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KR102327514B1 - 이중 연료 대형 디젤 엔진을 작동시키기 위한 방법 및 대향 디젤 엔진 - Google Patents

이중 연료 대형 디젤 엔진을 작동시키기 위한 방법 및 대향 디젤 엔진 Download PDF

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KR102327514B1
KR102327514B1 KR1020170078331A KR20170078331A KR102327514B1 KR 102327514 B1 KR102327514 B1 KR 102327514B1 KR 1020170078331 A KR1020170078331 A KR 1020170078331A KR 20170078331 A KR20170078331 A KR 20170078331A KR 102327514 B1 KR102327514 B1 KR 102327514B1
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KR
South Korea
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gas
air
cylinder
diesel engine
mode
Prior art date
Application number
KR1020170078331A
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KR20180005109A (ko
Inventor
마르셀 오뜨
롤란트 알데르
마띠유 아크러
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
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Abstract

액체 연료가 연소를 위해 실린더 안으로 도입되는 액체 모드에서 작동될 수 있고 또한 연료로서 가스가 실린더 안으로 도입되는 가스 모드에서도 작동될 수 있는 이중 연료 대형 디젤 엔진, 특히 종방향 소기식(scavenged) 2-행정 대형 디젤 엔진을 작동시키기 위한 방법이 제안되는 바, 가스는 소기용 공기와 혼합되고 공기-가스 비로 연소되며, 가스 모드에서의 작동 중에, 공기-가스 비의 변화를 검출할 수 있게 해주는 제어 파라미터가 모니터링되고, 제어 파라미터가 한계 값에 도달하면 대형 디젤 엔진은 파워 평형 모드로 작동하고, 파워 평형 모드에서 공기-가스 비는 가스의 연소를 위해 증가된다.

Description

이중 연료 대형 디젤 엔진을 작동시키기 위한 방법 및 대향 디젤 엔진{METHOD FOR OPERATING A DUAL FUEL LARGE DIESEL ENGINE AS WELL AS A LARGE DIESEL ENGINE}
본 발명은, 액체 연료가 연소를 위해 실린더 안으로 도입되는 액체 모드에서 작동될 수 있고 또한 연료로서 가스가 실린더 안으로 도입되는 가스 모드에서도 작동될 수 있는 이중 연료 대형 디젤 엔진, 특히 종방향 소기식(scavenged) 2-행정 대형 디젤 엔진을 작동시키기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 그러한 방법으로 작동되는 이중 연료 대형 디젤 엔진에 관한 것이다.
2-행정 또는 4-행정 엔진으로서 설계될 수 있는 대형 디젤 엔진, 예컨대, 종방향 소기식 2-행정 디젤 엔진은, 예컨대 전력 생산을 위한 대형 발전기를 구동시키기 위해 종종 선박용 파워 유닛으로 사용되거나 또는 정치식 작동으로 사용된다. 여기서, 보통 엔진은 상당한 기간에 걸쳐 일정하게 작동을 하는데, 이와 관련하여 작동 안전 및 가용성에 대한 요건이 높다. 이러한 이유로, 긴 사용 기간, 낮은 마모도 및 작동 재료의 경제적 사용이 작업자에게는 중요한 기준이 된다.
수년간 중요성이 증가하고 있는 추가의 중요한 점은, 배기 배출물의 질, 특히 배기 배출물 내의 질소 산화물 농도이다. 이와 관련하여, 대응하는 배기 배출 기준에 대한 법적인 요건 및 한계 값이 더욱더 엄격해졌다. 이 결과, 특히 2-행정 대형 디젤 엔진에 대해서는, 배출 한계에 부합하는 것이 더욱더 어렵고 기술적으로 더욱 복잡하고 그래서 비용이 더 많이 들거나 또는 궁극적으로 그의 부합이 심지어 더 이상 경제적으로 현명하지 않음에 따라, 오염 물질로 심하게 오염된 전통적인 중유의 연소 및 디젤 오일 또는 다른 연료의 연소가 더욱더 문제가 되고 있다.
그러므로, 실제로 소위 "이중 연료 엔진"에 대한 필요성이 이미 오랫동안 있어왔다. 이 엔진은 서로 다른 2가지의 연료로 작동될 수 있는 엔진이다. 가스 모드에서는, LNG(액화 천연 가스)와 같은 천연 가스 또는 액화 석유 가스 형태의 가스 또는 내연 엔진을 구동하는데 적절한 다른 가스와 같은 가스가 연소에 사용되고, 반면, 액체 모드에서는, 가솔린, 디젤, 중유, 알콜, 오일 유도체 및 그의 물 혼합물, 바이오 연료 또는 다른 적절한 액체 연료와 같은 적절한 액체 연료가 동일 엔진에서 연소될 수 있다. 이와 관련하여, 엔진은 2-행정 엔진 및 4-행정 엔진 모두가 될 수 있는데, 특히 종방향 소기식 2-행정 대형 디젤 엔진일 수 있다.
따라서, 이중 연료 대형 디젤 엔진은, 연료의 자기 점화를 특징으로 하는 디젤 작동 외에, 또한 연료의 외부 점화를 특징으로 하는 오토(Otto) 작동에서도 작동될 수 있다. 특히, 연료의 자기 점화는 또한 다른 연료의 외부 점화에도 사용될 수 있다.
액체 모드에서, 연료는 통상적으로 실린더의 연소실 안으로 직접 도입되고 자기 점화의 원리에 따라 거기서 연소된다. 가스 모드에서, 실린더의 연소실 안에서 점화 가능한 혼합물을 생성하기 위해 오토 원리에 따라 기체 상태의 가스를 소기용 공기와 혼합하는 것이 알려져 있다. 이 저압 과정에서, 바로 그때 소량의 액체 연료를 실린더의 연소실 안으로 또는 예비 챔버 안으로 분사하여(그리고 상기 연료는 공기-가스 혼합물의 점화를 일으키게 됨) 점화된다. 물론, 공기-가스 혼합물은 전자적으로 그 자체 알려져 있는 다른 방식으로도 점화될 수 있다. 작동 중에 이중 연료 엔진은 가스 모드에서 액체 모드로 또는 그 반대로 전환 가능하다.
이중 연료 엔진에서, 가스 모드로 작동할 때, 가스를 실린더의 연소실 안으로 도입하는 과정은, 그러한 엔진의 신뢰적이고 저배출의 안전한 작동에 결정적으로 중요하다.
반면, 액체 모드 또는 디젤 작동에서는, 소기용 공기와 액체 연료 사이의 비는 비교적 중요하지 않고, 가스 모드에서는 특히 소기용 공기와 가스 사이의 정확한 비, 소위 공기-가스 비 또는 공기-연료 비의 조절이 결정적으로 중요하다. 대형 디젤 엔진에서, 소기용 공기 또는 과급 공기는 통상적으로 터보 과급기에 의해 제공되며, 이 터보 과급기는 엔진의 부하 및 그래서 그 엔진의 출력 또는 토크 또는 회전 속도에 따라 소기 또는 과급 공기 압력을 발생시킨다. 주어진 과급 과급 공기 압력에 대해 실린더 내의 공기 질량이 계산될 수 있고, 그런 다음, 엔진에 의해 발생되는 각각의 요구되는 구동 토크 또는 원하는 회전 속도에 대해, 기체 연료의 적절한 양이 결정될 수 있고, 이로써 이 작동 상태에 대해 최적의 연소 과정이 일어나게 된다.
특히, 가스 모드가 오토 원리에 따라 작동하는 경우, 엔진의 바람직하게 저배출이고 효율적이며 경제적인 작동을 위해서는 공기-가스 비의 정확한 조절이 결정적으로 중요하다. 가스의 양이 너무 많으면, 공기-가스 혼합물은 너무 농후하게 된다. 혼합물은 너무 빠르게 또는 너무 조기에 연소되며, 그래서, 엔진의 높은 기계적 스트레스, 노킹(knocking)이 일어나고 또한 오염물질 배출이 크게 증가된다. 이 경우 연소 과정이 실린더 내에서의 피스톤 운동에 더 이상 정확하게 맞춰지지 않으므로, 연소는 부분적으로 피스톤의 운동에 대해 부분적으로 작용하게 된다.
현대의 대형 디젤 엔진에서는 공기-가스 비의 정확한 조절이 정상적인 작동 조건 하에서 더 이상 실제적인 문제는 아니다 하더라도, 상당한 어려움을 야기할 수 있는 작동 조건이 있다.
이와 관련하여, 정상적인 작동 조건은, 예컨대, 대형 디젤 엔진의 기술적 사양을 나타내는 조건, 예컨대, 전부하에서의 최대 출력, 오염물질 배출량, 연료 소비량 등을 의미하는 것으로 이해하면 된다. 이들 기술적 사양은, ISO 3046-1과 같은 국제 표준(ISO)에 의해 규정되어 있는 작동 조건, 예컨대, 25℃의 주변 온도를 말한다.
대형 디젤 엔진은, 특히, 실제 서비스 작업에 인도되기 전에 또는 유지 보수 작업의 틀 내에서, 예컨대 오염물질 배출량(이에 대한 한계 값은 IMO(국제 해사 기구)에 의해 결정되어 있음)의 면에서 지시된 규정에 부합하는지에 대해 일반적으로 시험된다. 그러나, 이들 시험은 위에서 언급한 ISO 조건 하에서 종종 수행되지 못하는데, 이는 상당한 문제를 야기한다.
예컨대, 소위 열대 조건은 특히 가스 모드에서의 작동 중에 어려움을 야기할 수 있다. 열대 조건은, 주변 공기의 매우 높은 온도 및/또는 매우 높은 상대 습도, 예컨대, 적어도 27℃ 또는 심지어 30℃ 이상의 온도 또는 30%, 40% 또는 심지어 60% 이상의 상대 습도를 특징으로 하는 주변 조건을 의미하는 것으로 이해하면 된다. 열대 조건에 대한 일예는 60%의 상대 습도 및 45℃의 공기 온도이다. 이러한 열대 조건 하에서는 실린더에 소기용 공기를 제공하기 위해 터보 과급기에 의해 흡인되는 공기 또한 매우 따뜻하고 그리고/또는 매우 습하다.
이 따뜻하고 습한 흡인된 공기는 터보 과급기에서의 공기 질량 유동을 상당히 감소시킬 수 있는데, 따뜻한 공기는 낮은 밀도를 가지며 또한 습한 공기는 과급 공기 냉각기에서 물 응축 또는 증기 형성을 훨씬 더 빨리 일으키기 때문이다. 공기-가스 비에 매우 민감한 가스 모드에서의 이 감소된 공기 질량 유동으로 인해, 가스 연소는 공기 부족 범위에 들어가게 될 수 있는데, 즉, 실린더 내의 공기-가스 비가 감소되고 또한 공기-가스 혼합물이 너무 농후하게 될 수 있고, 이 때문에, 대형 디젤 엔진에서 너무 빠른 연소가 일어나게 되고 그래서 기계적 스트레스가 높게 되거나 또는 오염 물질 배출량이 매우 높게 된다. 이런 일이 일어난다면 또는 일어나기 전에, 가스 모드에서 공기 부족 범위를 피하기 위해 대형 디젤 엔진의 부하는 낮아져야 하거나 감소되어야 한다.
특히, 대형 디젤 엔진이 전부하(full load), 즉 100% 부하에서 작동되는 시험 작동에서, 가스 모드에서 허용 불가능한 높은 오염 물질 배출이 일어날 수 있다. 또한 대형 디젤 엔진의 서비스 작동에서도, 매우 따뜻하고 그리고/또는 매우 습한 주변 공기와 같은 그러한 불리한 주변 조건은 상당한 문제를 일으킬 수 있다. 서비스 작동에서 대형 디젤 엔진이 일반적으로 매우 드물게 100% 부하,즉 전부하에서 작동된다 하더라도, 매우 따뜻하고 그리고/또는 매우 습한 주변 공기로 인해, 대형 디젤 엔진은 그의 공칭 전부하의 최대 85% 또는 심지어는 최대 75%로만 작동될 수 있는데, 이는 경제적인 점에서도 불리한 것이다.
이 문제는 본 발명에 의해 처리될 것이다.
이 종래 기술에서 출발하여 본 발명의 목적은, 이중 연료 대형 디젤 엔진을 작동시키기 위한 방법으로서, 대형 디젤 엔진이, 대형 디젤 엔진의 오염 물질 배출량을 크게 증가시킴이 없이, 가스 모드에서 적어도 대략 100% 전부하에서 불리한 주변 조건, 특히 위에서 언급한 열대 조건 하에서도 작동될 수 있게 해주는 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 목적은 또한 대응하는 대형 디젤 엔진을 제공하는 것이다.
이들 과제를 해결하는 본 발명의 주제는 각 카테고리의 독립 청구항의 특징적 사항으로 달성된다.
본 발명에 따르면, 액체 연료가 연소를 위해 실린더 안으로 도입되는 액체 모드에서 작동될 수 있고 또한 연료로서 가스가 실린더 안으로 도입되는 가스 모드에서도 작동될 수 있는 이중 연료 대형 디젤 엔진, 특히 종방향 소기식(scavenged) 2-행정 대형 디젤 엔진을 작동시키기 위한 방법이 제공되는데, 상기 가스는 소기용 공기와 혼합되고 공기-가스 비로 연소되며, 상기 가스 모드에서의 작동 중에, 공기-가스 비의 변화를 검출할 수 있게 해주는 제어 파라미터가 모니터링되고, 상기 제어 파라미터가 한계 값에 도달하면 대형 디젤 엔진은 파워 평형 모드로 작동하고, 파워 평형 모드에서 공기-가스 비는 가스의 연소를 위해 증가된다.
그러므로, 본 발명의 본질적인 양태는, 적어도 가스 모드에서, 공기-가스 비의 변화를 검출할 수 있게 해주는 제어 파라미터를 모니터링하는 것이다. 이 제어 파라미터의 모니터링 덕분에, 가스의 연소가 공기 부족 범위에 들어갈 위험이 있으면, 즉 실린더 내에서 연소가 너무 빨리될 위험이 있으면 제어 파라미터가 적시에 검출될 수 있다. 제어 파라미터의 현재 값이 한계 값에 도달하자 마자, 대형 디젤 엔진은 실린더 내의 공기-가스 비를 증가시키는 파워 평형 모드로 전환된다. 이와 관련하여, 제어 파라미터에 대한 한계는, 가스의 연소가 아직 너무 빠르지 않도록, 즉 공기-가스 혼합물이 아직 너무 농후하지 않도록 설정된다. 이리하여, 대형 디젤 엔진은, 오염 물질 배출량 및 기계적 스트레스의 큰 증가없이, 적어도 대략 100% 공칭 전부하에서 매우 불리한 주변 조건, 특히 열대 조건 하에서도 작동될 수 있다.
파워 평형 모드를 활성화시키기 위한 제어 파라미터로서, 대형 디젤 엔진에서 이용 가능한 현재 값을 갖거나 이용 가능한 파라미터로부터 구해질 수 있거나 또는 상당한 노력 없이, 특히 추가적인 기술적 장치 없이 기록될 수 있는 파라미터를 선택하는 것이 바람직하다. 바람직한 적절한 제어 파라미터는, 실린더 압력, 실린더 압력과 압축 압력 사이의 비(소위 스파크 점프), 연소 속도, 소기용 공기를 제공하기 위해 터보 과급기의 입구에서 흡인되는 공기의 온도, 터보 과급기를 위한 웨이스트-게이트 밸브의 위치, 소기용 공기를 제공하기 위해 터보 과급기의 입구에서 흡인되는 공기의 습도, 실린더 안으로 도입되는 소기용 공기의 온도, 소기용 공기의 현재 압력, 배기 가스 중의 산소 농도, 및 배기 가스 중의 질소 산화물 농도 중의 적어도 하나를 포함한다.
특히 바람직한 실시 형태에서, 상기 파워 평형 모드를 활성화시키기 위한 상기 제어 파라미터는 공기-가스 혼합물의 연소 중의 실린더 압력이다. 점화 압력으로서 지정되어 있고 작동 사이클 중에 실린더 내에서 발생하는 최대 압력을 나타내는 이 압력은, 일반적으로 이중 연료 대형 디젤 엔진에서 기록되고 이용 가능하며 또한 가스 연소 중에 공기-가스 비의 변화를 특히 신뢰적으로 검출할 수 있게 해주는 인자이다.
이와 관련하여, 제어 파라미터에 대한 상기 한계 값은 실린더의 설계 압력인 것이 바람직하다. 각 대형 디젤 엔진에 대해 그러한 설계 압력이 있다. 이 압력은 안전한 작동을 보장하기 위한 실린더 내의 실린더 압력 또는 점화 압력의 최대 값을 나타낸다. 이 바람직한 실시 형태에서 실린더 압력의 제어 파라미터가 한계 값인 설계 압력에 도달하면, 파워 평형 모드가 활성화될 것이다.
특히 간단하여 더 바람직한 실시 형태에 따르면, 터보 과급기에 의해 흡인된 공기의 온도가 한계 값을 초과하면 상기 파워 평형 모드가 활성화되며, 상기 한계 값은 적어도 27℃ 이다.
또한 바람직한 방안으로서, 터보 과급기에 의해 흡인된 공기의 상대 습도가 한계 습도를 초과하면, 상기 파워 평형 모드가 활성화되고, 상기 한계 습도는 적어도 40%, 바람직하게는 적어도 60% 이다. 이는 특히 간단한 방식으로 실현될 수 있는 방안을 구성한다.
특히 바람직한 실시 형태에서, 파워 평형 모드에서 추가량의 액체 연료가 가스에 추가로 연소실 안으로 도입된다. 이 방법에 의해, 가스의 연소를 위해 공기-가스 비를 특히 간단하게 증가시킬 수 있다. 엔진의 필요한 동력의 일 부분은 액체 연료의 연소로 발생되므로, 각각의 가스 연소 과정에 필요한 가스의 양은 감소된다. 가스량의 감소 때문에 가스 연소를 위한 공기-가스 비가 증가될 수 있다.
기술적 장치에 대해 매우 간단하므로, 상기 추가량의 액체 연료는 대형 디젤 엔진의 액체 모드에서 사용되는 분사 장치에 의해 실린더 안으로 도입된다.
이 경우, 먼저 최소 추가량의 액체 연료가 실린더 안으로 도입되고, 그런 다음 대형 디젤 엔진의 원하는 부하에 도달할 때까지 상기 추가량이 단계적으로 증가되는 것이 바람직하다. 즉, 파워 평형 모드가 활성화되면, 먼저 이 최소 추가량의 액체 연료가 가스에 추가로 실린더 안으로 도입된다. 이 최소 추가량이 너무 빠른 연소(공기-부족 범위)의 위험 없이 엔진의 원하는 부하를 실현하기에는 충분하지 않으면, 엔진의 원하는 부하에 도달할 때까지 액체 연료의 추가량이 다음 작동 사이클에서 단계적으로 증가될 것이다.
오염 물질 배출량의 증가를 피하기 위해, 액체 연료의 상기 추가량은 가능한 한 작게 유지되는 것이 바람직한데, 특히, 실린더 안으로 도입되는 연료의 총량의 20 중량% 이하, 바람직하게는 15 중량% 이하인 것이 바람직하다.
액체 연료의 상기 추가량은 실린더 안으로 도입되는 연료의 총량의 약 5 내지 10 중량%인 것이 특히 바람직하다. 실제의 경험에 의하면, 특히 이 추가량에 의해 심지어 오염 물질 배출량의 감소(이는 특히 유리함)를 이룰 수 있음이 놀랍게도 밝혀졌다. 또한, 많은 용례에서, 가스 모드에서 대형 디젤 엔진을 전부하에서 열대 조건 하에서도 작동시키기 위해 액체 연료의 추가량을 이 범위로 제한하는 것으로 전적으로 충분하다.
더 바람직한 실시 형태에 따르면, 상기 파워 평형 모드에서, 추가량의 소기용 공기를 발생시키는데 도움을 주는 송풍기가 활성화된다. 이 방안에 의해, 터보 과급기에 의해 제공되는 소기용 공기의 질량 유동에 추가로, 파워 평형 모드에서 더 많은 소기용 공기를 발생시킬 수 있는데, 이리하여 실린더 내에서의 가스 연소를 위해 공기-가스 비를 증가시킬 수 잇다. 또한 이 방안은 가스 모드에서 대형 디젤 엔진을 심지어 불리한 주변 조건, 특히 열대 조건 하에서도 전부하로 작동시키는데 도움을 준다.
이와 관련하여, 상기 송풍기는 바람직하게는 소기용 공기의 추가량을 변경하는데 도움을 주는 조절형 송풍기이다. 조절형 송풍기 때문에, 가스의 연소를 위한 공기-가스 비는 연속적으로 증가 또는 조절될 수 있어, 최소한의 가능한 소비 및 최소한의 가능한 오염 물질 배출량에 대해 최적화될 수 있다.
상기 송풍기는 바람직하게 터보 과급기의 압축기와 직렬로 배치되어 있고, 송풍기는 터보 과급기의 압축기를 통해 압력차를 줄여 주어, 소기용 공기의 질량 유동을 증가시킨다. 송풍기를 압축기의 압력측에 배치하는 것이 특히 바람직하다.
물론, 송풍기 또는 추가 송풍기를 터보 과급기의 압축기와 병렬로 배치하는 것도 가능하다.
본 발명에 따르면, 본 발명에 따른 방법으로 작동되는 이중 연료 대형 디젤 엔진, 특히 종방향 소기식 2-행정 대형 디젤 엔진이 제안된다.
본 발명에 따른 방법은, 이중 연료 대형 디젤 엔진을 개장하는데 특히 적합하다. 많은 경우에 본 발명에 따른 방법은 기술적 장치에 대한 상당한 추가적인 노력 없이 실현될 수 있으므로, 기존의 대형 디젤 엔진이 불리한 주변 조건, 특히 열대 조건 하에서도 효율적으로 환경 보호 방식으로 또한 전부하로 작동될 수 있도록 그 대형 디젤 엔진을 변환시키거나 개장하는데도 특히 적합하다.
본 발명의 추가의 유리한 방안 및 설계는 종속 청구항에서 알 수 있다.
이하, 실시 형태 및 도면에 근거하여 기술적 장치 및 방법에 대해 더 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 가스 모드로 작동되는 이중 연료 대형 디젤 엔진의 일 실시 형태에서 공기-가스 비에 대한 토크의 의존성을 나태내는 개력도이다.
본 발명의 이하의 설명은, 실제로 특히 중요하고 종방향 소기식 2-행정 대형 디젤 엔진으로 설계된 이중 연료 대형 디젤 엔진을 일 실시 형태에 기초하여 예시적으로 참조한다.
이중 연료 대형 디젤 엔진은, 2가지의 다른 연료로 작동될 수 있는 엔진이다. 특히, 대형 디젤 엔진은 액체 연료만 실린더의 연소실 안으로 주입되는 액체 모드에서 작동될 수 있다. 중유, 디젤유와 같은 액체 연료는 일반적으로 적절한 시기에 연소실 안으로 직접 분사되어 자기 점화의 디젤 원리에 따라 거기서 점화된다. 하지만, 공기-가스 혼합물의 형태로 연료로서 역할하는 가스(예컨대, 천연 가스)가 연소실에서 점화되는 가스 모드에서 대형 디젤 엔진을 작동시키는 것도 가능하다. 특히, 여기서 설명하는 대형 디젤 엔진의 실시 형태는 저압 과정에 따라 가스 모드로 작동한다. 이는 기체 상태의 가스가 실린더 안으로 도입되는 것을 의미하는데, 그 가스는 실린더 자체 내부에서 또는 심지어 그 실린더의 앞에서 공기와 혼합된다. 공기-가스 혼합물은 오토(Otto) 원리에 따라 연소실에서 외부적으로 점화된다. 이 외부 점화를 위해서는, 적절한 시기에 소량의 액체 연료를 연소실 안으로 도입하여 연료의 자기 점화를 일으켜 공기-가스 혼합물의 외부 점화를 일으키는 것이 통상적으로 필요하다. 물론, 외부 점화를 전자적으로 또는 다른 방식으로 실현하는 것도 가능하다.
대형 디젤 엔진은 4-행정 엔진 및 2-행정 엔진 모두로서 설계될 수 잇다. 여기서 설명하는 실시 형태에서, 대형 디젤 엔진은 커먼-레일 시스템에서 액체 모드로 작동하는 종방향 소기식 2-행정 대형 디젤 엔진으로서 설계되어 있다.
액체 모드를 위한 분사 시스템, 가스 모드를 위한 가스 공급 시스템, 가스 교환 시스템, 소기용 또는 과급 공기를 제공하기 위한 배기 가스 시스템 또는 터보 과급기 시스템, 및 대형 디젤 엔진을 위한 모니터링/제어 시스템과 같은, 대형 디젤 엔진의 구성 및 개별 부품은, 2-행정 엔진으로서의 설계 및 4-헹정 엔진으로서의 설계 모두에 대해 당업자에게 잘 알려져 있고 그래서 추가 설명은 필요 없다.
여기서 설명하는 종방향 소기식 2-행정 대형 디젤 엔진의 실시 형태에서, 소기용 공기 슬릿이 일반적으로 각 실린더 또는 실린더 라이너의 하측 부분에 제공된다. 이들 슬릿은, 소기용 공기 슬릿이 열려 있는 한, 부스트 압력에서 터보 과급기에 의해 제공되는 소기용 공기가 소기용 공기 슬릿을 통해 실린더 안으로 들어갈 수 있도록 실린더 내에서의 피스톤 운동에 의해 주기적으로 닫히고 열리게 된다. 실린더 헤드 또는 실린더 커버에는, 대개 중앙에 배치되는 배기 밸브가 제공되어 있는데, 이 배기 밸브를 통해 연소 과정 후의 연소 가스가 실린더로부터 배기 시스템 안으로 배출될 수 있다. 배기 밸브 근처에서 예컨대 실린더 헤드에 배치되어 있는 하나 이상의 연료 분사 노즐이 액체 연료의 분사를 위해 제공된다 가스 모드에서 가스 공급을 위해, 하나의 가스 입구 노즐을 갖는 적어도 하나의 가스 입구 밸브를 포함하는 가스 공급 시스템이 제공된다. 이 가스 입구 노즐은 일반적으로 예컨대 피스톤의 상사점과 하사점 사이의 중간 높이에서 실린더의 벽에 제공된다.
또한, 이하, 대형 디젤 엔진이 선박의 파워 유닛인 용례를 예시적으로 참조한다.
오늘날, 배기 배출물에 대한 법적 요건 때문에, 대형 디젤 엔진은 종종 해안 근처에서는 가스 모드로 작동해야 하는데, 그렇지 않으면, 배기 배출물, 특히 질소 산화물(NOX) 및 산화황에 대한 요구되는 한계 값에 더 이상 부합할 수 없기 때문이다.
가스 모드에서, 공기-가스 혼합물의 효율 및 저 오염 연소는 공기량과 가스량의 비에 민감하게 의존한다. 이 비는 일반적으로 λ 값으로 나타나는데, 이 값은 연소에 이용 가능한 공기 질량과 연료로서 사용되는 가스 질량의 비이다.
최적의 공기-가스 비는 엔진에 의해 발생되는 구동 토크 및 선박의 원하는 속도에 달려 있다.
도 1은 공기-가스 비(1)와 토크(2)(엔진에 의해 발생되어 선박에 동력을 공급함) 사이의 예시적인 관계를 개략적으로 나타낸다. 특히, 도 1에 도시되어 있는 토크(2)는 BMEP(Brake Mean Effective Pressure) 토크를 구성하는데, 이 토크는 본질적으로 작동 사이클(2-행정 엔진에 대해서는 1 피스톤 운동 기간이고 4-행정 엔진에 대해서는 2 피스톤 운동 기간)에 대한 평균 토크이다.
도 1의 도시에서 2개의 한계 곡선, 즉 노킹 한계(3) 및 실화(misfiring) 한계(4)를 볼 수 있다. 노킹 한계(3)의 좌측에 도시되어 있는 작동 상태에서, 공기-가스 혼합물은 너무 농후한데, 이는 혼합물에 충분한 공기가 없다는 것을 의미한다. 너무 농후한 혼합물은 다른 문제, 예컨대 엔진의 빠른 연소 또는 노킹 또는 사전 연소를 일으킬 수 있는데, 즉 실린더 내에서의 혼합물의 연소는 많은 양의 가스로 인해(작동 사이클에 대해) 자기 점화로 너무 조기에 시작된다. 실화 한계(4)의 우측에 도시되어 있는 작동 상태에서, 공기-가스 혼합물은 너무 희박(lean)한데, 즉 연소실에서의 최적의 연소를 위한 충분한 가스가 없다.
그러므로, 항상 공기-가스 비의 최적의 범위에서, 즉 노킹 한계(3)와 실화 한계(4) 사이의 범위에서 대형 디젤 엔진을 가스 모드로 작동시키려는 노력이 있어 왔다. 도 1에서, 작동 라인(6)은, 공기-가스 비(1)와 엔진에 의해 발생된 토크(2) 사이의 관계를 나타낸다. 작동 라인(6)의 끝은 전부하(full load)에서 대형 디젤 엔진에 의해 발생되는 토크에 대응하는데, 즉 참조 번호 "7"로 표시된 점은 전부하 작동, 즉 100% 부하에서의 대형 디젤 엔진의 작동을 구성한다. 점(7)에서 출발하여 작동 라인(6)을 따라 아래로 가면, 부분 부하 범위를 지나 저부하 범위로 내려 가서 작동 라인(6)의 시작점(공기-가스 비를 나타내는 수평축 상에 있음)에 도달하게 된다. 작동 라인(6)은 예컨대 2의 공기-가스 비와 3의 공기-가스 비 사이의 범위에 있다. 도 1에서 작동 라인(6)의 시작점은 예컨대 2.5의 공기-가스 비에 대응한다.
전술한 곡선, 즉 노킹 한계(3), 실화 한계(4) 및 작동 라인(6) 각각은, ISO 조건, 즉 대형 디젤 엔진의 기술 사양이 참조하는 표준화된 조건을 참조한다. 따라서, 언급한 곡선(3, 4, 6)은 특히 25℃의 공기 온도를 참조한다. 이와 관련하여, 공기 온도는 주변 공기 온도 또는 터보 과급기에 의해 흡인된 주변 공기의 온도를 의미한다.
또한, 도 1은 터보 과급기의 특성 라인(8)을 포함하는데, 이 특성 라인 또한 흡인되는 25℃의 주변 공기의 온도를 참조한다. 이 특성 라인(8)은, 토크(2), 즉 대형 디젤 엔진이 작동하는 부하에 따라 터보 과급기에 의해 소기(scavenging)용 공기로서 제공될 수 있는 최대 공기 질량 유동을 나타낸다. 특성 라인(8)의 좌측에 도시되어 있는 영역은, 터보 과급기가 실린더 내에서 원하는 값의 공기-가스 비(1)를 얻기 위한 충분한 소기용 공기 질량 유동을 발생시킬 수 있음을 의미한다. 이 특성 라인(8)이 교차되고 특성 라인(8)의 우측에 도시되어 있는 영역에 도달하면, 터보 과급기에 의해 발생되는 소기용 공기 질량 유동은 실린더 내에서 원하는 공기-가스 비를 얻는데 더 이상 충분하지 않게 된다.
도 1에서 알 수 있는 바와 같이, ISO 조건 하에서, 즉 점(7)으로 나타나는 전부하 작동에서 특히 25℃에서, 터보 과급기의 특성 라인(8)으로부터 충분한 거리가 있다. 이 거리를 일반적으로 웨이스트-게이트 마진이라고 하며 도 1에서 이중 화살표(9)로 나타나 있다. 대형 디젤 엔진이 100% 부하(전부하)에서 점(7)에서 작동하면, 상기 웨이스트-게이트 마진은 터보 과급기의 특성 라인(8)로부터의 안전 거리를 구성한다. 이 거리에 의해, 터보 과급기에 의해 제공되는 소기용 공기가 어떤 경우에도 충분하여 실린더 내에서 원하는 값의 공기-가스 비를 얻을 수 잇다.
실제로는, 웨이스트-게이트 밸브로 설계된 특수 밸브가 대향 디젤 엔진의 배기 시스템에 제공된다. 이 밸브는 터보 과급기에 공급되는 배기 가스의 질량 유동을 조절하는데 도움을 준다. 웨이스트-게이트 밸브가 완전히 또는 부분적으로 열리면, 밸기 가스의 일부분은 터보 과급기로부터 벗어나게 되어, 그 터보 과급기는 최대 파워를 얻지 못한다. 웨이스트-게이트 밸브가 완전히 닫히면, 배기 가스의 총 질량 유동이 터보 과급기에 공급되고, 그래서 터보 과급기는 최대 파워를 얻게 되는데, 즉 소기용 공기의 최대 질량 유동을 발생시킨다.
대형 디젤 엔진이 열대(tropical) 조건 하에서 가스 모드로 작동되면, 뒤에서 설명하는 바와 같이, 도 1에서 약간의 변화가 있게 된다. 열대 조건은, 주변 공기 및 터보 과급기에 의해 흡인된 공기의 고온 및/또는 고습을 특징으로 하는 조건을 의미하는 것으로 이해하면 된다. 고온은 적어도 27℃의 온도를 의미한다. 열대 조건에서, 주변 공기의 온도는 심지어 30℃ 또는 35℃를 초과할 수 있고 예컨대 45℃일 수 있다. 이 온도는 터보 과급기 입구에서의 공기 온도를 의미한다. 고습은 적어도 40%, 특히 적어도 50%의 주변 공기의 상대 습도를 의미한다. 하지만 습도는 또한 60% 이상이 될 수 있다.
특히, 터보 과급기에 의해 흡인된 공기의 고습 및 고온의 조합으로 인해 문제가 생기는데, 왜냐하면, 고온은 공기의 밀도가 낮다는 것을 의미하고 그래서 터보 과급기를 관류하는 공기 질량이 감소한다는 것을 의미한다. 습도가 높으면, 특히 과급 공기 냉각기의 하류에서 물 또는 증기의 웅축이 더 많이 일어나게 된다.
열대 조건의 효과는 도 1에 정성적으로 나타나 있으며, (')가 붙은 참조 번호는, 대형 디젤이 열대 조건 하에서 작동하는 것을 말한다.
열대 조건의 일 효과로서, 화살표 A로 나타나 있는 바와 같이, 도시에서 노킹 한계(3)가 우측으로 이동하여 열대 노킹 한계(3')를 형성한다. 이 이동은 특히 소기용 공기의 온도 증가 및 배기 가스 중에서 연소 후에 실린더의 연소실 안에 남아 있는 부분이 증가함으로 인해 일어난다.
도시된 바와 같이 터보 과급기의 특성 라인(8)은 아래쪽으로 이동하고, 도 1에서 화살표 B로 나타나 있는 바와 같이 열대 특성 라인(8')을 형성한다. 이 이동은 주로, 이미 언급한 바와 같이, 흡인된 공기의 높은 온도로 인해 그 공기의 밀도가 낮아지고 더 많은 응축이 있기 때문이다.
대형 디젤 엔진의 작동 라인(6)은 저부하 범위 및 부분 부하 범위에서 본질적으로 변하지 않는다. 그러나 상측 부하 범위(도 1에서 전부하의 약 80% 이상)에서는, 열대 작동 라인(6')으로 나타나 있는 바와 같이, 좌측으로 강하게 꺾이기 된다. 결과적으로, ISO 조건 하에서 전부하 작동(100% 부하)를 나타내는 점(7)은 이동하여, 열대 조건 하에서 전부하 작동을 나타내는 열대 점(7')을 형성하게 된다. 이 이동은 도 1에서 화살표 C로 나타나 있다.
도 1에 도시되어 있는 실시 형태에서, 전부하(점(7'))에서의 열대 조건 하의 작동은 더 이상 최적은 아니지만 여전히 가능하다. 열대점(7')(전부하)은 터보 과급기의 열대 노칭 한계(3')와 열대 특성 라인(8') 상에 있음을 알 수 있다. 열대 특성 라인(8')의 아래쪽 추가 이동 또는 열대 노킹 한계(7')의 우측 추가 이동은, 대형 디젤 엔진이 빠른 연소의 위험이 없이 전부하로 작동하는 것은 더 이상 불가능함을 의미한다.
그러므로 본 발명에 따르면, 그러한 임계 조건이 생기면, 즉 특히 열대 주변 조건 하에서, 대형 디젤 엔진을 파워 평형 모드에서 가스 모드로 작동시키는 것을 제안한다. 본 발명에 따르면, 공기-가스 비의 변화를 검출할 수 있는 제어 파라미터가 한계 값을 얻으면 이 파워 평형 모드가 활성화된다.
바람직한 제어 파라미터는 점화 압력이라고도 하는 실린더 압력이다. 이는 공기-가스 혼합물의 연소 중에 실린더의 연소실 내에 존재하는 압력이다. 보다 구체적으로, 실린더 압력 또는 점화 압력은 작동 사이클에서 실린더 내에서 발생하는 최대 압력이다. 예컨대, 공기-가스 비가 낮아지면, 연소실 내에서 연소는 보통 빨라지게 된다. 연소 속도가 증가하면 실린더 압력이 높아져, 실린더 압력에 의해, 실린더 내에서의 공기-가스 비의 변화를 검출할 수 있다.
실린더 압력이 제어 파라미터로서 사용되면, 그 제어 파라미터의 한계 값은 바람직하게는 실린더의 설계 압력, 즉 통상적인 작동 중에 실린더 내의 최대 허용 압력인데, 하지만 반드시 그럴 필요는 없다. 이 설계 압력은 종방향 소기식 2-행정 대형 디젤 엔진의 경우 일반적으로 150 bar 내지 200 bar, 예컨대 180 bar이다.
이제, 대형 디젤 엔진이 전부하의 적어도 75%, 바람직하게는 적어도 85%인 상측 부하 범위에서 작동하는 동안에 실린더 압력이 한계 값에 도달하면, 파워 평형 모드가 활성화되어, 대형 디젤 엔진이 공기 부족 범위(즉, 열대 노킹 한계(3')의 좌측에 도시되어 있는 범위)에서 작동하는 것이 회피될 것이다.
물론, 파워 평형 모드가 활성화되면 검출을 가능하게 하는 다른 적절한 제어 파라미터도 있다. 또한 하나 이상의 제어 파라미터를 모니터링할 수 있다. 바람직하고 적절한 제어 파라미터는 예컨대 다음과 같다: 실린더 내의 연소 속도, 실린더 압력과 압축 압력 사이의 비, 연소 속도, 터보 과급기용 웨이스트-게이트 밸브의 위치, 터보 과급기의 입구에서 흡인되는 공기의 온도, 터보 과급기의 입구에서 흡인되는 공기의 습도, 실린더 안으로 도입되는 소기용 공기의 온도, 소기용 공기의 현재 압력, 배기 가스 중의 산소 농도, 배기 가스 중의 질소 산화물의 농도, 각각의제어 파라미터에 대한 적절한 한계 값은 예컨대 시뮬레이션 또는 실험에 의해 경험적 데이타에 근거하여 계산되거나 결정될 수 있다.
실린더 압력과 압축 압력 사이의 비는, 작동 사이클 중에 실린더 내에 존재하는 최대 압력과, 공기-가스 혼합물의 점화 직전에 실린더 내의 압력(압축 압력) 사이의 비이다.
웨이스트-게이트 밸브의 위치는 웨이스트-게이트 밸브의 열림 위치를 나타낸다. 웨이스트-게이트 밸브가 완전히 열리면, 배기 가스의 최대 가능한 부분이 터보 과급기로부터 벗어나게 된다(터보 과급기에 의해 발생된 소기용 공기의 최소 질량 유동). 웨이스트-게이트 밸브가 완전히 닫히면, 터보 과급기가 그의 최대 파워, 즉 소기용 공기의 최대 질량 유동을 발생시키도록 모든 배기 가스가 실린더로부터 터보 과급기로 가게 된다.
매우 간단하기 때문에 더 바람직한 실시 형태에서는, 터보 과급기에 의해 흡인된 공기의 온도가 한계 온도를 초과하면, 파워 평형 모드가 활성되고, 대형 디젤 엔진은 전부하에 대해 적어도 75% 부하, 바람직하게는 적어도 85% 부하의 상측 부하 범위에서 작동하게 된다. 한계 온도는 적어도 27℃이지만, 예컨대 30℃ 또는 35℃ 또는 45℃ 또는 심지어 그 이상이 될 수 있다.
터보 과급기에 의해 흡인되는 공기의 상대 습도가 한계 습도를 초과하고 대형 디젤 엔진이 전부하에 대해 적어도 75% 부하, 바람직하게는 적어도 85% 부하의 상측 부하 범위에서 작동하면 파워 평형 모드가 활성화되는 것도 추가적으로 가능하다. 한계 습도는 적어도 40%, 바람직하게는 60% 이다. 이는 특히 간단한 방식으로 실현될 수 있는 방법을 또한 구성한다.
본 발명에 따르면, 파워 평형 모드에서 공기-가스 비는 가스의 연소를 위해 증가된다. 파워 평형 모드가 활성화되면, 제어 파라미터는 그의 한계 값에 접근하여 이 값에 이르게 되며, 따라서, 실린더 내의 공기-가스 비가 감소되었음을, 즉 열대 노킹 한계(도 1)에 접근했음을 알 수 있다. 이제 파워 평형 모드가 활성화되면, 공기-가스 비는 가스의 연소를 위해 특히 증가된다.
이와 관련하여, 파워 평형 모드에서 가스에 추가적으로 추가량의 액체 연료를 연소실 안으로 도입하는 것이 특히 바람직한 방안이다. 이 방안에 의해, 가스의 연소를 위한 공기-가스 비를 특히 간단하게 증가시킬 수 있다. 엔진의 요구되는 파워의 일 부분이 액체 연료의 연소에 의해 발생되므로, 각각의 가스 연소 과정에 필요한 가스의 양은 감소된다. 가스량이 이러한 감소로 인해, 가스의 연소를 위해 공기-가스 비를 증가킬 수 있다.
기술적 장치에 대해서는 특히 간단하므로, 대형 디젤 엔진의 액체 모드에서 사용되는 분사 장치를 이용하여 추가량의 액체 연료가 바람직하게 실린더 안으로 도입된다. 이는, 액체 모드에서 액체 연료를 분사하기 위해 사용되는 것과 동일한 분사 노즐로 액체 연료가 실린더의 연소실 안으로 분사되는 것을 의미한다.
물론, 가스 모드에서 추가적으로 분사되는 액체 연료로 인해 대형 디젤 엔진의 오염 물질 배출의 큰 증가가 없는 것이 바람직하고 또한 가능하다. 이러한 이유로, 추가량의 액체 연료는 가능한 한 적게 선택된다. 실제 경험에 의하면, 추가량을 분사하면 심지어 오염 물질 배출의 감소가 있음이 놀랍게도 나타났다.
추가량의 액체 연료를 분사하기 위해서는, 대형 디젤 엔진의 원하는 부하에 도달할 때가지, 추가량을 단계적으로 증가시키기 전에 먼저 액체 연료의 최소 추가량을 실린더 안으로 도입하는 것이 바람직하다. 이는, 파워 평형 모드가 활성화되면, 먼저 이 최소 추가량의 액체 연로가 가스에 추가적으로 실린더 안으로 도입되는 것을 의미한다. 이 최소 추가량이 너무 빠른 연소의 위험이 없이 엔진의 원하는 부하를 실현하기에는 충분하지 않으면(도 1에서 열대 노킹 한계(3')의 좌측에 있는 공기 부족 범위), 엔진의 원하는 부하에 도달할 때까지, 추가량의 액체 연료는 다음 작동 사이클에서 단계적으로 증가될 것이다.
오염 물질 배출의 상당한 증가를 피하기 위해서는, 이미 언급한 바와 같이, 액체 연료의 추가량이 가능한 한 적게 또는 최적의 범위, 특히 실린더 안으로 도입되는 연료의 총량의 20 중량% 이하, 바람직하게는 15 중량% 이하로 유지되는 것이 바람직하다.
적절한 추가량은 물론 특정 용례에 달려 있다. 하지만 실제 경험에 의하면, 많은 용례에서, 실린더 안으로 도입되는 연료의 총량의 약 5 내지 10 중량% 범위에 있는 액체 연료의 추가량이 충분한 것으로 나타났다. 이 추가량은 일반적으로 심지어 열대 조건에서도 대형 디젤 엔진이 가스 모드에서 전부하로 작동할 수 있게 해준다. 특히, 이 추가량의 액체 연료에 의해 오염 물질 배출이 심지어 감소될 수 있다는 것이 명백하게 되었다.
파워 평형 모드에서 가스의 연소를 위해 공기-가스 비를 증가시킬 수 있는 추가의 바람직한 가능성은, 파워 평형 모드에서 송풍기를 활성화시키는 것인데, 이 송풍기는 추가량의 소기용 공기를 발생시키는데 도움을 준다. 이러한 방안으로, 파워 평형 모드에서, 터보 과급기에 의해 발생되는 소기용 공기의 질량 유동에 추가적으로, 더 많은 소기용 공기를 발생시킬 수 있는데, 이 소기용 공기에 의해 실린더 내에서의 가스의 연소를 위해 공기-가스 비가 증가될 수 있다. 이 방안은, 심지어 유리하지 않은 주변 조건, 특히 열대 조건 하에서도 대형 디젤 엔진을 가스 모드에서 전부하로 작동시키는데 도움을 준다.
이와 관련하여, 송풍기는 바람직하게는 소기용 공기의 추가량을 변경할 수 있는 조절형 송풍기이다. 조절형 송풍기로 인해 가스의 연소를 위한 공기-가스 비는, 가스의 연소가 최소한의 가능한 소비 및 최소한의 가능한 오염 물질 배출에 대해 최적화될 수 있도록, 계속 증가 또는 조절될 수 있다.
송풍기는 바람직하게 터보 과급기의 압축기와 직렬로 배치되고, 송풍기는 터보 과급기의 압축기를 통한 압력차를 줄여주어, 소기용 공기의 질량 유동이 증가된다. 송풍기를 고압 측에서, 즉 유동 방향으로 압축기 뒤에 직렬로 배치하는 것이 특히 바람직하다.
또한, 터보 과급기의 압축기와 병렬로 배치되는 송풍기를 대안적으로 또는 추가적으로 사용하는 것도 가능하다.
파워 평형 모드에서 공기-가스 비를 증가시키기 위한 전술한 양 방안, 즉 추가량의 액체 연료 분사 및 추가 송풍기의 활성화는 교대로 또한 함께 실현될 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 이중 연료 대형 디젤 엔진을 개장하는데 특히 적합하다. 본 발명에 따른 방법은 많은 용례에서 기술적 장치에 대한 상당한 추가적인 노력 없이 실현될 수 있으므로, 기존의 대형 디젤 엔진이 불리한 주변 조건, 특히 열대 조건 하에서도 효율적으로 환경 보호 방식으로 또한 전부하로 작동될 수 있도록 그 대형 디젤 엔진을 변환시키거나 개장하는데도 특히 적합하다.
본 발명에 따른 방법은, 대형 디젤 엔진이 서비스 작동에서 사용되기 전에 그 대형 디젤 엔진에 대해 수행되는 시험 가동에 대해 특히 유리한데, 이들 시험에서는 대형 디젤 엔진은 또한 전부하, 즉 그의 100% 부하로 작동되어야 하기 때문이다.

Claims (15)

  1. 액체 연료가 연소를 위해 실린더 안으로 도입되는 액체 모드에서 작동될 수 있고 또한 연료로서 가스가 실린더 안으로 도입되는 가스 모드에서도 작동될 수 있는 이중 연료 대형 디젤 엔진을 작동시키기 위한 방법으로서, 상기 가스는 소기용 공기와 혼합되고 공기-가스 비로 연소되며, 상기 가스 모드에서의 작동 중에, 공기-가스 비의 변화를 검출할 수 있게 해주는 제어 파라미터가 모니터링되고, 상기 제어 파라미터가 한계 값에 도달하면 대형 디젤 엔진은 파워 평형 모드로 작동하고, 파워 평형 모드에서 공기-가스 비는 가스의 연소를 위해 증가되는, 이중 연료 대형 디젤 엔진을 작동시키기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 파워 평형 모드를 활성화시키기 위한 상기 제어 파라미터는, 실린더 압력, 실린더 압력과 압축 압력 사이의 비, 연소 속도, 소기용 공기를 제공하기 위해 터보 과급기의 입구에서 흡인되는 공기의 온도, 터보 과급기를 위한 웨이스트-게이트 밸브의 위치, 소기용 공기를 제공하기 위해 터보 과급기의 입구에서 흡인되는 공기의 습도, 실린더 안으로 도입되는 소기용 공기의 온도, 소기용 공기의 현재 압력, 배기 가스 중의 산소 농도, 및 배기 가스 중의 질소 산화물 농도 중의 적어도 하나를 포함하는, 이중 연료 대형 디젤 엔진을 작동시키기 위한 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 파워 평형 모드를 활성화시키기 위한 상기 제어 파라미터는 공기-가스 혼합물의 연소 중의 실린더 압력인, 이중 연료 대형 디젤 엔진을 작동시키기 위한 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어 파라미터에 대한 상기 한계 값은 실린더의 설계 압력인, 이중 연료 대형 디젤 엔진을 작동시키기 위한 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    터보 과급기에 의해 흡인된 공기의 온도가 한계 값을 초과하면 상기 파워 평형 모드가 활성화되며, 상기 한계 값은 적어도 27℃인, 이중 연료 대형 디젤 엔진을 작동시키기 위한 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    터보 과급기에 의해 흡인된 공기의 상대 습도가 한계 습도를 초과하면, 상기 파워 평형 모드가 활성화되고, 상기 한계 습도는 적어도 40%, 또는 적어도 60% 인, 이중 연료 대형 디젤 엔진을 작동시키기 위한 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 파워 평형 모드에서 추가량의 액체 연료가 가스에 추가하여 연소실 안으로 도입되는, 이중 연료 대형 디젤 엔진을 작동시키기 위한 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 추가량의 액체 연료는 대형 디젤 엔진의 액체 모드에서 사용되는 분사 장치에 의해 실린더 안으로 도입되는, 이중 연료 대형 디젤 엔진을 작동시키기 위한 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    먼저 최소 추가량의 액체 연료가 실린더 안으로 도입되고, 그런 다음 대형 디젤 엔진의 원하는 부하에 도달할 때까지 상기 추가량이 단계적으로 증가되는, 이중 연료 대형 디젤 엔진을 작동시키기 위한 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    액체 연료의 상기 추가량은 실린더 안으로 도입되는 연료의 총량의 20 중량% 이하, 또는 15 중량% 이하인, 이중 연료 대형 디젤 엔진을 작동시키기 위한 방법.
  11. 제 7 항에 있어서,
    액체 연료의 상기 추가량은 실린더 안으로 도입되는 연료의 총량의 5 내지 10 중량%인, 이중 연료 대형 디젤 엔진을 작동시키기 위한 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 파워 평형 모드에서, 추가량의 소기용 공기를 발생시키는데 도움을 주는 송풍기가 활성화되는, 이중 연료 대형 디젤 엔진을 작동시키기 위한 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 송풍기는 소기용 공기의 추가량을 변경하는데 도움을 주는 조절형 송풍기인, 이중 연료 대형 디젤 엔진을 작동시키기 위한 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 송풍기는 터보 과급기의 압축기와 직렬로 배치되어 있는, 이중 연료 대형 디젤 엔진을 작동시키기 위한 방법.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 방법으로 작동되는 이중 연료 대형 디젤 엔진.
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