KR20230045546A - 사전 혼합 공정 또는 압축 착화 공정에 따라 선택적으로 실린더를 작동시키기 위한 대형 2행정 유니플로 스캐빈지 엔진 및 방법 - Google Patents

Abstract

이중 연료 대형 2행정 터보차저 유니플로 스캐빈지 내연 엔진 및 그 엔진의 작동 방법에 있어서, 상기 엔진은, 복수의 실린더(1)와, 각 실린더(1)에서 BDC와 TDC 사이를 왕복하는 피스톤(10)과, BDC에서 TDC로 피스톤(10)의 행정 동안 제1 연료를 유입하기 위한 실린더(1)와 연관된 적어도 하나의 연료 유입 밸브(30)와, 피스톤(10)이 TDC에 있거나 근처에 있을 때 제2 연료를 분사하기 위한 실린더(1) 중 적어도 하나와 연관된 적어도 하나의 연료 분사 밸브(50) 및 사전 혼합에 따라 복수의 실린더(1) 모두가 기본적으로 작동하도록 구성된 제어기(60)를 포함하고, 상기 제어기(60)는 사전 혼합 공정에 따라 작동하는 실린더(1)의 실제 연소 조건이 사전 착화 이벤트 또는 실화에 대한 허용할 수 없는 위험이 있도록 결정하도록 구성되며, 그리고 제어기(60)가 사전 착화 이벤트 또는 오작동에 대해 허용할 수 없는 위험이 있다고 결정한 경우에 복수의 실린더(1) 중 적어도 하나를 사전 혼합 공정에 따라 작동하는 것에서 압축 착화 공정에 따라 작동하는 것으로 변경한다.

Description

사전 혼합 공정 또는 압축 착화 공정에 따라 선택적으로 실린더를 작동시키기 위한 대형 2행정 유니플로 스캐빈지 엔진 및 방법{A LARGE TWO-STROKE UNIFLOW SCAVENGED ENGINE AND METHOD FOR OPERATING CYLINDERS SELECTIVELY ACCORDING TO THE PRE-MIX PROCESS OR THE COMPRESSION-IGNITION PROCESS}

본 개시는 이중 연료 대형 2행정 유니플로 스캐빈지 내연 엔진, 특히 BDC에서 TDC로 피스톤의 행정 동안 연료 밸브로부터 유입되는 제1 연료에 대해 작동 모드에서 작동하는 크로스헤드를 갖는 대형 2행정 유니플로 스캐빈지 내연 엔진에 관한 것이다.

크로스헤드가 있는 대형 2행정 터보차저 유니플로 스캐빈지 내연 엔진은 예를 들어 대형 원양 선박의 추진에 사용되거나 발전소의 주요 동력 장치로 사용된다. 이 2행정 디젤 엔진은 크기 때문에 뿐만 아니라 다른 내연 엔진과 다르게 구성된다. 배기 밸브의 무게는 최대 400kg이고 피스톤의 직경은 최대 100cm이며 연소실의 최대 작동 압력은 일반적으로 수백 바(bar)이다. 이러한 높은 압력 수준과 피스톤 크기에 관련된 힘은 엄청나다.

일반적으로 실린더 라이너의 길이를 따라 중앙에 배치되거나 실린더 커버에 배치된 연료 밸브에 의해 유입되는 일반적으로 가스 연료로 작동되는 대형 2행정 터보 차저 내연 엔진은, 즉, 상향 행정 동안 가스 연료를 공급하는 엔진 배기 밸브가 닫히기 훨씬 전에 시작하여 하사점(BDC)에서 상사점(TDC)으로 피스톤이 시작되고 연소실에서 기체 연료와 소기 공기의 혼합물을 압축하고(따라서 사전 혼합 공정에 따라 작동), 그리고 예를 들면, 파일럿 액체 또는 파일럿 가스 주입과 같은 시간 제한 착화 수단에 의해 상사점(TDC) 또는 그 근처에서 압축된 혼합물을 착화한다.

실린더 라이너 또는 실린더 커버에 배치된 연료 밸브(가스 흡입 밸브)를 사용하는 이러한 유형의 가스 흡입은 압축 압력이 상대적으로 낮을 때 기체 연료가 분사되기 때문에 훨씬 더 낮은 연료 흡입 압력(일반적으로 약 10~25bar)을 사용할 수 있다는 장점이 있다. 피스톤이 상사점(TDC)에 가까울 때, 즉, 연소실의 압축 압력이 최대이거나 최대에 가까울 때, 기체 연료를 분사하는 대형 2행정 터보차저 내연 엔진과 비교할 때 낮다. 후자 유형의 엔진은 이미 높은 최대 연소 압력보다 훨씬 더 높은(일반적으로 300bar 이상) 연료 분사 압력이 필요하다. 이러한 극도로 높은 압력에서 기체 연료를 처리할 수 있는 연료 시스템은 기체 연료의 휘발성 특성과 연료 시스템의 강철 구성요소로 및 이를 통한 확산을 포함하는 고압에서의 거동으로 인해 비싸고 복잡하다.

따라서, 압축 행정 동안 기체 연료를 분사하는 엔진용 연료 공급 시스템은 피스톤이 TDC에 있거나 TDC 근처에 있을 때 고압에서 기체 연료를 분사하는 엔진과 비교할 때 상당히 저렴하다.

그러나, 압축 행정 중에 기체 연료를 분사할 때 피스톤은 기체 연료와 소기 공기의 혼합물을 압축하여 결과적으로 사전 착화의 위험이 있다. 사전 착화의 위험은 매우 희박한 혼합물로 작동하여 줄일 수 있지만 희박한 혼합물은 실화 또는 부분적인 실화/지연 착화의 위험을 증가시키고 결과적으로 바람직하지 않은 연료 슬립을 초래한다.

엔진이 정상 상태로 작동하는 동안 엔진의 성능 레이아웃은 일반적으로 사전 착화를 방지한다. 이는 연소실 설계, 연료 분사 타이밍 및 배기 밸브 타이밍을 신중하게 선택하여 달성된다. 사전 혼합 공정에 따라 실행할 때 사전 착화 위험과 실화 사이에는 좁은 창이 있다. 특정 평균 지시 압력(압축 착화식 엔진의 레벨/최대값보다 낮음)까지 실린더의 상태는 사전 착화 이벤트 및 실화를 피하기에 충분히 정확하게 제어될 수 있다. 그러나 과도 부하 조건에서 공연비는 급격히 변할 수 있고 과도 부하 조건이 엔진 부하의 증가로 인해 발생하고, 과도 상태가 엔진 부하의 감소로 인해 발생하는 경우 실화의 위험으로 이어질 때 사전 착화 이벤트의 위험을 초래하는 실린더 조건을 유발할 수 있다. 또한 주변 온도 및 압력과 같은 외부 영향도 공연비 및 벌크 압축 온도의 변화를 일으켜 연소 거동을 변화시킬 수 있다. 예를 들어 높은 엔진 부하와 같은 열대성 조건은 사전 착화의 위험을 초래한다.

사전 착화는 엔진에 손상을 줄 수 있고 실화는 미연소 연료가 대기 중으로 미끄러지는 원인이 되고, 그러므로 피하는 것이 요청된다.

따라서, 사전 혼합 공정에 따라 작동하는 엔진에서 사전 착화 이벤트 및 실화가 방지될 수 있도록 보장하는 조치가 필요하다.

DK201970370은 복수의 연소실, 엔진과 관련된 적어도 하나의 제어기, 평균 압축 공연비 및 벌크 압축 온도를 결정하도록 구성된 제어기가 있는 대형 2행정 터보 과급된 유니플로 스캐빈지 가스 작동식 내연 엔진을 개시한다. 연소 시작 시 연소실, 제어기는 다음과 같이 구성된다:

- 결정되거나 측정된 평균 압축 공연비가 더 낮은 압축 공연비 임계값 미만인 경우 적어도 하나의 압축 공연비 증가 측정을 수행하고,

- 결정되거나 측정된 평균 압축 공연비가 압축 공연비 상한 임계값을 초과할 때 적어도 하나의 압축 공연비 감소 측정을 수행하고,

- 결정되거나 측정된 벌크 압축 온도가 낮은 벌크 압축 온도 임계값 미만일 때 적어도 하나의 벌크 압축 온도 증가 측정을 수행하고,

- 결정되거나 측정된 벌크 압축 온도가 상위 벌크 압축 온도 임계값보다 높을 때 적어도 하나의 벌크 압축 온도 감소 측정을 수행한다.

특허문헌 1: DK201970370

상술한 문제점을 극복하거나 적어도 감소시키는 엔진을 제공하는 것이 목적이다.

상기 및 기타 목적은 독립항의 특징에 의해 달성된다. 추가 구현 형태는 종속항, 설명 및 도면으로부터 명백하다.

제1 양태에 따르면, 이중 연료 대형 2행정 터보 과급된 유니플로 스캐빈지 내연 엔진이 제공되고, 상기 엔진은 제1 연료를 주 연료로 사용하여 작동하도록 구성된 적어도 하나의 작동 모드에 있고, 상기 엔진은: 복수의 실린더, 각각의 실린더에서 BDC(하사점)와 TDC(상사점) 사이를 왕복하는 피스톤, BDC에서 TDC로 피스톤이 행정하는 동안 제1 연료를 수용하기 위한 실린더와 연결된 적어도 하나의 연료 유입 밸브, 피스톤이 TDC에 있거나 TDC 근처에 있을 때 제2 연료를 분사하기 위한 실린더 중 적어도 하나와 연관된 적어도 하나의 연료 분사 밸브, 및 상기 적어도 하나의 작동 모드에서 작동할 때, 다음을 수행하도록 구성된 제어기를 포함하고, 상기 제어기는:

- 기본적으로 사전 혼합 공정에 따라 상기 복수의 실린더 모두를 작동하고 BDC에서 TDC로 피스톤의 행정 동안 상기 제1 연료를 수용하고,

- 상기 제어기는 사전 혼합 공정에 따라 작동하는 실린더의 실제 연소 조건이 사전 착화 이벤트 또는 실화에 대한 허용할 수 없는 위험이 있도록 결정하도록 구성되고, 제어기가 다음 사항에 대한 사전 착화 이벤트 또는 실화에 대한 허용할 수 없는 위험이 있다고 결정한 경우에:

복수의 실린더 중 적어도 하나를 BDC에서 TDC로 피스톤의 행정 동안에 상기 제1 연료의 유입을 종료함으로써 복수의 실린더 중 적어도 하나를 사전 혼합 공정에 따라 작동하는 것에서압축 착화 공정에 따라 작동하는 것으로 변경하는 단계, 및 피스톤이 TDC에 있거나 TDC 근처에 있을 때 관련 실린더 중 적어도 하나에 상기 제2 연료의 양을 분사하는 단계를 포함한다.

압축 착화 공정에 따라 작동하는 실린더의 경우 공연비는 사전 혼합 공정에서 작동하는 실린더에 비해 훨씬 덜 중요하므로, 압축 착화 공정에서 작동하는 하나 이상의 실린더를 가짐으로써 사전 혼합 공정에 따라 작동하는 나머지 실린더의 작동 조건을 조정하여 사전 착화 및/또는 실화 이벤트를 방지할 수 있다.

표시 평균 유효 압력(MIP)은 피스톤에 작용할 때 작동 주기에서 실제 압력과 동일한 작업을 수행하는 가상의 압력이다.

제1 측면의 가능한 구현 형태에서, 제어기는 다음과 같이 관련된 적어도 하나의 실린더에 분사되는 제2 연료의 양을 선택하도록 구성된다:

사전 혼합 공정에 따라 작동하는 복수의 실린더 중 나머지 실린더의 평균 지시압력은 예인화의 위험이 있다고 판단되면 감소하고, 사전 혼합 공정에 따라 작동하는 복수의 실린더 중 나머지 실린더의 평균 지시 압력은 실화의 위험이 있다고 판단되면 증가한다.

따라서, 사전 착화 이벤트 및/또는 실화 이벤트의 위험은 작동 조건을 변경하는 방식으로압축 착화 공정에 따라 작동하는 실린더 또는 실린더에 의해 전달되는 토크(MIP)를 조정함으로써 효과적으로 완화될 수 있다. 사전 혼합 과정에서 작동하는 나머지 실린더를 사용하여 이러한 조건이 더 이상 사전 착화 이벤트 또는 실화에 대한 허용할 수 없는 위험이 없도록 한다. 본 발명자들은 압축 착화 공정에 따라 작동하는 실린더가 공연비에 민감하지 않고 벌크 압축 온도에도 덜 민감하기 때문에 이것이 가능할 것이라는 통찰력을 가지고 있었다.

제1 양태의 가능한 구현 형태에서, 제어기는 사전 결정된 시간 범위 또는 엔진 회전수가 지난 후압축 착화 공정에 따라 작동하는 것에서 사전 혼합 공정에 따라 작동하는 것으로 복귀하도록 구성된다. 해당 실린더의 작동은 사전 혼합 공정에 따른 작동에서 압축 착화 공정으로 변경된다.

제1 양태의 가능한 구현 형태에서, 제어기는 사전 혼합 공정에 따라 작동하는 실린더의 공연비 및 벌크 압축 온도를 모니터링하도록 구성되며, 이러한 값이 허용 가능한 범위에 있을 때, 바람직하게는 주어진 시간 범위에서압축 착화 공정에 따라 작동하는 하나 이상의 실린더의 작동을 사전 혼합 공정으로 변경된다.

제1 양태의 가능한 구현 형태에서, 사전 혼합 공정에 따라 작동되는 실린더에 파일럿 연료로서 제2 연료가 전혀 분사되지 않거나 소량의 제2 연료만이 분사된다.

제1 양태의 가능한 구현 형태에서, 각각의 실린더에는 실린더 커버에 중앙에 배치된 배기 밸브의 작동을 위한 가변 타이밍 배기 밸브 작동 시스템이 제공되고, 상기 제어기는 상기 배기 밸브의 개폐 타이밍을 결정 및 제어하도록 구성되고:

사전 혼합 공정에 따라 작동하는 복수의 실린더의 실린더(1)에 대한 사전 혼합 공정에 적응된 배기 밸브의 개폐를 타이밍하는 단계, 및

압축 착화 과정에 따라 작동하는 복수의 실린더의 실린더에 대한 압축 착화 과정에 적응된 배기 밸브의 개폐를 타이밍하는 단계를 포함한다.

제1 양태의 가능한 구현 형태에서, 제어기는 실린더에 유입되는 제1 연료의 양을 결정하고 제어하도록 구성된다.

제1 양태의 가능한 구현 형태에서, 상기 제어기는 상기 실린더에 대한 공연비를 결정하거나 측정하도록 구성되고, 공연비가 최대 공연비 임계값을 초과할때 실화 이벤트의 허용할 수 없는 위험을 결정하도록 구성되고, 공연비가 최소 공연비 임계값 미만일 때 사전 착화 이벤트의 허용할 수 없는 위험을 결정하도록 구성된다.

제1 양태의 가능한 구현 형태에서, 상기 제어기는 연소 시작 시에 상기 실린더의 벌크 압축 온도를 결정하거나 측정하도록 구성되고, 벌크 압축 온도가 최소 벌크 압축 온도 임계값 미만일 때 실화 이벤트의 허용할 수 없는 위험을 결정하도록 구성되고, 및 벌크 압축 온도가 최대 벌크 압축 온도 임계값보다 높을 때 사전 착화 이벤트의 허용할 수 없는 위험을 결정하도록 구성된다.

제1 양태의 가능한 구현 형태에서, 제어기는 상기 실린더의 순간 평균 공연비를 결정하기 위한 공연비 관찰자를 포함하거나 이에 연결된다.

제1 양태의 가능한 구현 형태에서, 제어기는 상기 실린더의 평균 순간 벌크 압축 온도를 결정하기 위한 벌크 압축 온도 관찰기를 포함하거나 이에 연결된다.

제2 양태에 따르면, 이중 연료 대형 2행정 터보 과급된 유니플로 스캐빈지 내연 엔진을 작동시키는 방법이 제공되며, 상기 엔진은 제1 연료를 주 연료로 사용하여 작동하도록 구성된 적어도 하나의 작동 모드에 있고, 상기 엔진은 복수의 실린더, 각각의 실린더에서 BBC와 TDC 사이를 왕복하는 피스톤, BDC에서 TDC로 피스톤의 행정 동안 제1 연료를 유입시키기 위한 실린더와 연관된 적어도 하나의 연료 유입 밸브, 피스톤이 TDC에 있거나 TDC 근처에 있을 때 제2 연료를 분사하기 위한 실린더 중 적어도 하나와 연결된 적어도 하나의 연료 분사 밸브를 포함하고,

상기 방법은:

- 기본적으로 사전 혼합 공정에 따라 상기 복수의 실린더 모두를 작동하고 BDC에서 TDC로 피스톤의 행정 동안 상기 제1 연료를 수용하고,

- 사전 혼합 공정에 따라 작동하는 실린더의 실제 연소 조건이 사전 착화 이벤트 또는 실화에 대한 허용할 수 없는 위험이 있는 정도인지 결정하고, 그리고 사전 착화 이벤트 또는 실화에 대한 허용할 수 없는 위험이 다음과 같이 결정될 때:

복수의 실린더 중 적어도 하나를 BDC에서 TDC로 피스톤의 행정 동안에 종료함으로써 사전 혼합 공정에 따라 작동하는 것에서압축 착화 공정에 따라 해당 실린더를 작동하는 것으로 변경하는 단계, 및 피스톤이 TDC에 있거나 또는 TDC 근처에 있을 때 관련 실린더 중 적어도 하나에 상기 제2 연료의 양을 분사하는 단계로 구성된다.

제2 양태의 가능한 구현 형태에서, 방법은 다음과 같이 관련된 적어도 하나의 실린더 내로 분사되는 제2 연료의 양을 선택하는 단계를 포함하고:

사전 혼합 공정에 따라 작동하는 복수의 실린더 중 나머지 실린더의 평균 지시 압력은 예발화 위험이 결정될 때 감소하고,

사전 혼합 공정에 따라 작동하는 복수의 실린더 중 나머지 실린더의 평균 지시 압력은 실화 위험이 결정될 때 증가한다.

제2 양태의 가능한 구현 형태에서, 상기 방법은 압축 착화 과정에 사전 혼합 과정에 따른 작동에서 해당 실린더 작동으로 변경 이후 미리 결정된 시간 범위 또는 엔진 회전 수가 경과할 때압축 착화 공정에 따라 작동하는 하나 이상의 실린더를 사전 혼합 공정에 따라 작동하는 상태로 되돌리는 단계를 포함한다.

제2 양태의 가능한 구현 형태에서, 상기 방법은 사전 혼합 공정에 따라 작동하는 실린더의 공연비 및 벌크 압축 온도를 모니터링하는 단계를 포함하며, 이러한 값이 바람직하게는 주어진 시간 스팬 동안 허용 가능한 범위에 있을 때압축 착화 공정에 따라 작동하는 하나 이상의 실린더의 작동을 사전 혼합 공정으로 변경하는 단계를 포함한다.

제2 양태의 가능한 구현 형태에서, 상기 방법은 사전 혼합 공정에 따라 작동되는 실린더에 파일럿 연료로서 제2 연료를 분사하지 않거나 소량의 제2 연료만을 분사하는 단계를 포함한다.

제2 양태의 가능한 구현 형태에서, 각 실린더에는 실린더 커버의 중앙에 배치된 가변 타이밍 배기 밸브가 제공되고, 상기 방법은:

사전 혼합 공정에 따라 작동하는 복수의 실린더의 실린더에 대해 사전 혼합 공정에 적합한 배기 밸브의 개폐를 타이밍하는 단계, 및

압축 착화 과정에 따라 작동하는 복수의 실린더 중 실린더(1)에 대해 압축 착화 과정에 적합한 배기 밸브의 개폐 타이밍하는 단계를 포함한다.

이들 및 다른 양태들은 이하에서 설명되는 실시예(들)로부터 명백할 것이다.

본 개시의 다음의 상세한 부분에서, 양태, 실시예 및 구현은 도면에 도시된 예시적인 실시예를 참조하여 더 상세히 설명될 것이며, 여기서:
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 대형 2행정 디젤 엔진의 정면도이고,
도 2는 도 1의 대형 2행정 엔진의 측면도이고,
도 3은 도 1에 따른 대형 2행정 엔진의 제1 개략도이고,
도 4는 실린더 커버 및 배기 밸브가 장착된 도 1의 엔진의 실린더 프레임 및 실린더 라이너의 단면도이고, 피스톤이 TDC 및 BDC 모두에서 단속선을 사용하여 도시되어 있고,
도 5는 도 1의 엔진의 제2 개략도이고,
도 6은 압축 온도 관찰기 및 압축 공연비 관찰기의 개략도이고,
도 7은 종축에 압축 공연비를, 횡축에 벌크 실린더 온도를 나타내는 도면이고, 최적의 연소 조건을 보여주는 영역은 피해야 할 임계 영역으로 둘러싸인 안전 영역으로 돌아가기 위해 조치를 취해야 하는 덜 최적의 행동 영역으로 둘러싸인 영역이고,
도 8은 실화, 정상연소, 사전 착화(노킹)를 포함한 다양한 연소 조건에 대한 크랭크각에 대한 실린더 압력을 나타내는 그래프이고,
도 9는 도 1의 대형 2행정 엔진에서 연소 조건을 제어하기 위한 과정을 도시한 흐름도이고,
도 10 내지 도 15는 다양한 상황에서의 개별 실린더의 작동을 설명하기 위한 도면이다.

다음의 상세한 설명에서, 내연 엔진은 예시적인 실시예에서 대형 2행정 저속 터보차지 유니플로우 스캐빈지 내연 크로스헤드 엔진을 참조하여 설명될 것이다. 도 1, 2 및 3은 크랭크샤프트(8) 및 크로스헤드(9)를 갖는 대형 저속 터보차지 2행정 디젤 엔진의 실시예를 도시한다. 도 1 및 2는 각각 정면도 및 측면도이다. 도 3은 도 1 및 도 2의 대형 저속 터보차지 2행정 내연 엔진의 개략도이다. 흡기 및 배기 시스템이 있는 1 및 2. 이 예시적인 실시예에서, 엔진은 일렬로 5개의 실린더를 갖는다. 대형 저속 터보 차저 2행정 유니플로 스캐빈지 내연 엔진은 일반적으로 엔진 프레임(11)에 의해 운반되는 4개에서 14개 사이의 실린더를 일렬로 가지고 있다. 엔진은 예를 들어 해양 선박의 주 엔진으로 또는 발전소에서 발전기를 작동한다. 엔진의 총 출력은 예를 들어 1,000에서 110,000kW 범위일 수 있다.

이 예시적인 실시예에서 엔진은 실린더 라이너(1)의 하부 영역에 소기 포트(18) 및 실린더 라이너(1) 상부의 실린더 커버(22)에 중앙 배기 밸브(4)를 갖는 2행정 유니플로 스캐빈지 엔진이다. 소기 공기는 피스톤(10)이 소기 포트(18) 아래에 있을 때 소기 공기 수용기(2)에서 개별 실린더 라이너(1)의 소기 포트(18)를 통과한다. 제1 연료(일반적으로 기체 연료, 예를 들어 천연 가스, 석유 가스 또는 암모니아)에 대한 기본 작동 동안, 제1 연료는 피스톤이 상향 이동하고 피스톤이 흡입 밸브(30)(가스 흡입 밸브)를 통과하기 전에 전자 제어기(60)의 제어 하에 기체 연료 분사 밸브(30)로부터 흡입된다. 제1 연료는 30 bar 미만, 바람직하게는 25 bar 미만, 더 바람직하게는 20 bar 미만인 비교적 낮은 압력에서 유입된다. 연료 밸브(30)는 바람직하게는 실린더 라이너의 둘레 주위에 고르게 분포되고 실린더 라이너(1)의 길이의 중앙 영역 어딘가에 배치된다. 따라서, 제1 연료의 유입은 압축 압력이 비교적 낮을 때, 즉, 피스톤(10)이 TDC에 도달할 때 압축 압력보다 훨씬 낮을 때 일어나며, 따라서 상대적으로 낮은 압력에서 유입을 허용한다. 제1 연료는 일반적으로 연료 유입 밸브에 공급되고 가스 형태(기상) , 예를 들어 천연 가스 또는 석유 가스로 실린더에 유입되는 가스 연료이다. 그러나 제1 연료는 암모니아와 같은 액체 연료일 수도 있다.

실린더 라이너(1)의 피스톤(10)은 제1 연료와 소기 공기의 혼합물을 압축하고, 압축은 TDC 또는 그 근처에서 일어나고, 착화는, 예를 들어 전용 파일럿 액체 밸브(미도시) 또는 바람직하게는 실린더 커버(22)에 배열된 연료 분사 밸브(50)로부터 파일럿 액체(임의의 다른 적절한 착화 액체)의 분사가 이루어지면 연소가 뒤따르고 배기 가스가 생성된다. 파일럿 액체 밸브 대신 또는 파일럿 액체 밸브에 추가하여 착화 시스템, 예를 들어 프리챔버(미도시), 레이저 착화(미도시), 또는 글로우 플러그(미도시)의 대체 형태를 사용하여 착화를 시작할 수도 있다.

배기 밸브(4)가 열리면 배기 가스는 실린더(1)와 연결된 배기 덕트를 통해 배기 가스 수용부(3)로 흐른 다음 제1 배기 도관(19)을 통해 터보차저(5)의 터빈(6)으로 흐른다. 이코노마이저(20)를 통해 배출구(21)로 그리고 대기 중으로 제2 배출 도관을 통해 멀리 떨어져 있다. 샤프트를 통해 터빈(6)은 공기 유입구(12)를 통해 신선한 공기가 공급되는 압축기(7)를 구동한다. 압축기(7)는 압축된 소기 공기를 소기 공기 수용기(2)로 이어지는 소기 공기 도관(13)으로 전달한다. 도관(13) 내의 소기 공기는 소기 공기를 냉각시키기 위한 인터쿨러(14)를 통과한다.

냉각된 소기 공기는 터보차저(5)의 압축기(7)가 소기 리시버(2)에 충분한 압력을 전달하지 않을 때, 즉, 엔진의 저부하 또는 부분 부하 조건에서 소기 공기 흐름을 가압하는 전기 모터(17)에 의해 구동되는 보조 송풍기(16)를 통과한다. 더 높은 엔진 부하에서 터보차저 압축기(7)는 충분한 압축된 소기 공기를 전달하고 보조 송풍기(16)는 체크 밸브(15)를 통해 우회된다.

도 4는 일반적으로 대형 2행정 크로스헤드 엔진용으로 지정된 실린더 라이너(1)를 도시한다. 엔진 크기에 따라, 실린더 라이너(1)는 일반적으로 250mm에서 1000mm 범위의 실린더 보어 및 1000mm에서 4500mm 범위에 해당하는 일반적인 길이를 갖는 다양한 크기로 제조될 수 있다.

도 4에서 실린더 라이너(1)는 실린더 프레임(23)에 장착된 것으로 도시되어 있으며 실린더 커버(22)는 그 사이에 기밀 인터페이스가 있는 실린더 라이너(1)의 상부에 배치된다. 도 4에서 피스톤(10)은 하사점(BDC)과 상사점(TDC) 모두에서 중단된 선으로 도식적으로 도시되어 있지만, 물론 이 두 위치가 동시에 발생하지 않고 크랭크 샤프트(8)의 180도 회전에 의해 분리되어 있음이 분명하다. 실린더 라이너(1)에는 피스톤(10)이 윤활 라인(24)을 통과할 때 실린더 윤활유의 공급을 제공하는 실린더 윤활 구멍(25) 및 실린더 윤활 라인(24)이 제공되며, 다음 피스톤 링(미도시)은 실린더 라이너 1의 작동 표면 위에 실린더 윤활유를 분배한다.

파일럿 밸브(전형적으로 실린더당 하나 이상) 또는 파일럿 밸브가 있는 사전 챔버는 실린더 커버(22)에 장착되고 파일럿 액체 또는 가스(도시되지 않음)의 소스에 연결된다. 파일럿 액체 분사의 타이밍은 전자 제어 유닛(60)에 의해 제어된다.

연료 유입 밸브(30)는 실린더 라이너(1)(또는 실린더 커버(22))에 설치되며, 그 노즐은 실린더 라이너(1)의 내부 표면과 실질적으로 같은 높이를 유지하고 연료 밸브(30)의 후단이 외벽에서 돌출되어 있다. 일반적으로, 실린더 라이너(1) 주위에 원주방향으로 분포된(바람직하게는 원주방향으로 균일하게 분포된) 1개 또는 2개, 가능하게는 3개 또는 4개의 연료 밸브(30)가 각각의 실린더 라이너(1)에 제공된다. 연료 밸브(30)는 일 실시예에서 실린더 라이너(1)의 길이를 따라 실질적으로 중앙에 배치된다. 고압에서 제2 연료를 분사하기 위한 연료 분사 밸브(50)는 실린더 커버(22)에 설치되며, 일반적으로 실린더(1)당 2개 또는 3개의 연료 분사 밸브(50)가 실린더 커버(22)에 배열되고 연료 밸브(50)의 노즐은 연소실로 약간 돌출된다. 제2 연료는 액체 연료일 수 있다. 제2 연료는 연료유, 중유, 선박용 디젤 중 하나 이상일 수 있다.

또한, 도 4는 각각의 연료 유입 밸브(30)의 입구에 연결된 가압된 제1 연료(44)의 소스 및 각각의 연료 분사 밸브(50)의 입구에 연결된 가압된 제2 연료(41)의 소스를 포함하는 제2 연료 공급 시스템을 포함하는 제1 연료 공급 시스템을 개략적으로 도시한다.

도 5는 도 2와 유사한 엔진의 개략도를 도시하지만, 엔진의 가스 교환 기반구조에 대해 더 자세히 설명한다. 주변 공기는 주변 기압 및 온도에서 흡입되고 공기 유입구(12)를 통해 터보차저(5)의 압축기(7)로 이송된다. 압축기(7)로부터 압축된 소기 공기는 공기 도관(32)을 통해 분배 지점(28)으로 이송된다.

분배 지점(28)은 소기 공기를 고온 실린더 우회 도관(29)을 통해 제1 배기 도관(19)의 터빈 연결부(32)로 분기시키는 것을 허용한다. 고온 실린더 우회 도관(29)을 통한 흐름은 고온 실린더 우회 제어 밸브(31)에 의해 조절된다. 핫 실린더 바이패스 제어 밸브(31)는 제어기(60)에 의해 전자적으로 제어된다. 핫 실린더 바이패스 도관(29)을 개방하거나 핫 실린더 바이패스에서 제어 밸브(31)의 스로틀링을 감소시키는 효과는 공연비의 증가 및 벌크 압축 온도의 증가이며 그 반대의 경우도 마찬가지이다.

공기 도관(13)은 인터쿨러(14)의 상류에 제1 소기 공기 제어 밸브(33)를 더 포함한다. 제2 소기 제어 밸브(34)는 인터쿨러(14)의 하류에 배열된다. 공기 도관(13)은 소기 공기 수용기(2)로 계속된다. 보조 송풍기(16)는 인터쿨러(14)에서 분기된다.

저온 실린더 우회 도관(35)은 제1 배기 도관(19)의 터빈 연결부(32)에 소기 공기 수용기(2)를 연결한다. 실린더 우회(35)를 통한 흐름은 저온 실린더 우회 제어 밸브(36)에 의해 조절된다. 저온 실린더 우회 제어 밸브(36)는 콜드 실린더 바이패스(35 )를 개방하거나 콜드 실린더 바이패스 밸브(36)의 스로틀링을 감소시키는 효과는 벌크 압축 온도의 증가이다.

저온 소기 바이패스 도관(37)은 소기 공기가 환경으로부터 소기 공기 수용기(26)로부터 탈출하도록 한다. 저온 소기 우회 도관(37)을 통한 흐름은 저온 소거 우회 제어 밸브(38)에 의해 제어된다. 저온 소거 우회 제어 밸브(38)는 제어기(60)에 의해 전자적으로 제어된다. 저온 소기 바이패스 제어 밸브(38)는 소기 공기 압력의 감소이고 공연비를 감소시키며, 그 반대의 경우도 마찬가지이다. 냉각 소기 우회 도관(37)은 소기 공기 수용기(2)로부터 분기될 필요가 없지만, 인터쿨러(14)의 하류의 임의의 위치에서 공기 도관(13)으로부터 분기될 수도 있다.

배기 가스 재순환 도관(42)은 배기 가스 수용부(3)를 소기 수용부(2)에 연결하고 배기 가스 재순환 제어 밸브(45), 배기 가스 재순환 냉각기(44) 및 배기 가스 재순환 송풍기(43)를 포함한다. 배기 가스 재순환 송풍기(43)와 배기 가스 재순환 제어 밸브(45)는 모두 제어기(60)의 전자 제어 하에 배기 가스 재순환 도관(42)을 통한 흐름을 조절하는 데 사용된다. 정상적인 작동 조건에서는 배기 가스 재순환 송풍기가 43은 배기 가스 수용부(42)의 압력이 일반적으로 소기 수용부(2)의 압력보다 낮기 때문에 활성화된다(따라서 배기 가스 재순환 송풍기(43)가 작동하지 않을 때 배기 가스 재순환 제어 밸브(45)를 닫아야 함). 배기 가스 재순환 도관(42)은 배기 가스 리시버(3)로부터 연결될 필요가 없지만 제1 배기 도관(19)에 임의의 지점에서 연결될 수도 있고 소기 공기 리시버(2)에 연결할 필요가 없고 인터쿨러 14의 하류에 있는 공기 도관 13의 임의의 위치에 잘 연결된다.

배기 가스 재순환 도관(42)에서 배기 가스 재순환 송풍기(43)의 속도를 활성화하거나 증가시키는 것은 압축 공연비를 감소시키고 벌크 압축 온도를 약간 감소시키며 그 반대도 마찬가지이다.

배기 가스 바이패스(39)는 배기 가스 수용기(3) 또는 제1 배기 도관(19)으로부터 분기되어 주어진 배압(27)에서 대기(27)에 연결된다. 배기 가스 바이패스 제어 밸브(40)는 배기 가스 바이패스 도관(39) 및 제어기(60)의 전자 제어를 통해 흐름을 조절한다.

배기 가스 바이패스 제어 밸브(40)를 열거나 배기 가스 바이패스 제어 밸브(40)의 스로틀링을 감소시키면 실린더의 압축 공연비가 감소하고 그 반대도 마찬가지이다.

선택적 촉매 수용기(SVR) 원자로 및 원자로 바이패스 밸브(RVB)가 제공된 엔진에서 제어기(60)의 전자 제어를 통해 SCR 원자로를 통과하는 소기 공기 수용기(3)로부터 터보차저(5)의 터빈(6)으로의 흐름의 분율을 조절한다.

제어기(60)에 의해 제어되는 상기 언급된 모든 구성요소는 도 5에서 중단된 라인으로 표시된 신호 라인에 의해 이들 구성요소에 연결된다.

도 6은 공연비 관찰기(46) 및 벌크 압축 온도 관찰기(47)를 도시한다.

공연비 관찰자(46)는 소기 공기압, 배기 밸브 폐쇄 타이밍, 실린더 기하학, 화학량론적 공연비 및 분사된 가스량에 대한 정보를 보유하고 있는 컴퓨터 구현 알고리즘이다. 압축 공연비 관찰기(46)는 제어기(60)의 일부일 수 있거나 별도의 컴퓨터 또는 제어기일 수 있다. 압축 공연비 관찰기(46)는 (완전한) 압축 공연비 혼합물의 압축 공연비 추정치인 출력을 제공하고(피스톤(10)이 TDC에 있을 때) 이를 제어기(60)에 보낸다. 추정치는 배기 밸브(4)가 시트에 착지할 때 연소실에 포착된 신선한 공기 질량을 총 주입된 가스 질량의 화학량론적 연소에 필요한 신선한 공기 질량으로 나눈 비율을 기반으로 한다.

벌크 압축 온도 관찰기(47)는 소기 압력, 소기 공기 온도, 배기 밸브 폐쇄 타이밍 및 크랭크축 속도에 대한 정보를 보유하고 있는 컴퓨터 구현 알고리즘이다. 벌크 압축 온도 관찰기(47)는 제어기(60)의 일부일 수 있거나 별도의 컴퓨터 또는 제어기일 수 있다. 벌크 압축 온도 관찰기(47)는 가스 분사 시작부터 파일럿 분사까지의 시간 창에서 연소실의 벌크 압축 온도인 Tcomp(Tc)의 추정치인 출력을 제공하고, 압축 공연비 관찰자(47)는 추정치를 제어기(60)에 보낸다. 일 실시예에서, Tcomp 추정은 TDC에서 피스톤(10)을 지칭한다.

도 7은 공연비(λ)에 대한 벌크 압축 온도(Tcomp)를 나타내는 그래프이다. 정상 상태 기본 구역(51)은 하위 공연비 임계값(λ-lower), 상위 공연비 임계값(λ-upper), 하위 벌크 압축 온도 임계값(Tc-lower) 및 상위 벌크 압축 온도 임계값(Tc-upper)에 의해 정의된 경계 내에 있다. 이 정상 상태 기본 구역(51)에서 제어기(60)는 현재 엔진 부하에 필요한 첫 번째 연료의 양을 각 실린더(1)에 개별적으로 제공하고 제어기(60)는 벌크 압축 온도를 변경하는 조치를 취하지 않고 각 실린더에 대해 제어한다. 실린더 개별적으로 공연비를 부분적 실화, 실화 및/또는 사전 착화가 발생할 가능성이 있는 알려진 원치 않는 연소 상태로부터 여유의 형태로 안전 거리를 갖는 엔진 작동 조건의 함수인 수준으로 공연비가 임계 수준에 따라 알려진 작동 조건을 초과할 때 발생한다.

실린더(1)의 연소 조건이 정상 주행 구역(51)을 떠나 동작 구역(52)으로 들어갈 위협이 된다면, 제어기(60)는 이러한 일이 일어나지 않도록 조치를 취할 것이다.

여기에서 제어기(60)는 각 실린더에 대해 개별적으로 다음과 같이 구성된다.

- 결정되거나 측정된 평균 압축 공연비가 더 낮은 압축 공연비 임계값 미만일 때 적어도 하나의 압축 공연비 증가 측정(CAERIM)을 수행하고,

- 결정되거나 측정된 평균 압축 공연비가 압축 공연비 상한 임계값을 초과할 때 적어도 하나의 압축 공연비 감소 측정(AERDM)을 수행하고,

- 결정되거나 측정된 벌크 압축 온도가 낮은 벌크 압축 온도 임계값 미만일 때 적어도 하나의 벌크 압축 온도 증가 측정(BCTIM)을 수행하고,

- 결정되거나 측정된 벌크 압축 온도가 상한 벌크 압축 온도 임계값보다 높을 때 적어도 하나의 벌크 압축 온도 감소 측정(BCTDM)을 수행한다.

이러한 조치를 수행함으로써, 제어기(60)는 각각의 실린더 라이너(1)의 상태를 정상 주행 구역(51) 내부에 유지하고, 적어도 일시적으로만 조건이 정상 주행 구역(51) 외부로 이동하여 작용 구역(52)에 진입하도록 허용한다. 작용 구역(52)은 사전 착화 및/또는 실화 이벤트이 발생할 가능성이 매우 높은 임계 구역(53)으로 둘러싸여 있다.

구역(51, 52, 53)에 대한 경계는 벌크 압축 온도에 대한 상한 및 하한 임계값과 압축 공연비에 대한 상한 및 하한으로 정의될 수 있다. 이러한 임계값은 시행 착오 또는 엔진 주기의 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 경험적으로 특정 엔진에 대해 결정할 수 있다.

관찰자가 압축 공연비와 벌크 압축 온도가 모두 정상 작동 구역(51) 밖에 있다고 표시하면, 제어기(60)는 실린더 라이너(1)의 상태를 정상 작동 영역(51)으로 다시 이동하기 위해 각 실린더에 대해 압축 공연비와 벌크 압축 온도를 개별적으로 조정하기 위해 두 가지 조치를 취한다.

배기 가스 바이패스 제어 밸브(40)를 조정하여(배기 가스 바이패스 제어 밸브(40)를 더 열린 위치로 이동) 배기 가스 바이패스(EGB) 도관(39)(TC 터빈 입구에서 터빈 출구 또는 주변으로의 흐름)을 열면 공기압을 제거하고 연소실에서 포획된 공기 덩어리를 제거한다. 결과적으로 이 조치는 압축 벌크 온도에 약간의 영향만 미치면서 압축 공연비를 줄이는 데 적합하다. 엔진에 더 많은 터보차저가 있는 경우 배기 가스 수신기로의 다른 흐름에서 다른 잠재적인 혼합 지점에 따라 위치가 선택되는 한 단일 EGB는 여전히 배기 가스 수신기에서 사용할 수 있다.

고온 실린더 바이패스 제어 밸브(31)(TC 압축기 출구에서 TC 터빈 입구로의 흐름)를 열면 연소실에서 압축 공연비 및 벌크 압축 온도가 증가한다.

소기 바이패스 제어 밸브(38)를 열면 소기 공기 수용기(2)에서 압축기 입구 또는 주변으로의 흐름이 생성되고 개방은 압축 공연비에 대한 배기 가스 바이패스와 유사한 정성적 효과를 갖지만, 소거 과정(따라서 연소실의 벌크 압축 온도에 미치는 영향)에는 다른 영향이 있다. 연소실 조건에 대한 소기 바이패스 제어 밸브(38)를 여는 효과는 배기 가스 바이패스와 비교할 때 더 빠르다.

콜드 실린더 바이패스 밸브(36)를 열면 소기 공기 수용기에서 TC 터빈 입구로의 흐름이 증가하고 벌크 압축 온도가 증가하지만 압축 공연비에는 매우 작은 영향을 미친다.

배기 밸브 닫힘 타이밍은 연소실의 압축과 소기 압력 사이의 비율을 결정한다. 다양한 타이밍은 연소실의 압축 공연비와 벌크 압축 온도 모두에 상당한 영향을 미친다.

배기 밸브 열림 타이밍은 연소실 스캐빈지 공정의 첫 번째 단계에 영향을 줍니다. 타이밍을 변경하면 엔진 효율과 스캐빈지 공정에 영향을 준다. 소거 공정이 변경됨에 따라 결과적인 벌크 온도도 변경된다. 배기 밸브(4)를 매우 일찍 열면 피스톤(10)이 이후에 소기 포트(18)를 열 때 소기 공기 수용기(2)로의 흐름이 없다. 배기 밸브(4)가 매우 늦게 열리면 다음 때 소기 수용기(2)로의 큰 흐름이 있다. 피스톤(10)은 이후에 소기 포트(18)를 연다. 이러한 조치는 소거 공정를 변경하고, 따라서 다음 압축 행정에 합류하는 이전 연소로부터의 '더티 핫(dirty hot)' 가스의 분율을 변경한다.

따라서 배기 밸브(4)를 늦게 열면 이전 연소에서 더 많은 "더티 핫(dirty hot)" 가스가 발생하므로 압축 공연비가 감소 하고 벌크 압축 온도가 증가한다. 배기 밸브(4)를 매우 일찍 열면 이전 연소로 인한 "더티 핫(dirty hot)" 가스가 줄어들고 따라서 벌크 압축 온도에서 압축 공연비가 증가할 것이다. 배기 밸브(4)를 더 일찍 닫아 압축을 증가시키면 배기 밸브(4)를 통해 더 적은 가스가 빠져나가기 때문에 더 많은 가스가 연소실에 포착된다. 이것은 공연비를 증가시킨다. 또한, 증가하는 압축은 연소실의 가스에 대해 피스톤(10)에 의해 수행되는 더 많은 압축 작업으로 이어진다. 이것은 연소실의 더 높은 가스 온도로 이어진다.

배기 가스 재순환 송풍기(43)를 작동시키거나 배기 가스 재순환 송풍기(43)의 속도를 증가시켜 배기 가스 재순환 흐름을 증가시키면 배기 가스 수용기(3)에서 터보차저 압축기 출구 또는 소기 공기 수용기(2)로 더 많은 배기 가스가 흐른다. 이는 압축 공기-연료비를 감소시킬 것이다.

보조 송풍기(16)의 속도를 증가시키면 상기 압축 공연비가 약간 증가할 것이다.

물 분사 엔진의 경우 압축 중에 연소실에 물을 주입하면 벌크 압축 온도가 낮아진다.

스캐빈지 에어 쿨러 바이패스(미도시): 인터쿨러(14)를 바이패스하면 압축 공연비에 미미한 영향을 미치면서 연소실의 벌크 압축 온도가 크게 증가한다.

가변 기하형 터빈(6)이 제공된 엔진의 경우, 터빈 유동 영역을 감소시키는 효과는 소기 압력의 증가이며, 따라서 연소실에서 포획된 공기 질량의 증가이다. 결과적으로 이 조치는 압축 벌크 온도에 약간의 영향만 미치면서 압축 공연비를 줄이는 데 적합하다.

터보차저 보조 장치가 있는 엔진의 경우 보조 장치를 증가시켜 터보차저(5)의 속도를 높이면 압축 공연비가 증가하고 압축 온도에는 약간의 영향이 있다.

또 다른 방법은 기체 연료와 액체 연료(예: 디젤유 또는 선박용 디젤) 간의 비율을 변경하는 것이다. 총 분사 연료 에너지의 가스 연료 비율을 줄이면 압축 중 압축 공연비가 증가한다. 그에 따라 액체 연료 비율이 증가하여 크랭크축 토크가 유지된다.

열교환기가 배기 가스 수용기에 설치된 엔진의 경우 (또는 배기 가스의 일부를 받는 열교환기가 있는 경우), 열교환기를 통과하는 배기 가스의 비율을 증가시키는 것, 즉 배기 가스에서 더 많은 열을 추출하면 소기 공기압의 감소, 따라서 연소실의 포집된 공기 질량의 감소. 결과적으로 이 조치는 압축 벌크 온도에 약간의 영향만 미치면서 압축 공연비를 줄이는 데 적합하다. 열교환기는 증기 생산에 사용할 수 있다.

핫 스캐빈지 바이패스가 있는 엔진의 경우, 핫 스캐빈지 바이패스 제어 밸브를 열면 컴프레서 출구에서 주변 또는 컴프레서 입구로의 흐름이 설정되거나 증가하여 스캐빈지 공기 압력이 크게 감소하고 따라서 연소실의 포집된 공기 질량이 감소한다. 결과적으로 이 조치는 압축 공연비를 줄이는 데 적합하다.

일 실시예에서, 하위 압축 공연비 임계값, 상위 압축 공연비 임계값, 하위 벌크 압축 온도 임계값, 및 상위 벌크 압축 온도 임계값은 엔진 작동 조건 종속 파라미터이다. 엔진 작동 조건은 엔진 부하, 주변 온도, 주변 습도, 엔진 속도 등과 같은 매개변수에 의해 결정된다. 이러한 작동 조건 종속 매개변수에 대한 값은 예를 들어 룩업 테이블 또는 알고리즘 또는 이들의 조합을 통해 제어기(60)에 대해 이용 가능하다.

위의 조치가 작동 구역(52)에서 연소 공정을 유지하기에 충분하지 않은 경우, 공정이 임계 구역(53)으로 이동하지 않도록 하기 위해 제어기(60)에 의해 추가 조치가 취해진다. 이러한 추가 조치는 연소실의 조건이 작용 구역(52)에서 작용 구역(52)을 둘러싸는 임계 구역(53)으로 이동하기 전 또는 그 때에 취해진다. 따라서 제어기(60)는 실린더(1) 중 적어도 하나를 사전 혼합 작동에서 압축 착화 작동으로 변경하도록 구성되고, 압축 착화로 작동되는 실린더(1)에서 TDC에서 또는 TDC 근처에서 분사되는 제2 연료의 양을 선택하여, 사전 혼합 공정으로 여전히 작동하는 나머지 실린더(1)가 임계 영역(53)에서 멀어지는 것을 돕도록 구성된다. 제2 연료는 예를 들어 TDC(적어도 300bar의 압력이 일반적으로 요구됨), 즉 액체 연료에서 분사하는 데 필요한 매우 높은 압력에서 비교적 쉽게 분사될 수 있는 연료이다. 이러한 액체 연료의 예로는 연료유, 중유, 메탄올, 에탄올, 디메틸 에테르(DME) 및 암모니아가 있다(이러한 연료에는 물이 추가될 수 있음). 또한, 제어기(60)는 상기 실린더 또는 복수의 실린더(1)를 압축 착화 과정에 따라 변경하는 것에 더하여, 사전 혼합 공정에 따라 작동하는 나머지 실린더가 전달해야 하는 토크(MIP)가 감소되도록 압축 착화 과정에 따라 작동하는 실린더(1)에 제2 연료 분사량을 조절하여, 사전 착화 이벤트의 위험이 감지될 때 감소하고 실화 이벤트의 위험이 감지될 때 증가한다. 압축 착화 과정에 따라 작동하는 실린더를 상대적으로 적은 양의 제2 연료로 작동시켜 사전 혼합 공정에 따라 작동하는 나머지 실린더의 토크(MIP)를 증가시켜서 이러한 실린더가 상대적으로 적은 양의 토크(MIP)를 제공되게 한다. 압축 착화 과정에 따라 작동하는 실린더를 상대적으로 많은 양의 제2 연료로 작동시켜 사전 혼합 공정에 따라 작동하는 나머지 실린더의 토크(MIP)를 감소시켜 이러한 실린더가 상대적으로 높은 양의 토크(MIP)를 제공되게 한다.

제어기(60)는 제약, 즉 엔진을 정상 구역(51) 내의 작동 조건으로 다시 이동시키고 압축 착화 공정에 따른 실린더(1)의 작동을 최소화하기 위해 위에서 언급한 조치를 최소화하도록 구성된다. 따라서, 제어기는 연소실의 상태가 정상 작동 구역으로 복귀할 때 위에서 언급한 모든 조치를 종료하도록 구성된다.

도 8은 상술한 제어기(60)의 구성에 따른 엔진의 작동 과정을 나타내는 흐름도이다.

공정의 시작 후 제어기(60)는 사전 혼합 공정의 작동으로 기본적으로 모든 실린더(1)를 시작하고, 이는 모든 실린더가 사전 혼합 공정에서 작동하는 도 10에 예시된 상황이다. 조건이 최적이라고 가정하면, λ-최소와 λ-최대 사이의 허용 범위에서 모든 실린더(1)에 대한 공연비는 각 실린더(1)에 의해 전달되는 토크(MIP)는 각 실린더(1)에 의해 전달되는 평균 토크와 실질적으로 동일한다(이것이 도 10에 도시된 상황이다). 일 실시예에서, 각 실린더(1)는 관련된 실린더(1)의 작동을 최적화하기 위해 개별적으로 제어되며, 이는 각각의 개별 실린더(1)에 의해 전달되는 토크의 약간의 편차를 초래할 수 있음에 유의한다.

다음으로, 제어기(60)는 압축 공연비(λ)가 하한 임계값(λ-lower) 미만인지, 바람직하게는 각 실린더에 대해 개별적으로 확인한다. 응답이 아니요인 경우 제어기(60)는 압축 공연비 상한 임계값(λ-upper)을 초과하는지 확인하고, 응답이 예인 경우 제어기(60)는 전술한 조치 중 하나로부터 압축 공연비 증가 조치를 취한다. 다음으로, 제어기(60)는 압축 공연비가 최대(λ-max) 임계값을 초과하는지 확인한다. 대답이 아니요인 경우 제어기는 압축비 상한 임계값(λ-upper)을 초과했는지 확인하기 위해 이동하고, 대답이 예인 경우(도 11과 같이 사전 착화될 위험이 있는 상황) 제어기(60)는 하나 이상의 실린더(1)를 사전 혼합 공정에서 실행하는 것에서 압축 착화 공정으로 변경하고, 또한 압축 착화 공정과 함께 작동하는 하나 이상의 실린더(1)에서 MIP를 증가시키기 위해 TDC에서 또는 TDC 근처에서 분사되는 제2 연료의 양을 조정하고, 그렇게 함에 의하여 사전 혼합 공정에 따라 작동하는 나머지 실린더(1)의 MIP를 감소시키고, 그렇게 함에 의하여 사전 혼합 공정에 따라 작동하는 실린더(1)의 공연비를 증가시키고, 따라서 더 이상 실린더(1)에서 사전 착화의 위험이 없게 된다. 이것이 도 12에 도시된 상황이다. 다음으로, 제어기(60)는 공연비가 하한 및 상한 임계값 사이에 있고 벌크 연소 온도가 사전 혼합 공정에서 작동하는 실린더(1)에 대한 상한 및 하한 임계값 사이인지 여부를 확인한다. 대답이 아니요이면 공정은 시작으로 돌아가고 대답이 예이면 다른 하나 이상의 실린더(1)가 압축 착화 공정에서 작동하는 것에서 사전 혼합 공정으로 변경되어 토크(MIP)를 추가로 감소시킨다. 실린더는 사전 혼합 공정으로 작동하고 그 후 공정은 시작으로 돌아간다.

공연비가 하한 임계값(λ-lower) 이상으로 판단되면, 제어기(60)는 압축 공연비가 상한 임계값(λ-upper) 이상인지 확인한다. 대답이 아니요이면 제어기가 이동하여 낮은 벌크 압축 온도 임계값(Tc-lower)이 초과되었는지 확인하고 대답이 예이면 제어기(60)는 전술한 조치 중 하나에서 압축 공연비 감소 조치를 취한다. 다음으로, 제어기(60)는 압축 공연비가 최대 임계값(λ-max) 이상인지 확인한다. 대답이 아니요이면 제어기는 하위 벌크 압축 온도 임계값(Tc-lower)이 초과되었는지 확인하기 위해 이동하고, 대답이 예이면(이것이 도 13에 예시된 상황) 제어기(60)가 하나를 변경하거나 사전 혼합 공정에서 작동하는 것부터 압축 착화 공정까지 더 많은 실린더(1)를 사용하고, TDC에서 또는 그 근처에서 분사되는 제2 연료의 양을 조정하여 작동하는 하나 이상의 실린더(1)의 MIP를 감소시킨다. 압축 착화 공정을 통해 사전 혼합 공정에 따라 작동하는 나머지 실린더(1)의 MIP를 증가시키고 이에 따라 사전 혼합 공정에 따라 작동하는 실린더(1)의 공연비를 감소시켜 실화의 위험을 줄이다. 이것이 도 14에 도시된 상황이다. 다음으로, 제어기(60)는 공연비가 하한 및 상한 임계값 사이에 있고 벌크 연소 온도가 사전 혼합 공정에서 작동하는 실린더(1)에 대한 상한 및 하한 임계값 사이인지 여부를 확인한다. 대답이 아니요인 경우 공정이 시작으로 돌아가고 대답이 예인 경우 하나 이상의 실린더(1)이 압축 착화 공정에서 사전 혼합 공정으로 변경되고 그 후 공정이 시작으로 돌아간다.

공연비가 상한 임계값(λ-upper) 이상으로 결정되지 않으면, 제어기(60)는 벌크 압축 온도가 하한 임계값(Tc-lower) 미만인지 확인한다. 대답이 아니요인 경우 제어기(60)는 벌크압축온도가 상한치(Tc-upper) 이상인지 확인하는 다음 단계로 이동하고, 예인 경우 제어기(60)는 벌크압축온도 상승 조치를 취한다. 이후, 제어기(60)는 벌크압축온도가 최소 임계값(Tc-min) 미만인지 확인하고, 응답이 아니요인 경우(60)의 공정은 벌크압축 온도가 최대 임계값(Tc-max) 이상인지 확인하는 단계로 이동한다. 그리고 대답이 예인 경우 제어기(60)는 하나 이상의 실린더(1)를 사전 혼합 공정에서 실행에서압축 착화 공정으로 변경하고 TDC에서 또는 TDC 근처에서 분사되는 제2 연료의 양을 조정한다. 압축 착화 공정으로 작동하는 하나 이상의 실린더(1)의 MIP를 감소시켜 사전 혼합 공정에 따라 작동하는 나머지 실린더(1)의 MIP를 증가시켜 실린더의 벌크 연소 온도를 증가시키기 위해 사전 혼합 공정에 따라 작동한다. 다음으로, 제어기(60)는 공연비가 하한 및 상한 임계값 사이이고 벌크 연소 온도가 사전 혼합 공정에서 작동하는 실린더(1)에 대한 상한 및 하한 임계값 사이인지 여부를 확인한다. 대답이 아니요인 경우 공정이 시작으로 돌아가고 대답이 예인 경우 하나 이상의 실린더(1)가 압축 착화 공정에서 사전 혼합 공정으로 변경되고 그 후 공정이 시작으로 돌아간다.

벌크 압축 온도가 하한 임계값(Tc-lower) 미만으로 결정되지 않으면 제어기(60)는 상위 벌크 압축 온도 임계값(Tc-upper)을 초과하는지 확인하고 대답이 아니요인 경우, 제어기(60)는 압축 공연비가 하한 임계값 미만인지 확인하는 단계로 다시 이동하고, 대답이 예인 경우, 제어기(60)는 위에서 언급된 조치로부터 벌크 온도 감소 조치를 취한다. 다음으로, 제어기(60)는 벌크 압축 온도가 최대 임계값(Tc-max) 이상인지 확인하고, 응답이 "아니요"인 경우 제어기(60)는 압축 공연비가 하한 미만인지 확인하는 단계로 다시 이동하고, 그리고 대답이 예인 경우 제어기(60)는 하나 이상의 실린더(1)를 사전 혼합 공정에서 압축 착화 공정으로 변경하고,압축 착화 공정으로 작동하는 하나 이상의 실린더(1)에서 MIP를 증가시키기 위해 TDC에서 또는 TDC 근처에서 분사되는 제2 연료의 양을 조정하여 그렇게 함으로써 사전 혼합 공정에 따라 작동하는 나머지 실린더(1)에서 MIP를 감소시키고 사전 착화 이벤트의 위험을 줄이기 위해 사전 혼합 공정에 따라 작동하는 실린더(1)에서 벌크 압축 온도를 감소시킨다.

일 실시예에서, 제어기(60)에는 공연비를 증가 또는 감소시키기 위한 이용 가능한 조치 중 어느 것이 엔진의 현재 작동 조건에서 가장 적합한 조치인지를 결정하기 위한 알고리즘, 룩업 테이블, 또는 기타 정보가 제공된다.

일 실시예에서, 공연비에 대한 상한 및 하한 임계값 및 공연비에 대한 최소 및 최대 임계값에 대한 값은 테스트 또는 컴퓨터 시뮬레이션에서 엔진의 테스트 실행으로부터 결정된다. 공연비에 대한 상한 및 하한 임계값과 연료간 비율에 대한 최소 및 최대 임계값에 대한 값은 반드시 일정한 값은 아니며 일반적으로 엔진 부하 및 속도, 주변 조건 등과 같은 다른 매개변수에 따라 달라진다. 제어기(60)는 이러한 값을 룩업 테이블 등에 저장하거나 실제 조건에 대한 정확한 값을 결정하기 위해 알고리즘을 사용한다.

일 실시예에서, 벌크 압축 온도에 대한 상한 및 하한 임계값 및 벌크 압축 온도에 대한 최소 및 최대 임계값에 대한 값은 테스트 또는 컴퓨터 시뮬레이션에서 엔진의 테스트 실행으로부터 결정된다. 벌크 압축 온도의 상한 및 하한 임계값과 벌크 압축 온도의 최소 및 최대 임계값은 반드시 일정한 값은 아니며 일반적으로 엔진 부하 및 속도, 주변 조건 등과 같은 다른 매개변수에 따라 달라진다. 제어기(60)는 이러한 값을 룩업 테이블 등에 저장하거나 알고리즘을 사용하여 실제 조건에 대한 올바른 값을 결정한다.

안전 영역(51), 동작 영역(52) 및 임계 영역(53)은 도 7에 도식적으로 도시되어 있으며, 이들 영역이 반드시 둥근 직사각형의 형상을 가질 필요는 없으며, 도 7은 예시일 뿐이다. 실제로, 작업 영역(52)은 항상 임계 영역(53) 내부에 있고 안전 영역(51)은 항상 작업 영역(52) 내부에 위치하지만, 이러한 영역(51,52)의 윤곽선 모양은 임의의 형태의 폐선일 수 있으며 해당 엔진의 설계 및 특성에 따라 다르다.

다른 실시예에서, 제어기는 실린더 압력 곡선에 기초하여 사전 혼합 작동에서 작동하는 것에서 압축 착화 작동으로 복수의 실린더(1) 중 하나 이상을 변경할 필요성을 결정한다. 도 8은 지연 착화/실화 발생시 압력곡선(가장 낮은 피크 곡선), 정상연소 곡선(중간 피크 곡선) 및 사전 착화/노킹이 발생하는 곡선의 예를 나타내는 그래프이다. 이러한 곡선은 예이며 특히 지연 착화/실화 곡선 및 사전 착화/노킹 곡선(가장 높은 피크가 있는 곡선)은 표시된 예와 크게 다를 수 있다.

이 실시예에서, 제어기(60)는 실린더 압력 곡선을 분석함으로써 실화 및/또는 사전 착화 이벤트와 같은 바람직하지 않은 연소 이벤트의 발생을 검출하고, 사전 착화 또는 실화 이벤트가 발생하는지 여부를 결정하기 위해 이 정보에 기초하여 구성된다.

제어기(60)가 사전 착화 이벤트를 감지하면, 제어기(60)는 하나 이상의 실린더(1)를 사전 혼합 공정에 따른 작동에서 압축 착화 공정으로 변경하고, 사전 혼합 공정에서 여전히 작동 중인 실린더(1)에 의해 전달되어야 하는 토크(MIP)를 감소시키기 위해 압축 착화 공정에 따라 작동하는 실린더(1)에 분사되는 제2 연료의 양을 조정하고, 그렇게 함으로써 사전 혼합 공정에 따라 작동하는 실린더(1)에서 사전 착화 이벤트를 방지한다.

제어기(60)가 실화 또는 지연 착화 이벤트를 감지하면 제어기(60)는 하나 이상의 실린더(1)를 사전 혼합 공정에 따른 작동에서 압축 착화 공정으로 변경하고, 압축 착화 과정에 따라 작동하는 실린더(1)에 분사되는 제2 연료의 양을 조정하여 여전히 사전 혼합 공정에서 작동 중인 실린더(1)에 의해 전달되어야 하는 토크(MIP)를 증가시키고, 그렇게 함으로써 사전 혼합 공정에 따라 작동하는 실린더(1)에서 지연 착화/실화 이벤트를 방지한다.

일 실시예에서, 제어기(60)는 압축 착화 공정에서 실린더(1)를 작동시키는 미리 결정된 시간 범위(또는 엔진 회전수) 후에 압축 착화 공정에 따라 작동하는 실린더(1)의 작동을 사전 혼합 공정로 되돌리도록 구성된다.

다른 실시예에서, 제어기(60)는 사전 혼합 공정에 따라 작동하는 실린더(1)의 공연비 및 벌크 압축 온도를 모니터링하도록 구성되며, 이들 값이 예를 들어 TC-하한과 TC-상한, 바람직하게는 주어진 시간 동안 λ-하한과 λ-상한 사이에서 압축 착화 공정에 따라 작동하는 하나 이상의 실린더(1)의 작동을 다시 사전 혼합 공정으로 변경한다.

일 실시예에서, 사전 혼합 공정에 따라 작동하는 나머지 실린더(1)의 작동 조건(공연비 및/또는 벌크 압축 온도로서)에 상당한 영향을 미치기 위해서, 제어기(60)는 예를 들어 7개 이상의 실린더를 갖는 엔진에서 다수의 실린더(1)를 갖는 엔진에 대해 사전 혼합 작동에서 압축 착화 작동으로 또는 그 반대로 적어도 2개의 실린더(1)의 작동을 변경하도록 구성된다.

일반적으로, 제어기(60)는 제2 연료의 사용을 최소화하는 것이 일반적으로 배출물을 최소화할 것이기 때문에, 제2 연료의 사용을 최소화하기 위해 압축 착화 과정에서 실린더의 작동을 최소화하도록 구성된다.

일반적으로, 제어기(60)는 제2 연료의 사용을 최소화하는 것이 일반적으로 배출물을 최소화할 것이기 때문에, 제2 연료의 사용을 최소화하기 위해 압축 착화 과정에서 실린더의 작동을 최소화하도록 구성된다.

다양한 양태 및 구현이 본 명세서의 다양한 실시예와 관련하여 설명되었다.그러나, 개시된 실시예에 대한 다른 변형은 도면, 개시 및 첨부된 청구범위의 연구로부터 청구된 주제를 실시함에 있어 당업자에 의해 이해되고 영향을 받을 수 있다. 청구항에서 "포함하는"이라는 단어는 다른 요소나 단계를 배제하지 않으며, 부정관사 "a" 또는 "an"은 복수를 배제하지 않는다. 단일 프로세서, 제어기 또는 기타 장치는 청구 범위에 언급된 여러 항목의 기능을 수행할 수 있다. 특정 수단이 서로 다른 종속항에 인용되어 있다는 사실이 측정된 이들의 조합이 유리하게 사용될 수 없다는 것을 나타내지는 않는다. 청구범위에 사용된 참조 부호는 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.

Claims (16)

1. 이중 연료 대형 2행정 터보 과급 유니플로 스캐빈지 내연 엔진에 있어서, 상기 엔진은 제1 연료를 주 연료로 사용하여 작동하도록 구성된 적어도 하나의 작동 모드에 있으며, 상기 엔진은:
   - 복수의 실린더(1),
   - 각 실린더(1)에서 BDC와 TDC 사이를 왕복하는 피스톤(10),
   - BDC에서 TDC로 피스톤(10)의 행정 동안 제1 연료를 유입시키기 위해 상기 복수의 실린더(1) 중 적어도 하나와 연관된 적어도 하나의 연료 유입 밸브(30),
   - 피스톤(10)이 TDC에 있거나 TDC 근처에 있을 때 제2 연료를 분사하기 위해 상기 복수의 실린더(1) 중 적어도 하나와 연관된 적어도 하나의 연료 분사 밸브(50), 및
   - 상기 적어도 하나의 작동 모드에서 실행될 때, 다음을 수행하도록 구성된 제어기(60)를 포함하고:
   - 기본적으로 사전 혼합 공정에 따라 상기 복수의 실린더(1) 모두를 작동하고 및 피스톤(10)이 BDC에서 TDC로 행정하는 동안 상기 제1 연료를 수용하고,
   - 상기 제어기(60)는 사전 혼합 공정에 따라 작동하는 실린더(1)의 실제 연소 조건이 사전 착화 이벤트 또는 실화에 대한 허용할 수 없는 위험이 있는지 여부를 결정하도록 구성되고,
   상기 제어기(60)는:
   상기 제어기(60)가 사전 착화 이벤트 또는 실화에 대해 허용할 수 없는 위험이 있다고 결정한 경우에,
   관련 실린더(1) 중 적어도 하나에 대해 BDC에서 TDC로 피스톤(10)이 행정하는 동안, 상기 제1 연료의 유입을 종료함으로써 복수의 실린더(1) 중 적어도 하나를 사전 혼합 공정에 따라 작동하는 것에서 압축 착화 공정에 따라 작동하는 것으로 변경하도록 구성되고,
   피스톤(10)이 TDC에 있거나 TDC 근처에 있을 때 관련 실린더(1) 중 적어도 하나에 상기 제2 연료의 양을 분사하도록 구성되는,
   이중 연료 대형 2행정 터보 과급 유니플로 스캐빈지 내연 엔진.
   
2. 제1항에 있어서,
   제어기(60)는 다음과 같이 적어도 하나의 관련 실린더(1)에 분사되는 제2 연료의 양을 선택하도록 구성되는:
   사전 혼합 공정에 따라 작동하는 복수의 실린더(1) 중 나머지 실린더(1)의 평균 지시 압력은 사전 착화의 위험이 결정될 때 감소하고,
   사전 혼합 공정에 따라 작동하는 복수의 실린더(1) 중 나머지 실린더(1)의 평균 지시 압력은 실화 위험이 결정될 때 증가되는,
   이중 연료 대형 2행정 터보 과급 유니플로 스캐빈지 내연 엔진.
   
3. 제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제어기(60)는, 일정 시간 또는 엔진 회전수가 경과했을 때, 해당 실린더(1)의 작동이 사전 혼합 공정에 따른 작동에서 압축 착화 공정으로 변경됨에 의하여, 하나 이상의 실린더(1)를 압축 착화 공정에 따른 작동에서 사전 혼합 공정에 따른 작동으로 복귀시키도록 구성되는,
   이중 연료 대형 2행정 터보 과급 유니플로 스캐빈지 내연 엔진.
   
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제어기(60)는 사전 혼합 공정에 따라 작동하는 실린더(1)의 공연비 및 벌크 압축 온도를 모니터링하도록 구성되고, 이들 값이 허용 가능한 범위에서, 바람직하게는 주어진 시간 범위 동안압축 착화 공정에 따라 작동하는 하나 이상의 실린더(1)의 작동을 사전 혼합 공정으로 변경하는,
   이중 연료 대형 2행정 터보 과급 유니플로 스캐빈지 내연 엔진.
   
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   사전 혼합 공정에 따라 작동되는 실린더(1)에 파일럿 연료로서 제2 연료가 전혀 분사되지 않거나 소량의 제2 연료만이 분사되는,
   이중 연료 대형 2행정 터보 과급 유니플로 스캐빈지 내연 엔진.
   
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   각각의 실린더(1)에는 실린더 커버(22)에 중앙에 배치된 배기 밸브(4)의 작동을 위한 가변 타이밍 배기 밸브 작동 시스템이 제공되고, 상기 제어기(60)는 상기 배기 밸브(4)의 개폐 타이밍을 결정 및 제어하도록 구성되며, 다음과 같이 구성되는:
   사전 혼합 공정에 따라 작동하는 복수의 실린더(1)의 실린더(1)에 대한 사전 혼합 공정에 적합한 배기 밸브(4)의 개폐 시간이고, 및
   압축 착화 공정에 따라 작동하는 복수의 실린더(1)의 실린더(1)에 대한압축 착화 공정에 적합한 배기 밸브(4)의 개폐 시간인,
   이중 연료 대형 2행정 터보 과급 유니플로 스캐빈지 내연 엔진.
   
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제어기(60)는 상기 실린더(1)에 대한 공기 비율을 결정하거나 측정하도록 구성되고, 공기가 연료비는 최대 공연비 임계값 이상이고 공연비가 최소 공연비 임계값 미만인 경우 사전 착화 이벤트의 허용할 수 없는 위험을 결정하도록 구성되는,
   이중 연료 대형 2행정 터보 과급 유니플로 스캐빈지 내연 엔진.
   
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제어기(60)는 연소 시작 시에 상기 실린더(1)의 벌크 압축 온도를 결정하거나 측정하도록 구성되고, 벌크 압축 온도가 최소 벌크 압축 온도 미만일 때 실화 이벤트의 허용할 수 없는 위험을 결정하도록 구성되는, 임계값 및 벌크 압축 온도가 최대 벌크 압축 온도 임계값보다 높을 때 사전 착화 이벤트의 허용할 수 없는 위험을 결정하도록 구성되는,
   이중 연료 대형 2행정 터보 과급 유니플로 스캐빈지 내연 엔진.
   
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
   제어기(60)는 상기 실린더(1)의 순간 평균 공연비를 결정하기 위해 공연비 관찰기(46)를 포함하거나 이에 연결되는,
   이중 연료 대형 2행정 터보 과급 유니플로 스캐빈지 내연 엔진.
   
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어기(60)는 상기 실린더(1)의 평균 순간 벌크 압축 온도를 결정하기 위한 벌크 압축 온도 관찰기(47)를 포함하거나 이에 연결된,
    이중 연료 대형 2행정 터보 과급 유니플로 스캐빈지 내연 엔진.
    
11. 이중 연료 대형 2행정 터보 과급식 유니플로 스캐빈지 내연 엔진을 작동시키는 방법에 있어서, 상기 엔진은 제1 연료를 주 연료로 사용하여 작동하도록 구성된 적어도 하나의 작동 모드에 있으며, 상기 엔진은:
    - 복수의 실린더(1),
    - 각 실린더(1)에서 BDC와 TDC 사이를 왕복하는 피스톤(10),
    - BDC에서 TDC로 피스톤(10)의 행정 동안 제1 연료를 유입시키기 위한 실린더(1)와 관련된 적어도 하나의 연료 유입 밸브(30),
    - 피스톤(10)이 TDC에 있거나 TDC 근처에 있을 때 제2 연료를 분사하기 위한 실린더(1) 중 적어도 하나와 연관된 적어도 하나의 연료 분사 밸브(50)를 포함하고,
    - 상기 방법은:
    - 기본적으로 사전 혼합 공정에 따라 피스톤(10)이 BDC에서 TDC로 행정되는 동안 상기 제1 연료를 수용하여 상기 복수의 실린더(1) 모두를 작동하는 단계,
    - 사전 혼합 공정에 따라 작동하는 실린더(1)의 실제 연소 조건이 사전 착화 이벤트 또는 실화에 대한 허용할 수 없는 위험이 있는 것으로 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 방법은:
    사전 착화 이벤트 또는 실화에 대한 허용할 수 없는 위험이 있다고 결정된 경우에,
    관련된 실린더(1) 중 적어도 하나에 대해, 복수의 실린더(1) 중 적어도 하나를 BDC에서 TDC로 피스톤(10)의 행정 동안에 제1 연료의 유입을 종료함으로써 사전 혼합 공정에 따라 작동하는 것에서 압축 착화 공정에 따라 작동하는 것으로 변경하는 단계, 및
    피스톤(10)이 TDC에 있거나 TDC 근처에 있을 때 관련된 실린더(1) 중 적어도 하나에 일정량의 상기 제2 연료를 분사하는 단계로 특징되어지는,
    이중 연료 대형 2행정 터보 과급식 유니플로 스캐빈지 내연 엔진을 작동시키는 방법.
    
12. 제11항에 있어서,
    상기 방법은 다음과 같이 관련된 적어도 하나의 실린더(1)에 분사되는 제2 연료의 양을 선택하는 단계를 포함하고, 상기 방법은,
    사전 혼합 공정에 따라 작동하는 복수의 실린더(1) 중 나머지 실린더(1)의 평균 지시 압력은 사전 착화의 위험이 결정될 때 감소하고,
    사전 혼합 공정에 따라 작동하는 복수의 실린더(1) 중 나머지 실린더(1)의 평균 지시 압력은 실화 위험이 결정될 때 증가되는.
    이중 연료 대형 2행정 터보 과급식 유니플로 스캐빈지 내연 엔진을 작동시키는 방법.
    
13. 제11항 또는 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    해당 실린더(1)의 작동이 사전 혼합 공정에 따른 작동에서 압축 착화 공정으로 변경되었으므로, 일정 시간 또는 엔진 회전수가 경과했을 때, 하나 이상의 실린더(1)를 압축 착화 공정에 따라 작동하는 것에서 사전 혼합 공정에 따라 작동하는 상태로 되돌리는 단계를 포함하는,
    이중 연료 대형 2행정 터보 과급식 유니플로 스캐빈지 내연 엔진을 작동시키는 방법.
    
14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    사전 혼합 공정에 따라 작동하는 실린더(1)의 공연비 및 벌크 압축 온도를 모니터링하고,이러한 값이 허용 가능한 범위에 있을 때, 바람직하게는 주어진 시간 범위 동안, 압축 착화 공정에 따라 작동하는 하나 이상의 실린더(1)의 작동을 사전 혼합 공정으로 변경하는 단계를 포함하는,
    이중 연료 대형 2행정 터보 과급식 유니플로 스캐빈지 내연 엔진을 작동시키는 방법.
    
15. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    사전 혼합 공정에 따라 작동되는 실린더(1)에 파일럿 연료로서 제2 연료를 분사하지 않거나 소량의 제2 연료만을 분사하는 단계를 포함하는,
    이중 연료 대형 2행정 터보 과급식 유니플로 스캐빈지 내연 엔진을 작동시키는 방법.
    
16. 제11항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 실린더에는 실린더 커버(22)에 중앙에 배치된 가변 타이밍 배기 밸브(4)가 제공되고, 상기 방법은:
    사전 혼합 공정에 따라 작동하는 복수의 실린더(1)의 실린더(1)에 대한 사전 혼합 공정에 적합한 배기 밸브(4)의 개폐 타이밍 단계, 및
    압축 착화 공정에 따라 작동하는 복수의 실린더(1) 중 실린더(1)에 대한압축 착화 공정에 적합한 배기 밸브(4)의 개폐 타이밍 단계를 포함하는,
    이중 연료 대형 2행정 터보 과급식 유니플로 스캐빈지 내연 엔진을 작동시키는 방법.

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