가스 엔진용 점화 장치, 상기 점화 장치를 구비한 가스 엔진 및 상기 가스 엔진의 작동 방법{IGNITION DEVICE FOR A GAS ENGINE, GAS ENGINE EQUIPPED WITH IT AND METHOD FOR OPERATING THE GAS ENGINE}
본 발명은 가스 엔진용 점화 장치, 상기 점화 장치를 구비한 가스 엔진 및 상기 가스 엔진의 작동 방법에 관한 것이다.
가스 엔진은, 액상 연료 대신 예컨대 천연 가스, 액화 가스, 나무 가스, 바이오 가스, 매립 쓰레기 가스, 메탄 가스 또는 수소가 연료로서 사용될 수 있는 내연기관이다. 가스 엔진은, 예컨대 고정 작동식 열병합 발전소에 사용되거나 또는 선박 구동 장치로서 사용된다. 최근에 고효율, 고출력 및 저방출량으로 가스 엔진을 작동시킬 수 있는 점화 방법이 가스 엔진에 적용된다. 이 점화 방법은 PGI( P erformance G as I njection)-점화 방법으로서 공지되어 있으며, 연소 가스 혼합물 또는 점화 가스가 고압으로 가스 엔진의 실린더의 예비 챔버 내로 분사되는 것을 기초로 한다. 점화 가스는, 예컨대 예비 챔버 내의 뜨거운 표면에서, 예컨대 글로우 플러그에서 점화된다. 점화 가스의 연소시, 점화 가스가 팽창되고, 실린더의 메인 연소실에 대한 연결 개구 를 통해 상기 메인 연소실로 유입된 연소 가스 혼합물을 태운다. 현재 PGI-점화 방법은 점화 가스의 분사를 위한 일정한 공급 압력을 사용하고, 점화 가스의 양은 점화 가스 분사의 지속 시간을 통해서만 조절된다. 여기에는 가스 엔진의 작동 윈도우가 매우 좁다는 문제점이 있는데, 왜냐하면 상이한 작동 상태에 따라 점화 시점이 충분히 조정될 수 없기 때문이며, 예컨대 앞으로 변위될 수 없기 때문이다. 분사가 압축 곡선의 최대 압력 기울기의 범위에서 이루어지며, 분사 시점의 작은 변위가 예비 챔버에서 시간에 따른 혼합물 형성에 큰 영향을 준다는 것이 그 이유이다. 따라서, 조절되지 않는 분사 윈도우(즉, 점화 가스 압력 및 분사 지속 시간이 일정함)는 점화 시점이 이른 경우, 예비 챔버 내에서 1 보다 작은 일시적 람다(λ)(람다 <<1)를 매우 신속히 야기할 수 있다. 이로 인해, 예비 챔버에서의 반응이 매우 느릴 수 있고, 메인 연소실 내의 연소가 예비 챔버에서의 약한 예비 반응으로 인해 연기되면, 예비 챔버에서 전체 점화 가스가 산화되지 않음으로써, 상기 점화 가스의 일정한 잔류 성분이 예비 챔버 내에 남아 있을 수 있다. 또한, 1 보다 작은 람다의 경우(람다<<1), 예비 챔버에서의 반응 또는 화염면(flame front)은 너무 극단의 급기 성층화(예컨대 글로우 플러그 또는 뜨거운 표면의 영역에서 너무 농후함)에 의해 꺼질 수 있다. 미연소된 연소 가스 성분은 상응하는 농도에서 다음 압축 행정 동안 메인 연소실 내의 조기 점화 및 이에 따른 실화(misfire)를 일으킬 수 있다. 이 실화는 점화의 기본 조건이 변하지 않으면 일반적으로 "자기 보존(self-preserving)" 된다. 즉, 예비 챔버가 더 이상 정상적 으로 점화하지 않는다. 이 상태는 전체 가스 엔진의 정지 및 경우에 따라 엔진 손상을 야기할 수 있다. 따라서, PGI-점화 방법은 점화 시점 변동과 관련된 실화의 경향에 의해 제한된다. 그러나, 가변 점화 시점, 특히 더 이른 점화 시점은 가스 엔진의 더 나은 효율을 위해 중요한데, 그 이유는 이로 인해 연소 중심이 상사점(OT)의 방향으로 더 이동될 수 있기 때문이다. DE 102 17 996 A1에는 가스 연료-공기 혼합물의 점화가 가스 엔진의 실린더의 예비 챔버 내의 글로우 플로그의 뜨거운 표면에서 이루어지는 가스 엔진이 공지되어 있다. DE 196 21 297 C1에는 가스 엔진의 점화 오일 분사의 제어/조절이 개시되어 있다.
본 발명의 과제는 점화 시점을 큰 조절 범위로 변경할 수 있는, 특히 더 큰 크기로 상사점(OT)에 비해 앞으로 변위시킬 수 있는 것인 가스 엔진용 점화 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 과제는 상기 점화 장치를 구비한 가스 엔진 및 상기 가스 엔진의 작동 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제는 청구항 1에 따른 점화 장치, 청구항 7에 따른 가스 엔진 및 청구항 9에 따른 방법에 의해 해결된다. 본 발명의 실시예는 종속 청구항들에 제시된다. 본 발명의 제1 관점에 따라, 가스 엔진용 점화 장치는 연소 가스 혼합물을 기초로 하는 점화 가스 제트를 가스 엔진의 실린더의 예비 챔버 내로 분사하기 위한 분사 장치, 상기 분사 장치로의 가스 공급을 해제 및 차단하기 위한 점화 가스 제트 제어 장치, 및 상기 분사 장치용 연소 가스 혼합물의 가스 압력을 제어하기 위한 압력 제어 시스템을 포함한다. 본 발명에 따라 압력 제어 시스템은 가스 압력을 가스 엔진의 엔진 부하에 따라 그리고 가스 엔진의 실린더의 점화 시점에 따라 조정하도록 설계된다. 본 발명에 따라 형성된 점화 장치에 의해, 가스 엔진의 작동 윈도우가 현저히 확대됨으로써, 가변적인 점화 시점(특히 더 이른 점화 시점) 및 그에 따라 더 높은 효율이 구현될 수 있다. 이는 특히, 본 발명에 따른 압력 제어 시스템이 점화 가스의 가스 압력을 가스 엔진의 엔진 부하에 따라 그리고 점화 시점에 따라 제어함으로써 얻어진다. 이로 인해, 한편으로는 엔진 부하에 따라 점화 가스에 대한 가스 압력이 충분히 제공될 수 있고, 다른 한편으로는 점화 시점 변위에 의해 생긴 가스 압력 에러(점화 가스에 대한 너무 높거나 너무 낮은 가스 압력)가 보상될 수 있다. 따라서, 예컨대 점화 시점이 앞으로 변위된 경우, 점화 가스의 과도한 농후(즉, 너무 낮은 일시적 람다)가 확실하게 배제될 수 있다. 달리 표현하면, 점화 장치가 람다를 허용 범위 또는 최적의 범위로 유지함으로써, 예컨대 조기 점화 및 이에 따른 실화가 확실하게 방지된다. 따라서, 가스 엔진의 정지 및 경우에 따라 엔진 손상이 확실하게 방지될 수 있다. 본 발명에 따른 압력 제어 시스템을 실시하기 위해, 예컨대 엔진 부하에 따라 조정되는 점화 가스의 가스 압력과 점화 시점에 따라 조정되는 점화 가스의 가스 압력 간의 차이가 형성될 수 있다. 이는, 예컨대 전자 압력 제어 유닛에서 이루어질 수 있으며, 상기 압력 제어 유닛은 상응하는 압력 신호를 차동 부재에서 처리하고, 차동 부재에서 얻어진 압력 신호를 기초로 가스 압력을 제어하거나 조절한다. 본 발명에 따른 점화 장치의 실시예에 따라, 압력 제어 시스템은 가스 압력이 가스 엔진의 엔진 부하에 따라 조정될 수 있는 제1 제어 구간, 및 가스 압력이 가스 엔진의 실린더의 점화 시점에 따라 조정될 수 있는 제2 제어 구간을 포함한다. 본 발명에 따른 점화 장치의 전술한 실시예에 의해, 의도된 제어 작용, 특히 조절 작용은 간단하고 강한 부품에 의해 이루어질 수 있다. 예컨대, 상기 실시예에 따라, 각각의 제어 구간에 2개의 별도의 압력 제어 밸브를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 상기 실시예는 2개의 제어 구간들이 필요에 따라 또는 작동 상태에 따라 서로 중복적이고/중복적이거나 서로 보완적인 특성을 가질 수 있다는 장점을 제공한다. 본 발명에 따른 점화 장치의 다른 실시예에 따라, 점화 장치는 또한 점화 가스 저장기를 포함한다. 압력 제어 시스템의 제1 제어 구간은 연소 가스 혼합물 고압 소스와 유체 연통되는 입구 및 점화 가스 저장기와 유체 연통되는 출구를 가진 제1 압력 제어 장치를 포함하고, 압력 제어 시스템의 제2 제어 구간은 점화 가스 저장기와 유체 연통되는 입구 및 연소 가스 혼합물 저압 소스와 유체 연통되는 출구를 가진 제2 압력 제어 장치를 포함한다. 본 발명에 따른 점화 장치의 상기 실시예에 의해, 바람직하게는 점화 가스 저장기가 제1 제어 구간과 제2 제어 구간에 의해 규정된 가스 압력들의 차이 형성을 위한 요소로서 사용된다. 또한, 점화 가스 저장기는, 압력 제어 시스템에 의해 현재 조정된 점화 가스 압력으로 점화 가스를 영구 보존한다. 본 발명에 따른 점화 장치의 실시예에 따라, 압력 제어 시스템은 엔진 부하의 증가시 가스 압력을 예정된 엔진 부하 가스 압력으로 증가시키고, 점화 시점이 선행 시점에 비해 시간적으로 앞으로 변위되면 엔진 부하 가스 압력을 점화 장치에 공급되는 예정된 점화 시점 가스 압력으로 감소시키도록 설계된다. 본 발명에 따른 점화 장치의 상기 실시예에 의해, 엔진 부하의 증가시 과도하게 높아진 점화 가스 압력 및 이에 따른 너무 큰 점화 가스량으로 인한 너무 작은 일시적인 람다 및 그와 관련된 전술한 단점이 나타나는 것을 간단히 방지한다. 본 발명에 따른 점화 장치의 다른 실시예에 따라, 점화 가스 제트 제어 장치는 분사 장치의 분사 지속 시간을 가스 엔진의 실린더의 점화 시점에 따라 조정하도록 설계된다. 본 발명에 따른 점화 장치의 상기 실시예에 의해, 엔진 제어의 적합한 조정시 예비 챔버에서 시간에 따른 혼합물 형성이 더 정확하고 더 유연하게 제어될 수 있거나 조절될 수 있다. 본 발명에 따른 점화 장치의 실시예에 따라 점화 가스 제트 제어 장치는 점화 시점이 선행 시점에 비해 시간적으로 앞으로 변위되면 분사 장치의 분사 지속 시간을 단축하도록 설계된다. 따라서, 점화 시점이 앞으로 변위되면 압력 제어에 대한 대안으로 또는 추가로 더 적은 분사량이 야기될 수 있고, 이는 바람직하게 예비 챔버에서 점화 가스의 과도한 농후를 막고, 리던던시(redundancy)에 의해 작동 안전성 및 조정 정확도를 높인다. 본 발명의 제2 관점에 따라, 본 발명의 하나 또는 모든 전술한 실시예에 따른 점화 장치를 구비한 가스 엔진으로서, 상기 가스 엔진은 엔진 제어 장치를 포함하고, 상기 엔진 제어 장치는 엔진 부하를 나타내는 엔진 부하 신호, 및 현재 점화 시점을 나타내는 점화 시점 신호를 제공하며, 압력 제어 시스템이 엔진 제어 장치와 연결됨으로써, 압력 제어 시스템은 점화 가스 압력의 조정을 위해 엔진 부하 신호 및 점화 시점 신호를 제공받을 수 있는 것인 가스 엔진이 제공된다. 본 발명에 따른 가스 엔진은 전술한 실시예들 중 하나 또는 모든 실시예에 따른 점화 장치를 구비하기 때문에 전술한 장점들을 갖는다. 본 발명에 따른 가스 엔진의 실시예에 따라, 점화 가스 제트 제어 장치가 엔진 제어 장치와 연결됨으로써, 점화 가스 제트 제어 장치는 분사 지속 시간의 조정을 위해 점화 시점 신호를 제공받을 수 있다. 전술한 방식으로 그리고 엔진 제어의 상응하는 조정에 의해 구현된 가스 엔진에서는, 예비 챔버에서의 시간에 따른 혼합물 형성이 추가로 더 정확하게 제어 또는 조절되고 그에 따라 영구적으로 최적의 람다가 주어진다. 바람직하게는 점화 가스 제트 제어 장치가 압력 제어 시스템과 중복적이고/중복적이거나 보완적인 특성을 가질 수 있다. 점화 가스 제트 제어 장치는 바람직하게 예비 챔버와 함께 가스 엔진의 실린더 헤드에 장착 가능한, 예컨대 나사 결합 가능한 인서트 내에 구현될 수 있다. 바람직한 실시예에 따라, 점화 장치 및 엔진 제어 장치는 바람직하게는 유닛으로서 제공될 수 있고, 필요한 모든 특성값/파라미터/기능이 엔진 제어 장치 내에 제공될 수 있다. 따라서, 예컨대 종래의 가스 엔진의 간단하고 저렴한 개장(retrofit)이 가능하다. 본 발명의 제3 관점에 따라, 하나 또는 전술한 모든 실시예에 따른 본 발명 의 가스 엔진의 작동 방법에서는, 가스 엔진의 현재 엔진 부하 및 현재 점화 시점이 결정되고, 분사 장치용 연소 가스 혼합물이 제공되며, 연소 가스 혼합물의 제1 가스 압력은 압력 제어 시스템에 의해 현재 엔진 부하에 따라 조정되고, 연소 가스 혼합물의 제1 가스 압력은 압력 제어 시스템에 의해 현재 점화 시점에 따라 제2 가스 압력으로 조정되며, 제2 가스 압력을 가진 연소 가스 혼합물이 점화 가스 제트 제어 장치를 통해 제어되어 분사 장치에 공급되고, 제2 가스 압력을 가진 연소 가스 혼합물이 점화 가스 제트의 형태로 가스 엔진의 실린더의 예비 챔버 내로 분사된다. 본 발명에 따른 방법에 의해, 가스 엔진의 작동 윈도우가 현저히 확대됨으로써, 가변적인 점화 시점(특히 더 이른 점화 시점) 및 이에 따른 더 높은 효율이 구현될 수 있다. 이는 특히 본 발명에 따른 방법에서, 압력 제어 시스템이 점화 가스의 가스 압력을 가스 엔진의 엔진 부하에 따라 그리고 점화 시점에 따라 제어함으로써 이루어진다. 이로 인해, 한편으로는 엔진 부하에 따라 점화 가스의 가스 압력이 충분히 제공되고, 다른 한편으로는 점화 시점 변위에 의해 생긴 가스 압력 에러(점화 가스의 너무 높거나 너무 낮은 가스 압력)가 보상될 수 있다. 따라서, 예컨대 점화 시점이 앞으로 변위될 때 점화 가스의 과도한 농후(즉, 너무 작은 일시적 람다)가 확실하게 배제될 수 있다. 달리 표현하면, 점화 장치가 람다를 허용된 또는 최적의 범위로 유지함으로써, 예컨대 이른 점화 및 이에 따른 실화가 확실하게 방지된다. 따라서, 가스 엔진의 정지 및 경우에 따라 엔진 손상 이 확실히 방지될 수 있다. 본 발명에 따른 방법의 실시예에 따라, 압력 제어 시스템에 의해, 제1 가스 압력에 대한 설정값은 엔진 부하의 증가시 커지고, 엔진 부하의 감소시 작아지며, 압력 제어 시스템에 의해, 제2 가스 압력에 대한 설정값은 현재 점화 시점이 선행 점화 시점에 비해 시간적으로 앞으로 변위되면 작아지고, 현재 점화 시점이 선행 점화 시점에 비해 시간적으로 뒤로 변위되면 커진다. 본 발명에 따른 방법의 전술한 실시예에 의해, 예컨대 2개의 설정값에 적용된 차이 형성에 의해 간단하고 확실하게 항상 점화에 최적인 람다가 보장될 수 있다. 본 발명에 따른 방법의 다른 실시예에 따라, 점화 가스 제트 제어 장치는 제2 가스 압력을 가진 연소 가스의 분사 장치로의 공급 및 이에 따른 연소 가스 또는 점화 가스 혼합물의 분사 지속 시간을 현재 점화 시점에 따라 제어한다. 본 발명에 따른 방법의 전술한 실시예에 의해, 예비 챔버에서의 시간에 따른 혼합물 형성의 최적의 제어 또는 조절이 더 정확하고 더 유연하게 이루어짐으로써, 최적의 람다가 얻어진다. 점화 가스 제트 제어 장치는 압력 제어 시스템과 중복적이고/중복적이거나 보완적인 특성을 가질 수 있다. 본 발명에 따른 방법의 실시예에 따라, 제2 가스 압력을 가진 연소 가스 혼합물의 분사 장치로의 공급은, 점화 가스 제트 제어 장치에 의해, 점화 시점이 선행 점화 시점에 비해 시간적으로 앞으로 변위되면 단축되고, 점화 시점이 선행 점화 시점에 비해 시간적으로 뒤로 변위되면 연장된다. 본 발명에 따른 방법의 상기 실시예에 의해, 압력 제어 시스템에 의한 제어에 대한 대안으로 또는 추가로 점화 가스량에 영향을 주어, 예컨대 점화 시점이 앞으로 변위될 때 점화 가스 혼합물의 비교적 과도한 농후를 방지하는 것이 가능하다.
본 발명에 의해, 점화 시점을 큰 조절 범위로 변경할 수 있는 가스 엔진용 점화 장치가 제공된다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예가 첨부한 도면을 참고로 설명된다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른, 완전히 도시되지 않은 가스 엔진(1)의 개략도를 도시한다. 가스 엔진(1)은 연소 가스 공급부(70), 다수의 연소 실린더들(90)(단 하나의 실린더만 도시됨) 및 엔진 제어 장치(100)를 포함한다. 각각의 연소 실린더(이하, 간단히 실린더라 함)(90)는 실린더(90)의 메인 연소실(91)에 대한 과류 개구들(81 및 82)을 가진 예비 챔버(80)를 갖는다. 또한, 예컨대 DE 102 17 996 A1 또는 DE 10 2007 019 882 A1에 설명된 바와 같이, 각각의 예비 챔버(80)에 가열 장치(83)가 배치된다. 또한, 각각의 실린더(90)는 점화 장치(10)를 갖는다. 점화 장치(10)는 제1 압력 조절 밸브(20)(제1 압력 제어 장치), 점화 가스 저장기(30), 점화 가스 제트 제어 장치(40), 분사 장치(50) 및 제2 압력 조절 밸브(60)(제2 압력 제어 장치)를 포함한다. 상기 제1 압력 조절 밸브(20)는 이 실시 예에 따라 전기적으로 제어 가능한 밸브로서 형성되며 제1 제어 구간을 형성하고, 상기 제2 압력 조절 밸브(60)는 이 실시예에 따라 전기적으로 제어 가능한 밸브로서 형성되며 제2 제어 구간을 형성한다. 제1 압력 조절 밸브(20), 점화 가스 저장기(30) 및 제2 압력 조절 밸브(60)는 하나의 압력 제어 시스템을 형성한다. 연소 가스 공급부(70)는 연소 가스 혼합물 저압 소스를 형성하는 저압 영역(71), 예컨대 가스 탱크, 고압 압축기(72), 및 연소 가스 혼합물 고압 소스를 형성하는 고압 저장기(73)를 포함한다. 저압 영역(71)은 가스 라인(71a)을 통해 고압 압축기(72)의 입구(도시되지 않음)와 유체 연통된다. 고압 압축기(72)의 출구(도시되지 않음)는 가스 라인(72a)을 통해 고압 저장기(73)와 유체 연통된다. 따라서, 고압 압축기(72)를 통해 고압 연소 가스 혼합물이 고압 저장기(73) 내로 공급될 수 있다. 제1 압력 조절 밸브(20)의 입구(도시되지 않음)는 가스 라인(73a)을 통해 고압 저장기(73)와 유체 연통되고, 제1 압력 조절 밸브(20)의 출구(도시되지 않음)는 가스 라인(20a)을 통해 점화 가스 저장기(30)와 유체 연통된다. 제2 압력 조절 밸브(60)의 입구(도시되지 않음)는 가스 라인(30a)을 통해 점화 가스 저장기(30)와 유체 연통되고, 제2 압력 조절 밸브(60)의 출구(도시되지 않음)는 가스 라인(60a)을 통해 저압 영역(71)과 유체 연통된다. 이 실시예에 따라 전기로 제어 가능한 밸브로서 형성된 점화 가스 제트 제어 장치(40)의 입구 측은 가스 라인(30b)을 통해 점화 가스 저장기(30)와 유체 연통되고, 출구 측은 가스 라인(40a)을 통해 분사 노즐로서 형성된 분사 장치(50)와 유체 연통된다. 분사 장치(50)는 출구 측이 예비 챔버(80) 내로 삽입됨으로써, 연소 가스 혼합물을 기초로 하는 점화 가스 제트(51)가 가스 엔진(1)의 실린더(90)의 예비 챔버(80) 내로 분사될 수 있다. 이 경우, 분사 가스 제트(51)는 예비 챔버(80) 내에서 가열 장치(83)에 의해 점화되고, 이로 인해 메인 연소실(91) 내로 분사된 연소 가스 혼합물의 점화 및 이에 따라 실린더(90)의 피스톤(도시되지 않음)의 폭발 행정이 예컨대 DE 102 17 996 A1 또는 DE 10 2007 019 882 A1에 설명된 바와 같이 실시된다. 점화 가스 제트 제어 장치(40)는 분사 장치(50)에 대한 가스 공급의 해제 및 차단을 위해 사용된다. 엔진 제어 장치(100)에는 신호 라인(101 및 102)을 통해 현재 엔진 부하(ML), 예컨대 급기압, 또는 예비 챔버 압력(PV)에 대한 정보가 제공된다. 엔진 부하, 점화 시점 및 예비 챔버(80) 내로의 분사를 위한 가스 압력의 관계를 나타내는 적합한 알고리즘 및 파라미터가 소프트웨어 및/또는 하드웨어의 형태로 엔진 제어 장치(100) 내에 통합된다. 따라서, 엔진 제어 장치(100)는 데이터 버스 라인(103)을 통해 제1 압력 조절 밸브(20)에 엔진 부하(ML)를 나타내는 엔진 부하 신호를 제공하고, 데이터 라인(104)을 통해 제2 압력 조절 벨브(60)에 현재 점화 시점을 나타내는 점화 시점 신호를 제공한다. 또한, 점화 가스 제트 제어 장치(40)는 데이터 버스 라인(105)을 통해 엔진 제어 장치(100)에 연결됨으로써, 점화 가스 제트 제어 장치(40)가 엔진 제어 장치(100)에 의해 제어되어 분사 장치(50)로의 연소 가스 혼합물의 공급을 해제하고 차단할 수 있다. 압력 제어 시스템은, 본 발명에 따라, 가스 압력을 가스 엔진(1)의 엔진 부하(ML)에 따라 그리고 가스 엔진(1)의 실린더(90)의 점화 시점에 따라 조정하도록 설계된다. 상기 점화 시점은 시간적으로 도 1의 다이어그램에 도시된 분사 개시(TE) 후에 놓인다. 상기 실시예의 개선예에 따라, 점화 가스 제트 제어 장치(40)의 데이터 버스 라인(105)은 데이터 버스 접속 라인(106)(도 1에 파선으로 도시)을 통해 점화 시점 신호를 제공하는 데이터 버스 라인(104)에 연결되거나 또는 엔진 제어 장치(100) 내부에서 점화 시점 신호를 제공받는다. 점화 가스 제트 제어 장치(40)에 의해 특정 분사 지속 시간 또는 개방 시간으로 변환될 수 있는, 데이터 버스 라인(105) 상의 점화 시점 신호를 제공받음으로써, 점화 가스 제트 제어 장치(40)는 분사 장치(50)의 분사 지속 시간을 가스 엔진(1)의 실린더(90)의 점화 시점에 따라 조정하도록 설계된다. 이하, 도 1을 참고로, 본 발명에 따른, 가스 엔진(1)의 작동 방법의 실시예가 설명된다. 엔진 제어 장치(100)에 의해 가스 엔진(1)의 현재 엔진 부하(ML)가 결정되고, 이는 데이터 버스 라인(103)을 통해 엔진 부하 신호로서 제1 압력 조절 밸브(20)에 전송된다. 저압 영역(71)으로부터 나온 연소 가스 혼합물은 고압 압축기(72)에서 압축되어, 고압 저장기(73) 내로 공급되고 거기서부터 제1 압력 조절 밸브(20)를 통해 공급 방향(R1; 도 1의 화살표 R1 참고)을 따라 점화 가스 저장기(30)에 공급된다. 제1 압력 조절 밸브(20)는 엔진 부하 신호를 기초로 연소 가스 혼합물에 대한 제1 가스 압력(P1)을 조정한다. 또한, 엔진 제어 장치(100)에 의해 가스 엔진(1)의 실린더(90)의 현재 점화 시점이 결정되고, 이는 데이터 버스 라인(104)을 통해 점화 시점 신호로서 제2 압력 조절 밸브(60)로 전송된다. 제2 압력 조절 밸브(60)는 점화 시점 신호를 기초로 연소 가스 혼합물에 대한 제2 가스 압력(P2)을 조정한다. 즉, 연소 가스 혼합물의 제1 가스 압력(P1)은 제2 압력 조절 밸브(60)에 의해 현재 점화 시점에 따라 제2 가스 압력(P2)으로 조정된다. 엔진 부하 신호에 의해 미리 주어진 제1 가스 압력(P1)에 대한 설정값보다 점화 시점 신호에 의해 미리 주어진 제2 가스 압력(P2)에 대한 설정값이 작으면, 초과량의 연소 가스 혼합물은 배출 방향(R2; 도 1의 화살표 R2 참고)으로 가스 라인(60a)을 통해 저압 영역(71)으로 피드백됨으로써, 점화 가스 저장기(30) 내에 제2 가스 압력(P2)이 설정된다. 제2 가스 압력(P2)을 가진 연소 가스 혼합물 또는 점화 가스 저장기(30) 내의 점화 가스는 가스 라인(30b)을 통해 점화 가스 제트 제어 장치(40)에 공급된다. 상기 연소 가스 혼합물은, 점화 가스 제트 제어 장치(40)에 의해, 엔진 제어 장치(100)로부터 데이터 버스 라인(105)을 통해 점화 가스 제트 제어 장치(40)에 전송된 분사 신호를 따라, 점화의 개시 및 이에 따른 실린더(90)의 피스톤의 폭발 행정을 위해 분사 장치(50)에 공급되고 제2 가스 압력(P2)으로 점화 가스 제트(51)의 형태로 가스 엔진(1)의 실린더(90)의 예비 챔버(80) 내로 분사된다. 요약하면, 제1 가스 압력(P1)의 값은 가스 엔진(1)의 작동 중에 엔진 부하(ML)의 증가시 제1 압력 조절 밸브(20)에서의 제1 가스 압력(P1)에 대한 설정값의 상응하는 변화를 통해 커지고, 엔진 부하(ML)의 감소시 감소한다. 제2 가스 압력(P2)의 값은, 현재 점화 시점이 선행 점화 시점에 비해 시간적으로 앞으로 변위되면, 제2 압력 조절 밸브(20)에서의 제2 가스 압력(P2)에 대한 설정값의 상응하는 변화를 통해 감소하고, 현재 점화 시점이 선행 점화 시점에 비해 시간적으로 뒤로 변위되면 증가한다. 즉, 시점에 따라 제1 가스 압력(P1)이 특정값만큼 감소하고, 이 값은 제로(0)일 수도 있다. 본 발명에 따른 점화 장치의 상기 실시예에 따라, 추가로 점화 가스 제트 제어 장치(40)는 제2 가스 압력(P2)을 가진 연소 가스 혼합물의 분사 장치(50)로의 공급 및 이에 따른 상기 분사 장치의 분사 지속 시간을 현재 점화 시점에 따라 제어할 수 있다. 이 경우, 제2 가스 압력(P2)을 가진 연소 가스 혼합물의 분사 장치(50)로의 공급은 점화 가스 제트 제어 장치(40)에 의해, 데이터 버스 라인(105)을 통해 상기 점화 가스 제트 제어 장치(40)에 제공된 점화 시점 신호를 기초로, 점화 시점이 선행 점화 시점에 비해 앞으로 변위되면 단축되고, 점화 시점이 선행 시점에 비해 뒤로 변위되면 연장된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가스 엔진의 개략적인 부분도. <도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명> 1 : 가스 엔진 40 : 점화 가스 제트 제어 장치 50 : 분사 장치 |
