JP2021105399A - Method of operating large diesel engine, use of the method, and large diesel engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、大型ディーゼル機関を運転する方法、大型ディーゼル機関、及びそれぞれのカテゴリの独立請求項のプリアンブルによる方法の使用に関する。 The present invention relates to the use of large diesel engines, large diesel engines, and preambled methods of independent claims in their respective categories.
２ストローク機械又は４ストローク機械として、例えば縦方向に掃気される２ストローク大型ディーゼル機関として構成することができる大型ディーゼル機関が、船舶のための駆動集合体としてしばしば使用され、又は、例えば大型発電機を駆動して電気エネルギーを生成するために定置運転モードで同じく使用される。これに関して、機関は、一般的に、かなりの期間にわたって連続運転モードで運転され、これは、運転上の安全性及び稼動性に関する高い要求事項を提示する。そのため、保守と保守との間のとりわけ長いインターバル、摩耗が少ないこと、及び運転燃料を経済的に運用することができることは、運転者にとって重要な基準である。 A large diesel engine, which can be configured as a two-stroke or four-stroke machine, eg, a two-stroke large diesel engine that is scavenged in the vertical direction, is often used as a drive assembly for ships, or, for example, a large generator. Also used in stationary operation mode to drive and generate electrical energy. In this regard, the engine is generally operated in continuous operation mode for a considerable period of time, which presents high requirements for operational safety and operability. Therefore, a particularly long interval between maintenance, low wear, and the economic availability of operating fuel are important criteria for the driver.
ここ数年、他の本質的な点及びますます重要になりつつある本質的な点は、排気ガスの品質、とりわけ排気ガス中の窒素酸化物濃度である。これに関し、対応する排気ガス値に対する法的規定及び閾値がますます厳しくなっている。これは、排気ガス閾値の維持がますます困難になり、技術的により過酷になり、したがってより高価になり、又は最終的にはそれらの維持が常識的な方法ではもはや不可能でさえあるため、とりわけ２ストローク大型ディーゼル機関について考慮すると、汚染物質を高度に含んだ古典的な重燃料油の燃焼、及び、ディーゼル油又は任意の他の燃料の燃焼がますます問題になるという、必然的な結果につながる。 In recent years, another essential point and an increasingly important point is the quality of the exhaust gas, especially the concentration of nitrogen oxides in the exhaust gas. In this regard, legal provisions and thresholds for the corresponding exhaust gas values are becoming increasingly stringent. This is because maintaining exhaust gas thresholds becomes increasingly difficult, technically more demanding, and therefore more expensive, or ultimately even impossible to maintain in common sense. The inevitable consequence is that the combustion of classic heavy fuel oils with a high degree of pollutants, and the combustion of diesel oil or any other fuel, becomes more and more problematic, especially when considering two-stroke large diesel engines. Leads to.
そのため、実際上、いわゆる「二元燃料機関」に対する要求事項が長い期間にわたって存在しており、これは、２つの異なる種類の燃料を使用して機関を運転することができることを意味する。ガス・モードでは、ガス、例えばＬＮＧ（液化天然ガス）などの天然ガス、又は液化石油ガスの形態若しくは燃焼機関の駆動に適した異なるガスの形態のガスが燃焼され、一方、液体モードでは、ガソリン、ディーゼル、重燃料油などの適切な液体燃料、又は異なる適切な液体燃料が同じ機関内で燃焼される。機関は、これに関して、２ストローク機関及び４ストローク機関の両方であってもよく、また、これらの機関は、小型機関、中型機関、及び大型機関であってもよく、とりわけ縦方向に掃気される２ストローク大型ディーゼル機関であってもよい。 As such, in practice, requirements for so-called "dual fuel engines" have existed for a long period of time, which means that the engine can be operated using two different types of fuel. In gas mode, gas, such as natural gas such as LNG (liquefied natural gas), or in the form of liquefied petroleum gas or in a different form of gas suitable for driving a combustion engine, is burned, while in liquid mode, gasoline. , Diesel, suitable liquid fuels such as heavy fuel oil, or different suitable liquid fuels are burned in the same engine. The engine may be both a two-stroke engine and a four-stroke engine in this regard, and these engines may be small, medium and large engines, especially longitudinally scavenged. It may be a two-stroke large diesel engine.
また、「大型ディーゼル機関」という用語の使用により、燃料の自己点火を特徴とするディーゼル運転モードとは異なる形態で、また、燃料の外部点火を特徴とするガソリン機関運転モード、又はこれらの２つの運転モードを混合した運転形態で、運転することができる大型機関が意図されている。大型ディーゼル機関という用語は、とりわけ、いわゆる二元燃料機関、及び異なる燃料の外部点火のために燃料の自己点火が使用されるこのような大型機関をさらに含む。 Also, by using the term "large diesel engine", there is a form different from the diesel operation mode characterized by self-ignition of fuel, and a gasoline engine operation mode characterized by external ignition of fuel, or two of these. A large engine that can be operated in a mixed operation mode is intended. The term large diesel engine further includes, among other things, so-called dual fuel engines, and such large engines where self-ignition of fuel is used for external ignition of different fuels.
液体モードでは、燃料は、通常、シリンダの燃焼空間に直接導入され、そこで自己点火の原理に従って燃焼される。ガス・モードでは、したがってシリンダの燃焼空間に点火可能混合物を生成するために、オットー原理運転モードに従って気体状態のガスと掃気空気（ｓｃａｖｅｎｇｉｎｇ ａｉｒ）とを混合することが知られている。この低圧方式を考慮すると、適切な時期に少量の液体燃料がシリンダの燃焼空間又は予燃室に注入され、これが次いで空気ガス混合物の点火をもたらすという点で、混合物の点火はシリンダ内で生じる。二元燃料機関は、ガス・モードの運転中に液体モードに切り換えることができ、また、その逆に液体モードの運転中にガス・モードに切り換えることができる。 In liquid mode, the fuel is usually introduced directly into the combustion space of the cylinder, where it is burned according to the principle of self-ignition. In gas mode, it is therefore known to mix gaseous gas with scavenging air according to the Otto principle operating mode to produce an ignitable mixture in the combustion space of the cylinder. Considering this low pressure scheme, the ignition of the mixture occurs in the cylinder in that a small amount of liquid fuel is injected into the combustion space or pre-combustion chamber of the cylinder at the appropriate time, which in turn results in the ignition of the air-gas mixture. The dual fuel engine can switch to liquid mode while operating in gas mode and vice versa.
しかし、ガスのみを使用して運転することができ、ディーゼル、重燃料油又は異なる燃料では運転することができない機関を意味する純ガス機関（ｐｕｒｅ ｇａｓ ｅｎｇｉｎｅ）も、とりわけ、排気ガスに関する高い要求事項が要求される場合に需要があり、その高い要求事項は、許容可能な技術的要求を使用して、また、経済的に実行可能な方法で、ガスの燃焼によってのみ維持することができる。このような純ガス機関は、例えば国際公開第２０１０１４７０７１（Ａ１）号パンフレットに提供されている。他の最新技術は、例えば独国特許出願公開第１０２０１０００５８１４（Ａ１）号明細書に提供されている。 However, a pure gas engine, which means an engine that can be operated using only gas and cannot be operated with diesel, heavy fuel oil or different fuels, also has high requirements, especially for exhaust fumes. Is in demand when required, and its high requirements can only be maintained by burning gas, using acceptable technical requirements and in an economically feasible way. Such a pure gas engine is provided, for example, in International Publication No. 2010147071 (A1) Pamphlet. Other state-of-the-art techniques are provided, for example, in German Patent Application Publication No. 102010005814 (A1).
機関が二元燃料機関であるか、純ガス機関であるかどうかとは無関係に、このような機関を高い信頼性で、少ない汚染物質で、且つ、安全に運転するためには、対応する往復ピストン燃焼機関のシリンダの燃焼空間に燃料ガスを導入するプロセスが極めて重要である。 Regardless of whether the engine is a dual fuel engine or a pure gas engine, the corresponding round trip is required to operate such an engine reliably, with less contaminants and safely. The process of introducing fuel gas into the combustion space of the cylinder of a piston combustion engine is extremely important.
ガス・モードでは、とりわけ、ガスに対する掃気空気の適切な比率、いわゆる空気−燃料比の設定が非常に重要である。掃気空気又は給気空気（ｃｈａｒｇｉｎｇ ａｉｒ）は、通常、大型ディーゼル機関内のターボチャージャによって利用することができ、ターボチャージャは、機関の負荷によって決まり、したがって機関の出力及び／又はトルク及び／又は回転速度によって決まる掃気空気圧即ち充填空気圧（ｌｏａｄｉｎｇ ａｉｒ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）を生成する。所与の掃気空気圧に対して、シリンダ内の空気の量を計算することができ、次に、機関によって生成されるそれぞれに必要な駆動トルクを決定することができ、並びに／又は、この運転状態に対する理想的な燃焼プロセスをもたらす所望の回転速度、トルク、及び／若しくは回転速度の量のための適切な気体状燃料の量を決定することができる。 In gas mode, it is very important to set the proper ratio of scavenging air to gas, the so-called air-fuel ratio. Scavenging air or charging air is usually available by a turbocharger in a large diesel engine, which is determined by the load of the engine and thus the output and / or torque and / or rotation of the engine. It produces scavenging air pressure, or loading air pressure, which is determined by speed. For a given scavenging air pressure, the amount of air in the cylinder can be calculated, then the drive torque required for each produced by the engine can be determined, and / or this operating condition. It is possible to determine the appropriate amount of gaseous fuel for the desired amount of rotational speed, torque, and / or rotational speed that results in the ideal combustion process for.
とりわけオットー原理に従ってガス・モードで運転される場合、汚染の観点、及び有効且つ経済的に実行することができることからすると、可能な限り小さい空気−ガス比の適切な設定が機関の運転のためには非常に重要である。ガスの比率が大き過ぎると、空気−ガス混合物がリッチになり過ぎることになる。混合物の燃焼が、過剰に速く又は極めて早期に生じ、そのために機関のノッキングが生じることになる。燃焼プロセスは、もはやシリンダ内のピストンの運動に適切に一致しないため、とりわけ、これも、ピストンの運動に対して部分的に作用する燃焼をもたらすことになる。 Appropriate setting of the smallest possible air-gas ratio is for the operation of the engine, especially when operating in gas mode according to the Otto principle, from a pollution point of view and because it can be carried out effectively and economically. Is very important. If the gas ratio is too high, the air-gas mixture will be too rich. Combustion of the mixture occurs excessively fast or very early, resulting in engine knocking. The combustion process no longer adequately matches the movement of the piston in the cylinder, and above all, this also results in combustion that acts partially on the movement of the piston.
また、空気−ガス比の適切な設定が、もはや、通常の運転状態下の近代の大型ディーゼル機関における大きな問題を何ら示さない場合、問題は、極めて突然に、頻繁に、且つ、強力に機関の負荷が変化する運転状態の下で起こることが多い。 Also, if the proper setting of the air-gas ratio no longer presents any major problems in modern large diesel engines under normal operating conditions, the problems are very sudden, frequent and powerful. It often occurs under operating conditions where the load changes.
これに関して言及しておくべき実例は、荒波中を航海する、大型ディーゼル機関によって駆動される船舶である。これは、機関によって直接駆動される船舶プロペラが、高い波のために多少なりとも周期的に部分的に、又はさらには完全に海面上に出現し、引き続いて再度海中に完全に水没するという必然的な結果をもたらし得る。これは、当然、機関の負荷及び／又は機関によって必然的な結果として海中に伝達される駆動トルクの極めて大きく且つ突然の変化を有している。掃気空気を利用するためのターボチャージャ・システムは、機関の負荷の変化に対して位相シフト方式で反応するため、このような運転モードでは、掃気空気圧が低過ぎるためにシリンダ内の空気−ガス混合物がリッチになり過ぎ、そのため、当然欠点である速い燃焼又はノッキング燃焼が非常に生じやすい可能性がある。ガス・モードにおけるこのような速く且つ突然の負荷の変化は、その調整が極めて困難であるか、さらには全く実際的ではなく、したがって例えば機関性能の下方調整又は連続変化、及び／又は機関速度の適合が必要であり、さもなければガス・モードから液体モードへの変更が必要である。しかし、例えば重燃料油を使用して液体モードで運転される大型ディーゼル機関を考慮すると、液体モードでは排気ガス値をもはや維持することができないため、既存の排気ガス要求のために海岸の近傍での液体モードでの運転はもはや許容されない。 An example to mention in this regard is a vessel driven by a large diesel engine, sailing in rough seas. This inevitably means that the ship propellers, driven directly by the engine, will appear more or less periodically, partially or even completely above sea level due to the high waves, and then again completely submerged in the sea. Can bring about positive results. This, of course, has a very large and sudden change in drive torque transmitted into the sea as an inevitable result of the engine load and / or the engine. The turbocharger system for utilizing scavenging air reacts to changes in the engine load in a phase-shifted manner, so in such an operating mode the scavenging air pressure is too low and the air-gas mixture in the cylinder. Is too rich, which can be very prone to fast combustion or knocking combustion, which is of course a drawback. Such rapid and abrupt load changes in gas mode are extremely difficult to adjust or even impractical at all, thus for example downward or continuous changes in engine performance and / or engine speed. Conformity is required, otherwise a change from gas mode to liquid mode is required. However, considering, for example, a large diesel engine operating in liquid mode using heavy fuel oil, the exhaust gas value can no longer be maintained in liquid mode, so near the coast due to existing emissions requirements. Is no longer allowed to operate in liquid mode.
機関の負荷が極めて突然に、頻繁に、又は強力に変化し得る異なる実例は、船舶の演習の実施である。 A different example in which engine load can change very suddenly, frequently, or strongly is the practice of ship exercises.
したがって最新技術から始まる本発明の目的は、大型ディーゼル機関を運転する方法であって、例えば激しいうねりの中の船舶、又は演習を実施している船舶で生じるような負荷の突然の、頻繁な、又は強力な変化に対して、同じく高い信頼性で、効果的に、且つ、環境に優しい様式で、大型ディーゼル機関を依然として運転することができる方法を提案することである。さらに、本発明の目的は、対応する大型ディーゼル機関を提案することである。 Therefore, an object of the present invention, starting with the latest technology, is a method of operating a large diesel engine, for example, sudden, frequent, of loads such as those occurring on a ship in a heavy swell or on a ship performing exercises. Or to propose a method that can still operate a large diesel engine in an equally reliable, effective and environmentally friendly manner against strong changes. Furthermore, an object of the present invention is to propose a corresponding large diesel engine.
この目的を満足する本発明の主題は、それぞれのカテゴリの独立請求項の特徴により特徴付けられる。 The subject matter of the present invention that satisfies this object is characterized by the characteristics of the independent claims of each category.
したがって本発明によれば、ガスが燃料としてシリンダ内に導入される、少なくとも１つのガス・モードで運転することができる大型ディーゼル機関を運転する方法であって、ガス・モードで運転している間、負荷の強力な変化の状態が検出され、次いで、過渡モード（ｔｒａｎｓｉｅｎｔ ｍｏｄｅ）で大型ディーゼル機関が運転され、過渡モードは、
− 機関の回転速度に関する所望の値、又は、機関のトルクの所望の値を特定するステップと、
− 大型ディーゼル機関のワーク・サイクル毎に燃料として利用することができるガスの量に関する上側の閾値を決定するステップと、
− ガスに加えて燃焼空間に導入される液体燃料の追加量を決定するステップであって、回転速度に関する所望の値が実現されるように、追加量が測られる、ステップと
を含む、方法が提案される。
Therefore, according to the present invention, it is a method of operating a large diesel engine capable of operating in at least one gas mode in which gas is introduced into the cylinder as fuel, while operating in the gas mode. A state of strong change in load is detected, then a large diesel engine is operated in transient mode, and transient mode is
-Steps to identify the desired value for engine speed or the desired value for engine torque, and
− Steps to determine the upper threshold for the amount of gas that can be used as fuel for each work cycle of a large diesel engine, and
-A method that includes a step in which the additional amount of liquid fuel introduced into the combustion space in addition to the gas is determined and the additional amount is measured so that the desired value for rotational speed is achieved. Proposed.
供給されるガスの量が上側の閾値（上側の閾値は、シリンダ内の空気ガス混合物の燃焼が、速過ぎる燃焼の範囲又はノッキング燃焼の範囲で生じないように測られる）に制限されるため、非能率的で、汚染物質が多く、また、環境に優しくない運転モード結果の危険を伴うことなく、同じく負荷の突然の、頻繁な、若しくは周期的な変化又は負荷のシフトに対してもガス・モードを使用することが可能である。次に、ガス供給の制限又は低減により、必要な所望の回転速度を達成するために不足する出力が、過渡運転モードの場合、ガスに加えて特定の量の液体燃料をシリンダ内に導入することによって生成され、その燃焼によって不足エネルギー及び／又は出力が供給される。 Because the amount of gas supplied is limited to the upper threshold (the upper threshold is measured so that the combustion of the air-gas mixture in the cylinder does not occur in the range of combustion that is too fast or in the range of knocking combustion). Gas also for sudden, frequent or periodic changes in load or load shifts, without the risk of inefficient, pollutant-rich and unfriendly operating mode results. It is possible to use the mode. Second, if the output that is insufficient to achieve the required desired rotational speed due to the limitation or reduction of the gas supply is in transient operation mode, then a certain amount of liquid fuel is introduced into the cylinder in addition to the gas. Produced by its combustion, which provides insufficient energy and / or power.
このように、本発明による方法により、液体モードでのみ運転される大型ディーゼル機関で可能であるのと同様、少なくとも１つのガス・モードで運転される大型ディーゼル機関における負荷に対する同様の応答を実現することが可能である。これは、シリンダ内の空気ガス混合物がリッチになり過ぎることがあり得ないようにし、且つ、概してディーゼル原理に従って生じる液体燃料の追加燃焼が掃気空気圧の変化に対してそれほどには敏感に反応しないようにすることによって、可能になる。 Thus, the method according to the invention provides a similar response to load in a large diesel engine operating in at least one gas mode, as is possible in a large diesel engine operating only in liquid mode. It is possible. This prevents the air-gas mixture in the cylinder from becoming too rich, and the additional combustion of liquid fuel, which generally occurs according to the diesel principle, does not react so sensitively to changes in scavenging air pressure. By making it possible.
好ましいことには、大型ディーゼル機関は、ガスの燃焼のため、及び液体燃料、とりわけディーゼル又は重燃料油の燃焼のための二元燃料機関として構成される。このように、本発明による方法によれば、突然で、且つ、頻繁な負荷の変化を考慮しても、ガス運転モードで有効に二元燃料機関を依然として運転することが可能である。船舶の駆動集合体としての大型ディーゼル機関の用途の重要な事例の場合、これは、同じく激しいうねりを考慮しても依然としてガス・モードを有効に使用することができることを意味している。本発明による方法によれば、機関の円滑性が強化され、速度の変動が著しく低減される。 Preferably, the large diesel engine is configured as a dual fuel engine for the combustion of gas and for the combustion of liquid fuels, especially diesel or heavy fuel oil. As described above, according to the method according to the present invention, the dual fuel engine can still be effectively operated in the gas operation mode even in consideration of sudden and frequent load changes. For important cases of large diesel engine applications as ship drive assemblies, this means that gas mode can still be used effectively, even considering the same severe swells. According to the method according to the invention, the smoothness of the engine is enhanced and speed fluctuations are significantly reduced.
利用可能な掃気空気のそれぞれの実際の圧力は、ガスの量に関する上側の閾値を決定するために引き出されることが有利である。この方法によれば、ガスの燃焼に基づく部分を最適化することができる。 It is advantageous that the actual pressure of each of the available scavenging air is drawn to determine the upper threshold for the amount of gas. According to this method, the portion based on the combustion of gas can be optimized.
第１の実施例によれば、過渡モードは手動で開始される。したがって例えば船舶上の運転作業者は、激しいうねりが出現する際に、機関の過渡モードを起動することができる。 According to the first embodiment, the transient mode is started manually. Thus, for example, a driver on a ship can activate the transient mode of the engine when a severe swell appears.
別法又は追加として、過渡モードは、掃気空気の実際の圧力、シリンダ圧力、計算された空気−ガス比、ノッキング検出器の信号、機関の負荷に対する回転速度の比率、機関の負荷に対する回転速度の比率に対する変化、機関のトルク、トルクの変化、注入のために必要な燃料の量、及び、注入のために必要な燃料の量の変化のうちの少なくとも１つのパラメータに応じて開始することができることが好ましい。また、これらのパラメータのうちの少なくとも１つを連続的に又は調整されて決定することにより、過渡モードを自動的に起動することも可能である。 Alternatively or additionally, the transient mode is the actual pressure of the scavenging air, the cylinder pressure, the calculated air-gas ratio, the knocking detector signal, the ratio of the rotational speed to the engine load, the rotational speed to the engine load. It can be initiated according to at least one parameter of change relative to ratio, engine torque, change in torque, amount of fuel required for injection, and change in amount of fuel required for injection. Is preferable. It is also possible to automatically activate the transient mode by determining at least one of these parameters continuously or adjusted.
過渡モードで燃焼空間に液体燃料の追加量を導入するためのいくつかの好ましい変形態様が存在している。 There are several preferred variants for introducing additional amounts of liquid fuel into the combustion space in transient mode.
液体燃料の追加量は、大型ディーゼル機関の液体モードで使用される注入装置によって、燃焼空間に導入することができる。 Additional amounts of liquid fuel can be introduced into the combustion space by the injection device used in the liquid mode of large diesel engines.
液体燃料の追加量は、ガスに点火するためにガス・モードで使用されるパイロット注入装置によって、燃焼空間に導入することができる。 An additional amount of liquid fuel can be introduced into the combustion space by a pilot injection device used in gas mode to ignite the gas.
液体燃料の追加量は、過渡運転モードのために提供される個別の注入装置によって、燃焼空間に導入することができる。 An additional amount of liquid fuel can be introduced into the combustion space by a separate injection device provided for the transient operating mode.
また、燃焼空間へのガスの供給を考慮すると、複数の好ましい変形態様が存在している。 Further, considering the supply of gas to the combustion space, there are a plurality of preferred modifications.
シリンダ内へのガスの供給は、シリンダ・ライナを介して生じさせることができる。そのために、一般に知られているガス供給システムは、シリンダの壁に提供されること、また、シリンダ・ライナを介してシリンダの内部空間にガスを導入することが知られている。このようなガス供給システムは、それらがシリンダ内のピストンの上死中心位置又は下死中心位置からある間隔を隔てた位置でシリンダ内にガスを導入するように配置されることが好ましく、とりわけこのような間隔は、上死中心位置と下死中心位置との間の間隔の４０％〜６０％、好ましくは５０％に及ぶ。 The supply of gas into the cylinder can be generated via the cylinder liner. To that end, commonly known gas supply systems are known to be provided on the walls of the cylinder and to introduce gas into the interior space of the cylinder via a cylinder liner. Such gas supply systems are preferably arranged such that they introduce gas into the cylinder at a distance from the top or bottom center of the piston in the cylinder. Such an interval ranges from 40% to 60%, preferably 50%, of the interval between the upper death center position and the lower death center position.
また、シリンダ内へのガスの供給は、シリンダ・ヘッドで生じさせることも可能である。また、ガス供給システムは、この目的のためにも知られている。 The gas supply into the cylinder can also be generated by the cylinder head. Gas supply systems are also known for this purpose.
また、掃気空気がシリンダ内に導入される前に掃気空気にガスを供給することも、又は掃気空気がシリンダ内に導入される際にガスを供給することも可能である。また、最後に言及した変形態様は、とりわけ、１つ又は複数のガス入口ノズルが、隣接する掃気空気開口又は掃気空気スリットを互いに分離する１つ又は複数のウェブに提供されるように実現され得る。 It is also possible to supply gas to the scavenging air before it is introduced into the cylinder, or to supply gas when the scavenging air is introduced into the cylinder. Also, the last mentioned variant can be realized, among other things, such that one or more gas inlet nozzles are provided to one or more webs that separate adjacent scavenging air openings or scavenging air slits from each other. ..
本発明によれば、少なくとも１つのガス・モードで運転することができ、且つ、本発明による方法に従って運転される大型ディーゼル機関がさらに提案される。これによって得られる利点は、上で提供され、且つ、本発明による方法を参照してなされた説明と同じ説明に対応する。 According to the present invention, there are further proposed large diesel engines that can be operated in at least one gas mode and operated according to the method according to the invention. The advantages thus obtained correspond to the same description provided above and made with reference to the methods according to the invention.
好ましいことには、大型ディーゼル機関は、ガスの燃焼のため、及び液体燃料、とりわけディーゼル又は重燃料油の燃焼のための二元燃料機関として構成される。 Preferably, the large diesel engine is configured as a dual fuel engine for the combustion of gas and for the combustion of liquid fuels, especially diesel or heavy fuel oil.
好ましい実施例では、過渡運転モードを開始し、且つ、実施するための制御装置を有する機関制御が提供される。 In a preferred embodiment, engine control is provided that has a control device for initiating and performing a transient operation mode.
さらに、本発明によれば、大型ディーゼル機関、とりわけ二元燃料機関をレトロフィットするための本発明による方法の使用が提案される。本発明による方法は、装置の観点から、より大きい追加要求を伴うことなく、多くの用途の事例で実現することができるため、とりわけ既存の大型ディーゼル機関の修正及び／又はレトロフィットに同じく適しており、この方法において、とりわけ頻繁に、且つ、突然に生じる負荷の変化を考慮し、例えば激しいうねりを考慮すると、より効果的で、安全で、且つ、経済的に実行可能な態様でこれらを運転することができる。 Further, the present invention proposes the use of the method according to the invention for retrofitting large diesel engines, especially dual fuel engines. The method according to the invention is also suitable, among other things, for modification and / or retrofitting of existing large diesel engines, as it can be implemented in many application cases without greater additional requirements from an equipment perspective. In this method, driving them in a more effective, safe and economically feasible manner, especially considering the frequent and sudden changes in load, for example in the case of severe swells. can do.
本発明の他の有利な手段及び設計は、従属請求項によって得られる。 Other advantageous means and designs of the present invention are obtained by the dependent claims.
以下、本発明について、装置の観点及びプロセス工学の観点の両方から、実施例によって、また、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples and with reference to the drawings from both the viewpoint of the apparatus and the viewpoint of process engineering.
一実施例を参照して本発明についての以下の説明を考慮すると、２つの異なるタイプの燃料を使用して運転することができる機関を意味する二元燃料機関として構成される大型ディーゼル機関の実践用途のとりわけ重要な事例に対する例示的特徴が参照されている。大型ディーゼル機関のとりわけこの実施例は、液体燃料のみがシリンダの燃焼空間に注入される液体モードで運転することができる。通常、液体燃料、例えば重燃料油又はディーゼル油は、適切な時期に燃焼空間に直接注入され、そこで自己点火のディーゼル原理に従って点火する。しかし、大型ディーゼル機関は、ガスが燃料の役割を果たすガス運転モードで運転することも同じく可能であり、例えば天然ガスが空気−ガス混合物の形態で燃焼空間に導入され、点火される。とりわけ大型ディーゼル機関は、低圧方式に従ってガス運転モードで動作し、これは、ガスが気体状態でシリンダ内に導入されることを意味している。これに関して、空気との混合は、シリンダ自体の中で生じさせることができ、又はシリンダの前段で生じさせることも同じく可能である。空気−ガス混合物は、オットー原理に従って外部で点火される。この外部点火は、通常、適切な時期に少量の液体燃料を燃焼空間に導入し、次に自己点火させ、それにより空気−ガス混合物を外部点火させることによって生じる。 Considering the following description of the present invention with reference to one embodiment, the practice of a large diesel engine configured as a dual fuel engine meaning an engine capable of operating with two different types of fuels. Illustrative features for particularly important cases of application are referenced. This embodiment of a large diesel engine in particular can be operated in a liquid mode in which only liquid fuel is injected into the combustion space of the cylinder. Usually, liquid fuels such as heavy fuel oil or diesel oil are injected directly into the combustion space at the appropriate time, where they ignite according to the self-igniting diesel principle. However, large diesel engines can also be operated in a gas operating mode in which the gas acts as fuel, for example natural gas is introduced into the combustion space in the form of an air-gas mixture and ignited. Large diesel engines in particular operate in gas operating mode according to the low pressure scheme, which means that the gas is introduced into the cylinder in a gaseous state. In this regard, mixing with air can occur within the cylinder itself, or can occur at the front stage of the cylinder as well. The air-gas mixture is externally ignited according to the Otto principle. This external ignition usually occurs by introducing a small amount of liquid fuel into the combustion space at the appropriate time and then self-igniting, thereby externally igniting the air-gas mixture.
大型ディーゼル機関は、４ストローク機関及び２ストローク機関の両方として構成することができる。この実例で説明されている実施例を考慮すると、大型ディーゼル機関は、コモンレール・システムを有する液体モードで動作する、縦方向に掃気される２ストローク大型ディーゼル機関として構成される。 The large diesel engine can be configured as both a 4-stroke engine and a 2-stroke engine. Considering the embodiment described in this example, the large diesel engine is configured as a vertically scavenged two-stroke large diesel engine operating in liquid mode with a common rail system.
例えば、液体モードのための注入システム、ガス・モードのためのガス供給システム、ガス交換システム、掃気空気（掃気）及び／又は給気空気（給気）を準備するための排気ガス・システム又はターボチャージャ・システム、並びに、大型ディーゼル機関のための制御及び調整システムなどの、大型ディーゼル機関のアセンブリ及び個々の構成要素は、当業者によく知られており、したがって、２ストローク機関としての設計及び４ストローク機関としての設計の両方を考慮すると、さらなる説明はここでは不要である。 For example, an injection system for a liquid mode, a gas supply system for a gas mode, a gas exchange system, an exhaust gas system or turbo for preparing scavenging air (scavenging) and / or supply air (supply). Large diesel engine assemblies and individual components, such as charger systems and control and adjustment systems for large diesel engines, are well known to those of skill in the art and are therefore designed as two-stroke engines and 4 Considering both the design as a stroke engine, no further explanation is needed here.
縦方向に掃気される２ストローク大型ディーゼル機関のこの実例で説明されている実施例を考慮すると、掃気空気スリットは、通常、各シリンダ及び／又はシリンダ・ライナの下部領域に提供され、掃気空気スリットが開くと、ターボチャージャによって提供される掃気空気がこれらの掃気スリットを通ってチャージ圧でシリンダ内に流入することができるよう、掃気空気スリットは、シリンダ内のピストンの運動によって周期的に開閉される。通常、中央に配置される出口弁は、シリンダ・ヘッド及び／又はシリンダ・カバーの中に提供され、この出口弁を通って、燃焼プロセスを経た後の燃焼ガスが、もう一度シリンダから排気ガス・システムへ出て行くことができる。液体燃料を導入するために、例えば出口弁の近傍のシリンダ・ヘッドの中に配置される１つ又は複数の燃料注入ノズルが提供される。ガス供給システムは、ガス・モードでガスを供給するために提供され、ガス入口ノズルを有する少なくとも１つのガス入口弁を有している。ガス入口ノズルは、通常、例えばピストンの上死中心位置と下死中心位置との間のほぼ中間に位置する高さでシリンダの壁に提供される。 Considering the embodiment described in this example of a two-stroke large diesel engine that is longitudinally scavenged, scavenging air slits are typically provided in the lower region of each cylinder and / or cylinder liner and scavenging air slits. When opened, the scavenging air slits are periodically opened and closed by the movement of the piston in the cylinder so that the scavenging air provided by the turbocharger can flow through these scavenging slits into the cylinder at charge pressure. NS. A centrally located outlet valve is typically provided in the cylinder head and / or cylinder cover, through which the combustion gas after the combustion process is once again exhausted from the cylinder to the exhaust system. You can go out to. One or more fuel injection nozzles are provided, for example, placed in a cylinder head near the outlet valve to introduce liquid fuel. The gas supply system is provided to supply gas in gas mode and has at least one gas inlet valve with a gas inlet nozzle. The gas inlet nozzle is usually provided to the wall of the cylinder at a height approximately midway between, for example, the center of death and the center of bottom of the piston.
さらに、以下では、一例として大型ディーゼル機関が船舶の駆動集合体である用途の事例を参照する。 Further, in the following, as an example, an example of an application in which a large diesel engine is a drive assembly of a ship will be referred to.
排気ガス値に関する法的規定に起因して、大型ディーゼル機関は、今日、海岸の近傍ではしばしばガス運転モードで運転される。その理由は、そうでなければ、排気ガス・エミッション、とりわけ窒素酸化物ＮＯｘ及び二酸化硫黄の放出（エミッション）に関して規定された閾値をもはや維持することができないからである。 Due to legal provisions regarding exhaust gas values, large diesel engines are often operated in gas operating mode in the vicinity of the coast today. This is because otherwise, it is impossible to maintain the exhaust gas emissions, defined the threshold with respect to, inter alia nitrogen oxides NO x and release of sulfur dioxide (emission) longer.
ガス運転モードでは、効率、及び、可能な限り汚染物質が少ない空気ガス混合物の燃焼は、空気の量とガスの量の比率に極めて敏感である。この比率は、通常、λ値によって表され、λ値は、燃焼のために利用することができる空気の質量と、燃料として使用されるガスの質量の比率に関して使用される。 In the gas operating mode, efficiency and combustion of the air-gas mixture with as little pollutant as possible are extremely sensitive to the ratio of the amount of air to the amount of gas. This ratio is usually expressed by a λ value, which is used in relation to the ratio of the mass of air available for combustion to the mass of gas used as fuel.
理想的な空気−ガス比は、機関によって生成される駆動トルクに依存し、この方法においては船舶の所望の速度に依存する。大型ディーゼル機関は、通常、船舶のプロペラに直接接続されるため、速度は、機関の回転速度に対応する。 The ideal air-gas ratio depends on the drive torque produced by the engine and, in this method, on the desired speed of the vessel. Large diesel engines are usually directly connected to the propellers of the ship, so the speed corresponds to the rotational speed of the engine.
極めて概略的に示されている図１は、空気−ガス比１と、船舶を駆動する機関によって生成されるトルク２との間の例示的関係を示したものである。この図解は、船舶が本質的に穏やかな水中を移動している場合の船舶の規定速度（即ち機関の特定の回転速度）に対応する特定のトルクに対して真である。とりわけ図１に示されているトルク２は、本質的に１ワーク・サイクル（２ストローク機械の場合はピストン運動の１周期であり、４ストローク機械の場合はピストン運動の２周期である）にわたって平均されたトルクであるＢＭＥＰトルク（正味平均有効圧トルク（Ｂｒａｋｅ Ｍｅａｎ Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｔｏｒｑｕｅ））である。
A very schematic representation of FIG. 1 shows an exemplary relationship between an air-gas ratio of 1 and a torque of 2 generated by an engine driving a ship. This illustration is true for a particular torque that corresponds to the ship's specified speed (ie, the particular rotational speed of the engine) when the vessel is moving in essentially calm water. In particular, the
図１の図解には、２つの境界曲線、即ち第１のノッキング曲線３及び不着火曲線４が示されている。図解に従ってノッキング曲線３より上に出現する運転状態を考慮すると、空気−ガス比がリッチなものとなり、これは、混合物に存在する空気が少な過ぎることを意味している。ガス分がリッチになり過ぎると、混合物は異なる問題、即ち燃焼が生じるのが速過ぎる問題（速い燃焼）、又は機関がノッキングを開始する問題、又は典型的にはシリンダ内のガスの含有量が多過ぎることによる自己点火によって混合物が早過ぎる燃焼（過早点火としても知られているワーク・サイクルに関する）を開始する問題をもたらすことがある。図解に従って不着火曲線４より上で生じる運転状態を考慮すると、空気−ガス比がガス分に乏し過ぎ、これは、燃焼空間における理想的な燃焼のためには、存在するガスが不十分であることを意味している。
In the illustration of FIG. 1, two boundary curves, that is, a first knocking
そのため、常にその空気−ガス比に対する理想点５で大型ディーゼル機関を運転するための努力がなされる。実際には、トルク及び／又は空気−ガス比１の自然な逸脱を回避し、又は調整して、同じく一定の回転速度及び／又は船舶の一定の速度を維持することは不可能であり、そのために、図１には２本の直線７及び８によって限定されている許容範囲６が存在しており、この許容範囲内では、理想点５からの空気−ガス比１の逸脱が許容される。ガス・モードにおける理想的な運転は、Ａで参照されている運転点によって図１に示されている。
Therefore, efforts are always made to operate a large diesel engine at the
船舶が穏やかな水中（図１参照）から離れ、激しいうねりに遭遇すると、負荷の極めて突然で、且つ、強力な変化が機関に生じることがあり、これは、機関によって船舶プロペラを介して水中に加えられるトルクが急速に且つ大きく変化し得ることを意味している（負荷の変化）。したがって、例えば荒海では、船舶プロペラが、短い期間にわたって部分的に又は完全に海面上に出現し、そのために機関の実際の負荷が著しく小さくなることが起こり得る。船舶プロペラが引き続いて再度海中に完全に水没すると、そのために負荷が著しく大きくなり、したがってトルクが大きくなる。図１では、これは、実際には、例えば点Ａから、ノッキング曲線３より上に存在し、したがって「速い燃焼」及び／又はノッキングの範囲に存在するＢで参照されている点まで移動することを意味している。ターボチャージャ・システムの位相シフト応答に起因して、必要なチャージ圧で掃気空気を利用することはもはや不可能であり、空気−ガス混合物がリッチになり過ぎるようになっている。
When a ship moves away from calm water (see Figure 1) and encounters severe swells, very sudden and powerful changes in load can occur in the engine, which is caused by the engine to enter the water through the ship's propellers. It means that the torque applied can change rapidly and significantly (change in load). Thus, for example, in rough seas, it is possible that ship propellers will appear partially or completely above sea level over a short period of time, which will significantly reduce the actual load on the engine. If the ship's propellers are subsequently completely submerged in the sea again, the load will be significantly higher and therefore the torque will be higher. In FIG. 1, this actually moves from, for example, point A to the point referenced by B, which is above the knocking
荒海では、機関負荷のこれらの強力な変動が、次々にほぼ周期的に頻繁に生じるため、ガス・モードにおける大型ディーゼル機関の有効で、経済的で、且つ、低エミッションの運転モードはもはや不可能である。 In rough seas, these powerful fluctuations in engine load occur frequently, one after the other, almost periodically, making it no longer possible for large diesel engines in gas mode to be effective, economical, and low-emission operating modes. Is.
改善アクションが、本発明による方法によって提供される。極めて概略的に示されている図２は、本発明による方法の実施例を示したものである。ステップ１０の開始点で大型ディーゼル機関がガス・モードで運転される。船舶が荒海に遭遇している場合、この状態は、運転作業者の観察１１によって、及び／又は、ステップ１２において機関制御装置又は異なる制御装置によって検出される運転パラメータを評価することによって検出することができる。生じた負荷の強力な変化が大き過ぎることが決定されると、ステップ１３において過渡モードへの大型ディーゼル機関の切換えが決定される。この過渡モードでは、機関によって生成される機関の回転速度又はトルクの所望の値が最初に決定される。これは、例えば穏やかな水中における船舶の運動に対応する値であってもよい。制御装置は、次に、ステップ１４において、大型ディーゼル機関のワーク・サイクル毎に燃料として利用することができるガスの量に関する上側の閾値を決定する。これに関して、この上側の閾値は、この上側の閾値によって決定されるガスの最大量を燃焼させるためにシリンダ２１内で利用することができる掃気空気が十分になるように決定され、それにより「速い燃焼」及び／又はノッキング燃焼の範囲が回避され、したがって、空気−ガス比がリッチになり過ぎない。ノッキング閾値３（図１）を超えることを回避するための最大許容ガス量に関する上側の閾値は、シリンダ内に存在する空気の量に依存する。既知のシリンダ体積を考慮すると、空気のこの量は、利用可能な掃気空気のチャージ圧を使用して決定することができる。これに関して、当然チャージ圧の逸脱が考慮され、これは、あらゆる場合に利用することができる最小チャージ圧を有利に仮定することを意味している。また、当然、ガスの量に関する適切な上側の境界を決定する際、実験値又は大型ディーゼル機関の異なる既知の運転パラメータを引き出すことも可能である。
Improvement actions are provided by the methods according to the invention. FIG. 2, which is shown very schematically, shows an example of the method according to the present invention. At the starting point of
とりわけ好ましいことには、ガスの量の上側の閾値を決定するために、掃気空気の現在利用可能なチャージ圧が引き出される。このチャージ圧は、通常、大型ディーゼル機関における測定によって検出され、この方法においては制御装置で利用することができ、及び／又は、制御装置に送信することができる。とりわけ、これに関して、ガスの量に関する上側の閾値の決定は、現在利用可能な掃気空気の現在の値と掃気空気の必要なチャージ圧との差を使用して決定することができる。実際の運転パラメータのために必要なチャージ圧は、例えばルックアップ・テーブル又はルックアップ行列に記憶される。 Particularly preferably, the currently available charge pressure of the scavenging air is drawn to determine the upper threshold of the amount of gas. This charge pressure is usually detected by measurements in a large diesel engine and can be utilized in and / or transmitted to the controller in this method. In particular, in this regard, the determination of the upper threshold for the amount of gas can be determined using the difference between the current value of currently available scavenging air and the required charge pressure of the scavenging air. The charge pressure required for the actual operating parameters is stored, for example, in a lookup table or lookup matrix.
この場合、制御装置は、燃焼ガスとしてシリンダに供給することができるガスの量のためのチャージ圧によって決まる上側の閾値を有しており、ガスの量はこの上側の閾値に制限される。したがって機関によって生成される回転速度又はトルクを所望の値に維持することができ、ステップ１４において、制御装置によって、液体燃料の追加量がさらに規定され、それは、回転速度又はトルクの所望の値と、最大のガス量を使用して達成される値との差を補償するように測られる。
In this case, the controller has an upper threshold determined by the charge pressure for the amount of gas that can be supplied to the cylinder as combustion gas, and the amount of gas is limited to this upper threshold. Thus, the rotational speed or torque produced by the engine can be maintained at the desired value, and in
これは、制御装置が、上側の閾値によって決定される最大量のガスを使用して達成することができるトルク又は回転速度に関する値を決定することを意味している。次に、所望の値とこの値の差が決定される。引き続いて、この差を補償するために必要な液体燃料の量が決定される。 This means that the controller determines a value for torque or rotational speed that can be achieved using the maximum amount of gas determined by the upper threshold. Next, the difference between the desired value and this value is determined. Subsequently, the amount of liquid fuel required to compensate for this difference is determined.
次に、ステップ１５において、決定された量のガスがシリンダ内に導入され、ガス・モードと同様に燃焼させられる。それと同時に、これは、同じワーク・サイクルにおいて、既に決定済みの量の液体燃料がステップ１６においてシリンダ内に導入され、そこで自ら点火することを意味している。この方法によれば、ガス及び追加導入される液体燃料の共通燃焼により、所望の値の回転速度又はトルクを生成することができる。これに関して、液体燃料の自己点火を空気−ガス混合物の外部点火のために使用することができる。
Next, in step 15, a determined amount of gas is introduced into the cylinder and burned in the same manner as in gas mode. At the same time, this means that in the same work cycle, an already determined amount of liquid fuel is introduced into the cylinder in
ステップ１７において、運転作業者の観察によって、及び／又は、運転パラメータの決定によって、過渡モードを起動するための条件が依然として満たされているかどうかが継続的に又は定期的間隔でチェックされる。イエスの場合、図２に矢印１８で示されているように過渡モードが維持され、好ましいことには、ガスの量の上側の閾値に関する値及び液体燃料の追加量に関する値がチェックされ、及び／又は更新される。
In
ステップ１７のチェックにおいて過渡モードのための条件がもはや満たされていない場合、ステップ１９で再び通常のガス・モードに変更することができる。
If the conditions for the transient mode are no longer met in the check in
過渡モードを開始し且つ実施するための制御装置は、機関制御に統合されることが好ましい。 The control device for starting and implementing the transient mode is preferably integrated into engine control.
この方法によれば、ガスの燃焼と液体燃料の燃焼を組み合わせることにより、「速い燃焼」範囲及び／又はノッキングの範囲及び／又は「過早点火」の範囲でガスの燃焼が生じることなく、回転速度を意味する機関速度に関する所望の値、又はトルクに関する所望の値を過渡モードで維持することができることが保証される。ガスの量に関する上側の閾値により、燃焼空間における空気−ガス混合物がリッチになり過ぎないことが保証される。 According to this method, by combining the combustion of gas and the combustion of liquid fuel, the rotation without gas combustion occurs in the "fast combustion" range and / or the knocking range and / or the "premature ignition" range. It is guaranteed that the desired value for engine speed, which means speed, or the desired value for torque can be maintained in transient mode. The upper threshold for the amount of gas ensures that the air-gas mixture in the combustion space is not too rich.
したがって、例えばこの方法により、ガス運転モードでオットー原理に従って動作する二元燃料大型ディーゼル機関は、液体燃料を使用して排他的に運転される、ディーゼル原理に従ってのみ動作する大型ディーゼル機関が有する負荷の変化に対する応答と少なくともほぼ同様の負荷の変化に対する応答を達成することができる。一方では、本発明による方法に関して、及び／又は、本発明による大型ディーゼル機関に関して、空気−ガス混合物がリッチになり過ぎないことが保証されるため、他方では液体燃料に関連する燃焼部分は、掃気空気の低過ぎるチャージ圧に対して著しく鈍感に反応する。この方法によれば、とりわけ荒海で、同じくガス運転モードの間、大型ディーゼル機関の運転安定性を改善することができ、また、速度の変動を小さくすることができる。 Thus, for example, by this method, a dual fuel large diesel engine operating according to the Otto principle in gas operating mode is of the load of a large diesel engine operating exclusively according to the diesel principle, which is operated exclusively using liquid fuel. A response to change can be achieved that is at least about the same as the response to change. On the one hand, with respect to the method according to the invention and / or with respect to the large diesel engine according to the invention, the air-gas mixture is guaranteed not to be too rich, and on the other hand, the combustion portion associated with the liquid fuel is scavenged. Remarkably insensitive to too low a charge pressure of air. According to this method, the operational stability of a large diesel engine can be improved and the speed fluctuation can be reduced, especially in rough seas, during the same gas operation mode.
図３の略図は、同じく一実例による、過渡モードにおけるガスの燃焼と液体燃料の燃焼の協働を強調したものである。大型ディーゼル機関のトルクＴは、荒海を考慮すると起こり得るように時間ｔに依存して印加される。船舶が遭遇する高い波の運動は、（ほぼ）周期的なタイムリーなトルクＴの変化を引き起こす。曲線Ｇは、ガスの燃焼によって生じるトルクの部分を示したもので、最大のガス量は、利用することができる掃気空気が十分であるように制限され、それにより、空気−ガス混合物がリッチになり過ぎないようになっている。参照記号Ｆを有する、ハッチングによって示されている領域を制限している２つの曲線は、液体燃料の燃焼を追加することによって生成されるトルクＴに対する追加量を示している。 The schematic diagram of FIG. 3 emphasizes the cooperation between the combustion of gas and the combustion of liquid fuel in the transient mode, also according to an example. The torque T of the large diesel engine is applied depending on the time t as it may occur in consideration of the rough sea. The high wave motion encountered by the ship causes (almost) periodic and timely changes in torque T. Curve G shows the portion of torque produced by the combustion of the gas, the maximum amount of gas being limited to sufficient scavenging air available, thereby enriching the air-gas mixture. It is designed not to be too much. The two curves, with the reference symbol F, limiting the area indicated by hatching indicate the amount added to the torque T produced by adding the combustion of the liquid fuel.
過渡モードの間、液体燃料の追加量をシリンダの燃焼空間に導入するための異なる可能性が存在している。大型ディーゼル機関が二元燃料機関として構成される場合、液体モードで燃料を注入するために同じく使用される注入装置と同じ注入装置を使用して、液体燃料を注入することができる。 During the transient mode, there are different possibilities for introducing additional amounts of liquid fuel into the combustion space of the cylinder. When a large diesel engine is configured as a dual fuel engine, liquid fuel can be injected using the same injection device that is also used to inject fuel in liquid mode.
過渡モードで液体燃料を導入するための他の可能性は、空気−ガス混合物に点火するためにガス・モードで使用されるパイロット注入装置によって、液体燃料を燃焼空間に導入することができることにある。 Another possibility for introducing liquid fuel in transient mode is that the pilot injection device used in gas mode to ignite the air-gas mixture allows the liquid fuel to be introduced into the combustion space. ..
当然、過渡モードの間、液体燃料を導入するための個別の注入装置を提供することも同じく可能である。これは、大型ディーゼル機関が液体モードのために構成されず、対応する注入装置を有していない場合にとりわけ好ましい。 Of course, it is also possible to provide a separate injection device for introducing the liquid fuel during the transient mode. This is especially preferred when the large diesel engine is not configured for liquid mode and does not have a corresponding injection device.
シリンダの燃焼空間へのガスの導入を考慮すると、過渡モード及び同じくガス・モードの両方の間、いくつかの好ましい変形態様が存在している。上で既に言及したように、少なくとも１つのガス入口ノズルを有するガス供給システムを提供することができ、少なくとも１つのガス入口ノズルは、ガスをシリンダ内に導入することができ、且つ、そこで掃気空気と混合して点火可能な空気−ガス混合物にすることができるようにシリンダ・ライナの中に配置されている。 Considering the introduction of gas into the combustion space of the cylinder, there are some preferred modifications between both transient and gas modes as well. As already mentioned above, a gas supply system having at least one gas inlet nozzle can be provided, the at least one gas inlet nozzle capable of introducing gas into the cylinder, where scavenging air. It is placed in a cylinder liner so that it can be mixed with and made into an ignitable air-gas mixture.
しかし、シリンダ内へのガスの供給がシリンダ・ヘッドから生じ、次にガスが掃気空気と混ざるように、シリンダ・ヘッド及び／又はシリンダ・カバーに１つ又は複数のガス入口ノズルを設けることも同じく可能である。 However, it is also possible to provide one or more gas inlet nozzles in the cylinder head and / or cylinder cover so that the gas supply into the cylinder comes from the cylinder head and then the gas mixes with the scavenging air. It is possible.
掃気空気がシリンダ内に導入される前に掃気空気にガスを供給する他の可能性が存在している。この場合、ガスは、掃気空気を使用して、シリンダ内部空間の外側で既に空気−ガス混合物に混ざっており、次にこの空気−ガス混合物が例えば掃気空気スリット又は掃気空気開口によってシリンダ内に導入される。それにより、ターボチャージャ・システムの出口と、シリンダの内部空間への入口開口、例えば掃気空気スリットとの間の一点で掃気空気へのガスの供給を生じさせることができる。 There are other possibilities to supply gas to the scavenging air before it is introduced into the cylinder. In this case, the gas is already mixed with the air-gas mixture outside the cylinder internal space using scavenging air, which is then introduced into the cylinder by, for example, a scavenging air slit or scavenging air opening. Will be done. Thereby, a gas supply to the scavenging air can be generated at one point between the outlet of the turbocharger system and the inlet opening to the internal space of the cylinder, for example, the scavenging air slit.
とりわけ、掃気空気がシリンダ内に導入される際に、掃気空気にガスを供給することも同じく可能である。そのために、この場合、例えば、掃気空気が掃気空気スリットを通過している間にガスと混じるように、隣接する掃気空気スリットを分離する１つ又は複数のウェブに１つ又は複数のガス入口ノズルをそれぞれ設けることができる。 In particular, it is also possible to supply gas to the scavenging air as it is introduced into the cylinder. To that end, in this case, for example, one or more gas inlet nozzles on one or more webs that separate adjacent scavenging air slits so that the scavenging air mixes with the gas while passing through the scavenging air slits. Can be provided respectively.
ステップ１２（図２）で決定され、又は過渡モードに変更すべきかどうかを判定するためにステップ１３で解析される運転パラメータは、機関制御に既に存在しているパラメータであることが好ましく、これは、大型ディーゼル機関の運転のために、若しくは大型ディーゼル機関を運転している間に何らかの方法で検出されるか、又はこのようなパラメータから引き出すことができる値であることを意味している。
The operating parameters determined in step 12 (FIG. 2) or analyzed in
しかし、過渡モードへの変更の決定が単純に運転作業者による観察によって生じ、次に過渡モードを手動で開始することも可能であり、又は、過渡モードへの変更を決定するために１つの運転パラメータのみを引き出すことも同じく可能である。 However, the decision to change to transient mode can be made simply by observation by the operator, and then the transient mode can be started manually, or one operation to determine the change to transient mode. It is also possible to pull out only the parameters.
例えば、以下のパラメータのうちの１つ又は複数は、ステップ１２のため及び／又はステップ１３における決定のための運転パラメータとして適切である。それは、ターボチャージャ・システムによって利用することができる掃気空気の実際の圧力、及び／又はこの圧力の変化、シリンダ圧力、計算された空気−ガス比、シリンダ内で燃焼が生じたことをノッキング方式で認識することができるノッキング検出器の信号であって、空気−ガス混合物がリッチになり過ぎることを意味する信号、機関の負荷に対するトルクの比率若しくはこの比率の変化、又は測定されたトルク若しくは時間によるその変化である。
For example, one or more of the following parameters are suitable as operating parameters for
本発明による方法は、とりわけ、既存の大型ディーゼル機関、とりわけ二元燃料機関のレトロフィッティングのために使用することも可能である。このような大型ディーゼル機関では、本発明による方法を実施するための装置の観点からの前提条件は、既に満たされていることがしばしばであるか、又は少ない努力若しくはコストで、及び／若しくは変換によって実現することができるため、対応する適合又は機関制御の補充によって大型ディーゼル機関に過渡モードの準備をさせることはしばしば可能である。とりわけエミッションの値の維持を同じく考慮すると、レトロフィッティングのこの可能性は、極めて有利である。 The method according to the invention can also be used, among other things, for retrofitting existing large diesel engines, especially dual fuel engines. In such large diesel engines, the preconditions in terms of equipment for carrying out the methods according to the invention are often already met, or with less effort or cost, and / or by conversion. As it can be achieved, it is often possible to prepare a large diesel engine for transient mode with corresponding adaptations or engine control supplements. This possibility of retrofitting is extremely advantageous, especially considering the maintenance of emission values as well.
Claims (1)
− 前記大型ディーゼル機関を前記ガス・モードから前記過渡モードに変更するステップ（１３）と、
− 前記機関の回転速度又はトルクの所望の値を特定するステップと、
− 前記大型ディーゼル機関のワーク・サイクル毎に燃料として利用することができるガスの最大量を決定するステップ（１４）と、
− 回転速度又はトルクの所望の値と前記最大量の前記ガスを使用して達成される値との差を補償するために、前記ガスに加えてシリンダ内に導入される液体燃料の追加量を決定するステップ（１４）と
を含む、方法。 A method of operating a large diesel engine, the large diesel engine can be operated in gas mode or transient mode, in which gas is introduced into the cylinder as fuel and in said transient mode. , In addition to the gas, liquid fuel is introduced into the cylinder, the method
-In the step (13) of changing the large diesel engine from the gas mode to the transient mode,
-The step of identifying the desired value of rotational speed or torque of the engine,
-Step (14) of determining the maximum amount of gas that can be used as fuel for each work cycle of the large diesel engine, and
-Additional amount of liquid fuel introduced into the cylinder in addition to the gas to compensate for the difference between the desired value of rotational speed or torque and the value achieved using the maximum amount of the gas. A method comprising determining step (14).
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