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KR20150098580A - 내연기관의 운전방법 - Google Patents

내연기관의 운전방법 Download PDF

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KR20150098580A
KR20150098580A KR1020150022262A KR20150022262A KR20150098580A KR 20150098580 A KR20150098580 A KR 20150098580A KR 1020150022262 A KR1020150022262 A KR 1020150022262A KR 20150022262 A KR20150022262 A KR 20150022262A KR 20150098580 A KR20150098580 A KR 20150098580A
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conduit
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헤르베르트 코페체크
안드레아스 비어겔
슈테판 쉬이스틀
니콜라우스 스피라
미하엘 발트하르트
Original Assignee
게 옌바허 게엠베하 운트 콤파니 오게
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Abstract

본 발명은 충전공기(A)가 가변충전압력(pa) 및/또는 가변충전공기량에 따라 공급되는 적어도 하나의 연소실(2)을 포함하는 내연기관(1), 특히 가스엔진과 같은 내연기관(1)의 운전방법으로서, 실린더압력값(pi)이 적어도 하나의 연소실(2)에 배치된 센서의 적어도 하나의 측정값(pc)으로부터 확인되는 내연기관의 운전방법으로, 실린더압력값(pi)이 실린더압력 목표값(ps)에 대하여 설정값 또는 설정값들로서 충전압력(pa) 및/또는 충전공기량을 변화시켜 조절되며, 실린더압력 목표값(ps)이 내연기관(1)의 출력(P)에 따라서 선택된다.

Description

내연기관의 운전방법 {METHOD OF OPERATING AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은 충전공기(charge air)가 가변충전압력 및/또는 가변충전공기량에 따라 공급되는 적어도 하나의 연소실을 포함하는 내연기관, 특히 가스엔진과 같은 내연기관의 운전방법에 관한 것으로, 실린더압력값이 적어도 하나의 연소실에 배치된 실린더압력센서의 적어도 하나의 측정값으로부터 확인되고, 실린더압력값이 실린더압력 목표값에 대하여 충전압력 및/또는 충전공기량을 변화시켜 조절되며, 실린더압력 목표값이 내연기관의 출력에 따라서 선택되는 내연기관의 운전방법에 관한 것이고, 상기 언급된 방법을 수행하기 위한 조절장치와 내연기관에 관한 것이다.
내연기관의 질소산화물 배출(NOx 배출)에 관한 주요영향요인의 하나는 람다값(lambda value)으로 알려진 공연비(ratio of air to fuel)이다.
종래기술에서는 실질적으로 일정한 NOx 배출이 이루어질 수 있도록 하는 조건으로서 내연기관의 충전압력과 출력사이의 관계가 실질적으로 선형의 관계인 것이 알려져 있다. 이와 같이 특허문헌 EP 0 259 382 B1은 실질적으로 일정한 NOx 배출이 이루어질 수 있도록 하기 위하여, 내연기관의 출력에 따른 충전압력에 대한 목표값을 사전에 설정하고 실제충전압력이 사전에 결정된 목표값에 일치할 때까지 공연비를 변화시킴으로써 내연기관의 출력에 따라서 내연기관에 공급되는 연료공기혼합물의 공연비, 또는 람다값을 조절하는 방법을 기술하고 있다.
이러한 방식의 조절에 의하여, 공연비를 확인하기 위한 람다 프로브(lambda probe)의 제공을 확실히 생략할 수 있으나, 이 점에 관하여 사실은 NOx 배기가스의 발생에 관한 실제주요요인이 연소실에 공급되는 충전공기의 충전압력이 아니고 연소실에서 연소에 사용될 수 있는 공기량인 점을 고려하고 있지 않다. 이 점에 관하여, 내연기관의 운전중에 연소실내의 공기량은 예를 들어 연소실의 흡입 또는 배출밸브의 마모현상에 의하여 원인이 될 수 있는 변화에 영향을 받을 수 있다.
내연기관에 공급되는 공기량을 조절하는 방법이 종래기술로부터 알려져 있다. 특허문헌 EP 1662121은 내연기관을 제어하는 방법을 기술하고 있는바, 추정된 총가스량이 내연기관의 제어장치를 위한 입력파라메타로서 사용된다. 이를 위하여 예를 들어 가스공급량이 연소실압력으로부터 계산되고 추정값이 흡기장치의 제어수단으로 보내진다.
특허문헌 EP 1162357은 연소실 압력을 검출하는 단계와 이로부터 내연기관의 충전압력 또는 배기가스 배압(exhaust gas back pressure)을 추론하는 단계를 포함하는 방법을 기술하고 있다. 이 특허문헌에 기술된 방법의 목적은 연소실압력과 충전압력 또는 배기가스 배압의 관계에 의하여 충전압력센서 또는 배기가스 배압센서를 생략할 수 있도록 하는 것이다.
특허문헌 EP 2698521은 각 실린더 차이를 고려하는 방법을 기술하고 있다. 이 경우에 있어서, 실린더의 실린더 신호는 공통의 목표값에 대하여 설정되지 않고, 적합한 실린더 목표값이 각 실린더에 대하여 설정되어 어느 목표값에 의하여 실린더 파라메타에서 실린더 각각의 차이가 고려될 수 있다.
특허문헌 DE 10 2012 021778은 혼합충전형 가스엔진에서 공급도의 편차를 보상하는 방법을 기술하고 있는바, 각 예비연소실에 공급되는 연소가스의 양이 실린더 또는 실린더 뱅크(cylinder bank) 마다 다른 공급정도의 편차가 보상되도록 적응된다.
본 발명의 목적은 상기 언급된 종래기술의 결점을 해소하고 종래기술 보다 개선된 내연기관의 운전방법, 및 이에 상응하게 개선된 조절장치와 내연기관을 제공하는데 있다. 특히 본 발명의 목적은 연소실에서 공기량의 변화를 감안할 수 있도록 하는데 있다.
본 발명에 따른 방법에서 이러한 목적은 청구범위 제1항의 특징부에 의하여 달성된다. 본 발명의 유리한 구성들이 첨부된 청구범위에서 설명된다.
따라서, 본 발명에 따라 충전압력 및/또는 충전공기량을 변화시킴으로써 실린더 압력값이 내연기관의 출력에 따른 실린더압력 목표값에 적응될 수 있도록 조절된다.
연소실 또는 실린더의 실린더압력은 이러한 연소실의 공기량 또는 실린더충전량을 나타낸다. 따라서, 연소실의 실린더압력을 확인함으로써 연소실내에 존재하는 공기량을 추론할 수 있다.
본 발명의 방법에 적합한 센서는 압축곡선의 특징, 즉, 단순히 피크압력이 아닌 점화전의 압축패턴을 기록할 수 있어야 한다.
혼합물의 점화와 연소에 의하여 부가적인 효과가 자연적으로 압축곡선에 중첩된다. 연소실내에 존재하는 공기량을 의미있게 추론할 수 있도록 하기 위하여 연소전에 압축곡선의 특징이 검출된다.
연소실의 실린더압력은 여러 가지 방법으로 확인될 수 있다. 일반적으로 압전 또는 압전저항식으로 작동하는 실린더압력센서 외에도 다른 센서가 기본적으로 고려될 수 있다.
따라서 이후에 "실린더압력 측정값"이라 함은 실린더압력을 직접적으로 측정하지 않으나 예를 들어 실린더압력의 특징을 보이는 신호 또는 계산을 통하여 실린더압력으로 전환될 수 있는 신호를 발생하는 센서에 의한 측정값을 포함한다. 따라서, 본 발명에서 센서라는 용어는 기재된 조건에 따라서 실린더압력을 측정하는데 적합한 모든 센서를 포함한다.
본 발명의 특별한 이점은 조절을 위한 목표 파라메타가 실린더압력(예를 들어 충전압력이 아님)이고 실린더압력 목표값이 내연기관의 출력으로부터 도출되는 것이다. 이와 같이 함으로써, 내연기관의 조절은 가스교환 및 밸브제어의 여러 관류계수 때문에 사소한 문제로 충전압력과 실린더압력이 상대측으로 전환되지 않으므로 종래기술로서 알려진 방법에 비하여 실질적으로 양호하게 성공적으로 이루어질 수 있다.
출력에 따라서 선택되는 실린더압력에 대한 조절에 의하여 영향을 주는 이들 파라메타가 별도로 고려될 필요가 없으나, 조절은 배출에 중요한 파라메타에 정확히 작용한다.
공기량 또는 실린더충전량을 측정하기 위한 다수의 가능한 선택이 있다.
이와 같이 실린더충전량은 어떤 위치[예를 들어 연소실을 한정하는 피스턴의 상사점(top dead center point: TDC)에 이르기 전의 50도의 크랭크샤프트 각도]에서 점화하기 전에 실린더압력의 압축라인부터의 단일값으로부터 측정될 수 있다. 또한, 다수의 값을 평균할 수 있다(예를 들어 0.1도의 크랭크샤프트 각도의 해상도일 때 50도의 크랭크샤프트 각도로부터 48도의 크랭크샤프트 각도 사이의 범위로부터 21개 값).
또한 실린더충전량은 다음의 폴리트로프 등식(polytropic equation)에 의하여 압축라인에서 하사점 또는 다른 포인트에 대한 폴리트로프 외삽법(polytropic extrapolation)에 의하여 측정될 수 있다.
Figure pat00001
여기에서, n 은 실린더의 열전달조건과 가스조성으로부터 결정되고 일정하게 유지되는 폴리트로프 지수를 나타내고, V1 은 제1순간(예를 들어, 엔진의 기하학적인 조건으로부터 알려진 하사점)에서 실린더의 체적을 나타내며, V2 는 제2순간(예를 들어, 엔진의 기하학적인 조건으로부터 알려진 TDC 전의 50도의 크랭크샤프트 각도)에서 실린더의 체적을 나타내고, p2 는 측정으로부터 제2순간(예를 들어, TDC 전 50도의 크랭크샤프트 각도에서 또는 TDC 전 50도의 크랭크샤프트 각도로부터 48도의 크랭크샤프트 각도 사이의 범위로부터의 평균측정점으로부터)에서 실린더의 압력을 나타내며, p1 은 제1순간에서 실린더내의 계산된 압력을 나타낸다.
이러한 폴리트로프 외삽법은 압축라인의 다수의 포인트에서 또한 수행될 수 있다. 이 경우에 있어서 p1 의 값의 중간 또는 평균값은 실린더충전을 위한 측정으로서 사용될 수 있다.
또한 이러한 방법은 계산된 실린더 압력곡선과 측정된 실린더 압력곡선 사이의 편차가 윈도우의 불연속점에서 또는 전체 압축단계 동안 최소화되도록 적용될 수 있다. 한 가능한 방법에서 제1점(예를 들어 하사점에서)의 시작값이 제2점(예를 들어 TDC 전 50도의 크랭크샤프트 각도에서)으로부터 계산된다. 그리고, 한정된 윈도우(예를 들어 TDC 전 90도와 30도의 크랭크샤프트 각도 사이)에서, p2 의 값이 이러한 윈도우에서 폴리트로프 등식으로부터 계산되고 측정된 값에 대한 편차가 각 값에 대하여 결정된다. 제1점(예를 들어 하사점)의 시작값은 한정된 윈도우(예를 들어 TDC 전 90도와 30도의 크랭크샤프트 각도 사이)에서 측정된 값과 계산된 값 사이의 편차를 최소화하기 위하여 최적화 알고리즘으로 변화될 수 있다. 최소편차를 포함하는 p1 의 이러한 값이 실린더충전을 위한 특성값으로서 이용될 수 있다.
실린더충전량을 측정하는 다른 가능한 방법이 공정계산에 의하여 제공된다. 이러한 경우에 있어서, 실린더내의 공기질량이 실린더내에서 자유롭게 된 에너지(예를 들어 통합형 열법칙으로부터)와 공연비의 특성값으로부터 계산될 수 있다.
내연기관의 출력에 따라서, 실질적으로 일정한 NOx 배출을 위하여 실린더압력 목표값과 내연기관의 출력 사이의 관계는 실질적으로 선형의 관계이다.
내연기관의 각 출력에 대하여 사전에 결정될 수 있는 이러한 실린더압력 목표값은 예를 들어 새로운 내연기관에 대해 적용되며 내연기관의 시운전에 따라 적합하게 교정될 수 있고 예를 들어 운전특성으로 저장될 수 있다.
그러나, 실린더압력의 각 현재의 일반적인 값은 마모현상에 의하여 내연기관의 작동기간동안에 달라질 수 있다. 실린더압력 목표값으로부터 실린더압력값이 편차를 보일 때 각 실린더압력값은 충전공기의 충전압력을 변화시키거나 또는 충전공기량을 변화시킴으로써 또는 이들을 함께 변화시킴으로써 내연기관의 각 출력점과 NOx 배출에 대한 각 디폴트값에 따라 달라지는 실린더압력 목표값에 대하여 조절될 수 있으므로, 마모현상에도 불구하고 내연기관의 작동점(내연기관의 출력과 NOx 배출)이 유지될 수 있다.
연소실에 공급되는 충전공기의 충전압력을 증가시킴으로써 대량의 공기가 압축과 연소단계에 사용되고 실린더압력이 더 높은 값에 이르게 된다.
만약 연소실에 공급되는 충전공기량이 증가되는 경우 대량의 공기가 압축과 연소단계에 사용되고 실린더압력이 더 높은 값에 이르게 된다.
충전공기라는 용어는 본문에서는 폭넓게 사용되고 있으며 예를 들어 공기-연료 혼합물(예를 들어 혼합물-충전형 내연기관) 또는 실질적으로 공기(예를 들어 공기-충전형 내연기관)만을 포함한다.
특별히 바람직한 우선 실시형태에서, 적어도 하나의 측정값이 연소실의 점화전에, 좋기로는 연소실을 한정하는 피스턴의 상사점 위치 이전에 약 30 내지 55도의 크랭크샤프트 각도 사이의 범위, 특히 좋기로는 피스턴의 상사점 위치 이전에 약 35도의 크랭크샤프트 각도 또는 피스턴의 상사점 위치 이전에 약 49도의 크랭크샤프트 각도에서 확인된다. 연소사이클중에 실린더압력에서 시간에 대한 전체 변화는 실린더압력값을 확인하는데 또한 이용될 수 있다. 또한 실린더압력에 대한 다수의 불연속 측정점이 연소사이클중에 확인되고 실린더압력값이 이로부터 확인될 수 있다. 실린더압력측정은 피스턴의 상사점 이전에 실질적으로 49도의 크랭크샤프트 각도의 영역에서 연소공정의 모니터링을 위하여 빈번히 수행되므로, 우선 실시형태에 따라서, 이들 실린더압력측정이 실린더압력값을 확인하기 위하여 이용될 수 있다.
본 발명의 이러한 실시형태는 내연기관의 적어도 두개, 좋기로는 모든 연소실이 각각 실린더압력을 측정하기 위한 센서를 구비하는 것이 특히 유리하고, 문제의 연소실의 각 실린더-개별 압력값이 센서의 적어도 하나의 측정값으로부터 확인되며, 실린더압력값이 연소실의 실린더-개별 압력값으로부터 확인된다. 이와 같은 경우에 있어서, 연소실의 확인된 실린더-개별 압력값의 중간 또는 산술평균값이 실린더압력값으로서 바람직하게 확인될 수 있다. 이와 같이 함으로써, 연소실내에 존재하는 공기량에 대한 내연기관의 모든 연소실의 변화를 고려할 수 있다.
특별히 바람직한 우선 실시형태에서 각 실린더압력 목표값이 질소산화물 배출에 대한 실질적으로 일정한 값을 위해 내연기관의 출력에 따라서 실린더압력 목표값과 내연기관의 출력을 결합하는 것을 포함하는 작동특성으로부터 사전에 결정될 수 있다. 작동특성 또는 출력종속의 실린더압력 목표값 곡선이 내연기관의 출력에 대하여 각 상이한 값에 대한 NOx 배출의 실질적으로 일정한 값을 얻기 것을 목표로, 예를 들어 엔진의 시운전시에 교정을 위하여 실험적으로 확인될 수 있다.
실린더압력을 측정하는 작업은 각 압축사이클에서 이루어지는 것이 좋으나, 측정은 예를 들어 매번 10회째에만 간헐적으로 이루어질 수도 있다.
이 점에 관하여 실질적으로 일정한 NOx 배출이 이루어지는, 실린더압력 목표값과 내연기관의 출력 사이의 상기 언급된 실질적인 선형 관계(작동특성)는 예를 들어 충전공기온도, 공기습도 또는 점화시간 등과 같은 일정한 경계조건에만 적용되는 것이 유념된다. 따라서, 다수의 이러한 작동특성은 예를 들어 여러 충전공기온도, 공기습도레벨 또는 상이한 점화시간(예를 들어 또한 보정함수에 의한)에 대한 것과 같은 여러 경계조건에 대하여 확인되고 저장될 수 있다. 또한 작동특성은 각 경계조건에 대하여 적합한 보정함수에 따라서 적응된다.
내연기관의 출력 또는 이러한 출력에 준하는 출력등가값이 예를 들어 내연기관에 결합된 발전기의 공급전력으로부터 측정될 있다. 이는 또한 내연기관의 회전속도 및 토크로부터 또는 발전기의 전력 및 효율레벨로부터 기계적인 동력의 형태로 확인될 수 있다. 만약 소비단의 소비전력이 내연기관 또는 발전기의 회전속도에 의하여 알려진 경우 이는 또한 회전속도에 의하여 확인될 수 있다. 또한 내연기관의 출력 또는 출력등가값이 잘 알려진 바와 같이 실린더-개별 출력제공(power contributions)의 중간 또는 평균값(예를 들어 내연기관의 연소실의 표시 또는 유효평균압력)으로부터 측정될 수 있다. 모든 실린더에 대하여 평균한 출력이 출력제공으로부터 계산될 수 있고 목표실린더압력이 이로부터 측정될 수 있다. 만약 이러한 목표실린더압력에 대하여 편차가 있다면 충전압력이 달라질 수 있고 목표로부터 실제 실린더압력까지의 델타(delta)가 최소화될 수 있다.
또한 실린더-개별 목표실린더압력은 각 실린더에 대하여 측정된 출력제공으로부터 측정될 수 있다. 이에 기반하여 실제 실린더압력에 대하여 목표의 델타는 실린더-개별 방식으로 최소화된다. 이러한 변화는 예를 들어 가변밸브기어의 경우와 같이 실린더압력이 실린더-개별방식으로 조절될 수 있는 경우에 그 자체로서 보여준다.
본 발명의 이러한 실시형태는 충전공기가 공기공급도관을 통하여 적어도 하나의 연소실로 공급되는 경우 특히 유리한바, 충전압력은 공기공급도관에 배치된 적어도 하나의 조정장치에 의하여, 좋기로는 압축기 바이패스 밸브 및/또는 스로틀 플랩(throttle flap)의 조절에 의하여 달라진다. 이러한 경우에 있어서 압축기를 바이패스시키기 위한 압축기 바이패스 밸브가 압축기 유입구를 압축기 유출구에 연결하는 압축기 바이패스도관에 배치될 수 있다.
다른 실시형태에서 적어도 하나의 연소실에 공급되는 충전공기량은 가변밸브기어에 의하여 변화된다. 가변밸브기어에 의하여 밸브개방시간 및/또는 밸브 리프트 곡선 및/또는 유입 및 배기밸브의 로브분리(lobe separation)가 달라질 수 있다. 만약 예를 들어 실린더압력이 증가되는 경우, 고려된 충전공정에서 다량의 공기가 적어도 하나의 실린더로 공급될 수 있도록 가변밸브기어가 영향을 받는다.
다른 실시형태에서 충전공기는 압축기가 구비된 공기공급도관에 의하여 적어도 하나의 연소실에 공급될 수 있게 되어 있는바, 압축기가 내연기관의 배기가스도관의 배기가스터빈에 결합되고, 충전압력이 배기가스터빈의 터빈 블레이드(turbine blade)의 변위에 의하여 또는 배기가스도관의 배기가스 터빈의 바이패스 밸브의 조절에 의하여 달라지며, 배기가스 터빈의 바이패스 밸브는 직접 배기가스 터빈 유입구를 배기가스 터빈의 유출구에 연결하는 배기가스 바이패스도관에서 배기가스 터빈을 바이패스시키기 위하여 배치된다. 압축기에 대한 배기가스 터빈의 기계적인 결합에 의하여, 배기가스 터빈의 회전속도를 포함하는 변화는 압축기의 회전속도에도 작용하여 충전압력에 작용한다. 이러한 경우에 있어서, 배기가스 터빈의 조절가능한 터빈 블레이드는 소위 가변형 터빈구조의 형태일 수 있다. 소위 웨이스트 게이트(waste gate)가 배기가스 터빈의 바이패스 밸브로서 제공될 수 있다.
특별히 바람직한 실시형태에 따라서 충전공기를 포함하는 연료-공기 혼합물이 적어도 하나의 연소실로 주입될 수 있으며, 충전압력은 연료-공기 혼합물의 공연비의 변화시 및/또는 변화후에 내연기관의 출력에 따라서 조절되는 충전공기의 충전압력에 의하여, 연료-공기 혼합물의 공연비의 조절에 의해 변화된다.
이와 같은 경우에 있어서, 실린더압력 목표값으로부터 실린더압력값의 편차가 있을 때 연료-공기 혼합물의 공연비가 변화된다. 공연비의 이러한 변화에 의하여 추가로 조정함이 없이 내연기관의 변화된 출력을 설정하는 것이 가능하다. 출력에서 이러한 원치않는 변화는 내연기관의 출력을 실질적으로 일정하게 유지하기 위하여 내연기관의 출력에 따라서 변경되는 충전공기의 충전압력에 의하여 상쇄된다. 실린더압력값은 충전공기의 충전압력에서 이러한 변화에 의하여 실린더압력 목표값으로 순응적으로 조절된다. 이러한 경우에 있어서, 내연기관의 출력에 따른 충전공기의 충전압력 또는 공기량의 변화는 종래기술에서 알려진 출력조절기에 의하여 구현될 수 있다.
특히 혼합물-충전형 내연기관의 경우에 연료-공기 혼합물로서 충전공기가 혼합기를 구비한 공기공급도관에 의하여 적어도 하나의 연소실로 공급될 수 있으며, 연료의 주입을 위한 연료도관과 공기의 주입을 위한 공기도관이 혼합기측으로 개방되고 혼합기의 혼합기 유출구가 공기공급도관측으로 개방되어 있으며, 충전공기의 공연비가 혼합기 바이패스 밸브의 조절에 의하여 변화되고, 혼합기를 바이패스시키기 위한 혼합기 바이패스 밸브가 공기도관을 혼합기 유출구에 직접 연결하는 혼합기 바이패스 도관에 배치된다.
또한 충전공기의 공연비는 연료도관에 배치된 연료밸브의 조절에 의하여 변화될 수 있으며, 연료도관에 의하여 혼합기에 공급되는 연료량은 연료밸브의 위치를 변경시킴으로써 변화된다.
특히 공기-충전형 내연기관의 경우에 연료-공기 혼합물은 충전공기 및 연료를 포함하며, 충전공기는 공기공급도관에 의하여 적어도 하나의 연소실에 공급되고 연료는 적어도 하나의 연료계량밸브가 구비된 연료공급도관에 의하여 적어도 하나의 연소실에 공급되며, 연료-공기 혼합물의 공연비는 적어도 하나의 연료계량밸브의 위치를 변경시킴으로써 변화된다. 이러한 경우에 있어서 적어도 하나의 연료계량밸브는 소위 포트 인젝션 밸브(port injection valve)일 수 있다.
청구항 제13항에 기술된 바와 같이, 적어도 하나의 연소실이 구비된 내연기관의 실린더압력값을 조절하기 위한 조절장치가 보호청구된다.
부가적으로 청구항 제14항에 기술된 바와 같이 내연기관에 대하여 보호청구된다. 내연기관의 유리한 구성들이 첨부된 청구항에 열거되어 있다.
적어도 하나의 연소실이 구비된 내연기관의 실린더압력값을 조절하기 위하여 제안된 조절장치에서, 충전공기가 내연기관의 공기공급도관에 의하여 적어도 하나의 연소실에 가변충전압력으로 주입될 수 있고, 적어도 하나의 연소실에 실린더압력을 측정하기 위한 센서가 구비되어 있으며, 센서의 적어도 하나의 측정값이 신호라인에 의하여 조절장치로 보내질 수 있고, 내연기관의 출력을 확인하기 위한 출력측정장치가 제공되어 있으며, 출력이 다른 신호라인에 의하여 조절장치에 보내질 수 있는 내연기관의 실린더압력값의 조절장치에 있어서, 조절장치가 센서의 적어도 하나의 측정값으로부터 실린더압력값을 확인하고, 내연기관의 출력에 따른 실린더압력 목표값으로부터 실린더압력값의 편차가 있는 경우 충전압력을 변화시키기 위한 조절장치가 실린더압력값과 실린더압력 목표값이 일치할 때까지 제어라인에 의하여 조정신호를 적어도 하나의 조정장치로 보내며, 바람직하게는 적어도 하나의 조정장치가 내연기관의 공기공급도관 또는 배기가스도관에 배치된다.
제안된 내연기관은 실린더압력 센서가 구비된 적어도 하나의 연소실과 제안된 조절장치를 갖는다. 스로틀 플랩 또는 압축기 바이패스 밸브가 예를 들어 조정장치로서 공기공급도관에 제공될 수 있다.
다른 방식으로 또는 부가적으로, 공기공급도관내에 배치된 압축기에 결합되고 조정가능한 터빈 블레이드 및/또는 바이패스를 위한 배기가스 터빈 바이패스 밸브를 갖는 배기가스 터빈이 조정장치로서 내연기관의 배기가스도관에 제공될 수 있다.
특별히 공기공급도관에 혼합기가 구비된 혼합물-충전형 내연기관의 경우에 있어서, 혼합기를 바이패스하기 위한 혼합기 바이패스 밸브 또는 혼합기측으로 개방된 연료도관의 연료밸브가 조정장치로서 제공될 수 있다.
특별히 연료가 연료공급도관에 의하여 적어도 하나의 연소실로 주입될 수 있는 공기-충전형 내연기관의 경우에 있어서, 적어도 하나의 연료계량밸브(예를 들어 포트 인젝션 밸브)가 조정장치로서 연료공급도관에 배치될 수 있다.
본 발명의 상세한 내용과 이점들이 첨부도면을 참조하여 상세히 설명될 것이다.
도 1은 내연기관의 출력에 따라서 실린더압력 목표값을 사전에 설정하기 위한 작동특성을 보인 예시도.
도 2 내지 도 8은 제안된 내연기관의 여러 실시형태의 예를 보인 개략 블록 회로도.
도 9는 크랭크샤프트 각도에 대한 연소실압력의 그래프로 나타낸 내연기관의 실린더압력 패턴을 보인 예시도.
도 1은 내연기관(1)으로부터 실질적으로 일정한 NOx 배출의 추정에 대한 실린더압력 목표값(ps)과 내연기관(1)(여기에서는 도시하지 않았음)의 출력(P) 사이의 관계를 예를 들어 보인 것이다. 여기에서 보인 바와 같이, 실린더압력 목표값(ps)과 내연기관(1)의 출력(P) 사이는 거의 선형관계를 보인다. 출력(P)의 백분율은 발전기에 결합된 고정형 가스엔진의 형태일 수 있는 내연기관(1)의 공칭출력과 관련이 있다.
도 2는 발전기(24)에 잘 알려진 방법으로 연결된 내연기관(1)을 보인 개략적인 블록 회로도이며, 여기에서 발전기(24)는 이러한 발전기(24)에 연결된 전력공급네트워크(도시하지 않았음)에 전기적인 에너지를 공급할 수 있다. 이러한 예에서 내연기관(1)은 실린더압력을 측정하는데 적합한 센서(3)를 각각 구비하고 있는 4개의 연소실(2)을 갖는다. 이들 연소실(2)에는 공기공급도관(5)을 통하여 충전공기(A)가 공급된다. 도시된 예에서, 공기공급도관(5)은 내연기관(1)의 배기가스도관(10)에서 배기가스터빈(9)에 잘 알려진 방식으로 터보과급기축(25)에 의해 연결된 압축기(8)를 갖는다.
이러한 예에서, 공기(L)는 공기공급도관(5)으로 주입되고 압축기(8)에 의하여 압축되고 충전압력(ps)에서 충전공기(A)로서 연소실(2)에 공급된다. 도시된 내연기관(1)은 공기-충전형 엔진으로서, 충전공기(A)에 부가하여, 이에 연소가스의 형태인 연료(G)가 연료공급도관(31)에 의하여 연소실(2)에 공급된다. 이러한 공급은 예를 들어 각 연소실(2)에 대한 요구된 연료량을 개별적으로 계량할 수 있는 적합한 연료계량밸브(28)(예를 들어 포트 인젝션 밸브)에 의하여 이루어질 수 있다.
센서(3)의 데이터(pc)는 적합한 신호라인(20)에 의하여 조절장치(19)에 보내진다. 이러한 예에서, 조절장치(19)는, 예를 들어 센서(3)로부터의 데이터(pc )로부터 확인되는 연소실(2)의 각 실린더-개별 압력값에 의하여 그리고 실린더압력값(pi)으로서 확인되는 연소실(2)의 확인된 실린더-개별 압력값의 중간값 또는 산술평균값에 의하여, 신호로 보내진 데이터(pc)로부터 실린더압력값(pi)을 확인하는 실제값확인수단(26)을 갖는다.
이러한 예에서, 내연기관(1)의 출력(P)은 출력측정장치(21)에 의하여 확인되는 발전기(24)에 의하여 공급되는 전력에 의하여 확인되고 신호라인(20)에 의하여 조절장치(19)로 보내진다. 발전기(24)의 전력은 실질적으로 내연기관(1)에 의하여 공급되는 출력(P)과 일치한다.
내연기관(1)의 상응하는 출력점(P)에 대하여 제공되는 실린더압력 목표값(ps)은 조절장치(19)에 저장된 작동특성(4)에 의하여 확인된다. 조절장치(19)의 조절기(27)는 실린더압력 목표값(ps)에 대하여 실린더압력값(pi)으로부터 편차가 있는지의 여부를 확인한다. 만약 이러한 편차가 존재한다면 이에 상응하는 조정신호가 제어라인(22)에 의하여 해당 조정장치로 보내지며, 여기에서 충전압력(pa)은 실린더압력값(pi)이 실린더압력 목표값(ps)에 일치할 때까지 조정장치의 설정에 의하여 변화된다.
도시된 실시형태에서 제1 조정장치가 공기공급도관(5)에 스로틀 플랩(7)의 형태로 제공되고 조절장치(19)로부터 제어라인(22)을 통하여 상응하는 조정신호로 작동될 수 있다. 다른 조정장치로서 터보과급기의 배기가스터빈(9)이 가변터빈구조를 포함하고 제어라인(22)을 통하여 조절장치(19)로부터 적합한 조정신호가 배기가스터빈(9)에 보내질 수 있다. 따라서, 스로틀 플랩(7)의 위치의 변경 및/또는 배기가스터빈(9)의 터빈구조의 변경에 의하여, 실린더압력값(pi)과 실린더압력 목표값( ps)이 일치할 때까지 충전압력(pa)의 상응하는 변화가 이루어질 수 있다.
도 3은 제안된 내연기관(1)의 다른 예를 보인 것으로, 이 예에서 내연기관(1)의 출력(P)은 내연기관(1)에 배치된 출력측정장치(21)에 의하여 내연기관(1)에서 직접적으로 확인되고 신호라인(20)을 통하여 조절장치(19)로 보내진다. 이러한 예에서, 공기공급도관(5)은 스로틀 플랩(7)을 가지지 않으나, 여기에 압축기(8)를 바이패스하기 위한 압축기 바이패스 밸브(6)가 압축기 유입구(8a)를 직접적으로 압축기 유출구(8b)로 연결하는 압축기 바이패스도관(23)에 조정장치로서 배치된다. 압축기 바이패스 밸브(6)의 밸브위치를 변화시키기 위하여 조정신호가 조절장치(19)로부터 제어라인(22)을 통하여 압축기 바이패스 밸브(6)에 보내질 수 있다. 이러한 예에서, 배기가스측에는 다른 조정장치로서, 배기가스 터빈 유입구(9a)를 직접적으로 배기가스 터빈 유출구(9b)에 연결하는 배기가스 바이패스도관(12)에 배기가스 터빈(9)을 바이패스하기 위한 배기가스 터빈 바이패스 밸브(11)가 제공되고, 배기가스 터빈 바이패스 밸브(11)의 밸브위치를 변화시키기 위하여, 조정신호가 조절장치(19)로부터 제어라인(22)을 통하여 배기가스 터빈 바이패스 밸브(11)에 보내질 수 있다.
도 4는 제안된 내연기관(1)의 다른 예를 개략적으로 보인 블록회로도이다. 이러한 예에서, 내연기관(1)은 공기공급도관(5)이 혼합기(13)를 구비하는 혼합물-충전형 가스엔진이다. 연료(G)를 주입하기 위한 연료도관(14)과 공기(L)를 주입하기 위한 공기도관(15)이 혼합기(13) 측으로 개방되어 있다. 혼합기(13)의 혼합기 유출구(13a)는 공기공급도관(5) 측으로 개방되어 있어 이에 의하여 혼합기 유출구(13a)로부터 나오는 연료-공기 혼합물이 충전공기(A)의 형태로 연소실(2)에 주입된다. 이러한 실시형태에서 조정장치로서 혼합기(13)를 바이패스하기 위한 혼합기 바이패스 밸브(16)가 공기도관(15)을 혼합기 유출구(13a)에 직접적으로 연결하는 혼합기 바이패스도관(17)에 배치되고, 혼합기 바이패스 밸브(16)의 밸브위치를 변경시키기 위하여 조정신호가 제어라인(22)을 통하여 혼합기 바이패스 밸브(16)에 조절장치(19)에 의해 보내질 수 있다. 아울러 다른 조정장치로서 스로틀 플랩(17)이 공기공급도관(5)에 배치되고, 스로틀 플랩(7)의 위치를 변경시키기 위하여 조정신호가 조절장치(19)로부터 제어라인(22)을 통하여 스로틀 플랩(7)으로 보내진다.
도 5는 혼합물-충전형 가스엔진의 형태이고 공기공급도관(5)에 혼합기(13)가 구비된 내연기관(1)의 다른 예를 보인 것이다. 이러한 예에서, 연료밸브(18)가 조정장치로서 연료도관(14)에 배치되고, 연료밸브(18)의 밸브위치를 변경시키기 위하여 조정신호가 조절장치(19)에 의하여 제어라인(22)을 통해 연료밸브(18)측으로 보내질 수 있다.
도 6은 공기-충전형 내연기관(1)의 다른 예를 보인 것이다. 내연기관(1)의 연소실(2)에는 공기공급도관(5)을 통하여 압축공기(L)의 형태인 충전공기(A)와 연료공급도관(31)을 통하여 연료(G)가 공급된다. 연료(G)의 계량공급을 위하여 연료공급도관(31)에 적어도 하나의 연료계량밸브(28)가 구비된다. 바람직하기로는 각 연료계량밸브(28)가 실린더-개별 연료계량공급을 위하여 각 연소실(2)에 제공될 수 있다.
도면을 간명하게 보이기 위하여 도면에서는 단 하나의 연료계량밸브(28)만을 도시하였으며, 통상적으로 적어도 하나의 이러한 연료계량밸브가 각 실린더에 당연히 결합된다.
따라서 충전공기(A)와 연료(G)를 포함하는 연료-공기 혼합물이 연소실(2)에 공급된다. 이러한 예에서, 적어도 하나의 연료계량밸브(28)가 조정장치이고, 적어도 하나의 연료계량밸브(28)의 밸브위치를 변경시키기 위하여 조정신호가 조절장치(19)에 의하여 제어라인(22)을 통해 적어도 하나의 연료계량밸브(28)로 보내질 수 있다.
실린더압력 목표값(ps)으로부터 실린더압력값(pi)에 편차가 있을 때, 연료-공기 혼합물의 공연비가 이러한 조정장치에 의하여 변경된다. 공연비의 이러한 변화로 인해 추가 조정없이 내연기관(1)의 변화된 출력(P)이 발생한다. 이러한 예에서 제공된 출력조절기(29)는 내연기관(1)의 출력(P)을 검출하고, 이는 신호라인(20)을 통하여 출력측정장치(21)에 의하여 신호화되고 적합한 라인(30)을 통하여 압축기 바이패스 밸브(6) 및/또는 배기가스 터빈 바이패스 밸브(11)에 조정신호를 보내어 출력변화에 대응한다. 충전공기(A)의 충전압력(pa)이 압축기 바이패스 밸브(6) 및/또는 배기가스 터빈 바이패스 밸브(11)의 밸브위치의 변화에 의하여 변경된다. 실린더압력값(pi)은 충전공기(A)의 충전압력(pa)의 이러한 변화에 의하여 실린더압력 목표값(ps)으로 조정된다.
도 7은 도 6의 내연기관(1)과 유사하게 출력조절기(29)가 구비된 혼합물-충전형 내연기관(1)의 다른 예를 보이고 있다.
이러한 예에서, 공기공급도관(5)에 의하여 연소실(2)로 공급되는 충전공기(A)는 혼합기(13)에서 형성되고 공기(L)와 연료(G)를 포함하는 연료-공기 혼합물이다. 혼합기(13)는 공기공급도관(5)에 배치되고, 연료(G)를 주입하기 위한 연료도관(14)과 공기(L)를 주입하기 위한 공기도관(15)이 혼합기(13) 측으로 개방되고 혼합기(13)의 혼합기 유출구(13a)가 공기공급도관(5) 측으로 개방되어 있다.
도 6에서 보인 원리와 유사하게 실린더압력 목표값(ps)으로부터 실린더압력값(pi)에 편차가 있을 때 충전공기(A)의 형태인 연료-공기 혼합물의 공연비가 변화된다. 이러한 경우에 있어서 이는 혼합기(13)를 바이패스하기 위하여 공기도관(15)을 직접적으로 혼합기 유출구(13a)에 연결하는 혼합기 바이패스도관(17)에 배치된 혼합기 바이패스 밸브(16)의 밸브위치의 변화에 의해 이루어진다.
충전공기(A)의 공연비의 변화로 인해 추가 조정없이 내연기관(1)의 변화된 출력(P)이 발생한다. 이러한 예에서 출력조절기(29)는 대응하는 라인(30)에 의하여 공기공급도관(5)에 배치된 스로틀 플랩(7)에 조정신호를 보내어 이러한 출력의 변화에 대응한다. 스로틀 플랩(7)의 위치의 변화에 의하여 충전공기(A)의 양 또는 충전공기(A)의 충전압력(pa)이 변화된다. 충전공기(A)의 충전압력(pa)의 이러한 변화로 인해 실린더압력값(pi)이 실린더압력 목표값(ps)으로 조정된다.
조정장치에서 상기 언급된 제어조정에 의하여 - 조절장치(19)로부터 조정장치까지의 조정신호의 형태로 - 충전압력(pa)이 이러한 방법으로 이러한 시간 동안 실린더압력값(pi)과 실린더압력 목표값(ps)이 일치할 때까지 변화될 수 있어, 연소실(2)에서 공기량에 대한 편차에도 불구하고, 내연기관(1)의 구성요소의 마모현상에 의하여, 출력(P)과 NOx 배출에 대한 내연기관(1)의 요구된 작동점을 유지할 수 있다.
도 8은 도 7의 내연기관(1)과 마찬가지로 출력조절기(29)가 구비된 혼합물-충전형의 내연기관(1)의 다른 예를 보인 것이다. 이러한 예에서 조정장치는 가변밸브기어(32)의 형태이고 이에 의하여 적어도 하나의 연소실에 공급되는 공기량이 변화될 수 있다.
출력조절기(29)가 내연기관(1)의 출력(P)을 검출하고 이는 신호라인(20)을 통하여 출력측정장치(21)에 의하여 신호화되며 신호라인(30)을 통하여 가변밸브기어(32)에 조정신호를 보내어 출력의 변화에 대응한다. 가변밸브기어(32)에 의하여 밸브개방시간 및/또는 밸브 리프트 곡선 및/또는 유입 및 배기밸브의 로브분리가 달라질 수 있으며 이에 의하여 연소실로 유입하는 충전공기(A)의 양(체적)이 변화될 수 있다. 만약 예를 들어 내연기관(1)에 의하여 공급된 출력이 증가되어야 하는 경우 적어도 하나의 연소실(2)에 공급되는 충전공기(A)의 양이 증가되어야 하도록 출력조절기(29)는 신호를 가변밸브기어(32)에 보낸다.
만약 연소실에 공급되는 충전공기의 양이 증가되는 경우 압축과 연소에 더 많은 양의 공기가 사용되고 실린더압력값(pi)이 더 높은 값에 이른다.
가변밸브기어(32)의 설정은 실린더압력값(pi)이 실린더압력 목표값(ps)과 일치할 때까지 변화된다. 가변밸브기어(32)는 상기 언급된 모든 구성요소에 제공될 수 있다. 따라서 도 8은 단 하나의 가능한 변형형태를 보이고 있다. 유리하게, 가변밸브기어(32)를 사용할 때 스로틀 플랩을 생략할 수 있다.
도 9는 가로축의 크랭크샤프트 각도에 대한 세로축의 연소실압력의 그래프로 엔진에서 실린더압력의 변화를 보인 것이다. 각위치와 압력변화는 실제요인에 필수적으로 일치하지는 않으나 단지 실린더충전을 확인하는 상기 언급된 방법을 설명하기 위한 것이다. 이 점에 관하여 부호는 다음의 의미를 갖는다.
p 실린더압력의 변화
TDC 상사점에서 크랭크샤프트 각도
pTDC 상사점에서 실린더압력
pα 제1 크랭크샤프트 각도 CSα에서의 실린더 압력
PEX 폴리트로프 외삽법의 한 예로서의 배치형태
점선 PEX 는 폴리트로프 외삽법의 한 예로서의 배치형태를 보인 것이다. 서두에 언급한 바와 같이 실린더압력에 대한 측정값 또는 폴리트로프 외삽법에 의한 크랭크샤프트 각도 범위로부터 압축곡선의 어느 점까지 다수의 값의 평균으로부터 계산될 수 있다. 곡선 PEX 는 보다 양호한 구별가능성을 보이기 위하여 실린더압력의 배치형태로부터 의도적으로 약간 이동하여 보인 것이나, 이는 당연히 실린더압력의 배치형태와 일치하도록 연장된다.
1: 내연기관, 2: 연소실, 3: 센서, 4: 작동특성, 5: 공기공급도관, 6: 압축기 바이패스 밸브, 7: 스로틀 플랩, 8: 압축기, 8a: 압축기 유입구, 8b: 압축기 유출구, 9: 배기가스 터빈, 9a: 배기가스 터빈 유입구, 9b: 배기가스 터빈 유출구, 10: 배기가스 도관, 11: 배기가스 터빈 바이패스 밸브, 12: 배기가스 바이패스도관, 13: 혼합기, 13a: 혼합기 유출구, 14: 연료도관, 15: 공기도관, 16: 혼합기 바이패스 밸브, 17: 혼합기 바이패스도관, 18: 연료밸브, 19: 조절장치, 20: 신호라인, 21: 출력측정장치, 22: 제어라인, 23: 압축기 바이패스도관, 24: 발전기, 25: 터보과급기축, 26: 실제값 확인수단, 27: 조절기, 28: 연료계량밸브, 29: 출력조절기, 30: 신호라인, 31: 연료공급도관, 32: 가변밸브기어.

Claims (23)

  1. 충전공기(A)가 가변충전압력(pa) 및/또는 가변충전공기량에 따라 공급되는 적어도 하나의 연소실(2)을 포함하는 내연기관(1), 특히 가스엔진과 같은 내연기관(1)의 운전방법으로서, 실린더압력값(pi)이 적어도 하나의 연소실(2)에 배치된 센서의 적어도 하나의 측정값(pc)으로부터 확인되는 내연기관의 운전방법에 있어서, 실린더압력값(pi)이 실린더압력 목표값(ps)에 대하여 설정값 또는 설정값들로서 충전압력(pa) 및/또는 충전공기량을 변화시켜 조절되며, 실린더압력 목표값(ps)이 내연기관(1)의 출력(P)에 따라서 선택됨을 특징으로 하는 내연기관의 운전방법.
  2. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 측정값(pc)이 연소실(2)의 점화전에, 좋기로는 연소실(2)을 한정하는 피스턴의 상사점 위치 이전에 약 30 내지 55도의 크랭크샤프트 각도 사이의 범위, 특히 좋기로는 피스턴의 상사점 위치 이전에 약 35도의 크랭크샤프트 각도 또는 피스턴의 상사점 위치 이전에 약 49도의 크랭크샤프트 각도에서 확인됨을 특징으로 하는 내연기관의 운전방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 내연기관(1)의 적어도 두 개, 좋기로는 모든 연소실(2)이 각각 실린더압력을 측정하기 위한 센서(3)를 구비하고, 문제의 연소실(2)의 각 실린더-개별 압력값이 센서(3)의 적어도 하나의 측정값(pc)으로부터 확인되며, 실린더압력값(pi)이 연소실(2)의 실린더-개별 압력값으로부터 확인됨을 특징으로 하는 내연기관의 운전방법.
  4. 제3항에 있어서, 연소실(2)의 확인된 실린더-개별 압력값의 중간 또는 산술평균값이 실린더압력값(pi)으로서 확인됨을 특징으로 하는 내연기관의 운전방법.
  5. 제1항 내지 제4항의 어느 한 항에 있어서, 각 실린더압력 목표값(ps)이 질소산화물 배출의 실질적으로 일정한 값을 위하여 내연기관(1)의 출력(P)에 따라서 실린더압력 목표값(ps)과 내연기관(1)의 출력(P)을 결합하는 것을 포함하는 작동특성(4)으로부터 사전에 결정됨을 특징으로 하는 내연기관의 운전방법.
  6. 제1항 내지 제5항의 어느 한 항에 있어서, 충전공기(A)가 공기공급도관(5)을 통하여 적어도 하나의 연소실(2)로 공급되며, 충전압력(pa)이 공기공급도관(5)에 배치된 적어도 하나의 조정장치(6, 7)의 조절에 의하여, 좋기로는 압축기 바이패스 밸브(6) 및/또는 스로틀 플랩(7)의 조절에 의하여 변화됨을 특징으로 하는 내연기관의 운전방법.
  7. 제1항 내지 제6항의 어느 한 항에 있어서, 충전공기(A)가 공기공급도관(5)에 의하여 적어도 하나의 연소실(2)에 공급되고, 충전공기량이 가변밸브기어(32)의 조절에 의하여 변화됨을 특징으로 하는 내연기관의 운전방법.
  8. 제1항 내지 제7항의 어느 한 항에 있어서, 충전공기(A)는 압축기(8)가 구비된 공기공급도관(5)에 의하여 적어도 하나의 연소실(2)에 공급되고, 압축기(8)가 내연기관(1)의 배기가스도관(10)의 배기가스터빈(9)에 결합되며, 충전압력(pa)이 배기가스터빈(9)의 터빈 블레이드의 변위에 의하여 또는 배기가스도관(10)의 배기가스터빈 바이패스 밸브(11)의 조절에 의하여 변화되고, 배기가스터빈 바이패스 밸브(11)는 직접 배기가스터빈 유입구(9a)를 배기가스터빈의 유출구(9b)에 연결하는 배기가스 바이패스도관(12)에 배기가스터빈(9)을 바이패스시키기 위하여 배치됨을 특징으로 하는 내연기관의 운전방법.
  9. 제1항 내지 제8항의 어느 한 항에 있어서, 충전공기(A)를 포함하는 연료-공기 혼합물이 적어도 하나의 연소실(2)로 주입되고, 충전압력(pa)은 연료-공기 혼합물의 공연비의 변화시 및/또는 변화후에 내연기관(1)의 출력(P)에 따라서 조절되는 충전공기(A)의 충전압력(pa)에 의하여, 연료-공기 혼합물의 공연비의 조절에 의해 변화됨을 특징으로 하는 내연기관의 운전방법.
  10. 제9항에 있어서, 연료-공기 혼합물로서 충전공기(A)가 혼합기(13)를 구비한 공기공급도관(5)에 의하여 적어도 하나의 연소실(2)로 공급되고, 연료(G)의 주입을 위한 연료도관(14)과 공기(L)의 주입을 위한 공기도관(15)이 혼합기(13) 측으로 개방되고 혼합기(13)의 혼합기 유출구(13a)가 공기공급도관(5) 측으로 개방되어 있으며, 충전공기(A)의 공연비가 혼합기 바이패스 밸브(16)의 조절에 의하여 변화되고, 혼합기(13)를 바이패스시키기 위한 혼합기 바이패스 밸브(16)가 공기도관(15)을 혼합기 유출구(13a)에 직접 연결하는 혼합기 바이패스 도관(17)에 배치됨을 특징으로 하는 내연기관의 운전방법.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 연료-공기 혼합물로서 충전공기(A)가 혼합기(13)를 구비한 공기공급도관(5)에 의하여 적어도 하나의 연소실(2)로 공급되고, 연료(G)의 주입을 위한 연료도관(14)과 공기(L)의 주입을 위한 공기도관(15)이 혼합기(13) 측으로 개방되고 혼합기(13)의 혼합기 유출구(13a)가 공기공급도관(5) 측으로 개방되어 있으며, 충전공기(A)의 공연비는 연료도관(14)에 배치된 연료밸브(18)의 조절에 의하여 변화되고, 연료도관(14)에 의하여 혼합기(13)에 공급되는 연료량은 연료밸브(18)의 위치 변경에 의해 변화됨을 특징으로 하는 내연기관의 운전방법.
  12. 제9항에 있어서, 연료-공기 혼합물이 충전공기(A)와 연료(G)를 포함하며, 충전공기(A)는 공기공급도관(5)에 의하여 적어도 하나의 연소실(2)에 공급되고 연료(G)는 적어도 하나의 연료계량밸브(28)가 구비된 연료공급도관(31)에 의하여 적어도 하나의 연소실(2)에 공급되며, 연료-공기 혼합물의 공연비가 적어도 하나의 연료계량밸브(28)의 위치를 변경시킴으로써 변화됨을 특징으로 하는 내연기관의 운전방법.
  13. 적어도 하나의 연소실(2)이 구비된 내연기관(1)의 실린더압력값(pi)을 조절하기 위한 조절장치(19)로서, 충전공기(A)가 가변충전압력(pa) 및/또는 가변충전공기량으로 내연기관(1)의 공기공급도관(5)에 의하여 적어도 하나의 연소실(2)에 주입될 수 있고, 적어도 하나의 연소실(2)에 실린더압력을 측정하기 위한 센서(3)가 구비되어 있으며, 센서의 적어도 하나의 측정값(pc)이 신호라인(20)에 의하여 조절장치(19)로 보내질 수 있고, 내연기관(1)의 출력(P)을 확인하기 위한 출력측정장치(21)가 제공되어 있으며, 출력(P)이 다른 신호라인(20)에 의하여 조절장치(19)에 보내질 수 있는 내연기관의 실린더압력값을 조절하기 위한 조절장치에 있어서, 조절장치(19)가 센서(3)의 적어도 하나의 측정값(pc)으로부터 실린더압력값(pi)을 확인하고, 내연기관(1)의 출력(P)에 따른 실린더압력 목표값(ps)으로부터 실린더압력값(pi)의 편차가 있는 경우 조절장치(19)가
    - 충전압력(pa)을 변화시키기 위하여 실린더압력값(pi)과 실린더압력 목표값(ps)이 일치할 때까지 제어라인(22)에 의하여 조정신호를 적어도 하나의 조정장치(6, 7, 11, 16, 18, 28)로 보내며, 바람직하게는 적어도 하나의 조정장치(6, 7, 11, 16, 18, 28)가 내연기관(1)의 공기공급도관(5) 또는 배기가스도관(10)에 배치되고, 그리고/또는
    - 충전공기량을 변화시키기 위하여 실린더압력값(pi)과 실린더압력 목표값(ps)이 일치할 때까지 제어라인(22)을 통하여 가변밸브기어(32)에 조정신호를 보냄을 특징으로 하는 조절장치.
  14. 실린더압력을 측정하기 위한 센서(3)가 구비된 적어도 하나의 연소실(2)을 포함하는, 특히 가스엔진과 같은 내연기관(1) 및 제13항에 기재된 조절장치(19).
  15. 제14항에 있어서, 조정장치로서 스로틀 플랩(7)이 공기공급도관(5)에 배치되고, 스로틀 플랩(7)의 위치를 변화시키기 위하여 조정신호가 조절장치(19)에 의하여 제어라인(22)을 통해 스로틀 플랩(7)에 보내질 수 있음을 특징으로 하는 내연기관.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서, 충전공기(A)를 압축하기 위한 압축기(8)가 공기공급도관(5)에 배치되고, 압축기(8)가 내연기관(1)의 배기가스도관(10)에서 배기가스 터빈(9)에 결합됨을 특징으로 하는 내연기관.
  17. 제16항에 있어서, 압축기 바이패스 밸브(6)가 압축기(8)를 바이패스하기 위한 조정장치로서 압축기 유입구(8a)를 직접적으로 압축기 유출구(8b)에 연결하는 압축기 바이패스 도관(23)에 배치되고, 압축기 바이패스 밸브(6)의 밸브위치를 변화시키기 위하여 조정신호가 조절장치(19)에 의하여 제어라인(22)을 통해 압축기 바이패스 밸브(6)에 보내질 수 있음을 특징으로 하는 내연기관.
  18. 제16항 또는 제17항에 있어서, 배기가스 터빈(9)이 조정장치로서 조정가능한 터빈 블레이드를 가지고, 터빈 블레이드의 구조를 변경시키기 위하여 조정신호가 조절장치(19)에 의하여 제어라인(22)을 통해 배기가스 터빈(9)으로 보내질 수 있음을 특징으로 하는 내연기관.
  19. 제16항 내지 제18항의 어느 한 항에 있어서, 배기가스 터빈(9)을 바이패스하기 위한 조정장치로서 배기가스 터빈 바이패스 밸브(11)가 배기가스 터빈 유입구(9a)를 직접적으로 배기가스 터빈 유출구(9b)에 연결하는 배기가스 바이패스 도관(12)에 배치되고, 배기가스 터빈 바이패스 밸브(11)의 밸브위치를 변경시키기 위하여 조정신호가 조절장치(19)에 의하여 제어라인(22)을 통해 배기가스 터빈 바이패스 밸브(11)에 보내질 수 있음을 특징으로 하는 내연기관.
  20. 제14항 내지 제19항의 어느 한 항에 있어서, 혼합기(13)가 공기공급도관(5)에 배치되고, 연료(G)를 주입하기 위한 연료도관(14)과 공기(L)를 주입하기 위한 공기도관(15)이 혼합기(13) 측으로 개방되고 혼합기(13)의 혼합기 유출구(13a)가 공기공급도관(5) 측으로 개방됨을 특징으로 하는 내연기관.
  21. 제20항에 있어서, 조정장치로서 혼합기(13)를 바이패스하기 위한 혼합기 바이패스 밸브(16)가 공기도관(15)을 직접적으로 혼합기 유출구(13a)에 연결하는 혼합기 바이패스 도관(17)에 배치되고, 혼합기 바이패스 밸브(16)의 밸브위치를 변경시키기 위하여 조정신호가 조절장치(19)에 의하여 제어라인(22)을 통해 혼합기 바이패스 밸브(16)에 보내질 수 있음을 특징으로 하는 내연기관.
  22. 제20항 또는 제21항에 있어서, 조정장치로서 연료밸브(18)가 연료도관(14)에 배치되고, 연료밸브(18)의 밸브위치를 변경시키기 위하여 조정신호가 조절장치(19)에 의하여 제어라인(22)을 통해 연료밸브(18)에 보내질 수 있음을 특징으로 하는 내연기관.
  23. 제14항 내지 제19항의 어느 한 항에 있어서, 연료(G)가 연료공급도관(31)에 의하여 적어도 하나의 연소실(2)로 주입될 수 있고, 조정장치로서 적어도 하나의 연료계량밸브(28)가 연료공급도관(31)에 배치되며, 적어도 하나의 연료계량밸브(28)의 밸브위치를 변경시키기 위하여 조정신호가 조절장치(19)에 의하여 제어라인(22)을 통해 적어도 하나의 연료계량밸브(28)에 보내질 수 있음을 특징으로 하는 내연기관.
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