KR20230120989A - 내연기관 및 작동 방법 - Google Patents

내연기관 및 작동 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20230120989A
KR20230120989A KR1020230007004A KR20230007004A KR20230120989A KR 20230120989 A KR20230120989 A KR 20230120989A KR 1020230007004 A KR1020230007004 A KR 1020230007004A KR 20230007004 A KR20230007004 A KR 20230007004A KR 20230120989 A KR20230120989 A KR 20230120989A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
knock index
internal combustion
combustion engine
cylinder
pressure
Prior art date
Application number
KR1020230007004A
Other languages
English (en)
Inventor
프리돌린 언퍼그
마르티노 페레티
Original Assignee
빈터투르 가스 앤 디젤 아게
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 빈터투르 가스 앤 디젤 아게 filed Critical 빈터투르 가스 앤 디젤 아게
Publication of KR20230120989A publication Critical patent/KR20230120989A/ko

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1454—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0047—Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/08—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed simultaneously using pluralities of fuels
    • F02D19/10—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed simultaneously using pluralities of fuels peculiar to compression-ignition engines in which the main fuel is gaseous
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B19/00—Engines characterised by precombustion chambers
    • F02B19/10—Engines characterised by precombustion chambers with fuel introduced partly into pre-combustion chamber, and partly into cylinder
    • F02B19/1019—Engines characterised by precombustion chambers with fuel introduced partly into pre-combustion chamber, and partly into cylinder with only one pre-combustion chamber
    • F02B19/108—Engines characterised by precombustion chambers with fuel introduced partly into pre-combustion chamber, and partly into cylinder with only one pre-combustion chamber with fuel injection at least into pre-combustion chamber, i.e. injector mounted directly in the pre-combustion chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B25/00—Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders
    • F02B25/02—Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders using unidirectional scavenging
    • F02B25/04—Engines having ports both in cylinder head and in cylinder wall near bottom of piston stroke
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F02D35/02—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
    • F02D35/023—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions by determining the cylinder pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F02D35/02—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
    • F02D35/027—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions using knock sensors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D37/00—Non-electrical conjoint control of two or more functions of engines, not otherwise provided for
    • F02D37/02—Non-electrical conjoint control of two or more functions of engines, not otherwise provided for one of the functions being ignition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0047—Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
    • F02D41/005—Controlling exhaust gas recirculation [EGR] according to engine operating conditions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0047—Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
    • F02D41/0065—Specific aspects of external EGR control
    • F02D41/0072—Estimating, calculating or determining the EGR rate, amount or flow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • F02D41/1406—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method with use of a optimisation method, e.g. iteration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/40—Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F02D41/402—Multiple injections
    • F02D41/403—Multiple injections with pilot injections
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D43/00—Conjoint electrical control of two or more functions, e.g. ignition, fuel-air mixture, recirculation, supercharging or exhaust-gas treatment
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/04—EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
    • F02M26/06—Low pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust downstream of the turbocharger turbine and reintroduced into the intake system upstream of the compressor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P5/00—Advancing or retarding ignition; Control therefor
    • F02P5/04—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions
    • F02P5/045—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions combined with electronic control of other engine functions, e.g. fuel injection
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P5/00—Advancing or retarding ignition; Control therefor
    • F02P5/04—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions
    • F02P5/145—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions using electrical means
    • F02P5/15—Digital data processing
    • F02P5/152—Digital data processing dependent on pinking
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P5/00—Advancing or retarding ignition; Control therefor
    • F02P5/04—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions
    • F02P5/145—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions using electrical means
    • F02P5/15—Digital data processing
    • F02P5/152—Digital data processing dependent on pinking
    • F02P5/1522—Digital data processing dependent on pinking with particular means concerning an individual cylinder
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/40—Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

본 발명은 내연기관(10) 및 내연기관의 작동방법에 관한 것이다. 내연기관(10)은 적어도 가스 모드에서 작동 가능한 대형 선박 엔진 또는 고정식 엔진이다. 내연기관(10)은 적어도 200mm의 내경(12)을 갖는 적어도 하나의 연소 실린더(11)를 포함한다. 실린더(11)는 특히 파일럿 분사 시스템(13)을 포함하는 프리-챔버를 포함한다. 내연기관(10)은 실린더(11)에 유체 연료를 공급하기 위한 적어도 하나의 가스 유입 밸브(14)를 포함한다. 내연기관(10)은 바람직하게는 저압의 배기가스 재순환 경로(16)를 포함한다. 내연기관(10)은 적어도 하나의 실린더(11) 내의 압력을 나타내는 신호를 제공하기 위한 적어도 하나의 센서(17)를 갖는 압력 측정 유닛(16)을 포함한다. 내연기관(10)은 압력 측정 유닛(16)으로부터 신호를 수신하고, 그 신호에 기초하여 노크 인덱스를 결정하고, 그 노크 인덱스를 미리 결정된 값과 비교하고, 결정된 노크 인덱스가 노크 지수 값 또는 노크 지수 간격보다 낮거나 높은 경우, EGR율, 점화 이벤트 시간, 예를 들어 파일럿 점화 시간 또는 파일럿 연료 분사 시간, 및/또는 공급되는 유체 연료의 양을 조정하도록 구성된 제어 유닛(18)을 포함한다.

Description

내연기관 및 작동 방법{INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND METHOD FOR OPERATING}
본 발명은 내연기관 및 내연기관을 작동하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 바람직하게는 실린더 내경이 200mm 이상인 대형 선박용 엔진 또는 고정식 엔진과 같은 내연기관에 관한 것이다. 이 엔진은 바람직하게는 2행정 엔진 또는 2행정 크로스헤드 엔진이다.
엔진은 디젤 또는 가스 엔진, 이중 연료 또는 다중 연료 엔진일 수 있다. 이러한 엔진에서는 가스 연료 또는 액체 및/또는 가스 연료의 연소는 물론 자기착화 또는 강제 점화가 가능하다.
내연기관이라는 용어는 연료의 자기착화를 특징으로 하는 디젤 모드뿐만 아니라 연료의 포지티브 점화(positive ignition) 또는 두 가지의 혼합에서 예를 들어 스파크 점화를 특징으로 하는 Otto 모드에서 작동되는 대형 엔진을 말한다. 또한, 내연기관이라는 용어는 특히 이중 연료 엔진 및 연료의 자기착화가 다른 연료의 포지티브 점화를 위해 사용되는 대형 엔진을 포함한다.
엔진에는 내부에 피스톤이 있는 실린더가 하나 이상 있다. 피스톤은 크랭크축에 연결되어 있다. 피스톤은 엔진 작동시 상사점(TDC)과 하사점(BDC) 사이를 왕복한다. 실린더는 일반적으로 흡기를 위한 적어도 하나의 공기 통로 개구, 특히 실린더의 라이너에 배열된 흡기구, 및 배기를 위한 적어도 하나의 공기 통로 개구, 특히 실린더의 커버에 배열된 배기구를 가진다. 바람직하게는, 공기 흡입구는 소기 공기 리시버와 유체 연결되어 있다.
내연기관은 종방향으로 플러시되는 2행정 엔진일 수 있다.
엔진 속도는 바람직하게는 800 RPM(4행정) 미만, 그리고 보다 바람직하게는 저속 엔진의 지정을 나타내는 200 RPM(2행정) 미만이다.
연료는 디젤 또는 해양 디젤유 또는 중유 또는 유제 또는 슬러리, 메탄올 또는 에탄올, 및 액화천연가스(LNG), 액화석유가스(LPG) 등과 같은 가스일 수 있다.
요청 시 추가할 수 있는 추가 연료는 다음과 같다: LBG(액화 바이오가스), 생물학적 연료(예: 조류 연료 또는 해조류 오일), 수소, CO2 합성 연료(예: Power-To-Gas 또는 Power-To-Liquid에서 제조).
대형 선박, 특히 화물 운송용 선박은 일반적으로 내연기관, 특히 디젤 및/또는 가스 엔진, 대부분 2행정, 크로스헤드 엔진으로 구동된다. 중유, 선박용 15 디젤유, 경유 또는 기타 액체와 같은 액체 연료와 LNG, LPG 등과 같은 기체 연료가 엔진에서 연소되는 경우, 이 연소 과정에서 발생하는 배기가스는 IMO Tier III와 같은 기존 규칙을 준수하기 위해 정화해야 하다.
본 출원 안에서 내연기관은 바람직하게는 가스 모드에서 작동될 수 있다. 실린더 내에서 기화하는 액체인 가스 연료 또는 가압 가스와 같은 유체 연료는 가스 유입 밸브에 의해 제공되며 토크 생성에 사용된다. 가스 모드에서 추가로 파일럿 분사라고도 하는 소량의 액체 연료를 분사하여 유도 점화를 수행할 수 있다.
내연기관은 일반적으로 실린더에서 배출되는 배기가스를 이용하여 실린더에 공급되는 공기의 양을 증가시키는 터보차저를 포함한다. 터보차저에 의해 압축된 공기는 흡기용 공기 통로 개구에 유체 연결되어 있는 소기 리시버(scavenging receiver)에 공급될 수 있다.
새로운 공기와 유체 연료 외에도 배기가스와 같은 불활성 가스가 실린더에 유입될 수 있다. 엔진은 고압 또는 저압의 배기가스 재순환 경로를 포함할 수 있다. 저압 배기가스 재순환의 경우 배기가스는 새로운 공기와 혼합되기 전에 터보차저의 터빈을 통과하고/하거나 터보차저의 컴프레셔를 통과하여 소기 공기의 일부로 실린더로 들어간다.
조기 점화, 노킹 또는 실화와 같은 비정상적인 연소 과정은 특히 새로운 공기와 가스의 비, 즉 람다(Lambda)라고도 하는 공기-연료 등가 비율 또는 공기-대-연료 비율이 특정 범위 안에 있지 않을 때 발생한다.
가스 함량이 너무 높으면, 공기-연료 혼합물이 너무 농후해진다. 그 혼합물의 연소는 예를 들어 자기착화에 의해 너무 빠르게 또는 너무 일찍 발생하여 조기 점화 또는 엔진 노킹을 유발할 수 있다. 공기 함량이 너무 높으면 공기-연료 혼합물이 너무 희박해지고 바람직하지 않은 지연 연소 또는 심지어 실화가 발생할 수 있고, 이는 물론 엔진의 효율적 및 저공해 작동에 부정적인 영향을 미친다. 특히 가스 함량이 너무 높은 것과 공기 함량이 너무 높은 것 이들 두 가지 상태는 비정상적인 연소 과정으로 지정된다. 따라서 가스 모드에서는 공기-가스 혼합물의 자기착화 없는 연소 프로세스를 얻기 위해 노력한다. 연소 과정은 공기-가스 혼합물이 너무 풍부하지도 희박하지도 않은 그 경계 사이에서 발생하여야 하다.
노킹과 같은 비정상적인 연소 과정을 줄이거나 회피하기 위해 배기가스와 같은 불활성 가스가 실린더에 도입될 수 있는 것으로 알려져 있다.
본 발명의 목적은 종래기술의 단점을 회피하고 특히 최적의 연비를 제공하면서 노킹을 방지할 수 있는 내연기관 및 내연기관의 작동 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면 내연기관은 적어도 가스 모드에서 작동 가능한 대형 선박 엔진 또는 고정식 엔진이다.
가스 모드에서 작동 가능하다는 것은 연료 가스가 실린더에 유입되거나 실린더에 들어갈 때 즉시 기화되는 고압 연료 액체가 실린더에 유입된다는 것을 의미하다. 내연기관은 실린더에 연료를 공급하기 위한 적어도 하나의 가스 유입 밸브를 포함한다. 각각의 실린더는 연료 유체 유입 밸브를 포함할 수 있다. 연료 유체는 예를 들어 LNG 탱크로부터 연료 유체 유입 밸브로 공급될 수 있다.
내연기관은 적어도 200mm의 내경을 가지는 적어도 하나의 실린더를 포함한다. 실린더는 예를 들어 파일럿 점화 시스템 또는 스파크 점화 시스템을 갖춘 프리-챔버(pre-chamber)를 포함하다.
내연기관은 배기가스 재순환 경로를 더 포함한다. 바람직하게는 배기가스 재순환 경로는 저압 배기가스 재순환 경로이다. 특히 내연기관은 터보차저를 포함하고, 이 터보차저는 배기가스의 적어도 일부가 터보차저의 터빈을 통과하여 터보차저의 압축기로 재순환되고, 그 재순환된 배기가스가 새로운 공기와 함께 실린더에 공급되도록 배열된다.
특히, 내연기관은 소기 공기 리시버를 포함하고, 그 리시버로부터 새로운 공기와 재순환된 배기가스가 실린더의 하부에 배열된 개구부로 안내될 수 있다.
내연기관은 적어도 하나의 실린더 내의 압력을 나타내는 신호를 제공하기 위한 적어도 하나의 센서를 갖는 압력 측정 유닛을 더 포함한다. 바람직하게는 압력 측정 유닛은 각각의 실린더에 대해 적어도 하나의 센서를 포함한다. 센서는 압력 센서일 수 있다.
내연기관은 압력 측정 유닛의 신호, 특히 모든 실린더의 모든 신호를 수신하도록 구성된 제어 유닛을 더 포함한다. 제어 유닛은 그 신호에 기초하여 노크 인덱스(knock index), 특히 각각의 실린더에 대한 노크 인덱스를 결정하도록 추가로 구성된다.
제어 유닛은 노크 인덱스를 미리 결정된 노크 인덱스 값 또는 미리 결정된 노크 인덱스 인터벌(knock index interval)과 비교하도록 추가로 구성된다. 노크 인덱스 값 및/또는 노크 인덱스 인터벌은 예를 들어 실린더의 치수, 실린더의 고유 진동수 및/또는 공장 테스트에서 구체화된 경험치에 기초하여 미리 결정될 수 있다.
제어 유닛은 결정된 노크 인덱스가 일정 노크 인덱스 값 또는 노크 인덱스 인터벌보다 낮거나 높은 경우, 배기가스 재순환율(exhaust gas recirculation rate: EGR rate)(EGR율), 점화 이벤트 시간, 예를 들어 파일럿 점화 시간 또는 파일럿 연료 분사 시간 및/또는 공급된 유체의 양을 조정하도록 추가로 구성된다.
제어 유닛은 MAPO-값 및/또는 IMPO-값을 결정함으로써 노크 인덱스를 결정하도록 구성될 수 있다.
일반적으로 원 압력 신호가 예를 들어 0.2 내지 20kHz 사이의 통과 대역에 있는, 대역 통과 필터링된 압력 신호(band pass filtered pressure signal)로 전송된다. 바람직하게는 0.5 kHz 내지 10 kHz의 대역 통과 필터링 윈도우를 적용할 수 있다.
대역 통과 필터는 압력 측정 장치의 일부이거나 제어 장치의 일부일 수 있다.
이 대역 통과 필터 신호로부터 절대값이 결정될 수 있다.
MAPO 값은 압력 진동의 최대 진폭이며 다음 공식에 의해 결정된다:
IMPO 값은 압력 진동 모듈의 적분이며 다음 공식에 의해 결정된다:
여기서: 는 필터링된 실린더 내 압력이고, N은 계산된 사이클의 개수이고, 는 계산 윈도우의 시작에 대응하는 크랭크각이고, 는 계산 윈도우의 값임
노크 인덱스는 압력 진동 계수(IMPG)의 적분, 열 방출률(ROHR) 또는 순 누적 열 방출(CHRNET)을 계산하여 결정할 수도 있다.
배기가스의 재순환이 노킹을 감소시키는 것으로 알려졌다. 그러나 배기가스가 많을수록 연소 효율이 떨어질 수 있다. 따라서 노킹을 방지할 수 있는 가장 낮은 배기가스 비율을 사용해야 하다.
내연기관은 바람직하게는 복수의 n개 실린더를 포함하고(여기서, n은 1보다 큼), 압력 측정 유닛은 각각의 실린더 내의 압력을 나타내는 신호를 제공한다.
제어 유닛은 조정 절차를 수행하도록 구성될 수 있으며, 제어 유닛은 제1 EGR율을 설정하도록 구성된다. EGR율은 일반적으로 하나의 공통 터보차저에 의해 공급되는 모든 실린더에 대해 공통적인 매개변수이다.
제1 세팅은 예를 들어 공장 테스트에서 미리 결정된 맵에서 가져올 수 있다.
EGR율은 제1 EGR율 스텝만큼 감소될 수 있고, 각 실린더에 대한 노크 인덱스가 결정될 수 있다.
결정된 노크 인덱스가 적어도 하나의 실린더에 대한 노크 인덱스 값 또는 노크 인덱스 인터벌보다 낮거나 높은 경우, 제어 유닛은 각 실린더에 대해 점화 시간, 예를 들어 파일럿 연료 분사 시간 또는 스파크 점화 시간을 조정하도록 구성된다.
n-2 또는 n/2 보다 많은 실린더가 조정된 경우에는 EGR율을 일정하게 유지해야 하다.
아니면 EGR율이 다시 감소할 수 있고 각 실린더에 대해 노크 인덱스가 다시 결정되고 개별 실린더는 점화 시간을 조정하여 조정할 수 있다.
EGR율이 일정하게 유지되어야 할 때까지 이 절차를 반복할 수 있다.
대안적으로, 미리 정의된 설정값에 따라 EGR율을 설정할 수 있다. 제어 유닛은 각각의 실린더에 대한 노크 인덱스를 결정하도록 구성될 수 있다. 노크 인덱스가 적어도 하나의 실린더에 대한 노크 인덱스 값 또는 노크 인덱스 인터벌보다 크면, 제어 유닛은 각각의 실린더에 대한 점화 시간을 조정하도록 구성될 수 있다. 제어 유닛은 전체 n개 실린더 중 적어도 미리 정해진 개수, 예를 들어 n-2 실린더 또는 n/2 실린더가 상기 노크 인덱스 값 또는 노크 인덱스 인터벌 이상의 신호를 제공하면 EGR율을 증가시키도록 구성된다.
그 후 각 실린더에 대해 노크 인덱스를 계산할 수 있다. 제어 유닛은 각 라운드의 조절 후에 노크 인덱스의 모니터링을 다시 시작할 수 있다.
노크 인덱스의 모니터링은 점화 타이밍 및 EGR율이 전술한 절차에 따라 조정될 수 있도록 지속적으로 실행될 수 있다.
이렇게 하면 정해진 기준에 따라 n-2 또는 n/2 실린더 이하와 같은 일부 장치만 노킹이 있는 경우 전체 EGR율의 변화를 피할 수 있다.
점화 시간은 예를 들어 이전 점화 이벤트의 크랭크각의 1 내지 2도 후에 점화를 유발함으로써 나중 시점에서 점화를 유발함으로써 조정될 수 있다.
제어 유닛은 특정 간격, 특히 1 내지 10 사이클, 더 구체적으로는 매 5 내지 10 사이클의 엔진 작동 후 계속 상술한 조정 절차를 수행하도록 구성될 수 있다.
본 출원에서 "사이클"이라는 용어는 실린더 소기, 압축, 열 방출/연소, 팽창/작동 행정이 발생하는 크랭크 샤프트의 1회전의 기간과 관련된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 내연기관은 특히 노크 인덱스를 결정하기 전에 점화 이벤트로 인한 진동 압력파와 노킹 이벤트로 인한 진동 압력파를 구별하도록 구성된 제어 유닛을 포함한다.
제어 유닛은 점화 이벤트의 크랭크각에 가까운 제1 크랭크각 범위(CRI)에서의 진동과 사이클의 압력 코스의 최대치의 크랭크각에 가까운 제2 크랭크각 범위(CRII)에서의 진동을 식별하고 비교하도록 구성될 수 있다.
점화 과정에 의해 발생하는 연소실의 압력 진동은 예를 들어 파일럿 점화 또는 파일럿 연료 분사에 의해 발생하는 점화 이벤트 직후에 이미 존재하다.
이 진동은 점화 이벤트에 가까운 제1 크랭크각 범위 내에서 감지할 수 있다. 제1 크랭크각 범위는 점화 이벤트의 크랭크각으로부터 제1 크랭크각 거리에서 시작하여 점화 이벤트의 크랭크각으로부터 제2 크랭크각 거리에서 끝나는 크랭크각 인터벌을 커버할 수 있고, 여기서 제2 크랭크각 거리는 제1 크랭크각 거리보다 크다.
제1 크랭크각 거리는 2°일 수 있고, 제2 크랭크각 거리는 4°일 수 있다.
제1 크랭크각 범위 CRI는 다음과 같이 정의될 수 있다.
CRI = {θignition + θ1 ; θignition + θ2},
여기서 θignition는 예를 들어 파일럿 연료의 분사에 의해 발생하는 점화 이벤트의 크랭크각이고, θ1은 제1 크랭크각 거리이고, θ2는 제1 크랭크각 거리보다 큰 제2 크랭크각 거리이다. 제1 크랭크각 거리 θ1과 제2 크랭크각 거리 θ2는 제어 시스템에서 설정해야 하는 변수이다. θignition + θ1은 전형적으로 파일럿 연료 분사 θPIT의 크랭크각 이후 약 1°내지 2°CA일 수 있다. θignition + θ2는 전형적으로 파일럿 연료 분사 θPIT의 크랭크각 이후 약 4°내지 6°CA일 수 있다.
노킹 이벤트로 인한 진동은 일반적으로 최대 실린더 압력의 크랭크각 주변에서의 제2 크랭크각 범위 내에 있는 연소 과정의 후기 단계에서 나타난다. 제2 크랭크각 범위는 예를 들어 최대 실린더 압력의 크랭크각 마이너스 5°의 크랭크각에서 시작하여 최대 실린더 압력의 크랭크각 플러스 10°의 크랭크각까지 지속되는 크랭크각 인터벌을 커버할 수 있다.
제2 크랭크각 범위 CRII는 다음과 같이 정의될 수 있다.
CRII = {θpmax + θ3 ; θpmax + θ4},
여기서 θpmax는 최대 실린더 압력의 크랭크각이고, θ3은 제3 크랭크각 거리이고, θ4는 제4 크랭크각 거리이다. 제3 크랭크각 거리(θ3)와 제4 크랭크각 거리(θ4)는 제어 시스템에서 설정해야 하는 변수이다. θ3은 일반적으로 약 -10°CA 내지 -5°CA이다. θ4는 일반적으로 약 +5°CA 내지 +10°CA이다.
가능한 규칙에 따르면, 제2 크랭크각 범위 CRII에서 압력 진동이 제1 인터벌interval) CRI에서의 압력 진동의 계수 x 배를 초과하지 않는 경우 그 압력 진동은 노킹으로 여기지 않는다.
계수 x는 제어 시스템에서 설정해야 하는 변수이다. 일반적으로 x는 약 1.5 내지 2.5이다.
압력 진동은 각각의 기간 내에서 대역 통과 필터링된 압력 신호의 최대 압력 진동 진폭에 의해 주어질 수 있다.
또는, 압력 진동은 예를 들어 해당 기간 내의 MAPO 또는 IMPO 값 또는 기타 적합한 방법으로 정량화할 수 있다.
필터링된 압력 신호를 생성하기 전이나 후에, 제어 장치는 압력 신호가 노킹 이벤트로 평가되는지 확인할 수 있다. 제어 유닛은 노크 인덱스를 결정하기 위해 압력 코스의 제2 크랭크각 범위 CRII만을 고려할 수 있다.
대형 엔진의 경우, 진동 주파수가 소형 엔진보다 작기 때문에, 계산 노력이 너무 크지 않도록 샘플링 레이트를 선택할 수 있다. 일반적으로 1000Hz-5000Hz의 샘플링 레이트, 특히 1000-2500Hz의 샘플링 레이트를 선택할 수 있다.
일반적으로 압력 진동의 진폭에 가장 크게 기여하는 노크 주파수는 제1 접선 모드, 제2 접선 모드 및 제1 방사형 모드이다. 2행정 대구경 엔진에서 이러한 모드에 대한 일반적인 노크 주파수 fknock은 500Hz 내지 2500Hz 범위이다. 따라서 5000Hz의 샘플링 레이트는, 샘플링 레이트가 진동 주파수의 최소 2배이어야 하므로 제1 접선 모드, 제2 접선 모드 및 제1 방사형 모드를 측정할 수 있다.
제1 접선 모드가 노킹으로 인한 연소실의 압력 진동에 가장 크게 기여하므로, 예를 들어 직경이 0.92m인 대구경에 대한 샘플링 레이트 1250Hz, 예를 들어 직경이 0.5m인 중구경에 대한 샘플링 레이트 2500Hz는 각각 노킹을 감지하기에 충분하다.
제어 유닛은 EGR 밸브를 설정함으로써 및/또는 배압 밸브를 설정함으로써 및/또는 EGR 블로워를 설정함으로써 EGR율을 설정하도록 구성될 수 있다.
상기 문제는 또한 다음의 단계를 포함하는 전술한 내연기관 작동 방법에 의해 해결된다. 적어도 하나의 실린더 내의 압력을 나타내는 신호가 제공된다. 그 신호에 기초하여, 특히 MAPO 값 또는 IMPO 값을 결정함으로써 노크 인덱스가 결정된다.
이 노크 인덱스를 미리 정해진 노크 인덱스 값 또는 노크 인덱스 인터벌과 비교한다. 결정된 노크 인덱스가 노크 인덱스 값 또는 노크 인덱스 인터벌보다 낮거나 높은 경우, EGR율, 점화 이벤트 시간, 예를 들어 파일럿 점화 시간 또는 파일럿 연료 분사 시간, 및/또는 공급된 유체 연료의 양이 조정된다.
노킹 프로세스의 감소는 폐루프 제어 절차에서 수행될 수 있다.
EGR율은 각 실린더별로 노크 인덱스가 결정된 후 제1 EGR율부터 감소 또는 증가될 수 있다. 결정된 노크 인덱스가 적어도 하나의 실린더에 대한 노크 인덱스 값 또는 노크 인덱스 인터벌보다 낮거나 높으면 각 실린더에 대해 점화 시간이 조정된다.
n-2 이상의 실린더 또는 n/2 이상의 실린더가 이미 조정된 경우, EGR율을 변경해서는 안 된다.
그렇지 않으면 EGR율이 다시 변경될 수 있고 모든 실린더에 대해 노크 인덱스가 결정되고 점화 시간이 조정될 수 있다.
예를 들어 n-2 또는 n/2 실린더와 같이 사전 결정된 수의 실린더가 조정되자마자 절차는 중지된다.
또는, 미리 정의된 설정값에 따라 EGR율을 설정할 수 있다. 노크 인덱스는 각 실린더에 대해 결정될 수 있다. 노크 인덱스가 적어도 하나의 실린더에 대해 미리 결정된 노크 인덱스 값 또는 미리 결정된 노크 인덱스 인터벌보다 크면, 점화 시간이 각각의 실린더에 대해 조정될 수 있다. EGR율은 전체 n개의 실린더 중 적어도 미리 정해진 수, 예를 들어 n-2 실린더 또는 n/2 실린더가 노크 인덱스 값 또는 노크 인덱스 인터벌 이상의 신호를 제공하는 경우에 증가시킬 수 있다.
그 후 각 실린더에 대해 노크 인덱스를 계산할 수 있다. 제어 유닛은 각 라운드의 조정 후에 노크 인덱스 모니터링을 다시 시작할 수 있다.
바람직하게는, 본 방법은 예를 들어 파일럿 점화 또는 파일럿 연료 분사와 같은 점화 이벤트로 인한 진동 압력파로부터 노킹 이벤트로 인한 진동 압력파를 구별하는 단계를 포함한다.
내연기관은 터빈 및 압축기를 갖는 터보차저를 포함할 수 있다.
이하에서, 도면을 사용하여 실시예에서 본 발명을 더 설명한다. 동일한 참조 번호는 기능적으로 대응하는 특징부를 나타낸다.
도 1은 내연기관의 개략도를 나타내고;
도 2는 노크 인덱스의 결정을 개략적으로 나타내고;
도 3은 파일럿 연소로 인한 진동 압력 곡선을 개략적으로 나타내고;
도 4는 노킹 이벤트로 인한 진동 압력 곡선을 개략적으로 나타낸다.
도 1은 적어도 200mm의 내경(12)을 가지는 실린더(11)를 포함하는 대형 선박 엔진인 내연기관(10)을 도시한다.
실린더는 파일럿 분사 시스템(13)을 포함하고 실린더는 가스 유입 밸브(14)를 포함한다.
내연기관(10)은 배기가스가 터보차저(22)의 터빈을 통과하고 터보차저(22)의 압축기(23)를 통해서 새로운 공기와 함께 소기 공기 리시버(24)로 안내되도록 배열된 저압 배기가스 재순환 경로(16)를 포함한다.
재순환되는 배기가스의 비율(EGR율)은 EGR 밸브(19) 및/또는 배압 밸브(20)를 설정함으로써 설정될 수 있다.
내연기관(10)은 실린더(11) 내의 압력을 나타내는 신호를 제공하기 위한 센서(17), 예를 들어 압력 센서를 갖는 압력 측정 유닛(16)을 포함한다.
내연기관(10)은 압력 측정 유닛(16)의 신호를 수신하도록 구성된 제어 유닛(18)을 더 포함하며, 상기 제어 유닛은 압력 신호에 기초하여 노크 인덱스를 결정하도록 추가로 구성된다. 제어 유닛(18)은 노크 인덱스를 미리 결정된 노크 인덱스 값 및/또는 노크 인덱스 인터벌과 비교하도록 구성된다. 제어 유닛(18)은 EGR율, 사전 점화 시간 및/또는 공급된 유체 연료의 양을 조정하도록 구성된다.
도 2는 노크 인덱스의 결정을 개략적으로 나타낸다. 압력 신호 p(θ)(여기서, θ는 크랭크각)는 대역 통과 필터(25)를 통과하여 압력 신호의 하강 부분의 진동 부분 pf(θ)를 수신한다. 그런 다음 절대값이 결정되고 이로부터 MAPO 값 및/또는 IMPO 값이 계산될 수 있다.
도 3과 4는 서로 다른 이유로 인한 압력 곡선의 진동을 개략적으로 나타낸다.
각각의 도면은 각각의 압력 코스 p(θ)(최대값 pmax를 갖는 상승 및 하강 부분) 및 한 사이클 동안 크랭크각 θ에 대한 대역 통과 필터링된 실린더 압력 pf(θ)를 나타낸다.
대역 통과 필터링된 실린더 압력 pf(θ)는 두 경우 모두 진동한다. 그러나 각각의 대역 통과 필터링된 실린더 압력의 진동의 정도는 다른 크랭크각 제어 범위 CRI 및 CRII에 대해 다르다.
제1 제어 범위 CRI는 본 예에서 파일럿 분사의 크랭크각 θPIT에 가까운 파일럿 점화의 크랭크각 θignition에서 시작하는 크랭크각 인터벌을 포함한다.
제1 제어 범위 CRI는 8°CA의 범위를 가질 수 있다.
제2 제어 범위 CRII는 실린더 내 압력 코스의 최대 압력값 pmax의 크랭크각 θpmax 주위의 크랭크각 인터벌을 커버한다. 제2 제어 범위 CRII는 12°CA의 범위를 가질 수 있고 θpmax - 4°CA에서 시작하여 θpmax + 8°CA에서 끝날 수 있다.
일반적으로, 도 3에 도시된 바와 같이,
- 제1 제어 범위 CRI 내에서 대역 통과 필터링된 실린더 압력의 최대 진폭이 0.5 bar보다 큰 경우, 그리고
- 제2 제어 범위 CRII 내에서 대역 통과 필터링된 실린더 압력의 최대 진폭이 제1 제어 범위(CRI) 내의 대역 통과 필터링된 실린더 압력의 최대 진폭에 계수 x를 곱한 값보다 작은 경우(여기서, 계수 x는 x = 2.5일 수 있음)에 진동은 노킹으로 간주되지 않는다.
일반적으로, 도 4에 도시된 바와 같이,
- 제2 제어 범위 CRII 내에서 대역 통과 필터링된 실린더 압력의 최대 진폭이 2.5 bar보다 큰 경우, 그리고
- 제1 제어 범위 CRI 내의 대역 통과 필터링된 실린더 압력의 최대 진폭이 제2 제어 범위 CRII 내의 대역 통과 필터링된 실린더 압력의 최대 진폭을 계수 x로 나눈 값보다 작은 경우(여기서, 계수 x는 x = 2.5일 수 있음)에 노킹 이벤트로 인한 진동이 발생하다.
따라서, 각 제어 범위 CRI 및 CRII에서 진동을 식별하고 비교함으로써, 노킹 이벤트와 점화 이벤트로 인한 진동 압력파와 구별될 수 있다.

Claims (13)

  1. 내연기관(10), 즉 적어도 가스 모드에서 작동 가능한 대형 선박 엔진 또는 고정식 엔진으로서,
    상기 내연기관(10)은 적어도 200mm의 내경(12)을 갖는 적어도 하나의 실린더(11)를 포함하고,
    상기 실린더(11)는 파일럿 분사 시스템(13)을 포함하는 프리-챔버를 포함하며,
    상기 내연기관(10)은 실린더(11)에 유체 연료를 공급하기 위한 적어도 하나의 가스 유입 밸브(14)를 포함하고;
    상기 내연기관(10)은 배기가스 재순환 경로(16), 바람직하게는 저압의 배기가스 재순환 경로를 포함하고,
    상기 내연기관(10)은 적어도 하나의 실린더(11) 내의 압력을 나타내는 신호를 제공하기 위한 적어도 하나의 센서(17)를 갖는 압력 측정 유닛(16)을 포함하고,
    상기 내연기관(10)은 제어 유닛(18)을 포함하되, 상기 제어 유닛은,
    상기 압력 측정 유닛(16)의 신호를 수신하고,
    그 신호에 기초하여 노크 인덱스를 결정하고,
    상기 노크 인덱스를 미리 결정된 노크 인덱스 값 또는 노크 인덱스 인터벌과 비교하고, 그리고
    상기 결정된 노크 인덱스가 상기 노크 인덱스 값 또는 노크 인덱스 인터벌보다 아래 또는 위에 있는 경우, EGR율, 점화 이벤트의 시간, 예를 들어 파일럿 점화 시간 또는 파일럿 연료 분사 시간, 및/또는 공급되는 유체 연료의 양을 조정하도록 구성된, 내연기관(10).
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어 유닛(18)은 MAPO 값 및/또는 IMPO 값을 결정함으로써 상기 노크 인덱스를 결정하도록 구성된, 내연기관(10).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 내연기관(10)은 복수의 n개의 실린더(11)를 포함하고, 상기 압력 측정 유닛(16)은 각각의 실린더(11) 내의 압력을 나타내는 신호를 제공하고,
    상기 제어 유닛(18)은 조정 절차를 수행하도록 구성되며, 상기 제어 유닛(18)은,
    제1 EGR율을 설정하기 위해,
    (i) 제1 EGR율-스텝만큼 EGR율을 감소시키고;
    (ii) 각 실린더에 대한 노크 인덱스를 결정하고;
    (iii) 결정된 노크 인덱스가 적어도 하나의 실린더에 대한 노크 인덱스 값 또는 노크 인덱스 인터벌보다 낮거나 높은 경우, 각 실린더에 대한 점화 시간을 조정하고;
    (iv) 미리 결정된 수보다 많은 실린더, 특히 n/2 실린더가 조정된 경우, 감소된 EGR율을 유지시키고, 그렇지 않으면 단계 (i)부터 다시 시작하도록 구성된, 내연기관(10).
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 내연기관(10)은 복수의 n개의 실린더(11)를 포함하고, 압력 측정 유닛(16)은 각 실린더 내의 압력을 나타내는 신호를 제공하고,
    상기 제어 유닛(18)은 조정 절차를 수행하도록 구성되며, 상기 제어 유닛(18)은,
    (i) 각 실린더에 대한 노크 인덱스를 결정하고;
    (ii) 그 결정된 노크 인덱스가 적어도 하나의 실린더에 대한 노크 인덱스 값 또는 노크 인덱스 인터벌보다 낮거나 높은 경우, 각 실린더에 대한 점화 시간을 조정하고;
    (iii) 적어도 미리 결정된 수의 실린더, 예를 들어 n/2 실린더가 조정된 경우, EGR율을 높이고;
    (iv) 특히 (i) 단계부터 다시 시작하도록 구성된, 내연기관(10).
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 제어 유닛(18)은 특정 시간 간격 후, 특히 1 내지 50 사이클마다, 특히, 5-20 또는 5-10 사이클마다 계속 상기 조정 절차를 수행하도록 구성된, 내연기관(10).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 유닛(18)은 점화 이벤트, 예를 들어 파일럿 점화 또는 파일럿 연료 분사로 인한 진동 압력파와 노킹 이벤트를, 특히 노크 인덱스를 결정하기 전에,
    점화 이벤트의 크랭크각(θignition)에 가까운 제1 크랭크각 범위(CRI)의 진동과 일 사이클의 압력 코스의 최대치(pmax)의 크랭크각(θpmax)에 가까운 제2 크랭크각 범위(CRII)의 진동을 식별하고 비교함으로써 구별하도록 구성된, 내연기관(10).
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 유닛(18)은 1000-2500Hz의 샘플링 레이트를 갖는 신호에 기초하여 노크 인덱스를 결정하도록 구성된, 내연기관(10).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, EGR 밸브(19)를 설정함으로써 및/또는 배압 밸브(20)를 설정함으로써 및/또는 EGR 블로워를 설정함으로써 상기 EGR율이 설정되는, 내연기관(10).
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 내연기관의 작동 방법으로서,
    - 적어도 하나의 실린더(11) 내의 압력을 나타내는 신호를 제공하는 단계;
    - 그 신호에 기초하여 노크 인덱스, 특히 MAPO 값 또는 IMPO 값을 결정하는 단계;
    - 상기 노크 인덱스를 미리 결정된 노크 인덱스 값 또는 노크 인덱스 인터벌과 비교하는 단계;
    - 상기 결정된 노크 인덱스가 상기 노크 인덱스 값 또는 노크 인덱스 인터벌 아래 또는 위에 있는 경우, EGR율, 점화 이벤트 시간, 예를 들어 파일럿 점화 시간 또는 파일럿 연료 분사 시간, 및/또는 공급된 유체 연료의 양을 조정하는 단계를 포함하는, 방법.
  10. 제9항에 있어서, 노크 인덱스는 1000-2500Hz의 샘플링 레이트를 갖는 신호에 기초하여 결정되는, 방법.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    제1 EGR율을 설정하는 단계,
    (a) 제1 EGR율-스텝만큼 EGR율을 감소시키는 단계;
    (b) 각 실린더에 대한 노크 인덱스를 결정하는 단계;
    (c) 그 결정된 노크 인덱스가 적어도 하나의 실린더에 대한 노크 인덱스 값 또는 노크 인덱스 인터벌보다 낮거나 높은 경우, 각 실린더에 대한 파일럿 점화 시간을 조정하는 단계;
    (d) n/2 보다 많은 수의 실린더가 조정된 경우, 감소된 EGR율을 유지하고, 그렇지 않으면, 단계 (a)부터 다시 시작하는 단계를 포함하는, 방법.
  12. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    (a) 각 실린더에 대한 노크 인덱스를 결정하는 단계;
    (b) 그 결정된 노크 인덱스가 적어도 하나의 실린더에 대한 노크 인덱스 값 또는 노크 인덱스 인터벌보다 낮거나 높은 경우, 각 실린더에 대한 파일럿 점화 시간을 조정하는 단계;
    (c) 적어도 미리 정해진 수의 실린더, 예를 들어 n/2 실린더가 조정된 경우, EGR율을 높이는 단계;
    (d) 특히 단계 (a)부터 다시 시작하는 단계를 포함하는 방법.
  13. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    특히 노크 인덱스를 결정하기 전에, 점화 이벤트, 예를 들어 파일럿 점화 또는 파일럿 연료 분사로 인한 진동 압력파와 노킹 이벤트로 인한 진동 압력파를 점화 이벤트의 크랭크각(θignition)에 가까운 제1 크랭크각 범위(CRI)의 진동과 일 사이클의 압력 코스의 최대치(pmax)의 크랭크각(θpmax)에 가까운 제2 크랭크각 범위(CRII)의 진동을 식별하고 비교함으로써 구별하는 단계를 포함하는, 방법.
KR1020230007004A 2022-02-10 2023-01-17 내연기관 및 작동 방법 KR20230120989A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP22156018.8 2022-02-10
EP22156018.8A EP4227505A1 (en) 2022-02-10 2022-02-10 Internal combustion engine and method for operating

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230120989A true KR20230120989A (ko) 2023-08-17

Family

ID=80446757

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020230007004A KR20230120989A (ko) 2022-02-10 2023-01-17 내연기관 및 작동 방법

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP4227505A1 (ko)
JP (1) JP2023117385A (ko)
KR (1) KR20230120989A (ko)
CN (1) CN116576029A (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7511099B1 (ja) 2023-04-04 2024-07-04 エムエーエヌ・エナジー・ソリューションズ・フィリアル・アフ・エムエーエヌ・エナジー・ソリューションズ・エスイー・ティスクランド 大型ターボ過給式２ストロークユニフロークロスヘッド圧縮着火式内燃機関及びこれを動作させる方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9593633B1 (en) * 2015-09-16 2017-03-14 Caterpillar Inc. Combustion pre-chamber and method for operating same

Also Published As

Publication number Publication date
CN116576029A (zh) 2023-08-11
EP4227505A1 (en) 2023-08-16
JP2023117385A (ja) 2023-08-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7769527B2 (en) Internal combustion engine
US8720416B2 (en) Methods and apparatus to detect and inhibit low-speed pre-ignition in an engine
CN104421012B (zh) 用于液化石油气燃料发动机的发动机控制
US9822727B2 (en) Method and systems for adjusting engine cylinder operation based on a knock sensor output
CN105257416B (zh) 用于内燃机的控制方法
Tornatore et al. Water injection: A technology to improve performance and emissions of downsized turbocharged spark ignited engines
JP7475109B2 (ja) 二元燃料大型ディーゼルエンジンの動作方法および二元燃料大型ディーゼルエンジン
CN101037970A (zh) 控制内燃机、尤其是汽油型的直喷增压式内燃机的燃烧阶段的方法
JP2006329158A (ja) 火花点火式筒内噴射型内燃機関の制御装置
US11384699B2 (en) Method of operating a gaseous fuel internal combustion engine
KR20230120989A (ko) 내연기관 및 작동 방법
KR20140138052A (ko) 가스 또는 이중 연료 엔진의 작동 방법
Bestel et al. Detection and onset determination of end-gas autoignition on spark-ignited natural gas engines based on the apparent heat release rate
EP3336337A1 (en) Method of operating a gaseous fuel internal combustion engine
Gupta et al. Assessing the effect of compression ratio on the performance, combustion and emission characteristics of a spark-ignition engine, and optimum spark advance at different operating conditions
Pipitone et al. A study on the use of combustion phase indicators for MBT spark timing on a bi-fuel engine
EP3336339A1 (en) Controlling a dual-fuel internal combustion engine operated at least partly on gaseous fuel
EP4219921A1 (en) Internal combustion engine and method for operating an internal combustion engine
Beccari et al. Performance and combustion analysis of a supercharged double-fuel spark ignition engine
KR20230117528A (ko) 대형 엔진의 작동 장치 및 작동 방법
Rossomando et al. A model based methodology for knock prediction in SI engines
EP4191035A1 (en) A large engine
DK181214B1 (en) A large two-stroke uniflow scavenged gaseous fueled engine and method for controlling supply of liquid fuel
Chen et al. Effects of engine operating condition and fuel property on pre-ignition phenomenon in a highly boosted premixed natural gas engine
EP4317667A1 (en) A method for detecting pre-ignition in a large engine and a large engine