KR20220138816A - Method and large turbocharged two-stroke internal combustion engine for delivering mechanical energy and pressurized gas - Google Patents

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KR20220138816A
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슈무터마이어 허버트
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만 에너지 솔루션즈, 필리알 아프 만 에너지 솔루션즈 에스이, 티스크란드
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Abstract

The present invention relates to a method for transferring a mechanical energy and a pressurized gas and a large turbocharged two-stroke internal combustion engine. Provided are the large turbocharged two-stroke internal combustion engine (100) of a single flow type configured to supply a pressurized scavenging gas and/or an exhaust gas to a consumer (200) of the pressurized gas, and an operation method of the engine (100). The internal combustion engine is configured to supply the pressurized scavenging gas and/or the exhaust gas to the consumer of the pressurized gas.

Description

기계적 에너지와 가압 가스 전달을 위한 방법 및 대형 터보 차징 2행정 내연기관{METHOD AND LARGE TURBOCHARGED TWO-STROKE INTERNAL COMBUSTION ENGINE FOR DELIVERING MECHANICAL ENERGY AND PRESSURIZED GAS}METHOD AND LARGE TURBOCHARGED TWO-STROKE INTERNAL COMBUSTION ENGINE FOR DELIVERING MECHANICAL ENERGY AND PRESSURIZED GAS

본 개시는 예컨대 추진 또는 발전기 구동을 위한 기계적 에너지에 추가하여 다른 적용에 사용하기 위한 가압 가스를 생성하도록 구성된 방법 및 대형 터보 차징 2행정 내연기관 및 이러한 엔진을 작동시키는 방법에 관한 것이다. The present disclosure relates to a method configured to generate pressurized gas for use in other applications in addition to mechanical energy, such as for propulsion or driving a generator, and a large turbocharged two-stroke internal combustion engine and method of operating such an engine.

대형 터보 차징 2행정 자체 점화 내연기관은 일반적으로 대형 선박의 추진 시스템이나 발전소의 원동기로 사용된다. 그들의 엄청난 크기, 무게 및 동력 출력으로 이 엔진은 일반 연소 엔진과 완전히 다르며, 대형 2행정 터보 차징 압축 내연기관은 그 자체가 하나의 클래스로 분류된다. 이러한 엔진의 높이는 일반적으로 중요하지 않으므로 피스톤에 가해지는 측면 하중을 피하기 위해 크로스헤드로 구성된다. 일반적으로 이러한 엔진은 천연 가스, 석유 가스, 메탄올, 에탄 또는 연료유로 작동된다. Large turbocharged two-stroke self-igniting internal combustion engines are commonly used as propulsion systems for large ships or as prime movers for power plants. Their enormous size, weight and power output make these engines completely different from regular combustion engines, and the large two-stroke turbocharged compression internal combustion engine is itself a class. The height of these engines is usually not critical, so they are constructed with a crosshead to avoid lateral loads on the pistons. Typically these engines run on natural gas, petroleum gas, methanol, ethane or fuel oil.

선박 추진을 위한 대형 터보 차징 2행정 자체 점화 내연기관(선박 엔진)은 선박에 탑재된 특정 연료 효율 시스템 설치를 지원하기 위해 조정된다. 특히, 폐열 회수 시스템은 전체 에너지 소비 감소 및 선박 엔진의 배출 감소와 관련이 있다.A large turbocharged two-stroke self-igniting internal combustion engine (ship engine) for ship propulsion is tuned to support the installation of specific fuel efficiency systems onboard ships. In particular, waste heat recovery systems are associated with reduced overall energy consumption and reduced emissions of marine engines.

특정 적용에서, 엔진은 예컨대 추진을 위한 기계적 에너지를 제공하는 것 외에도 압축 공기, 압축 배기 가스 또는 압축 공기와 배기 가스의 혼합물과 같은 압축 가스를 제공해야 한다. 그러한 적용 중 하나는 공기 윤활이다. 평평하고 바닥 면적이 넓은 해양 선박은 공기 윤활에 의해 물을 통과할 때 저항을 줄이는 이점을 얻을 수 있으며, 이에 따라 선박을 주어진 속도로 추진하는 데 필요한 주 엔진 동력을 얻을 수 있다. 공기 윤활 시스템은 선체 아래의 기포의 꾸준한 유동을 펌핑하여 선체의 평평한 바닥 부분을 윤활한다. In certain applications, the engine must provide compressed gas, such as compressed air, compressed exhaust gas, or a mixture of compressed air and exhaust gas, in addition to providing mechanical energy for, for example, propulsion. One such application is air lubrication. Offshore vessels with flat, large floor areas can benefit from reduced resistance when passing through water by air lubrication, thereby obtaining the main engine power needed to propel the vessel at a given speed. The air lubrication system lubricates the flat bottom portion of the hull by pumping a steady flow of air bubbles below the hull.

선박 추진에 필요한 동력의 원하는 감소를 달성하려면 전용 기포 발생기 인터페이스에 선박의 흘수에 따라 충분한 압력에서 충분한 공기/가스 양을 전달해야 한다. 표준 튜닝이 적용된 대형 2행정 엔진은 필요한 모든 엔진 부하에서 충분한 압축 공기/가스를 제공하도록 제한되는 경우가 많다. To achieve the desired reduction in power required to propel the vessel, a sufficient amount of air/gas must be delivered at sufficient pressure depending on the draft of the vessel to the dedicated bubbler interface. Large two-stroke engines with standard tuning are often limited to providing sufficient compressed air/gas at all required engine loads.

JP2010228679A는 가압 가스 수요처(consumer) 사용하기 위해 소기 가스 시스템으로부터 인출하는 통상적으로 튜닝된 엔진을 개시하고 있다. JP2010228679A discloses a normally tuned engine withdrawn from a scavenging gas system for pressurized gas consumer use.

특허문헌 1: 일본 공개특허공보 JP2010228679APatent Document 1: Japanese Laid-Open Patent Publication JP2010228679A

본 발명의 목적은 전술한 문제를 극복하거나 적어도 감소시키는 단류(uniflow) 타입의 대형 터보 차징 2행정 내연기관을 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide a large turbocharged two-stroke internal combustion engine of the uniflow type which overcomes or at least reduces the above-mentioned problems.

비용이 많이 드는 공기 압축기 유닛의 설치 및 작동을 피하거나 최소한 줄이기 위해 적합한 2행정 엔진이 제안된다. In order to avoid or at least reduce the costly installation and operation of the air compressor unit, a suitable two-stroke engine is proposed.

전술한 목적과 다른 목적은 독립항의 특징에 의해 달성된다. 추가 구현 형태는 종속항, 상세한 설명과 도면을 보면 명백하다. The above and other objects are achieved by the features of the independent claims. Further implementation forms are apparent upon examination of the dependent claims, the detailed description and the drawings.

제1 양태에 따르면, 단류 유형의 대형 터보 차징 2행정 내연기관이 제공되며, 엔진은 가압된 소기 가스 및/또는 배기 가스를 가압 가스의 수요처에 공급하도록 구성되고, 이 엔진은,According to a first aspect, there is provided a large turbocharged two-stroke internal combustion engine of single flow type, wherein the engine is configured to supply pressurized scavenging gas and/or exhaust gas to a demand side of the pressurized gas, the engine comprising:

하단에 소기 포트가 있고 상단에 배기 밸브가 있는 복수의 실린더,a plurality of cylinders with a scavenging port at the bottom and an exhaust valve at the top;

소기 가스가 실린더 내로 도입되는 흡기 시스템으로서, 소기 포트를 통해 실린더에 연결된 소기 가스 리시버(receiver)를 포함하는 흡기 시스템,An intake system through which scavenging gas is introduced into a cylinder, the intake system comprising a scavenging gas receiver connected to the cylinder through a scavenging port;

상기 실린더에서 생성된 배기 가스가 배기되는 배기 시스템으로서, 배기 밸브를 통해 상기 실린더와 연결된 배기 가스 리시버를 포함하는 배기 시스템,An exhaust system through which exhaust gas generated in the cylinder is exhausted, the exhaust system including an exhaust gas receiver connected to the cylinder through an exhaust valve;

압축기(compressor)에 작동 가능하게 결합된 배기 가스 구동 터빈을 갖는 적어도 하나의 터보차저로서, 가압된 소기 가스의 유동을 흡기 시스템으로 전달하기 위해 터빈의 입구는 배기 시스템에 연결되고 압축기의 출구는 흡기 시스템에 연결된 터보차저,At least one turbocharger having an exhaust gas driven turbine operatively coupled to a compressor, wherein an inlet of the turbine is connected to the exhaust system and an outlet of the compressor is connected to the intake system for delivering a flow of pressurized scavenging gas to the intake system. turbocharger connected to the system;

실린더에 연료를 공급하기 위한 연료 시스템,a fuel system for supplying fuel to the cylinders;

흡기 시스템에서 제어된 양의 소기 가스를 빼내어 엔진을 우회하고/하거나 제어된 양의 압축 배기 가스를 배기 시스템에서 빼내어 터빈을 우회함으로써 우회된 가압 가스를 가압 가스 수요처(consumer)에게 공급하기 위한 바이패스 시스템, 그리고Bypass for supplying the pressurized gas to a pressurized gas consumer by withdrawing a controlled amount of scavenging gas from the intake system to bypass the engine and/or withdrawing a controlled amount of compressed exhaust from the exhaust system to bypass the turbine system, and

감지된 소기 가스 압력 및/또는 배기 가스 온도의 함수로서 수요처에 공급되는 우회된 가압 가스의 양을 조정하도록 구성된 압력 센서 및/또는 온도 센서에 결합된 컨트롤러를 포함하며,a controller coupled to the pressure sensor and/or temperature sensor configured to adjust the amount of diverted pressurized gas supplied to the demand side as a function of the sensed scavenging gas pressure and/or exhaust gas temperature;

컨트롤러는 다음 중 하나 이상에 의해 소기 가스 압력을 최대화하고/하거나 소기 가스 우회 질량 유량(mass flow)을 최대화하는 방식으로 엔진을 작동하도록 구성된다. The controller is configured to operate the engine in a manner that maximizes scavenging gas pressure and/or maximizes scavenging gas bypass mass flow by one or more of the following.

- 터보 유압 시스템이 설치된 터보차저의 동력 인출 증가 - Increased power take-off of turbochargers with turbo hydraulic system installed

- 엔진의 흡기 시스템에서 보조 송풍기의 속도 증가, - an increase in the speed of the auxiliary blower in the intake system of the engine;

- 엔진의 EGR 설치에서 EGR 송풍기의 속도 증가, - increase the speed of the EGR blower in the EGR installation of the engine;

- 엔진의 추가 소형 터보차저 설치 활성화, - activation of the installation of additional small turbochargers in the engine;

- 엔진의 실린더 바이패스 설치에서 실린더 바이패스 밸브 개방- Opening the cylinder bypass valve in the cylinder bypass installation of the engine

- 전용 전기 구동 압축기를 구동하기 위한 엔진의 파워 터빈 설치에 대한 배기 가스 바이패스 개방, - opening the exhaust gas bypass to the engine's power turbine installation to drive a dedicated electrically driven compressor;

- 엔진의 유압 시스템 설치에 의해 구동되는 유압 구동 압축기 활성화,- activation of hydraulically driven compressors driven by the installation of the hydraulic system of the engine;

- 엔진의 실제 작동 조건 하에서 압축기에 의해 전달되는 압력을 최대화하기 위해 바람직하게는 터빈 유동 면적을 감소시킴으로써 하나 이상의 터보차저의 가변 형상 터빈의 형상(geometry) 및 그에 따른 터빈 유동 면적의 조정,- adjustment of the geometry of the at least one turbocharger variable shape turbine and thus the turbine flow area, preferably by reducing the turbine flow area, in order to maximize the pressure delivered by the compressor under the actual operating conditions of the engine;

- 엔진의 부분 부하 조건 하에서, 바람직하게는 엔진 부하의 함수로서 압축기에 의해 전달되는 압력을 최대화하기 위해 하나 이상의 터보차저 중 하나 이상의 차단, - shutting off one or more of the one or more turbochargers in order to maximize the pressure delivered by the compressor, preferably as a function of engine load, under partial load conditions of the engine;

- 제1 차단 엔진 부하 임계값 아래에서 1개의 터보차저를 활성화하고, 제1 차단 엔진 부하 임계값과 제2 차단 엔진 부하 임계값 사이의 간격으로 2개의 터보차저를 활성화하고, 제2 차단 엔진 부하 임계값보다 높은 3개의 터보차저를 활성화 - activation of one turbocharger below a first cutoff engine load threshold, activating two turbochargers in an interval between the first cutoff engine load threshold and a second cutoff engine load threshold, and a second cutoff engine load Activate 3 turbochargers above the threshold

압축 가스 수요처에 가스를 공급하기 위해 엔진에서 가용 압력을 증가시키는 다양한 튜닝 조치를 적용하도록 구성된 컨트롤러를 제공함으로써, 엔진이 최적이 아닌 조건에서 작동할 위험 없이 압축 가스 수요처에 대해 엔진이 전달하는 압축 가스의 양을 최대화하는 것이 가능해진다. 엔진 사이클에서 취한 바이패스 가스가 본질적으로 엔진 연료 소비의 증가로 이어진다는 점을 고려하면, 공기가 윤활되는 선박의 비즈니스 사례 잠재력은 제1 양태에 따른 엔진에 의해 상당히 향상된다. 또한, 나열된 조치 중 하나 이상으로 엔진을 튜닝하여 가능한 가장 높은 소기 압력 또는 가능한 가장 높은 배기 가스 압력을 제공함으로써, 엔진은 예를 들어 전기 구동 모터로 구동되는 공기 압축기의 사용과 비교하여 훨씬 더 효과적인 해양 선박의 공기 윤활 시스템과 같은 가압 가스의 외부 수요처에 전달하기 위한 가압 가스 공급처(supplier)로 변환될 수 있다. 또한, 엔진을 튜닝하여 가능한 가장 높은 소기 압력 또는 가능한 가장 높은 배기 가스 압력을 제공함으로써, 엔진은 예를 들어 전기 구동 모터로 구동되는 공기 압축기의 사용과 비교하여 훨씬 더 효과적인 해양 선박의 공기 윤활 시스템과 같은 가압 가스의 외부 수요처에 전달하기 위한 가압 가스 공급처(supplier)로 변환될 수 있다.Compressed gas delivered by the engine to the compressed gas demand without the risk of the engine operating in sub-optimal conditions by providing a controller configured to apply various tuning measures that increase the available pressure in the engine to supply the compressed gas to the compressed gas demand. It becomes possible to maximize the amount of The business case potential of air-lubricated ships is significantly improved by the engine according to the first aspect, given that the bypass gas taken in the engine cycle leads to an increase in engine fuel consumption intrinsically. Additionally, by tuning the engine with one or more of the listed measures to provide the highest possible scavenging pressure or the highest possible exhaust gas pressure, the engine can be significantly more effective marine compared to, for example, the use of an air compressor driven by an electric drive motor. It can be converted to a pressurized gas supplier for delivery to an external consumer of pressurized gas, such as a ship's air lubrication system. In addition, by tuning the engine to provide the highest possible scavenging pressure or the highest possible exhaust gas pressure, the engine can be combined with the air lubrication system of a marine vessel, which is much more effective compared to the use of an air compressor driven by an electric drive motor, for example. The same can be converted into a pressurized gas supplier for delivery to an external consumer of pressurized gas.

제1 양태의 가능한 제1 구현 형태에서, 감지되거나 관찰된 소기 압력이 소기 압력 임계값 미만이고/이거나 감지되거나 관찰된 배기 가스 온도가 배기 가스 온도 임계값보다 높을 때 컨트롤러는 수요처에 공급되는 우회된 가압 가스의 양을 제한하도록 구성된다.In a first possible implementation form of the first aspect, when the sensed or observed scavenging pressure is below a scavenging pressure threshold and/or when the sensed or observed exhaust gas temperature is above the exhaust gas temperature threshold, the controller is configured to: configured to limit the amount of pressurized gas.

제1 양태의 추가 가능한 구현 형태에서, 컨트롤러는 감지되거나 관찰된 소기 가스 압력 및/또는 감지되거나 관찰된 배기 가스 온도의 함수로서 실제 엔진 터보차저 효율을 결정하도록 구성된다. "엔진 터보 차징 효과"라는 용어는 주변 조건과 무관하게 엔진이 경험하거나 느끼는 효과를 나타낸다. In a further possible implementation form of the first aspect, the controller is configured to determine the actual engine turbocharger efficiency as a function of the sensed or observed scavenging gas pressure and/or the sensed or observed exhaust gas temperature. The term "engine turbocharging effect" refers to the effect an engine experiences or feels regardless of ambient conditions.

제1 양태의 추가 가능한 구현 형태에서, 컨트롤러는 결정된 실제 엔진 터보 차징 효과의 함수로서 수요처에 공급되는 우회된 가압 가스의 양을 제한하도록 구성된다.In a further possible implementation form of the first aspect, the controller is configured to limit the amount of diverted pressurized gas supplied to the consumer as a function of the determined actual engine turbocharging effect.

제1 양태의 추가 가능한 구현 형태에서, 컨트롤러는 소정의 최소 엔진 터보차저 효과 임계값과 비교하여 하나 이상의 터보차저의 실제 가용 효율성 초과를 결정하도록 구성된다. In a further possible implementation form of the first aspect, the controller is configured to determine an excess of an actual available efficiency of the one or more turbochargers as compared to a predetermined minimum engine turbocharger effectiveness threshold.

제1 양태의 추가 가능한 구현 형태에서, 컨트롤러는 하나 이상의 터보차저의 결정된 가용 효과의 함수로서 수요처에 공급되는 우회된 가압 가스의 양을 제한하도록 구성된다.In a further possible implementation form of the first aspect, the controller is configured to limit the amount of diverted pressurized gas supplied to the consumer as a function of the determined available effect of the one or more turbochargers.

제1 측면의 추가 가능한 구현 형태에서, 컨트롤러는 바람직하게는 임계값 초과를 피하면서, 바람직하게는 가압 가스 수요처의 신호에 응답하여, 수요처에 공급되는 우회된 가압 가스의 양을 가압 가스 수요처의 가압 가스에 대한 필요성에 맞게 조정하도록 구성된다.In a further possible implementation form of the first aspect, the controller preferably controls the amount of diverted pressurized gas supplied to the pressurized gas demander in response to a signal from the pressurized gas demander, preferably avoiding exceeding a threshold value. It is configured to adapt to the needs of the gas.

제1 양태의 추가 가능한 구현 형태에서, 하나 이상의 터보차저는 적어도 주어진 엔진 부하 범위에서 소정의 최소 요구 엔진 터보차저 효과를 초과하는 터보차저 효과를 갖는다. In a further possible implementation form of the first aspect, the at least one turbocharger has a turbocharger effect that exceeds a predetermined minimum required engine turbocharger effect at least in a given engine load range.

제1 양태의 추가 가능한 구현 형태에서, 하나 이상의 터보차저는 터빈 유동 면적의 조정을 허용하는 가변 형상 터빈을 갖는 터빈을 갖고, 컨트롤러는 터빈의 가변 형상을 제어하기 위해 하나 이상의 터보차저에 결합되고, 컨트롤러는 바람직하게는 터빈 유동 면적을 감소시킴으로써, 엔진의 실제 작동 조건 하에서 압축기에 의해 전달되는 압력을 최대화하도록 터빈의 형상을 조정하도록 구성된다. In a further possible implementation form of the first aspect, the at least one turbocharger has a turbine with a variable shape turbine allowing adjustment of the turbine flow area, the controller coupled to the at least one turbocharger for controlling the variable shape of the turbine; The controller is preferably configured to adjust the shape of the turbine to maximize the pressure delivered by the compressor under actual operating conditions of the engine, by reducing the turbine flow area.

제1 양태의 추가 가능한 구현 형태에서, 엔진은 2개 이상의 터보차저를 포함하고, 컨트롤러는 2개 이상의 터보차저 중 하나 이상을 차단하도록 구성되어 엔진의 부분 부하 조건에서 압축기에 의해 전달되는 압력을 최대화하고, 컨트롤러는 바람직하게는 엔진 부하의 함수로서 둘 이상의 터보차저 중 하나 이상을 차단하도록 구성된다. In a further possible implementation form of the first aspect, the engine comprises two or more turbochargers and the controller is configured to shut off one or more of the two or more turbochargers to maximize the pressure delivered by the compressor at partial load conditions of the engine. and the controller is preferably configured to shut off at least one of the at least two turbochargers as a function of engine load.

제1 양태의 추가 가능한 구현 형태에서, 둘 이상의 터보차저 중 하나 이상을 차단하기 위한 스위치 포인트는 60 내지 80% 엔진 부하의 범위에 배치되고, 컨트롤러는 엔진 부하가 스위치 포인트 미만일 때 둘 이상의 터보차저 중 하나 이상을 차단하도록 구성된다. 추가 터보차저는 유사하게 추가될 수 있다.In a further possible implementation form of the first aspect, the switch point for shutting off at least one of the at least two turbochargers is arranged in the range of 60 to 80% engine load, and the controller determines which of the at least two turbochargers when the engine load is less than the switch point. configured to block one or more. Additional turbochargers can be added similarly.

제1 양태의 추가 가능한 구현 형태에서, 컨트롤러는 흡기 시스템으로부터 취해지는 소기 가스의 양을 제어하기 위한 제1 전자 제어 밸브에 작동 가능하게 결합되고/결합되거나 배기 시스템으로부터 취해지는 배기 가스의 양을 제어하기 위해 제2 전자 제어 밸브에 작동 가능하게 결합된다.In a further possible implementation form of the first aspect, the controller is operably coupled to the first electronic control valve for controlling the amount of scavenging gas taken from the intake system and/or controls the amount of exhaust gas taken from the exhaust system operatively coupled to the second electronic control valve to

제1 양태의 추가 가능한 구현 형태에서, 부분 엔진 부하는 엔진의 최대 연속 정격의 20 내지 80% 범위를 커버한다.In further possible implementations of the first aspect, the partial engine load covers a range from 20 to 80% of the maximum continuous rating of the engine.

제1 양태의 가능한 추가 구현 형태에서, 컨트롤러는 감지된 소기 가스 압력이 소기 가스 압력 임계값 미만일 때 수요처에 공급되는 우회된 가압 가스의 양을 감소하도록 구성되며, 소기 가스 압력 임계값은 바람직하게는 주변 조건에 따라 조정된다. In a possible further implementation form of the first aspect, the controller is configured to reduce the amount of diverted pressurized gas supplied to the demand side when the sensed scavenging gas pressure is below a scavenging gas pressure threshold, the scavenging gas pressure threshold preferably It is adjusted according to the ambient conditions.

제1 양태의 가능한 추가 구현 형태에서, 컨트롤러는 감지된 배기 가스 온도가 배기 가스 온도 임계값보다 높을 때 수요처에 공급되는 우회된 가압 가스의 양을 감소하도록 구성되며, 배기 가스 온도 임계값은 바람직하게는 주변 조건에 따라 조정된다.In a possible further implementation form of the first aspect, the controller is configured to reduce the amount of diverted pressurized gas supplied to the demand side when the sensed exhaust gas temperature is higher than an exhaust gas temperature threshold, the exhaust gas temperature threshold preferably is adjusted according to the ambient conditions.

제1 양태의 추가 가능한 구현 형태에서, 부분 엔진 부하는 엔진 발명자의 최대 연속 정격의 20 내지 80% 범위를 커버한다. In further possible implementations of the first aspect, the partial engine load covers a range of 20 to 80% of the engine inventor's maximum continuous rating.

제1 양태의 추가 가능한 구현 형태에서, 내연기관은,In a further possible implementation form of the first aspect, the internal combustion engine comprises:

흡기 시스템 내 소기 가스 압력, 바람직하게는 소기 리시버(2) 내 또는 소기 리시버(2) 바로 상류의 압력을 감지하기 위한 압력 센서 및/또는 배기 시스템 내, 바람직하게는 배기 가스 리시버 내 또는 배기 가스 리시버 바로 하류의 배기 가스 온도를 감지하기 위한 배기 가스 시스템 내 온도 센서 및/또는 흡기 시스템 내 소기 압력, 바람직하게는 소기 리시버(2) 내 또는 소기 리시버(2) 바로 상류의 압력을 추정하기 위한 관측기, 배기 시스템 내, 바람직하게는 배기 가스 리시버(3) 내 또는 배기 가스 리시버 바로 하류의 온도를 추정하기 위한 관측기를 포함한다.A pressure sensor for sensing the scavenging gas pressure in the intake system, preferably in the scavenging air receiver 2 or immediately upstream of the scavenging air receiver 2 and/or in the exhaust system, preferably in the exhaust gas receiver or exhaust gas receiver a temperature sensor in the exhaust gas system for sensing the exhaust gas temperature immediately downstream and/or an observer for estimating the scavenging pressure in the intake system, preferably the pressure in the scavenging air receiver (2) or immediately upstream of the scavenging air receiver (2); an observer for estimating the temperature in the exhaust system, preferably in the exhaust gas receiver 3 or immediately downstream of the exhaust gas receiver.

제2 양태에 따르면, 엔진의 가압된 소기 가스 및/또는 배기 가스를 압축된 가스의 수요처에 공급하기 위한, 단류 타입의 대형 터보 차징 2행정 내연기관을 작동시키는 방법이 제공되며, 상기 내연기관은, According to a second aspect, there is provided a method of operating a large turbocharged two-stroke internal combustion engine of a single flow type for supplying pressurized scavenging gas and/or exhaust gas of the engine to a demand side of the compressed gas, the internal combustion engine comprising: ,

하단에 소기 포트가 있고 상단에 배기 밸브가 있는 복수의 실린더,a plurality of cylinders with a scavenging port at the bottom and an exhaust valve at the top;

소기 가스가 실린더 내로 도입되는 흡기 시스템으로서, 소기 포트를 통해 실린더에 연결된 소기 가스 리시버(receiver)를 포함하는 흡기 시스템,An intake system through which scavenging gas is introduced into a cylinder, the intake system comprising a scavenging gas receiver connected to the cylinder through a scavenging port;

상기 실린더에서 생성된 배기 가스가 배기되는 배기 시스템으로서, 배기 밸브를 통해 상기 실린더와 연결된 배기 가스 리시버를 포함하는 배기 시스템,An exhaust system through which exhaust gas generated in the cylinder is exhausted, the exhaust system including an exhaust gas receiver connected to the cylinder through an exhaust valve;

압축기에 작동 가능하게 결합된 배기 가스 구동 터빈을 갖는 하나 이상의 터보차저로서, 가압된 소기 가스의 유동을 흡기 시스템으로 전달하기 위해 터빈의 입구는 배기 시스템에 연결되고 압축기의 출구는 흡기 시스템에 연결된 하나 이상의 터보차저,One or more turbochargers having an exhaust gas driven turbine operatively coupled to a compressor, wherein an inlet of the turbine is connected to the exhaust system and an outlet of the compressor is connected to the intake system for delivering a flow of pressurized scavenging gas to the intake system. more turbochargers,

우회된 가압 가스를 가압 가스의 수요처에 공급하기 위한 바이패스 시스템,a bypass system for supplying the bypassed pressurized gas to a consumer of the pressurized gas;

흡기 시스템에서 제어된 양의 소기 가스 또는 배기에서 제어된 양의 가압 배기 가스를 우회하는 것,bypassing a controlled amount of scavenging gas in the intake system or a controlled amount of pressurized exhaust gas in the exhaust;

하기 중 하나 이상에 의해 소기 가스 압력 최대화 및/또는 소기 가스 우회 질량 유량을 최대화하는 것을 포함한다. maximizing the scavenging gas pressure and/or maximizing the scavenging gas bypass mass flow rate by one or more of the following.

- 터보 유압 시스템이 설치된 터보차저의 동력 인출 증가, - increased power take-off of turbochargers with turbo-hydraulic systems;

- 엔진의 흡기 시스템에서 보조 송풍기의 속도 증가, - an increase in the speed of the auxiliary blower in the intake system of the engine;

- 엔진의 EGR 설치에서 EGR 송풍기의 속도 증가, - increase the speed of the EGR blower in the EGR installation of the engine;

- 엔진의 추가 소형 터보차저 설치 활성화, - activation of the installation of additional small turbochargers in the engine;

- 엔진의 실린더 바이패스 설치에서 실린더 바이패스 밸브를 개방- Open the cylinder bypass valve in the cylinder bypass installation of the engine

- 전용 전기 구동 압축기를 구동하기 위한 엔진의 파워 터빈 설치에 대한 배기 가스 바이패스 개방, - opening the exhaust gas bypass to the engine's power turbine installation to drive a dedicated electrically driven compressor;

- 엔진의 유압 시스템에 의해 구동되는 유압 구동 압축기 활성화,- activation of hydraulically driven compressors driven by the hydraulic system of the engine;

- 엔진의 실제 작동 조건 하에서 압축기에 의해 전달되는 압력을 최대화하기 위해 바람직하게는 터빈 유동 면적을 감소시킴으로써 가변 형상 터빈의 형상(geometry) 및 그에 따른 터빈 유동 면적의 조정.- adjustment of the geometry of the variable shape turbine and thus the turbine flow area, preferably by reducing the turbine flow area, in order to maximize the pressure delivered by the compressor under the actual operating conditions of the engine.

- 엔진의 부분 부하 조건 하에서, 바람직하게는 엔진 부하의 함수로서 압축기에 의해 전달되는 압력을 최대화하기 위해 하나 이상의 터보차저 중 하나 이상을 차단, - shutting off one or more of the one or more turbochargers in order to maximize the pressure delivered by the compressor, preferably as a function of engine load, under partial load conditions of the engine;

- 제1 차단 엔진 부하 임계값 아래에서 1개의 터보차저를 활성화하고, 제1 차단 엔진 부하 임계값과 제2 차단 엔진 부하 임계값 사이의 간격으로 2개의 터보차저를 활성화하고, 제2 차단 엔진 부하 임계값보다 높은 3개의 터보차저를 활성화 - activation of one turbocharger below a first cutoff engine load threshold, activating two turbochargers in an interval between the first cutoff engine load threshold and a second cutoff engine load threshold, and a second cutoff engine load Activate 3 turbochargers above the threshold

제2 양태의 가능한 구현 형태에서, 방법은 흡기 시스템의 소기 가스 압력, 바람직하게는 소기 리시버 내 또는 소기 리시버 바로 상류의 압력을 감지하는 단계 및/또는 배기 시스템, 바람직하게는 배기 가스 리시버 내 또는 배기 가스 리시버 바로 하류의 배기 가스 온도를 감지하는 단계 및 감지된 소기 가스 압력 및/또는 배기 가스 온도의 함수로서 상기 수요처에 공급되는 우회된 가압 가스의 양을 조정하는 단계를 포함한다.In a possible implementation form of the second aspect, the method comprises the steps of sensing the scavenging gas pressure of the intake system, preferably in the scavenging air receiver or just upstream of the scavenging air receiver and/or in the exhaust system, preferably in the exhaust gas receiver or exhaust sensing the exhaust gas temperature immediately downstream of the gas receiver and adjusting the amount of diverted pressurized gas supplied to the demand as a function of the sensed scavenging gas pressure and/or exhaust gas temperature.

제2 양태의 가능한 구현 형태에서, 방법은 흡기 시스템의 소기 가스 압력, 바람직하게는 소기 리시버 내 또는 소기 리시버 바로 상류의 압력을 추정하는 단계 및/또는 배기 시스템, 바람직하게는 배기 가스 리시버 내 또는 배기 가스 리시버 바로 하류의 배기 가스 온도를 추정하는 단계 및 감지된 소기 가스 압력 및/또는 배기 가스 온도의 함수로서 상기 수요처에 공급되는 우회된 가압 가스의 양을 조정하는 단계를 포함한다.In a possible implementation form of the second aspect, the method comprises the steps of estimating the scavenging gas pressure of the intake system, preferably in the scavenging air receiver or just upstream of the scavenging air receiver and/or in the exhaust system, preferably in the exhaust gas receiver or exhaust estimating the exhaust gas temperature immediately downstream of the gas receiver and adjusting the amount of diverted pressurized gas supplied to the demand as a function of the sensed scavenging gas pressure and/or exhaust gas temperature.

본 발명의 이들 및 다른 양태는 하기 실시예로부터 명백해질 것이다.These and other aspects of the present invention will become apparent from the following examples.

이상, 상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 비용이 많이 드는 공기 압축기 유닛의 설치 및 작동을 피하거나 최소한 줄이기 위해 적합한 2행정 엔진이 적용된다는 장점이 있다.As described above, according to the present invention, there is an advantage that a suitable two-stroke engine is applied in order to avoid or at least reduce the installation and operation of the expensive air compressor unit.

도 1은 예시적인 실시예에 따른 대형 2행정 내연기관의 상승 정면도이다.
도 2는 도 1 대형 2행정 내연기관의 상승 측면도이다.
도 3은 도 1에 따른 대형 2행정 내연기관의 개략도이다.
도 4는 터보차저 차단을 위해 구성된 복수의 터보차저를 갖는 대형 2행정 내연기관 실시예의 개략도이다.
도 5는 가변 형상 터보차저를 구비한 대형 2행정 내연 기관의 실시예의 개략도이다.
1 is an elevated front view of a large two-stroke internal combustion engine according to an exemplary embodiment;
Fig. 2 is an elevated side view of the large two-stroke internal combustion engine of Fig. 1;
3 is a schematic diagram of a large two-stroke internal combustion engine according to FIG. 1 ;
4 is a schematic diagram of an embodiment of a large two-stroke internal combustion engine having a plurality of turbochargers configured for turbocharger shutdown;
5 is a schematic diagram of an embodiment of a large two-stroke internal combustion engine with a variable shape turbocharger;

도 1, 도 2 및 도 3은 크랭크샤프트(8)와 크로스헤드(9)가 구비된 대형 저속 터보 차징 2행정 압축 점화 엔진(100)을 도시한다. 도 3은 흡기 및 배기 시스템을 갖춘 대형 저속 터보 차징 2행정 디젤 엔진의 개략도를 도시한다. 이 예시적인 실시예에서, 엔진(100)은 여섯 개의 실린더(1)를 열을 지어 구비한다. 대형 저속 터보 차징 2행정 디젤 엔진은 통상적으로 엔진 프레임(11)에 의해 지지가 되는 실린더 프레임(23)에 의해 지지가 되며, 열을 지어 4개 내지 14개의 실린더(1)를 갖는다. 이 엔진(100)은 예컨대, 선박의 주 엔진이나 발전소의 발전기를 작동하는 고정식 엔진으로 사용될 수 있다. 이 엔진(100)의 총 출력은 예컨대, 1,000 내지 110,000kW 범위일 수 있다.1 , 2 and 3 show a large low speed turbocharged two-stroke compression ignition engine 100 with a crankshaft 8 and a crosshead 9 . 3 shows a schematic diagram of a large low-speed turbocharged two-stroke diesel engine with intake and exhaust systems; In this exemplary embodiment, the engine 100 has six cylinders 1 in a row. A large low speed turbocharged two-stroke diesel engine is typically supported by a cylinder frame 23 supported by an engine frame 11 and has 4 to 14 cylinders 1 in a row. The engine 100 may be used, for example, as a stationary engine that operates a main engine of a ship or a generator of a power plant. The total power of this engine 100 may range, for example, from 1,000 to 110,000 kW.

이 엔진(100)은, 이 예시적인 실시예에서, 각 실린더 라이너(1) 하부 영역에 소기 포트(18) 및 실린더 라이너(1) 상단에 중앙 배기 밸브(4)가 구비된 2행정 단류 유형의 압축 점화 엔진(100)이다. 그러나 이 엔진(100)은 압축 점화될 필요가 없고 대안적으로 스파크 점화될 수 있다는 것이 이해된다. 따라서, 본 실시예에서, 엔진(100)의 압축 압력은 압축 점화를 위해 충분히 높을 것이지만, 엔진(100)은 더 낮은 압축 압력으로 작동하고 스파크 또는 유사한 수단에 의해 점화될 수 있음을 이해해야 한다. This engine 100, in this exemplary embodiment, is of a two-stroke single flow type with a scavenging port 18 in the lower region of each cylinder liner 1 and a central exhaust valve 4 at the top of the cylinder liner 1 . Compression ignition engine 100 . However, it is understood that this engine 100 need not be compression ignited and may alternatively be spark ignited. Thus, in this embodiment, the compression pressure of the engine 100 will be high enough for compression ignition, but it should be understood that the engine 100 operates at a lower compression pressure and may be ignited by a spark or similar means.

엔진(100)의 흡기 시스템은 소기 리시버(2)를 포함한다. 상기 소기는 소기 리시버(2)로부터 개별 실린더(1)의 소기 포트(18)로 통과한다. 실린더 라이너(1) 내에서 하사점(BDC)과 상사점(TDC) 사이를 왕복하는 피스톤(10)은 소기를 압축한다. 실린더 커버(22)에 배치된 연료 밸브들(50)을 통해 연료가 분사된다. 이어 연소가 진행되고 배기 가스가 생성된다. The intake system of the engine 100 includes a scavenging air receiver 2 . The scavenging air passes from the scavenging receiver 2 to the scavenging port 18 of the individual cylinder 1 . The piston 10 reciprocating between the bottom dead center (BDC) and the top dead center (TDC) in the cylinder liner 1 compresses the scavenging air. Fuel is injected through the fuel valves 50 disposed on the cylinder cover 22 . Then, combustion proceeds and exhaust gas is produced.

배기 밸브(4)는 실린더 커버(22)의 중앙에 배치되고 복수의 연료 밸브(55)는 중앙 배기 밸브(4) 주위에 분포된다. 배기 밸브(4)는 컨트롤러(50)에 의해 제어되는 전자 유압식 배기 밸브 작동 시스템(미도시)에 의해 작동된다. 연료 밸브(55)는 연료 공급 시스템의 일부이다. 컨트롤러(50)는 또한 연료 밸브(55)의 작동을 제어하도록 구성된다.The exhaust valve 4 is disposed in the center of the cylinder cover 22 and a plurality of fuel valves 55 are distributed around the central exhaust valve 4 . The exhaust valve 4 is actuated by an electro-hydraulic exhaust valve actuation system (not shown) controlled by the controller 50 . The fuel valve 55 is part of the fuel supply system. The controller 50 is also configured to control the operation of the fuel valve 55 .

배기 밸브(4)가 열리면 배기 가스는 실린더(1)와 결합된 배기 덕트를 포함하는 배기 시스템을 통해 배기 가스 리시버(3) 내로 유동하고, 계속해서 제1 배기 도관(19)을 통해 터보차저(5)의 터빈(8)으로 유동한 후(일 실시예에서, 엔진(100)에는 복수의 터보차저(5)가 제공된다), 이 배기 가스는 제2 배기 도관을 통해 이코노마이저(20)를 경유하여 출구(21)와 대기 중으로 배출된다. When the exhaust valve (4) is opened, the exhaust gas flows into the exhaust gas receiver (3) through an exhaust system comprising an exhaust duct coupled with the cylinder (1) and continues through the first exhaust conduit (19) to the turbocharger ( After flowing to the turbine 8 of 5) (in one embodiment, the engine 100 is provided with a plurality of turbochargers 5), this exhaust gas passes through the economizer 20 via a second exhaust conduit. and discharged to the outlet 21 and the atmosphere.

터빈(8)은 샤프트를 통해 공기 입구(12)를 경유하여 신선한 공기가 공급되는 압축기(7)를 구동한다. 이 압축기(7)는 소기 리시버(2)에 이르는 소기 도관(13)에 가압된 소기를 전달한다. 이 소기 도관(13) 내 소기는 소기의 냉각을 위해 인터쿨러(14)를 통과한다.The turbine 8 drives a compressor 7 to which fresh air is supplied via an air inlet 12 via a shaft. This compressor (7) delivers pressurized scavenging air to the scavenging air conduit (13) leading to the scavenging air receiver (2). The scavenging air in this scavenging air conduit 13 passes through the intercooler 14 for cooling of the scavenging air.

터보차저(5)의 압축기(7)가 소기 리시버(2)에 충분한 압력을 전달하지 않으면, 즉 엔진(100)의 낮은 부하 조건 또는 부분 부하 조건에서는, 냉각된 소기는 소기 유동을 가압하는 전기 모터(17)에 의해 구동되는 보조 송풍기(16)를 경유하여 통과한다. 더 높은 엔진 부하에서, 터보차저 압축기(7)는 충분히 가압된 소기를 전달한 다음, 정지된 보조 송풍기(16)가 역류방지밸브(15)를 경유하여 통과된다. If the compressor 7 of the turbocharger 5 does not deliver sufficient pressure to the scavenging receiver 2 , ie in low or partial load conditions of the engine 100 , the cooled scavenging air pressurizes the scavenging air flow. It passes via an auxiliary blower (16) driven by (17). At higher engine loads, the turbocharger compressor (7) delivers a sufficiently pressurized scavenging air, then a stopped auxiliary blower (16) is passed via a non-return valve (15).

도 4 및 도 5의 실시예를 참조하면, 대형 선박 엔진(100), 즉 단류 타입의 대형 터보 차징 2행정 내연기관(100)은 가압된 소기 가스 및/또는 배기 가스를 가압된 가스의 수요처에 공급하도록 구성된다. 이 실시예에서, 본 명세서에서 앞서 설명하거나 도시한, 대응하는 구조 및 특징과 같거나 유사한 구조 및 특징은 단순화를 위해 종전에 사용한 것과 같은 참조 번호로 표시한다. 가압 가스(200)의 수요처는 예컨대 물을 통해 이동할 때 선박의 저항을 줄이기 위해 대형 선박 엔진(100)이 설치된 선박의 공기 윤활 시스템일 수 있다. 4 and 5 , a large marine engine 100 , that is, a single flow type large turbocharged two-stroke internal combustion engine 100, supplies pressurized scavenging gas and/or exhaust gas to a demand place of the pressurized gas. configured to supply. In this embodiment, structures and features that are the same as or similar to the corresponding structures and features previously described or shown herein are, for simplicity, denoted by the same reference numerals as previously used. A consumer of the pressurized gas 200 may be, for example, an air lubrication system of a ship in which a large ship engine 100 is installed to reduce the ship's resistance when moving through water.

소기 가스는 흡기 시스템을 통해 실린더(1) 내로 도입되며, 흡기 시스템은 소기 포트(18)를 통해 실린더(1)에 연결된 소기 가스 리시버(2)를 포함한다. Scavenging gas is introduced into the cylinder 1 via an intake system, which includes a scavenging gas receiver 2 connected to the cylinder 1 via a scavenging port 18 .

실린더에서 생성된 배기 가스는 배기 시스템을 통해 배기되며, 배기 시스템은 배기 밸브(4)를 통해 실린더(1)에 연결된 배기 가스 리시버(3)를 포함한다.The exhaust gas produced in the cylinder is exhausted through an exhaust system, which includes an exhaust gas receiver 3 connected to the cylinder 1 via an exhaust valve 4 .

바이패스 시스템은 엔진(100)을 바이패스함으로써 흡기 시스템으로부터 제어된 양의 소기 가스를 취함으로써 가압 가스의 수요처(200)에 우회된 가압 가스를 공급한다. 여기에서, 제1 바이패스 도관(43)은 예컨대 소기 리시버(2) 상의 위치에 도시된 바와 같이 압축기(7) 출구의 하류 위치에서 흡기 시스템에 연결된다. 제1 바이패스 도관(43)은 일 실시예에서 제1 바이패스 제어 밸브(41)를 포함하고 가압 가스의 수요처(200)에 연결된다. 일 실시예에서, 제1 바이패스 도관(43)은 제1 바이패스 송풍기(47)(압축기)를 포함한다. 제1 바이패스 송풍기(47)는 제1 바이패스 송풍기(47)의 지원 없이 엔진(100)에 의해 공급되는 가압 가스의 양이 가압 가스 수요처(200)의 수요를 충족시키기에 불충분할 때 활성화된다. 바람직하게는, 제1 바이패스 제어 밸브(41) 및 제1 바이패스 송풍기(47) 둘 다 또는 어느 하나가 컨트롤러(50)에 의해 제어된다. 제1 역류 방지 밸브(45)를 포함하는 바이패스 도관은 제1 바이패스 송풍기(47)에 의한 지지가 필요하지 않을 때 제1 바이패스 송풍기(47)의 우회를 허용한다. 압축기(7) 하류의 흡기 시스템에서 압력을 감지하기 위한 압력 센서(34)는 흡기 시스템에 배열되고 압력 센서(34)의 신호는 예컨대 신호 라인에 의해 컨트롤러(50)에 전달된다. 압력 센서(34)는 또한 소기 리시버(2)에, 또는 그 바로 상류에 위치될 수 있다. 또는 흡기 시스템의 압력, 예컨대 소기 리시버의 압력을 추정하는 관측기(도면에 도시되지 않음, 실시예에서 컨트롤러(50)의 일부일 수 있음)는 컨트롤러(50)에 의해 사용하기 위한 압력을 결정하는 데 사용될 수 있다.The bypass system supplies the bypassed pressurized gas to the consumer 200 of the pressurized gas by taking a controlled amount of scavenging gas from the intake system by bypassing the engine 100 . Here, the first bypass conduit 43 is connected to the intake system at a location downstream of the outlet of the compressor 7 , as shown for example at a location on the scavenging receiver 2 . The first bypass conduit 43 includes a first bypass control valve 41 in one embodiment and is connected to a demand 200 of pressurized gas. In one embodiment, the first bypass conduit 43 comprises a first bypass blower 47 (compressor). The first bypass blower 47 is activated when the amount of pressurized gas supplied by the engine 100 without the support of the first bypass blower 47 is insufficient to meet the demand of the pressurized gas consumer 200 . . Preferably, either or both the first bypass control valve 41 and the first bypass blower 47 are controlled by the controller 50 . The bypass conduit comprising the first non-return valve 45 allows bypass of the first bypass blower 47 when support by the first bypass blower 47 is not required. A pressure sensor 34 for sensing the pressure in the intake system downstream of the compressor 7 is arranged in the intake system and the signal of the pressure sensor 34 is transmitted to the controller 50 , for example by way of a signal line. The pressure sensor 34 may also be located at, or immediately upstream of, the scavenge receiver 2 . or an observer (not shown in the figure, which may be part of the controller 50 in an embodiment) estimating the pressure of the intake system, such as the pressure of the scavenging air receiver, to be used by the controller 50 to determine the pressure for use. can

또는, 조합하여, 바이패스 시스템은 배기 시스템으로부터 제어된 양의 가압된 배기 가스를 취함으로써 터빈을 바이패스한다. 여기에서, 제2 바이패스 도관(49)은 예컨대 배기 가스 리시버(3) 상의 위치에 도시된 바와 같이 터빈(8) 입구의 상류 위치에서 배기 시스템에 연결된다. 제2 바이패스 도관(49)은 일 실시예에서 제2 바이패스 제어 밸브(42)를 포함하고 가압 가스의 수요처(200)에 연결된다. 일 실시예에서, 제2 바이패스 도관(49)은 제2 바이패스 송풍기(46)(압축기)를 포함한다. 제2 바이패스 송풍기(46)는 제2 바이패스 송풍기(46)의 지원 없이 엔진(100)에 의해 공급되는 가압 가스의 양이 가압 가스 수요처(200)의 수요를 충족시키기에 불충분할 때 활성화된다. 제2 역류 방지 밸브(44)를 포함하는 바이패스 도관은 제2 바이패스 송풍기(46)에 의한 지지가 필요하지 않을 때 제2 바이패스 송풍기(46)의 바이패스를 허용한다. 바람직하게는, 제2 바이패스 제어 밸브(41) 및 제2 바이패스 송풍기(47) 둘 다 또는 어느 하나가 컨트롤러(50)에 의해 제어된다. 터빈(8) 하류의 배기 시스템에서 압력을 감지하기 위한 온도 센서(33)는 배기 시스템에 배치되고 온도 센서(33)의 신호는 예컨대 신호 라인에 의해 컨트롤러(50)에 전달된다. 온도 센서(33)는 배기 가스 리시버(3)의 온도 또는 배기 가스 리시버(3) 바로 하류의 온도를 감지하도록 배치될 수 있다. 또는 배기 가스의 온도를 추정하도록 구성된 관측기(도면에 도시되지 않음, 일 실시예에서 컨트롤러(50)의 일부일 수 있음)는 컨트롤러(50)에 의해 사용하기 위한 배기 가스 온도를 결정하는 데 사용될 수 있다.Or, in combination, the bypass system bypasses the turbine by taking a controlled amount of pressurized exhaust gas from the exhaust system. Here, the second bypass conduit 49 is connected to the exhaust system at a position upstream of the inlet of the turbine 8 , for example as shown in a position on the exhaust gas receiver 3 . The second bypass conduit 49 includes a second bypass control valve 42 in one embodiment and is connected to a demand 200 of pressurized gas. In one embodiment, the second bypass conduit 49 includes a second bypass blower 46 (compressor). The second bypass blower 46 is activated when the amount of pressurized gas supplied by the engine 100 without the support of the second bypass blower 46 is insufficient to meet the demand of the pressurized gas demander 200 . . A bypass conduit comprising a second non-return valve 44 allows bypass of the second bypass blower 46 when support by the second bypass blower 46 is not required. Preferably, either or both the second bypass control valve 41 and the second bypass blower 47 are controlled by the controller 50 . A temperature sensor 33 for sensing the pressure in the exhaust system downstream of the turbine 8 is arranged in the exhaust system and the signal of the temperature sensor 33 is transmitted to the controller 50, for example by means of a signal line. The temperature sensor 33 may be arranged to sense the temperature of the exhaust gas receiver 3 or a temperature immediately downstream of the exhaust gas receiver 3 . or an observer (not shown in the figure, which may be part of the controller 50 in one embodiment) configured to estimate the temperature of the exhaust gas may be used by the controller 50 to determine the exhaust gas temperature for use. .

컨트롤러(50)는 터보 차징 시스템(5)의 터빈 또는 터빈들(7)에 의해 공급되는 소기 압력을 최대화하기 위해 언급된 튜닝 수단을 적용하도록 구성된다. The controller 50 is configured to apply the mentioned tuning means in order to maximize the scavenging air pressure supplied by the turbine or turbines 7 of the turbocharging system 5 .

컨트롤러(50)는 감지되거나 관찰된 소기 가스 압력 및/또는 배기 가스 온도의 함수로서 수요처(200)에 공급되는 우회된 가압 가스의 양을 조정하도록 구성되며, 특히 튜닝 조치가 적용되고 소기 압력이 임계값 미만이고/이거나 배기 가스 온도가 임계값 초과일 때 우회된 가압 가스의 양을 제한하기 위한 것이다. The controller 50 is configured to adjust the amount of diverted pressurized gas supplied to the demand 200 as a function of the sensed or observed scavenging gas pressure and/or exhaust gas temperature, in particular a tuning measure is applied and the scavenging pressure is critical. to limit the amount of pressurized gas diverted when the value is below a value and/or when the exhaust gas temperature is above a threshold value.

따라서, 컨트롤러(50)는 감지된 소기 압력이 소기 압력 임계값 미만이고/이거나 감지된 배기 가스 온도가 배기 가스 온도 임계값을 넘는 경우 가압 가스의 수요처(200)에 공급되는 우회된 가압 가스의 양을 제한하도록 구성된다.Accordingly, the controller 50 determines the amount of diverted pressurized gas supplied to the consumer 200 of the pressurized gas when the sensed scavenging pressure is below the scavenging pressure threshold and/or the sensed exhaust gas temperature exceeds the exhaust gas temperature threshold. is configured to limit

일 실시예에서, 컨트롤러(50)는 감지된 소기 가스 압력 및/또는 감지된 배기 가스 온도의 함수로서 실제 엔진 터보 차징 효과를 결정하고 결정된 실제 엔진 터보 차징 효과의 함수로서 가압 가스의 수요처(200)에 공급되는 우회된 가압 가스의 양을 제한하도록 구성된다. 바람직하게는, 컨트롤러(50)는 결정된 실제 엔진 터보 차징 효과가 실제 엔진 터보 차징 효과 임계값 미만일 때 가압 가스의 수요처(200)에 공급되는 우회된 가압 가스의 양을 제한하도록 구성된다.In one embodiment, the controller 50 determines the actual engine turbocharging effect as a function of the sensed scavenging gas pressure and/or the sensed exhaust gas temperature and the demand 200 of the pressurized gas as a function of the determined actual engine turbocharging effect. configured to limit the amount of diverted pressurized gas supplied to the Preferably, the controller 50 is configured to limit the amount of the diverted pressurized gas supplied to the consumer 200 of the pressurized gas when the determined actual engine turbocharging effect is less than the actual engine turbocharging effect threshold.

컨트롤러(50)는 바람직하게는 소정의 최소 엔진 터보 차징 효과 임계값과 비교하여 하나 이상의 터보차저(5)의 실제 가용 효과 초과량을 결정하도록 구성되고, 또한 하나 이상의 터보차저의 결정된 가용 효과 초과량의 함수로서 가압 가스의 수요처(200)에 공급되는 우회된 가압 가스의 양을 제한하도록 구성된다. The controller 50 is preferably configured to determine an actual usable effect excess of the one or more turbochargers 5 in comparison with a predetermined minimum engine turbocharging effect threshold, and also the determined usable effect excess of the one or more turbochargers. is configured to limit the amount of diverted pressurized gas supplied to the pressurized gas demander 200 as a function of .

일 실시예에서, 결정된 가용 효과 초과량을 초과하지 않는 한, 컨트롤러(50)는 바람직하게는 가압 가스의 수요처(200)의 신호에 응답하여 수요처(200)에 공급되는 우회된 가압 가스의 양을 가압 가스 수요처(200)의 가압 가스에 대한 요구에 맞추어 조정하도록 구성된다. In one embodiment, the controller 50 preferably controls the amount of diverted pressurized gas supplied to the consumer 200 in response to a signal from the consumer 200 of the pressurized gas, as long as it does not exceed the determined available effective excess amount. It is configured to adjust according to the demand for pressurized gas of the pressurized gas demander 200 .

바람직하게는, 하나 이상의 터보차저는 적어도 주어진 엔진 부하 범위에서 소정의 최소 요구 엔진 터보 차징 효과를 초과하는 터보차저 효과를 갖는다. Preferably, the at least one turbocharger has a turbocharging effect that exceeds a predetermined minimum required engine turbocharging effect at least in a given engine load range.

도 5에 도시된 실시예에서, 하나 이상의 터보차저(5)는 터빈 유동 면적의 조정을 허용하는 가변 형상 터빈(8)을 갖는 터빈(5)을 갖는다. 컨트롤러(50)는 터빈(8)의 가변 형상을 제어하기 위해 하나 이상의 터보차저(5)에 연결되고, 컨트롤러(50)는 바람직하게는 터빈 유동 면적을 감소시킴으로써 (컨트롤러(50)에 의해 감지된 바와 같이) 엔진(100)의 실제 작동 조건 하에서 압축기(7)에 의해 전달되는 압력을 최대화하도록 터빈(8)의 형상 구조를 조정하도록 구성된다. In the embodiment shown in FIG. 5 , the one or more turbochargers 5 have a turbine 5 with a variable shape turbine 8 allowing adjustment of the turbine flow area. A controller 50 is connected to one or more turbochargers 5 for controlling the variable shape of the turbine 8 , the controller 50 preferably reducing the turbine flow area (as sensed by the controller 50 ). ) to adjust the shape structure of the turbine 8 to maximize the pressure delivered by the compressor 7 under the actual operating conditions of the engine 100 .

도 4의 실시예에서 엔진(100)은 2개 이상의 터보차저(5)를 포함하고 컨트롤러(50)는 2개 이상의 터보차저(5) 중 하나 이상을 차단하도록 구성되어 엔진(100)의 부분 부하 조건 하에서 압축기(들)(7)에 의해 전달되는 압력을 최대화한다. 컨트롤러(50)는 바람직하게는 엔진 부하의 함수로서 둘 이상의 터보차저(5) 중 하나 이상을 차단하도록 구성된다. In the embodiment of FIG. 4 the engine 100 includes two or more turbochargers 5 and the controller 50 is configured to shut off one or more of the two or more turbochargers 5 so that the partial load of the engine 100 is Maximizes the pressure delivered by the compressor(s) 7 under the conditions. The controller 50 is preferably configured to shut off one or more of the two or more turbochargers 5 as a function of engine load.

둘 이상의 터보차저(5) 중 하나 이상을 차단하기 위한 스위치 포인트는 60 내지 80% 엔진 부하의 범위에 배치되고, 컨트롤러(50)는 엔진 부하가 스위치 포인트 미만일 때 둘 이상의 터보차저 중 하나 이상을 차단하도록 구성된다. 터보차저 차단의 스위치 포인트는 터보차저(5)에 대해 다른 설치 부품 또는 다른 프레임 크기를 사용하여 최적화(더 높은 엔진 부하로 이동)할 수 있다. The switch point for shutting off one or more of the two or more turbochargers 5 is arranged in the range of 60 to 80% engine load, and the controller 50 shuts off one or more of the two or more turbochargers when the engine load is less than the switch point. configured to do The switch point of turbocharger shutdown can be optimized (moved to higher engine loads) using different mounting parts or different frame sizes for the turbocharger 5 .

실시예(도시되지 않음)에서 엔진(100)은 2개보다 많은 터보차저(5)를 포함하고 제어기(50)는 제1 차단 엔진 부하 임계값 아래에서 하나의 터보차저(5)를 활성화하도록 구성되어 적절한 유동 면적을 갖는 하나의 터보차저(5)가 낮은 엔진에서 작동하도록 구성된다. 컨트롤러(50)는 활성 터보차저(5) 유동 면적의 조합이 중간 엔진 부하에서 작동하기에 적합하도록 제1 차단 엔진 부하 임계값과 제2 차단 엔진 부하 임계값 사이의 간격으로 2개의 터보차저(5)를 활성화하고,In an embodiment (not shown) the engine 100 includes more than two turbochargers 5 and the controller 50 is configured to activate one turbocharger 5 below a first cutoff engine load threshold. One turbocharger 5 with adequate flow area is configured to operate in a low engine. The controller 50 configures the two turbochargers 5 at an interval between the first cutoff engine load threshold and the second cutoff engine load threshold such that the combination of active turbocharger 5 flow areas is suitable for operation at medium engine load. ) is activated,

활성 터보차저(5)의 결합된 유동 면적이 작동 조건과 일치하도록 제2 차단 엔진 부하 임계값 이상으로 3개의 터보차저(5)를 활성화하도록 추가로 구성된다. 활성화 순서는 다른 유동 면적을 가진 터보차저(5)를 사용하여 최적화할 수 있으며 3개의 터보차저(5)로 제한되지 않고 4개 이상의 터보차저(5)가 있을 수 있습니다. 특정 순서로 터보차저를 켜고 끔으로써 엔진 작동을 최적화할 수 있어 터보차저 또는 가장 적합한 유동 면적을 가진 터보차저의 조합이 주어진 부하에서 작동하도록 할 수 있다. 예를 들어, 부하가 증가함에 따라, 터보차저(5)는 최대 엔진 부하에 가까워질 때까지 터보차저의 총 유량 면적을 단계적으로 늘리기 위해 터보차저(5)는 별도로 켜져 있다.further configured to activate the three turbochargers 5 above the second cutoff engine load threshold such that the combined flow area of the active turbochargers 5 matches the operating condition. The activation sequence can be optimized using turbochargers (5) with different flow areas and is not limited to three turbochargers (5), but can have more than four turbochargers (5). By turning the turbochargers on and off in a specific order, engine operation can be optimized so that a turbocharger or a combination of turbochargers with the most suitable flow area can operate at a given load. For example, as the load increases, the turbocharger 5 is turned on separately to stepwise increase the total flow area of the turbocharger until it approaches the maximum engine load.

컨트롤러(50)는 흡기 시스템으로부터 취해지는 소기 가스의 양을 제어하기 위해 제1 전자 제어 밸브(41)에 작동 가능하게 결합되고/되거나 배기 시스템으로부터 취해지는 배기 가스의 양을 제어하기 위해 제2 전자 제어 밸브(42)에 작동 가능하게 결합된다.The controller 50 is operatively coupled to the first electronic control valve 41 for controlling the amount of scavenging gas taken from the intake system and/or a second electronic control valve for controlling the amount of exhaust gas taken from the exhaust system. operatively coupled to the control valve 42 .

일 실시예에서 컨트롤러(50)는 감지된 소기 가스 압력이 소기 가스 압력 임계값 미만일 때 수요처(200)에 공급되는 우회된 가압 가스의 양을 감소시키도록 구성된다. 소기 가스 압력 임계값은 바람직하게 주변 조건에 따라 조정되며, 최저 임계값은 북극 조건에 적용되고 최고 임계값은 열대 조건에서 적용되는 청소 가스 압력 임계값. 소기 가스 압력 임계값에 대한 적절한 수준 및 소기 가스 압력 임계값의 조정은 엔진(100)의 테스트 또는 시뮬레이션에 기초한 실시예이다.In one embodiment the controller 50 is configured to reduce the amount of diverted pressurized gas supplied to the consumer 200 when the sensed scavenging gas pressure is below a scavenging gas pressure threshold. The scavenging gas pressure threshold is preferably adjusted according to the ambient conditions, the lowest threshold being applied in arctic conditions and the highest threshold being applied in tropical conditions. Adjustment of the appropriate level for the scavenging gas pressure threshold and the scavenging gas pressure threshold is an embodiment based test or simulation of the engine 100 .

일 실시예에서, 컨트롤러(50)는 감지된 배기 가스 온도가 배기 가스 온도 임계값보다 높을 때 수요처(200)에 공급되는 우회된 가압 가스의 양을 감소시키도록 구성된다. 배기 가스 온도 임계값은 바람직하게는 주변 조건에 따라 조정되며, 최저 배기 가스 온도 임계값은 북극 조건에 적용되고 최고 임계값은 열대 조건에 적용된다. 배기 가스 온도 임계값에 대한 적절한 수준 및 배기 가스 온도 임계값의 조정은 엔진(100)의 테스트 또는 시뮬레이션을 기반으로 하는 실시예이다.In one embodiment, the controller 50 is configured to reduce the amount of diverted pressurized gas supplied to the consumer 200 when the sensed exhaust gas temperature is higher than the exhaust gas temperature threshold. The exhaust gas temperature threshold is preferably adjusted according to the ambient conditions, the lowest exhaust gas temperature threshold being applied to arctic conditions and the highest threshold being applied to tropical conditions. Adjustment of the appropriate level for the exhaust gas temperature threshold and the exhaust gas temperature threshold is an embodiment based test or simulation of the engine 100 .

도 5의 실시예에서, 엔진(100)은 터빈 유동 면적의 조정을 허용하는 가변 터빈 형상 구조를 갖는 터보차저(5)를 포함한다. 컨트롤러(50)는 엔진(100)의 실제 작동 조건 하에서 압축기(7)에 의해 전달되는 압력을 최대화하도록, 바람직하게는 모든 터보차저(5)의 터빈 유동 면적을 감소시킴으로써, 엔진(100)의 부분 부하 조건 하에서 압축기(들)(7)에 의해 전달되는 압력을 최대화하도록 구성된다. 이 실시예에서, 엔진(100)에는 EGR 유닛(60), EGR 송풍기(29) 및 EGR 밸브(32)를 포함하는 선택적인 배기 가스 재순환(EGR) 시스템이 제공된다. EGR 송풍기(29) 및 EGR 밸브(32)는 컨트롤러(50)의 명령에 따라 전자적으로 제어된다. EGR 유닛(60)은 EGR 냉각기(62) 및/또는 스크러버 및 수분 제거기(water mist catcher)(63)와 같은 재순환된 배기 가스를 처리하기 위한 요소를 포함한다. In the embodiment of FIG. 5 , the engine 100 includes a turbocharger 5 having a variable turbine shape configuration allowing adjustment of the turbine flow area. The controller 50 controls a portion of the engine 100 , preferably by reducing the turbine flow area of all turbochargers 5 , to maximize the pressure delivered by the compressor 7 under the actual operating conditions of the engine 100 . configured to maximize the pressure delivered by the compressor(s) 7 under load conditions. In this embodiment, the engine 100 is provided with an optional exhaust gas recirculation (EGR) system comprising an EGR unit 60 , an EGR blower 29 and an EGR valve 32 . The EGR blower 29 and the EGR valve 32 are electronically controlled according to commands from the controller 50 . The EGR unit 60 includes an EGR cooler 62 and/or elements for treating the recirculated exhaust gas, such as a scrubber and water mist catcher 63 .

일 실시예에서, 컨트롤러(50)는 하나 이상의 터보차저(5)에 대한 THS(터보 유압 시스템) 설치의 PTI(Power Take In) 기능을 제어함으로써 소기 가스 압력을 최대화하고/하거나 소기 가스 바이패스 질량 유량을 최대화하는 방식으로 엔진(100)을 작동하도록 구성된다. In one embodiment, the controller 50 controls the Power Take In (PTI) function of a THS (Turbo Hydraulic System) installation for one or more turbochargers 5 to maximize scavenging gas pressure and/or a scavenging gas bypass mass. configured to operate the engine 100 in a manner that maximizes flow.

다른 실시예에서, 컨트롤러(50)는 보통보다 더 높은 부하에서 추가적인 가압을 위해 보조 송풍기 설치(16)를 제어함으로써 소기 가스 압력을 최대화하고/하거나 소기 가스 바이패스 질량 유량을 최대화하는 방식으로 엔진(100)을 작동시키도록 구성된다. In another embodiment, the controller 50 controls the auxiliary blower installation 16 for additional pressurization at higher than normal loads, thereby maximizing the scavenging gas pressure and/or maximizing the scavenging gas bypass mass flow rate of the engine ( 100) is configured to operate.

다른 실시예에서, 컨트롤러(50)는 2단 터보차저 설치의 높은 터보 차징 효과를 사용함으로써 소기 가스 압력을 최대화하고/하거나 소기 가스 우회 질량 유량을 최대화하는 방식으로 엔진(100)을 작동시키도록 구성된다. In another embodiment, the controller 50 is configured to operate the engine 100 in a manner that maximizes scavenging gas pressure and/or maximizes scavenging gas bypass mass flow rate by using the high turbocharging effect of a two-stage turbocharger installation. do.

다른 실시예에서, 컨트롤러(50)는 가압을 위한 실린더 바이패스 밸브 설치를 제어함으로써 소기 가스 압력을 최대화하는 방식으로 엔진(100)을 작동시키도록 구성된다.In another embodiment, the controller 50 is configured to operate the engine 100 in a manner that maximizes the scavenging gas pressure by controlling the cylinder bypass valve installation for pressurization.

다른 실시예에서, 컨트롤러(50)는 Tier 2 모드에서 추가적인 가압을 위해 Tier 3 EGR 엔진(100) 상의 EGR 설치에서 EGR 송풍기(29)의 기능을 제어함으로써 배기 가스 바이패스 압력을 최대화하는 방식으로 엔진(100)을 작동시키도록 구성된다. In another embodiment, the controller 50 controls the function of the EGR blower 29 in the EGR installation on the Tier 3 EGR engine 100 for additional pressurization in Tier 2 mode, thereby maximizing the exhaust gas bypass pressure. (100) is configured to actuate.

다른 실시예에서, 컨트롤러(50)는 추가 주변 공기 또는 우회된 소기의 가압을 위한 추가 소형 터보차저 설치를 제어함으로써 전달된 가스 압력을 최대화하는 방식으로 엔진(100)을 작동시키도록 구성된다.In another embodiment, the controller 50 is configured to operate the engine 100 in a manner that maximizes the delivered gas pressure by controlling the installation of an additional small turbocharger for pressurization of additional ambient air or bypassed scavenging air.

다른 실시예에서, 컨트롤러(50)는 전용 추가 전기 압축기를 구동하기 위한 동력 터빈 설치로 배기 가스 바이패스를 제어함으로써 전달된 가스 압력을 최대화하는 방식으로 엔진(100)을 작동시키도록 구성된다. In another embodiment, the controller 50 is configured to operate the engine 100 in a manner that maximizes the delivered gas pressure by controlling the exhaust gas bypass to a power turbine installation for driving a dedicated additional electric compressor.

다른 실시예에서, 컨트롤러(50)는 엔진의 유압 시스템 설치에 의해 구동되는 유압 구동 압축기를 제어함으로써 전달된 가스 압력 및/또는 질량 유량을 최대화하는 방식으로 엔진(100)을 작동시키도록 구성된다.In another embodiment, the controller 50 is configured to operate the engine 100 in a manner that maximizes the delivered gas pressure and/or mass flow rate by controlling a hydraulically driven compressor driven by the engine's hydraulic system installation.

엔진(100)은 흡기 시스템에서 제어된 양의 소기 가스 또는 배기에서 제어된 양의 압축된 배기 가스를 우회하는 것을 포함하는 방법에 따라 작동된다. 흡기 시스템의 소기 가스 압력이 감지되고/감지되거나 배기 시스템의 배기 가스 온도가 감지된다. 수요처(200)에 공급되는 우회된 가압 가스의 양은 감지된 소기 가스 압력 및/또는 배기 가스 온도의 함수로서 조정된다.The engine 100 is operated according to a method comprising bypassing a controlled amount of scavenging gas in an intake system or a controlled amount of compressed exhaust gas in the exhaust. A scavenging gas pressure in the intake system is sensed and/or an exhaust gas temperature in the exhaust system is sensed. The amount of diverted pressurized gas supplied to the consumer 200 is adjusted as a function of the sensed scavenging gas pressure and/or exhaust gas temperature.

위의 실시예에 예시된 엔진의 성능을 최적화하기 위한 다양한 수단은, 예컨대 하나 이상의 가변 형상 터보차저의 터빈 유동 면적의 조정과 순차 터보 차징(터보 차징 차단)을 결합함으로써 결합될 수 있다.Various means for optimizing the performance of the engine illustrated in the above embodiments may be combined, for example, by combining sequential turbocharging (turbocharging cutoff) with adjustment of the turbine flow area of one or more variable shape turbochargers.

다양한 방법과 엔진이 본원의 다양한 실시예와 관련하여 설명되었다. 그러나 개시된 실시예에 대한 다른 변형은 도면, 개시 및 첨부한 청구 범위의 연구로 청구된 발명을 실시할 때 당업자가 이해하고 수행할 수 있다. 청구 범위에서, "포함하는"이라는 단어는 다른 요소 또는 단계를 배제하지 않으며, 부정 관사 "하나” 또는 “한”은 복수를 배제하지 않는다. 단일 컨트롤러 또는 다른 유닛은 청구 범위에 인용된 여러 항목의 기능을 수행할 수 있다. 특정 조치가 단순히 서로 다른 종속 항에 인용되어 있다는 사실로 측정된 이들 조합이 유리하게 사용될 수 없다는 것을 나타내지 않는다. 청구 범위에 사용된 참조 부호는 범위를 제한하는 것으로 해석하지 않아야 한다.Various methods and engines have been described in connection with various embodiments herein. However, other modifications to the disclosed embodiments may be understood and effected by those skilled in the art when practicing the claimed invention upon study of the drawings, the disclosure and the appended claims. In the claims, the word "comprising" does not exclude other elements or steps, and the indefinite article "a" or "an" does not exclude pluralities. A single controller or other unit may represent multiple items recited in the claims. The mere fact that certain measures are recited in different dependent claims does not indicate that these combinations cannot be used to advantage. Reference signs used in the claims should not be construed as limiting the scope. shouldn't

1: 실린더
2: 소기 가스 리시버
3: 배기 가스 리시버
4: 배기 밸브
5: 터보차저
7: 압축기
8: 배기 가스 구동 터빈
18: 소기포트
50: 컨트롤러
1: Cylinder
2: Scavenging gas receiver
3: exhaust gas receiver
4: exhaust valve
5: Turbocharger
7: Compressor
8: exhaust gas driven turbine
18: Sogipot
50: controller

Claims (16)

단류(uniflow) 타입의 대형 터보 차징 2행정 내연기관(100)에 있어서,
상기 내연기관은 가압된 소기 가스 및/또는 배기 가스를 가압 가스의 수요처(consumer)에 공급하도록 구성되며,

그 하단에 소기 포트(18)가 있고 그 상단에 배기 밸브(4)가 있는 복수의 실린더(1),

소기 가스가 상기 실린더(1) 내로 도입되는 흡기 시스템으로서, 상기 소기 포트(18)를 통해 상기 실린더(1)에 연결된 소기 가스 리시버(2)를 포함하는 상기 흡기 시스템,

상기 실린더에서 생성된 배기 가스가 배기되는 배기 시스템으로서, 상기 배기 밸브(4)를 통해 상기 실린더(1)에 연결된 배기 가스 리시버(3)를 포함하는 상기 배기 시스템,

각 터보차저(5)가 압축기(7)에 작동 가능하게 결합된 배기 가스 구동 터빈(8)을 갖고, 가압된 소기 가스의 유동을 상기 흡기 시스템으로 전달하기 위해 상기 터빈(8)의 입구는 상기 배기 시스템에 연결되고 상기 압축기(7)의 출구는 상기 흡기 시스템에 연결된 하나 이상의 터보차저(5),

상기 실린더(1)에 연료를 공급하기 위한 연료 시스템,

상기 흡기 시스템에서 제어된 양의 소기 가스를 빼내어 상기 엔진(100)을 우회하고/하거나 제어된 양의 가압 배기 가스를 상기 배기 시스템에서 빼내어 상기 터빈(8)을 우회함으로써 우회된 가압 가스를 상기 가압 가스 수요처(200)에 공급하기 위한 바이패스 시스템, 그리고

상기 감지된 소기 가스 압력 및/또는 배기 가스 온도의 함수로서 상기 수요처(200)에 공급되는 우회된 가압 가스의 양을 조정하도록 구성된 상기 압력 센서(34) 및/또는 온도 센서(33)에 결합된 컨트롤러(50)를 포함하며,

상기 컨트롤러(50)는 ,
- 터보 유압 시스템이 설치된 터보차저(5)의 동력 인출 증가,
- 상기 엔진(100)의 흡기 시스템에서 보조 송풍기(16)의 속도 증가,
- 상기 엔진(100)의 EGR 설치에서 EGR 송풍기(29)의 속도 증가,
- 상기 엔진(100)의 추가 소형 터보차저 설치의 활성화,
- 상기 엔진(100)의 실린더 바이패스 설치에서 실린더 바이패스 밸브 개방,
- 전용 전기 구동 압축기를 구동하기 위한 상기 엔진(100)의 파워 터빈 설치에 대한 배기 가스 바이패스 개방,
- 상기 엔진(100)의 유압 시스템에 의해 구동되는 유압 구동 압축기의 활성화,
- 상기 엔진(100)의 실제 작동 조건 하에서 상기 압축기(7)에 의해 전달되는 압력을 최대화하기 위해 바람직하게는 상기 터빈의 유동 면적을 감소시킴으로써 상기 하나 이상 터보차저(5)의 가변 형상 터빈(8)의 형상 및 그에 따른 상기 터빈 유동 면적의 조정.
- 상기 엔진(100)의 부분 부하 조건 하에서, 바람직하게는 상기 엔진 부하의 함수로서 상기 압축기(7)에 의해 전달되는 압력을 최대화하기 위해 하나 이상 터보차저 중 하나 이상의 차단,
- 제1 차단 엔진 부하 임계값 미만에서 1개의 터보차저를 활성화하고, 상기 제1 차단 엔진 부하 임계값과 제2 차단 엔진 부하 임계값 사이의 간격으로 2개의 터보차저(5)를 활성화하고, 상기 제2 차단 엔진 부하 임계값보다 높은 3개의 터보차저(5)를 활성화,
상기 중 하나 이상에 의해 소기 가스 압력을 최대화하고/하거나 소기 가스 바이패스 질량 유량을 최대화하는 방식으로 상기 엔진(100)을 작동하도록 구성되는, 단류 타입의 대형 터보 차징 2행정 내연기관.
In a uniflow type large turbocharged two-stroke internal combustion engine 100,
the internal combustion engine is configured to supply pressurized scavenging gas and/or exhaust gas to a consumer of the pressurized gas;

a plurality of cylinders (1) having a scavenging port (18) at its lower end and an exhaust valve (4) at its upper end,

an intake system through which scavenging gas is introduced into the cylinder (1), the intake system comprising a scavenging gas receiver (2) connected to the cylinder (1) through the scavenging port (18);

an exhaust system from which exhaust gas generated in the cylinder is exhausted, the exhaust system comprising an exhaust gas receiver (3) connected to the cylinder (1) through the exhaust valve (4);

Each turbocharger (5) has an exhaust gas driven turbine (8) operatively coupled to a compressor (7), the inlet of said turbine (8) being configured to deliver a flow of pressurized scavenging gas to said intake system. one or more turbochargers (5) connected to the exhaust system and the outlet of the compressor (7) connected to the intake system;

a fuel system for supplying fuel to the cylinder (1);

Pressurizing the bypassed pressurized gas by bypassing the engine 100 by withdrawing a controlled amount of scavenging gas from the intake system and/or bypassing the turbine 8 by withdrawing a controlled amount of pressurized exhaust gas from the exhaust system A bypass system for supplying the gas demand source 200, and

coupled to the pressure sensor 34 and/or temperature sensor 33 configured to adjust the amount of diverted pressurized gas supplied to the demand 200 as a function of the sensed scavenging gas pressure and/or exhaust gas temperature. It includes a controller (50),

The controller 50,
- increased power take-off of a turbocharger (5) with a turbo-hydraulic system installed;
- increasing the speed of the auxiliary blower 16 in the intake system of the engine 100;
- increasing the speed of the EGR blower 29 in the EGR installation of the engine 100;
- activation of the installation of an additional small turbocharger of the engine 100;
- opening the cylinder bypass valve in the cylinder bypass installation of the engine 100,
- opening the exhaust gas bypass for the power turbine installation of the engine 100 for driving a dedicated electrically driven compressor;
- activation of a hydraulically driven compressor driven by the hydraulic system of the engine 100;
- a variable shape turbine (8) of said at least one turbocharger (5), preferably by reducing the flow area of said turbine in order to maximize the pressure transmitted by said compressor (7) under the actual operating conditions of said engine (100) ) and thus adjustment of the turbine flow area.
- shutting off one or more of the one or more turbochargers in order to maximize the pressure delivered by the compressor (7) under partial load conditions of the engine (100), preferably as a function of the engine load;
- activate one turbocharger below a first cutoff engine load threshold and activate two turbochargers (5) in an interval between said first cutoff engine load threshold and a second cutoff engine load threshold, said activating the three turbochargers (5) above the second cutoff engine load threshold;
A large turbocharged two-stroke internal combustion engine of single flow type, configured to operate the engine (100) in a manner that maximizes scavenging gas pressure and/or maximizes scavenging gas bypass mass flow rate by one or more of the above.
제1항에 있어서,
상기 컨트롤러(50)는 감지되거나 관찰된 소기 압력이 소기 압력 임계값 미만이고/이거나 상기 감지된 배기 가스 온도가 배기 가스 온도 임계값 위인 경우 상기 가압 가스의 수요처(200)에 공급되는 우회된 가압 가스의 양을 제한하도록 구성되는, 단류 타입의 대형 터보 차징 2행정 내연기관(100).
According to claim 1,
The controller 50 controls the bypassed pressurized gas supplied to the consumer 200 of the pressurized gas when the sensed or observed scavenging pressure is less than a scavenging pressure threshold and/or the sensed exhaust gas temperature is above an exhaust gas temperature threshold. A large turbocharged two-stroke internal combustion engine (100) of a single flow type, configured to limit the amount of
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 컨트롤러(50)는 상기 감지되거나 관찰된 소기 가스 압력 및/또는 상기 감지되거나 관찰된 배기 가스 온도의 함수로서 실제 엔진 터보 차징 효과를 결정하도록 구성되는, 단류 타입의 대형 터보 차징 2행정 내연기관(100).
3. The method of claim 1 or 2,
wherein the controller 50 is configured to determine an actual engine turbocharging effect as a function of the sensed or observed scavenging gas pressure and/or the sensed or observed exhaust gas temperature; 100).
제3항에 있어서,
상기 컨트롤러(50)는 상기 결정된 실제 엔진 터보 차징 효과의 함수로서 상기 가압 가스 수요처(200)에 공급되는 우회된 가압 가스의 양을 제한하도록 구성되며, 바람직하게는, 상기 컨트롤러(50)는 상기 결정된 실제 엔진 터보 차징 효과가 실제 엔진 터보 차징 효과 임계값 미만일 때 상기 가압 가스의 수요처(200)에 공급되는 우회된 가압 가스의 양을 감소 또는 제한하도록 구성되는, 단류 타입의 대형 터보 차징 2행정 내연기관(100).
4. The method of claim 3,
The controller 50 is configured to limit the amount of diverted pressurized gas supplied to the pressurized gas demander 200 as a function of the determined actual engine turbocharging effect, and preferably, the controller 50 is configured to A single flow type large turbocharging two-stroke internal combustion engine, configured to reduce or limit the amount of diverted pressurized gas supplied to the demander 200 of the pressurized gas when the actual engine turbocharging effect is less than the actual engine turbocharging effect threshold value (100).
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 컨트롤러는 소정의 최소 엔진 터보 차징 효과 임계값과 비교하여 상기 하나 이상 터보차저(5)의 실제 가용 효과 초과를 결정하도록 구성되는, 단류 타입의 대형 터보 차징 2행정 내연기관(100).
5. The method according to any one of claims 1 to 4,
and the controller is configured to determine an excess of an actual usable effect of the one or more turbochargers in comparison to a predetermined minimum engine turbocharging effect threshold.
제5항에 있어서,
상기 컨트롤러(50)는 상기 하나 이상 터보차저(5)의 결정된 가용 유효 초과의 함수로서 상기 가압 가스 수요처(200)에 공급되는 우회된 가압 가스의 양을 제한하도록 구성되는, 단류 타입의 대형 터보 차징 2행정 내연기관(100).
6. The method of claim 5,
The controller (50) is configured to limit the amount of diverted pressurized gas supplied to the pressurized gas demander (200) as a function of a greater than the determined available effective excess of the one or more turbochargers (5). Two-stroke internal combustion engine (100).
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 컨트롤러(50)는 상기 가압 가스의 수요처(200)에 대한 요구에 맞추어, 바람직하게는 상기 가압 가스 수요처(200)의 신호에 응답하여, 상기 가압 가스 수요처(200)에 공급되는 우회된 가압 가스의 양을 조정하도록 구성되는, 단류 타입의 대형 터보 차징 2행정 내연기관(100).
7. The method according to any one of claims 1 to 6,
The controller 50 is the bypassed pressurized gas supplied to the pressurized gas demander 200 in response to a signal from the pressurized gas demander 200 , preferably in response to a signal from the pressurized gas demander 200 in response to a request for the pressurized gas demander 200 . A single flow type large turbocharged two-stroke internal combustion engine ( 100 ), configured to adjust the amount of
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하나 이상의 터보차저는, 적어도 주어진 엔진 부하 범위에서, 소정의 최소 요구 엔진 터보 차징 효과를 초과하는 터보차저 효과를 갖는, 단류 타입의 대형 터보 차징 2행정 내연기관(100).
8. The method according to any one of claims 1 to 7,
wherein the at least one turbocharger has a turbocharging effect exceeding a predetermined minimum required engine turbocharging effect, at least in a given engine load range.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 둘 이상의 터보차저(5) 중 하나 이상을 차단하기 위한 스위치 포인트는 60 내지 80% 엔진 부하의 범위에 놓이고, 상기 컨트롤러(50)는 상기 엔진 부하가 상기 스위치 포인트 미만일 때 상기 둘 이상의 터보차저(5) 중 하나 이상을 차단하도록 구성되는, 단류 타입의 대형 터보 차징 2행정 내연기관(100).
9. The method according to any one of claims 1 to 8,
A switch point for shutting off at least one of the at least two turbochargers 5 is in the range of 60 to 80% engine load, and the controller 50 controls the at least two turbochargers when the engine load is less than the switch point. (5) A large turbocharged two-stroke internal combustion engine (100) of a single flow type, configured to shut off one or more of (5).
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 컨트롤러(50)는 상기 흡기 시스템으로부터 취해지는 소기 가스의 양을 제어하기 위한 제1 전자 제어 밸브(41)에 작동 가능하게 결합되고/결합되거나 상기 배기 시스템으로부터 취해지는 배기 가스의 양을 제어하기 위해 제2 전자 제어 밸브(42)에 작동 가능하게 결합되는, 단류 타입의 대형 터보 차징 2행정 내연기관(100).
10. The method according to any one of claims 1 to 9,
The controller 50 is operably coupled to a first electronic control valve 41 for controlling the amount of scavenging gas taken from the intake system and/or controlling the amount of exhaust gas taken from the exhaust system. a large turbocharged two-stroke internal combustion engine (100) of a single flow type, operatively coupled to a second electronic control valve (42) for the purpose of
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 컨트롤러(50)는 상기 감지된 소기 가스 압력이 소기 가스 압력 임계값 미만일 때 상기 수요처(200)에 공급되는 우회된 가압 가스의 양을 감소하도록 구성되며, 상기 소기 가스 압력 임계값은 바람직하게는 주변 조건에 따라 조정되는, 단류 타입의 대형 터보 차징 2행정 내연기관(100).
11. The method according to any one of claims 1 to 10,
The controller 50 is configured to decrease the amount of diverted pressurized gas supplied to the consumer 200 when the sensed scavenging gas pressure is below a scavenging gas pressure threshold, wherein the scavenging gas pressure threshold is preferably A large turbocharged two-stroke internal combustion engine (100) of a single flow type, which is adjusted according to ambient conditions.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 컨트롤러(50)는 상기 감지된 배기 가스 온도가 배기 가스 온도 임계값을 넘을 때 상기 수요처(200)에 공급되는 우회된 가압 가스의 양을 감소하도록 구성되며, 상기 배기 가스 온도 임계값은 바람직하게는 주변 조건에 따라 조정되는, 단류 타입의 대형 터보 차징 2행정 내연기관(100).
12. The method according to any one of claims 1 to 11,
The controller 50 is configured to decrease the amount of diverted pressurized gas supplied to the consumer 200 when the sensed exhaust gas temperature exceeds an exhaust gas temperature threshold, wherein the exhaust gas temperature threshold is preferably is a large turbocharged two-stroke internal combustion engine 100 of single flow type, which is adjusted according to ambient conditions.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 흡기 시스템 내 소기 가스 압력, 바람직하게는 상기 소기 리시버(2) 내 또는 상기 소기 리시버(2) 바로 상류의 압력을 감지하기 위한 압력 센서(34) 또는
상기 배기 시스템 내, 바람직하게는 상기 배기 가스 리시버(3) 내 또는 상기 배기 가스 리시버(3) 바로 하류의 배기 가스 온도를 감지하기 위한 상기 배기 가스 시스템 내 온도 센서(33) 또는
상기 흡기 시스템 내 소기 압력, 바람직하게는 상기 소기 리시버(2) 내 또는 상기 소기 리시버(2) 바로 상류의 소기 압력을 추정하기 위한 관측기 또는
상기 배기 시스템 내, 바람직하게는 상기 배기 가스 리시버(3) 내 또는 상기 배기 가스 리시버(3) 바로 하류의 온도를 추정하기 위한 관측기를 포함하는, 단류 타입의 대형 터보 차징 2행정 내연기관(100).
13. The method according to any one of claims 1 to 12,
a pressure sensor 34 for sensing the pressure of the scavenging gas pressure in the intake system, preferably the pressure in the scavenging receiver 2 or immediately upstream of the scavenging receiver 2 or
a temperature sensor 33 in the exhaust gas system for sensing an exhaust gas temperature in the exhaust system, preferably in the exhaust gas receiver 3 or immediately downstream of the exhaust gas receiver 3 or
an observer for estimating the scavenging air pressure in the intake system, preferably in the scavenging air receiver (2) or immediately upstream of the scavenging air receiver (2); or
A large turbocharged two-stroke internal combustion engine (100) of single flow type, comprising an observer for estimating a temperature in the exhaust system, preferably in the exhaust gas receiver (3) or immediately downstream of the exhaust gas receiver (3) .
상기 엔진(100)에서 가압된 가스의 수요처(200)로 가압된 소기 가스 및/또는 배기 가스를 공급하기 위한, 상기 단류 타입의 대형 터보 차징 2행정 내연기관(100)을 작동하는 방법에 있어서, 상기 내연기관은,
그 하단에 소기 포트(18)가 있고 그 상단에 배기 밸브(4)가 있는 복수의 실린더(1),
소기 가스가 상기 실린더(1) 내로 도입되는 흡기 시스템으로서, 상기 소기 포트(18)를 통해 상기 실린더(1)에 연결된 소기 가스 리시버(2)를 포함하는 상기 흡기 시스템,
상기 실린더에서 생성된 배기 가스가 배기되는 배기 시스템으로서, 상기 배기 밸브(4)를 통해 상기 실린더(1)에 연결된 배기 가스 리시버(3)를 포함하는 상기 배기 시스템,
상기 하나 이상의 터보차저(5)가 압축기(7)에 작동 가능하게 결합된 배기 가스 구동 터빈(8)을 갖고, 가압된 소기 가스의 유동을 상기 흡기 시스템으로 전달하기 위해 상기 터빈(8)의 입구는 상기 배기 시스템에 연결되고 상기 압축기(7)의 출구는 상기 흡기 시스템에 연결된 상기 하나 이상의 터보차저(5),
우회된 가압 가스를 상기 가압 가스의 수요처(200)에 공급하기 위한 바이패스 시스템,
상기 흡기 시스템에서 제어된 양의 소기 가스 또는 상기 배기 시스템에서 제어된 양의 가압 배기 가스를 우회하는 단계, 그리고
- 터보 유압 시스템이 설치된 터보차저(5)의 동력 인출 증가,
- 상기 엔진(100)의 흡기 시스템에서 보조 송풍기의 속도 증가,
- 상기 엔진(100)의 EGR 설치에서 EGR 송풍기의 속도 증가,
- 상기 엔진(100)의 추가 소형 터보차저 설치의 활성화,
- 상기 엔진(100)의 실린더 바이패스 설치에서 실린더 바이패스 밸브 개방,
- 전용 전기 구동 압축기를 구동하기 위한 상기 엔진(100)의 파워 터빈 설치에 대한 배기 가스 바이패스 개방,
- 상기 엔진(100)의 유압 시스템에 의해 구동되는 유압 구동 압축기 활성화,
- 상기 엔진(100)의 실제 작동 조건 하에서 상기 압축기(7)에 의해 전달되는 압력을 최대화하기 위해 바람직하게는 상기 터빈 유동 면적을 감소시킴으로써 가변 형상 터빈(8)의 형상 및 그에 따른 터빈 유동 면적의 조정.
- 상기 엔진(100)의 부분 부하 조건 하에서, 바람직하게는 상기 엔진 부하의 함수로서 상기 압축기(7)에 의해 전달되는 압력을 최대화하기 위해 하나 이상의 터보차저 중 하나 이상의 차단,
- 제1 차단 엔진 부하 임계값 미만에서 1개의 터보차저(5)를 활성화하고, 상기 제1 차단 엔진 부하 임계값과 제2 차단 엔진 부하 임계값 사이의 간격으로 2개의 터보차저(5)를 활성화하고, 상기 제2 차단 엔진 부하 임계값보다 높은 3개의 터보차저(5)를 활성화,
상기 중 하나 이상에 의해 소기 가스 압력 최대화 및/또는 소기 가스 바이패스 질량 유량을 최대화하는 단계를 포함하는, 단류 타입의 대형 터보 차징 2행정 내연기관(100)을 작동하는 방법.
In the method of operating the single flow type large turbocharged two-stroke internal combustion engine 100 for supplying pressurized scavenging gas and/or exhaust gas to a demand 200 of the pressurized gas from the engine 100, The internal combustion engine is
a plurality of cylinders (1) having a scavenging port (18) at its lower end and an exhaust valve (4) at its upper end,
an intake system through which scavenging gas is introduced into the cylinder (1), the intake system comprising a scavenging gas receiver (2) connected to the cylinder (1) through the scavenging port (18);
an exhaust system from which exhaust gas generated in the cylinder is exhausted, the exhaust system comprising an exhaust gas receiver (3) connected to the cylinder (1) through the exhaust valve (4);
The at least one turbocharger (5) has an exhaust gas driven turbine (8) operatively coupled to a compressor (7), the inlet of the turbine (8) for delivering a flow of pressurized scavenging gas to the intake system at least one turbocharger (5) connected to the exhaust system and the outlet of the compressor (7) connected to the intake system;
A bypass system for supplying the bypassed pressurized gas to the consumer 200 of the pressurized gas;
bypassing a controlled amount of scavenging gas in the intake system or a controlled amount of pressurized exhaust gas in the exhaust system, and
- increased power take-off of a turbocharger (5) with a turbo-hydraulic system installed;
- increasing the speed of the auxiliary blower in the intake system of the engine 100;
- increase the speed of the EGR blower in the EGR installation of the engine 100,
- activation of the installation of an additional small turbocharger of the engine 100;
- opening the cylinder bypass valve in the cylinder bypass installation of the engine 100,
- opening the exhaust gas bypass for the power turbine installation of the engine 100 for driving a dedicated electrically driven compressor;
- activation of a hydraulically driven compressor driven by the hydraulic system of the engine 100;
- the shape of the variable shape turbine 8 and thus the turbine flow area, preferably by reducing the turbine flow area, in order to maximize the pressure transmitted by the compressor 7 under the actual operating conditions of the engine 100 . adjustment.
- shutting off one or more of the one or more turbochargers in order to maximize the pressure delivered by the compressor (7), preferably as a function of the engine load, under partial load conditions of the engine (100);
- activating one turbocharger 5 below a first cutoff engine load threshold and activating two turbochargers 5 with an interval between said first cutoff engine load threshold and a second cutoff engine load threshold and activating the three turbochargers (5) above the second cutoff engine load threshold,
A method of operating a large turbocharged two-stroke internal combustion engine (100) of a single flow type, comprising maximizing scavenging gas pressure and/or maximizing scavenging gas bypass mass flow by one or more of the above.
제14항에 있어서,
상기 흡기 시스템 내 소기 가스 압력, 바람직하게는 상기 소기 리시버(2) 내 또는 상기 소기 리시버(2) 바로 상류의 압력을 감지하는 단계 및/또는
상기 배기 시스템 내, 바람직하게는 상기 배기 가스 리시버(3) 내 또는 상기 배기 가스 리시버(3) 바로 하류의 배기 가스 온도를 감지하는 단계 그리고,
상기 감지된 소기 가스 압력 및/또는 배기 가스 온도의 함수로서 상기 수요처(200)에 공급되는 우회된 가압 가스의 양을 조정하는 단계를 포함하는, 단류 타입의 대형 터보 차징 2행정 내연기관(100)을 작동하는 방법.
15. The method of claim 14,
sensing the scavenging gas pressure in the intake system, preferably in the scavenging air receiver (2) or immediately upstream of the scavenging air receiver (2) and/or
sensing an exhaust gas temperature in the exhaust system, preferably in the exhaust gas receiver (3) or immediately downstream of the exhaust gas receiver (3);
single flow type large turbocharged two-stroke internal combustion engine (100) comprising adjusting the amount of diverted pressurized gas supplied to the demand (200) as a function of the sensed scavenging gas pressure and/or exhaust gas temperature how it works.
제15항에 있어서,
상기 흡기 시스템 내 소기 가스 압력, 바람직하게는 상기 소기 리시버(2) 내 또는 상기 소기 리시버(2) 바로 상류의 압력을 추정하는 단계 및/또는
상기 배기 시스템 내, 바람직하게는 상기 배기 가스 리시버(3) 내 또는 상기 배기 가스 리시버(3) 바로 하류의 배기 가스 온도를 추정하는 단계 그리고,
상기 감지된 소기 가스 압력 및/또는 배기 가스 온도의 함수로서 상기 수요처(200)에 공급되는 우회된 가압 가스의 양을 조정하는 단계를 포함하는, 단류 타입의 대형 터보 차징 2행정 내연기관(100)을 작동하는 방법.













16. The method of claim 15,
estimating the scavenging gas pressure in the intake system, preferably in the scavenging air receiver (2) or immediately upstream of the scavenging air receiver (2) and/or
estimating the exhaust gas temperature in the exhaust system, preferably in the exhaust gas receiver (3) or immediately downstream of the exhaust gas receiver (3);
single flow type large turbocharged two-stroke internal combustion engine (100) comprising adjusting the amount of diverted pressurized gas supplied to the demand (200) as a function of the sensed scavenging gas pressure and/or exhaust gas temperature how it works.













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