KR20230151893A - Large turbocharged two-stroke internal combustion engine with turbochargers and method of operating such engine - Google Patents

Large turbocharged two-stroke internal combustion engine with turbochargers and method of operating such engine Download PDF

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만 에너지 솔루션즈, 필리알 아프 만 에너지 솔루션즈 에스이, 티스크란드
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Abstract

적어도 하나는 선택적으로 활성화 가능한 터보차저(5)인 복수의 터보차저(5), 상대적으로 높은 엔진 부하에서 선택적으로 활성화 가능한 터보차저(5)를 활성화 및 비활성화하여 선택적으로 활성화 가능한 터보차저(5)의 서징 또는 스톨링 위험을 줄이도록 구성된 컨트롤러(50) 및 그러한 엔진을 작동하는 방법이 포함되는 단류 타입의 대형 터보차저 2행정 내연기관(100)이 제공된다. A plurality of turbochargers (5), at least one of which is a selectively activatable turbocharger (5), a selectively activatable turbocharger (5) by activating and deactivating the selectively activatable turbocharger (5) at relatively high engine loads. A single-flow type large turbocharged two-stroke internal combustion engine (100) is provided, including a controller (50) configured to reduce the risk of surging or stalling and a method for operating such an engine.

Description

터보차저가 장착된 대형 터보차징 2행정 내연기관 및 그러한 엔진의 작동 방법{LARGE TURBOCHARGED TWO-STROKE INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH TURBOCHARGERS AND METHOD OF OPERATING SUCH ENGINE}LARGE TURBOCHARGED TWO-STROKE INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH TURBOCHARGERS AND METHOD OF OPERATING SUCH ENGINE}

본 발명은 소기를 공급하기 위한 복수의 배기가스 구동 터보차저가 장착된 방법 및 대형 터보차징 2행정 내연기관, 및 그러한 엔진을 작동하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a large turbocharged two-stroke internal combustion engine and a method equipped with a plurality of exhaust-driven turbochargers for supplying scavenging air, and a method of operating such an engine.

대형 터보차징 2행정 내연기관은 일반적으로 대형 선박의 추진 시스템이나 발전소의 원동기로 사용된다. 그들의 엄청난 크기, 무게 및 파워 출력으로 이 엔진은 일반 연소 엔진과 완전히 다르며, 대형 2행정 터보차징 압축 내연기관은 그 자체가 하나의 클래스로 분류된다. 이러한 엔진의 높이는 일반적으로 중요하지 않으므로 피스톤에 가해지는 측면 하중을 피하기 위해 크로스헤드로 구성된다. 일반적으로 이러한 엔진은 천연가스, 석유 가스, 메탄올, 에탄 또는 연료유(중유)로 작동된다. Large turbocharged two-stroke internal combustion engines are commonly used as propulsion systems for large ships or as prime movers in power plants. Their enormous size, weight and power output make these engines completely different from conventional combustion engines, putting large two-stroke turbocharged compression internal combustion engines in a class unto themselves. The height of these engines is generally not critical, so they are constructed with a crosshead to avoid side loads on the pistons. Typically, these engines run on natural gas, petroleum gas, methanol, ethane or fuel oil (heavy oil).

대형 터보차징 2행정 내연기관은 압축 점화로, 즉 디젤 원리에 따라 또는 예혼합(premix) 엔진으로, 즉 오토(Otto) 원리에 따라 작동될 수 있으며, 소기 가스는 하사점(BDC)에서 상사점(TDC)까지 피스톤이 행정하는 동안 소기 가스가 연료와 혼합된다.Large turbocharged two-stroke internal combustion engines can be operated with compression ignition, i.e. according to the diesel principle, or as premix engines, i.e. according to the Otto principle, with scavenge gases flowing from bottom dead center (BDC) to top dead center. During the piston's stroke up to (TDC), the scavenge gases are mixed with the fuel.

이러한 엔진에서 단일 엔진 부하에 대해 터보차저 성능을 최적화하는 것은 비교적 간단하다. 그러나 대형 터보차징 2행정 내연기관은 광범위한 엔진 부하와 작동 조건에서 작동해야 하며, 단일(비가변 형상) 터보차저가 장착된 경우 광범위한 엔진 부하에서 최적의 터보차저 효율을 달성하기 어렵다. 가변 형상 터보차저는 일부 문제를 완화할 수 있지만, 비용 증가, 유지 관리 및 복잡성과 같은 다른 단점이 있다. 특히 부분 부하에서 엔진 효율을 최적화할 때 부분 부하에서 소기 압력을 높일 수 있는 것이 유용한 것으로 입증되었다. 결과적으로 소기 압력에 영향을 미치기 위해 배기가스 바이패스를 사용하는 것이 일반화되었다. 이 효과는 개방형 바이패스를 사용하여 100% 부하에서 특정 압력에 터보차저를 일치시킴으로써 얻을 수 있다. 배기가스의 일부가 터보차저의 터빈을 우회하기 때문에 결과적으로 터보차저에 대한 동력이 감소한다. 실린더 관점에서 이는 효율이 낮은 터보차저를 장착하는 것과 같으며 결과적으로 소기 성능에 부정적인 영향을 미친다. 그러나 부분 부하에서 바이패스가 닫히면 터보차저의 터빈이 사용 가능한 모든 배기가스 질량 유량을 수용한 후 더 높은 공기 질량 유량으로 변환하여 부분 부하에서 더 높은 소기 압력을 생성한다. 그러나 높은 엔진 부하에서 소기의 감소는 분명히 바람직하지 않다. 이 문제를 피하는 한 가지 방법은 복수의 터보차저를 장착하고 하나 이상의 터보차저를 선택적으로 사용하여 실제 엔진 부하에서 최상의 성능을 발휘하는 방식으로 전체 터보차징 용량 중 선택된 일부를 사용하는 것이다. 선택적으로 터보차저를 활성화 및 비활성화함으로써 활성 터보차저는 항상 모든 배기가스 동력을 얻고 높은 부하에서 소기 품질의 저하를 방지한다. 활성화 및 비활성화되는 터보차저는 나머지 터보차저(나머지 터보차저는 항상 활성화되는 터보차저임)와 크기(용량)가 반드시 같을 필요는 없다. 선택적으로 활성화 및 비활성화되는 터보차저 또는 터보차저의 상대적 크기/용량은 소기 압력에 미치는 효과의 원하는 크기에 따라 선택된다.In these engines, optimizing turbocharger performance for a single engine load is relatively simple. However, large turbocharged two-stroke internal combustion engines must operate over a wide range of engine loads and operating conditions, and when equipped with a single (non-variable geometry) turbocharger, it is difficult to achieve optimal turbocharger efficiency over a wide range of engine loads. Variable geometry turbochargers can alleviate some problems, but have other drawbacks such as increased cost, maintenance and complexity. Being able to increase scavenging pressure at part load has proven useful, especially when optimizing engine efficiency at part load. As a result, it became common to use exhaust gas bypasses to influence scavenge pressure. This effect is achieved by matching the turbocharger to a specific pressure at 100% load using an open bypass. Because some of the exhaust gases bypass the turbocharger's turbine, power to the turbocharger is reduced as a result. From a cylinder perspective, this is equivalent to installing a low-efficiency turbocharger, which in turn has a negative impact on scavenging performance. However, when the bypass is closed at part load, the turbocharger's turbine takes all the available exhaust gas mass flow and converts it to a higher air mass flow, creating a higher scavenge pressure at part load. However, a reduction in scavenging at high engine loads is clearly undesirable. One way to avoid this problem is to equip multiple turbochargers and selectively use one or more turbochargers to use a selected portion of the total turbocharging capacity in a way that provides the best performance at the actual engine load. By selectively activating and deactivating the turbocharger, the active turbocharger always gets all the exhaust power and prevents deterioration of scavenging air quality at high loads. The turbochargers that are activated and deactivated do not necessarily have to be the same size (capacity) as the remaining turbochargers (the remaining turbochargers are always the activated turbochargers). The relative size/capacity of the turbocharger or turbochargers that are selectively activated and deactivated is selected depending on the desired magnitude of effect on scavenging pressure.

따라서, 여러 터보차저가 장착되고 작동 중인 터보차저의 수가 제어되면 광범위한 엔진 부하에 대해 높은 터보차저 효율을 달성할 수 있으므로 단일(비가변 형상) 터보차저에 비해 연비가 향상되고, 이에 따라 엔진 작동 비용과 환경 부하가 감소한다.Therefore, when multiple turbochargers are fitted and the number of operating turbochargers is controlled, high turbocharger efficiencies can be achieved over a wide range of engine loads, resulting in improved fuel efficiency compared to a single (non-variable geometry) turbocharger, and thus engine operating costs. and environmental load is reduced.

터보차저가 비활성화되면 100% 엔진 부하가 반드시 가능한 것은 아니다. 나머지 활성 터보차저 또는 터보차저들은 전체 배기가스량을 처리할 수 있는 용량이 충분하지 않다. 즉, 엔진 부하를 최대 엔진 부하로 증가시킬 때 터보차저는 일반적으로 최대 엔진 부하(최대 연속 정격)의 50%에서 75% 사이인 상대적으로 높은 부하에서 활성화되어야 한다. 터보차저를 비활성화하는 역프로세스에도 동일하게 적용되며, 이는 일반적으로 유사하거나 동일한, 상대적으로 높은 엔진 부하에서 수행되어야 한다.When the turbocharger is disabled, 100% engine load is not necessarily possible. The remaining active turbochargers or turbochargers do not have sufficient capacity to handle the entire exhaust gas volume. This means that when increasing engine load to full engine load, the turbocharger must be activated at relatively high loads, typically between 50% and 75% of maximum engine load (maximum continuous rating). The same applies to the reverse process of deactivating the turbocharger, which generally has to be performed at similar or identical, relatively high engine loads.

그러나 컷인 및 컷아웃 동안 터보차저 압축기의 압축기 다이어그램 내에서 압축기 작동 지점을 유지하는 것이 중요하기 때문에 실제로는 높은 엔진 부하에서 터보차저를 활성화 또는 비활성화하는 것이 어려운 것으로 나타났다. 터보차저 속도가 현재 압력비에 비해 너무 낮아지면 압축기가 서지/스톨(surge/stall) 상태로 밀려 들어간다. 서징은 일반적으로 낮은 유량에서 발생하는 압축기의 정상 유동의 고장이다. 서징(surging)은 압축기가 설계 지점을 벗어나 작동할 때 발생하며 전체 터보차저에 영향을 미치며 이는 공기역학적으로나 기계적으로 바람직하지 않다. 터보차저가 손상될 수 있는 것이다. 그 결과 고온과 높은 진동이 발생하고 유동 역전이 발생한다. 즉, 압축기 소음기에서 유동이 역전되어 빠져나간다. 이로 인해 터보차저의 기계 부품에 높은 부하가 발생한다. 단일 서지/스톨이 터보차저에 반드시 중요한 것은 아니지만, 시간이 지남에 따라 많은 서지가 발생할 경우 터보차저의 안정성이 손상될 수 있다. However, in practice, activating or deactivating the turbocharger at high engine loads has proven difficult due to the importance of maintaining the compressor operating point within the compressor diagram of the turbocharger compressor during cut-in and cut-out. If the turbocharger speed becomes too low compared to the current pressure ratio, the compressor will be pushed into a surge/stall state. Surging is a failure of normal flow in a compressor, usually occurring at low flow rates. Surging occurs when the compressor operates outside of its design point and affects the entire turbocharger, which is aerodynamically and mechanically undesirable. The turbocharger may be damaged. As a result, high temperatures and high vibrations occur and flow reversals occur. In other words, the flow reverses and exits the compressor silencer. This places a high load on the mechanical parts of the turbocharger. A single surge/stall is not necessarily critical to a turbocharger, but over time, many surges can compromise the stability of the turbocharger.

이 기술 분야에서 이 문제는 해결되지 않았다. 즉, 압축기 다이어그램에서 원하는 위치 또는 영역에 압축기 작동 지점을 유지하는 것이 가능하지 않았기 때문에 이 기술 분야에서 이 문제는 상대적으로 낮은 엔진 부하에서, 일반적으로 최대 연속 정격의 약 10% 이하에서 터보차저를 활성화 및 비활성화하여 회피 되었다. 그러나 이는 터보차저가 활성화 또는 비활성화될 때마다 엔진 부하를 10%까지 낮추어야 한다는 것을 의미하며, 이는 실제로는 매우 바람직하지 않으며, 예를 들어 엔진이 대양 활성 선박의 주 추진력으로 사용되는 경우 엔진 부하가 65% 이상인 상태에서 작동할 수 있기 전에 엔진 부하를 10%까지 낮추어야 하는 것은 바람직하지 않다.This problem has not been solved in this field of technology. In other words, it was not possible to keep the compressor operating point at the desired location or region on the compressor diagram, so this problem in this field of technology meant activating the turbocharger at relatively low engine loads, typically around 10% or less of maximum continuous rating. and was avoided by disabling it. However, this means that the engine load must be reduced by up to 10% each time the turbocharger is activated or deactivated, which is very undesirable in practice and, for example, if the engine is used as the main propulsion in an ocean-active vessel, the engine load may be reduced by 65%. It is undesirable to have to reduce the engine load by 10% before it can operate above 10%.

제US2010/0281862호는 복수의 터보차저가 장착된 선박용 엔진을 개시하고, 터보차저는 단일 작동에서 병렬 작동으로 또는 병렬 작동에서 단일 작동으로 전환되며, 시동 또는 정지되는 터보차저에서의 서징이 방지된다고 주장한다. 선박용 디젤 엔진은 엔진 본체에 장착된 배기 매니폴드가 터빈부와 연통하는 배기관, 배기관 어딘가에 연결된 터빈 입구 밸브, 압축기부가 엔진 본체에 장착된 공급 매니폴드와 연통하는 공급관, 공급관의 어딘가에 연결되고 압축기부의 출구 압력이 압축기부의 출구 압력에 도달하거나 초과할 때 개방되는 체크 밸브, 일단이 압축기부와 체크 밸브 사이의 공급관 어딘가에 연결되는 에어 벤트관(air vent pipe) 및 에어 벤트관 어딘가에 연결된 에어 벤트 밸브를 포함한다. 에어 벤트 밸브는 터보차저 시동 시 터빈 입구 밸브가 열림 위치에 거의 도달했을 때 닫히며, 에어 벤트 밸브는 터보차저 정지 시 터빈 입구 밸브가 닫히기 직전에 열린다. 그러나 본 발명의 발명자들에 의한 테스트는 터보차저 서징이 제US2010/0281862호의 교시에 따라 확실하게 방지되지 않는다는 것을 보여주었다. No. US2010/0281862 discloses a marine engine equipped with multiple turbochargers, wherein the turbochargers are switched from single operation to parallel operation or from parallel operation to single operation, and surging in the turbochargers being started or stopped is prevented. insist. A marine diesel engine has an exhaust manifold mounted on the engine body, an exhaust pipe in communication with the turbine section, a turbine inlet valve connected somewhere in the exhaust pipe, a supply pipe in which the compressor section communicates with a supply manifold mounted on the engine body, and a compressor section connected to somewhere in the supply pipe. A check valve that opens when the outlet pressure reaches or exceeds the outlet pressure of the compressor section, an air vent pipe whose end is connected somewhere in the supply pipe between the compressor section and the check valve, and an air vent valve connected somewhere in the air vent pipe. Includes. The air vent valve closes when the turbine inlet valve almost reaches the open position when the turbocharger starts, and the air vent valve opens just before the turbine inlet valve closes when the turbocharger stops. However, tests by the inventors of the present invention have shown that turbocharger surging is not reliably prevented according to the teachings of US2010/0281862.

제JPWO2015162840A1호는 주 과급기와 보조 과급기가 작동하는 상태에서 출발하여 보조 터빈 입구 밸브와 보조 압축기 출구 밸브를 닫고 보조 과급기를 정지시키면서 주 과급기를 작동시키는 엔진 시스템을 개시하고; 과급기 작동 대수를 줄일 때 보조 과급기의 회전수를 기준으로 소정의 서지 마진을 갖는 정지시 기준 압력을 결정하고, 보조 압축기 출구 압력이 정지시 기준 압력보다 높으면 블로우오프 밸브가 열리고 보조 압축기의 출구 압력이 정지시 기준 압력보다 낮으면 블로우오프 밸브가 닫힌다.No. JPWO2015162840A1 discloses an engine system that starts with the main supercharger and the auxiliary supercharger in operation, closes the auxiliary turbine inlet valve and auxiliary compressor outlet valve, and stops the auxiliary supercharger while operating the main supercharger; When reducing the number of operating superchargers, a standard pressure at stop with a predetermined surge margin is determined based on the rotation speed of the auxiliary supercharger. If the outlet pressure of the auxiliary compressor is higher than the standard pressure at stop, the blow-off valve opens and the outlet pressure of the auxiliary compressor is When stopped, if the pressure is lower than the reference pressure, the blow-off valve closes.

본 발명의 목적은 상대적으로 높은 엔진 부하에서 터보차저의 서징/스톨링 위험을 최소화하면서 터보차저의 활성화 및 비활성화를 허용하는 단류 타입의 대형 터보차징 2행정 내연기관을 제공하는 것이다.The object of the present invention is to provide a large turbocharged two-stroke internal combustion engine of the single-flow type that allows activation and deactivation of the turbocharger while minimizing the risk of surging/stalling of the turbocharger at relatively high engine loads.

전술한 목적과 다른 목적은 본 개시의 양태에 의해 달성된다. 가능한 추가 구현 형태는 상세한 설명과 도면을 보면 명백하다.The above-described objectives and other objectives are achieved by aspects of the present disclosure. Additional possible implementation forms are apparent from the detailed description and drawings.

제1 양태에 따르면, 단류 타입의 대형 터보차징 2행정 내연기관이 제공되며, 내연기관은,According to a first aspect, a single-flow type large turbocharged two-stroke internal combustion engine is provided, the internal combustion engine comprising:

하단에 소기 포트가 있고 상단에 배기 밸브가 있는 복수의 실린더;A plurality of cylinders with scavenging ports at the bottom and exhaust valves at the top;

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

실린더에서 생성된 배기가스가 배기되는 배기시스템으로서, 배기밸브를 통해 실린더와 연결된 배기가스 리시버를 포함하는 배기시스템;An exhaust system through which exhaust gas generated in a cylinder is exhausted, including an exhaust gas receiver connected to the cylinder through an exhaust valve;

각 터보차저가 압축기에 작동 가능하게 결합된 배기가스 구동 터빈을 갖고, 가압된 소기 가스의 유동을 소기 가스 리시버로 전달하기 위해 터빈의 입구는 상기 배기가스 리시버에 연결되고 압축기의 출구는 흡기 시스템에 연결되는 복수의 터보차저로서, Each turbocharger has an exhaust gas driven turbine operably coupled to a compressor, the inlet of the turbine connected to the exhaust gas receiver and the outlet of the compressor to the intake system for delivering a flow of pressurized scavenge gas to the scavenge gas receiver. As a plurality of turbochargers connected,

복수의 터보차저 중 적어도 하나는 선택적으로 활성화 가능한 터보차저이고, 선택적으로 활성화 가능한 터보차저는,At least one of the plurality of turbochargers is a turbocharger that can be selectively activated, and the turbocharger that can be selectively activated is:

전자 제어식 터빈 제어 밸브를 통해 배기가스 리시버에 선택적으로 연결된 활성화 가능한 터빈 및an activatable turbine selectively connected to the exhaust gas receiver via an electronically controlled turbine control valve;

전자 제어식 압축기 제어 밸브에 의해 흡기 시스템에 출구가 선택적으로 연결되고, 압축기 제어 밸브의 업스트림에서 활성화 가능한 압축기의 출구에 연결된 전자 제어식 공기 배출 밸브에 의해 대기에 출구가 선택적으로 연결된 활성화 가능한 압축기를 갖고,an activatable compressor having an outlet selectively connected to an intake system by an electronically controlled compressor control valve and an outlet selectively connected to atmosphere by an electronically controlled air discharge valve connected to an outlet of the activatable compressor upstream of the compressor control valve;

공기 배출 밸브는 공기 배출 밸브를 통해 가스 유동을 제어할 수 있는 가변 제한을 형성하는 가변 밸브인, 복수의 터보차저; 및a plurality of turbochargers, the air discharge valve being a variable valve forming a variable restriction capable of controlling gas flow through the air discharge valve; and

터빈 제어 밸브, 압축기 제어 밸브 및 공기 배출 밸브에 결합되는 컨트롤러;를 포함하며,A controller coupled to the turbine control valve, compressor control valve and air discharge valve;

컨트롤러는 다음을 수행하도록 구성된다.The controller is configured to:

선택적으로 활성화 가능한 터보차저를 활성화할 때,When activating a selectively activateable turbocharger,

터빈 제어 밸브를 닫힌 상태에서 열린 상태로 이동시키고, Move the turbine control valve from closed to open,

압축기 제어 밸브를 닫힌 상태에서 열린 상태로 이동시키고, Move the compressor control valve from closed to open,

활성화 가능한 압축기의 출구에서 측정되거나 추정된 압력 및 선택적으로 활성화 가능한 터보차저의 측정되거나 추정된 회전 속도 중 적어도 하나의 함수로서, 공기 밸브를 닫힌 상태로 계속 이동시킨다. As a function of at least one of the measured or estimated pressure at the outlet of the activatable compressor and the measured or estimated rotational speed of the selectively activatable turbocharger, the air valve continues to move in a closed state.

함수에 따라 공기 배출 밸브를 열린 상태에서 닫힌 상태로 계속 이동시킴으로써 활성화 가능한 압축기의 출구 압력을 제어할 수 있으므로 압축기에 대한 압력비의 조합으로 정의되는 압축기 작동 지점을 보장하는 수준에서 활성화 가능한 압축기에 대한 압력비를 제어할 수 있으며, 터보차저/압축기 속도는 압축기가 서지/스톨하는 작동 지점까지의 거리를 가진다. 즉 서지/스톨 마진이 있어 활성화 가능한 압축기가 활성화되는 동안 압축기 서징/스톨링의 위험을 크게 줄인다.The outlet pressure of the activatable compressor can be controlled by continuously moving the air discharge valve from open to closed according to a function, so that the pressure ratio for the activatable compressor is at a level that ensures the compressor operating point, which is defined by the combination of the pressure ratio for the compressor. can be controlled, and the turbocharger/compressor speed is the distance to the operating point where the compressor surges/stalls. This means there is a surge/stall margin, which greatly reduces the risk of compressor surging/stalling while the energizable compressor is active.

제1 양태의 가능한 구현 형태에서, 함수는 서징 또는 스톨링으로부터 안전한 거리에 있는 것으로 알려진, 활성화 가능한 압축기에 대한 작동 지점으로부터 유도된다.In a possible implementation of the first aspect, the function is derived from an operating point for the activatable compressor that is known to be at a safe distance from surging or stalling.

제1 양태의 가능한 구현 형태에서 함수는 압축기 특성, 예컨대 활성화 가능한 압축기와 관련된 압축기 다이어그램에서 정의된 압축기 특성으로부터 유도된다.In a possible implementation form of the first aspect the function is derived from a compressor characteristic, such as a compressor characteristic defined in a compressor diagram associated with an activatable compressor.

압축기 다이어그램에서 유도된 함수로서 활성화 가능한 압축기의 출구에서 압력을 제어함으로써 스톨 및/또는 서지 발생을 방지하거나 적어도 줄이는 방식으로 터보차저의 시동을 제어하는 것이 가능해진다.By controlling the pressure at the outlet of the activatable compressor as a function derived from the compressor diagram, it becomes possible to control the starting of the turbocharger in a way that prevents or at least reduces the occurrence of stalls and/or surges.

제1 양태의 가능한 구현 형태에서, 컨트롤러는 하기를 하도록 구성된다. In a possible implementation form of the first aspect, the controller is configured to:

선택적으로 활성화되는 터보차저(5)를 비활성화할 때, When deactivating the optionally activated turbocharger (5):

압축기 제어 밸브를 열린 상태에서 닫힌 상태로 이동시키고,Move the compressor control valve from open to closed,

터빈 제어 밸브를 열린 상태에서 닫힌 상태로 이동시키고(바람직하게는 압축기 제어 밸브가 닫힌 후에),Move the turbine control valve from open to closed (preferably after the compressor control valve is closed),

활성화 가능한 압축기의 출구에서 측정 및/또는 추정된 압력 및 선택적으로 활성화 가능한 터보차저(5)의 측정 및/또는 추정된 회전 속도 중 적어도 하나의 함수로서 공기 배출 밸브를 열린 상태로 이동시킨다.The air discharge valve is moved to the open state as a function of at least one of the measured and/or estimated pressure at the outlet of the activatable compressor and the measured and/or estimated rotational speed of the optionally activatable turbocharger (5).

함수에 따라 공기 배출 밸브를 닫힌 상태에서 열린 상태로 계속 이동시킴으로써 활성화 가능한 압축기의 출구 압력을 제어할 수 있으므로 압력비의 조합으로 정의되는 압축기 작동 지점을 보장하는 수준에서 활성화 가능한 압축기에 대한 압력비를 제어할 수 있으며, 터보차저 속도는 압축기가 서지/스톨하는 작동 지점까지의 거리를 가진다. 즉 서지/스톨 마진이 있어 활성화 가능한 압축기가 비활성화되는 동안 압축기 서징/스톨링 위험을 크게 줄인다.By continuously moving the air discharge valve from closed to open according to a function, the outlet pressure of the activatable compressor can be controlled, thereby controlling the pressure ratio for the activatable compressor at a level that ensures the compressor operating point, which is defined by the combination of pressure ratios. The turbocharger speed is a function of the distance to the operating point where the compressor surges/stalls. This means there is surge/stall margin, which greatly reduces the risk of compressor surging/stalling while an activatable compressor is deactivated.

제1 양태의 가능한 구현 형태에서, 컨트롤러는 선택적으로 활성화 가능한 터보차저의 회전 속도의 범위에 대해 선택적으로 활성화 가능한 압축기의 출구에서 활성화 가능한 터보차저의 주어진 회전 속도의 목표 압력의 정보를 받는다.In a possible implementation form of the first aspect, the controller receives information of a target pressure for a given rotational speed of the activatable turbocharger at the outlet of the selectively activatable compressor for a range of rotational speeds of the selectively activatable turbocharger.

제1 양태의 가능한 구현 형태에서, 컨트롤러는 선택적으로 활성화 가능한 터보차저의 실제 회전 속도에 대한 목표 압력에 대응하는 활성화 가능한 압축기의 출구에서의 실제 압력을 발생시키는 위치로 공기 배출 밸브를 이동시킨다. 활성화 가능한 압축기 출구의 실제 압력이 목표 압력과 일치하는지 확인함으로써 최적의 위치(가장 높은 압축기 효율에 해당하는)에서 작동 지점을 유지할 수 있다. 또한, 활성화 가능한 압축기의 작동 지점을 최적의 작동 위치 또는 그 근처에 유지함으로써 스톨링 위험도 크게 줄어든다.In a possible implementation form of the first aspect, the controller selectively moves the air discharge valve to a position that generates an actual pressure at the outlet of the activatable compressor corresponding to a target pressure for the actual rotational speed of the activatable turbocharger. By ensuring that the actual pressure at the activatable compressor outlet matches the target pressure, the operating point can be maintained in the optimal position (corresponding to the highest compressor efficiency). Additionally, by maintaining the operating point of the activatable compressor at or near the optimal operating position, the risk of stalling is greatly reduced.

제1 양태의 가능한 구현 형태에서, 선택적으로 활성화 가능한 터보차저의 주어진 회전 속도에 대한 목표 압력은 활성화 가능한 압축기가 선택적으로 활성화 가능한 터보차저의 동일하게 주어진 회전 속도에서 서지하는 압력으로부터 서지 마진만큼 떨어져 있다.In a possible implementation form of the first aspect, the target pressure for a given rotational speed of the selectively activatable turbocharger is separated by a surge margin from the pressure at which the activatable compressor surges at the same given rotational speed of the selectively activatable turbocharger. .

제1 양태의 가능한 구현 형태에서, 선택적으로 활성화 가능한 터보차저의 주어진 회전 속도에서의 목표 압력은 활성화 가능한 압축기가 선택적으로 활성화 가능한 터보차저의 동일하게 주어진 회전 속도에서 최고 효율을 갖는 압력에 대응한다.In a possible implementation form of the first aspect, the target pressure at a given rotational speed of the selectively activatable turbocharger corresponds to the pressure at which the activatable compressor has the highest efficiency at the same given rotational speed of the selectively activatable turbocharger.

제1 양태의 가능한 구현 형태에서, 엔진은 활성화 가능한 압축기의 출구에서의 압력을 나타내는 신호를 제공하도록 구성된 압력 센서 및/또는 선택적으로 활성화 가능한 터보차저의 회전 속도를 나타내는 신호를 제공하도록 구성된 속도 센서를 포함한다.In a possible implementation of the first aspect, the engine may include a pressure sensor configured to provide a signal indicative of the pressure at the outlet of the activatable compressor and/or a speed sensor configured to provide a signal indicative of the rotational speed of the selectively activatable turbocharger. Includes.

제1 양태의 가능한 구현 형태에서, 컨트롤러는 속도 센서의 신호를 기반으로 목표 압력을 결정하도록 구성된다.In a possible implementation of the first aspect, the controller is configured to determine the target pressure based on a signal from the speed sensor.

제1 양태의 가능한 구현 형태에서, 컨트롤러는 목표 압력과 압력 센서의 신호 사이의 차이를 결정하고 차이의 함수로서 공기 배출 밸브에 대한 설정점을 결정하도록 구성된다.In a possible implementation of the first aspect, the controller is configured to determine a difference between the target pressure and the signal of the pressure sensor and determine a set point for the air exhaust valve as a function of the difference.

제1 양태의 가능한 구현 형태에서, 컨트롤러는 설정점으로부터 결정된 차이의 함수로서 터빈 제어 밸브 및/또는 압축기 제어 밸브에 대한 설정점을 결정하도록 구성된다.In a possible implementation of the first aspect, the controller is configured to determine a set point for the turbine control valve and/or the compressor control valve as a function of the determined difference from the set point.

제1 양태의 가능한 구현 형태에서, 터빈 제어 밸브는 활성화 가능한 터빈의 업스트림에 배치되고/배치되거나 압축기 제어 밸브는 활성화 가능한 압축기의 다운스트림에 배치되고/배치되거나 공기 배출 밸브는 선택적으로 활성화되는 터보차저의 압축기 다운스트림 및 압축기 제어 밸브 업스트림의 공기 배출 도관에 배치된다. In a possible implementation form of the first aspect, the turbine control valve is disposed upstream of the activatable turbine and/or the compressor control valve is disposed downstream of the activatable compressor and/or the air discharge valve is selectively activated. is placed in the air discharge conduit downstream of the compressor and upstream of the compressor control valve.

제1 양태의 가능한 구현 형태에서, 선택적으로 활성화 가능한 터보차저의 추정된 압력 및/또는 추정된 회전 속도는 하나 이상의 테스트 및/또는 시뮬레이션 또는 경험으로부터 유도되어 미리 저장된 값이다.In a possible implementation form of the first aspect, the estimated pressure and/or the estimated rotational speed of the selectively activatable turbocharger are pre-stored values derived from one or more tests and/or simulations or experience.

제1 양태의 가능한 구현 형태에서, 엔진은 연료를 실린더로 전달하기 위한 연료 시스템을 포함한다.In a possible implementation of the first aspect, the engine includes a fuel system for delivering fuel to the cylinders.

제1 양태의 가능한 구현 형태에서, 터빈 제어 밸브는 활성화 가능한 터빈으로의 배기가스 유동을 제어하도록 구성된다. In a possible implementation of the first aspect, the turbine control valve is configured to control exhaust gas flow to the activatable turbine.

제1 양태의 가능한 구현 형태에서, 압축기 제어 밸브는 활성화 가능한 압축기로부터 소기 가스 리시버로의 소기 가스의 유동을 제어하도록 구성된다. In a possible implementation of the first aspect, the compressor control valve is configured to control the flow of scavenge gas from the activatable compressor to the scavenge gas receiver.

제1 양태의 가능한 구현 형태에서, 소기 가스 리시버 내의 소기 가스 압력을 감지하기 위한 압력 센서 및/또는 소기 가스 리시버 내의 소기 압력을 추정하기 위한 관측기(observer)를 포함한다.In a possible implementation of the first aspect, a pressure sensor for detecting the scavenging gas pressure in the scavenging gas receiver and/or an observer for estimating the scavenging gas pressure in the scavenging gas receiver.

제1 양태의 가능한 구현 형태에서, 컨트롤러는 엔진 작동 조건의 함수로서, 바람직하게는 엔진 부하, 소기 압력 또는 부하 설정점의 함수로서 선택적으로 활성화 가능한 터보차저를 활성화 및 비활성화하도록 구성된다.In a possible implementation form of the first aspect, the controller is configured to selectively activate and deactivate the activatable turbocharger as a function of engine operating conditions, preferably as a function of engine load, scavenging pressure or load set point.

제1 양태의 가능한 구현 형태에서, 컨트롤러는 감지되거나 관찰된 소기 가스 압력 및/또는 감지되거나 관찰된 배기가스 온도의 함수로서 실제 엔진 터보차징 효과를 결정하도록 구성된다. "엔진 터보차징 효과"라는 용어는 주변 조건과 무관하게 엔진이 경험하거나 느끼는 효과를 나타낸다. In a possible implementation of the first aspect, the controller is configured to determine the actual engine turbocharging effect as a function of the sensed or observed scavenge gas pressure and/or the sensed or observed exhaust gas temperature. The term "engine turbocharging effect" refers to the effect experienced or felt by the engine independent of ambient conditions.

제1 양태의 가능한 구현 형태에서, 압축기 제어 밸브는 압축기 제어 밸브를 통한 가스의 유동에 대해 제어 가능한 가변 제한을 형성하는 가변 밸브이고, 컨트롤러는 선택적으로 활성화 가능한 터보차저(5)를 활성화할 때 활성화 가능한 압축기의 출구에서 측정되거나 추정된 압력 및 선택적으로 활성화 가능한 터보차저의 측정되거나 추정된 회전 속도의 두 가지 함수로서 압축기 제어 밸브(36)를 열린 상태로 이동시키도록 구성된다.In a possible implementation form of the first aspect, the compressor control valve is a variable valve that forms a controllable variable restriction to the flow of gas through the compressor control valve, the controller being activated upon activating the selectively activatable turbocharger (5). It is configured to move the compressor control valve 36 into the open state as a function of both a measured or estimated pressure at the outlet of the compressor and a measured or estimated rotational speed of the selectively activatable turbocharger.

제2 양태에 따르면, 단류 타입의 대형 터보차징 2행정 내연기관을 작동하는 방법이 제공되며, According to a second aspect, a method of operating a large turbocharged two-stroke internal combustion engine of a single flow type is provided,

상기 내연기관은,The internal combustion engine is,

하단에 소기 포트가 있고 상단에 배기 밸브가 있는 복수의 실린더;A plurality of cylinders with scavenging ports at the bottom and exhaust valves at the top;

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

실린더에서 생성된 배기가스가 배기되는 배기시스템으로서, 배기밸브를 통해 실린더와 연결된 배기가스 리시버를 포함하는 배기시스템; 및An exhaust system through which exhaust gas generated in a cylinder is exhausted, including an exhaust gas receiver connected to the cylinder through an exhaust valve; and

각 터보차저가 압축기에 작동 가능하게 결합된 배기가스 구동 터빈을 갖고, 가압된 소기 가스의 유동을 소기 가스 리시버로 전달하기 위해 터빈의 입구는 배기가스 리시버에 연결되고 압축기의 출구는 흡기 시스템에 연결되는 복수의 터보차저로서, Each turbocharger having an exhaust gas driven turbine operably coupled to a compressor, the inlet of the turbine connected to the exhaust gas receiver and the outlet of the compressor connected to the intake system for delivering a flow of pressurized scavenge gas to the scavenge gas receiver. As a plurality of turbochargers ,

복수의 터보차저 중 적어도 하나는 선택적으로 활성화 가능한 터보차저이고, 선택적으로 활성화 가능한 터보차저는,At least one of the plurality of turbochargers is a turbocharger that can be selectively activated, and the turbocharger that can be selectively activated is:

전자 제어식 터빈 제어 밸브를 통해 배기가스 리시버에 선택적으로 연결된 활성화 가능한 터빈 및an activatable turbine selectively connected to the exhaust gas receiver via an electronically controlled turbine control valve;

전자 제어식 압축기 제어 밸브에 의해 흡기 시스템에 출구가 선택적으로 연결되고, 압축기 제어 밸브의 업스트림에서 활성화 가능한 압축기의 출구에 연결된 전자 제어식 공기 배출 밸브에 의해 대기에 출구가 선택적으로 연결된 활성화 가능한 압축기를 갖고,an activatable compressor having an outlet selectively connected to an intake system by an electronically controlled compressor control valve and an outlet selectively connected to atmosphere by an electronically controlled air discharge valve connected to an outlet of the activatable compressor upstream of the compressor control valve;

공기 배출 밸브는 공기 배출 밸브를 통해 가스 유동을 제어할 수 있는 가변 제한을 형성하는 가변 밸브인, 복수의 터보차저;를 포함하며,The air exhaust valve includes a plurality of turbochargers, the variable valves forming variable restrictions capable of controlling gas flow through the air exhaust valve,

상기 방법은,The above method is,

활성화 가능한 압축기 출구에서의 압력 및 선택적으로 활성화 가능한 터보차저의 회전 속도 중 적어도 하나를 측정하거나 추정하는 단계; 및 measuring or estimating at least one of a pressure at the activatable compressor outlet and a rotational speed of the selectively activatable turbocharger; and

터빈 제어 밸브를 닫힌 상태에서 열린 상태로 활성화시키고, Activating the turbine control valve from closed to open,

압축기 제어 밸브를 닫힌 상태에서 열린 상태로 활성화시키고(바람직하게는 터빈 제어 밸브가 닫힌 후에),Activating the compressor control valve from closed to open (preferably after the turbine control valve is closed),

활성화 가능한 압축기의 출구에서 측정되거나 추정된 압력 및 선택적으로 활성화 가능한 터보차저의 측정되거나 추정된 회전 속도 중 적어도 하나의 함수로서 공기 배출 밸브를 닫힌 상태에서 열린 상태로 계속 이동시킴으로써, 적어도 하나의 선택적으로 활성화 가능한 터보차저를 활성화하는 단계;를 포함한다.at least one optionally by continuously moving the air discharge valve from a closed state to an open state as a function of at least one of the measured or estimated pressure at the outlet of the activatable compressor and the measured or estimated rotational speed of the optionally activatable turbocharger; activating an activatable turbocharger.

제2 양태의 가능한 구현 형태에서, 방법은,In a possible implementation form of the second aspect, the method includes:

압축기 제어 밸브를 열린 상태에서 닫힌 상태로 이동시키고,Move the compressor control valve from open to closed,

터빈 제어 밸브를 열린 상태에서 닫힌 상태로 이동시키고(바람직하게는 압축기 제어 밸브가 닫힌 후에),Move the turbine control valve from open to closed (preferably after the compressor control valve is closed),

활성화 가능한 압축기의 출구에서 측정되거나 추정된 압력 및 선택적으로 활성화 가능한 터보차저의 측정되거나 추정된 회전 속도 중 적어도 하나의 함수로서 공기 배출 밸브를 열린 상태에서 닫힌 상태로 계속 이동시킴으로써, 적어도 하나의 선택적으로 활성화 가능한 터보차저를 비활성화하는 단계를 포함한다.at least one optionally by continuously moving the air discharge valve from an open to a closed state as a function of at least one of the measured or estimated pressure at the outlet of the activatable compressor and the measured or estimated rotational speed of the optionally activatable turbocharger; and deactivating an activatable turbocharger.

하기 본 발명의 개시, 양태, 실시예 및 구현 형태의 상세한 부분에서, 도면에 도시된 예시적인 실시예를 참조하여 더 상세하게 설명한다.
도 1은 예시적인 실시예에 따라 복수의 터보차저가 장착된 대형 2행정 내연기관의 상승 정면도이다.
도 2는 도 1 대형 2행정 내연기관의 상승 측면도이다.
도 3은 도 1에 따른 대형 2행정 내연기관의 개략도이다(도 3에는 도면을 가능한 한 간단하게 유지하기 위해 복수의 터보차저 중 하나만 도시됨).
도 4와 도 5는 테스트 중 소기 압력, 밸브 거동 및 스톨 마진을 도시한 그래프이다.
도 6은 도 1 엔진의 제어 다이어그램이다.
도 7은 터보차저가 2개인 대형 2행정 내연기관 실시예의 개략도이다,
도 8 내지 도 10은 도 1에 따른 엔진에 대한 소기 압력, 작업 라인 설정점, 실제 작업 라인, 밸브 거동 및 서지 마진의 예를 도시하는 그래프이다.
도 11은 터보차저가 3개인 다른 대형 2행정 내연기관 실시예의 개략도이다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION In the detailed section below, the disclosure, aspects, embodiments and implementations of the present invention are described in more detail with reference to exemplary embodiments shown in the drawings.
1 is an elevated front view of a large two-stroke internal combustion engine equipped with multiple turbochargers according to an exemplary embodiment.
Figure 2 is an elevated side view of the large two-stroke internal combustion engine of Figure 1.
Figure 3 is a schematic diagram of the large two-stroke internal combustion engine according to Figure 1 (only one of the plurality of turbochargers is shown in Figure 3 to keep the drawing as simple as possible).
Figures 4 and 5 are graphs showing scavenging pressure, valve behavior and stall margin during testing.
Figure 6 is a control diagram of the Figure 1 engine.
7 is a schematic diagram of an embodiment of a large two-stroke internal combustion engine with two turbochargers.
Figures 8-10 are graphs showing examples of scavenge pressure, working line set point, actual working line, valve behavior and surge margin for the engine according to Figure 1;
Figure 11 is a schematic diagram of another large two-stroke internal combustion engine embodiment with three turbochargers.

도 1, 도 2 및 도 3은 크랭크샤프트(8)와 크로스헤드(9)가 구비된 대형 저속 터보차징 2행정 디젤 엔진(100)을 도시한다. 도 3은 흡기 및 배기 시스템을 갖춘 대형 저속 터보차징 2행정 디젤 엔진의 개략도를 도시한다. 이 예시적인 실시예에서, 엔진(100)은 여섯 개의 실린더(1)를 열을 지어 구비한다. 대형 저속 터보차징 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 diesel engine 100 equipped with a crankshaft 8 and a crosshead 9. Figure 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 is equipped with six cylinders 1 in a row. A large, low-speed turbocharged two-stroke diesel engine is typically supported by a cylinder frame 23, which is supported by an engine frame 11, and has 4 to 14 cylinders 1 in a row. This engine 100 can be used, for example, as a stationary engine that operates the main engine of a ship or a generator of a power plant. The total output 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 배기밸브(4)가 구비된 2행정 단류 유형의 압축 점화 엔진(100)이다. 그러나 이 엔진(100)은 압축 점화될(디젤 원리) 필요가 없고 대안으로 예혼합 엔진(오토 원리)일 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 점화되는 예혼합 엔진일 수 있음을 이해해야 한다. The engine 100 is, in this exemplary embodiment, a two-stroke single-flow type equipped with a scavenging port 18 in the lower region of each cylinder liner 1 and a central exhaust valve 4 on top of the cylinder liner 1. Compression ignition engine 100. However, it is understood that this engine 100 need not be compression-ignited (diesel principle) and could alternatively be a premixed engine (automatic principle). Accordingly, in this embodiment, the compression pressure of engine 100 will be sufficiently high for compression ignition, but it is appreciated that engine 100 may be a premix engine that operates at lower compression pressures and is ignited by a spark or similar means. You must understand.

소기는 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 air is introduced into the cylinder (1) through an intake system, which includes a scavenging gas receiver (2) connected to the cylinder (1) via a scavenging port (18).

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

엔진(100)의 흡기 시스템은 소기 가스 또는 공기 리시버(2)를 포함한다(EGR이 사용되지 않는 경우 리시버(2)는 공기만 받아들이고, EGR이 사용되는 경우 리시버(2)는 배기가스와 소기 공기의 혼합물을 받을 것이다. 그래서 이름이 소기 가스 리시버이다). 소기 공기는 소기 가스 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(55)을 통해 연료가 분사되어, 연소가 뒤따르고 배기가스가 발생한다. 또는, 연료 밸브(55)는 실린더 라이너에 배치되고 BDC에서 TDC로의 피스톤 행정 동안 연료가 유입되고, 소기와 연료의 혼합물이 압축되고, 피스톤이 TDC 또는 그 근처에 있을 때 점화가 트리거되어 연소가 뒤따르고 배기가스가 발생한다.The intake system of engine 100 includes a scavenge gas or air receiver 2 (if EGR is not used, receiver 2 accepts only air, and if EGR is used, receiver 2 receives exhaust gas and scavenge air). You will receive a mixture of (hence the name scavenging gas receiver). Scavenging air passes from the scavenging gas receiver (2) to the scavenging port (18) of the individual cylinder (1). The piston 10, which reciprocates between bottom dead center (BDC) and top dead center (TDC) within the cylinder liner 1, compresses the scavenging air. Fuel is injected through fuel valves 55 disposed on the cylinder cover 22, followed by combustion and exhaust gas generation. Alternatively, a fuel valve 55 is placed in the cylinder liner and fuel is introduced during the piston stroke from BDC to TDC, the mixture of scavenge and fuel is compressed, and ignition is triggered when the piston is at or near TDC, resulting in combustion. It flows and exhaust gas is generated.

중앙 배기 밸브(4)는 실린더 커버(22)의 중앙 개구부에 배치된다. 복수(바람직하게는 3개 또는 4개)의 연료 밸브(55)는 중앙 개폐 밸브(4) 주위의 실린더 커버(22)에 분포된다. 배기 밸브(4)는 컨트롤러(50)(전자제어장치)에 의해 제어되는 전자 유압식 배기 밸브 작동 시스템에 의해 작동된다. 연료 밸브(55)에는 연료 공급 시스템(30)에 의해 연료가 공급된다. 컨트롤러(50)는 또한 연료 밸브(55)의 작동을 제어하도록 구성된다.The central exhaust valve 4 is disposed in the central opening of the cylinder cover 22. A plurality (preferably three or four) of fuel valves 55 are distributed on the cylinder cover 22 around the central on-off valve 4. The exhaust valve 4 is operated by an electro-hydraulic exhaust valve actuation system controlled by a controller 50 (electronic control unit). Fuel is supplied to the fuel valve 55 by the fuel supply system 30. Controller 50 is also configured to control the operation of fuel valve 55 .

배기 밸브(4)가 열리면, 배기 가스는 각 실린더(1)와 연결된 배기 덕트를 포함하는 배기 시스템을 통해 실린더 커버(22)의 중앙 개구부로부터 배기 가스 리시버(3)로 유동하고, 이어서 제1 배기 도관(19)을 통해 터보차저(5)의 터빈(8)으로 유동하며(엔진(100)에는 복수의 터보차저(5)가 제공되지만, 모든 터보차저가 반드시 동시에 활성화되는 것은 아니다), 여기서 배기가스는 이코노마이저(20)를 거쳐 출구(21)로 그리고 대기로 제2 배기 도관을 통해 유동한다.When the exhaust valve 4 opens, the exhaust gases flow from the central opening of the cylinder cover 22 to the exhaust gas receiver 3 through an exhaust system comprising an exhaust duct connected to each cylinder 1, and then to the first exhaust gas receiver 3. flows through conduit 19 to the turbine 8 of the turbocharger 5 (the engine 100 is provided with a plurality of turbochargers 5, but not all of them are necessarily activated simultaneously), where the exhaust The gases flow through the economizer 20 to the outlet 21 and through the second exhaust conduit to the atmosphere.

각 터보차저(5)의 샤프트를 통해 활성 터보차저(5)의 터빈(8)은 공기 입구(12)를 통해 신선한 공기가 공급되는 압축기(7)를 구동한다. 이 압축기(7)는 소기 가스 리시버(2)에 이르는 소기 도관(13)에 가압된 소기를 전달한다. 일반적으로 소기 도관(13)은 각 압축기(7)에 제공된다. 소기 도관(13) 내 소기는 소기의 냉각을 위해 인터쿨러(14)와 수분 제거기(63)(water mist catcher)를 통과한다.Via the shaft of each turbocharger 5 the turbine 8 of the active turbocharger 5 drives a compressor 7 to which fresh air is supplied through the air inlet 12. This compressor (7) delivers pressurized scavenging air to a scavenging air conduit (13) leading to the scavenging gas receiver (2). Typically a scavenging conduit (13) is provided for each compressor (7). The scavenged air in the scavenged air conduit (13) passes through the intercooler (14) and the water mist catcher (63) to cool the scavenged air.

엔진(100)은 2개 이상의 터보차저(5)와 컨트롤러(50)를 포함한다. 터보차저(5) 중 적어도 하나는 선택적으로 작동되는 터보차저(5)이다. 컨트롤러(50)는 비활성화 엔진 부하 임계값 아래에서 하나 이상의 선택적 터보차저(5)를 비활성화하도록 구성되어 있어 적절한 유동 영역을 가진 하나의 터보차저(5)만 낮은 엔진 부하에서 작동한다. 컨트롤러(50)는 엔진 부하가 활성화 엔진 부하 임계값보다 높을 때 적어도 하나의 선택적으로 작동되는 터보차저(5)를 작동시키도록 추가로 구성된다. 활성화 엔진 부하와 비활성화 엔진 부하는 동일하거나 상이할 수 있고 활성 터보차저(5)의 유동 영역이 엔진 부하와 일치하도록 선택된다.Engine 100 includes two or more turbochargers 5 and a controller 50. At least one of the turbochargers 5 is a selectively operated turbocharger 5. The controller 50 is configured to deactivate one or more selective turbochargers 5 below a deactivation engine load threshold so that only one turbocharger 5 with an appropriate flow area operates at low engine loads. The controller 50 is further configured to activate at least one selectively activated turbocharger 5 when the engine load is higher than the activation engine load threshold. The active and inactive engine loads can be the same or different and the flow area of the active turbocharger 5 is selected to match the engine load.

도 7은 각각 개별 소기 스트링에 있는 2개의 터보차저(5)를 갖는 엔진(100)의 실시예를 도시한다. 도 7의 좌측에 있는 터보차저(5)는 선택적으로 활성화 가능한 터보차저이지만, 도 7의 우측에 있는 터보차저(5)는 항상 활성 상태이다. 선택적으로 활성화되는 터보차저(5)와 상시 활성 터보차저(5)는 용량이 같거나 다를 수 있다. 특히, 선택적으로 활성화되는 터보차저(5)는 상시 활성 터보차저(5)보다 용량이 더 작을 수 있다. 컨트롤러(50)는 엔진(100)에 대한 최적의 터보차징 효율을 달성하기 위해 엔진의 실제 작동 조건에 따라, 특히 실제 엔진 부하에 따라 선택적으로 활성화되는 터보차저(5)를 활성화 및 비활성화하도록 구성된다. Figure 7 shows an embodiment of an engine 100 with two turbochargers 5, each in a separate scavenge string. The turbocharger 5 on the left in Figure 7 is a selectively activatable turbocharger, while the turbocharger 5 on the right in Figure 7 is always active. The selectively activated turbocharger (5) and the permanently active turbocharger (5) may have the same or different capacities. In particular, the selectively activated turbocharger 5 may have a smaller capacity than the normally active turbocharger 5. The controller 50 is configured to activate and deactivate the turbocharger 5, which is selectively activated depending on the actual operating conditions of the engine, in particular the actual engine load, in order to achieve optimal turbocharging efficiency for the engine 100. .

전자 제어식 제어 밸브(35)는 선택적으로 활성화되는 터보차저(5)의 활성화 가능한 터빈(8)의 입구를 배기가스 리시버(3)에 연결하는 도관에 배치된다. 제어 밸브(35)는 컨트롤러(50)에 연결되고 제어 밸브(35)의 위치는 컨트롤러(50)에 의해 터빈 제어 밸브(35)에 대한 신호를 통해 제어된다. 제어 밸브(35)를 통해 컨트롤러(50)는 배기가스 리시버(3)로부터 활성화 가능한 터빈(8)의 입구로의 배기가스 유동을 가능하게 하거나 불가능하게 한다.An electronically controlled control valve (35) is arranged in the conduit connecting the inlet of the activatable turbine (8) of the selectively activated turbocharger (5) to the exhaust gas receiver (3). The control valve 35 is connected to the controller 50 and the position of the control valve 35 is controlled by the controller 50 through signals to the turbine control valve 35. Via the control valve 35 the controller 50 enables or disables the exhaust gas flow from the exhaust gas receiver 3 to the inlet of the activatable turbine 8.

전자 제어식 압축기 제어 밸브(36)는 선택적으로 활성화되는 터보차저(5)의 활성화 가능한 압축기(7)의 출구를 소기 냉각기(14) 및 수분 제거기(63)를 통해 소기 가스 리시버(2)에 연결하는 도관에 배치된다. 압축기 제어 밸브(36)는 컨트롤러(50)에 연결되고 압축기 제어 밸브(36)의 위치는 컨트롤러(50)에 의해 압축기 제어 밸브(36)에 대한 신호를 통해 제어된다. 압축기 제어 밸브(36)를 통해 컨트롤러(50)는 활성화 가능한 압축기(7)의 출구로부터 소기 가스 리시버(2)로의 소기의 유동을 가능하게 및 불가능하게 할 수 있다.An electronically controlled compressor control valve (36) connects the outlet of the activatable compressor (7) of the selectively activated turbocharger (5) to the scavenge gas receiver (2) via the scavenge cooler (14) and moisture remover (63). placed in the conduit. Compressor control valve 36 is connected to controller 50 and the position of compressor control valve 36 is controlled by controller 50 through signals to compressor control valve 36. Via the compressor control valve 36 the controller 50 can enable and disable the flow of scavenge air from the outlet of the activatable compressor 7 to the scavenge gas receiver 2 .

적어도 선택적으로 활성화되는 터보차저(5)에는 선택적으로 활성화되는 터보차저(5)의 회전 속도를 나타내는 신호를 생성하는 회전 속도 센서가 제공되고 이 신호는 컨트롤러(50)에 전달된다. 압력 센서(33)는 활성화 가능한 압축기(7)의 출구에서 압력을 측정하기 위해 배치된다. 압력 센서(33)는 압축기 제어 밸브(36)의 업스트림에 배치된다. 압력 센서(33)의 신호는 컨트롤러(50)로 전송된다. At least the selectively activated turbocharger 5 is provided with a rotational speed sensor that generates a signal indicative of the rotational speed of the selectively activated turbocharger 5 and this signal is transmitted to the controller 50 . A pressure sensor 33 is arranged to measure the pressure at the outlet of the activatable compressor 7 . Pressure sensor 33 is placed upstream of compressor control valve 36. The signal from the pressure sensor 33 is transmitted to the controller 50.

전자 제어식 공기 배출 밸브(37)는 활성화 가능한 압축기(7)의 출구와 예컨대 대기압과 실질적으로 압력이 동일한 대기 또는 기타 환경, 예컨대 터보차저(5)의 배기 시스템 다운스트림 또는 선택적으로 활성화 가능한 압축기(7)의 입구 측 사이에 배치되며, 공기 배출 밸브(37)는 압축기 제어 밸브(36)의 업스트림에서 활성화 가능한 압축기(7)의 출구에 유체적으로(fluidically) 연결된다. 바람직하게는, 공기 배출 밸브(37)는 활성화 가능한 압축기(7)의 출구를 압축기 제어 밸브(36)에 연결하는 도관으로부터 분기되는 공기 배출 도관(39)에 배치된다. 공기 배출 밸브(37)는 공기 배출 밸브(37)를 통해 가스의 유동을 제어할 수 있는 가변 제한을 형성하는 가변 밸브이다. 따라서, 컨트롤러(50)는 공기 배출 밸브(37)의 위치를 조절하여 공기 배출 밸브(37)를 통해 유동하는 공기에 대한 제한을 제어한다.The electronically controlled air discharge valve 37 is provided at the outlet of the activatable compressor 7 and, for example, in an atmosphere or other environment having a pressure substantially equal to atmospheric pressure, for example downstream of the exhaust system of the turbocharger 5 or a selectively activatable compressor 7. ), the air discharge valve 37 is fluidically connected to the outlet of the compressor 7 , which is activatable upstream of the compressor control valve 36 . Preferably, the air discharge valve 37 is arranged in an air discharge conduit 39 branching from the conduit connecting the outlet of the activatable compressor 7 to the compressor control valve 36 . The air discharge valve 37 is a variable valve that forms a variable restriction that can control the flow of gas through the air discharge valve 37. Accordingly, the controller 50 controls the restriction of air flowing through the air discharge valve 37 by adjusting the position of the air discharge valve 37.

도 4 및 도 5는 제어 밸브(TCV) 및 압축기 제어 밸브(36)(CCV)만을 사용하여 선택적으로 활성화되는 터보차저(5)를 활성화 및 비활성화하려는 시도의 결과를 도시한다. 도 4는 시간에 대한 소기 가스 리시버(2) 내의 소기 압력(bar)을 나타내는 도면이다. 도 5는 시간에 대해 제어 밸브(35)와 압축기 제어 밸브(36)의 개폐를 도시하는 도면이며 수직축의 0은 완전히 닫힌 밸브에 해당하고 수직축의 1은 완전히 열린 밸브에 해당한다. 도 5에는 스톨 마진 또한 표시되어 있다. 스톨 마진은 압축기가 스톨에 얼마나 가까운지를 나타내는 지표이다. 도 5는 압축기 제어 밸브(36)에서 제어 밸브(35)를 개방한 후 약 4 내지 13초의 시간 범위에서 스톨 마진이 음수이고, 그 결과 압축기 스톨링이 발생함을 명확하게 보여준다. 선택적으로 활성화 가능한 터보차저(5)의 활성화 및 비활성화 동안 서지/스톨 마진이 0 이상으로 유지될 수 있는 결과를 얻지 못한 채 제어 밸브(35)와 압축기 제어 밸브(36)에 대해 각각 다른 개방 프로파일 및 타이밍으로 시도가 이루어졌다.4 and 5 show the results of an attempt to activate and deactivate the selectively activated turbocharger 5 using only the control valve (TCV) and compressor control valve 36 (CCV). Figure 4 is a diagram showing the scavenge pressure (bar) in the scavenge gas receiver 2 versus time. Figure 5 is a diagram showing the opening and closing of the control valve 35 and the compressor control valve 36 with respect to time, where 0 on the vertical axis corresponds to a fully closed valve and 1 on the vertical axis corresponds to a fully open valve. The stall margin is also shown in Figure 5. Stall margin is an indicator of how close the compressor is to stall. Figure 5 clearly shows that in the time range of about 4 to 13 seconds after opening control valve 35 at compressor control valve 36, the stall margin is negative, resulting in compressor stalling. Different opening profiles for the control valve (35) and compressor control valve (36) respectively, without resulting in the surge/stall margin being maintained above zero during activation and deactivation of the selectively activatable turbocharger (5). An attempt was made with timing.

압축기 효율은 압축기(7)를 통과하는 공기 유동에 대해 압축기(7)에 대한 압력비가 표시되는 다이어그램(압축기 다이어그램)에서 일정한 효율 선으로 설명될 수 있다. 일정한 효율 선은 이 압축기 다이어그램에서 압축기(7)의 효율이 일정하게 유지되는 타원형 곡선이다. 압력비는 압축기(7)의 출구 압력을 압축기(7)의 입구 압력으로 나눈 비율이다. 압축기(7) 입구의 압력은 실질적으로 일정하다고 가정할 수 있는 대기압과 실질적으로 동일하므로, 컨트롤러(50)가 압축기(7)에 대한 압력비를 결정하기 위해서는 압축기(7) 출구에서의 압력만이 측정(예: 압력 센서 사용) 또는 추정(예: 관측기 사용)에 의해 결정되어야 한다. 압축기(7)를 통과하는 공기 유동은 직접 측정하기 어렵지만, 일 실시예에서는 압축기(7)의 회전 속도, 즉 터보차저(5)의 회전 속도의 함수로서 컨트롤러(50)에 의해 결정(계산)된다.Compressor efficiency can be described by a constant efficiency line in a diagram (compressor diagram) where the pressure ratio for the compressor 7 is shown relative to the air flow through the compressor 7. The constant efficiency line is an elliptical curve in this compressor diagram where the efficiency of compressor 7 remains constant. The pressure ratio is the ratio of the outlet pressure of the compressor (7) divided by the inlet pressure of the compressor (7). Since the pressure at the inlet of the compressor 7 is substantially equal to atmospheric pressure, which can be assumed to be substantially constant, only the pressure at the outlet of the compressor 7 is measured for the controller 50 to determine the pressure ratio for the compressor 7. It should be determined by estimation (e.g. using a pressure sensor) or by estimation (e.g. using an observer). The air flow through the compressor 7 is difficult to measure directly, but in one embodiment is determined (calculated) by the controller 50 as a function of the rotational speed of the compressor 7, i.e. the rotational speed of the turbocharger 5. .

일 실시예에서, 터보차저 속도의 범위에 대해 선택적으로 활성화되는 터보차저(5)의 회전 속도에 대해 가장 높은 압축기 효율을 초래하는 활성화 가능한 압축기(7)에 대한 최적의 압력비는 예컨대 최적의 압력비가 터보차저 속도에 대해 플롯되는 다이어그램에 표시될 수 있는 작업 라인으로 컨트롤러(50)에 저장된다. In one embodiment, the optimal pressure ratio for the activatable compressor 7 resulting in the highest compressor efficiency for the rotational speed of the turbocharger 5 to be selectively activated over a range of turbocharger speeds is, for example, an optimal pressure ratio. It is stored in the controller 50 as a working line that can be displayed on a diagram plotted against turbocharger speed.

다른 실시예에서, 터보차저 속도의 범위에 대해 선택적으로 활성화되는 터보차저(5)의 회전 속도에 대해 가장 높은 압축기 효율을 초래하는 활성화 가능한 압축기(7)의 출구에서의 최적 압력은 컨트롤러(50)에 저장되는데, 그 이유는 활성화 가능한 압축기(7) 입구의 (대기) 압력이 알려져 있고 일정하기 때문이다.In another embodiment, the optimal pressure at the outlet of the activatable compressor 7 that results in the highest compressor efficiency for the rotational speed of the turbocharger 5 to be selectively activated over a range of turbocharger speeds is determined by the controller 50 This is because the (atmospheric) pressure at the inlet of the activatable compressor 7 is known and constant.

도 6은 제어 밸브(35)(TCV), 압축기 제어 밸브(36)(CCV) 및 공기 배출 밸브(37)(ARV)의 위치를 제어하기 위한 제어 다이어그램을 도시한다. 측정되거나 추정된 터보차저(5)의 회전 속도는 별도의 제어 장치이거나 컨트롤러(50)의 일부일 수 있는 목표 압력 추정기에 제공된다. 목표 압력 추정기는 실제 터보차저 속도에 대해 활성화 가능한 압축기(7)의 출구에서, 예컨대 위에서 언급한 저장된 작업 라인을 사용하여 최적 압력을 계산한다. 목표 압력은 활성화 가능한 압축기(7)의 출구에서 측정되거나 결정된 실제 압력과 비교되어 두 신호 사이의 차이를 결정한다. 이 차이는 밸브 컨트롤러로 전송된다. 밸브 컨트롤러는 별도의 컨트롤러이거나 컨트롤러(50)의 일부일 수 있다. 이에 따라 밸브 컨트롤러는 공기 배출 밸브(37)의 위치를 조정한다. 공기 배출 밸브(37)의 제어를 위해, 활성화 가능한 압축기(7)의 출구에서의 압력이 목표 압력보다 낮을 때 공기 배출 밸브(37)에 의해 가해지는 흐름에 대해 제한을 증가시키기 위해 그리고 활성화 가능한 압축기의 출구에서의 압력이 목표 압력보다 높을 때 공기 배출 밸브(37)에 의해 가해진 유동에 대해 제한을 감소시키기 위해 밸브 컨트롤러는 P(비례), PI(비례 및 적분) 또는 PID(비례, 적분 및 미분)일 수 있다. 따라서 터보차저 속도는 제1 피드백 제어 루프에서 사용되고 압축기 출구 압력은 제2 피드백 제어 루프에서 사용된다. 따라서, 이 실시예에서, 제어 다이어그램은 이중 피드백 루프 제어를 형성한다. Figure 6 shows a control diagram for controlling the positions of control valve 35 (TCV), compressor control valve 36 (CCV) and air discharge valve 37 (ARV). The measured or estimated rotational speed of the turbocharger 5 is provided to a target pressure estimator, which may be a separate control device or part of the controller 50 . The target pressure estimator calculates the optimal pressure at the outlet of the activatable compressor 7 for the actual turbocharger speed, for example using the stored work lines mentioned above. The target pressure is compared to the actual pressure measured or determined at the outlet of the activatable compressor 7 to determine the difference between the two signals. This difference is transmitted to the valve controller. The valve controller may be a separate controller or part of controller 50. Accordingly, the valve controller adjusts the position of the air discharge valve 37. For control of the air discharge valve 37, for increasing the restriction on the flow imposed by the air discharge valve 37 when the pressure at the outlet of the activatable compressor 7 is lower than the target pressure and for the activatable compressor 7 To reduce the restriction on the flow imposed by the air discharge valve 37 when the pressure at the outlet of the ) can be. Therefore the turbocharger speed is used in the first feedback control loop and the compressor outlet pressure is used in the second feedback control loop. Therefore, in this embodiment, the control diagram forms a dual feedback loop control.

일 실시예에서, 밸브 컨트롤러는 미리 결정된 프로파일과 시퀀스에 따라 제어 밸브(35)와 압축기 제어 밸브(36)의 개폐를 제어한다. 선택적으로 활성화되는 터보차저(5)를 활성화하고 선택적으로 활성화되는 터보차저(5)를 비활성화하기 위한 프로파일 또는 작업 라인은 테스트 또는 시뮬레이션에 의해 결정될 수 있으며 이러한 미리 결정된 프로파일과 시퀀스는 컨트롤러(50)에 저장된다.In one embodiment, the valve controller controls the opening and closing of the control valve 35 and compressor control valve 36 according to a predetermined profile and sequence. The profiles or lines of operation for activating the selectively activated turbochargers 5 and for deactivating the selectively activated turbochargers 5 may be determined by testing or simulation and these predetermined profiles and sequences are provided to the controller 50. It is saved.

도 8은 엔진이 50% 엔진 부하(최대 연속 정격의 50%)에서 작동하는 동안 선택적으로 활성화되는 터보차저(5)를 활성화 및 비활성화하기 위한 시간에 대한 결과적인 밸브 거동의 예를 도시한다. 선택적으로 활성화 가능한 터보차저(5)가, 예컨대 엔진 부하가 엔진 부하 임계값을 초과할 때 활성화된다. 이 예에서 컨트롤러(50)는 제어 밸브(35)를 완전 폐쇄에서 완전 개방으로 이동시킴으로써 선택적으로 활성화 가능한 터보차저(5)를 활성화하도록 구성된다. 컨트롤러(50)는 압축기 제어 밸브(36)를 완전 폐쇄 위치에서 완전 개방 위치로 제어 밸브(35)가 개방된 후 일정 시간 이동시키도록 구성된다. 이것은 미리 결정된 고정된 시간 범위가 아니다. 압축기 제어 밸브(36)는 압력 설정점이 더는 증가하지 않을 때 열린다. 이것이 일어나는 시간은 터보차저(5)의 가속에 따라 다르다. 공기 배출 밸브(37)는 열린 위치에서 시작하여 위에서 설명한 제어 방법에 따라, 즉 선택적으로 활성화 가능한 터보차저(5)의 회전 속도와 활성화 가능한 압축기(7) 출구 압력의 함수에 따라 닫힌다. 함수는 압축기 특성에 의해 결정되는데, 위에서 설명한 바와 같이 설명할 수 있다. 예를 들어 압축기 다이어그램을 사용하여 압축기가 최적으로(고효율로) 기능하거나 최소한 스톨/서지에 대한 위험이 없이 활성화 가능한 압축기의 속도로부터 활성화 가능한 압축기(7) 출구에서의 압력과 결합하여 결정되는 작동 지점을 허용한다. Figure 8 shows an example of the resulting valve behavior versus times for activating and deactivating the turbocharger 5, which is selectively activated while the engine is operating at 50% engine load (50% of maximum continuous rating). The selectively activatable turbocharger 5 is activated, for example, when the engine load exceeds an engine load threshold. In this example the controller 50 is configured to activate the selectively activatable turbocharger 5 by moving the control valve 35 from fully closed to fully open. The controller 50 is configured to move the compressor control valve 36 from the fully closed position to the fully open position for a certain period of time after the control valve 35 is opened. This is not a fixed, predetermined time range. The compressor control valve 36 opens when the pressure set point no longer increases. The time at which this occurs depends on the acceleration of the turbocharger (5). The air outlet valve 37 starts in the open position and closes according to the control method described above, i.e. as a function of the rotational speed of the selectively activatable turbocharger 5 and the activatable outlet pressure of the compressor 7 . The function is determined by the compressor characteristics, which can be explained as described above. For example, using a compressor diagram, the operating point is determined from the speed of the energizable compressor in combination with the pressure at the outlet of the energizable compressor (7) so that the compressor can function optimally (at high efficiency) or at least without risk of stall/surge. Allow.

본 예에서, 압축기 제어 밸브(36)는 제어 밸브(35) 다음에 열린다. 그러나 이것이 반드시 항상 그런 것은 아니며 환경, 특히 터보차저(5)의 가속에 따라 달라질 것이라는 점이 지적된다.In this example, compressor control valve 36 opens after control valve 35. However, it is pointed out that this is not necessarily always the case and will vary depending on the environment, particularly the acceleration of the turbocharger (5).

선택적으로 활성화 가능한 터보차저(5)는, 예컨대 엔진 부하가 엔진 부하 임계값(선택적으로 활성화 가능한 터보차저(5)를 활성화하기 위한 엔진 부하 임계값과 다를 수 있음) 아래로 떨어질 때 비활성화된다. 이 예에서 컨트롤러(50)는 완전 개방에서 완전 폐쇄로 압축기 제어 밸브(36)를 이동시킴으로써 선택적으로 활성화 가능한 터보차저(5)를 비활성화하는 프로세스를 시작하도록 구성된다. 컨트롤러(50)는 압축기 제어 밸브(36)를 완전 폐쇄 위치에서 완전 개방 위치로 제어 밸브(35)가 개방된 후 일정 시간 이동시키도록 구성된다. 공기 배출 밸브(37)는 닫힌 위치에서 시작하여 위에서 설명한 제어 방법에 따라, 즉 선택적으로 활성화 가능한 터보차저(5)의 회전 속도와 활성화 가능한 압축기(7) 출구 압력의 함수에 따라 열린다. The selectively activatable turbocharger 5 is deactivated, for example, when the engine load falls below an engine load threshold (which may be different from the engine load threshold for activating the selectively activatable turbocharger 5). In this example, the controller 50 is configured to initiate the process of deactivating the selectively activatable turbocharger 5 by moving the compressor control valve 36 from fully open to fully closed. The controller 50 is configured to move the compressor control valve 36 from the fully closed position to the fully open position for a certain period of time after the control valve 35 is opened. The air outlet valve 37 starts from the closed position and opens according to the control method described above, i.e. as a function of the rotational speed of the selectively activatable turbocharger 5 and the activatable outlet pressure of the compressor 7 .

도 9는 소기 가스 리시버(2)에서의 결과적인 소기 압력, 공기 배출 밸브(37)에 대한 작업 라인 설정점 및 공기 배출 밸브(37)에 대한 실제 작업 라인을 시간에 대해 도시한다. 도 10은 시간에 대한 서지 마진을 도시하고 선택적으로 활성화되는 터보차저(5)의 활성화 및 선택적으로 활성화되는 터보차저(5)의 비활성화 동안 모두 서지 마진이 양(+)이므로 서지의 위험을 상당히 감소시킨다는 것을 보여준다. 서지 마진은 압축기(7)가 서징에 얼마나 근접해 있는지를 나타내는 지표이다. Figure 9 shows the resulting scavenge pressure in the scavenge gas receiver 2, the working line set point for the air exhaust valve 37 and the actual working line for the air exhaust valve 37 against time. Figure 10 shows the surge margin versus time and shows that the surge margin is positive both during activation of the selectively activated turbocharger 5 and during deactivation of the optionally activated turbocharger 5, thus significantly reducing the risk of surges. It shows that it is done. Surge margin is an indicator of how close the compressor 7 is to surging.

따라서, 컨트롤러는 활성화 가능한 압축기(7) 출구에서의 실제 압력을 활성화 가능한 압축기(7)의 피크 효율 라인을 따르는 목표 압력에 가깝게 유지하는 방식으로 공기 배출 밸브의 위치를 조정할 수 있다.Accordingly, the controller can adjust the position of the air discharge valve in such a way that the actual pressure at the outlet of the activatable compressor 7 is kept close to the target pressure along the peak efficiency line of the activatable compressor 7.

선택적으로 활성화되는 터보차저(5)의 거동은 테스트 베드 및/또는 컴퓨터 시뮬레이션에서 엔진의 테스트를 기반으로 예측될 수 있으며, 따라서 공기 배출 밸브(37)에 대한 적절한 개방 곡선은 터보차저 속도 및/또는 활성화 가능한 압축기(7)의 출구에서의 압력을 실시간으로 측정하거나 결정할 필요 없이 저장된 데이터에 기초할 수 있다. 여기에서, 컨트롤러(50)에는 공기 배출 밸브(37)의 개방을 위한 하나 이상의 작업 라인이 제공될 수 있다. 바람직하게는, 이들 각각의 곡선은 특정 엔진 부하에 적합하다.The behavior of the selectively activated turbocharger 5 can be predicted on the basis of tests of the engine on a test bed and/or computer simulation, so that a suitable opening curve for the air discharge valve 37 can be determined by varying the turbocharger speed and/or The pressure at the outlet of the activatable compressor 7 can be measured in real time or based on stored data without having to be determined. Here, the controller 50 may be provided with one or more working lines for opening the air discharge valve 37 . Preferably, each of these curves is suitable for a specific engine load.

일 실시예에서 압축기 제어 밸브(36)는 압축기 제어 밸브(36)를 통한 가스의 유동에 대해 제어 가능한 가변 제한을 형성하는 가변 밸브이다. 이 실시예에서 선택적으로 활성화 가능한 압축기(7) 출구에서의 압력을 제어하는 작업에서 공기 배출 밸브(37)를 보조하기 위해 선택적으로 활성화 가능한 터보차저(5)를 활성화할 때 활성화 가능한 압축기(7)의 출구에서 측정되거나 추정된 압력 및 선택적으로 활성화 가능한 터보차저(5)의 측정되거나 추정된 회전 속도 모두의 함수로서, 컨트롤러(50)는 압축기 제어 밸브(36)를 닫힌 상태에서 열린 상태로 이동시키도록 구성된다. In one embodiment, compressor control valve 36 is a variable valve that creates a controllable variable restriction to the flow of gas through compressor control valve 36. In this embodiment the activatable compressor (7) upon activating the selectively activatable turbocharger (5) to assist the air discharge valve (37) in the task of controlling the pressure at the outlet of the selectively activatable compressor (7). As a function of both the measured or estimated pressure at the outlet of the turbocharger 5 and the measured or estimated rotational speed of the selectively activatable turbocharger 5, the controller 50 moves the compressor control valve 36 from the closed state to the open state. It is composed of:

도 11은 2개의 상시 활성 터보차저(5) 및 1개의 선택적으로 활성화되는 터보차저(5)를 포함하는 다른 실시예에 따른 엔진(100)의 개략도이다. 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. 추가적인 상시 활성 터보차저(5) 외에 본 실시예에 따른 엔진(100)은 전술한 엔진과 본질적으로 동일하다. 추가 상시 활성 터보차저로 인해 선택적으로 활성화 가능한 터보차저(5)가 활성화되는 엔진 부하 및 선택적으로 활성화되는 터보차저(5)가 비활성화되는 엔진 부하는 전술한 엔진과 상이하다. 선택적으로 활성화되는 터보차저(5)가 활성화되고 비활성화되는 엔진 부하는 각각의 터보차저(5)의 용량과 특성에 따라 달라질 것이다.11 is a schematic diagram of an engine 100 according to another embodiment comprising two normally active turbochargers 5 and one selectively activated turbocharger 5 . In this embodiment, structures and features that are the same or similar to corresponding structures and features previously described or shown herein are denoted by the same reference numerals as previously used for simplicity. Apart from the additional always active turbocharger 5 the engine 100 according to the present embodiment is essentially the same as the engine described above. Due to the additional always active turbocharger, the engine load at which the selectively activatable turbocharger 5 is activated and the engine load at which the selectively activatable turbocharger 5 is deactivated are different from the above-described engine. The engine load at which the selectively activated turbochargers 5 are activated and deactivated will vary depending on the capacity and characteristics of each turbocharger 5.

다양한 방법과 엔진이 본원의 다양한 실시예와 관련하여 설명되었다. 그러나 개시된 실시예에 대한 다른 변형은 도면, 개시 및 첨부한 청구 범위의 연구로 청구된 주제를 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. Various methods and engines have been described in connection with various embodiments herein. However, other modifications to the disclosed embodiments may be understood and made by those skilled in the art when practicing the claimed subject matter upon study of the drawings, disclosure, and appended claims. In the claims, the word "comprising" does not exclude other elements or steps, and the indefinite articles "one" or "an" do not exclude a plurality. A single controller or other unit may not exclude multiple items or steps recited in the claims. The mere fact that certain measures are recited in different dependent claims does not indicate that a combination of these measures cannot be used to advantage.

청구 범위에 사용된 참조 부호는 범위를 제한하는 것으로 해석하지 않아야 한다. 별로도 지시되지 않는 한, 도면은 명세서와 함께 판독(예: 교차 해칭(cross-hatching), 부품 배치, 비율, 정도 등)을 의도하고, 본 개시 내용의 전체 서면 설명의 일부로 간주되어야 한다. 설명에서 사용된 바와 같이, 용어 "수평", "수직", "왼쪽", "오른쪽", "위” 및 "아래"는 특정 도형이 독자를 향하고 있으므로 도시된 구조의 방향을 나타낸다.Reference signs used in the claims should not be construed as limiting the scope. Unless otherwise indicated, the drawings are intended to be read in conjunction with the specification (e.g., cross-hatching, part placement, scale, scale, etc.) and are to be considered a part of the entire written description of the present disclosure. As used in the description, the terms “horizontal,” “vertical,” “left,” “right,” “top,” and “bottom” refer to the orientation of the depicted structure as the particular shape is facing the reader.

Claims (16)

단류(uniflow) 타입의 대형 터보차징 2행정 내연기관(100)에 있어서,
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 흡기 시스템;
상기 실린더(1)에서 생성된 배기가스가 배기되는 배기 시스템으로서, 상기 배기 밸브(4)를 통해 상기 실린더(1)에 연결된 배기가스 리시버(3)를 포함하는 배기 시스템;
각 터보차저(5)가 압축기(7)에 작동 가능하게 결합된 배기가스 구동 터빈(8)을 갖고, 가압된 소기 가스의 유동을 상기 소기 가스 리시버(2)로 전달하기 위해 상기 터빈(8)의 입구는 상기 배기가스 리시버(3)에 연결되고 상기 압축기(7)의 출구는 상기 흡기 시스템에 연결되는 복수의 터보차저(5)로서,
상기 복수의 터보차저(5) 중 적어도 하나는 선택적으로 활성화 가능한 터보차저(5)이고, 상기 선택적으로 활성화 가능한 터보차저(5)는,
전자 제어식 터빈 제어 밸브(35)를 통해 상기 배기가스 리시버(3)에 선택적으로 연결된 활성화 가능한 터빈(8) 및
전자 제어식 압축기 제어 밸브(36)에 의해 상기 흡기 시스템에 그 출구가 선택적으로 연결되고, 상기 압축기 제어 밸브(36)의 업스트림에서 상기 활성화 가능한 압축기(7)의 출구에 연결된 전자 제어식 공기 배출 밸브(37)에 의해 대기에 그 출구가 선택적으로 연결된 활성화 가능한 압축기(7)를 갖고,
상기 공기 배출 밸브(37)는 상기 공기 배출 밸브(37)(air release valve)를 통해 가스의 유동을 제어할 수 있는 가변 제한을 형성하는 가변 밸브인 복수의 터보차저(5); 및
상기 터빈 제어 밸브(35), 상기 압축기 제어 밸브(36) 및 상기 공기 배출 밸브(37)에 결합되는 컨트롤러(50);를 포함하며,
상기 컨트롤러(50)는,
상기 선택적으로 활성화 가능한 터보차저(5)를 활성화할 때,
상기 터빈 제어 밸브(35)를 닫힌 상태에서 열린 상태로 이동시키고,
상기 압축기 제어 밸브(36)를 닫힌 상태에서 열린 상태로 이동시키고,
상기 활성화 가능한 압축기(7)의 출구에서 측정되거나 추정된 압력 및 상기 선택적으로 활성화 가능한 터보차저(5)의 측정되거나 추정된 회전 속도의 두 가지 함수로서, 상기 공기 배출 밸브(37)를 열린 상태에서 닫힌 상태로 계속 이동시키는, 대형 터보차징 2행정 내연기관.
In the uniflow type large turbocharged two-stroke internal combustion engine (100),
A plurality of cylinders (1) with a scavenging port (18) at the bottom and an exhaust valve (4) at the top;
an intake system through which scavenge gas is introduced into the cylinder (1), comprising a scavenge gas receiver (2) connected to the cylinder (1) via the scavenge port (18);
An exhaust system through which exhaust gas generated in the cylinder (1) is exhausted, the exhaust system including 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) operably coupled to a compressor (7), said turbine (8) for delivering a flow of pressurized scavenge gas to said scavenge gas receiver (2). A plurality of turbochargers (5), the inlet of which is connected to the exhaust gas receiver (3) and the outlet of the compressor (7) is connected to the intake system,
At least one of the plurality of turbochargers (5) is a selectively activatable turbocharger (5), and the selectively activatable turbocharger (5) is,
an activatable turbine (8) selectively connected to said exhaust gas receiver (3) via an electronically controlled turbine control valve (35) and
An electronically controlled air discharge valve (37), its outlet selectively connected to the intake system by an electronically controlled compressor control valve (36), and connected upstream of the compressor control valve (36) to the outlet of the activatable compressor (7). ) with an activatable compressor (7), the outlet of which is selectively connected to the atmosphere by
The air release valve 37 includes a plurality of turbochargers 5, which are variable valves that form variable restrictions capable of controlling the flow of gas through the air release valve 37; and
It includes a controller 50 coupled to the turbine control valve 35, the compressor control valve 36, and the air discharge valve 37,
The controller 50,
When activating the selectively activatable turbocharger (5),
Moving the turbine control valve 35 from a closed state to an open state,
Moving the compressor control valve 36 from a closed state to an open state,
With the air discharge valve (37) open, as a function of both the measured or estimated pressure at the outlet of the activatable compressor (7) and the measured or estimated rotational speed of the selectively activatable turbocharger (5). A large turbocharged two-stroke internal combustion engine that moves continuously in a closed state.
제1항에 있어서,
상기 컨트롤러(50)는,
상기 선택적으로 활성화되는 터보차저(5)를 비활성화할 때,
상기 압축기 제어 밸브(36)를 열린 상태에서 닫힌 상태로 활성화시키고,
상기 터빈 제어 밸브(35)를 열린 상태에서 닫힌 상태로 활성화시키고,
상기 활성화 가능한 압축기(7)의 출구에서 측정되거나 추정된 압력 및
상기 선택적으로 활성화 가능한 터보차저(5)의 측정되거나 추정된 회전 속도(5) 중 적어도 하나의 함수로서,
상기 공기 배출 밸브(37)를 열린 상태로 계속 이동시키는, 대형 터보차징 2행정 내연기관(100).
According to paragraph 1,
The controller 50,
When deactivating the selectively activated turbocharger (5),
Activating the compressor control valve (36) from an open state to a closed state,
Activating the turbine control valve (35) from an open state to a closed state,
pressure measured or estimated at the outlet of said activatable compressor (7) and
As a function of at least one of the measured or estimated rotational speeds (5) of the selectively activatable turbocharger (5),
A large turbocharged two-stroke internal combustion engine (100) that continuously moves the air discharge valve (37) in an open state.
제1항에 있어서,
상기 컨트롤러(50)는,
상기 선택적으로 활성화 가능한 터보차저(5) 회전 속도의 범위에 대해 상기 활성화 가능한 압축기(7)의 출구에서 상기 선택적으로 활성화 가능한 터보차저(5)의 주어진 회전 속도의 목표 압력을 통지받는, 대형 터보차징 2행정 내연기관(100).
According to paragraph 1,
The controller 50,
Large turbocharging, which is informed of a target pressure for a given rotational speed of the selectively activatable turbocharger (5) at the outlet of the activatable compressor (7) for a range of rotational speeds of the selectively activatable turbocharger (5). Two-stroke internal combustion engine (100).
제3항에 있어서,
상기 컨트롤러는,
상기 공기 배출 밸브(37)가 상기 선택적으로 활성화 가능한 터보차저(5)의 실제 회전 속도에 대한 목표 압력에 대응하는 상기 활성화 가능한 압축기(7) 출구에서의 실제 압력이 되는 위치로 이동시키는, 대형 터보차징 2행정 내연기관(100).
According to paragraph 3,
The controller is,
moving the air discharge valve (37) to a position where the actual pressure at the outlet of the activatable compressor (7) corresponds to the target pressure for the actual rotational speed of the selectively activatable turbocharger (5). Charging two-stroke internal combustion engine (100).
제3항에 있어서,
상기 선택적으로 활성화 가능한 터보차저(5)의 주어진 회전 속도에 대한 목표 압력은,
상기 활성화 가능한 압축기(7)가 상기 선택적으로 활성화 가능한 터보차저(5)의 동일하게 주어진 회전 속도에서 서지하는 압력으로부터 서지 마진만큼 떨어져 있는, 대형 터보차징 2행정 내연기관(100).
According to paragraph 3,
The target pressure for a given rotational speed of the selectively activatable turbocharger 5 is:
A large turbocharged two-stroke internal combustion engine (100), wherein the activatable compressor (7) is separated by a surge margin from the pressure surge at the same given rotational speed of the selectively activatable turbocharger (5).
제3항에 있어서,
상기 선택적으로 활성화 가능한 터보차저(5)의 주어진 회전 속도에서의 목표 압력은,
상기 활성화 가능한 압축기(7)가 상기 선택적으로 활성화 가능한 터보차저(5)의 동일하게 주어진 회전 속도에서 최고 효율을 갖는 압력에 대응하는, 대형 터보차징 2행정 내연기관(100).
According to paragraph 3,
The target pressure at a given rotational speed of the selectively activatable turbocharger 5 is:
A large turbocharged two-stroke internal combustion engine (100), wherein the activatable compressor (7) corresponds to a pressure at which it has highest efficiency at the same given rotational speed of the selectively activatable turbocharger (5).
제3항에 있어서,
상기 활성화 가능한 압축기(7) 출구에서의 압력을 나타내는 신호를 제공하도록 구성된 압력 센서(33) 및
상기 선택적으로 활성화 가능한 터보차저(5)의 회전 속도를 나타내는 신호를 제공하도록 구성된 속도 센서 중
적어도 하나를 포함하는, 대형 터보차징 2행정 내연기관(100).
According to paragraph 3,
a pressure sensor (33) configured to provide a signal indicative of the pressure at the outlet of the activatable compressor (7); and
of a speed sensor configured to provide a signal indicative of the rotational speed of the selectively activatable turbocharger (5).
A large turbocharged two-stroke internal combustion engine 100, comprising at least one.
제7항에 있어서,
상기 컨트롤러(50)는,
상기 속도 센서의 신호에 기초하여 상기 목표 압력을 결정하도록 구성되는, 대형 터보차징 2행정 내연기관(100).
In clause 7,
The controller 50,
A large turbocharged two-stroke internal combustion engine (100) configured to determine the target pressure based on a signal from the speed sensor.
제8항에 있어서,
상기 컨트롤러(50)는,
상기 목표 압력과 상기 압력 센서(33)로부터 신호 사이의 차이를 결정하고
상기 차이의 함수로서 상기 공기 배출 밸브(37)에 대한 설정점을 결정하도록 구성되는, 대형 터보차징 2행정 내연기관(100).
According to clause 8,
The controller 50,
determine the difference between the target pressure and the signal from the pressure sensor 33;
A large turbocharged two-stroke internal combustion engine (100) configured to determine a set point for the air outlet valve (37) as a function of the difference.
제9항에 있어서,
상기 컨트롤러(50)는,
상기 차이의 함수로서 상기 터빈 제어 밸브(35) 및/또는 상기 압축기 제어 밸브(36)에 대한 설정점을 결정하도록 구성되는, 대형 터보차징 2행정 내연기관(100).
According to clause 9,
The controller 50,
A large turbocharged two-stroke internal combustion engine (100) configured to determine a set point for the turbine control valve (35) and/or the compressor control valve (36) as a function of the difference.
제1항에 있어서,
상기 터빈 제어 밸브(35)는,
상기 활성화 가능한 터빈(8)의 업스트림에 배치되고/배치되거나,
상기 압축기 제어 밸브(36)는,
상기 활성화 가능한 압축기(7)의 다운스트림에 배치되고/배치되거나,
상기 공기 배출 밸브(37)는,
상기 선택적으로 활성화되는 터보차저(5)의 압축기(7) 다운스트림 및 상기 압축기 제어 밸브(36) 업스트림의 공기 배출 도관(39)에 배치되는, 대형 터보차징 2행정 내연기관(100).
According to paragraph 1,
The turbine control valve 35 is,
arranged upstream of the activatable turbine (8), and/or
The compressor control valve 36 is,
arranged downstream of said activatable compressor (7);
The air discharge valve 37 is,
A large turbocharged two-stroke internal combustion engine (100) disposed in an air exhaust conduit (39) downstream of a compressor (7) and upstream of the compressor control valve (36) of the selectively activated turbocharger (5).
제1항에 있어서,
상기 소기 가스 리시버(2) 내의 소기 가스 압력을 감지하기 위한 압력 센서(34) 및/또는
상기 소기 가스 리시버(2) 내의 소기 압력을 추정하기 위한 관측기(observer)를 포함하는, 대형 터보차징 2행정 내연기관(100).
According to paragraph 1,
A pressure sensor 34 for detecting the scavenge gas pressure in the scavenge gas receiver 2 and/or
A large turbocharged two-stroke internal combustion engine (100) comprising an observer for estimating the scavenge pressure in the scavenge gas receiver (2).
제1항에 있어서,
상기 컨트롤러(50)는,
상기 엔진 작동 조건의 함수로서 상기 선택적으로 활성화 가능한 터보차저(5)를 활성화 및 비활성화하도록 구성되는, 대형 터보차징 2행정 내연기관(100).
According to paragraph 1,
The controller 50,
A large turbocharged two-stroke internal combustion engine (100) configured to activate and deactivate the selectively activatable turbocharger (5) as a function of the engine operating conditions.
상기 압축기 제어 밸브(36)는,
상기 압축기 제어 밸브(36)를 통한 가스의 유동에 대해 제어 가능한 가변 제한을 형성하는 가변 밸브이고,
상기 컨트롤러(50)는,
상기 선택적으로 활성화 가능한 터보차저(5)를 활성화할 때,
상기 활성화 가능한 압축기(7)의 출구에서 측정되거나 추정된 압력 및
상기 선택적으로 활성화 가능한 터보차저(5)의 측정되거나 추정된 회전 속도의 두 가지 함수로서,
상기 압축기 제어 밸브(36)를 닫힌 상태에서 열린 상태로 이동시키도록 구성되는, 대형 터보차징 2행정 내연기관(100).
The compressor control valve 36 is,
a variable valve that creates a controllable variable restriction to the flow of gas through the compressor control valve (36),
The controller 50,
When activating the selectively activatable turbocharger (5),
pressure measured or estimated at the outlet of said activatable compressor (7) and
As two functions of the measured or estimated rotational speed of the selectively activatable turbocharger (5),
A large turbocharged two-stroke internal combustion engine (100) configured to move the compressor control valve (36) from a closed state to an open state.
단류 타입의 대형 터보차징 2행정 내연기관(100)의 작동 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 흡기 시스템;
상기 실린더(1)에서 생성된 배기가스가 배기되는 배기 시스템으로서, 상기 배기 밸브(4)를 통해 상기 실린더(1)에 연결된 배기가스 리시버(3)를 포함하는 배기 시스템; 및
각 터보차저(5)가 압축기(7)에 작동 가능하게 결합된 배기가스 구동 터빈(8)을 갖고, 가압된 소기 가스의 유동을 상기 소기 가스 리시버(2)로 전달하기 위해 상기 터빈(8)의 입구는 상기 배기가스 리시버(3)에 연결되고 상기 압축기(7)의 출구는 상기 흡기 시스템에 연결되는 복수의 터보차저(5)로서, 상기 복수의 터보차저(5) 중 적어도 하나는 선택적으로 활성화 가능한 터보차저(5)이고, 상기 선택적으로 활성화 가능한 터보차저(5)는, 전자 제어식 터빈 제어 밸브(35)를 통해 상기 배기가스 리시버(3)에 선택적으로 연결된 활성화 가능한 터빈(8) 및 전자 제어식 압축기 제어 밸브(36)에 의해 상기 흡기 시스템에 출구가 선택적으로 연결되고, 상기 압축기 제어 밸브(36)의 업스트림에서 상기 활성화 가능한 압축기(7)의 출구에 연결된 전자 제어식 공기 배출 밸브(37)에 의해 대기에 출구가 선택적으로 연결된 활성화 가능한 압축기(7)를 갖고, 상기 공기 배출 밸브(37)는 상기 공기 배출 밸브(37)를 통해 가스의 유동을 제어할 수 있는 가변 제한을 형성하는 가변 밸브인, 복수의 터보차저(5);를 포함하며,
상기 방법은,
상기 활성화 가능한 압축기(7) 출구에서의 압력 및 상기 선택적으로 활성화 가능한 터보차저(5)의 회전 속도 중 적어도 하나를 측정하거나 추정하는 단계를 포함하며,
상기 적어도 하나의 선택적으로 활성화 가능한 터보차저(5)를 활성화하여,
상기 터빈 제어 밸브(35)를 닫힌 상태에서 열린 상태로 활성화시키고,
상기 압축기 제어 밸브(36)를 닫힌 상태에서 열린 상태로 활성화시키고,
상기 활성화 가능한 압축기(7)의 출구에서 상기 측정되거나 추정된 압력 및 상기 선택적으로 활성화 가능한 터보차저(5)의 상기 측정되거나 추정된 회전 속도 중 적어도 하나의 함수로서, 상기 공기 배출 밸브(37)를 열린 상태에서 닫힌 상태로 계속 이동시키는 것을 특징으로 하는, 대형 터보차징 2행정 내연기관(100)의 작동 방법.
In the operating method of a single-flow type large turbocharged two-stroke internal combustion engine (100),
The internal combustion engine is,
A plurality of cylinders (1) with a scavenging port (18) at the bottom and an exhaust valve (4) at the top;
an intake system through which scavenge gas is introduced into the cylinder (1), comprising a scavenge gas receiver (2) connected to the cylinder (1) via the scavenge port (18);
An exhaust system through which exhaust gas generated in the cylinder (1) is exhausted, the exhaust system including an exhaust gas receiver (3) connected to the cylinder (1) through the exhaust valve (4); and
Each turbocharger (5) has an exhaust gas driven turbine (8) operably coupled to a compressor (7), said turbine (8) for delivering a flow of pressurized scavenge gas to said scavenge gas receiver (2). A plurality of turbochargers (5), the inlet of which is connected to the exhaust gas receiver (3) and the outlet of the compressor (7) are connected to the intake system, and at least one of the plurality of turbochargers (5) is optionally an activatable turbocharger (5), the selectively activatable turbocharger (5) comprising an activatable turbine (8) selectively connected to the exhaust gas receiver (3) via an electronically controlled turbine control valve (35) and an electronic The outlet is selectively connected to the intake system by a controlled compressor control valve (36) and, upstream of the compressor control valve (36), to an electronically controlled air discharge valve (37) connected to the outlet of the activatable compressor (7). an activatable compressor (7) with an outlet selectively connected to the atmosphere by means of which the air discharge valve (37) is a variable valve forming a variable restriction capable of controlling the flow of gas through the air discharge valve (37). , a plurality of turbochargers (5);
The method is:
measuring or estimating at least one of a pressure at the outlet of the activatable compressor (7) and a rotational speed of the selectively activatable turbocharger (5),
Activating said at least one selectively activatable turbocharger (5),
Activating the turbine control valve (35) from a closed state to an open state,
Activating the compressor control valve (36) from a closed state to an open state,
As a function of at least one of the measured or estimated pressure at the outlet of the activatable compressor (7) and the measured or estimated rotational speed of the selectively activatable turbocharger (5), the air discharge valve (37) A method of operating a large turbocharged two-stroke internal combustion engine (100), characterized in that it is continuously moved from an open state to a closed state.
제15항에 있어서,
상기 압축기 제어 밸브(36)를 열린 상태에서 닫힌 상태로 이동시키고,
상기 터빈 제어 밸브(35)를 열린 상태에서 닫힌 상태로 이동시키고,
상기 활성화 가능한 압축기(7)의 출구에서 측정 및/또는 추정된 압력 및
상기 선택적으로 활성화 가능한 터보차저(5)의 측정 및/또는 추정된 회전 속도(5) 중 적어도 하나의 함수로서 상기 공기 배출 밸브(37)를 닫힌 상태에서 열린 상태로 계속 이동시킴으로써,
상기 적어도 하나의 선택적으로 활성화 가능한 터보차저(5)를 비활성화하는 단계를 포함하는, 대형 터보차징 2행정 내연기관(100)의 작동 방법.

According to clause 15,
Moving the compressor control valve 36 from an open state to a closed state,
Moving the turbine control valve 35 from an open state to a closed state,
pressure measured and/or estimated at the outlet of said activatable compressor (7) and
By continuously moving the air outlet valve (37) from a closed state to an open state as a function of at least one of the measured and/or estimated rotational speed (5) of the selectively activatable turbocharger (5),
A method of operating a large turbocharged two-stroke internal combustion engine (100), comprising deactivating said at least one selectively activatable turbocharger (5).

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