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KR20110020260A - 엔진 연료 제어 시스템 - Google Patents

엔진 연료 제어 시스템 Download PDF

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KR20110020260A
KR20110020260A KR1020107028373A KR20107028373A KR20110020260A KR 20110020260 A KR20110020260 A KR 20110020260A KR 1020107028373 A KR1020107028373 A KR 1020107028373A KR 20107028373 A KR20107028373 A KR 20107028373A KR 20110020260 A KR20110020260 A KR 20110020260A
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KR
South Korea
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fuel
engine
mixing ratio
power output
control system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
KR1020107028373A
Other languages
English (en)
Inventor
존 듀이네벨드
에릭 티. 스플린트
제프리 헴슬리
티모티 씨. 홀더먼
Original Assignee
우드워드 거버너 컴퍼니
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 우드워드 거버너 컴퍼니 filed Critical 우드워드 거버너 컴퍼니
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Abstract

연료 제어 시스템이 제공된다. 연료 제어 시스템은, 내부 연소 엔진으로 연료 흐름을 조절하기 위한 혼합 비율로 파이프라인 연료와 폐기물 연료를 혼합하는 한쌍의 조절 밸브들과 연결된 전자 제어 시스템을 포함한다. 연료 제어 시스템은 상기 혼합 비율을 보정하기 위해, 연료 혼합물의 에너지 양을 추정할 수 있다. 연료 제어 시스템은 상기 혼합 비율을 보정하기 위해 엔진 조작 파라미터들을 사용할 수 있다. 대개, 시스템은 혼합 비율을 보정하기 위해 동력 출력 또는 배기 배출의 조작 파라미터를 이용한다. 또한, 연료 제어 시스템은, 혼합 비율이 요청 동력 출력을 생성하지 못하는 경우, 혼합 비율에 대한 가변 또는 요청 동력 출력에 대한 가변을 우선할 수 있다. 연료 제어 시스템은 엔진 속도/부하 제어, 점화불량, 점화 타이밍, 및 노크 검출 능력과 함께 구비될 수 있다.

Description

엔진 연료 제어 시스템{Engine fuel control system}
본 발명은 내부 연소 엔진, 좀더 구체적으로는 (내부 연소 엔진을 위한) 엔진 제어 시스템, 더욱 구체적으로는 연료 및 점화 제어 시스템에 관한 것이다.
비용 절감 기회뿐만 아니라, 온실 가스에 관련한 배출 법령들이, 동력 생산 또는 공동 생산 장비가 설치되어, 플랜트(plant) 프로세스에 의해 생산된 메탄 풍부 폐기물 연료를 사용하는, 프로세스 플랜트(예를 들어, 오수 처리기 또는 쓰레기 매립)의 운영자(operator)들을 동기 부여하고 있다.
대개, 이러한 장치에 의해 생산된 열 및 전기 동력(power)은 프로세스 플랜트 내에서 사용된다. 그러나, 생산된 연료의 성분 및 양은 시간 경과에 따라 신뢰적으로 안정하지 않다. 따라서, 폐기물 연료로부터 가용되는 전체 에너지가 플랜트 운전을 완전히 지지하기에 부족한 경우, 이들 운영자들은 필요한 추가 전기 동력을 구매하거나, 그들의 발전기 또는 공동 발전기 운전을 파이프라인 연료로 전환하거나를 선택해야 한다.
두 개의 다른 연료 사이를 변경할 수 있는, 즉, 하나의 연료 또는 다른 연료 중 하나를 배제적으로 운전할 수 있는 엔진 제어 시스템이 현재 존재한다(예를 들어, EP0727574B1 참고). 불행히도, 이러한 엔진 제어 시스템은, 시스템이 파이프라인 연료와 폐기물 연료를 혼합하는 방식으로, 파이프 라인 연료를 이용하여 폐기물 연료를 직접 보충하지 못한다.
한편, US6805107은 고정 품질 연료뿐만 아니라 가변 품질 연료를 엔진에 공급함을 교시하고 있다. 그러나, 고정 품질 연료는 배출구들 중 하나로부터 기초 흐름으로 일정 속도로 공급되고, 두번째 배출구로부터 변경 가능 흐름이 공급되는 방식으로, 두개의 분리된 배출구로부터 공급된다. 고정 품질 연료의 일정 흐름 공급으로 인해, US6805107의 시스템은, 시스템에 동력을 공급하는 가변 품질 연료가 충분한 품질인 경우, 사용자가 시스템을 전체적으로 가변 품질 연료로 운전할 수 없다.
시도된 또 다른 방법은 엔진 제어 시스템에 외부 혼합 장비를 사용하여, 파이프라인 연료를 폐기물 연료와 혼합하여 고정 연료 품질을 제공하는 것이다. 이러한 종류의 시스템은 고비용의 관점에서 성능과 안정성이 현저히 낮음이 보고되고 있다.
본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 극복한 개선된 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
본 발명은, 특허청구범위로 청구되고, 독립적이고 개별적으로 또는 다른 면들과 조합하여 특허성이 있는 몇 개의 면(aspect)들을 포함하며, 후술되는 면들 및 실시예들을 포함하나 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 한 실시예에 따른 연료 제어 시스템은 연료 제어부에 구비되어, 엔진 동력, 배기 배출, 및 엔진 안전 마진을 유지하면서, 부가 하드웨어 또는 비용의 과도한 부가가 없으며, 두 가스(즉, 폐기물 연료 및 파이프라인 연료) 사이의 완전한 혼합을 제어하고 전송할 수 있는 연료 혼합 기능부를 제공한다. 또한, 본 발명의 한 실시예에 따른 연료 제어 시스템은 엔진으로부터의 피드백 정보를 이용하여, 이들 전 특성들을 경험한 연료 혼합물을 조정하거나 보정한다.
한 실시예에서, 본 발명은 신뢰 연료원 및 비신뢰 연료원으로부터 엔진으로 연료 공급을 동적으로 제어하는 방법을 제공한다. 이 방법은 엔진으로 공급되기 위한 비신뢰 연료에 대한 신뢰 연료의 연료 혼합물의 요청 외부(external) 혼합비율을 확인하는 단계; 및 비신뢰 연료에 대한 신뢰 연료의 연료 혼합물의 실제 혼합비율로 엔진에 연료를 공급하는 단계들을 포함한다. 연료 공급 단계는 신뢰 연료원으로부터 엔진으로의 연료 흐름를 제어하는 단계; 및 비신뢰 연료원으로부터 엔진으로의 연료 흐름를 제어하는 단계를 포함한다.
한 실시예에서, 본 발명은 신뢰 연료원 및 비신뢰 연료원으로부터 엔진으로의 연료 공급을 동적으로 제어하는 방법을 제공한다. 이 방법은 엔진의 조작 특성을 모니터하는 단계; 모니터된 엔진의 조작 특성에 응답하여 신뢰 연료원의 엔진으로의 연료 흐름을 완전 흐름에서 차단으로 조절하는 단계; 및 모니터된 엔진의 조작 특성에 응답하여 비신뢰 연료원의 엔진으로의 연료 흐름을 완전 흐름에서 차단으로 조절하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에서, 본 발명은 가변 조성(composition) 연료원 및 고정 조성의 연료원으로부터의 연료를 선택적으로 엔진으로 공급하는 동적 엔진 제어 시스템을 제공한다. 본 시스템은 제1 및 제2 연료 제어 밸브 및 제어 시스템을 포함한다. 제어 시스템은 제1 및 제2 연료 제어 밸브에 조작적으로 연결된다. 제어 시스템은 하나 이상의 엔진 성능 파라미터를 감지하는 하나 이상의 엔진 성능 센서를 포함한다. 제어 시스템은 감지된 엔진 성능 파라미터에 기초하여 제1 및 제2 연료 제어 밸브들을 통한 흐름을 조절하도록 구성된다.
본 발명의 다른 면들, 목적들, 및 이점들은 첨부된 도면과 관련하여 하기의 상세한 설명들로부터 더욱 명료해진다.
혼입되어 명세서의 일부를 형성하는 첨부된 도면들은 본 발명의 몇 가지 면들을 도시하며, 상세한 설명과 함께 본 발명의 요지를 설명하는데 이용된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타내는 장치의 단순화된 도식도이다.
도 2A, 2B는 도 1의 장치의 연료 제어 시스템을 제어하는 제어 로직을 도시하는 플로우 챠트이다.
본 발명은 특정 바람직한 실시예를 통하여 설명되나, 이러한 실시예들로 제한되는 것은 아니다. 반대로, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의된 본 발명의 사상 및 범위 내에 포함되는 것이면, 모든 치환물, 변경물, 및 균등물을 포함한다.
지역 플랜트에서 생산된 폐기물 또는 대체 연료, 또는 제3자에서 습득한 연료에 의해 동력이 공급되는, 본 발명의 한 실시예에 따른 동력 시스템(100)이 도 1에 도식적으로 도시된다. 폐기물 연료는 여기서 또한 "자유 연료", "대체 연료", "가변 조성 연료" 또는 "비신뢰 연료"로 호칭될 수 있으며, 대개 메탄과 같은 바이오 유래 연료이다. 제3자 연료원으로부터 습득된 연료는 또한 "신뢰 연료", "안정 연료", "고정 조성 연료", "고정 품질" 또는 "파이프라인 연료"로 호칭될 수 있으며, 대개 액체 석유 또는 천연 가스와 같은 화석 연료이다. 그러나, 파이프 라인 연료는 고품질 규격에 따라 처리된 바이오 처리 연료일 수 있다. 동력 시스템 100은 일반적으로 내부 연소 엔진 102, 전자 제어 시스템 104, 한쌍의 연료 제어 밸브 106, 108, 및 (대개 발전기 110인) 시스템 부하를 포함한다. 그러나, 동력 시스템 100은 발전기가 아닌 다른 부하 또는 머신에 직접 동력을 공급하는데 사용될 수 있다.
전자 제어 시스템 104 및 제어 밸브 106, 108은 (연료 엔진 제어 시스템인) 연료 제어 시스템을 형성하여, 두개의 분리된 공급원으로부터 엔진 102로의 연료 흐름을 독립적으로 제어하는데 이용될 수 있다. 연료 제어 시스템의 하나 이상의 실시예들 중에서 중요 특성 중 하나는 폐기물 연료를 사용하는 동안 배기 또는 출력 동력을 제어하기 위한 연료 혼합 수단을 제공하는 것이다.
도시된 바와 같이, 연료 제어 시스템은 내부 연소 엔진 102로의 폐기물 연료(화살표 112로 도시) 및 파이프라인 연료(화살표 114로 도시)의 흐름을 제어한다. 조작 파라미터들 또는 내부 연소 엔진 102의 특성들뿐만 아니라, 폐기물 연료 또는 폐기물 연료 공급의 특성에 따라, 연료 제어 시스템은 엔진 102로의 연료 흐름을 전체 폐기물 연료, 전체 파이프라인 연료, 또는 폐기물 연료 및 파이프라인 연료의 혼합물과 같이, 공급할 수 있다. 파이프라인 연료는 대개 제3의 공급원으로부터 구매되므로, 전체가 아니더라도 가능한 많은 양의 폐기물 연료 112로 엔진 102를 운전하는 것이 선호된다.
밸브 106는 폐기물 연료 112의 공급에 연결되고, 조작적으로 전자 제어부 104에 의해 제어되어, 내부 연소 엔진 102으로의 폐기물 연료 흐름의 양을 제어한다. 유사하게, 밸브 108은 파이프라인 연료 114의 공급에 연결되고, 조작적으로 전자 제어부 104에 의해 제어되어, 내부 연소 엔진 102으로의 파이프라인 연료 흐름의 양을 제어한다. 밸브 106, 108은 바람직하게는 현재 포트콜린스, 콜로라도(Fort Collins, Colorado) 지역의 우드워드가버너사(Woodward Governor Company)에서 구입할 수 있는 테크젯(TecJet) 또는 랩터(Raptor)(이하, '테크젯') 밸브와 같이, 전자적으로 제어되는 인텔리젼트 밸브가 바람직하다. 다른 연료 공급원들, 즉 파이프라인 또는 폐기물 연료는 다른 테크젯 밸브를 사용할 수 있다. 또한, 오수 처리 플랜트와 비교하여 매립지와 같은 다른 장소에서의 다른 종류들의 폐기물 연료는 또한 개별 연료 타입에 특화 구비된 스마트 밸브들인 다른 테크젯 밸브들을 요구할 수 있다.
이 밸브들은 빠른 흐름 제어 조절을 위해 CAN 통신 링크를 통해 전자 제어 시스템 104와 양 방향으로 통신할 수 있다. 양 방향 통신 링크의 사용은 또한 밸브 106, 108 내 디지털 엑츄에이터로부터의 자기 진단 정보가 전자 제어부 104로 전달되도록 허가할 수 있다. 여기서 사용된 CAN 통신은 대개 CAN J1939이며, CAN 개방 외부 통신과 같은 다른 CAN 통신 링크일 수 있다.
각 밸브들 106, 108을 통과한 후, 폐기물 연료 112 및 파이프라인 연료 114는 혼합 장치 116에서 혼합된다. 혼합 장치는, 연료가 내부 연소 엔진 102로 흐를때, 밸브들 106, 108로부터 연료 흐름을 연결하는 다기관(manifold) 또는 기타 구조일 수 있다. 혼합 장치는 두 연료 흐름의 개선된 혼합을 촉진하기 위한 벤츄리(venturi) 구조를 포함할 수 있다. 그러나, 혼합 장치는 밸브들 106, 108이 존재하는 연료 파이프들의 단순 연결구조일 수 있다. 도시된 실시예에서, 폐기물 및 파이프라인 연료 112, 114의 혼합이 일어나면, 그 전에 흡인이 발생한다. 그러나, 다른 실시예에서는, 각 흐름이 폐기물 연료 112 및 파이프라인 연료 114의 혼합 이전에 개별 연료-공기 혼합 챔버를 가질 수 있다. 이러한 다른 구조는 각 혼합 장치가 개별 연료 특성들에 따라 크기 조절되어 구성될 수 있게 하며, 각 연료의 흡인은 다른 흡인에 영향을 주지 않게 된다.
또한, 모든 실시예에서 필수적이지 않으나, 도시된 실시예는 엔진 동력 출력을 증가시키는데 이용되는, 터보 117, 컴프레셔 118, 및 인터쿨러 119를 포함한다. 선택적으로, 터보차져 부스트(turbocharger boost)는 최적화된 엔진 효율 및 서지(surge) 보호를 위해, 터빈 바이패스 또는 컴프래셔 바이패스 스로틀링을 통해 제어될 수 있다.
전자 제어 시스템 104는 발전 시스템 100의 다양한 조작 파라미터들('조작 특성들'로 또한 호칭됨)을 감지하는 복수 개의 센서들 120~128과 조작적으로 통신한다. 센서들 120~128은 또한 입력 다기관 완전(absolute) 혼합물 압력, 입력 다기관 혼합물 온도, 엔진 속도, 배기 배출, 특정 트랩 압력, 엔진 냉각제 온도, 엔진 부하, 및 엔진 노크(knock)를 모니터하는 센서들을 포함할 수 있다. 또한, 전자 제어 시스템 104는 폐기물 연료 112 및 파이프라인 연료 114에 관한 파라미터들, 예를 들어, 연료 압력, 연료 온도, (CH4%, CO2%, 또는 BTU 값에 기초하여 산출될 수 있는) 연료 품질, 연료 타입 또는 흐름 속도를 모니터하는 센서들과 조작적으로 통신할 수 있다.
연료 제어 시스템은 또한 공기 흐름에 관련하여, 임의의 엔진 부하, 및 스피드 조건에서 엔진 102로의 연료 흐름을 제어할 수 있다. 그로부터, 도시된 실시예의 전자 제어 시스템 104는 혼합물 스로틀 130(즉 쵸크 형태)에 조작적으로 연결된다. 혼합물 스로틀 130은 엔진 102로 들어가는 공기-연료 혼합물의 양을 조절할 수 있다.
점화 기능부가 전자 제어 시스템 104에 제공된다. 전자 제어 시스템 104는 마이크로 프로세서-제어 점화 유닛 132를 포함한다. 마이크로프로세서-제어 점화 유닛 132는 바람직하게는 축전 방전(capacitive-discharge) 코일 134에 연결된, IC-920 또는 IC-922의 형태의 축전 방전 점화 시스템 제어부이다. 마이크로프로세서-제어 점화 유닛 132는 CAN 통신 링크에서 전자 제어 시스템 104의 전자 제어부 136에 대하여 슬레이브(slave)로 기능한다. IC-920 또는 IC-922 점화 모듈이 바람직하지만, 다른 OEM 점화 시스템 또는 엔진에 구비된 점화 시스템을 사용하는 것 또한 가능하다. 그러나, 다른 타입의 점화 시스템에는, 축전 방전 점화외의 다른 종류의 코일이 사용될 수 있다.
전자 제어 시스템 104의 일부를 형성하는 노크(Knock) 검출 모듈 142에 역으로 통신하는 진동 센싱 노크 센서 140에 의해, 노크 검출 및 제거가 제공될 수 있다. 바람직하게는, 노크 제어 모듈 142는 또한 현재 우드워드가버너사로부터 구입될 수 있는 파이어플라이 폭발 검출 제어부(FireFly Detonation Detection Control)의 형태이다. 다시, 폭발 검출 제어부 142는 CAN 통신 링크를 통해 통신하며, 노크 검출 모듈은 구비된 CAN 링크에서 전자 제어부 136에 슬레이브(slave)로 기능하게 된다.
본 발명의 연료 제어 시스템은, 명령된 글로벌 스파크 타이밍이 메탄수에 기초한 엔진 요구사항에 호환되도록 하는, 연료 품질 의존적인, 타이밍 세트 포인트를 사용한다.
노크 방지를 위한 점화 지연 명령은 노크 검출 모듈 142에 의해 수신되고, 작동된다. 노크에 의한 점화 지연 활동은 주 전자 제어부 136에 의해 모니터되고 제어되어, 최대 타이밍 지연이 완전히 노크를 제거하지 못하는 경우, 엔진 동력을 감소시키도록 동작한다.
연료 제어 시스템은 배기 배출뿐만 아니라 엔진의 속도 또는 출력을 제어할 수 있다. 또한, 연료 제어 시스템은 엔진 속도에 기초하여 스파크 타이밍 또는 점화 불량(misfire) 수준에 기초하여 스파크 에너지를 조절할 수 있다. 글로벌 스파크 타이밍 칼리브레이션(calibration)이 연료 스펙이 된다.
연료 제어 시스템은 자연적으로 흡인되거나 터보 차지되거나 임의의 동력 출력의 멀티 뱅크, 인라인, 및 V 엔진에 적용될 수 있다. 연료 제어 시스템은 PC를 통해 용이하게 구성될 수 있으며, 예를 들어 나무 가스, 매립지 연료, LPG를 포함하는 넓은 범위의 연료 조성을 커버할 수 있다.
연료 제어 시스템은 단일 종류의 연료, 즉 파이프라인 또는 폐기물 연료가 사용되는 단일 연료 모드, 또는 혼합 연료 모드로 동작될 수 있다. 단일 연료 모드로 동작시, 충분한 BTU 함량 및 특정 엔진에 대한 항-노크 특성이 구비되면, 어떤 연료 조성도 적합하게 된다. 혼합 모드로 동작시, 전체 가변 조성 폐기물 연료 및 전체 고정 조성 파이프라인 연료 사이의 임이의 혼합물도 또한 적합하게 된다. 단일 모드 또는 혼합 모드든, 엔진의 정상 동작 동안 폐기물 연료 품질에서의 전형적인 변화는 연료 제어 시스템에 의해 보정된다. 폐기물 연료는 공지의 엔드 포인트들 사이에서, 메탄과 불활성 연료의 명목상 이원 혼합물이 되는 기준을 만족시키는 것이 바람직하다. 게다가, 혼합 모드에서, 파이프라인 연료 품질(BTU 함량, 웨버(Wobbe) 수, 및/또는 조성)에 일치할수록, 연료 제어 시스템이 연료 혼합 알고리즘에 기초하여 보다 효과적으로 동작할 수 있다. 파이프라인 연료와의 증가된 일치는 필요할 때 엔진 102로 공급될 연료 혼합물의 에너지 함량을 보다 정확하게 예측하도록 전자 제어 시스템 104를 개선한다.
연료 제어 시스템의 연료 혼합 동작은, 그 각각의 공급 압력 및 특성이 엔진 사용자의 정해진 한계 내라면, 두 연료의 혼합 비율에서의 강제 없이, 엔진 속도/부하 제어, 배기 배출, 노크, 및 점화불량 마진을 유지하면서, 두개의 분리된 공급원으로부터의 연료 흐름의 개별적인 제어를 하게 한다. 이들 파라미터들이 정해진 한계를 벗어나는 경우, 연료 혼합 시스템은 요구된 동력을 유지하고, 노크 및 점화불량 방지를 유지하기 위해 필요하다면, 자동적으로 혼합비율(즉, 파이프라인 연료에 대한 폐기물 연료의 비)를 조정할 수 있다. 연료 제어 시스템은 상기 혼합 비율을 동적으로 조절하기 위해, 내부 연소 엔진 102로부터 조작적 특성 피드백 정보(입력 다기관 압력, 배기 배출, 출력 동력, 및 엔진 온도)를 수집할 수 있다. 대개, 엔진 102의 연료 혼합 동작 동안 혼합된 연료 품질에서의 통상적 변화는 출력 동력 피드백에 기초하여 엔진 제어 시스템으로부터 보정된다.
내부 연소 엔진 102의 조작 특성외에도, 연료 제어 시스템은 폐기물 연료 공급부 112의 특성에 기초하여 혼합 비율을 조절할 수 있다. 정상 범위로부터 연료 압력 또는 연료 특성의 중요한 이탈의 경우, 연료 제어 시스템은 또한 혼합 비율 변경을 유발한다. 필요하다면, 연료 제어 시스템은 엔진 동력을 변경하거나, 심지어 엔진을 정지할 수 있다. 부가적으로, 연료 제어 시스템은 후술될 알람 기능 및 진단 정보를 제공할 수 있다.
전자 제어 시스템 104는 액체 석유 연료(LPG) 및 천연 가스에서 매립지 가스 및 기타 저 BTU 연료들에까지의 넓은 범위의 연료 조성을 커버하도록 프로그램될 수 있다.
연료 제어 시스템은 도시된 바와 같은 복수개의 분리된 모듈들의 조합으로 형성되거나, 택일적으로 단일 전자 제어 장치로 형성될 수 있다. 또한, 전술한 기능부들은, 연료 시스템 104가 CAN 통신을 통해 제3 시스템과 통신하는 제3 제어 시스템의 일부 일 수 있다.
지금까지 동력 시스템 100의 주 구조 특성들이 개시되었으며, 이하 동력 시스템, 특히 연료 제어 시스템의 동작 및 특성이 설명된다.
도 2A 및 2B는, 요청된 또는 외부 동력 출력, 요청된 또는 외부 혼합 비율, 최대 동력 출력, 최소 동력 출력, 최소 폐기물 연료 사용(택일적으로 최대 파이프라인 연료 사용)과 같은 다양한 사용자 지정 양들에 기초한, 연료 제어 시스템의 가능한 제어 로직을 일반적으로 도시하는 플로우 챠트이다.
이상적인 상황에서, 연료 제어 시스템은 어떤 파이프라인 연료 부가 없이 100% 폐기물 연료 배합비로 동작한다. 그러나, 노크, 배기 온도, 배기 배출, 동력 출력, 입력 다기관 압력 등과 같은 엔진의 조작 파라미터들이 수용 가능한 기 정해진 범위를 벗어나거나, 폐기물 연료의 공급이 엔진을 가동하기에 부족한 경우, 연료 제어 시스템은 이 요청된 또는 외부 배합비로 가변되어, 파이프라인 연료를 실제 연료 혼합물에 포함시켜 실제 혼합비를 달성한다.
연료 제어 시스템의 정상적 동작은 후술되는, 입력 로직에 따라 폐기물 연료 112 또는 파이프라인 연료 114 중 하나 또는 둘 다로부터 연료를 소모하는 동안, 외부 명령된(즉, 요청된) 동력 타켓(최종 사용자에 의해 입력된), 및 폐기물 연료를 생산하는 플랜트로부터 수신된 정보로 구성된다. 대개, 이 입력 로직은 연료 제어 시스템이 최소 동력 출력으로 운전하거나(즉, 제어 시스템이 최소 동력 출력으로 동력 출력을 유지하는 것), 최소 폐기물 연료 사용(즉, 제어 시스템이 최소 폐기물 연료 사용으로 폐기물 연료 사용을 유지하는 것)으로 운전하는 것이다.
연료들의 실제 혼합은 필요할 때, 동작 조건에 따라, 입력된 로직에서 변형될 수 있다. 외부 혼합 비율은 전체 파이프라인 연료 및 무 폐기물 연료로부터 무 파이프라인 연료 및 전체 폐기물 연료에 걸친 범위의 비례 값이다. 이는 각 연료에 대하여 구비된 밸브들 106, 108을 이용하여 조절된다. 각 밸브 106, 108는 특정 연료 BTU 및 가용 연료 압력에 대하여 조절되고 프로그램된다.
연료 제어 시스템 및 특히 전자 제어부 136은 각 밸브 106, 108에 대하여 요구된 동시적 전체 흐름을 확인하고, 이 흐름들을 각 밸브 106, 108에 명령한다. 각 밸브 106, 108는 교대로 명령된 전체 연료 흐름을 전송하도록 동작한다.
몇 실시예에서, 연료 제어 시스템 및 특히 전자 제어 시스템 104의 전자 제어부 136은 엔진 102로 공급된 연료 혼합물의 실제 에너지 함량을 추정한다. 이 에너지 함량은 100% 파이프라인 연료 및 100% 폐기물 연료 사이의 입력에 기초하여 점화 타이밍 조정 및/또는 부하 감소를 위해 사용된다. 이 정보는 룩업 테이블에 저장된다. 전자 제어부 104의 점화 제어부로부터의 실제 점화 타이밍은 전자 제어부 104 내 전체 효율 룩업 테이블을 위한 입력으로 사용된다. 이 추정된 에너지 함량은 또한 엔진 102에 공급될 연료의 실제 혼합 비율을 보정하기 위해 사용될 수 있다.
연료 제어 시스템은, 플랜트에서 수신된 입력 로직 또는 프로그램된 요청 혼합비율(즉, 혼합 비율 세트 포인트, 예를 들어, 100% 폐기물 연료의 요청 혼합 비율과 같은)에 기초한, 최종 내부 또는 실제 혼합 비율을 지속적으로 확인한다. 정상 조건하에서, 외부 또는 요청 혼합 비율은 실제 또는 내부 혼합 비율과 동일하다. 그러나, 타겟된 외부 혼합 비율을 현실화하는 것을 불가능 또는 바람직하지 않게 하는 조건들이 발생할 수 있다. 타겟 외부 혼합 비율이 100% 또는 높은 비율의 폐기물 연료일 때 더욱 발생할 수 있으며, 그 결과는 아래와 같을 수 있다.
● 폐기물 연료의 요청 BTU 값 전송에 대한 불충분한 공급 압력(이는 폐기물 연료 밸브 106이 "흐름 미 도달" 경보를 유발하게 할 수 있음)
● 폐기물 연료의 모니터된 프로세스 압력이 외부적으로 명령된 최소 조건(threshold) 이하(이 특성은 플랜트가 연료 혼합 활동이 폐기물 연료를 고갈시키고, 또는 반대로 플랜트 폐기물 연료 생산 프로세스에 영향을 끼치는 것을 방지하게 함.)
● 연료 제어 시스템에 의해 검출된, 폐기물 연료의 연소 특성에 불리한, 고 배기 온도(이 특성은 선택 특성임).
이러한 환경들 하에서, 실제 또는 내부 혼합 비율 중 폐기물 연료 112의 비율은, 정상 범위 내로 임계 엔진 및 프로세스 파라미터들을 유지하면서, 플랜트에서 수신된 입력 로직에 의해 허용된 제약 내에서, 플랜트 입력 로직에 따른 조작을 가능하게 하는 값까지 감소 된다. 혼합 제약, 외부 조건, 및 임계 파라미터들이 적절하지 않으면, 중지(shutdown) 및 경보가 생성될 수 있다.
연료 제어 시스템이 최종 사용자에게 제공하는 바람직한 특성은 최소량의 파이프라인 연료의 사용 또는 파이프라인 연료를 사용하지 않으면서, 폐기물 연료를 요청 동력 출력 타겟을 충족하도록 사용하도록 제어하는 기능이다. 예를 들어, 사용자가 폐기물 연료만을 사용하기를 원한다면, 최종 사용자는 먼저 외부 또는 요청 연료 비율을 100% 폐기물 연료로 세트한다. 부가적으로, 100% 폐기물 연료가 요청 동력을 공급하기에 불충분한 경우, 최대 허용 파이프라인 연료 사용 비율(예를 들어, 혼합 비율 입력을 90% 폐기물 연료로 세팅하는 경우, 10%)을 구체화할 수 있다.
다음 단계는, 연료 제어 시스템이 (선호되는) 상위 타겟 수준 및 (최소 수용 가능한) 하위 동력 수준 사이로 동력을 조절하도록, 요청 동력 출력을 위한 윈도우(window)를 세팅하는 것이다. 이 구성에서, 연료 제어 시스템은 상위 타겟 수준의 동력을, 100% 폐기물 연료, 폐기물 연료 품질, 및 허용 유용성(availability permitting)을 사용하여 유지하게 된다. 폐기물 연료 112가 대개 로컬 지역에서의 바이오-생산되기 때문에, 연료의 품질 또는 조성은 파이프라인 연료에 비해 훨씬 다양할 수 있으므로, 폐기물 연료를 사용하여 생산될 수 있는 동력 출력에서 변동을 야기할 수 있다. 또한, 폐기물 연료의 생산 속도는 종종 따라 달라질 수 있으므로, 플랜트가 충분한 폐기물 연료를 제공할 수 없거나, 최종 사용자가 지나치게 많은 연료를 사용하기를 원하지 않아, 폐기물 연료 생산 프로세스를 혼란하게 할 수 있다. 따라서, 연료 제어 시스템은 폐기물 연료 생산 프로세스를 보호하기 위해 동력 출력을 조절할 수 있다.
상위 타겟 동력이 이러한 이유들 중 하나로 인해 달성될 수 없을 때, 연료 제어 시스템은, 혼합 비율을 100%로 유지하면서, 자동적으로 부하를 감소시켜 폐기물 연료 흐름를 감소시키게 된다. 이러한 상황에서는, 혼합 비율이 동력 출력에 우선하게 된 것이다. 그러나, 이 모드에서, 혼합 비율이 동력 출력에 우선하더라도, 연료 제어 시스템은 사용자 지정 최소 수용가능 수준 미만으로 동력을 감소시키기 않는다. 대신, 필요하다면, 파이프라인 연료가 폐기물 연료에 부가되어, 동력을 사용자 지정 최소 수준으로 유지한다.
이 모드에서(즉, 사용자 입력 타겟 동력 및 최소 수용 가능 동력 세팅 사이의 차이가 있을 때), 타겟 동력 및 100% (또는 타겟) 혼합 비율을 동시에 유지하는 것이 불가능한 경우라면 언제나, 사용자 지정 하위 제한으로의 동력 감축은 혼합 비율의 감축에 선행한다. 이 모드는, 100% 폐기물 연료가 통상적으로 사용자 선호 세팅이더라도, 요청 혼합 비율이 100% 폐기물 연료 미만인 경우 허용된다. 다시 말하면, 동력 출력에서의 감축이 변경되는 제1 순위이기 때문에, 혼합 비율의 유지가 요청된 최대 동력 출력을 유지하는 것에 대하여 선행되거나 우선시된다.
따라서, 이 모드는, 사용자가 요청 파워 세팅 이상으로 최소 허용 가능 또는 실제 파워 출력을 세트하는 경우, 언제나 불활성화될 수 있다. 요청된다면, 프로그램 세팅을 조절하거나, 대개 두 값을 동일 신호로 합류시키는 것으로 상위 및 하위 부하 입력을 동일한 값으로 하여 이 기능은 영원히 불활성화될 수 있다.
또한, '동력 우선'이라는 별개의 입력이 있다. 이 입력의 목적은, 최소 동력 및 최대 허용 파이프라인 연료 사용(즉, 기 설정된 폐기물 연료 사용 최소량)이 동시에 만족될 수 없을 때에 대하여, 사용자가 우선 순위를 지정하는 것이다. 사용자가 동력 우선순위=정(true)(택일적으로 폐기물 우선순위=오(false))를 선택하면, 동력은 기 지정된 최대 허용 수준 이상으로 파이프라인 연료를 부가하더라도 유지되며, 이를 표시하는 알람이 활성화된다. 동력 우선 순위=오(택일적으로, 폐기물 연료 우선순위=정)의 경우, 최대 허용 파이프라인 연료 한계가 실현되며, 동력은 최소 허용 동력 출력 이하로 감소되며, 이를 표시하는 알람이 활성화된다. 택일적으로 정지(shutdown)가 알람과 함께 개시될 수 있다.
이제, 본 발명의 연료 제어 시스템의 구조 및 조작 특성들의 좀더 자세한 설명이 개시되며, 도 2A 및 2B의 순서도에 좀더 구체적인 설명이 도시된다. 도 2A 및 2B는 이러한 특성들을 포함하여, 연료 제어 시스템에 의해 수행되는 한 세트의 제어 로직을 설명한다.
연료 제어 시스템은 개시 블록 200에서 활성화된다. 일단 개시되면, 연료 제어 시스템은 결정 블록(decision block) 202로 나아가, 고정 혼합 비율이 정(true)인지를 확인하는 것과 같이, 고정 혼합 비율 모드가 선택되었는지 여부를 확인(determine)한다. 고정 혼합 비율이 정이라고 확인되면, 다음으로 결정 블록 204에 도시된 바와 같이, 타겟 혼합 비율이 100% 파이프라인 연료 미만인지 여부가 확인된다. 혼합 비율이 100% 파이프라인 연료 미만이 아닌 것으로 제어 시스템이 프로그램된다면, 연료 제어 시스템은 프로세스 블록 206에 개시된 바와 같이, 100% 파이프라인 연료로 운전된다. 이 모드에서, 상술된 전자 제어 시스템 104는 폐기물 연료 112로부터의 임의의 연료 흐름을 방지하기 위해 밸브 106을 차단하며, 파이프라인 연료 114를 조절하는 밸브 108를 개방한다.
결정 블록 204로 돌아와서, 타겟 혼합 비율이 100% 파이프라인 연료 미만이면, 결정 블록 208에 도시된 바와 같이, 연료 제어 시스템은 엔진 102의 실제 또는 내부 동력 출력이 외부 요청 동력 출력 미만인지를 확인한다. 엔진의 실제 동력 출력이 요청 동력 출력 미만이면, 결정 블록 210에 도시된 바와 같이, 연료 제어 시스템은 혼합 스로틀이 75%를 초과하는지 여부를 확인한다. 혼합 스로틀이 75% 미만이면, 프로세스 블록 212에 도시된 바와 같이, 연료 제어 시스템은 스로틀을 개방하여 동력을 증가시킨다. 스로틀이 증가된 후, 이 스로틀 분석 프로세스는 엔진 108의 동력 출력이 요청 동력 출력 미만인지 여부를 판단하는 결정 블록 208로 돌아가는 것으로 반복된다. 75%는 단지 예시적 프로세스를 위해 사용된 것이다. 이러한 제한은, 엔진 성능 및 연료 구성에 따라, 사용자에 의해 더욱 높은 값 또는 더욱 낮은 값으로 조절될 수 있다.
결정 블록 210으로 돌아와서, 혼합 스로틀이 75%를 초과하면, 결정 블록 214에 도시된 바와 같이, 연료 제어 시스템은 엔진의 실제 동력 출력이 기 확인된 요청 최소 동력 출력 미만인지 여부를 확인한다. 엔진 102의 실제 동력 출력이 기 확인된 요청 최소 동력 출력 미만이면, 프로세스 블록 216에 도시된 바와 같이, 연료 제어 시스템은 정지 요청을 전달하고, 요청 최소 동력 출력이 달성되지 못함을 표시하는 알람을 키게 된다. 택일적으로, 엔진 102의 실제 동력 출력이 최소 요청 동력 출력 미만이 아니면(즉, 실제 동력 출력이 최소 요청 동력 출력 이상이면), 프로세스 블록 218에 도시된 바와 같이, 연료 제어 시스템은 타겟 혼합 및 조정 동력을 수행한다. 이 조정 동력은 요청 동력 출력 미만일 수 있으나, 기 확인된 최소 요청 동력 출력 이상이 된다.
결정 블록 208로 돌아와서, 엔진 102의 실제 동력 출력이 요청 동력 출력 미만이 아니면(즉, 앤진이 요청 동력 수준 이상으로 동작함), 결정 블록 220에 도시된 바와 같이, 엔진 제어 시스템은 폐기물 연료 112 및 파이프라인 연료 114 사이의 요청 타겟 혼합 비율이 달성되는지 여부를 확인한다. 폐기물 연료 112의 미도달 요청 흐름이 오(false)가 되어, 플로우 챠트에 도시된 바와 같이, 요청 혼합 비율이 도달되면, 프로세스 블록 222에 도시된 바와 같이, 연료 제어 시스템은 요청 타겟 혼합 비율 및 요청 동력 출력을 수행한다. 연료 제어 시스템이 결정 블록 202에 최초 확인된 고정 혼합 비율 모드로 수행되는 주 모드 하에 있으면, 이는 바람직한 동작 조건이다. 바람직하게는, 이 요청된 타겟 혼합 비율은 100% 폐기물 연료 112가 된다.
택일적으로, 연료 제어 시스템이, 폐기물 연료의 미도달 요청 흐름이 정(true)이 되어, 플로우챠트에 도시된 바와 같이, 요청 혼합 비율 도달되지 않음을 확인하면, 결정 블록 224에 도시된 바와 같이, 연료 제어 프로그램은 기 확인된 요청 최소 동력 출력이 기 확인된 요청 동력 출력 미만인지를 확인한다. 이 확인 단계는 사용자가 전술된 기 확인된 동력 출력 범위의 임의의 사용을 기각했는지 여부를 확인하는데 이용된다. 요청된 최소 동력 출력이 요청 동력 출력 미만이면(이는 사용자가 기 확인된 허용 가능 동력 출력 범위를 요청 동력 출력 미만으로 승인한 것을 나타냄), 프로세스 블록 226에 도시된 바와 같이, 요청 혼합 비율이 도달되거나, 엔진 102의 실제 동력 출력이 요청된 최소 동력 출력과 동일하게 될 때까지, 연료 제어 시스템은 요청된 대로 동력을 감소시킨다. 이러한 두 조건들 중 하나가 일단 달성되면, 결정 블록 228에 도시된 바와 같이, 연료 제어 시스템은, 실제 동력 출력이 요청 최소 동력 이상인지, 그리고 폐기물 연료의 요청된 최소량이 실제 혼합 비율으로 사용되는지(즉, 타겟 혼합 비율이 달성되는지)를 확인한다. 이 조건들이 달성되면, 프로세스 블록 218에 도시된 바와 같이, 연료 제어 시스템은 요청 타겟 혼합 비율 및 조정 동력(기 확인된 최소 동력 이상의)을 수행한다.
택일적으로, 조건들이 결정 블록 228에 만족되지 못하거나, 엔진 102의 최소 요청 동력 출력이 (결정 블록 224에서 확인된) 요청 동력 출력 이상의 고 동력으로 세트되면, 연료 제어 시스템은 사용자가 (결정 블록 230에서 동력 우선이 정으로 선택된)동력 우선 모드 또는 (동력 우선이 오로 선택된) 혼합 비율 우선 모드로 동작하도록 연료 제어 프로그램을 세트하였는지를 확인한다. 동력 우선이 정이 아니면(즉, 사용자가 연료 제어 시스템을 혼합 비율 우선 모드로 세트하였다면), 프로세스 블록 232에 도시된 바와 같이, 연료 제어 시스템은 요청 혼합 비율이 달성될 때까지 엔진 102의 실제 동력 출력을 감소시키고, 요청 동력이 달성되지 않음을 조작자에게 보여주는 알람을 활성화한다.
택일적으로, 동력 우선이 정으로 세트되었다면(즉, 사용자가 엔진 동력을 유지하는 제1시도가 요청 혼합 비율을 유지하는 것 보다 더 중요하다고 확인하였다면), 프로세스 블록 234에 도시된 바와 같이, 연료 제어 시스템은 부가 파이프라인 연료를 추가하여 엔진 102의 실제 출력 동력을 최소 요청 동력 출력 이상으로 유지하도록 하며, 연료 제어 시스템은 엔진 102를 최소 요청 동력 및 조정된 혼합 비율로 엔진 102를 운전한다.
그러나, 결정 블록 202에서 확인된 바와 같이, 프로그램이 운전되는 모드가 되도록, 최초 확인된 타겟 혼합 비율이 달성되지 못하면, 프로세스 블록 236에 도시된 바와 같이, 연료 제어 시스템은 요청 타겟 혼합 비율이 달성되지 못하였음을 사용자에게 표시하는 알람을 키게 된다.
결정 블록 202로 돌아와서, 결정 블록 202에서 고정 혼합 비율을 오(false)라고 한, 동력 출력 모드로 운전되도록 사용자가 연료 제어 시스템을 프로그램하면, 결정 블록 238에 도시된 바와 같이, 연료 제어 시스템은 엔진 102가 외부 또는 요청 동력 출력 미만의 실제 동력 출력을 제공하는지 여부를 확인하게 된다.
엔진의 실제 동력 출력이 요청 동력 출력 미만이면, 결정 블록 240에 도시된 바와 같이, 연료 제어 시스템은 혼합 스로틀이 75%를 초과하는지 여부를 확인하게 된다. 혼합 스로틀이 75 %를 초과하지 않으면, 프로세스 블록 242에 도시된 바와 같이, 연료 제어 시스템은 스로틀을 개방하여 동력을 증가시키게 된다. 스로틀이 증가된 후, 엔진 108의 동력 출력이 요청 동력 출력 미만인지를 확인하는 결정 블록 238로 다시 돌아와, 이 스로틀 분석 프로세스가 반복된다.
결정 블록 240으로 돌아와서, 혼합 스로틀이 75%를 초과하면, 결정 블록 214에 도시된 바와 같이, 연료 제어 시스템은 엔진 102의 실제 동력 출력이 기 결정된 요청 최소 동력 출력 미만인지 여부를 확인하게 된다. 엔진 102의 실제 동력 출력이 기 결정도니 요청 최소 동력 출력 미만이면, 프로세스 블록 216에 도시된 바와 같이, 연료 제어 시스템은 정지 요청을 전달하고, 요청된 최소 동력 출력이 달성되지 못함을 표시하는 알람을 키게 된다.
택일적으로, 엔진 102의 실제 동력 출력이 최소 동력 출력 미만이 아니면(즉, 실제 동력 출력이 최소 요청 동력 출력을 초과하면), 프로세스 블록 254에 도시된 바와 같이, 연료 제어 시스템은 100% 자유 연료 및 조정된 동력을 운전하게 된다. 이 조정된 동력은 요청 동력 출력 미만일 수 있으나, 기 결정된 최소 요청 동력 출력 이상이 된다. 또한, 결정 블록 202에서 확인된 개시 혼합 비율은 대개 동력 모드에서 100% 폐기물 연료로 세트되기 때문에, 실제 혼합 비율을 조정하는 단계가 없다면, 혼합 비율은 100% 폐기물 연료가 된다.
결정 블록 238로 돌아와서, 엔진 102의 실제 동력이 요청 동력 출력 미만이 아니면(즉, 연진이 요청 동력 수준 이상으로 운전되면), 결정 블록 246에 도시된 바와 같이, 연료 제어 시스템은 폐기물 연료 112 및 파이프라인 연료 114 사이의 요청 타겟 혼합 비율이 도달되는지 여부를 확인하게 된다.
연료 제어 시스템이 고정 혼합 비율 모드로 운전되는 구성과는 다르게, 연료 제어시스템은 동력 출력 모드로 운전되면, 요청 동력 출력이 결정 블록 238에서 달성되면, 결정 블록 246에서 요청 폐기물 연료 흐름이 도달되는 것으로 확인되면, 처리 블록 247에 도시된 바와 같이, 연료 제어 시스템은 100% 폐기물 연료 및 요청 동력 출력으로 운전된다. 결정 블록 202에서 동력 출력 모드가 결정되면, 연료 제어 시스템은 개시적으로 100% 폐기물 연료 운전으로 프로그램 되기 때문에, 100% 폐기물 연료 운전이 개시된다.
택일적으로, 100%의 요청 혼합 비율이 결정 블록 246에 도달되지 않으면, 결정 블록 248에 도시된 바와 같이, 연료 제어 시스템은 사용자가 요청 최소 동력 출력을 요청 동력 미만으로 세트했는지 여부를 확인한다. 기 결정 동력 출력 범위가 입력되어, 최소 동력이 요청 동력 미만으로 세트되면, 프로세스 블록 250에 도시된 바와 같이, 요청 혼합 비율이 도달되거나, 엔진 102의 실제 동력 출력이 기 결정 최소 동력 출력과 같아질 때까지, 연료 제어 시스템은 요구된 바와 같이 동력을 감소시키게 된다. 일단 달성되면, 결정 블록 252에 도시된 바와 같이, 연료 제어 시스템은 실제 동력 출력이 요청 최소 동력 출력 이상인지, 요청 혼합 비율이 달성되었는지 여부를 확인하게 된다. 이러한 요구들이 달성되면, 처리 블록 254에 도시된 바와 같이, 연료 제어 시스템은 100% 폐기물 연료로 운전되도록 조작된다.
택일적으로, 결정 블록 252에서 이들 요구들이 달성되지 못하거나, 결정 블록 248에서 최소 동력이 요청 동력을 초과하도록 세트되면, 결정 블록 256에 도시된 바와 같이, 연료 제어 시스템은 사용자가 동력 출력 유지를 요청 혼합 비율 유지에 대하여 우선순위를 두었는지를 확인하게 된다. 사용자가 동력 출력에 대하여 혼합 비율을 우선하였다면(즉, 동력 우선이 오이거나, 동력 우선이 정이 아니면), 프로세스 블록 258에 도시된 바와 같이, 연료 제어 시스템은 요청 혼합 비율이 달성되고 요청 동력이 달성되지 못함을 표시하는 알람이 켜질 때까지 동력 출력을 감소하게 된다.
택일적으로, 사용자가 결정 블록 256에서 혼합 비율 유지에 대하여 동력 출력을 우선하였다면, 프로세스 블록 260에 도시된 바와 같이, 연료 제어 시스템은 동력을 유지하기 위해 필요한 파이프라인 연료를 추가하게 된다. 그 후, 결정 블록 262에 도시된 바와 같이, 연료 제어 시스템은 실제 혼합 비율이 최대 허용가능 양의 파이프라인 연료 이상을 포함하는지 여부를 확인하게 된다. 실제 혼합 비율에서 파이프라인 연료 량이 파이프라인 연료의 최대 허용 가능 양 이하이면, 프로세스 블록 264에 도시된 바와 같이, 연료 제어 시스템은 최소 허용가능 동력 출력 및 조정된 혼합비율로 조작되게 된다. 택일적으로, 최소 동력 출력을 유지하기 위해 혼합 비율에 필요한 파이프라인 연료량이 허용 가능 파이프라인 연료의 최대 량을 초과하면, 프로세스 블록 266에 도시된 바와 같이 연료 제어 시스템은 파이프라인 연료 량이 초과되었음을 표시하는 알람을 키게 된다. 그러나, 동력 출력이 우선되면, 혼합 비율이 허용 가능 범위 외가 되더라도, 연료 제어 시스템은 엔진 102를 정지하지 않게 된다.
각 문헌들이 개발적 그리고 구체적으로 참고로 혼입된다고 표시되면, 여기서 인용되는, 공개문헌, 특허 출원, 및 특허들을 포함하는 모든 문헌들은 참고로 동일 범위로 혼입된다.
본 발명을 설명하는 내용(특히 하기 청구범위의 내용)들 중에서, 관사 및 유사한 지시물의 사용은, 여기에 반대 기재가 있거나 내용중 명확하게 반대로 해석되지 않는다면, 단수 및 복수 모두를 포함하도록 해석된다. 용어 "포함", "구비", 및 "함유"는 반대 개시가 없다면 개방형 용어(즉, 포함하나 제한되지 않음을 의미)로 해석된다. 여기서 범위 값들의 설명은 반대 개시가 없다면, 범위에 포함되는 각 개별 값들에 대하여 개별적으로 인용하는 방법으로 사용되는 의도이며, 각 개별 값은 여기에 개별적으로 언급되면 명세서에 혼입된다. 여기서 설명된 모든 방법들은 여기서 반대 개시가 있거나, 내용상 명확하게 반대로 해석되지 않는다면 임의의 적당한 순서에 따라 수행될 수 있다. 여기에 사용된, 임의 및 모든 예 또는 예시적 용어(예를 들어 "와 같은")들의 사용은 반대 주장이 없다면, 단지 본 발명을 보다 잘 설명하기 위한 것이지, 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 명세서의 어떤 표현도 본 발명의 적용에 필수적인 구성을 청구하지 않음을 지시하는 것으로 해석되지 않는다.
본 발명을 수행하는데 발명자들에게 최적 실시예로 알려진 실시예를 포함하는, 본 발명의 선호되는 실시예들은 여기에 개시된다. 이러한 선호되는 실시예들의 변이는 전술된 설명을 읽은 동업계의 평균적인 기술자에 의해 명확할 것이다. 발명자들은 숙련된 기술자라면 이와 같은 변이를 적절히 채용할 것으로 기대하며, 발명자들은 본 발명이 여기에 구체적으로 개시된 것 이상으로 채용될 것으로 생각한다. 따라서, 본 발명은 여기에 첨부된 특허 청구범위에서 언급된 주 구성의 법에서 허용하는 모든 변형 및 등가물들을 포함한다. 게다가, 여기에 반대 개시가 있거나 내용상 명확하게 반대로 해석되지 않는다면, 상술된 구성요소들의 모든 가능한 변이에 의한 임의의 조합이 본 발명에 포함된다.

Claims (20)

  1. 신뢰 연료원 및 비신뢰 연료원에서 엔진으로 연료 공급을 동적으로 조절하는 방법에 있어서,
    상기 엔진으로 공급되기 위한 비신뢰 연료에 대한 신뢰 연료의 연료 혼합물의 요청 외부 혼합 비율을 확인하는 단계; 및
    비신뢰 연료에 대한 신뢰 연료의 연료 혼합물의 실제 혼합비율로 엔진에 상기 연료를 공급하는 단계;
    를 포함하되,
    상기 연료 공급 단계는
    상기 신뢰 연료원으로부터 상기 엔진으로의 연료 흐름를 제어하는 단계; 및
    상기 비신뢰 연료원으로부터 상기 엔진으로의 연료 흐름를 제어하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 공급 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 외부 혼합 비율 및 실제 혼합비율이 개시적으로 동일하며,
    상기 엔진의 조작 파라미터를 감지하는 단계;
    상기 엔진의 상기 감지된 조작 파라미터가 기 설정된 허용 가능 범위 내에 있을때, 상기 실제 혼합 비율을 상기 외부 혼합 비율로 유지하는 단계; 및
    상기 엔진의 상기 감지된 조작 파라미터가 상기 기 설정된 허용 가능 범위를 벗어날때, 상기 외부 혼합 비율로부터 상기 실제 혼합 비율을 보정하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 공급 제어 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 엔진의 조작 특성이 상기 엔진의 동력 출력이고,
    상기 실제 혼합 비율을 보정하는 단계가,
    상기 엔진의 상기 동력 출력이 최소 허용 가능 동력 출력 미만이 되면, 상기 혼합 비율에서 신뢰 연료 량을 증가시킴을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 공급 제어 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 연료 혼합물의 에너지 양을 추정하는 단계;
    상기 추정된 에너지 양에 기초하여 상기 실제 혼합 비율을 보정하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 공급 제어 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 엔진의 조작 파라미터를 감지하는 단계; 및
    상기 엔진의 상기 감지된 조작 파라미터에 기초하여 상기 연료 혼합물의 상기 추정된 에너지 양을 보정하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 공급 제어 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    요청 외부 엔진 동력 출력을 확인하는 단계;
    실제 엔진 동력 출력을 모니터하는 단계; 및
    실제 엔진 동력 출력 및 상기 실제 혼합 비율에 우선 순위를 두는 단계;
    를 더 포함하되,
    상기 실제 엔진 동력 출력이 상기 실제 혼합 비율에 대하여 우선되면, 상기 외부 엔진 동력 방향으로 실제 엔진 동력 출력을 조정하여 상기 실제 혼합 비율이 먼저 보정되고,
    상기 실제 혼합 비율이 상기 실제 엔진 동력 출력에 대하여 우선되면, 상기 외부 혼합 비율 방향으로 실제 혼합 비율을 조정하여 상기 실제 엔진 동력 출력이 먼저 보정되는 것을 특징으로 하는 연료 공급 제어 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    최대 신뢰 연료 혼합 비율을 확인하는 단계; 및
    상기 모니터된 실제 엔진 동력 출력이 최소 기 정해진 허용 가능 동력 출력 미만이 되면, 실제 혼합 비율을 보정하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 공급 제어 방법.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 조작 파라미터가 상기 엔진의 상기 배기 배출인 것을 특징으로 하는 연료 공급 제어 방법.
  9. 신뢰 연료원 및 비신뢰 연료원에서 엔진으로 연료 공급을 동적으로 조절하는 방법에 있어서,
    상기 엔진의 조작 특성을 모니터하는 단계;
    상기 모니터된 상기 엔진의 조작 특성에 응답하여 상기 신뢰 연료원의 상기 엔진으로의 연료 흐름을 완전 흐름에서 차단으로 조절하는 단계; 및
    상기 모니터된 상기 엔진의 조작 특성에 응답하여 상기 비신뢰 연료원의 상기 엔진으로의 연료 흐름을 완전 흐름에서 차단으로 조절하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 공급 제어 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 신뢰 연료원으로부터의 상기 연료 흐름과 상기 비신뢰 연료원으로부터의 상기 연료 흐름을 혼합하여 연료 혼합 비율의 연료 혼합물을 형성하는 단계를 더 포함하되,
    상기 신뢰 및 비신뢰 연료원으로부터의 상기 연료 흐름을 조절하는 단계들이, 상기 연료 혼합 비율이 사용자 요청 혼합 비율이 되도록, 상기 신뢰 및 비신뢰 연료원들로부터의 상기 연료 흐름을 조절함을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 공급 제어 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 비신뢰 연료원의 공급 특성을 모니터하는 단계; 및
    상기 비신뢰 연료원의 모니터된 공급 특성에 응답하여 상기 신뢰 연료원으로부터의 연료 흐름을 조절하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 공급 제어 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 모니터된 상기 엔진의 조작 특성에 기초하여, 상기 혼합 비율을 조절하기 위해, 상기 신뢰 연료원으로부터의 상기 연료 흐름을 조절하고, 상기 비신뢰 연료원으로부터의 상기 연료 흐름을 조절하는 것을 특징으로 하는 연료 공급 제어 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 엔진의 조작 특성을 모니터하는 단계가
    엔진 노크, 엔진 점화불량, 배기 배출, 엔진 출력 속도, 다기관 압력, 다기관 온도, 및 엔진 출력 동력으로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 조작 특성들을 모니터함을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 공급 제어 방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 엔진의 조작 특성 모니터 단계가 동력 출력을 모니터함을 포함하고,
    상기 연료 혼합물의 에너지량을 추정하는 단계; 및
    상기 모니터된 동력 출력에 기초하여 상기 연료 혼합 비율에서 변화를 보정하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 공급 제어 방법.
  15. 제9항에 있어서,
    비신뢰 연료에 대한 신뢰 연료의 연료 혼합 비율을 가지는 연료 혼합물을 형성하기 위해, 상기 신뢰 연료원으로부터의 상기 연료 흐름과 상기 비신뢰 연료원으로부터 연료 흐름을 혼합하는 단계를 더 포함하며,
    상기 비율은 전체 신뢰 연료 및 전체 비신뢰 연료 사이에서 가변적인 것을 특징으로 하는 연료 공급 제어 방법.
  16. 가변 조성 연료원 및 고정 조성 연료원으로부터 선택적으로 엔진으로 연료를 공급하는 동적 엔진 제어 시스템에 있어서,
    제1 및 제2 연료 조절 밸브들; 및
    상기 제1 및 제2 연료 제어 밸브들에 조작적으로 연결된 제어 시스템;
    을 포함하되,
    상기 제어 시스템은 하나 이상의 엔진 성능 파라미터를 감지하는 하나 이상의 엔진 성능 센서를 포함하며, 상기 제어 시스템은 상기 감지된 엔진 성능 파라미터에 기초하여 상기 제1 및 제2 연료 제어 밸브들을 통한 상기 흐름을 조절하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 동적 엔진 제어 시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 하나 이상의 엔진 성능 파라미터는 엔진 동력 출력이며,
    상기 제어 시스템은 동력 출력 모드로 조작되도록 구성되되,
    상기 동력 출력 모드에서, 상기 제어 시스템은 상기 감지된 엔진 동력 출력이 요청 범위 내에 유지되도록 상기 제1 및 제2 연료 밸브들로부터의 연료의 혼합물의 혼합 비율을 조절하는 것을 특징으로 하는 동적 엔진 제어 시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제어 시스템은, 상기 가변 조성 연료에 대한 고정 조성 연료의 비율이 최대 한계를 초과할 때, 알람을 활성화하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 동적 엔진 제어 시스템.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 제어 시스템은 혼합 비율 우선 모드로 조작되도록 구성되며,
    상기 혼합 비율 우선 모드에서, 상기 제1 및 제2 연료 제어 밸브들로부터의 상기 연료 흐름들 사이의 요청 혼합 비율이 유지되며, 엔진 동력 출력이 유지를 위해 조절되는 것을 특징으로 하는 동적 엔진 제어 시스템.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제어 시스템은 최소 엔진 동력 출력을 포함하도록 추가 구성되되,
    상기 제어 시스템은, 상기 엔진의 동력 출력이 최소 엔진 동력 출력 이상으로 유지되도록, 상기 제1 및 제2 연료 조절 밸브들을 통해 상기 흐름을 제어하는 것을 특징으로 하는 동적 엔진 제어 시스템.
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Legal Events

Date Code Title Description
PA0105 International application

Patent event date: 20101216

Patent event code: PA01051R01D

Comment text: International Patent Application

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WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid