KR102684155B1 - Large low speed turbocharged two-stroke uniflow scavenged internal combustion engine with crossheads and method of operating of such engine - Google Patents
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Abstract
배기 밸브(4), 배기 밸브(4)를 작동하기 위한 배기 밸브 작동 시스템(46), 관련 실린더(1)에 일정량의 제1 연료를 전달하기 위한 연료 전달 시스템(30), 관련 실린더(1)의 압력을 나타내는 실린더별 압력 신호를 생성하기 위한 압력 센서(42), 실린더(1)의 소기를 가압하는 배기 가스 구동 터보차저(5)를 포함하는 복수의 실린더가 있는 대형 저속 2행정 내연기관(1). 상기 방법은 실린더별 압력 신호에 따라 개별적으로, 그리고 모든 실린더에 대한 공통 설정값에 따라, 또는 공통 설정값의 개별 실린더별 조정인 개별 실린더별 설정값에 따른 폐쇄 루프 제어 연료량, 연료 유입/분사 시작 타이밍 및/또는 배기 밸브 폐쇄 타이밍을 포함한다. 또 다른 방법은 연소 공정 매개변수(들)에 대한 공통 설정값을 주기적으로 실린더별로 조정하여 엔진의 작동 조건의 함수로서 개별적으로 연소 공정 매개변수를 실린더별로 제어하는 단계, 실린더별 조정의 평균을 계산하는 단계, 계산된 평균 주위의 윈도를 결정하는 단계 및 연소 공정 매개변수의 사이클에서 실린더별 조정을 관련 연소 공정 매개변수의 계산된 평균으로부터 미리 결정된 최대 편차 범위로 제한하는 단계를 포함한다.An exhaust valve (4), an exhaust valve actuating system (46) for operating the exhaust valve (4), a fuel delivery system (30) for delivering a quantity of first fuel to the associated cylinder (1), an associated cylinder (1) A large low-speed two-stroke internal combustion engine ( One). The method provides closed-loop control of fuel quantity, fuel intake/injection initiation, individually according to the cylinder-specific pressure signal and according to the common setpoint for all cylinders, or according to the individual cylinder-specific setpoint, which is an individual cylinder-specific adjustment of the common setpoint. Timing and/or exhaust valve closing timing. Another method is to control combustion process parameters individually on a cylinder-by-cylinder basis as a function of the operating conditions of the engine by periodically adjusting a common setpoint for the combustion process parameter(s) on a cylinder-by-cylinder basis, calculating an average of the cylinder-by-cylinder adjustments. determining a window around the calculated mean and limiting cylinder-specific adjustments in a cycle of combustion process parameters to a predetermined maximum deviation range from the calculated mean of the relevant combustion process parameter.
Description
본 개시는 크로스헤드를 갖고 복수의 실린더를 갖는 대형 저속 터보차징 2행정 단류(uniflow) 소기식 내연기관 및 그러한 내연기관을 작동하는 방법에 관한 것이다.The present disclosure relates to a large, low-speed, turbocharged, two-stroke, uniflow scavenging internal combustion engine having a crosshead and a plurality of cylinders and a method of operating such an internal combustion engine.
크로스헤드가 포함된 대형 저속 터보차징 2행정 단류 소기식 내연기관은 통상적으로 대형 선박의 추진 시스템이나 발전소의 원동기로 사용되고 있다.Large, low-speed, turbocharged, two-stroke, single-flow scavenging internal combustion engines with crossheads are commonly used as propulsion systems for large ships or as prime movers in power plants.
이러한 유형의 최신 엔진은 완전히 전자적으로 제어된다. 즉, 엔진 작동 중에 전자 제어 시스템에 의해 연료 유입/분사 및 배기 밸브의 개폐를 조정할 수 있어 엔진이 주어진 작동 조건에서 최적으로 작동하도록 보장할 수 있다.Modern engines of this type are completely electronically controlled. That is, the opening and closing of fuel inlet/injection and exhaust valves can be adjusted by the electronic control system during engine operation, ensuring that the engine operates optimally under given operating conditions.
공장에서 엔진이 보정되어 엔진이 출력, 연비, 배기가스, 소음/진동 수준 및 신뢰성 등과 같은 모든 성능 요건을 충족하는지 확인한다.Engines are calibrated at the factory to ensure they meet all performance requirements such as power, fuel economy, emissions, noise/vibration levels and reliability.
따라서 공장을 떠날 때 엔진은 최적으로 작동하고 성능 요건을 충족한다. 그러나 시간이 지남에 따라 엔진 또는 적어도 그 실린더가 공장 사양에서 벗어나기 때문에 재교정(recalibration)이 필요하다.Therefore, when it leaves the factory, the engine operates optimally and meets performance requirements. However, over time, the engine, or at least its cylinders, deviate from factory specifications and require recalibration.
최근에는 천연가스, 석유가스, 메탄올, 석탄 슬러리, 물-오일 혼합물, 석유 코크스 등과 같은 대체 연료 유형을 처리할 수 있는 대형 터보차징 2행정 압축 점화 엔진에 대한 요구가 있다. There is a recent need for large turbocharged two-stroke compression ignition engines that can handle alternative fuel types such as natural gas, petroleum gas, methanol, coal slurry, water-oil mixtures, petroleum coke, etc.
이러한 대체 연료 중 일부는 비용과 배출량을 줄일 수 있는 잠재력이 있다.Some of these alternative fuels have the potential to reduce costs and emissions.
대형 저속 단류 소기식 터보차징 2행정 내연기관은 일반적으로 대형 원양 화물선의 추진에 사용되므로 신뢰성이 가장 중요하다. 대체 연료를 사용하는 이러한 엔진의 작동은 비교적 최근에 계속 개발되었으며 기체 연료를 사용한 작동의 중복성(redundancy)은 기존 연료로 작동할 때보다 신뢰성 수준이 낮다. 이중 연료 엔진의 가동 시간은 비용을 줄이기 위해 설계상 기체 연료로 작동할 때 더 적다. 예를 들어, 기체 연료 시스템은 중복성이 더 적다. 하나의 실린더에서 고장이 감지되면 모든 실린더에 대한 기체 연료 공급이 중지된다. 종래 연료(연료유) 모드에서는 고장의 영향을 받는 실린더만 중지된다. 기존 연료로 작동하면 신뢰성이 보장된다. 따라서 종래 연료로 작동하는 것은 안전한 의존으로 간주하기 때문에 대체 연료에서 종래 연료로 빠르게 전환할 수 있는 것이 중요하다.Large, low-speed, single-flow, scavenging, turbocharged two-stroke internal combustion engines are generally used to propulsion large ocean-going cargo ships, so reliability is of utmost importance. The operation of these engines with alternative fuels continues to be developed relatively recently, and the redundancy of operation with gaseous fuels leads to a lower level of reliability than when operating with conventional fuels. The operating time of a dual-fuel engine is by design less when running on gaseous fuel to reduce costs. For example, gaseous fuel systems have less redundancy. If a failure is detected in one cylinder, gaseous fuel supply to all cylinders is stopped. In conventional fuel (fuel oil) mode, only the cylinder affected by the failure is stopped. Operating on conventional fuel ensures reliability. Therefore, it is important to be able to quickly switch from alternative to conventional fuels because operating on conventional fuels is considered a safe dependency.
따라서 기존의 대형 저속 2행정 디젤 엔진은 모두 대체 연료로 작동하는 시스템을 갖춘 이중 연료 엔진이다. 예컨대 연료유와 같은 종래 연료로 작동하는 연료 시스템과 기체 연료 시스템을 갖추고 엔진은 종래 연료로만 최대 출력으로 작동할 수 있다.Therefore, all existing large, low-speed two-stroke diesel engines are dual-fuel engines with systems that run on alternative fuels. For example, with a fuel system that runs on conventional fuel, such as fuel oil, and a gaseous fuel system, the engine can run at full power with conventional fuel only.
예를 들어, 기체 연료로 작동할 때 기체 압력이 충분하지 않은 등 대체 연료로 작동하는 데 문제가 있는 경우 대체 연료 작동에서 종래 연료 작동으로 즉시 전환할 수 있어야 한다. 비용 절감과 배출 감소를 위해 종래 연료에서 대체 연료로 신속하고 용이한 방법으로 다시 전환할 수 있는 것도 중요하다.If there are problems operating with alternative fuels, for example, insufficient gas pressure when operating on gaseous fuels, it must be possible to immediately switch from alternative fuel operation to conventional fuel operation. It is also important to be able to switch back from conventional fuels to alternative fuels quickly and easily to save costs and reduce emissions.
그러나 연료 유형이 변경되면 연소 과정이 더는 동일하지 않으며 엔진이 다른 연료로 작동하도록 엔진을 재교정해야 한다. 예를 들면, 연료 분사 타이밍과 기간, 배기 밸브 폐쇄 타이밍, 소기 압력, 압축 압력, 실린더 최고(피크) 압력 및 평균 지시 압력 제어를 사용 연료 유형에 맞게 조정해야 한다. 이는 특히 일반적인 기체 연료 시스템에 의해 전달되는 기체 연료의 속성(발열량)이 큰 변동을 나타낼 수 있기 때문에 새로운 공정상의 균형을 달성해야 함을 의미한다.However, when the fuel type is changed, the combustion process is no longer the same and the engine must be recalibrated to run on a different fuel. For example, fuel injection timing and duration, exhaust valve closing timing, scavenging pressure, compression pressure, cylinder peak pressure, and average indicated pressure control must be adjusted to the type of fuel used. This means that new process balances must be achieved, especially since the properties (heating value) of the gaseous fuel delivered by typical gaseous fuel systems can exhibit large variations.
공지된 엔진 제어 시스템은 사람의 개입 없이는 만족스러운 방식으로 이 재교정을 수행할 수 없었다. 공지된 제어 시스템은 연료 전환 후 너무 오래 걸리거나 곧바로 엔진을 위한 최적의 작동 조건을 달성하기에는 정확도가 떨어진다.Known engine control systems are unable to perform this recalibration in a satisfactory manner without human intervention. Known control systems either take too long or are not accurate enough to achieve optimal operating conditions for the engine immediately after fuel switching.
또한, 대형 저속 터보차징 2행정 단류 소기식 내연기관은 엔진의 각 실린더에서 연소 공정이 엔진의 전체 작동 조건에 대해 설계 기준에 따라 수행되도록 공장에서 교정된다. 공장에서 실린더는 균형(부하 균형)을 이룬다. 즉, 실린더 최고 값(피크) 또는 개별 실린더의 평균 지시 압력(부하)이 가능한 한 고르게 된다. 또는, 피크 압력 대신 각 실린더에 대해 평균 지시 압력을 가능한 한 고르게 유지하여 최상의 부하 균형을 보장한다.Additionally, large, low-speed, turbocharged, two-stroke, single-flow scavenging internal combustion engines are factory calibrated to ensure that the combustion process in each cylinder of the engine performs according to design criteria for the entire operating conditions of the engine. At the factory the cylinders are balanced (load balanced). That is, the highest cylinder values (peaks) or the average indicated pressures (loads) of individual cylinders are made as even as possible. Alternatively, instead of peak pressure, the average indicated pressure is maintained as evenly as possible for each cylinder to ensure the best load balance.
그러나 공장을 떠난 후 시간이 지남에 따라 마모가 엔진과 각 실린더에 다르게 영향을 미친다. 사용 중에 실린더의 연소 공정이 공장 사양에서 벗어나 실린더 균형이 악화한다. 이러한 전개는 시간이 지남에 따라 성능 감소와 배출 증가로 이어지며 제어 시스템의 재교정을 통해 어느 시점에는 대응해야 한다.However, over time after leaving the factory, wear affects the engine and each cylinder differently. During use, the cylinder's combustion process deviates from factory specifications, causing cylinder balance to deteriorate. This evolution will lead to reduced performance and increased emissions over time, which must be countered at some point by recalibration of the control system.
대형 2행정 내연기관용으로 공지된 제어 시스템은 이러한 재교정을 위해 사람의 개입이 필요하다. 그러나 매개변수 중 하나가 변경되기 때문에(예: 배기 밸브의 폐쇄 각도가 다른 매개변수 범위에 영향을 미침) 수동 개입에는 전문 기술이 필요하다. 일반적으로 엔진 작업 직원은 사람의 개입을 포함하는 재교정을 수행하는 데 필요한 기술이 있지 않으며 이러한 이유로 이러한 재교정은 실제로 발생하지 않는다. 이러한 재교정 부족의 결과 중 일부는 연료 소비와 배출량 증가이다.Known control systems for large two-stroke internal combustion engines require human intervention for this recalibration. However, since one of the parameters changes (e.g. the closing angle of the exhaust valve affects the range of other parameters), manual intervention requires specialized skills. Typically, engine operations personnel do not have the necessary skills to perform recalibrations involving human intervention, and for this reason, such recalibrations do not occur in practice. Some of the consequences of this lack of recalibration are increased fuel consumption and emissions.
<Rolle S., Wiesmann A. Combustion Control and Monitoring of two-stroke engines, Wrtsil Technical Journal, 2011>에서 모든 실린더에 대해 공통 부하 설정점이 제공되고, 실린더 압력이 각 실린더에 대해 개별적으로 측정되며, 그에 따라 연료 분사 타이밍과 배기 밸브 폐쇄가 조정되는 폐쇄 루프 연료 제어 시스템을 갖춘 엔진을 개시하고 있다.<Rolle S., Wiesmann A. Combustion Control and Monitoring of two-stroke engines, W rtsil Technical Journal, 2011> describes an engine with a closed-loop fuel control system in which a common load setpoint is provided for all cylinders, cylinder pressure is measured individually for each cylinder, and fuel injection timing and exhaust valve closure are adjusted accordingly. It is starting.
이러한 배경에서, 본 출원의 목적은 상기 언급된 문제를 극복하거나 적어도 감소시키는 대형 저속 터보차징 2행정 단류 소기식 내연기관 및 이러한 내연기관을 작동하는 방법을 제공하는 것이다. Against this background, the object of the present application is to provide a large, low-speed, turbocharged, two-stroke, single-flow scavenging internal combustion engine and a method of operating such an internal combustion engine, which overcomes or at least reduces the above-mentioned problems.
상기 목적은 크로스헤드가 포함된 대형 저속 2행정 단류 소기식 터보차징 내연기관을 제공함으로써 달성된 제1 양태에 따른 것이며, 상기 내연기관은 다음을 포함한다.The above object is achieved according to a first aspect by providing a large, low-speed, two-stroke, single-flow, scavenging, turbocharged internal combustion engine with a crosshead, the internal combustion engine comprising:
다음을 포함하는 복수의 실린더;A plurality of cylinders comprising:
- 배기 밸브, - exhaust valve,
- 배기 밸브를 작동하기 위한 배기 밸브 작동 시스템, - an exhaust valve actuating system for operating the exhaust valve,
- 관련 실린더에 일정량의 제1 연료를 전달하기 위한 연료 전달 시스템, - a fuel delivery system for delivering a quantity of primary fuel to the relevant cylinders,
- 관련 실린더의 압력을 나타내는 실린더별 압력 신호를 생성하기 위한 압력센서 - Pressure sensor to generate a cylinder-specific pressure signal indicating the pressure of the relevant cylinder
실린더의 소기를 가압하기 위한 배기가스 구동 터보차저; 및an exhaust gas driven turbocharger to pressurize the scavenging air in the cylinder; and
내연기관의 실제 작동 조건에 대해 다음을 수신하거나 결정하도록 구성된 컨트롤러;A controller configured to receive or determine:
엔진에 의해 전달되는 토크를 나타내는 공통 토크 신호,A common torque signal representing the torque delivered by the engine,
실린더에서 실현될 피크 실린더 압력을 나타내는 공통 피크 압력 신호,A common peak pressure signal representing the peak cylinder pressure to be realized in the cylinder,
실린더에서 실현될 압축 압력을 나타내는 공통 압축 압력 신호.A common compression pressure signal indicating the compression pressure to be realized in the cylinder.
컨트롤러는 실린더별 압력 신호를 수신하고,The controller receives pressure signals for each cylinder,
ㄱ) 컨트롤러는 실린더별 압력 신호로부터 관련 특정 실린더에 의해 전달된 토크를 나타내는 실제 실린더별 토크 신호를 도출하고, 실린더별 토크 신호를 획득하기 위해 실제 실린더별 토크 신호로부터 공통 토크 신호의 편차의 함수로서 공통 토크 신호를 조정하도록 구성되고, 실린더별 토크 신호의 함수로서 관련 특정 실린더에 일정량의 연료를 전달하도록 구성되고, 및 a) The controller derives from the cylinder-specific pressure signal an actual cylinder-specific torque signal representing the torque delivered by the specific cylinder concerned, and as a function of the deviation of the common torque signal from the actual cylinder-specific torque signal to obtain the cylinder-specific torque signal. configured to adjust the common torque signal, and configured to deliver a certain amount of fuel to the relevant specific cylinder as a function of the cylinder-specific torque signal, and
ㄴ) 컨트롤러는 실린더별 압력 신호로부터 관련 실린더(1)의 피크 압력을 나타내는 실제 실린더별 피크 압력 신호를 도출하고, 실린더별 피크 압력 신호를 획득하기 위해 실제 실린더별 피크 압력 신호로부터 상기 공통 피크 압력 신호의 편차의 함수로서 상기 공통 피크 압력 신호를 조정하고,b) The controller derives an actual cylinder-specific peak pressure signal representing the peak pressure of the relevant cylinder (1) from the cylinder-specific pressure signal, and calculates the common peak pressure signal from the actual cylinder-specific peak pressure signal to obtain the cylinder-specific peak pressure signal. adjusting the common peak pressure signal as a function of the deviation of
실린더별 피크 압력 신호의 함수로서 관련 특정 실린더(1)로 상기 연료량의 전달 시작 시간을 측정하도록 구성되며, 및 configured to measure the start time of delivery of said quantity of fuel to the specific cylinder (1) concerned as a function of the cylinder-specific peak pressure signal, and
ㄷ) 컨트롤러는 실린더별 압력 신호로부터 관련 실린더(1)의 피크 압력을 나타내는 실제 실린더별 피크 압력 신호를 도출하고, 실린더별 피크 압력 신호를 획득하기 위해 실제 실린더별 피크 압력 신호로부터 상기 공통 피크 압력 신호의 편차의 함수로서 상기 공통 피크 압력 신호를 조정하고,c) The controller derives an actual cylinder-specific peak pressure signal representing the peak pressure of the relevant cylinder (1) from the cylinder-specific pressure signal, and calculates the common peak pressure signal from the actual cylinder-specific peak pressure signal to obtain the cylinder-specific peak pressure signal. adjusting the common peak pressure signal as a function of the deviation of
실린더별 압축 압력 신호의 함수로서 관련 특정 실린더의 배기 밸브의 폐쇄시간을 측정하도록 구성된다.It is configured to measure the closing time of the exhaust valve of the specific cylinder concerned as a function of the cylinder-specific compression pressure signal.
실린더별 연소 공정 매개변수(들)를 조정함으로써, 즉 피드백 루프에서 실린더별 토크 신호, 실린더별 공급 압력 신호 및/또는 실린더별 압축 압력 신호를 생성함으로써, 각 실린더는 엔진의 마모 또는 다른 요인이 관련 실린더의 작동 조건을 변경하더라도 공장 사양에 따라 정확하게 작동하는 것이 달성될 수 있다. 동시에, 엔진 실린더의 연소 공정의 제어는 전체 엔진 실린더의 실린더 또는 부하 균형을 고려하지 않고 수행되는 것이 달성된다. 이러한 엔진 제어 방식은 실린더 밸런스(부하 균형)에 대해 걱정할 필요없이 각 실린더가 최적으로 작동하도록 보장한다.By adjusting the cylinder-specific combustion process parameter(s), i.e. by generating a cylinder-specific torque signal, cylinder-specific supply pressure signal and/or cylinder-specific compression pressure signal in a feedback loop, each cylinder can Even if the operating conditions of the cylinder are changed, operation exactly according to factory specifications can be achieved. At the same time, it is achieved that the control of the combustion process in the engine cylinders is carried out without taking into account the cylinder or load balance of the entire engine cylinder. This engine control method ensures that each cylinder operates optimally without having to worry about cylinder balance (load balance).
제1 양태의 가능한 실시예에서, 내연기관은 연료 주도형이고 적어도 요소 ㄱ)을 포함한다.In a possible embodiment of the first aspect, the internal combustion engine is fuel driven and includes at least element a).
제1 양태의 가능한 실시예에서, 내연기관은 공기 주도형이고 적어도 요소 ㄷ)을 포함한다.In a possible embodiment of the first aspect, the internal combustion engine is air-driven and comprises at least element c).
제1 양태의 가능한 실시예에서, 내연기관은 일부는 연료 주도형이고 일부는 공기 주도형이며 적어도 요소 ㄱ)과 요소 ㄷ)을 포함한다.In a possible embodiment of the first aspect, the internal combustion engine is partly fuel-driven and partly air-driven and includes at least elements a) and element c).
제1 양태의 가능한 실시예에서,In a possible embodiment of the first aspect,
내연기관은 이중 연료 엔진이고 연료 전달 시스템은 적어도 2개의 상이한 연료를 처리하도록 구성되며, 실린더에는 각각 제1 연료를 전달하기 위한 적어도 하나의 연료 밸브 및 제2 연료를 전달하기 위한 적어도 하나의 연료 밸브가 제공된다.The internal combustion engine is a dual fuel engine and the fuel delivery system is configured to handle at least two different fuels, each cylinder having at least one fuel valve for delivering the first fuel and at least one fuel valve for delivering the second fuel. is provided.
제1 양태의 가능한 실시예에서,In a possible embodiment of the first aspect,
내연기관은 제1 연료로 작동할 때 연료 주도형이고 제2 연료로 작동할 때 공기 주도형이다.Internal combustion engines are fuel-driven when running on a primary fuel and air-driven when running on a secondary fuel.
제1 양태의 가능한 실시예에서,In a possible embodiment of the first aspect,
컨트롤러는 원하는 엔진 속도를 수신하고 측정된 엔진 속도를 수신하며, 컨트롤러는 측정된 엔진 속도로부터 원하는 엔진 속도의 편차의 함수로서 연료 지수 신호를 결정하도록 구성된 거버너를 포함한다.The controller receives the desired engine speed and receives the measured engine speed, and the controller includes a governor configured to determine a fuel index signal as a function of the deviation of the desired engine speed from the measured engine speed.
제1 양태의 가능한 실시예에서,In a possible embodiment of the first aspect,
컨트롤러는 연료 지수 신호를 미리 결정된 제1 맵에 적용함으로써 연료 지수 신호를 공통 토크 신호로 변환하도록 구성된다.The controller is configured to convert the fuel index signal to a common torque signal by applying the fuel index signal to a first predetermined map.
제1 양태의 가능한 실시예에서,In a possible embodiment of the first aspect,
컨트롤러는 엔진 부하를 나타내는 엔진 부하 신호를 계산하도록 구성된 동력 계산 모듈을 포함하고, 동력 계산 모듈은 바람직하게는 연료 지수 신호 및 측정된 엔진 속도를 수신한다.The controller includes a power calculation module configured to calculate an engine load signal representative of the engine load, and the power calculation module preferably receives a fuel index signal and a measured engine speed.
제1 양태의 가능한 실시예에서,In a possible embodiment of the first aspect,
컨트롤러는 엔진 부하 신호를 미리 결정된 제2 맵에 적용함으로써 공통 피크 압력 신호를 결정하고, 및/또는 엔진 부하 신호를 미리 결정된 제3 맵에 적용함으로써 공통 압축 압력 신호를 결정하도록 구성된다.The controller is configured to determine a common peak pressure signal by applying the engine load signal to a second predetermined map, and/or to determine a common compressed pressure signal by applying the engine load signal to a third predetermined map.
제1 양태의 가능한 실시예에서,In a possible embodiment of the first aspect,
컨트롤러는 연료 지수 신호 대 프로파일 지속시간 모듈을 포함하고, 프로파일 지속시간 모듈은 연료 지수 신호를 공통 연료 전달 지속시간 신호로 변환하도록 구성된다.The controller includes a fuel index signal to profile duration module, wherein the profile duration module is configured to convert the fuel index signal to a common fuel delivery duration signal.
제1 양태의 가능한 실시예에서,In a possible embodiment of the first aspect,
컨트롤러는 실린더별 연료 전달 지속시간 신호를 획득하기 위해 실린더별 토크 신호로부터 공통 연료 전달 지속시간 신호의 편차의 함수로서 공통 연료 전달 지속시간 신호를 조정하도록 구성된다.The controller is configured to adjust the common fuel delivery duration signal as a function of the deviation of the common fuel delivery duration signal from the cylinder-specific torque signal to obtain a cylinder-specific fuel delivery duration signal.
제1 양태의 가능한 실시예에서,In a possible embodiment of the first aspect,
컨트롤러는 실린더별 토크 신호의 함수로서 또는 실린더별 연료 전달 지속시간 신호의 함수로서 실린더별 분사 프로파일을 결정하도록 구성되고, 연료 전달 시스템은 실린더별 분사 프로파일에 따라 하나 이상의 연료 밸브를 개방하여 관련 특정 실린더에 연료량을 전달한다.The controller is configured to determine a cylinder-specific injection profile as a function of a cylinder-specific torque signal or as a function of a cylinder-specific fuel delivery duration signal, and the fuel delivery system is configured to open one or more fuel valves according to the cylinder-specific injection profile to open the relevant specific cylinder. Deliver the amount of fuel to.
제1 양태의 가능한 실시예에서,In a possible embodiment of the first aspect,
연료 전달 시스템은 컨트롤러에 의해 결정된 연료량의 전달 타이밍의 시작에 따라 하나 이상의 연료 밸브의 개방에 의해 관련 특정 실린더로 연료량의 전달을 시작한다.The fuel delivery system initiates delivery of the fuel quantity to the specific cylinder concerned by opening one or more fuel valves in accordance with the start of the fuel quantity delivery timing determined by the controller.
제1 양태의 가능한 실시예에서,In a possible embodiment of the first aspect,
컨트롤러(55)는 다른 실린(1)더에 대한 조정이 동일한 방향에 있을 때 공통 토크 신호의 조정의 크기를 제1 임계값으로 제한하도록 구성되고, 컨트롤러(55)는 다른 실린더(1)에 대한 조정이 반대 방향에 있을 때 공통 토크 신호의 조정의 크기를 제2 임계값으로 제한하도록 구성되고,The
및/또는and/or
컨트롤러(55)는 다른 실린더(1)에 대한 조정이 동일한 방향에 있을 때 공통 피크 압력 신호의 조정의 크기를 제1 임계값으로 제한하도록 구성되고, 컨트롤러(55)는 다른 실린더(1)에 대한 조정이 반대 방향에 있을 때 공통 피크 압력 신호의 조정의 크기를 제2 임계값으로 제한하도록 구성되고,The
및/또는and/or
컨트롤러(55)는 다른 실린더(1)에 대한 조정이 동일한 방향에 있을 때 공통 피크 압력 신호의 조정의 크기를 제1 임계값으로 제한하도록 구성되고, 컨트롤러(55)는 다른 실린더(1)에 대한 조정이 반대 방향에 있을 때 공통 피크 압력 신호의 조정의 크기를 제2 임계값으로 제한하도록 구성된다.The
제1 양태의 가능한 실시예에서,In a possible embodiment of the first aspect,
제2 임계값은 제1 임계값보다 낮다.The second threshold is lower than the first threshold.
제1 양태의 가능한 실시예에서,In a possible embodiment of the first aspect,
제1, 제2 및/또는 제3의 미리 결정된 맵은 바람직하게는 관련 엔진 또는 동일하거나 유사한 엔진의 테스트로부터 엔진 공장에서 미리 결정되고, 제1, 제2 및/또는 제3의 미리 결정된 맵은 바람직하게 알고리즘 및/또는 테이블을 포함한다.The first, second and/or third predetermined maps are preferably predetermined at the engine shop from tests of the relevant engine or the same or similar engines, and the first, second and/or third predetermined maps are Preferably includes algorithms and/or tables.
제1 양태의 가능한 실시예에서,In a possible embodiment of the first aspect,
공통 토크 신호는 모든 실린더에 대해 평균 지시 실린더 압력에 대응하고, 실린더별 토크 신호는 관련 특정 실린더에 대한 평균 지시 실린더 압력에 대응한다.The common torque signal corresponds to the average indicated cylinder pressure for all cylinders, and the cylinder-specific torque signal corresponds to the average indicated cylinder pressure for the specific cylinder involved.
제1 양태의 가능한 실시예에서,In a possible embodiment of the first aspect,
컨트롤러는 각 실린더에 대한 실린더별 실린더 오프셋 모듈을 포함하고, 실린더별 오프셋 모듈은 공통 토크 신호, 공통 피크 압력 신호 및/또는 관련 특정 실린더에 대해 공통 압축 압력 신호를 오프셋하도록 구성된다.The controller includes a cylinder-specific cylinder offset module for each cylinder, wherein the cylinder-specific offset module is configured to offset a common torque signal, a common peak pressure signal, and/or a common compression pressure signal for the specific cylinder involved.
제1 양태의 가능한 실시예에서,In a possible embodiment of the first aspect,
실린더별 오프셋 모듈은 수동 또는 자동으로 제어된다.The cylinder-specific offset module is controlled manually or automatically.
제1 양태의 가능한 실시예에서,In a possible embodiment of the first aspect,
컨트롤러는 실린더 밸런스를 고려하지 않고 엔진의 실린더를 개별적으로 제어하도록 구성된다.The controller is configured to individually control the engine's cylinders without considering cylinder balance.
제1 양태의 가능한 실시예에서,In a possible embodiment of the first aspect,
컨트롤러는 내연기관이 요소 ㄱ)을 갖는 경우 실린더별 토크와 실제 실린더별 토크 간의 차이로서 오류 값을 연속하여 계산하고 비례항과 적분항에 기초하여 보정을 적용하도록 구성되고, 컨트롤러는 내연기관이 요소 ㄴ)을 갖는 경우 실린더별 피크 압력과 실제 실린더별 피크 압력 간의 차이로서 오류 값을 연속하여 계산하고 비례항과 적분항에 기초하여 보정을 적용하도록 구성되고, 컨트롤러는 내연기관이 요소 ㄷ)을 갖는 경우 실린더별 피크 압력과 실제 실린더별 피크 압력 간의 차이로서 오류 값을 연속하여 계산하고 비례항과 적분항에 기초하여 보정을 적용하도록 구성된다.The controller is configured to continuously calculate the error value as the difference between the torque for each cylinder and the actual torque for each cylinder when the internal combustion engine has element a) and apply correction based on the proportional term and integral term. ), the error value is continuously calculated as the difference between the peak pressure for each cylinder and the actual peak pressure for each cylinder, and the controller is configured to apply correction based on the proportional term and integral term, and the controller is configured to calculate the error value based on the proportional term and integral term. It is configured to continuously calculate the error value as the difference between the peak pressure for each cylinder and the actual peak pressure for each cylinder and apply correction based on the proportional term and integral term.
제1 양태의 가능한 실시예에서,In a possible embodiment of the first aspect,
연료 전달 시스템은 일정량의 제1 연료량 및/또는 제2 연료량을 관련 실린더로 전달하도록 구성된다.The fuel delivery system is configured to deliver a quantity of the first fuel quantity and/or the secondary fuel quantity to the associated cylinder.
제2 양태에 따르면, 크로스헤드가 포함된 대형 저속 2행정 단류 소기식 터보차징 내연기관을 작동하는 방법이 제공되며,According to a second aspect, a method of operating a large, low-speed, two-stroke, single-flow, scavenging, turbocharged internal combustion engine with a crosshead is provided, comprising:
상기 내연기관은,The internal combustion engine is,
다음을 갖는 복수의 실린더; 및A plurality of cylinders having: and
- 배기 밸브,- exhaust valve,
- 배기 밸브를 작동하기 위한 배기 밸브 작동 시스템,- an exhaust valve actuating system for operating the exhaust valve,
- 관련 실린더에 일정량의 제1 연료를 전달하기 위한 연료 전달 시스템,- a fuel delivery system for delivering a quantity of primary fuel to the relevant cylinders,
- 관련 실린더의 압력을 나타내는 실린더별 압력 신호를 생성하기 위한 압력 센서- Pressure sensor to generate a cylinder-specific pressure signal indicating the pressure of the relevant cylinder
실린더의 소기를 가압하기 위한 배기가스 구동 터보차저;를 포함하고,It includes an exhaust gas driven turbocharger for pressurizing the scavenging air in the cylinder,
상기 방법은,The method is:
모든 실린더에 대한 공통 설정값의 실린더별 오프셋인 실린더별 압력 신호와 실린더별 설정값의 함수로서 실린더의 적어도 하나의 연소 공정 매개변수를 실린더별로 제어하는 폐쇄 루프를 포함한다.It includes a per-cylinder pressure signal that is a per-cylinder offset of a common setpoint for all cylinders and a closed loop for controlling on a per-cylinder basis at least one combustion process parameter of the cylinder as a function of the per-cylinder setpoint.
실린더별로 각 연소 공정 매개변수(들)를 조정함으로써, 즉 피드백 루프에서 실린더별 토크 신호, 실린더별 공급 압력 신호 및/또는 실린더별 압축 압력 신호를 생성함으로써, 각 실린더는 엔진의 마모 또는 다른 요인이 관련 실린더의 작동 조건을 변경하더라도 공장 사양에 따라 정확하게 작동하는 것이 달성될 수 있다. 동시에, 엔진 실린더의 연소 공정의 제어는 전체 엔진 실린더의 실린더 또는 부하 균형을 고려하지 않고 수행되는 것이 달성된다. 이러한 엔진 제어 방식은 실린더 밸런스(부하 균형)에 대해 걱정할 필요없이 각 실린더가 최적으로 작동하도록 보장한다.By adjusting each combustion process parameter(s) on a cylinder-by-cylinder basis, i.e., by generating a cylinder-specific torque signal, cylinder-specific supply pressure signal, and/or cylinder-specific compression pressure signal in a feedback loop, each cylinder is subject to engine wear or other factors. Exact operation according to factory specifications can be achieved even if the operating conditions of the relevant cylinders are changed. At the same time, it is achieved that the control of the combustion process in the engine cylinders is carried out without taking into account the cylinder or load balance of the entire engine cylinder. This engine control method ensures that each cylinder operates optimally without having to worry about cylinder balance (load balance).
제2 양태의 가능한 실시예에서, 적어도 하나의 연소 공정 매개변수는 다음을 포함한다.In a possible embodiment of the second aspect, the at least one combustion process parameter includes:
- 연료량,- fuel quantity,
- 연료 분사 시작 타이밍 및/또는- fuel injection start timing and/or
- 배기 밸브 폐쇄 타이밍.- Exhaust valve closing timing.
제2 양태의 가능한 실시예에서,In a possible embodiment of the second aspect,
폐쇄 루프 제어는 실린더 밸런스를 유지하기 위해 어떠한 고려도 없이 수행된다.Closed loop control is performed without any consideration to maintain cylinder balance.
제2 양태의 가능한 실시예에서,In a possible embodiment of the second aspect,
폐쇄 루프 제어는 비례항과 적분항을 기반으로 보정을 적용한다.Closed-loop control applies corrections based on proportional and integral terms.
제2 양태의 가능한 실시예에서, 공통 설정값은,In a possible embodiment of the second aspect, the common setpoint is:
엔진에 의해 전달되는 토크를 나타내는 공통 토크 신호, 및/또는 실린더에서 실현될 피크 실린더 압력을 나타내는 공통 피크 압력 신호, 및/또는 실린더에서 실현될 압축 압력을 나타내는 공통 압축 압력 신호이다.A common torque signal representing the torque delivered by the engine, and/or a common peak pressure signal representing the peak cylinder pressure to be realized in the cylinder, and/or a common compression pressure signal representing the compression pressure to be realized in the cylinder.
제2 양태의 가능한 실시예에서,In a possible embodiment of the second aspect,
폐쇄 루프 제어는 실린더별로 측정된 실린더 압력을 기준 값으로 사용한다.Closed-loop control uses the cylinder pressure measured for each cylinder as a reference value.
제2 양태의 가능한 실시예에서,In a possible embodiment of the second aspect,
실린더별 평균 지시 실린더 압력은 실린더별로 측정된 실린더 압력으로부터 도출되고, 및/또는 실린더별 피크 압력은 실린더로 측정된 실린더 압력으로부터 도출되고, 및/또는 실린더별 압축 압력은 실린더별로 측정된 압력으로부터 도출된다.The average indicated cylinder pressure per cylinder is derived from the measured cylinder pressure per cylinder, and/or the peak pressure per cylinder is derived from the cylinder pressure measured per cylinder, and/or the compression pressure per cylinder is derived from the measured pressure per cylinder. do.
제3 양태에 따르면,According to the third aspect,
크로스헤드가 포함된 대형 저속 2행정 단류 소기식 터보차징 내연기관을 작동하는 방법이 제공되며, 상기 내연기관은 다음을 포함한다.A method of operating a large, low-speed, two-stroke, single-flow, scavenging, turbocharged internal combustion engine with a crosshead is provided, the internal combustion engine comprising:
다음을 갖는 복수의 실린더;A plurality of cylinders having:
- 배기 밸브,- exhaust valve,
- 배기 밸브를 작동하기 위한 배기 밸브 작동 시스템,- an exhaust valve actuating system for operating the exhaust valve,
- 관련 실린더에 일정량의 제1 연료를 전달하기 위한 연료 전달 시스템,- a fuel delivery system for delivering a quantity of primary fuel to the relevant cylinders,
- 관련 실린더의 압력을 나타내는 실린더별 압력 신호를 생성하기 위한 압력 센서- Pressure sensor to generate a cylinder-specific pressure signal indicating the pressure of the relevant cylinder
실린더의 소기를 가압하기 위한 배기가스 구동 터보차저; 및an exhaust gas driven turbocharger to pressurize the scavenging air in the cylinder; and
내연기관의 실제 작동 조건에 대해 다음을 수신하거나 결정하도록 구성된 컨트롤러:A controller configured to receive or determine the actual operating conditions of the internal combustion engine:
엔진에 의해 전달되는 토크를 나타내는 공통 토크 신호,A common torque signal representing the torque delivered by the engine,
실린더에서 실현될 피크 실린더 압력을 나타내는 공통 피크 압력 신호,A common peak pressure signal representing the peak cylinder pressure to be realized in the cylinder,
실린더에서 실현될 압축 압력을 나타내는 공통 압축 압력 신호.A common compression pressure signal indicating the compression pressure to be realized in the cylinder.
상기 방법은 다음을 포함한다.The method includes:
ㄱ) 컨트롤러는 실린더별 압력 신호로부터 관련 특정 실린더에 의해 전달된 토크를 나타내는 실제 실린더별 토크 신호를 도출하는 단계 및 실린더별 토크신호를 획득하기 위해 실제 실린더별 토크 신호로부터 공통 토크 신호의 편 차의 함수로서 공통 토크 신호를 조정하는 단계, 및a) The controller derives an actual cylinder-specific torque signal representing the torque delivered by the relevant specific cylinder from the cylinder-specific pressure signal and calculates the deviation of the common torque signal from the actual cylinder-specific torque signal to obtain the cylinder-specific torque signal. adjusting the common torque signal as a function, and
실린더별 토크 신호의 함수로서 관련 특정 실린더에 일정량의 연료를 전달하는 단계.Delivering a certain amount of fuel to the specific cylinder involved as a function of the cylinder-specific torque signal.
및/또는and/or
ㄴ) 실린더별 압력 신호로부터 관련 실린더의 피크 압력을 나타내는 실제 실린더별 피크 압력 신호를 도출하는 단계, 실린더별 피크 압력 신호를 획득하기 위해 실제 실린더별 피크 압력 신호로부터 공통 피크 압력 신호의 편차의 함수로서 상기 공통 피크 압력 신호를 조정하는 단계, 및b) Deriving an actual cylinder-specific peak pressure signal representing the peak pressure of the relevant cylinder from the cylinder-specific pressure signal, as a function of the deviation of the common peak pressure signal from the actual cylinder-specific peak pressure signal to obtain the cylinder-specific peak pressure signal. adjusting the common peak pressure signal, and
실린더별 피크 압력 신호의 함수로서 관련 특정 실린더로 연료량의 전달 시작 타이밍을 측정하는 단계 Measuring the timing of the start of delivery of the fuel quantity to the specific cylinder concerned as a function of the cylinder-specific peak pressure signal.
및/또는and/or
ㄷ) 실린더별 압력 신호로부터 관련 실린더의 압축 압력을 나타내는 실제 실린더별 압축 압력 신호를 도출하는 단계, 실린더별 압축 압력 신호를 획 득하기 위해 실제 실린더별 압축 압력 신호로부터 공통 압축 압력 신호의 편차의 함수로서 공통 압축 압력 신호를 조정하는 단계, 및c) Deriving an actual cylinder-specific compression pressure signal representing the compression pressure of the relevant cylinder from the cylinder-specific pressure signal, a function of the deviation of the common compression pressure signal from the actual cylinder-specific compression pressure signal to obtain the cylinder-specific compression pressure signal. adjusting a common compressed pressure signal as, and
실린더별 압축 압력 신호의 함수로서 배기 밸브의 폐쇄 타이밍을 측정하는 단계Measuring the closing timing of the exhaust valve as a function of the cylinder-specific compression pressure signal.
제4 양태에 따르면,According to the fourth aspect,
크로스헤드가 포함된 대형 저속 2행정 단류 소기식 터보차징 내연기관이 제공되며, 상기 내연기관은 다음을 포함한다.A large, low-speed, two-stroke, single-flow, scavenging, turbocharged internal combustion engine with a crosshead is provided, the internal combustion engine comprising:
다음을 갖는 복수의 실린더;A plurality of cylinders having:
- 배기 밸브,- exhaust valve,
- 배기 밸브를 작동하기 위한 배기 밸브 작동 시스템,- an exhaust valve actuating system for operating the exhaust valve,
- 관련 실린더에 일정량의 제1 연료를 전달하기 위한 연료 전달 시스템,- a fuel delivery system for delivering a quantity of primary fuel to the relevant cylinders,
- 관련 실린더의 압력을 나타내는 실린더별 압력 신호를 생성하기 위한 압력센서- Pressure sensor to generate a cylinder-specific pressure signal indicating the pressure of the relevant cylinder
실린더의 소기를 가압하기 위한 배기가스 구동 터보차저; 및an exhaust gas driven turbocharger to pressurize the scavenging air in the cylinder; and
다음의 함수로서 실린더별 실린더의 하나 이상의 연소 공정 매개변수를 제어하는 폐쇄 루프를 위해 구성된 컨트롤러.A controller configured for closed loop that controls one or more combustion process parameters on a cylinder-by-cylinder basis as a function of:
o 실린더별 압력 신호, 및o Cylinder-specific pressure signal, and
o 모든 실린더에 대한 공통 설정값, 또는o Common setpoint for all cylinders, or
o 공통 설정값의 실린더별 오프셋인 실린더별 설정값.o Cylinder-specific setpoint, which is a cylinder-specific offset from the common setpoint.
제5 양태에 따르면,According to the fifth aspect,
크로스헤드가 포함된 대형 저속 2행정 단류 소기식 터보차징 내연기관이 제공되며, 상기 내연기관은 다음을 포함한다.A large, low-speed, two-stroke, single-flow, scavenging, turbocharged internal combustion engine with a crosshead is provided, the internal combustion engine comprising:
다음을 갖는 복수의 실린더;A plurality of cylinders having:
배기 밸브,exhaust valve,
배기 밸브를 작동하기 위한 배기 밸브 작동 시스템,an exhaust valve actuating system for operating the exhaust valve;
관련 실린더에 일정량의 제1 연료를 전달하기 위한 연료 전달 시스템(30),a fuel delivery system (30) for delivering a quantity of first fuel to the associated cylinders;
실린더의 소기를 가압하기 위한 배기가스 구동 터보차저; 및an exhaust gas driven turbocharger to pressurize the scavenging air in the cylinder; and
연소 공정 매개변수(들), 연료량, 연료 분사 시작 타이밍 및 배기 밸브 폐쇄 타이밍 중 적어도 하나를 실린더별로 제어하도록 구성된 컨트롤러.A controller configured to control on a cylinder-by-cylinder basis at least one of combustion process parameter(s), fuel quantity, fuel injection start timing, and exhaust valve closing timing.
상기 컨트롤러(55)는,The
연소 공정 매개변수(들)에 대한 공통 또는 실린더별 설정값을 주기적으로 실린더별로 조정함으로써 엔진의 작동 조건의 함수로서 실린더(1)의 연소 공정매개변수(들)를 개별적으로 제어하고,individually controlling the combustion process parameter(s) of a cylinder (1) as a function of the operating conditions of the engine by periodically adjusting common or cylinder-specific setpoints for the combustion process parameter(s) on a cylinder-by-cylinder basis;
연소 공정 매개변수(들)의 실린더별 조정의 실린더들에 대한 평균을 계산하고,Calculate averages across cylinders of cylinder-specific adjustments of combustion process parameter(s),
연소 공정 매개변수(들)의 사이클에서 실린더별 조정을 관련 연소 공정 매개변수 조정의 계산된 평균으로부터 미리 결정된 최대 편차 범위로 제한하도록 구성된다.and is configured to limit cylinder-specific adjustments in a cycle of combustion process parameter(s) to a predetermined maximum deviation range from the calculated average of the relevant combustion process parameter adjustments.
특정 실린더별 조정이 한계를 벗어나지 않도록 하는 리미터 기능을 제공함으로써, 정상적인 상황에서 발생하는 대규모 조정을 수용할 수 있는 충분한 유연성을 제공하는 동시에 오류로 인해 발생하는 엄청나게 큰 조정을 억제하여 손상이나 작동 중단을 방지할 수 있다.By providing a limiter function that ensures that specific cylinder-specific adjustments remain within limits, it provides enough flexibility to accommodate the large adjustments that occur under normal circumstances while suppressing extremely large adjustments that occur due to errors, thereby avoiding damage or downtime. It can be prevented.
제5 양태의 가능한 실시예에서,In a possible embodiment of the fifth aspect,
컨트롤러는 관련 연소 공정 매개변수 조정의 계산된 평균으로부터 미리 결정된 최대 편차 플러스 또는 마이너스로서 윈도를 정의하고, 연소 공정 매개변수(들)의 사이클에서 실린더별 조정을 윈도 내의 조정으로 제한하도록 구성된다.The controller is configured to define a window as a predetermined maximum deviation plus or minus a calculated average of the relevant combustion process parameter adjustments and to limit cylinder-specific adjustments in a cycle of the combustion process parameter(s) to adjustments within the window.
제5 양태의 가능한 실시예에서,In a possible embodiment of the fifth aspect,
윈도는 관련 연소 공정 매개변수 조정의 계산된 평균으로부터 플러스 방향으로 제1 범위 및 마이너스 방향으로 제2 범위를 갖는 범위이다.The window is a range having a first range in the plus direction and a second range in the minus direction from the calculated average of the relevant combustion process parameter adjustments.
제5 양태의 가능한 실시예에서,In a possible embodiment of the fifth aspect,
윈도는 연소 공정 매개변수에 따라 다르다.The window depends on combustion process parameters.
제5 양태의 가능한 실시예에서,In a possible embodiment of the fifth aspect,
플러스 범위는 미리 결정된 제1 크기를 갖고, 마이너스 범위는 미리 결정된 제2 크기를 가지며, 미리 결정된 제1 크기는 반드시 미리 결정된 제2 크기와 반드시 동일하지는 않다.The positive range has a first predetermined size and the negative range has a second predetermined size, and the first predetermined size is not necessarily equal to the second predetermined size.
제5 양태의 가능한 실시예에서,In a possible embodiment of the fifth aspect,
컨트롤러는 관련 연소 공정 매개변수의 주기적 조정의 한 사이클 또는 복수 사이클 동안 연소 공정 매개변수(들)에 대한 실린더들의 실린더별 조정의 평균을 계산하도록 구성된다.The controller is configured to calculate an average of cylinder-by-cylinder adjustments to the combustion process parameter(s) over one or multiple cycles of periodic adjustment of the relevant combustion process parameter.
제5 양태의 가능한 실시예에서,In a possible embodiment of the fifth aspect,
연소 공정 매개변수(들)의 조정은 단일 사이클에 대한 조정이다.Adjustment of the combustion process parameter(s) is an adjustment for a single cycle.
제5 양태의 가능한 실시예에서,In a possible embodiment of the fifth aspect,
적어도 하나의 연소 공정 매개변수는 다음을 포함한다.At least one combustion process parameter includes:
- 연료량,- fuel quantity,
- 상기 연료 분사 시작 타이밍, 및/또는- the fuel injection start timing, and/or
- 배기 밸브 폐쇄 타이밍.- Exhaust valve closing timing.
제5 양태의 가능한 실시예에서,In a possible embodiment of the fifth aspect,
연소 공정 매개변수(들)에 대한 실린더별 설정값은 연소 공정 매개변수(들)에 대한 공통 설정값의 오프셋이다.The cylinder-specific setpoint for the combustion process parameter(s) is an offset from the common setpoint for the combustion process parameter(s).
제5 양태의 가능한 실시예에서,In a possible embodiment of the fifth aspect,
엔진의 작동 조건은 엔진 속도, 엔진 부하, 실린더 피크 압력, 실린더 연소 압력, 실린더 평균 지시 압력, 소기 압력 연료 유형, 주변 습도 및 주변 온도 중 하나 이상이다.The operating conditions of the engine are one or more of the following: engine speed, engine load, cylinder peak pressure, cylinder combustion pressure, cylinder average indicated pressure, scavenge pressure fuel type, ambient humidity, and ambient temperature.
제6 양태에 따르면,According to the sixth aspect,
크로스헤드가 포함된 대형 저속 2행정 단류 소기식 터보차징 내연기관을 작동하는 방법이 제공되며, 상기 내연기관은 다음을 포함한다.A method of operating a large, low-speed, two-stroke, single-flow, scavenging, turbocharged internal combustion engine with a crosshead is provided, the internal combustion engine comprising:
다음을 갖는 복수의 실린더; 및A plurality of cylinders having: and
배기 밸브,exhaust valve,
배기 밸브를 작동하기 위한 배기 밸브 작동 시스템,an exhaust valve actuating system for operating the exhaust valve;
관련 실린더에 일정량의 제1 연료를 전달하기 위한 연료 전달 시스템,a fuel delivery system for delivering a quantity of first fuel to the associated cylinders;
실린더의 소기를 가압하기 위한 배기가스 구동 터보차저.Exhaust gas driven turbocharger to pressurize the scavenging air in the cylinder.
상기 방법은 다음을 포함한다.The method includes:
연소 공정 매개변수(들), 연료량, 연료 분사 시작 타이밍 및 배기 밸브 폐쇄 타이밍 중 적어도 하나를 실린더별로 제어하는 단계,Controlling at least one of combustion process parameter(s), fuel amount, fuel injection start timing, and exhaust valve closing timing on a cylinder-by-cylinder basis;
연소 공정 매개변수(들)에 대한 공통 또는 실린더별 설정값을 주기적으로 실린더별로 조정함으로써 엔진의 작동 조건의 함수로서 실린더(1)의 연소 공정 매개변수(들)를 개별적으로 제어하는 단계,individually controlling the combustion process parameter(s) of cylinder (1) as a function of the operating conditions of the engine by periodically adjusting common or cylinder-specific setpoints for the combustion process parameter(s) on a cylinder-by-cylinder basis;
연소 공정 매개변수(들)에 대한 실린더별 조정의 평균을 계산하는 단계, calculating an average of the cylinder-specific adjustments to the combustion process parameter(s);
연소 공정 매개변수(들) 조정의 계산된 평균 주위의 윈도를 결정하는 단계 및 determining a window around the calculated mean of combustion process parameter(s) adjustment; and
연소 공정 매개변수(들)의 사이클에서 실린더별 조정을 관련 연소 공정 매개변수 조정의 계산된 평균으로부터 미리 결정된 최대 편차 범위로 제한하는 단계.Limiting cylinder-specific adjustments in a cycle of combustion process parameter(s) to a predetermined range of maximum deviation from the calculated average of the relevant combustion process parameter adjustments.
본 개시에 따른 연료 밸브와 엔진의 추가 목적, 특징, 장점 및 특성은 상세한 설명으로 명백해질 것이다.Additional objects, features, advantages and characteristics of the fuel valve and engine according to the present disclosure will become apparent from the detailed description.
이상, 상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 연료 전환 후 엔진을 위한 최적의 작동 조건을 달성하는 정확도가 높다는 장점이 있다.As described above, according to the present invention, there is an advantage of high accuracy in achieving optimal operating conditions for the engine after fuel switching.
도 1은 예시적인 실시예에 따른 대형 2행정 디젤 엔진의 정면도이다.
도 2는 도 1 대형 2행정 엔진의 측면도이다.
도 3은 도 1에 따른 대형 2행정 엔진의 도식적인 표현이다.
도 4는 도 1의 엔진에 대한 컨트롤러의 일 실시예의 개략도이다.
도 5는 도 1의 엔진에 대한 컨트롤러의 다른 실시예의 개략도이다.
도 6은 도 1의 엔진에 대한 컨트롤러의 또 다른 실시예의 개략도이다.1 is a front view of a large two-stroke diesel engine according to an exemplary embodiment.
Figure 2 is a side view of the large two-stroke engine of Figure 1.
Figure 3 is a schematic representation of the large two-stroke engine according to Figure 1;
Figure 4 is a schematic diagram of one embodiment of a controller for the engine of Figure 1;
Figure 5 is a schematic diagram of another embodiment of a controller for the engine of Figure 1;
Figure 6 is a schematic diagram of another embodiment of a controller for the engine of Figure 1;
하기 상세한 설명에서, 압축 점화 내연기관은 예시적인 실시예에서 대형 2행정 저속 터보차징 내연(디젤) 엔진을 참조하여 설명될 것이다. 도 1, 도 2 및 도 3은 크랭크샤프트(8)와 크로스헤드(9)가 구비된 대형 저속 터보차징 2행정 압축 점화 엔진을 도시한다. 도 3은 흡기 및 배기 시스템을 갖춘 대형 저속 터보차징 2행정 디젤 엔진의 개략도를 도시한다. 이 예시적인 실시예에서, 엔진은 여섯 개의 실린더(1)를 열을 지어 구비한다. 대형 저속 터보차징 2행정 디젤 엔진은 통상적으로 엔진 프레임(11)에 의해 지지가 되는, 열을 지은 4개 내지 14개의 실린더를 갖는다. 이 엔진은 예컨대, 원양 선박의 주 엔진이나 발전소의 발전기를 작동하는 고정식 엔진으로 사용될 수 있다. 이 엔진의 총 출력은 예컨대, 1,000 내지 110,000kW 범위일 수 있다.In the following detailed description, compression ignition internal combustion engines will be described with reference to a large two-stroke low speed turbocharged internal combustion (diesel) engine in an exemplary embodiment. 1, 2 and 3 show a large, low-speed turbocharged two-stroke compression ignition engine 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 has six cylinders 1 in a row. Large, low-speed turbocharged two-stroke diesel engines typically have four to fourteen cylinders in a row, supported by an engine frame (11). This engine can be used, for example, as a stationary engine to operate the main engine of an ocean-going ship or a generator in a power plant. The total output of this engine may range, for example, from 1,000 to 110,000 kW.
이 엔진은, 이 예시적인 실시예에서, 실린더(1)의 하부 영역에 소기 포트(18)를, 실린더의 상단에 중앙 배기 밸브(4)를 갖는 2행정 단류 소기 유형의 디젤(압축 점화) 엔진 또는 오토(Otto)(스파크 점화) 엔진이다. 상기 소기는 소기 수용부(2)로부터 개별 실린더(1)의 소기 포트(18)로 통과한다. 실린더(1) 내의 피스톤(10)은 소기를 압축하고, 연료는 실린더 커버(22) 내의 연료 밸브(50, 51)로부터 분사되고, 연소가 일어나고 배기가스가 발생한다. 배기 밸브(4)가 열리면 배기가스는 실린더(1)와 결합한 배기 덕트를 통해 배기가스 수용부(3)로 유동하고, 계속해서 제1 배기 도관(19)을 통해 터보차저(5)의 터빈(6)으로 유동한 후, 이 배기가스는 제2 배기 도관을 통해 이코노마이저(20)를 경유하여 출구(21)와 대기 중으로 배출된다. 터빈(6)은 샤프트를 통해 공기 유입구(12)를 경유하여 신선한 공기가 공급되는 압축기(7)를 구동한다. 이 압축기(7)는 소기 수용부(2)에 이르는 소기 도관(13)에 가압된 소기를 전달한다.The engine is, in this exemplary embodiment, a diesel (compression ignition) engine of the two-stroke single-flow scavenge type, with a scavenge port 18 in the lower region of the cylinder 1 and a central exhaust valve 4 at the top of the cylinder. Or an Otto (spark ignition) engine. The scavenging air passes from the scavenging air receiver 2 to the scavenging port 18 of the individual cylinder 1. The
이 도관(13) 내 소기는 소기의 냉각을 위해 인터쿨러(14)를 통과한다. 예시적인 실시예에서, 소기는 약 200℃에서 압축기를 떠나 인터쿨러에 의해 36 내지 80℃ 사이의 온도로 냉각된다.The scavenging air in this conduit (13) passes through the intercooler (14) for cooling of the scavenging air. In an exemplary embodiment, scavenging air leaves the compressor at about 200° C. and is cooled by an intercooler to a temperature between 36 and 80° C.
터보차저(5)의 압축기(7)가 소기 수용부(2)에 충분한 압력을 전달하지 않으면, 즉 엔진의 낮은 부하 조건 또는 부분 부하 조건에서는, 냉각된 소기는 소기 유동을 가압하는 전기 모터(17)에 의해 구동되는 보조 송풍기(16)를 경유하여 통과한다. 더 높은 엔진 부하에서, 터보차저 압축기(7)가 충분히 가압된 소기를 전달한 다음, 보조 송풍기(16)가 역류방지밸브(15)를 경유하여 바이패스 된다.If the compressor 7 of the turbocharger 5 does not deliver sufficient pressure to the scavenge receiver 2, i.e. in low or partial load conditions of the engine, the cooled scavenge air is replaced by an electric motor 17 that pressurizes the scavenge flow. ) passes through the auxiliary blower 16 driven by . At higher engine loads, the turbocharger compressor (7) delivers sufficiently pressurized scavenging air, and then the auxiliary blower (16) is bypassed via the non-return valve (15).
피스톤은 피스톤 로드에 의해 크로스헤드(9)에 연결된다. 크로스헤드(9)는 커넥팅 로드를 통해 크랭크샤프트(8)에 연결된다. 크랭크샤프트(8)의 회전 속도 및 위치는 센서(40)에 의해 측정된다. 센서(40)에서 측정된 엔진 속도 신호는 예컨대 신호 라인을 통해 컨트롤러(55)로 전송된다.The piston is connected to the crosshead (9) by a piston rod. The crosshead (9) is connected to the crankshaft (8) via a connecting rod. The rotational speed and position of the crankshaft 8 are measured by a sensor 40. The engine speed signal measured by the sensor 40 is transmitted to the
각각의 실린더(1)에는 2개 이상의 연료 밸브(50) 및 압력 센서(42)와 함께 배기 밸브(4)가 제공된다. 압력 센서(42)의 실린더별 압력 신호는 컨트롤러(55)로 전송된다.Each cylinder 1 is provided with an exhaust valve 4 together with two or
엔진은 일 실시예에서 이중 연료 엔진이고, 이 실시예에서, 2개 이상의 연료 밸브(50)는 제1 연료 전용이고 2개 이상의 연료 밸브(50)는 제2 연료 전용이다. 또는 2개 이상의 연료 밸브는 2개의 연료에 의해 공유된다.The engine is a dual fuel engine in one embodiment, in which two or
연료 밸브(50)는 컨트롤러(55)에 의해 제어된다. 예를 들면, 컨트롤러(55)는 연료 밸브가 개방되는 시기와 연료 밸브가 개방되는 시간을 결정하고, 일 실시예에서, 연료 밸브(50)의 개방 프로파일도 결정한다. 연료 밸브(50)는 연료 공급 시스템(30)의 일부이다. 연료 밸브(50)를 열고 닫는 신호는 유체 신호 또는 유압 신호일 수 있다. 연료 밸브를 열고 닫는 신호가 유압 신호와 같은 유체 신호인 실시예에서, 컨트롤러(55)는 전자 제어 밸브 또는 펌프에 전자 신호를 보낼 수 있으며, 유압 신호는 이 전자 제어 밸브 또는 펌프로부터 연료 밸브(55)로 전송된다.The
일 실시예에서 연료 공급 시스템(30)은 적어도 2개의 상이한 연료를 공급할 수 있도록 구성된다. 일 실시예에서, 두 연료 중 하나는 예컨대, 연료유 또는 중유 또는 메탄올과 같은 연료유이다. 일 실시예에서, 두 연료 중 하나는 석유가스 또는 천연가스와 같은 기체 연료이다. 일 실시예에서, 기체 연료는 기체 상태로 실린더 내로 유입되거나 분사된다. 다른 실시예에서, 기체 연료는 액체 상태로 실린더 내로 유입되거나 분사된다.In one embodiment, the fuel supply system 30 is configured to supply at least two different fuels. In one embodiment, one of the two fuels is fuel oil, such as fuel oil or heavy oil or methanol. In one embodiment, one of the two fuels is a gaseous fuel such as petroleum gas or natural gas. In one embodiment, the gaseous fuel is introduced or injected into the cylinder in a gaseous state. In other embodiments, the gaseous fuel is introduced or injected into the cylinder in a liquid state.
일 실시예에서, 엔진은 연료 주도형 엔진이다. 연료 주도형 또는 가스 주도형 연소 공정에서, 측정할 연료량은 내연기관의 듀티 포인트(duty point)와 내연기관의 동력 및/또는 속도에 대해 지정 가능한 목표 값의 함수로 결정된다. 연료 주도형 연소 공정은 내연기관의 가변 속도 작동 중, 격리 작동 중인 내연기관에서, 엔진 시동 중 또는 내연기관이 공회전 중일 때 특별히 적용된다. 적용된 엔진 제어는 파워 컨트롤러 및/또는 속도 컨트롤러를 포함한다. 디젤 공정에 따라 독점적으로 작동하는 엔진은 연료가 액체 연료이든 기체 연료이든 상관없이 연료 주도형 엔진이다. 일반적으로 연료는 TDC(Top Dead Center) 직후에 분사되며 분사 즉시 점화된다. 따라서 분사되는 연료량은 연료 주도형 엔진의 주요 제어 매개변수이다.In one embodiment, the engine is a fuel driven engine. In a fuel-driven or gas-driven combustion process, the amount of fuel to be measured is determined as a function of the duty point of the internal combustion engine and specifiable target values for the power and/or speed of the internal combustion engine. The fuel-driven combustion process is particularly applicable during variable speed operation of internal combustion engines, in internal combustion engines in isolated operation, during engine start-up or when the internal combustion engine is idling. Applied engine controls include power controllers and/or speed controllers. Engines that operate exclusively on the diesel process are fuel-driven engines, regardless of whether the fuel is liquid or gaseous. Generally, fuel is injected immediately after TDC (Top Dead Center) and ignites immediately after injection. Therefore, the amount of fuel injected is the main control parameter of a fuel-driven engine.
일 실시예에서, 엔진은 공기 주도형 엔진이다. 공기 주도형 연소 공정에서 측정할 연료량은 노크 문제(조기 연소) 또는 특정 소기 압력, 특히 특정 압축 압력을 방지하기 위해 내연기관의 듀티 포인트 및 연료-공기 비율에 대해 지정 가능한 목표 값의 함수로 결정된다. 따라서 적용된 엔진 제어는 일반적으로 압축 압력 컨트롤러를 포함한다. 오토(Otto) 공정에 따라 독점적으로 작동하는 엔진은 연료 유형과 관계없이 공기 주도형 엔진이다. 따라서 압축 공기압은 공기 주도형 엔진의 주요 제어 매개변수이다.In one embodiment, the engine is an air driven engine. In air-driven combustion processes, the amount of fuel to be measured is determined as a function of the duty point of the internal combustion engine and the target values specifiable for the fuel-air ratio in order to avoid knock problems (premature combustion) or a certain scavenging pressure and, in particular, a certain compression pressure. Therefore, applied engine controls typically include compression pressure controllers. Engines that operate exclusively according to the Otto process are air-driven engines, regardless of fuel type. Therefore, compressed air pressure is the main control parameter of air-driven engines.
일 실시예에서, 엔진은 공기 입구와 연료 주도형 엔진의 조합이다. 이러한 엔진의 예는 압축 행정 전에 제1 연료량이 연소실로 유입되고 추가로 제2 연료량이 TDC(Top Dead Center) 근처에 분사되는 엔진이다. 제2 연료량의 분사로 연소실에서 제2 연료량과 제1 연료량 모두의 점화가 시작된다. 대형 2행정 엔진에서 TDC 근처의 분사는 일반적으로 TDC 직후이다. 이 엔진에서 분사되는 연료량과 압축 압력은 모두 주요 제어 매개변수이며, 두 매개변수의 중요성은 엔진 부하와 속도에 따라 달라질 수 있다.In one embodiment, the engine is a combination of an air inlet and fuel driven engine. An example of such an engine is one in which a first amount of fuel is introduced into the combustion chamber before the compression stroke and an additional second amount of fuel is injected near the Top Dead Center (TDC). Injection of the second fuel quantity initiates ignition of both the second fuel quantity and the first fuel quantity in the combustion chamber. In large two-stroke engines, injection near TDC is usually immediately after TDC. In these engines, both the amount of fuel injected and the compression pressure are key control parameters, and the importance of both parameters can vary depending on engine load and speed.
일 실시예에서, 내연기관은 이중 연료 엔진이고, 제1 연료로 작동할 때 연료 주도형이고 제2 연료로 작동할 때 공기 주도형이다.In one embodiment, the internal combustion engine is a dual fuel engine and is fuel driven when running on a primary fuel and air driven when running on a secondary fuel.
각 배기 밸브(4)에는 배기 밸브 액추에이터(46)가 제공된다. 일 실시예에서 배기 밸브 액추에이터(46)는 컨트롤러(55)로부터 전자 신호에 의해 명령을 받는 유압 액추에이터이다.Each exhaust valve 4 is provided with an
실린더(1)에서 연소 공정의 하나 이상의 연소 공정 매개변수는 컨트롤러(55)에 의해 제어된다. 연소 공정 매개변수는 예컨대 연료량, 연료 유입/분사 시작 타이밍 및 배기 밸브 폐쇄 타이밍 중 적어도 하나이다. 연소 공정 매개변수 연료량은 엔진에 의해 전달되는 토크에 관련 실린더(1)의 기여도와 상관관계가 있다. 연료 분사 시작의 연소 공정 매개변수의 타이밍은 관련 실린더의 피크 압력과 상관관계가 있다(특히 디젤 원리에 따라 작동하는 엔진에는 연료가 분사되지 않고 유입되는 오토(Otto) 원리에 따라 작동하는 엔진만큼은 적용되지 않는다). 배기 밸브 폐쇄의 연소 공정 매개변수 타이밍은 관련 실린더(1)의 연소 압력과 상관관계가 있다.One or more combustion process parameters of the combustion process in cylinder 1 are controlled by
도 4는 컨트롤러(55)의 제1 실시예를 도시한다. 일 실시예에서, 컨트롤러(55)는 엔진 컨트롤러와 복수의 실린더 컨트롤러를 포함한다.Figure 4 shows a first embodiment of the
컨트롤러(55)는 예컨대 선교(bridge of ship)로부터 속도 세트, 즉 원하는 엔진 속도를 수신한다. 컨트롤러(55)는 센서(40)로부터 엔진 속도 신호를 수신하고, 컨트롤러(55)는 원하는 엔진 속도를 측정된 엔진 속도와 비교하여 속도 편차 신호를 획득한다. 컨트롤러(55)는 속도 편차 신호가 공급되는 거버너를 포함한다.The
거버너는 측정된 엔진 속도로부터 원하는 엔진 속도의 편차 함수로서 연료 지수를 결정하도록 구성된다. 즉, 거버너는 속도 편차 신호의 함수로서 연료 지수를 결정하도록 구성된다. 연료 지수 신호는 원하는 엔진 속도를 달성하기 위해 유입/분사할 연료량을 나타내는 신호이다. 분사되는 연료량은 엔진이 전달하는 토크의 양과 직접적으로 상관관계가 있다.The governor is configured to determine the fuel index as a function of the deviation of the desired engine speed from the measured engine speed. That is, the governor is configured to determine the fuel index as a function of the speed deviation signal. The fuel index signal is a signal indicating the amount of fuel to be injected/injected to achieve the desired engine speed. The amount of fuel injected is directly correlated to the amount of torque delivered by the engine.
컨트롤러(55)는 연료 지수를 미리 결정된 제1 맵에 적용함으로써 연료 지수를 공통 토크 신호로 변환하도록 구성된 공통 토크 신호 모듈에 대한 지수를 포함한다. 공통 표시 토크/지수는 공통 평균 지시 압력에도 비례하는 것으로 간주할 수 있다.The
이 문서에서 "공통"이라는 표현은 모든 실린더에 적용함을 의미한다.In this document, the expression "common" means applicable to all cylinders.
미리 결정된 제1 맵은 엔진이 개발 및/또는 제작되는 공장의 테스트 베드에서 수행된 테스트 등에서 설정된다. 미리 결정된 제1 맵은 일 실시예에서 연료 지수를 공통 표시 토크에 상관시키는 테이블 또는 알고리즘을 포함한다.The predetermined first map is set from tests performed on a test bed at a factory where the engine is developed and/or manufactured, etc. The first predetermined map, in one embodiment, includes a table or algorithm that correlates fuel index to a common indicative torque.
실린더 컨트롤러는 각 실린더(1)와 연결된다. 공통 토크 신호는 각 실린더 컨트롤러로 전송된다.A cylinder controller is connected to each cylinder (1). A common torque signal is sent to each cylinder controller.
컨트롤러(55)는 엔진 부하를 나타내는 엔진 부하 신호를 계산하도록 구성된 동력 계산 모듈(부하 계산)을 포함한다. 일 실시예에서, 엔진 부하 신호는 최대 연속 정격(maximum continuous rating)과 같은 최대 엔진 부하에 대한 실제 엔진 부하를 나타낸다. 동력 계산 모듈은 지수 신호와 측정된 엔진 속도를 수신한다. 일 실시예에서 부하 계산 모듈은 엔진 속도에 연료 지수를 곱하고 이 결과에 상대 엔진 부하, 즉 최대 연속 정격 백분율에 도달하기 위해 테스트 값 또는 경험 값에서 설정하여 미리 결정된 배수를 곱한다.
컨트롤러(55)는 엔진 부하 신호를 미리 결정된 제2 맵에 적용함으로써 공통 피크 압력 신호를 결정하도록 구성되고 엔진 부하 신호를 미리 결정된 제3 맵에 적용함으로써 공통 압축 압력을 결정하도록 구성된 엔진 작동 모드 모듈을 포함한다.The
미리 결정된 제2 맵과 제3 맵은 엔진이 개발 및/또는 제작되는 공장의 테스트 베드에서 수행된 테스트 등에서 설정된다. 미리 결정된 제2 맵은 일 실시예에서 피크 압력을 엔진 부하에 상관시키는 테이블 또는 알고리즘을 포함하고, 미리 결정된 제3 맵은 일 실시예에서 압축 압력을 엔진 부하에 상관시키는 테이블 또는 알고리즘을 포함한다. 제2 맵과 제3 맵은 주변 압력, 주변 온도 및 엔진 속도와 같은 여러 다른 매개변수를 고려할 수 있으며, 예컨대 마찰 손실에 대한 오프셋을 포함할 수 있다. The predetermined second map and third map are set in tests performed on a test bed at a factory where the engine is developed and/or manufactured, etc. The second predetermined map includes a table or algorithm that correlates peak pressure to engine load in one embodiment, and the third predetermined map includes a table or algorithm that correlates compression pressure to engine load in one embodiment. The second and third maps may take into account several other parameters such as ambient pressure, ambient temperature and engine speed, and may include offsets for friction losses, for example.
공통 피크 압력 신호와 공통 압축 압력 신호는 모든 실린더 컨트롤러로 전송된다.A common peak pressure signal and a common compression pressure signal are sent to all cylinder controllers.
각 실린더 컨트롤러는 관련 실린더 컨트롤러가 전용되는 실린더(1)의 압력 센서(42)로부터 특정 측정 실린더 압력을 수신한다.Each cylinder controller receives a specific measured cylinder pressure from the
실린더 컨트롤러는 관련 실린더(1)의 압력 센서(42)로부터 수신된 실린더별 압력 신호로부터 실제 실린더별 최대 압력, 실제 실린더별 압축 압력 및 실제 실린더별 평균 지시 압력을 계산하도록 구성된다. 그 후 실린더별 평균 지시 압력은 실제 실린더별 토크로 표시된다.The cylinder controller is configured to calculate the actual cylinder-specific maximum pressure, the actual cylinder-specific compression pressure and the actual cylinder-specific average indicated pressure from the cylinder-specific pressure signal received from the
실린더별 실제 압력 값은 바람직하게는 산술 평균, 특히 바람직하게는 복수의 연속 압력 측정의 중앙값, 예컨대 복수의 엔진 사이클에 걸쳐, 예컨대 5회 내지 50회의 엔진 사이클, 바람직하게는 대략 10회의 엔진 사이클로부터 결정된다.The actual pressure value per cylinder is preferably an arithmetic mean, particularly preferably the median of a plurality of consecutive pressure measurements, e.g. over a plurality of engine cycles, e.g. from 5 to 50 engine cycles, preferably from about 10 engine cycles. It is decided.
더 나은 신호 품질과 그에 따른 더 높은 제어 성능을 얻기 위해 실린더의 실린더별 압력 신호는 5~50회 엔진 사이클, 바람직하게는 7~15회 연소 사이클에 걸쳐 획득된 시간적으로 필터링하여 측정된 실린더별 제1 압력 신호이다.To obtain better signal quality and therefore higher control performance, the cylinder-specific pressure signal of the cylinder is measured by temporal filtering obtained over 5 to 50 engine cycles, preferably 7 to 15 combustion cycles. 1 This is a pressure signal.
따라서 실제 실린더별 압력은 관련 실린더(1)의 압력 센서(42)에 의한 압력 측정을 통계적으로 평가한 결과이다.Therefore, the actual pressure for each cylinder is the result of statistically evaluating the pressure measurement by the
실린더 컨트롤러는 실린더별 토크 신호를 얻기 위해 실제 실린더별 토크 신호로부터 공통 토크 신호의 편차의 함수로서 공통 토크 신호를 조정하도록 구성된다. 따라서 실린더 컨트롤러는 실린더별 토크와 실제 실린더별 토크 간 차이로 오류 값을 지속해서(또는 간헐적으로) 계산하고 비례항과 적분항(PI 조절기)을 기반으로 보정을 적용하여 실린더별 토크 신호에 도달하고 관련 특정 실린더(1)에 대한 폐쇄 루프 제어를 형성한다.The cylinder controller is configured to adjust the common torque signal as a function of the deviation of the common torque signal from the actual cylinder-specific torque signal to obtain a cylinder-specific torque signal. Therefore, the cylinder controller continuously (or intermittently) calculates the error value as the difference between the cylinder-specific torque and the actual cylinder-specific torque and applies corrections based on the proportional and integral terms (PI regulator) to arrive at a cylinder-specific torque signal and related Forms closed-loop control for a specific cylinder (1).
일 실시예에서, 컨트롤러(55)는 공통 토크의 조정, 공통 피크 압력의 조정 및/또는 공통 압축 압력의 조정을 수신한다. 이 실시예에서, 컨트롤러(55)는 모든 실린더의 공통 토크의 조정을 위한 평균, 모든 실린더의 공통 피크 압력에 대해 조정의 평균 또는 중간 및/또는 실린더의 압축 압력에 대해 조정의 평균 또는 중간을 결정하도록 구성된다.In one embodiment, the
이 실시예에서, 컨트롤러(55)는 개별 실린더 컨트롤러가 미리 결정된 크기의 조정을 더하거나 뺀 각각의 평균에 의해 정의된 윈도 내에서 실린더별 토크, 실린더별 피크 압력 및/또는 실린더별 압축 압력의 최대 조정을 위한 한계를 설정하도록 구성된다. 예를 들어, 조정 윈도는 계산된 평균에서 플러스 또는 마이너스 5bar이다. 이 예에서 모든 실린더에 대한 실린더별 피크 압력 조정의 평균이 플러스 2bar이면 개별 실린더 컨트롤러는 마이너스 3bar와 플러스 7bar 사이에서 실린더별 피크 압력 조정을 조정할 수 있다.In this embodiment, the
리미터는 공통 토크 신호에 대한 최대 보정을 제한한다. 공통 토크 신호의 보정이 모든 실린더(1)에 대해 동일한 방향을 가리키는 경우 리미터는 제1 임계값까지 최대 보정을 허용한다. 공통 토크 신호의 보정이 모든 실린더(1)에 대해 동일한 방향을 가리키지 않는 경우 리미터는 제2 임계값까지 최대 보정을 허용하며, 제2 임계값은 제1 임계값보다 낮다. 따라서, 잘못된 신호가 시스템을 불안정하게 하는 것을 방지하고 모든 실린더(1)의 전개가 동일한 경우 더 큰 보정이 허용된다.The limiter limits the maximum correction to the common torque signal. If the correction of the common torque signal points in the same direction for all cylinders (1), the limiter allows a maximum correction up to the first threshold. If the correction of the common torque signal does not point in the same direction for all cylinders 1, the limiter allows a maximum correction up to a second threshold, which is lower than the first threshold. This prevents erroneous signals from destabilizing the system and allows for greater compensation if the deployment of all cylinders (1) is equal.
따라서 컨트롤러(55)는 토크 신호의 실린더별 조정의 모든 실린더에 대해 평균을 계산하고 토크 신호의 사이클에서 실린더별 조정을 토크 신호의 조정의 계산된 평균으로부터 플러스 또는 마이너스의 미리 결정된 최대 편차로 제한한다.The
컨트롤러(55)는 윈도를 토크 신호 조정의 계산된 평균으로부터 플러스 또는 마이너스로 미리 결정된 최대 편차로 정의하도록 구성되고 토크 신호의 사이클에서 실린더별 조정을 윈도 내의 조정으로 제한하도록 구성된다. 윈도는 토크 신호 조정의 계산된 평균에서 플러스의 방향으로 제1 범위와 마이너스의 방향으로 제2 범위를 가진 범위이다. 윈도는 토크 신호 및 기타 연소 공정 매개변수(압력 및 연소 압력)에 따라 다르다. 플러스 범위는 미리 결정된 제1 크기를 가지며, 마이너스 범위는 미리 결정된 제2 크기를 갖는다. 예를 들어 이러한 크기는 테스트 실행을 통해 공장에서 설정할 수 있다. 윈도는 일반적으로 발생하는 가장 큰 조정을 수용할 수 있을 만큼 충분히 커야지만, 잘못된 센서 신호와 같이 오류로 인해 발생할 수 있는 조정을 제외 할 수 있을 만큼 작아야 한다.The
컨트롤러(55)는 토크 신호 사이클 조정의 한 사이클 동안 또는 복수 사이클 동안 토크 신호에 대한 실린더의 실린더별 조정의 평균을 계산하도록 구성된다. 일 실시예에서, 연소 공정 매개변수(들)의 조정은 단일 사이클에 대한 조정이다.The
분사 프로파일 모듈은 실린더별 토크 신호를 실린더별 연료 밸브 프로파일 신호로 변환한다. 분사 프로파일 모듈은 특정 토크 신호를 미리 결정된 제4 맵에 적용함으로써 실린더별 토크 신호를 분사 프로파일과 상관시킨다. 제4 맵은 테스트에서 설정된 알고리즘 및/또는 룩업 테이블을 포함할 수 있다. 실린더별 연료 밸브 프로파일 신호는 관련 실린더의 연료 밸브(50)로 전송되고 어떤 프로파일에 따라 연료 밸브(50)가 개폐되어야 하는지, 즉 연료 밸브 개방 지속시간과 프로파일 형상을 연료 밸브(50)에 지시한다. 연료 밸브(50)는 관련 실린더(1)와 관련된 실린더 컨트롤러의 연료 밸브 프로파일 신호에 응답하여 실린더별 연료량을 관련 특정 실린더(1)로 전달한다.The injection profile module converts cylinder-specific torque signals into cylinder-specific fuel valve profile signals. The injection profile module correlates the cylinder-specific torque signal with the injection profile by applying the specific torque signal to a predetermined fourth map. The fourth map may include an algorithm and/or a lookup table set in the test. The fuel valve profile signal for each cylinder is transmitted to the
실린더 컨트롤러는 실린더별 피크 압력 신호를 획득하기 위해 실제 실린더별 피크 압력 신호에서 공통 피크 압력 신호의 편차의 함수로서 공통 피크 압력 신호를 조정하도록 구성된다. 따라서 실린더 컨트롤러는 실린더별 토크와 실제 실린더별 압력 간 차이로 오류 값을 지속해서(또는 간헐적으로) 계산하고 비례항과 적분항(PI 조절기)을 기반으로 보정을 적용하여 실린더별 피크 압력 신호에 도달하고 관련 특정 실린더(1)에 대한 폐쇄 루프 제어를 형성한다.The cylinder controller is configured to adjust the common peak pressure signal as a function of the deviation of the common peak pressure signal from the actual cylinder-specific peak pressure signal to obtain the cylinder-specific peak pressure signal. Therefore, the cylinder controller continuously (or intermittently) calculates the error value as the difference between the cylinder-specific torque and the actual cylinder-specific pressure and applies corrections based on the proportional and integral terms (PI regulator) to reach the cylinder-specific peak pressure signal. Forms closed-loop control for the specific cylinder (1) involved.
같은 방식으로 토크 신호에 대해 위에서 설명한 것처럼 피크 압력 신호에 대한 리미터는 공통 피크 압력 신호에 대한 최대 보정을 제한한다. 공통 피크 압력 신호의 보정이 모든 실린더(1)에 대해 동일한 방향을 가리키는 경우 리미터는 제1 임계값까지 최대 보정을 허용한다. 공통 피크 압력 신호의 보정이 모든 실린더(1)에 대해 동일한 방향을 가리키지 않는 경우 리미터는 제2 임계값까지 최대 보정을 허용하며, 제2 임계값은 제1 임계값보다 낮다. 따라서, 잘못된 신호가 시스템을 불안정하게 하는 것을 방지하고 모든 실린더(1)의 전개가 동일한 경우 더 큰 보정이 허용된다.In the same way as described above for the torque signal, the limiter for the peak pressure signal limits the maximum correction for the common peak pressure signal. If the correction of the common peak pressure signal points in the same direction for all cylinders (1), the limiter allows a maximum correction up to the first threshold. If the correction of the common peak pressure signal does not point in the same direction for all cylinders 1, the limiter allows a maximum correction up to a second threshold, which is lower than the first threshold. This prevents erroneous signals from destabilizing the system and allows for greater compensation if the deployment of all cylinders (1) is equal.
피크 압력 모듈은 실린더별 피크 압력 신호를 실린더별 연료 분사 타이밍 신호로 변환한다. 여기서, 피크 압력 모듈은 실린더별 피크 압력 신호를 미리 결정된 제5 맵에 적용한다. 미리 결정된 제5 맵은 연료 유입/분사의 시작에 압력을 상관시키는 알고리즘 및/또는 룩업 테이블을 포함할 수 있다. 미리 결정된 제5 맵의 알고리즘 및/또는 룩업 테이블은 테스트에 의해 설정될 수 있다.The peak pressure module converts the peak pressure signal for each cylinder into a fuel injection timing signal for each cylinder. Here, the peak pressure module applies the peak pressure signal for each cylinder to a predetermined fifth map. The fifth predetermined map may include an algorithm and/or lookup table that correlates pressure to the start of fuel injection/injection. The algorithm and/or lookup table of the predetermined fifth map may be set by testing.
실린더별 연료 분사 시기 신호는 관련 실린더(1)의 연료 밸브(50)로 전송되고, 연료 밸브가 열리기 시작하는 때, 즉 연료 유입/분사를 시작하는 시간(각도)을 연료 밸브(50)에 지시한다. 관련 실린더(1)의 연료 밸브(50)는 관련 실린더(1)와 관련된 실린더 컨트롤러의 분사 타이밍 신호에 응답하여 관련 특정 실린더(1)로 실린더별 연료량의 유입/분사를 시작한다.The fuel injection timing signal for each cylinder is transmitted to the
실린더 컨트롤러는 실린더별 압축 압력 신호를 획득하기 위해 실제 실린더별 압축 압력 신호에서 공통 압축 압력 신호의 편차의 함수로서 공통 압축 압력 신호를 조정하도록 구성된다. 따라서 실린더 컨트롤러는 실린더별 압축 신호와 실제 실린더별 압축 압력 간 차이로 오류 값을 지속해서(또는 간헐적으로) 계산하고 비례항과 적분항(PI 조절기)을 기반으로 보정을 적용하여 실린더별 압축 압력 신호에 도달하고 관련 특정 실린더(1)에 대한 폐쇄 루프 제어를 형성한다.The cylinder controller is configured to adjust the common compression pressure signal as a function of the deviation of the common compression pressure signal from the actual cylinder-specific compression pressure signal to obtain the cylinder-specific compression pressure signal. Therefore, the cylinder controller continuously (or intermittently) calculates the error value as the difference between the cylinder-specific compression signal and the actual cylinder-specific compression pressure and applies corrections based on the proportional and integral terms (PI regulator) to the cylinder-specific compression pressure signal. reaches and forms closed-loop control for the specific cylinder (1) involved.
같은 방식으로 토크 신호와 피크 압력 신호에 대해 위에서 설명한 것처럼 압축 압력 신호에 대한 리미터는 공통 압축 압력 신호에 대한 최대 보정을 제한한다. 공통 압축 압력 신호의 보정이 모든 실린더(1)에 대해 동일한 방향을 가리키는 경우 리미터는 제1 임계값까지 최대 보정을 허용한다. 공통 압축 압력 신호의 보정이 모든 실린더(1)에 대해 동일한 방향을 가리키지 않는 경우 리미터는 제2 임계값까지 최대 보정을 허용하며, 제2 임계값은 제1 임계값보다 낮다. 따라서, 잘못된 신호가 시스템을 불안정하게 하는 것을 방지하고 모든 실린더(1)의 전개가 동일한 경우 더 큰 보정이 허용된다.In the same way as described above for the torque signal and peak pressure signal, the limiter for the compression pressure signal limits the maximum correction for the common compression pressure signal. If the correction of the common compression pressure signal points in the same direction for all cylinders (1), the limiter allows a maximum correction up to the first threshold. If the correction of the common compression pressure signal does not point in the same direction for all cylinders 1, the limiter allows a maximum correction up to a second threshold, which is lower than the first threshold. This prevents erroneous signals from destabilizing the system and allows for greater compensation if the deployment of all cylinders (1) is equal.
압축 압력 모듈은 실린더별 압축 압력 신호를 실린더별 배기 밸브 폐쇄 타이밍 신호로 변환한다. 여기서, 압축 압력 모듈은 실린더별 압축 압력 신호를 미리 결정된 제5 맵에 적용한다. 미리 결정된 제6 맵은 압축 압력을 배기 밸브(4)의 폐쇄 타이밍에 상관시키는 알고리즘 및/또는 룩업 테이블을 포함할 수 있다. 미리 결정된 제6 맵의 알고리즘 및/또는 룩업 테이블은 테스트에 의해 설정될 수 있다.The compression pressure module converts the cylinder-specific compression pressure signal into a cylinder-specific exhaust valve closing timing signal. Here, the compression pressure module applies the compression pressure signal for each cylinder to a predetermined fifth map. The sixth predetermined map may include an algorithm and/or a look-up table correlating the compression pressure to the closing timing of the exhaust valve 4. The algorithm and/or lookup table of the predetermined sixth map may be set by testing.
실린더별 배기 밸브 폐쇄 타이밍 신호는 관련 실린더(1)의 연료 밸브(50)로 전송되고 배기 밸브(4)가 닫혀야 하는 때, 즉 배기 밸브(4)를 폐쇄하는 시간(각도)을 배기 밸브 액추에이터(46)에 지시한다. 관련 실린더(1)의 배기 밸브 액추에이터(46)는 관련 실린더(1)와 관련된 실린더 컨트롤러의 배기 밸브 폐쇄 타이밍 신호에 응답하여 폐쇄된다.The cylinder-specific exhaust valve closing timing signal is transmitted to the
일 실시예에서, 실린더 특정 토크 신호(평균 지시 압력) 조정, 실린더별 피크 압력 조정 및 실린더별 연소 압력 조정은 컨트롤러(55)로 다시 전송되고, 지시 압력 조정의 평균, 피크 압력 조정의 평균 및 연소 압력 조정의 평균이 계산된다. 조정은 예를 들어 매 1회, 2회, 5회 또는 10회 엔진 회전에 대해 주기적으로 수행된다. 모든 실린더의 연소 공정 매개변수에 대해 평균도 주기적으로 계산되며, 바람직하게는 조정 주기와 동일한 주기 빈도로 계산된다. 컨트롤러(55)는 관련 연소 공정 매개변수의 계산된 평균에 대해 각각의 연소 공정 매개변수의 실린더별 조정에 대한 한계를 설정한다. 이 한계는 계산된 평균으로부터 미리 결정된 최대 편차 플러스 또는 마이너스의 형태일 수 있다. 미리 결정된 플러스 편차는 미리 결정된 마이너스 편차와 다를 수 있다.In one embodiment, the cylinder-specific torque signal (average indicated pressure) adjustment, cylinder-specific peak pressure adjustment, and cylinder-specific combustion pressure adjustment are transmitted back to the
따라서 관련 공정 매개변수의 계산된 평균 주위에 윈도가 형성된다. 미리 결정된 플러스와 마이너스 편차는 공정 매개변수에 따라 다르다. 적분기 와인드업(Integrator windup)은 가변적이므로 토크, 피크 압력 및 연소 압력의 평균 조정이 클 때 더 큰 조정이 허용된다.A window is thus formed around the calculated average of the relevant process parameters. The predetermined plus and minus deviations depend on the process parameters. Integrator windup is variable, allowing larger adjustments for larger average adjustments in torque, peak pressure, and combustion pressure.
실린더 컨트롤러는 실린더 밸런스를 유지하기 위한 고려 없이, 즉 실린더 밸런스 없이 엔진의 실린더(1)를 개별적으로 제어하도록 구성된다. 따라서 각 실린더(1)는 실린더별 평균 지시 압력(토크)에 대한 실린더별 피드백 루프 제어를 제공함으로써 및/또는 실린더별 피크 압력에 대한 실린더별 피드백 루프 제어를 제공함으로써 및/또는 실린더별 압축 압력에 대한 실린더별 피드백 루프 제어를 제공함으로써 설계 사양에 따라 작동한다. 모든 실린더(1)가 설계 사양에 따라 작동하므로 실린더 밸런싱이 필요하지 않다. 이것은 이중 연료 엔진에서 한 연료에서 다른 연료로 연료를 변경한 후 특히 유용하다. 기존 엔진에는 이러한 연료 변경에는 연료 변경 후 엔진이 최적으로 작동하기 위한 수동 재교정이 필요하다. 본 개시에 따른 컨트롤러를 사용하면 연료 변경 후 수동 재교정이 필요하지 않다. 특히 피크 압력과 토크는 연료유에서 S 2차 연료(예: 가스)로 전환하는 동안 매우 중요하며, 이는 본 개시의 컨트롤러를 통해 자동으로 보장/조정된다.The cylinder controller is configured to individually control the cylinders 1 of the engine without consideration of maintaining cylinder balance, that is, without cylinder balance. Accordingly, each cylinder (1) provides a cylinder-specific feedback loop control over the cylinder-specific average indicated pressure (torque) and/or by providing a cylinder-specific feedback loop control over the cylinder-specific peak pressure and/or by providing a cylinder-specific feedback loop control over the cylinder-specific compression pressure. It operates according to design specifications by providing cylinder-specific feedback loop control for each cylinder. No cylinder balancing is required as all cylinders (1) operate according to design specifications. This is especially useful after changing fuel from one fuel to another in a dual fuel engine. In existing engines, this fuel change requires manual recalibration to ensure the engine operates optimally after the fuel change. Using a controller according to the present disclosure, manual recalibration is not required after changing fuel. In particular, peak pressure and torque are very important during the transition from fuel oil to S secondary fuel (e.g. gas), and are automatically guaranteed/adjusted through the controller of the present disclosure.
그러나 상황에 따라 설계 사양과 다른 하나 이상의 실린더를 작동해야 할 수 있다. 예를 들어, 때때로 실린더(1)가 실린더 윤활 부족으로 발생하는, 실린더 라이너 스커핑(scuffing)(접착)의 상당한 위험이 있다고 판단되는 상태에 있을 때이다. 부하가 감소하지 않을 경우 스커핑이 발생하고 있거나 곧 발생할 징후를 제공하는 실린더의 부하를 줄여야 할 수 있다.However, depending on the situation, it may be necessary to operate one or more cylinders that differ from design specifications. For example, sometimes the cylinder 1 is in a condition where it is judged that there is a significant risk of cylinder liner scuffing (seizing), which occurs due to lack of cylinder lubrication. If the load is not reduced it may be necessary to reduce the load on the cylinder which gives an indication that scuffing is occurring or is about to occur.
따라서 도 5에 도시된 컨트롤러의 실시예에서, 각 실린더 컨트롤러는 각 실린더 (1)에 대한 실린더별 실린더 오프셋 모듈을 포함한다. 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. 이 컨트롤러(55)의 실시예는 실린더별 오프셋 모듈의 추가를 제외하고는 도 4의 실시예와 본질적으로 동일하다.Therefore, in the embodiment of the controller shown in Figure 5, each cylinder controller has a cylinder-specific cylinder offset module for each cylinder (1). Includes. 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. This embodiment of
실린더별 오프셋 모듈은 각 실린더에 대한 실린더별 실린더 오프셋 모듈을 포함하고, 실린더별 오프셋 모듈은 공통 토크 신호, 공통 피크 압력 신호 및/또는 관련 특정 실린더에 대해 공통 압축 압력 신호를 오프셋 하도록 구성된다. 오프셋은 실린더 컨트롤러 또는 컨트롤러가 특정 실린더(1)에 대한 오프셋 설정을 도입하게 하는 센서의 신호에 따라 작업자를 유도하거나 자동으로 유도할 수 있다. 예를 들어, 특정 실린더의 노킹 감지는 센서로 감지할 수 있다. 이러한 노킹 센서에 응답하여, 특정 실린더의 압축 압력은 컨트롤러(55)에 의해 감소하여 연소실의 온도를 떨어뜨려 노킹의 위험을 감소시킨다. 따라서 해당 실린더에 대해 실린더별 오프셋이 도입된다. 또한, 일 실시예에서, 컨트롤러(55)는 분사될 연료량에 대한 실린더별 오프셋의 오프셋을 통해 연료량을 감소시킴으로써 공기 대 연료 비율을 증가시키도록 구성된다.The per-cylinder offset module includes a per-cylinder cylinder offset module for each cylinder, wherein the per-cylinder offset module is configured to offset a common torque signal, a common peak pressure signal, and/or a common compression pressure signal for the specific cylinder involved. The offset can be operator guided or automatically guided by a signal from the cylinder controller or a sensor which causes the controller to introduce an offset setting for a particular cylinder (1). For example, knocking of a specific cylinder can be detected by a sensor. In response to these knock sensors, the compression pressure of a particular cylinder is reduced by the
따라서 실린더 오프셋 모듈은 실린더별 토크 설정값, 실린더별 피크 압력 설정값 및 실린더별 압축 압력 설정값을 출력한다. 실린더별 설정값은 실제 실린더별 토크, 실린더별 피크 압력 및 실린더별 압축 압력 간에 차이가 있는 함수로서 상기 도 4의 실시예에 표시된 것과 동일한 방식으로 조정되어 실린더별 토크, 실린더별 피크 압력 및 실린더별 압축 압력에 각각 도달한다.Therefore, the cylinder offset module outputs the torque set value for each cylinder, the peak pressure set value for each cylinder, and the compression pressure set value for each cylinder. The cylinder-specific set value is a function of the difference between the actual cylinder-specific torque, cylinder-specific peak pressure, and cylinder-specific compression pressure, and is adjusted in the same way as shown in the embodiment of FIG. 4 above to obtain the cylinder-specific torque, cylinder-specific peak pressure, and cylinder-specific compression pressure. Compression pressure is reached respectively.
도 6은 또 다른 컨트롤러(55)의 실시예를 도시한다. 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. 이 컨트롤러(55)의 실시예는 프로파일 기간 모듈에 연료 지수를 추가하는 것을 제외하고는 도 5의 실시예와 본질적으로 동일하다. 연료 지수 신호 대 프로파일 지속시간 모듈은 연료 지수 신호를 공통 프로파일 지속시간 신호로 변환하도록 구성된다.Figure 6 shows another embodiment of the
각 실린더 컨트롤러는 공통 프로파일 지속시간 신호를 수신한다. 실린더 컨트롤러는 실린더별 연료 프로파일 지속시간 신호를 획득하기 위해 실린더별 토크 신호로부터 공통 연료 전달 지속시간 신호의 편차의 함수로서 공통 연료 전달 지속시간 신호를 조정하도록 구성된다.Each cylinder controller receives a common profile duration signal. The cylinder controller is configured to adjust the common fuel delivery duration signal as a function of the deviation of the common fuel delivery duration signal from the cylinder-specific torque signal to obtain a cylinder-specific fuel profile duration signal.
공통 프로파일 지속시간 신호를 추가하면 엔진이 연료 품질이 변동해도 더욱 견고해진다. 특히 기체 연료는 특성이 달라지는 경향이 있다. 예를 들어, 가스 LCV(낮은 발열량)는 최대 30~50%까지 달라질 수 있다.Adding a common profile duration signal makes the engine more robust to fluctuations in fuel quality. In particular, gaseous fuels tend to have different characteristics. For example, the gas LCV (lower heating value) can vary by up to 30-50%.
일 실시예에서 공통 토크 신호는 모든 실린더에 대해 평균 지시 실린더 압력에 대응하고, 실린더별 토크 신호는 관련 특정 실린더에 대해 평균 지시 실린더 압력에 대응한다.In one embodiment, the common torque signal corresponds to the average indicated cylinder pressure for all cylinders, and the cylinder-specific torque signal corresponds to the average indicated cylinder pressure for the specific cylinder involved.
다양한 양태와 실시예가 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 프로세서, 컨트롤러 또는 다른 유닛은 청구 범위에 인용된 여러 항목의 기능을 수행할 수 있다. 특정 조치가 단순히 서로 다른 종속항에 인용되어 있다는 사실로 측정된 이들 조합이 유리하게 사용될 수 없다는 것을 나타내지 않는다.Various aspects and embodiments 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 another element or step, and the indefinite article "an" or "an" does not exclude a plurality. A single processor, controller or other unit may not exclude multiple elements or steps recited in the claims. The mere fact that certain measures are recited in different dependent claims does not indicate that their combination 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 배열, 비율, 정도 등)을 의도하고, 본 개시 내용의 전체 서면 설명의 일부로 간주되어야 한다.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, arrangement of parts, scale, scale, etc.) and are to be considered a part of the entire written description of the present disclosure.
1: 실린더
4: 배기밸브
9: 크로스헤드
30: 연료 전달 시스템
42: 압력센서
46: 배기 밸브 작동 시스템
55: 컨트롤러1: cylinder
4: Exhaust valve
9: Crosshead
30: Fuel delivery system
42: Pressure sensor
46: Exhaust valve operating system
55: controller
Claims (40)
다음을 갖는 복수의 실린더(1);
- 배기 밸브(4),
- 상기 배기 밸브(4)를 작동하기 위한 배기 밸브 작동 시스템(46),
- 상기 특정 실린더(1)에 제1 연료량을 전달하기 위한 연료 전달 시스템(30)
- 상기 특정 실린더(1)의 압력을 나타내는 실린더별 압력 신호를 생성하기 위한 압력 센서(42),
상기 실린더(1)의 소기를 가압하기 위한 배기가스 구동 터보차저(5); 및
상기 내연기관의 실제 작동 조건에 대해 다음을 수신하거나 결정하도록 구성된 컨트롤러(55);를 포함하며,
상기 내연기관에 의해 전달되는 토크를 나타내는 공통 토크 신호,
상기 실린더(1)에서 실현될 피크 실린더 압력을 나타내는 공통 피크 압력 신호, 및
상기 실린더(1)에서 실현될 압축 압력을 나타내는 공통 압축 압력 신호,
상기 컨트롤러(55)는 상기 실린더별 압력 신호를 수신하며,
ㄱ) 상기 컨트롤러(55)는 상기 실린더별 압력 신호로부터 상기 특정 실린더(1)에 의해 전달된 토크를 나타내는 실제 실린더별 토크 신호를 도출하고, 실린더별 토크 신호를 획득하기 위해 상기 실제 실린더별 토크 신호로부터 상기 공통 토크 신호의 편차의 함수로서 상기 공통 토크 신호를 조정하고, 상기 실린더별 토크 신호의 함수로서 상기 특정 실린더(1)에 일정량의 연료를 전달하도록 구성되고,
ㄴ) 상기 컨트롤러(55)는 상기 실린더별 압력 신호로부터 상기 특정 실린더(1)의 피크 압력을 나타내는 실제 실린더별 피크 압력 신호를 도출하고, 실린더별 피크 압력 신호를 획득하기 위해 상기 실제 실린더별 피크 압력신호로부터 상기 공통 피크 압력 신호의 편차의 함수로서 상기 공통 피크 압력 신호를 조정하고, 상기 실린더별 피크 압력 신호의 함수로서 상기 특정 실린더(1)로 상기 연료량의 전달 시작 시간을 결정하도록 구성되고,
ㄷ) 상기 컨트롤러(55)는 상기 실린더별 압력 신호로부터 상기 특정 실린더(1)의 압축 압력을 나타내는 실제 실린더별 압축 압력 신호를 도출하고, 실린더별 압축 압력 신호를 획득하기 위해 상기 실제 실린더별 압축 압력신호로부터 상기 공통 압축 압력 신호의 편차의 함수로서 상기 공통 압축 압력 신호를 조정하고, 상기 실린더별 압축 압력 신호의 함수로서 상기 특정 실린더의 배기 밸브의 폐쇄 시간을 결정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 크로스헤드(9)가 포함된 대형 저속 2행정 단류 소기식 터보차징 내연기관.In a large low-speed two-stroke single-flow scavenging turbocharged internal combustion engine with a crosshead (9),
A plurality of cylinders (1) having:
- exhaust valve (4),
- an exhaust valve actuating system (46) for operating said exhaust valve (4),
- a fuel delivery system (30) for delivering a first amount of fuel to the specific cylinder (1)
- a pressure sensor 42 for generating a pressure signal for each cylinder indicating the pressure of the specific cylinder 1,
an exhaust gas driven turbocharger (5) for pressurizing the scavenging air of the cylinder (1); and
a controller (55) configured to receive or determine:
A common torque signal representing the torque transmitted by the internal combustion engine,
a common peak pressure signal representing the peak cylinder pressure to be realized in said cylinder (1), and
A common compression pressure signal representing the compression pressure to be realized in the cylinder (1),
The controller 55 receives the pressure signal for each cylinder,
a) The controller 55 derives an actual cylinder-specific torque signal representing the torque delivered by the specific cylinder 1 from the cylinder-specific pressure signal, and uses the actual cylinder-specific torque signal to obtain the cylinder-specific torque signal. configured to adjust the common torque signal as a function of the deviation of the common torque signal from and deliver a certain amount of fuel to the specific cylinder (1) as a function of the cylinder-specific torque signal,
b) The controller 55 derives an actual peak pressure signal for each cylinder indicating the peak pressure of the specific cylinder 1 from the pressure signal for each cylinder, and calculates the peak pressure for each cylinder to obtain the peak pressure signal for each cylinder. configured to adjust the common peak pressure signal as a function of the deviation of the common peak pressure signal from the signal and to determine the start time of delivery of the fuel quantity to the specific cylinder (1) as a function of the cylinder-specific peak pressure signal,
c) The controller 55 derives an actual cylinder-specific compression pressure signal representing the compression pressure of the specific cylinder 1 from the cylinder-specific pressure signal, and calculates the actual cylinder-specific compression pressure to obtain the cylinder-specific compression pressure signal. a crosshead configured to adjust the common compression pressure signal as a function of the deviation of the common compression pressure signal from the signal and determine a closing time of the exhaust valve of the specific cylinder as a function of the cylinder-specific compression pressure signal. (9) A large, low-speed, two-stroke, single-flow, scavenging, turbocharged internal combustion engine.
상기 내연기관은 연료 주도형 또는 공기 주도형인, 크로스헤드(9)가 포함된 대형 저속 2행정 단류 소기식 터보차징 내연기관. According to paragraph 1,
A large, low-speed, two-stroke, single-flow, scavenging, turbocharged internal combustion engine with a crosshead (9), wherein the internal combustion engine is fuel-driven or air-driven.
상기 내연기관은 일부는 연료 주도형이고 일부는 공기 주도형인, 크로스헤드(9)가 포함된 대형 저속 2행정 단류 소기식 터보차징 내연기관.According to paragraph 1,
A large, low-speed, two-stroke, single-flow, scavenging, turbocharged internal combustion engine with a crosshead (9), wherein the internal combustion engine is partly fuel driven and partly air driven.
상기 내연기관은 이중 연료 엔진이고, 상기 연료 전달 시스템(30)은 적어도 2개의 상이한 연료를 처리하도록 구성되고, 상기 실린더(1)에는 각각 제1 연료를 전달하기 위한 적어도 하나의 연료 밸브(50) 및 제2 연료를 전달하기 위한 적어도 하나의 연료 밸브(50)가 제공되는, 크로스헤드(9)가 포함된 대형 저속 2행정 단류 소기식 터보차징 내연기관.According to any one of claims 1 to 3,
The internal combustion engine is a dual fuel engine, the fuel delivery system (30) is configured to process at least two different fuels, the cylinder (1) each having at least one fuel valve (50) for delivering a first fuel. and a crosshead (9) provided with at least one fuel valve (50) for delivering secondary fuel.
상기 내연기관은 상기 제1 연료로 작동할 때 연료 주도형이고, 상기 제2 연료로 작동할 때 공기 주도형인, 크로스헤드(9)가 포함된 대형 저속 2행정 단류 소기식 터보차징 내연기관.According to clause 4,
The internal combustion engine is fuel-driven when operating on the first fuel and air-driven when operating on the second fuel.
상기 컨트롤러(55)는 원하는 엔진 속도를 수신하고 측정된 엔진 속도를 수신하며, 상기 컨트롤러(55)는 상기 측정된 엔진 속도로부터 상기 원하는 엔진 속도의 편차의 함수로서 연료 지수 신호를 결정하도록 구성된 거버너를 포함하는, 크로스헤드(9)가 포함된 대형 저속 2행정 단류 소기식 터보차징 내연기관. According to paragraph 1,
The controller 55 receives a desired engine speed and receives a measured engine speed, and the controller 55 includes a governor configured to determine a fuel index signal as a function of the deviation of the desired engine speed from the measured engine speed. A large, low-speed, two-stroke, single-flow, scavenging, turbocharged internal combustion engine with a crosshead (9), comprising:
상기 컨트롤러(55)는 상기 연료 지수 신호를 미리 결정된 제1 맵에 적용함으로써 상기 연료 지수 신호를 상기 공통 토크 신호로 변환하도록 구성되는, 크로스헤드(9)가 포함된 대형 저속 2행정 단류 소기식 터보차징 내연기관.According to clause 6,
The controller (55) is configured to convert the fuel index signal to the common torque signal by applying the fuel index signal to a first predetermined map. Charging internal combustion engine.
상기 컨트롤러(55)는 엔진 부하를 나타내는 엔진 부하 신호를 계산하도록 구성된 동력 계산 모듈을 포함하고, 상기 동력 계산 모듈은 상기 연료 지수 신호 및 상기 측정된 엔진 속도를 수신하는, 크로스헤드(9)가 포함된 대형 저속 2행정 단류 소기식 터보차징 내연기관.In clause 7,
The controller 55 comprises a power calculation module configured to calculate an engine load signal indicative of engine load, the power calculation module comprising a crosshead 9, which receives the fuel index signal and the measured engine speed. A large, low-speed, two-stroke, single-flow scavenging turbocharged internal combustion engine.
상기 컨트롤러(55)는 상기 엔진 부하 신호를 미리 결정된 제2 맵에 적용함으로써 상기 공통 피크 압력 신호를 결정하고, 및/또는 상기 엔진 부하 신호를 미리 결정된 제3 맵에 적용함으로써 상기 공통 압축 압력을 결정하는, 크로스헤드(9)가 포함된 대형 저속 2행정 단류 소기식 터보차징 내연기관.According to clause 8,
The controller 55 determines the common peak pressure signal by applying the engine load signal to a second predetermined map, and/or determines the common compression pressure by applying the engine load signal to a third predetermined map. A large, low-speed, two-stroke, single-flow, scavenging, turbocharged internal combustion engine with a crosshead (9).
상기 컨트롤러(55)는 연료 지수 신호를 받는 프로파일 지속시간 모듈을 포함하고, 상기 프로파일 지속시간 모듈은 상기 연료 지수 신호를 공통 연료 전달 지속시간 신호로 변환하도록 구성되는, 크로스헤드(9)가 포함된 대형 저속 2행정 단류 소기식 터보차징 내연기관.According to paragraph 1,
The controller (55) comprises a profile duration module that receives a fuel index signal, the profile duration module configured to convert the fuel index signal into a common fuel delivery duration signal. A large, low-speed, two-stroke, single-flow scavenging turbocharged internal combustion engine.
상기 컨트롤러(55)는 실린더별 연료 전달 지속시간 신호를 획득하기 위해 상기 실린더별 토크 신호로부터 상기 공통 연료 전달 지속시간 신호의 편차의 함수로서 상기 공통 연료 전달 지속시간 신호를 조정하도록 구성되는, 크로스헤드(9)가 포함된 대형 저속 2행정 단류 소기식 터보차징 내연기관.According to clause 10,
wherein the controller (55) is configured to adjust the common fuel delivery duration signal as a function of the deviation of the common fuel delivery duration signal from the cylinder-specific torque signal to obtain a cylinder-specific fuel delivery duration signal. (9) A large, low-speed, two-stroke, single-flow, scavenging, turbocharged internal combustion engine.
상기 컨트롤러(55)는 상기 실린더별 토크 신호의 함수로서 또는 상기 실린더별 연료 전달 지속시간 신호의 함수로서 실린더별 분사 프로파일을 결정하도록 구성되고, 상기 연료 전달 시스템(30)은 상기 실린더별 분사 프로파일에 따라 하나 이상의 연료 밸브(50)를 개방함으로써 상기 특정 실린더(1)에 상기 연료량을 전달하는, 크로스헤드(9)가 포함된 대형 저속 2행정 단류 소기식 터보차징 내연기관.According to clause 11,
The controller 55 is configured to determine a cylinder-specific injection profile as a function of the cylinder-specific torque signal or as a function of the cylinder-specific fuel delivery duration signal, and the fuel delivery system 30 is configured to determine the cylinder-specific injection profile. A large, low-speed, two-stroke, single-flow, scavenging, turbocharged internal combustion engine with a crosshead (9), which transfers the fuel quantity to the specific cylinder (1) by opening one or more fuel valves (50) according to the present invention.
상기 연료 전달 시스템(30)은 상기 컨트롤러(55)에 의해 결정된 상기 연료량의 전달 타이밍의 시작에 따라 하나 이상의 연료 밸브(50)를 개방함으로써 상기 특정 실린더(1)로 상기 연료량의 전달을 시작하는, 크로스헤드(9)가 포함된 대형 저속 2행정 단류 소기식 터보차징 내연기관.According to paragraph 1,
The fuel delivery system (30) begins delivery of the fuel quantity to the specific cylinder (1) by opening one or more fuel valves (50) in accordance with the start of the delivery timing of the fuel quantity determined by the controller (55). Large low-speed two-stroke single-flow scavenging turbocharged internal combustion engine with crosshead (9).
상기 내연기관이 요소 ㄱ)을 갖는 경우,
상기 컨트롤러(55)는 다른 실린더(1)에 대한 조정이 동일한 방향에 있을 때 상기 공통 토크 신호의 조정의 크기를 제1 임계값으로 제한하도록 구성되고,
상기 컨트롤러(55)는 다른 실린더(1)에 대한 조정이 반대 방향에 있을 때 상기 공통 토크 신호의 조정의 크기를 제2 임계값으로 제한하도록 구성되고, 및/또는
상기 내연기관이 요소 ㄴ)을 갖는 경우,
상기 컨트롤러(55)는 다른 실린더(1)에 대한 조정이 동일한 방향에 있을 때 상기 공통 피크 압력 신호의 조정의 크기를 제1 임계값으로 제한하도록 구성되고,
상기 컨트롤러(55)는 다른 실린더(1)에 대한 조정이 반대 방향에 있을 때 상기 공통 피크 압력 신호의 조정의 크기를 제2 임계값으로 제한하도록 구성되고, 및/또는
상기 내연기관이 요소 ㄷ)을 갖는 경우,
상기 컨트롤러(55)는 다른 실린더(1)에 대한 조정이 동일한 방향에 있을 때 상기 공통 압축 압력 신호의 조정의 크기를 제1 임계값으로 제한하도록 구성되고,
상기 컨트롤러(55)는 다른 실린더(1)에 대한 조정이 반대 방향에 있을 때 상기 공통 압축 압력 신호의 조정의 크기를 제2 임계값으로 제한하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 크로스헤드(9)가 포함된 대형 저속 2행정 단류 소기식 터보차징 내연기관.According to paragraph 1,
If the internal combustion engine has element a),
the controller (55) is configured to limit the magnitude of the adjustment of the common torque signal to a first threshold when the adjustment for the other cylinder (1) is in the same direction,
The controller (55) is configured to limit the magnitude of the adjustment of the common torque signal to a second threshold when the adjustment for the other cylinder (1) is in the opposite direction, and/or
If the internal combustion engine has element b),
the controller (55) is configured to limit the magnitude of the adjustment of the common peak pressure signal to a first threshold when the adjustment for the other cylinder (1) is in the same direction,
The controller (55) is configured to limit the magnitude of the adjustment of the common peak pressure signal to a second threshold when the adjustment for the other cylinder (1) is in the opposite direction, and/or
If the internal combustion engine has element c),
the controller (55) is configured to limit the magnitude of the adjustment of the common compression pressure signal to a first threshold when the adjustment for the other cylinder (1) is in the same direction,
Characterized in that the controller (55) is configured to limit the magnitude of the adjustment of the common compression pressure signal to a second threshold when the adjustment for the other cylinder (1) is in the opposite direction. Large low-speed two-stroke single-flow scavenging turbocharged internal combustion engine with crosshead (9).
상기 제2 임계값은 상기 제1 임계값보다 낮은, 크로스헤드(9)가 포함된 대형 저속 2행정 단류 소기식 터보차징 내연기관.According to clause 14,
A large, low-speed, two-stroke, single-flow, scavenging, turbocharged internal combustion engine with a crosshead (9), wherein the second threshold is lower than the first threshold.
상기 제1, 제2 및/또는 제3의 미리 결정된 맵은 상기 내연기관 또는 동일하거나 유사한 내연기관의 테스트로부터 엔진 공장에서 미리 결정되는 것을 특징으로 하는, 크로스헤드(9)가 포함된 대형 저속 2행정 단류 소기식 터보차징 내연기관.According to paragraph 7 or 9,
Characterized in that the first, second and/or third predetermined maps are predetermined at the engine factory from tests of the internal combustion engine or an identical or similar internal combustion engine. Single-stroke scavenging turbocharged internal combustion engine.
상기 공통 토크 신호는 상기 모든 실린더에 대해 평균 지시 실린더 압력에 대응하고, 상기 실린더별 토크 신호는 상기 특정 실린더에 대해 평균 지시 실린더 압력에 대응하는, 크로스헤드(9)가 포함된 대형 저속 2행정 단류 소기식 터보차징 내연기관.According to paragraph 1,
The common torque signal corresponds to the average indicated cylinder pressure for all cylinders, and the cylinder-specific torque signal corresponds to the average indicated cylinder pressure for the specific cylinder. Scavenging turbocharged internal combustion engine.
상기 컨트롤러(55)는 각 실린더에 대한 실린더별 오프셋 모듈을 포함하고, 상기 실린더별 오프셋 모듈은 관련 특정 실린더에 대해 상기 공통 토크 신호, 상기 공통 피크 압력 신호 및/또는 상기 공통 압축 압력 신호를 오프셋 하도록 구성되는, 크로스헤드(9)가 포함된 대형 저속 2행정 단류 소기식 터보차징 내연기관.According to paragraph 1,
The controller 55 includes a per-cylinder offset module for each cylinder, the per-cylinder offset module configured to offset the common torque signal, the common peak pressure signal and/or the common compression pressure signal for the specific cylinder concerned. A large, low-speed, two-stroke, single-flow, scavenging, turbocharged internal combustion engine with a crosshead (9), comprising:
상기 실린더별 오프셋 모듈은 수동 또는 자동으로 제어되는, 크로스헤드(9)가 포함된 대형 저속 2행정 단류 소기식 터보차징 내연기관.According to clause 18,
A large low-speed two-stroke single-flow scavenging turbocharged internal combustion engine with a crosshead (9), wherein the cylinder-specific offset module is controlled manually or automatically.
상기 컨트롤러(55)는 실린더 밸런스를 고려하지 않고 상기 내연기관의 실린더(1)를 개별적으로 제어하도록 구성되는, 크로스헤드(9)가 포함된 대형 저속 2행정 단류 소기식 터보차징 내연기관.According to paragraph 1,
The controller (55) is configured to individually control the cylinders (1) of the internal combustion engine without considering cylinder balance.
상기 컨트롤러(55)는 상기 내연기관이 요소 ㄱ)을 갖는 경우 상기 실린더별 토크와 상기 실제 실린더별 토크 간의 차이로서 오류 값을 계속해서 계산하고 비례항과 적분항에 기초하여 보정을 적용하도록 구성되고,
상기 컨트롤러(55)는 상기 내연기관이 요소 ㄴ)을 갖는 경우 상기 실린더별 피크 압력과 상기 실제 실린더별 피크 압력 간의 차이로서 오류 값을 계속해서 계산하고 비례항과 적분항에 기초하여 보정을 적용하도록 구성되고,
상기 컨트롤러(55)는 상기 내연기관이 요소 ㄷ)을 갖는 경우 상기 실린더별 압축 압력과 상기 실제 실린더별 압축 압력 간의 차이로서 오류 값을 계속해서 계산하고 비례항과 적분항에 기초하여 보정을 적용하도록 구성되는, 크로스헤드(9)가 포함된 대형 저속 2행정 단류 소기식 터보차징 내연기관.According to paragraph 1,
The controller 55 is configured to continuously calculate an error value as the difference between the torque for each cylinder and the actual torque for each cylinder when the internal combustion engine has element a) and apply correction based on the proportional term and the integral term,
The controller 55 is configured to continuously calculate an error value as the difference between the peak pressure for each cylinder and the actual peak pressure for each cylinder when the internal combustion engine has element b) and apply correction based on the proportional term and the integral term. become,
The controller 55 is configured to continuously calculate an error value as the difference between the compression pressure for each cylinder and the actual compression pressure for each cylinder when the internal combustion engine has element c) and apply correction based on the proportional term and the integral term. A large, low-speed, two-stroke, single-flow, scavenging, turbocharged internal combustion engine with a crosshead (9).
상기 연료 전달 시스템(30)은 제1 연료량 및/또는 제2 연료량을 상기 특정 실린더(1)로 전달하도록 구성되는, 크로스헤드(9)가 포함된 대형 저속 2행정 단류 소기식 터보차징 내연기관.According to paragraph 1,
The fuel delivery system (30) is configured to deliver a first fuel quantity and/or a second fuel quantity to the specific cylinder (1).
상기 내연기관은,
다음을 갖는 복수의 실린더(1); 및
- 배기 밸브(4),
- 상기 배기 밸브(4)를 작동하기 위한 배기 밸브 작동 시스템(46),
- 상기 특정 실린더(1)에 제1 연료량을 전달하기 위한 연료 전달 시스템(30)
- 상기 특정 실린더(1)의 압력을 나타내는 실린더별 압력 신호를 생성하기 위한 압력 센서(42),
상기 실린더(1)의 소기를 가압하기 위한 배기가스 구동 터보차저(5);를 포함하고,
상기 방법은,
상기 실린더별 압력 신호 및 모든 실린더(1)에 대한 공통 설정값의 실린더별 오프셋인 실린더별 설정값의 함수로서 실린더(1)의 연료량, 연료 분사 시작 타이밍, 배기 밸브 폐쇄 타이밍 중 적어도 하나의 연소공정 매개변수를 실린더별로 제어하는 폐쇄 루프를 포함하는, 크로스헤드(9)가 포함된 대형 저속 2행정 단류 소기식 터보차징 내연기관을 작동하는 방법.A method of operating a large, low-speed, two-stroke, single-flow, scavenging, turbocharged internal combustion engine with a crosshead (9), comprising:
The internal combustion engine is,
A plurality of cylinders (1) having: and
- exhaust valve (4),
- an exhaust valve actuating system (46) for operating said exhaust valve (4),
- a fuel delivery system (30) for delivering a first amount of fuel to the specific cylinder (1)
- a pressure sensor 42 for generating a pressure signal for each cylinder indicating the pressure of the specific cylinder 1,
It includes an exhaust gas driven turbocharger (5) for pressurizing the scavenging air of the cylinder (1),
The method is:
At least one combustion process among the fuel amount of the cylinder (1), fuel injection start timing, and exhaust valve closing timing as a function of the pressure signal for each cylinder and a cylinder-specific set value that is a cylinder-specific offset of the common set value for all cylinders (1) Method of operating a large, low-speed, two-stroke, single-flow, scavenging, turbocharged internal combustion engine with a crosshead (9), including a closed-loop control of parameters on a cylinder-by-cylinder basis.
상기 폐쇄 루프 제어는 실린더 밸런스를 유지하기 위한 어떠한 고려도 없이 수행되는, 크로스헤드(9)가 포함된 대형 저속 2행정 단류 소기식 터보차징 내연기관을 작동하는 방법.According to clause 23,
A method of operating a large, low-speed, two-stroke, single-flow, scavenging, turbocharged internal combustion engine with a crosshead (9), wherein the closed loop control is performed without any consideration for maintaining cylinder balance.
상기 폐쇄 루프 제어는 비례항과 적분항에 기초하여 보정을 적용하는, 크로스헤드(9)가 포함된 대형 저속 2행정 단류 소기식 터보차징 내연기관을 작동하는 방법. According to clause 23,
A method of operating a large, low-speed, two-stroke, single-flow, scavenging, turbocharged internal combustion engine with a crosshead (9), wherein the closed loop control applies corrections based on proportional and integral terms.
상기 공통 설정값은,
상기 내연기관에 의해 전달되는 토크를 나타내는 공통 토크 신호, 및/또는 상기 실린더에서 실현될 피크 실린더 압력을 나타내는 공통 피크 압력 신호, 및/또는 상기 실린더에서 실현될 압축 압력을 나타내는 공통 압축 압력 신호인, 크로스헤드(9)가 포함된 대형 저속 2행정 단류 소기식 터보차징 내연기관을 작동하는 방법.According to clause 23,
The common settings are:
a common torque signal representing the torque transmitted by the internal combustion engine, and/or a common peak pressure signal representing a peak cylinder pressure to be realized in the cylinder, and/or a common compression pressure signal representing a compression pressure to be realized in the cylinder, Method of operating a large, low-speed, two-stroke, single-flow, scavenging, turbocharged internal combustion engine with crosshead (9).
상기 폐쇄 루프 제어는 실린더별로 측정된 실린더 압력을 기준 값으로 사용하는, 크로스헤드(9)가 포함된 대형 저속 2행정 단류 소기식 터보차징 내연기관을 작동하는 방법.According to clause 23,
A method of operating a large, low-speed, two-stroke, single-flow, scavenging, turbocharged internal combustion engine with a crosshead (9), wherein the closed loop control uses cylinder pressure measured for each cylinder as a reference value.
실린더별 평균 지시 실린더 압력은 상기 실린더별로 측정된 실린더 압력으로부터 도출되고, 및/또는 실린더별 피크 압력은 상기 실린더별로 측정된 실린더 압력으로부터 도출되고, 및/또는 실린더별 압축 압력은 상기 실린더별로 측정된 압력으로부터 도출되는, 크로스헤드(9)가 포함된 대형 저속 2행정 단류 소기식 터보차징 내연기관을 작동하는 방법.According to clause 28,
The average indicated cylinder pressure for each cylinder is derived from the cylinder pressure measured for each cylinder, and/or the peak pressure for each cylinder is derived from the cylinder pressure measured for each cylinder, and/or the compression pressure for each cylinder is derived from the cylinder pressure measured for each cylinder. Method of operating a pressure-derived, large, low-speed, two-stroke, single-flow, scavenging, turbocharged internal combustion engine with crosshead (9).
다음을 갖는 복수의 실린더(1);
배기 밸브(4),
상기 배기 밸브(4)를 작동하기 위한 배기 밸브 작동 시스템(46) 및
상기 특정 실린더(1)에 제1 연료량을 전달하기 위한 연료 전달 시스템(30)
상기 실린더(1)의 소기를 가압하기 위한 배기가스 구동 터보차저(5); 및
연료량, 연료 분사 시작 타이밍, 배기 밸브 폐쇄 타이밍 중 하나의 연소 공정 매개변수를 실린더별로 제어하도록 구성된 컨트롤러(55);를 포함하며,
상기 컨트롤러(55)는 상기 연소 공정 매개변수(들)에 대한 공통 또는 실린더별 설정값을 주기적으로 실린더별로 조정함으로써 상기 내연기관의 작동 조건의 함수로서 상기 실린더(1)의 상기 연소 공정 매개변수(들)를 개별적으로 제어하도록 구성되며,
상기 컨트롤러는,
상기 연소 공정 매개변수(들)의 실린더별 조정의 상기 실린더들에 대해 평균을 계산하고, 및
상기 연소 공정 매개변수(들)의 사이클에서 상기 실린더별 조정을 상기 연소 공정 매개변수 조정의 계산된 평균으로부터 미리 결정된 최대 편차 범위로 제한하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 크로스헤드(9)가 포함된 대형 저속 2행정 단류 소기식 터보차징 내연기관.In a large low-speed two-stroke single-flow scavenging turbocharged internal combustion engine with a crosshead (9),
A plurality of cylinders (1) having:
exhaust valve (4);
an exhaust valve operating system (46) for operating the exhaust valve (4) and
A fuel delivery system (30) for delivering a first amount of fuel to the specific cylinder (1)
an exhaust gas driven turbocharger (5) for pressurizing the scavenging air of the cylinder (1); and
A controller 55 configured to control one of the combustion process parameters of fuel amount, fuel injection start timing, and exhaust valve closing timing for each cylinder,
The controller 55 adjusts the combustion process parameters ( are configured to individually control the
The controller is,
Calculate an average for the cylinders of the cylinder-specific adjustments of the combustion process parameter(s), and
A large crosshead (9), characterized in that it is configured to limit the cylinder-specific adjustment in a cycle of the combustion process parameter(s) to a predetermined maximum deviation range from the calculated mean of the combustion process parameter adjustment. Low-speed two-stroke single-flow scavenging turbocharged internal combustion engine.
상기 컨트롤러(55)는 상기 연소 공정 매개변수 조정의 계산된 평균으로부터 미리 결정된 최대 편차 범위로서 윈도를 정의하고,
상기 연소 공정 매개변수(들)의 사이클에서 상기 실린더별 조정을 상기 윈도 내의 조정으로 제한하도록 구성되는, 크로스헤드(9)가 포함된 대형 저속 2행정 단류 소기식 터보차징 내연기관.According to clause 30,
The controller 55 defines a window as a predetermined maximum deviation range from the calculated mean of the combustion process parameter adjustment,
A large, low-speed, two-stroke, single-flow, scavenging, turbocharged internal combustion engine with a crosshead (9), configured to limit the cylinder-specific adjustments in a cycle of the combustion process parameter(s) to adjustments within the window.
상기 윈도의 범위는 상기 연소 공정 매개변수 조정의 상기 계산된 평균으로부터 플러스의 방향으로 제1 범위 및 마이너스의 방향으로 제2 범위를 갖는, 크로스헤드(9)가 포함된 대형 저속 2행정 단류 소기식 터보차징 내연기관.According to clause 31,
The range of the window has a first range in the plus direction and a second range in the minus direction from the calculated average of the combustion process parameter adjustments. Turbocharged internal combustion engine.
상기 윈도는 연소 공정 매개변수에 따라 다른, 크로스헤드(9)가 포함된 대형 저속 2행정 단류 소기식 터보차징 내연기관.According to clause 32,
A large, low-speed, two-stroke, single-flow, scavenging, turbocharged internal combustion engine with a crosshead (9), wherein the window varies depending on the combustion process parameters.
상기 플러스의 정도는 미리 결정된 제1 크기를 가지며, 상기 마이너스의 정도는 미리 결정된 제2 크기를 갖는, 크로스헤드(9)가 포함된 대형 저속 2행정 단류 소기식 터보차징 내연기관. According to claim 32 or 33,
The large low-speed two-stroke single-flow scavenging turbocharged internal combustion engine with a crosshead (9), wherein the degree of plus has a first predetermined magnitude, and the degree of minus has a second predetermined magnitude.
상기 컨트롤러(55)는 상기 연소 공정 매개변수의 상기 주기적 조정의 한 사이클 또는 복수 사이클 동안 상기 연소 공정 매개변수(들)에 대한 상기 실린더들의 실린더별 조정의 평균을 계산하도록 구성되는, 크로스헤드(9)가 포함된 대형 저속 2행정 단류 소기식 터보차징 내연기관. According to clause 30,
The controller 55 is configured to calculate an average of the cylinder-by-cylinder adjustments to the combustion process parameter(s) during one or multiple cycles of the periodic adjustment of the combustion process parameters. ) A large, low-speed, two-stroke, single-flow, scavenging, turbocharged internal combustion engine.
상기 연소 공정 매개변수(들)의 조정은 단일 사이클에 대한 조정인, 크로스헤드(9)가 포함된 대형 저속 2행정 단류 소기식 터보차징 내연기관을 작동하는 방법.According to clause 29,
A method of operating a large, low-speed, two-stroke, single-flow, scavenging, turbocharged internal combustion engine with a crosshead (9), wherein the adjustment of the combustion process parameter(s) is for a single cycle.
적어도 하나의 연소 공정 매개변수는 연료량, 연료 분사 시작 타이밍 및/또는 배기 밸브 폐쇄 타이밍을 포함하는, 크로스헤드(9)가 포함된 대형 저속 2행정 단류 소기식 터보차징 내연기관을 작동하는 방법.According to clause 29,
A method of operating a large, low-speed, two-stroke, single-flow, scavenging, turbocharged internal combustion engine with a crosshead (9), wherein the at least one combustion process parameter includes fuel quantity, fuel injection start timing and/or exhaust valve closing timing.
상기 연소 공정 매개변수(들)에 대한 상기 실린더별 설정값은 상기 연소 공정 매개변수(들)에 대한 공통 설정값의 오프셋인, 크로스헤드(9)가 포함된 대형 저속 2행정 단류 소기식 터보차징 내연기관을 작동하는 방법.According to clause 29,
Large, low-speed, two-stroke, single-flow scavenging turbocharging with crosshead (9), wherein the cylinder-specific setpoint for the combustion process parameter(s) is an offset of the common setpoint for the combustion process parameter(s). How to operate an internal combustion engine.
상기 내연기관의 작동 조건은 엔진 속도, 엔진 부하, 실린더 피크 압력, 실린더 연소 압력, 실린더 평균 지시 압력, 소기 압력 연료 유형, 주변 습도 및 주변 온도 중 하나 이상인, 크로스헤드(9)가 포함된 대형 저속 2행정 단류 소기식 터보차징 내연기관을 작동하는 방법. According to clause 29,
The operating conditions of the internal combustion engine are one or more of engine speed, engine load, cylinder peak pressure, cylinder combustion pressure, cylinder average indicated pressure, scavenging pressure fuel type, ambient humidity and ambient temperature. How to operate a two-stroke, single-flow, turbocharged internal combustion engine.
상기 내연기관은,
다음을 갖는 복수의 실린더(1); 및
배기 밸브(4),
상기 배기 밸브(4)를 작동하기 위한 배기 밸브 작동 시스템(46),
상기 특정 실린더(1)에 제1 연료량을 전달하기 위한 연료 전달 시스템(30),
상기 실린더(1)의 소기를 가압하기 위한 배기가스 구동 터보차저(5);를 포함하고,
상기 방법은,
연료량, 연료 분사 시작 타이밍 및 배기 밸브 폐쇄 타이밍 중 적어도 하나의 연소 공정 매개변수를 실린더별로 제어하는 단계; 및
상기 연소 공정 매개변수(들)에 대한 공통 또는 실린더별 설정값을 주기적으로 실린더별로 조정함으로써 상기 내연기관의 작동 조건의 함수로서 상기 실린더(1)의 상기 연소 공정 매개변수(들)를 개별적으로 제어하는 단계;를 포함하고,
상기 연소 공정 매개변수(들)에 대한 실린더별 조정의 평균을 계산하는 단계,
상기 연소 공정 매개변수(들) 조정의 상기 계산된 평균 주위의 윈도를 결정하는 단계; 및
상기 연소 공정 매개변수(들)의 사이클에서 상기 실린더별 조정을 상기 연소 공정 매개변수 조정의 계산된 평균으로부터 미리 결정된 최대 편차 범위로 제한하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 크로스헤드(9)가 포함된 대형 저속 2행정 단류 소기식 터보차징 내연기관을 작동하는 방법.
A method of operating a large, low-speed, two-stroke, single-flow, scavenging, turbocharged internal combustion engine with a crosshead (9), comprising:
The internal combustion engine is,
A plurality of cylinders (1) having: and
exhaust valve (4);
an exhaust valve operating system (46) for operating the exhaust valve (4),
A fuel delivery system (30) for delivering a first amount of fuel to the specific cylinder (1),
It includes an exhaust gas driven turbocharger (5) for pressurizing the scavenging air of the cylinder (1),
The method is:
Controlling at least one combustion process parameter of fuel amount, fuel injection start timing, and exhaust valve closing timing for each cylinder; and
Individually controlling the combustion process parameter(s) of the cylinder 1 as a function of the operating conditions of the internal combustion engine by periodically adjusting common or cylinder-specific setpoints for the combustion process parameter(s) on a cylinder-by-cylinder basis. It includes;
calculating an average of the cylinder-specific adjustments to said combustion process parameter(s);
determining a window around the calculated mean of adjustment of the combustion process parameter(s); and
limiting the cylinder-specific adjustments in a cycle of the combustion process parameter(s) to a predetermined maximum deviation range from the calculated average of the combustion process parameter adjustments. How to operate a large, low-speed, two-stroke, single-flow, scavenging, turbocharged internal combustion engine included.
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