합물(18)을 점화하는 역할을 하며, 가스/공기 혼합물(19)이 가스 엔진(10)의 각각의 실린더(11)에 있는 예비 연소실(15)에 공급되고, 점화 장치(20)를 통해 예비 연소실(15)에서 점화되며, 해당 프로세스에서 작용되는 각각의 실린더(11)의 예비 연소실(15)에서 점화되는 가스/공기 혼합물(19)의 에너지는, 각각의 주 연소실(14) 내의 가스/공기 혼합물(18)을 점화하기 위해 각각의 주 연소실(14)로 도입된다.
도 2는 또한 도시한 실린더(11)의 주 연소실(14)에 공급되는 가스/공기 혼합물(18)을 위한 유입 밸브(21)와, 가스/공기 혼합물의 연소 중에 발생되는 배기 가스(23)를 위한 배기 밸브(22)를 보여준다.
이미 설명한 바와 같이, 가스 엔진(10)은 배기 가스 재순환부(12)와 배기 가스 촉매 컨버터(13)를 포함한다. 가스 엔진(10)의 실린더(11)를 빠져나가는 배기 가스(23)는 배기 가스 촉매 컨버터(13)를 통해 안내 가능하며, 배기 가스 촉매 컨버터는 3 방식 배기 가스 촉매 컨버터이다. 배기 가스(23)의 일부는 배기 가스 재순환부를 통해, 즉 배기 가스 재순환부(12)에 있는 배기 가스 재순환 밸브(24)의 개방 위치에 따라 안내 가능하다.
배기 가스 재순환부(12)를 통해 안내되는 배기 가스(23)는 배기 가스 재순환 냉각기(25)에 의해 냉각될 수 있다.
배기 가스 촉매 컨버터(13) 및 배기 가스 재순환부(12)를 갖고, 가스 엔진의 효율이 높으며, 노킹 경향이 낮고, 배기 가스 촉매 컨버터(13) 내에서의 효율적인 배기 가스 후처리가 일어나는 가스 엔진(10)을 작동할 수 있도록 하기 위해, 가스 엔진(10)은 본 발명에 따라 제1 작동 전략으로 작동된다.
본 발명에 따른 작동 전략에서, 배기 가스 재순환부(12)를 통해 안내되는 배기 가스(23)가 실린더(11)의 주 연소실(14) 방향으로 안내되어, 주 연소실(14)에 공급되는 가스/공기 혼합물(18)이 배기 가스를 함유한다. 이와 대조적으로, 배기 가스 재순환부(12)를 통해 안내되는 배기 가스(23)는 실린더(11)의 예비 연소실(15) 방향으로 안내되지 않으므로, 예비 연소실(15)에 공급되는 가스/공기 혼합물(19)이 배기 가스를 전혀 함유하지 않는다. 실린더(11)의 주 연소실(14)에 공급되는 가스/공기 혼합물(18)의 가스 비율은, 실린더(11) 내에서의 연소가 화학량론적 연소 공기비 또는 1의 람다값에서 일어나도록 하는 방식으로 제어된다. 따라서, 배기 가스(23)와 혼합된 가스(26) 및 급기(27)로 이루어진 가스/공기 혼합물(18)은 제1 작동 전략에서 가스 엔진(10)의 실린더(11)에 있는 주 연소실(14)에 공급되는 반면, 가스(26)와 급기(27)로 이루어진 무배기 가스 가스/공기 혼합물(19)은 실린더(11)의 예비 연소실에 공급된다. 더욱이, 가스 엔진(10)에 있는 실린더(11)의 주 연소실(14)에 공급되는 가스/공기 혼합물(18)의 가스 비율은, 실린더(11) 내에서 가스/공기 혼합물이 화학량론적 연소 공기비 또는 1의 람다값을 갖도록 하는 방식으로 제어된다. 제1 작동 전략의 이들 조치를 조합하는 것에 의해, 가스 엔진(10)은 고효율 및 낮은 노킹 경향으로 그리고 배기 가스 촉매 컨버터(10) 내에서의 높은 배기 가스 세정 효율성으로 작동될 수 있다.
제1 작동 전략에서, 배기 가스 재순환 냉각기(25)를 통해 냉각되는 배기 가스 재순환부(12)를 통해 안내되는 배기 가스 흐름(23)은 가스 엔진(10)의 현재 작동점에 따라, 즉 배기 가스 재순환 밸브(24)의 적절한 조정에 의해 고정식으로 조정된다. 재순환 밸브(24)의 셋포인트 위치는 이상적으로 엔진 제어의 특성 맵에 저장된다. 결과적으로 상이한 작동 포인트 또는 부하 포인트에서 작동될 수 있는 가스 엔진의 제1 작동 전략에서, 작동 포인트에 따라, 즉 배기 가스 제어 밸브(24)의 개방 위치에 따라, 고정된 배기 가스 흐름(23)은 이에 따라 배기 가스 재순환부(12)를 통해 가스/공기 혼합물(18)과 혼합된다.
실린더(11)의 주 연소실(14)에 공급되는 가스/공기 혼합물(18)의 가스 비율은 하나 이상의 가스 밸브(19)를 통해, 즉 실린더(11) 내에서 가스가 화학량론적 연소 공기비 또는 1의 람다값에서 연소되도록 하는 방식으로 제어된다. 배기 가스 촉매 컨버터(13)의 상류에 위치 설정되는 람다 프로브(31)는 이러한 람다 제어 기능을 하며, 가스 엔진(10)을 빠져나가는 배기 가스(23)를 분석하고, 람다 프로브(31)의 측정 신호에 따라, 제어 장치(30)는 가스 제어 밸브(29)와, 이에 따라 가스 엔진(10)의 실린더(11)에 있는 주 연소실(14)에 공급되는 가스/공기 혼합물(18)의 가스 비율을, 실린더(11) 내에서 화학양론적 연소 공기비 또는 1의 람다값이 나타나도록 하는 방식으로 조정한다.
배기 가스 재순환부(12)를 통해 바람직하게는 냉각된 배기 가스(23)를 실린더의 주 연소실(14)에 공급되는 가스/공기 혼합물(18)과 혼합하는 것에 의해, 가스 엔진(10)의 실린더(11)에 있는 주 연소실(14)이 비활성화된다. 이로 인해, 가스 엔진(10)에 대해서 보다 낮은 연소 온도, 보다 낮은 구성요소 온도 및 노킹 경향이 얻어진다. 예비 연소실(15)에 공급되는 가스/공기 혼합물(19)이 상이한 가스/공기 혼합물 조성을 갖는다는 사실로 인해, 가스/공기 혼합물(19)은 주 연소실(14)이 최대 연소 비율을 달성하여 최대 점화 에너지 및 운동 에너지를 도입하도록 가스 엔진(10)에 있는 실린더(11)의 예비 연소실(15)에서 점화될 수 있다. 이러한 방식으로, 주 연소실(14) 내에서의 가스의 연소를 늦추는 가스/공기 혼합물(18) 내의 배기 가스 비율의 영향을 상쇄시키는 것이 가능하다. 가스 엔진(10)에 있는 실린더(11)의 주 연소실(14)에 공급되는 가스/공기 혼합물(18)의 가스 비율이 1의 람다값 또는 화학량론적 연소 공기비를 보장하도록 제어된다는 사실로 인해, 배기 가스 촉매 컨버터(13)는 효율적으로 배기 가스를 세정할 수 있다.
바람직하게는, 가스 엔진(10)에 있는 실린더(11)의 예비 연소실(15)에 공급되는 가스/공기 혼합물(19) - 배기 가스가 없음 - 은 0.8 내지 1.1의 람다값, 바람직하게는 0.8 내지 0.9의 람다값을 갖는다. 이것은, 최대 연소 비율 및 주 연소실(15)로의 최대 배출 에너지 및 운동 에너지 입력을 보장하는 데 매우 유익하다. 주 연소실(14)에 공급되는 가스/공기 혼합물(18) - 제1 작동 전략에서 배기 가스(23)와 혼합됨 - 은 예비 연소실(15)에 공급되는 가스/공기 혼합물(19)의 람다값에 좌우되는 상이한 람다값을 갖는다. 주 연소실(14)에 공급되는 가스/공기 혼합물(18)의 가스 비율은 람다 제어를 통해, 즉 실린더(11) 내에서 예비 연소실을 포함하여 전체적으로 화학량론적 연소 공기비와 이에 따라 1의 람다값에서의 연소가 일어나도록 하는 방식으로 제어된다.
가스 엔진(10)의 제2 작동 전략에서, 실린더(11) 내에서 1보다 큰 람다값이 존재하도록 하는 방식으로 가스 엔진(10)에 있는 실린더(11)의 주 연소실(14)에 공급되는 가스/공기 혼합물(18) 내의 가스(26)의 비율을 조정하는 것이 제공될 수 있고, 이러한 제2 작동 전략에서 가스 엔진(10)은 결국은 희박 가스/공기 혼합물에 의한 희박 엔진으로서 작동된다. 제2 작동 전략에서, 주 연소실(14)에 공급되는 가스/공기 혼합물(18)도 마찬가지로, 배기 가스 재순환부(12)를 통해 안내되는 배기 가스(23)와 혼합될 수 있지만, 보다 적은 배기 가스를 실린더(11)의 주 연소실(14)에 공급되는 가스/공기 혼합물(18)과 혼합하기 위해 제1 작동 전략에 비해 배기 가스 재순환부(12)를 통해 안내되는 가스의 양은 가스 재순환 밸브(24)를 보다 많이 폐쇄하는 것에 의해 감소된다. 적절하다면, 배기 가스 재순환 밸브(24)는, 제2 작동 전략에서 주 연소실(14)의 가스/공기 혼합물(18)이 배기 가스를 전혀 포함하지 않도록 완전히 폐쇄될 수 있다. 제2 작동 전략은, 특히 가스 품질이 변하는 상태에서 가스 엔진(10)이 작동되는 경우에, 특히 가스 엔진의 이동식 사용 중에 상이한 배출 규제 - 이러한 규제의 고수를 위한 작동 모드의 변경이 고객에 대한 장점을 형성함 - 가 적용되는 경우에 유익하다.
가스 품질의 변동은 배기 가스 재순환 밸브(24)를 활성화하거나 배기 가스 재순환 밸브(24)의 개방 위치를 조정하는 것에 의해 상쇄, 구체적으로는 조정될 수 있다.
본 발명은 배기 가스 과급 및 무배기 가스 과급 가스 엔진과 함께 채용될 수 있다. 배기 가스 과급은 하나의 단이나 다수의 단, 특히 2개의 단에서 일어날 수 있다. 배기 가스 과급 가스 엔진(10)의 경우에 배기 가스 재순환부(12)는 저압 배기 가스 재순환부로서 또는 고압 배기 가스 재순환부로서 구현될 수 있으며, 저압 배기 가스 재순환의 경우, 배기 가스 재순환부(12)의 배기 가스(23)는 압축기 상류에서 급기와 혼합되고, 고압 배기 가스 재순환의 경우, 배기 가스 재순환부(22)의 배기 가스(23)는 압축기 하류에서 급기(27)와 혼합된다.
본 발명은 더욱이 상기 방법을 자동 실행하기 위한 제어 장치(30)에 관한 것이다. 제어 장치(30)는 상기 방법을 실행하는 수단을 포함한다. 이들은 상기 방법을 실행하는 데 관련된 조립체, 특히 람다 프로브(31) 및 가스 제어 밸브(29)와 데이터를 교환하기 위한 데이터 인터페이스 같은 하드웨어 수단, 데이터 저장을 위한 메모리 및 데이터 프로세싱을 위한 프로세서와 프로그램 모듈과 같은 소프트웨어를 포함한다.
본 발명은 바람직하게는 선박에서 작동되는 가스 엔진과 함께 채용된다.

Claims (9)

  1. 배기 가스 촉매 컨버터(13) 및 배기 가스 재순환부(12)를 지닌 가스 엔진(10)의 작동 방법으로서, 가스 엔진(10)은 주(主) 연소실(14)과 예비 연소실(15)을 갖는 실린더(11)를 포함하고, 실린더(11)를 빠져나가는 배기 가스(23)는 배기 가스 촉매 컨버터(13)를 통해 안내될 수 있으며, 실린더를 빠져나가는 배기 가스(23)의 일부는 실린더(11) 방향으로 배기 가스 재순환부(12)를 통해 안내될 수 있는 것인 가스 엔진의 작동 방법에 있어서,
    제1 작동 전략에서, 가스 엔진(10)은, 배기 가스 재순환부(12)를 통해 안내되는 배기 가스(23)가 실린더의 주 연소실(14)의 방향으로 안내되어, 주 연소실에 공급되는 가스/공기 혼합물(18)이 배기 가스를 함유하도록 하는 방식으로 작동되며,
    배기 가스 재순환부를 통해 안내되는 배기 가스(23)는 실린더의 예비 연소실(15) 방향으로 안내되지 않고, 이에 따라 예비 연소실에 공급되는 가스/공기 혼합물(19)이 배기 가스를 전혀 함유하지 않으며,
    실린더(11)의 주 연소실(14)에 공급되는 가스/공기 혼합물(18)의 가스 비율은, 실린더(11) 내에서의 연소가 화학량론적 연소 공기비 또는 1의 람다값 1에서 일어나도록 하는 방식으로 제어되는 것인 가스 엔진의 작동 방법.
  2. 제1항에 있어서, 배기 가스 재순환부(12)를 통해 안내되는 배기 가스 흐름은 가스 엔진의 작동 포인트에 따라 배기 가스 재순환 밸브(24)에 의해 고정식으로 조정되는 것을 특징으로 하는 가스 엔진의 작동 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 배기 가스 재순환부(12)를 통해 안내되는 배기 가스 흐름은 배기 가스 재순환 냉각기(25)에 의해 냉각되는 것을 특징으로 하는 가스 엔진의 작동 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 실린더(11)의 주 연소실(14)에 공급되는 가스/공기 혼합물(18)의 가스 비율은 배기 가스 촉매 컨버터(13) 상류에 위치 설정되는 람다 프로브(31)의 측정 신호에 따라 제어되는 것을 특징으로 하는 가스 엔진의 작동 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 실린더(11)의 예비 연소실(15)에 공급되는 가스/공기 혼합물(19)은 0.8 내지 1.1의 람다값을 갖고, 실린더(11)의 주 연소실(14)에 공급되는 가스/공기 혼합물(18)의 가스 비율은, 실린더(11) 내에서의 연소가 화학량론적 연소 공기비 또는 1의 람다값에서 일어나도록 하는 방식으로 제어되는 것을 특징으로 하는 가스 엔진의 작동 방법.
  6. 제5항에 있어서, 실린더(11)의 예비 연소실(15)에 공급되는 가스/공기 혼합물은 0.8 내지 0.9의 람다값을 갖는 것을 특징으로 하는 가스 엔진의 작동 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 작동 전략에서 실린더(11)의 주 연소실(14)에 공급되는 가스/공기 혼합물의 가스 비율은, 실린더(11) 내에서의 연소가 1보다 큰 람다값에서 일어나도록 하는 방식으로 제어되는 것을 특징으로 하는 가스 엔진의 작동 방법.
  8. 제7항에 있어서, 해당 프로세스에서, 배기 가스 재순환부(12)를 통해 안내되는 배기 가스량은 제1 작동 전략에 비해 감소되고, 이에 따라 실린더(11)의 주 연소실(14)에 공급되는 가스/공기 혼합물(18)이 더 적은 배기 가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 엔진의 작동 방법.
  9. 엔진의 제어 장치에 있어서, 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따르 가스 엔진의 작동 방법을 실행하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진의 제어 장치.
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Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5922247Y2 (ja) * 1978-12-06 1984-07-03 日産自動車株式会社 火花点火内燃機関
DE3506217A1 (de) * 1985-02-22 1986-08-28 FEV Forschungsgesellschaft für Energietechnik und Verbrennungsmotoren mbH, 5100 Aachen Verbrennungsverfahren fuer brennkraftmaschinen
JPH08254121A (ja) * 1995-03-20 1996-10-01 Yanmar Diesel Engine Co Ltd 火花点火式内燃機関
JP2002357138A (ja) * 2001-05-31 2002-12-13 Isuzu Motors Ltd 制御弁付き副室式ガスエンジンとその運転方法
CA2406267C (en) * 2002-10-02 2013-01-08 Westport Research Inc. Exhaust gas recirculation methods and apparatus for reducing nox emissions from internal combustion engines
DE102008015744B4 (de) * 2008-03-26 2010-04-01 Man Diesel Se Brennkraftmaschine und Verfahren zum Betreiben derselben
DE102011100677A1 (de) * 2011-05-06 2012-11-08 Daimler Ag Betriebsverfahren für einen Kraftfahrzeug-Dieselmotor
AT512532B1 (de) * 2012-09-26 2013-09-15 Ge Jenbacher Gmbh & Co Og Vorkammersystem für eine Brennkraftmaschine

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