KR20130107551A - 선박용 혼소 연료 엔진의 연료 제어 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 선박에 구동력을 제공하는 엔진의 연료 제어 시스템에 있어서, 디젤이 수용되고, 상기 엔진에 연결되어 상기 엔진으로 상기 디젤을 공급하는 디젤 공급부; 가스가 수용되고, 상기 엔진에 연결되어 상기 엔진으로 상기 가스를 공급하는 가스 공급부; 상기 엔진의 상태를 측정하는 센서부; 상기 가스 공급부와 상기 엔진 사이에 위치하며, 상기 가스 공급부로부터 공급되는 상기 가스를 상기 엔진으로 분사하는 가스 인젝터부; 및 상기 엔진, 상기 디젤 공급부, 상기 가스 공급부, 상기 센서부 및 상기 가스 인젝터부를 제어하는 전자제어유닛을 포함하되, 상기 전자제어유닛은 상기 센서부에서 측정되는 상기 엔진의 상태에 따라 상기 엔진으로 분사되는 가스량을 조절하도록 상기 가스 인젝터부를 제어하고, 상기 엔진으로 공급되는 상기 가스량에 따라 디젤의 공급량을 조절하도록 상기 디젤 공급부를 제어하는 것을 특징으로 하는 연료 제어 시스템을 개시한다.
Description
본 발명은 디젤-가스 혼소 연료 엔진의 연료를 제어하는 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 친환경 신재생 에너지인 바이오가스를 중소형 선박용에 적용하여 디젤과 가스의 혼합비를 선박의 상태에 따라 최적화하는 선박용 혼소 연료 엔진의 연료 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.
최근 전세계적인 에너지 소비의 증가는 에너지 수요의 불균형 및 에너지 가격의 불안정을 초래하여 대체 에너지의 연구는 에너지 안보에 관한 중요한 과제가 되고 있다. 또한, 오존층의 파괴, 산성비, 소음, 심각한 대기오염을 비롯한 환경문제에 대한 관심이 날로 증가하고 있고, 온실가스로 인한 지구온난화 문제 해결은 심각한 사회문제로 대두되고 있으며, 특히 대기오염의 주요원인인 중소형 선박의 저배기 기술의 중요성은 더욱 증대되고 있다. 따라서, 세계 각국에서는 배출물 규제에 대응하기 위하여 새로운 연소기술 개발과 화석에너지 대체 및 환경문제를 동시에 해결할 수 있는 대체, 청정 에너지원 개발에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그 중 바이오가스와 천연가스는 신 재생 대체에너지로서 청정성과 풍부한 매장량, 자원순환 등의 순기능으로 인해 저공해성과 경제성을 모두 갖춘 연료이며, 특히 넓은 연소한계와 고 옥탄가, 이산화탄소 배출 저감 등의 특성을 가진다.
석유의존도가 높은 우리나라에 있어서 천연가스와 바이오가스가 대체연료로서 가장 각광받고 있다. 특히 바이오가스는 대체 청정연료로서 축분 및 음식쓰레기 등의 자원이 풍부하고, 바이오가스 발생기술이 확립되어 발생 면에서 안정성이 있으며, 취급도 비교적 용이하고 기존 사용되는 내연기관의 구조를 크게 변형시키지 않고도 사용이 가능하다. 따라서, 바이오가스는 천연가스와 더불어 가장 가까운 장래에 기술적, 경제적으로 실용화의 가능성이 매우 높고, 실용화까지의 기간도 비교적 짧을 것으로 기대되고 있다.
일반적으로 디젤 엔진은 환경적인 측면에서 가솔린엔진 및 가스엔진에 비해 배출가스의 배출량이 많으며, 비용이 고가이다. 이에 따라, 디젤엔진의 환경적 및 경제적인 단점을 극복하고자 다양한 연구가 진행되고 있는데, 그 중 디젤엔진에 가스만을 사용하여 운전되는 가소 전소엔진과, 디젤연료와 가스를 혼합하여 운전되는 디젤-가스 혼소 엔진으로의 전환기술에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다.
가스 전소 엔진으로 전환하는 경우에는, 디젤엔진의 실린더 헤드와 피스톤 헤드의 개조 및 점화플러그의 추가 장착 등이 병행되어야 하므로 그 전환 과정이 다소 복잡하며, 실린더의 형상변경으로 인하여 개조비용의 부담이 크고, 가스충전을 자주해야 하는 단점이 있다. 반면에 디젤-가스 혼소 엔진으로 전환하는 경우에는, 엔진의 구조변경 없이 디젤 엔진을 디젤-가스 혼소 엔진으로의 개조가 가능하므로 그 전환 과정이 간단하며, 기존 디젤엔진에 비하여 연료비 35%이상 절감 등 에너지 이용효율을 높이고 유해배출가스 저감과 이산화탄소 등의 배기가스를 획기적으로 저감시킬 수 있다는 장점이 있다. 따라서, 친환경 신재생 에너지인 바이오가스를 중소형 선박용에 적용하여 디젤과 CNG, LNG, 바이오가스 등을 혼합성분에 대응하는 최적화된 선박용 혼소 연료 엔진의 연료 제어 기술 개발이 절실히 요구되고 있다.
본 발명은 선박용 엔진의 구조변경 없이, 디젤 엔진을 디젤-가스 혼소 엔진으로의 개조가 가능한 선박용 혼소 연료 엔진의 연료 제어 시스템 및 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 친환경 신재생 에너지인 바이오가스를 중소형 선박용에 적용하여 디젤과 CNG, LNG, 바이오가스 등을 혼합성분에 실시간 대응하는 최적화된 선박용 혼소 연료 엔진의 연료 제어 시스템 및 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 기존 디젤엔진에 비하여 에너지 이용효율을 향상시키고 배출되는 유해배출가스 저감과 이산화탄소 등의 배기가스를 획기적으로 저감시킬 수 있는 선박용 혼소 연료 엔진의 연료 제어 시스템 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 선박에 구동력을 제공하는 엔진의 연료 제어 시스템에 있어서, 디젤이 수용되고, 상기 엔진에 연결되어 상기 엔진으로 상기 디젤을 공급하는 디젤 공급부; 가스가 수용되고, 상기 엔진에 연결되어 상기 엔진으로 상기 가스를 공급하는 가스 공급부; 상기 엔진의 상태를 측정하는 센서부; 상기 가스 공급부와 상기 엔진 사이에 위치하며, 상기 가스 공급부로부터 공급되는 상기 가스를 상기 엔진으로 분사하는 가스 인젝터부; 및 상기 엔진, 상기 디젤 공급부, 상기 가스 공급부, 상기 센서부 및 상기 가스 인젝터부를 제어하는 전자제어유닛을 포함하되, 상기 전자제어유닛은 상기 센서부에서 측정되는 상기 엔진의 상태에 따라 상기 엔진으로 분사되는 가스량을 조절하도록 상기 가스 인젝터부를 제어하고, 상기 엔진으로 공급되는 상기 가스량에 따라 디젤의 공급량을 조절하도록 상기 디젤 공급부를 제어하는 것을 특징으로 하는 연료 제어 시스템을 개시한다.
또한, 상기 가스는 CNG, LNG, 바이오가스 또는 이들의 혼합 가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 제어 시스템을 개시한다.
또한, 상기 가스 공급부는, 상기 가스가 수용되는 가스 탱크; 상기 가스 탱크와 상기 가스 인젝터부 사이에 위치하며, 상기 가스 탱크로부터 상기 가스 인젝터부로 유동하는 상기 가스를 개폐하는 가스 솔레노이드 밸브; 상기 가스 탱크와 상기 가스 솔레노이드 밸브 사이에 위치하며, 상기 가스 탱크로부터 유출되는 상기 가스의 압력을 측정하는 가스 압력계; 상기 가스 인젝터부와 상기 가스 솔레노이드 밸브 사이에 위치하며, 상기 가스의 기화 및 압력을 조절하는 베이퍼라이저; 및 상기 가스 인젝터부와 상기 베이퍼라이저 사이에 위치하며, 상기 가스의 불순물을 필터링하는 가스 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 제어 시스템을 개시한다.
또한, 상기 센서부는 상기 엔진의 RPM을 측정하는 RPM센서, 상기 엔진으로 흡입되는 공기량을 조절하는 스로틀 밸브의 열림 위치를 측정하는 TPS, 상기 선박의 속도를 측정하는 속도센서, 상기 엔진의 온도를 측정하는 온도센서, 상기 엔진의 배기가스 중 산소의 농도를 측정하는 산소센서 및 상기 엔진의 노킹을 감지하는 노킹센서 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 제어 시스템을 개시한다.
또한, 상기 전자제어유닛은 상기 선박의 가속 주행시에는 상기 디젤만이 상기 엔진에 공급되도록 하고, 상기 선박의 등속 또는 감속 주행시에는 상기 디젤 및 상기 가스 모두가 상기 엔진에 공급되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 연료 제어 시스템을 개시한다.
또한, 상기 전자제어유닛에는 상기 디젤 및 상기 가스의 임계 혼합비가 설정되며, 상기 전자제어유닛은 상기 선박의 등속 또는 감속 주행시 상기 가스의 공급량을 점점 증가시키고, 상기 디젤의 공급량을 점점 감소시키되, 상기 디젤 및 상기 가스의 혼합비가 상기 임계 혼합비를 초과하지 않도록 제어하는 것을 특징으로 하는 연료 제어 시스템을 개시한다.
또한, 상기 전자제어유닛은 상기 엔진에 노킹이 감지되면, 상기 엔진으로의 상기 가스의 공급량을 감소시키는 것을 특징으로 하는 연료 제어 시스템을 개시한다.
또한, 본 발명은 선박에 구동력을 제공하는 엔진의 연료 제어 방법에 있어서, (a) 상기 선박의 가속 주행시에 상기 엔진으로 디젤만을 공급하는 단계; (b) 상기 선박의 등속 또는 감속 주행시에 상기 엔진으로 상기 디젤과 가스를 공급하는 단계; (c) 전자제어유닛이 상기 엔진으로 공급되는 상기 디젤과 상기 가스의 혼합비를 측정하고, 상기 혼합비가 상기 전자제어유닛에 미리 설정된 임계 혼합비를 초과하였는지를 판단하는 단계; (d) 상기 혼합비가 상기 임계 혼합비를 초과하지 않을 때까지 상기 엔진으로 공급되는 가스량을 증가시키는 단계; 및 (e) 상기 엔진에 노킹이 감지되는 경우, 상기 엔진으로 공급되는 상기 가스량을 감소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 제어 방법을 개시한다.
또한, 상기 가스는 CNG, LNG, 바이오가스 또는 이들의 혼합 가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 제어 방법을 개시한다.
본 발명에 따른 선박용 혼소 연료 엔진의 연료 제어 시스템 및 방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.
(1) 본 발명은 선박용 엔진의 구조변경 없이도 디젤 엔진을 디젤-가스 혼소 엔진으로 개조가 가능하고, 설치가 용이하며, 개조비용이 저렴하다는 효과를 갖는다.
(2) 본 발명은 친환경 신재생 에너지인 바이오가스를 중소형 선박용에 적용하여 디젤과 CNG, LNG, 바이오가스 등을 혼합성분에 실시간 대응하는 최적화된 선박용 디젤-가스 혼소 엔진의 연료를 제어할 수 있다는 효과를 갖는다.
(3) 본 발명은 기존 디젤엔진에 비하여 연료비 35%이상 절감 등 에너지 이용효율을 향상시킬 수 있다는 효과를 갖는다. 특히, 국내 연안 및 내수면 운항 중소형 선박의 바이오가스 연료 사용으로 인한 에너지 절감화 등으로 기업의 물류비용이 절감되어 기업의 국제경쟁력을 강화할 수 있다.
(4) 본 발명은 기존 디젤연료만 사용하였을 경우보다 국내 연안 및 내수면 운항 중소형 선박에서 배출되는 온실가스(이산화탄소 등), 유황산화물, 질소산화물, 검댕(soot) 등의 유해배출 가스를 획기적으로 저감시킬 수 있어, 환경오염을 방지할 수 있고, 아울러 강화된 국내외 배기가스 규제에도 부합될 수 있다는 효과를 갖는다.
(5) 본 발명은 선박용 디젤-가스 혼소 엔진의 연료 제어 시스템 개발로 CNG 엔진 및 육상수송용, 열병합발전시스템 등에 확대 적용이 가능하다는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박용 혼소 연료 엔진 연료 제어 시스템을 개략 도시하는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박용 혼소 연료 엔진 연료 제어 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박용 혼소 연료 엔진 연료 제어 방법을 설명하는 흐름도이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박용 혼소 연료 엔진 연료 제어 시스템을 개략 도시하는 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박용 혼소 연료 엔진 연료 제어 시스템(100)은 엔진(110), 디젤 공급부(120), 가스 공급부(130), 가스 인젝터부(140), 센서부(150) 및 전자제어유닛(160)을 포함한다.
엔진(110)은 디젤 공급부(120)와 가스 공급부(130)로부터 공급되는 연료를 연소시켜 선박에 구동력을 제공한다. 여기서, 본 발명의 엔진은 디젤연료와 가스를 혼합하여 운전되는 디젤-가스 혼소 엔진으로서, 국내 연안 및 내수면을 주로 운항하는 일반선박, 예인선 및 여객선 등과 같은 중소형 선박용에 적용될 수 있다.
디젤 공급부(120)는 디젤이 수용되는 디젤 탱크(121), 디젤 탱크(121) 내의 디젤을 유동시키는 디젤 펌프(122) 및 디젤을 엔진(110)으로 공급하는 디젤 분사구(123)를 포함한다. 여기서, 디젤 공급부(120)를 구성하는 디젤 탱크(121), 디젤 펌프(122) 및 디젤 분사구(123)는 공지된 기술로 이해 가능하므로 상세한 설명은 생략한다.
가스 공급부(130)는 엔진(110)으로 가스를 공급하는 구성으로서, 가스 탱크(131), 가스 압력계(132), 가스 솔레노이드 밸브(133), 베이퍼라이저(134) 및 가스 필터(135)를 포함한다.
가스 탱크(131)는 가스를 수용하는 부재이다. 본 실시예에서 사용되는 가스는 압축천연가스(Compressed Natural Gas, CNG), 액화천연가스(Liquefied natural Gas, LNG), 바이오가스 또는 이들의 혼합 가스가 될 수 있다.
가스 압력계(132)는 가스 솔레노이드 밸브(133)가 잠긴 상태라도 가스 탱크(131) 내의 가스의 압력을 확인할 수 있도록 가스 탱크(131)와 가스 솔레노이드 밸브(133) 사이에 설치된다. 또한, 가스 압력계(132)는 전자제어유닛(160)과 연결되어, 측정된 가스의 압력값을 전자제어유닛(160)으로 보낸다. 즉, 가스 압력계(132)는 가스 탱크(131)로부터 유출된 가스의 압력을 측정하고, 이 측정값을 전자제어유닛(160)으로 보내는 장치이다.
가스 솔레노이드 밸브(133)는 가스 탱크(131)와 가스 인젝터부(140) 사이에 위치한다. 가스 솔레노이드 밸브(133)는 전자제어유닛(160)과 연결되어 전자제어유닛(160)의 제어에 따라 가스 인젝터부(140)로의 가스 유동을 개폐할 수 있다.
베이퍼라이저(134)는 가스 솔레노이드 밸브(133)와 가스 인젝터부(140) 사이에 위치하는 것이 바람직하다. 베이퍼라이저(134)는 가스 탱크(131)로부터 공급되는 가스의 기화 및 압력을 조절하는 장치이다. 베이퍼라이저(134)의 일측에는 방열기(136)가 구비되는 것이 바람직하다. 방열기(136)는 엔진(110)을 냉각시키기 위하여 냉각수 라인에 흐르는 냉각수를 냉각시켜주는 장치이다. 방열기(136)는 베이퍼라이저(134)로 공급되는 가스가 원활하게 기화되도록 하기 위한 냉각수 라인과 연결되며, 냉각수 라인은 방열기(136)로부터 엔진(110) 및 선박 실내까지 연결된다. 이에 따라, 방열기(136)를 통해 베이퍼라이저(134)에서 발생한 열의 일부가 냉각수에 의해 순환 및 냉각된다. 또한, 방열기(136)를 통해 엔진(110)에서 발생한 열이 대기 중으로 방출되고, 이에 따라 엔진(110)이 냉각된다.
가스 필터(135)는 가스의 불순물을 필터링하여 불순물이 가스 인젝터부(140)로 유입되는 것을 방지하지 하기 위한 장치이다. 따라서, 가스 필터(135)는 베이퍼라이저(134)와 가스 인젝터부(140) 사이에 위치되며, 더욱 상세하게는 가스가 베이퍼라이저(134)를 통과한 후 가스 인젝터부(140)로 유입되기 전에 위치하는 것이 바람직하다.
가스 인젝터부(140)는 엔진(110)과 가스 공급부(130) 사이에 설치되고 복수 개의 인젝터들로 구성되며, 가스 라인을 통해 엔진(110)에 연결되는 것이 바람직하다. 복수의 인젝터들은 가스라인을 통해 가스 공급부(130)로부터 공급되는 가스를 엔진(110) 내로 분사시키는 장치이다. 또한, 가스 압력 측정부(141)는 복수의 인젝터들 각각에 연결되어, 복수의 인젝터들로 유입되는 가스의 압력을 각각 측정한다.
한편, 가스의 유동 방향은 도 1에 도시된 화살표 방향을 따라 유동한다. 가스 탱크(131)로부터 유출된 가스는, 가스 솔레노이드 밸브(133)의 개방시, 베이퍼라이저(134) 및 가스 필터(135)를 거쳐 가스 인젝터부(140)로 공급되고, 전자제어유닛(160)에서 결정된 가스 분사량만큼 가스 인젝터부(140)로부터 가스라인을 따라 흡기 매니폴드(142) 및 흡기 에어필터(143)를 거쳐 혼합기 상태로 엔진(110)으로 유입된다.
흡기 매니폴드(142)는 공기와 가스가 혼합된 혼합기 상태의 가스를 엔진(110)으로 분배한다. 흡기 에어필터(143)는 엔진(110)의 흡기시 공기의 이물질 등을 여과시킨다.
센서부(150)는 엔진(110) 및 전자제어유닛(160)에 연결되는 것이 바람직하다. 센서부(150)는 엔진(110)의 상태(예컨대, RPM, 속도, 온도 등)를 측정하고, 그 측정값을 전자제어유닛(160)으로 보낸다.
센서부(150)는 RPM센서, TPS(Throttle Position Sensor), 속도센서, 온도센서, 노킹센서 및 산소센서를 포함한다. 다만, 센서부(150)는 본 실시예에서 명시된 센서들에 의해 제한되지 아니한다. 본 실시예에 명시된 센서는 예시적인 센서이다.
RPM센서는 엔진(110)의 분당 회전수(RPM)를 측정하는 센서이며, TPS는 엔진(110)에 흡입되는 공기량을 조절하기 위한 스로틀 밸브(Throttle Valve)의 열림 위치를 측정하여 전자제어유닛(160)에 알려주는 센서이다. 그리고, 속도센서는 선박의 속도를 측정하는 센서이며, 온도센서는 엔진(110)의 온도를 측정하는 센서이며, 노킹센서는 엔진(110)의 노킹시 이를 감지하는 센서이다. 산소센서는 배기가스 중 산소의 농도를 검출하는 기능을 가진 센서이다.
전자제어유닛(160)은 엔진(110), 디젤 공급부(120), 가스 공급부(130), 가스 인젝터부(140) 및 센서부(150) 등에 연결되는 것이 바람직하다. 전자제어유닛(160)은 센서부(150)가 측정한 엔진(110)의 상태에 따라 복수의 인젝터들 제어하여 엔진(110)으로 분사되는 가스량을 조절하고, 엔진(110)으로 공급되는 가스량에 따라 디젤 공급부(120)를 제어하여 디젤의 공급량을 제어한다.
선박의 가속 주행시 전자제어유닛(160)은 디젤 공급부(120)와 가스 인젝터부(140)를 제어하여 디젤만이 엔진(110)에 공급되도록 한다. 가속 주행시에는 큰 구동력이 필요하기 때문에 이를 위해 디젤만이 공급되도록 하는 것이다.
선박의 등속 또는 감속 주행시에는 디젤 및 가스 모두가 엔진(110)에 공급되도록 한다. 등속 또는 감속 주행시에는 가속 주행시보다 큰 구동력이 요구되지 않기 때문이다. 엔진(110)으로 공급되는 디젤 및 가스 중 가스의 비율이 높을수록 배기량과 비용이 절감되기 때문에 가스의 공급량을 점점 증가시키는 것이 바람직하다. 그러나, 디젤이 일정 비율 미만으로 혼합되는 경우에는 실화가 발생할 수 있으므로, 전자제어유닛(160)에 디젤 및 가스의 임계 혼합비가 설정되어 디젤 및 가스의 혼합비가 임계 혼합비를 초과하지 않도록 제어가 되어야 한다.
노킹센서에 의해 엔진(110)에 노킹이 감지되면, 엔진(110)으로의 가스 공급량을 감소시켜, 엔진(110)을 보호하도록 한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박용 혼소 연료 엔진 연료 제어 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 2를 참조하여, 본 발명의 선박용 혼소 연료 엔진 연료 제어 방법을 설명하면, 먼저, 선박의 엔진(110)에 연결된 센서부(150)가 선박이 가속 주행 중인지를 판단한다(S10). 선박이 가속 주행 중이라면, 엔진(110)에 디젤만이 공급되도록 하여(S20) 선박의 구동력을 향상시킨다. 선박이 가속 주행 중이 아니고 등속 또는 감속 주행 중이라면(S30), 엔진(110)으로 가스와 디젤을 모두 공급한다(S40). 엔진(110)으로 공급되는 연료에서 가스가 큰 비율을 차지할수록 배기가스의 배출이 절감되기 때문에 가스의 공급량을 점점 증가시킨다. 따라서, 기존 디젤연료만 사용하였을 경우보다 국내 연안 및 내수면 운항 중소형 선박에서 배출되는 온실가스(이산화탄소 등), 유황산화물, 질소산화물, 검댕(soot) 등의 유해배출 가스를 획기적으로 저감시킬 수 있어, 환경오염을 방지할 수 있고, 아울러 강화된 국내외 배기가스 규제에도 부합될 수 있다.
다음으로, 전자제어유닛(160)은 디젤 및 가스의 혼합비가 임계 혼합비를 초과하였는지를 판단하여(S50), 초과하지 않았다면 가스의 공급량을 계속 증가시키고(S60), 임계 혼합비를 초과하였다면 가스의 공급량을 감소시켜 혼합비가 임계 혼합비를 초과하지 않도록 한다(S70). 따라서, 친환경 신재생 에너지인 바이오가스를 중소형 선박용에 적용하여 디젤과 CNG, LNG, 바이오가스 등을 혼합성분에 실시간 대응하는 최적화된 선박용 디젤-가스 혼소 엔진의 연료를 제어할 수 있다.
이상, 구체적인 실시예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다. 또한, 특허청구범위의 기재 중 괄호 내의 기재는 기재의 불명료함을 방지하기 위한 것이며, 특허청구범위의 권리범위는 괄호 내의 기재를 모두 포함하여 해석되어야 한다.
100 : 연료 제어 시스템
110 : 엔진
120 : 디젤 공급부
121 : 디젤 탱크
122 : 디젤 펌프
123 : 디젤 분사구
130 : 가스 공급부
131 : 가스 탱크
132 : 가스 압력계
133 : 가스 솔레노이드 밸브
134 : 베이퍼라이저
135 : 가스 필터
136 : 방열기
140 : 가스 인젝터부
141 : 가스 압력 측정부
142 : 흡기 매니폴드
143 : 흡기 에어필터
150 : 센서부
160 : 전자제어유닛
110 : 엔진
120 : 디젤 공급부
121 : 디젤 탱크
122 : 디젤 펌프
123 : 디젤 분사구
130 : 가스 공급부
131 : 가스 탱크
132 : 가스 압력계
133 : 가스 솔레노이드 밸브
134 : 베이퍼라이저
135 : 가스 필터
136 : 방열기
140 : 가스 인젝터부
141 : 가스 압력 측정부
142 : 흡기 매니폴드
143 : 흡기 에어필터
150 : 센서부
160 : 전자제어유닛
Claims (9)
- 선박에 구동력을 제공하는 엔진의 연료 제어 시스템에 있어서,
상기 엔진에 연결되며, 상기 엔진 내로 디젤을 공급하는 디젤 공급부;
상기 엔진에 연결되며, 상기 엔진 내로 가스를 공급하는 가스 공급부;
상기 엔진의 상태를 감지하는 센서부;
상기 가스 공급부와 상기 엔진 사이에 위치하며, 상기 가스 공급부로부터 공급되는 상기 가스를 상기 엔진으로 분사하는 가스 인젝터부; 및
상기 엔진, 상기 디젤 공급부, 상기 가스 공급부, 상기 센서부 및 상기 가스 인젝터부를 제어하는 전자제어유닛을 포함하되,
상기 전자제어유닛은 상기 센서부에서 감지되는 상기 엔진의 상태에 따라 상기 엔진으로 분사되는 가스량을 조절하도록 상기 가스 인젝터부를 제어하고, 상기 엔진으로 공급되는 상기 가스의 공급량에 따라 상기 디젤의 공급량을 조절하도록 상기 디젤 공급부를 제어하는 것을 특징으로 하는 연료 제어 시스템. - 제 1 항에 있어서, 상기 가스는 CNG, LNG, 바이오가스 또는 이들의 혼합 가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 제어 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 가스 공급부는,
상기 가스가 수용되는 가스 탱크;
상기 가스 탱크와 상기 가스 인젝터부 사이에 위치하며, 상기 가스 탱크로부터 상기 가스 인젝터부로 유동하는 상기 가스를 개폐하는 가스 솔레노이드 밸브;
상기 가스 탱크와 상기 가스 솔레노이드 밸브 사이에 위치하며, 상기 가스 탱크로부터 유출되는 상기 가스의 압력을 측정하는 가스 압력계;
상기 가스 인젝터부와 상기 가스 솔레노이드 밸브 사이에 위치하며, 상기 가스의 기화 및 압력을 조절하는 베이퍼라이저; 및
상기 가스 인젝터부와 상기 베이퍼라이저 사이에 위치하며, 상기 가스의 불순물을 필터링하는 가스 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 제어 시스템. - 제 1 항에 있어서, 상기 센서부는 상기 엔진의 RPM을 측정하는 RPM센서, 상기 엔진으로 흡입되는 공기량을 조절하는 스로틀 밸브의 열림 위치를 측정하는 TPS, 상기 선박의 속도를 측정하는 속도센서, 상기 엔진의 온도를 측정하는 온도센서, 상기 엔진의 배기가스 중 산소의 농도를 측정하는 산소센서 및 상기 엔진의 노킹을 감지하는 노킹센서 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 제어 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 전자제어유닛은 상기 선박의 가속 주행시에는 상기 디젤만이 상기 엔진에 공급되도록 하고, 상기 선박의 등속 또는 감속 주행시에는 상기 디젤 및 상기 가스 모두가 상기 엔진에 공급되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 연료 제어 시스템.
- 제 5 항에 있어서, 상기 전자제어유닛에는 상기 디젤 및 상기 가스의 임계 혼합비가 설정되며,
상기 전자제어유닛은 상기 선박의 등속 또는 감속 주행시 상기 가스의 공급량을 점점 증가시키고, 상기 디젤의 공급량을 점점 감소시키되, 상기 디젤 및 상기 가스의 혼합비가 상기 임계 혼합비를 초과하지 않도록 제어하는 것을 특징으로 하는 연료 제어 시스템. - 제 5 항에 있어서, 상기 전자제어유닛은 상기 엔진에 노킹이 감지되면, 상기 엔진으로의 상기 가스의 공급량을 감소시키는 것을 특징으로 하는 연료 제어 시스템.
- 선박에 구동력을 제공하는 엔진의 연료 제어 방법에 있어서,
(a) 상기 선박의 가속 주행시에 상기 엔진으로 디젤만을 공급하는 단계;
(b) 상기 선박의 등속 또는 감속 주행시에 상기 엔진으로 상기 디젤과 가스를 공급하는 단계;
(c) 전자제어유닛이 상기 엔진으로 공급되는 상기 디젤과 상기 가스의 혼합비를 측정하고, 상기 혼합비가 상기 전자제어유닛에 미리 설정된 임계 혼합비를 초과하였는지를 판단하는 단계;
(d) 상기 혼합비가 상기 임계 혼합비를 초과하지 않을 때까지 상기 엔진으로 공급되는 가스량을 증가시키는 단계; 및
(e) 상기 엔진에 노킹이 감지되는 경우, 상기 엔진으로 공급되는 상기 가스량을 감소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 제어 방법. - 제 8 항에 있어서, 상기 가스는 CNG, LNG, 바이오가스 또는 이들의 혼합 가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 제어 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120029430A KR20130107551A (ko) | 2012-03-22 | 2012-03-22 | 선박용 혼소 연료 엔진의 연료 제어 시스템 및 방법 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120029430A KR20130107551A (ko) | 2012-03-22 | 2012-03-22 | 선박용 혼소 연료 엔진의 연료 제어 시스템 및 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20130107551A true KR20130107551A (ko) | 2013-10-02 |
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|---|---|---|---|
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|---|---|
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105068466A (zh) * | 2015-07-09 | 2015-11-18 | 青岛大学 | 一种液化天然气渔船智能化控制装置 |
| US9878767B2 (en) | 2014-04-10 | 2018-01-30 | Wärtsilä Finland Oy | Method of operating a power system in a marine vessel and a supervising arrangement for a power system in a marine vessel |
| KR101972595B1 (ko) * | 2018-11-27 | 2019-04-26 | (주) 로 | Cng-디젤 혼소 연료 공급 시스템의 연료 분사 장치 |
-
2012
- 2012-03-22 KR KR1020120029430A patent/KR20130107551A/ko not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9878767B2 (en) | 2014-04-10 | 2018-01-30 | Wärtsilä Finland Oy | Method of operating a power system in a marine vessel and a supervising arrangement for a power system in a marine vessel |
| CN105068466A (zh) * | 2015-07-09 | 2015-11-18 | 青岛大学 | 一种液化天然气渔船智能化控制装置 |
| CN105068466B (zh) * | 2015-07-09 | 2017-09-01 | 青岛大学 | 一种液化天然气渔船智能化控制装置 |
| KR101972595B1 (ko) * | 2018-11-27 | 2019-04-26 | (주) 로 | Cng-디젤 혼소 연료 공급 시스템의 연료 분사 장치 |
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| Date | Code | Title | Description |
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| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20120322 |
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