[go: up one dir, main page]

KR20140117920A - 이중연료엔진의 엔진 컨트롤 시스템 - Google Patents

이중연료엔진의 엔진 컨트롤 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20140117920A
KR20140117920A KR1020130032873A KR20130032873A KR20140117920A KR 20140117920 A KR20140117920 A KR 20140117920A KR 1020130032873 A KR1020130032873 A KR 1020130032873A KR 20130032873 A KR20130032873 A KR 20130032873A KR 20140117920 A KR20140117920 A KR 20140117920A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cylinder
fuel
knock
engine
combustion pressure
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.)
Ceased
Application number
KR1020130032873A
Other languages
English (en)
Inventor
정창민
Original Assignee
현대중공업 주식회사
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 현대중공업 주식회사 filed Critical 현대중공업 주식회사
Priority to KR1020130032873A priority Critical patent/KR20140117920A/ko
Publication of KR20140117920A publication Critical patent/KR20140117920A/ko
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/08Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed simultaneously using pluralities of fuels
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F02D35/02Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
    • F02D35/027Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions using knock sensors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30Controlling fuel injection
    • F02D41/38Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/40Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F02D41/402Multiple injections
    • F02D41/403Multiple injections with pilot injections
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

본 발명은 오일연료와 가스연료를 사용하는 이중연료 대형 엔진의 엔진 컨트롤 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 이중연료엔진의 엔진 컨트롤 시스템은, 연소실에 오일연료를 분사하기 위한 오일연료 인젝터(22); 파일럿 연료를 분사하기 위한 파일럿 인젝터(24); 흡기 포트에 가스 연료를 분사하기 위한 가스 유입 밸브(26); 각각의 실린더에 설치되어 노크를 감지하는 노크 센서(12); 각각의 실린더에 설치되어 연소압력을 감지하는 연소압력센서(14); 상기 파일럿 인젝터(24) 및 가스 유입 밸브(26)와 연결되어 동작을 제어하는 인젝션 컨트롤 패널(120); 상기 노크 센서(12) 및 연소압력센서(14)와 연결되어, 각 실린더의 노크 여부와 연소압력을 모니터링 하는 실린더 모니터링 패널(130); 오일연료 또는 가스연료 운전 모드에 따라 오일연료 공급로와 가스연료 공급로의 개폐 및 펌프 구동을 제어하고, 상기 실린더 모니터링 패널(130)로부터 인가되는 노크 정보 또는 실린더 압력 정보를 판단하고 노크 제거와 실린더 밸런싱 제어 프로그램에 의해 상기 인젝션 컨트롤 패널(120)에 파일럿 인젝터(24) 또는/및 가스 유입 밸브(26)에 대한 제어 신호를 하달하는 메인 컨트롤 패널(100)을 포함한다.

Description

이중연료엔진의 엔진 컨트롤 시스템{ENGINE CONTROL SYSTEM FOR DUAL FUEL ENGINE}
본 발명은 오일연료와 가스연료를 사용하는 이중연료 대형 엔진에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 실린더의 내부 상황을 모니터링 하여 실린더 밸런싱을 효과적으로 수행할 수 있도록 하는 이중연료엔진의 엔진 컨트롤 시스템에 관한 것이다.
액화천연가스(LNG) 등의 가스 운반선에서는, 저장 탱크 내에 저장되어 있는 가스연료를 쉽게 연료로 사용하는 한편 탱크 내에서 기화되는 가스를 재 액화시키지 않고 선박 추진용 엔진의 연료로 활용하기 위해 오일연료와 가스연료를 선택적으로 또는 동시에 사용하는 이중 연료 엔진을 탑재하는 경우가 있다. 또한, LNG나 LPG와 같은 가스를 사용하는 해상 부유물, 해상 구조물, 또는 플랜트의 발전설비에서 사용하는 대형 디젤 엔진의 경우에도 가스 연료를 함께 쓸 수 있는 이중 연료 엔진을 도입하고 있다.
이중 연료를 사용하는 대형 엔진(디젤 엔진)은, 가스연료를 사용하는 가스연료 운전 모드와 오일연료(예; Marine Diesel Oil, Heavy Fuel Oil 등)를 사용하는 오일연료 운전 모드, 그리고 가스연료와 오일연료를 동시에 사용하는 혼합 운전 모드를 가진다.
오일연료는 각각의 실린더 헤드에 구비된 오일연료 인젝터에 의해 연소실로 분사되고, 가스연료는 메인 피드 파이프로부터 각 실린더별 분배 파이프로 분배된 다음 가스 유입 밸브(GAV; Gas Admission Valve) 조립체에서 가스량이 조절되어 가스 인젝터를 통해 실린더 헤드의 흡기 포트에 분사된다.
이중연료 엔진은, 점화플러그에 의해 연료를 불꽃 점화하는 가솔린 엔진과는 달리 흡기를 고온고압으로 압축하여 자발화(self ignition, 자기착화) 시키는 디젤 엔진을 기반으로 하기 때문에, 가스연료의 착화를 유도하는 소형 오일연료 분사기로서 파일럿 인젝터(Micro Pilot Injector)를 더 구비한다.
천연가스와 같은 가스연료는 인화점은 낮지만 자발화(self ignition, 자기착화) 온도가 550℃ 부근으로 높기 때문에, 가스연료 운전 모드에서 주연료인 가스연료를 분사(main injection 과정)하기 직전에 파일럿 인젝터를 통해 파일럿 오일(예; Marine Diesel Oil, Marine Gas Oil 등)을 미량 분사하여 점화를 유도하여(pilot injection 과정), 가스연료의 안정적인 점화를 도모할 수 있다.
또한, 오일연료 운전 모드에서도, 주연료인 디젤연료를 분사하기 직전에 파일럿 인젝터를 통해 파일럿 오일을 미량 분사하여 연소실의 연소환경을 개선함으로써 NOx 개선 및 연소 성능을 향상시킬 수 있다.
위와 같이 이중연료 엔진에 있어서, 두 가지의 주연료와 파일럿 오일의 공급을 위해 각각 별도의 공급 계통을 설비하여야 하는 한편 두 가지 운전 모드 이상으로 운전하여야 하기 때문에, 장치가 복잡할 뿐만 아니라 이를 제어하기 위한 제어 시스템도 매우 복잡하다.
특히, 이중연료엔진은 디젤엔진을 기반으로 하기 때문에 가스연료 모드에서의 정밀한 운전 제어는 가스연료 모드로 운전할 수 있는지의 여부를 결정하는 매우 중요한 요소이다. 예를 들어, 오일연료 운전 모드에서는 일반적인 디젤엔진과 같이 연료의 압축착화를 통해 연소가 일어나지만, 가스연료 운전 모드에서는 파일럿 인젝션을 미리 수행하여 가스연료의 점화를 유도하여야 한다. 그 때문에 가스연료 운전 모드에서는 가스연료에 의한 점화시기를 동일하게 설정하더라도 연소(폭발)의 진행, 최고 압력, 최고압력 발생 시점 등이 실린더마다 차이가 발생하게 된다.
따라서, 위와 같은 이중연료 엔진에서는, 엔진의 운전 특성을 안정적으로 유지하기 위해서 실린더 간의 밸런싱 제어가 매우 중요하다.
실린더 간의 밸런싱 제어를 위해서는, 실린더 간의 연소 압력을 균일하게 유지하여 효과적인 방법이다. 즉, 실린더 간의 연소 최고압력이 균일하게 유지되도록 하여 회전력 불균일로 인한 진동 등의 엔진 불안정을 해소하고, 그러면서도 모든 실린더의 연소 최고압력을 일률적으로 높여 효율을 극대화한다.
그런데 연소 최고압력을 균일하게 조절하기 위해서는 각 실린더별로 연소압력과 노킹 상태를 검출하는 것이 선행되어야 하는데, 종래에는 실린더(연소실)의 내부 상황을 측정하고 모니터링 할 수 있는 수단이 마련되어 있지않아 실린더 밸런싱 제어를 효과적으로 수행하기 어려운 실정이다.
공개특허공보 공개번호 제10-2010-0074084호(2010.07.01. 공개) 공개특허공보 공개번호 제10-2008-0078504호(2008.08.27. 공개) 공개특허공보 공개번호 제10-2004-0095274호(2004.11.12. 공개)
따라서, 본 발명은 실린더의 내부 상황을 측정하고 모니터링 하여 실린더 밸런싱을 효과적으로 수행할 수 있도록 하는 이중연료엔진의 엔진 컨트롤 시스템에 관한 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 이중연료엔진의 엔진 컨트롤 시스템은, 오일연료와 가스연료를 사용하는 이중연료엔진의 엔진 컨트롤 시스템으로서, 연소실에 오일연료를 분사하기 위한 오일연료 인젝터; 파일럿 연료를 분사하기 위한 파일럿 인젝터; 흡기 포트에 가스 연료를 분사하기 위한 가스 유입 밸브; 각각의 실린더에 설치되어 노크를 감지하는 노크 센서; 각각의 실린더에 설치되어 연소압력을 감지하는 연소압력센서; 상기 파일럿 인젝터 및 가스 유입 밸브와 연결되어 동작을 제어하는 인젝션 컨트롤 패널; 상기 노크 센서 및 연소압력센서와 연결되어, 각 실린더의 노크 여부와 연소압력을 모니터링 하는 실린더 모니터링 패널; 오일연료 또는 가스연료 운전 모드에 따라 오일연료 공급로와 가스연료 공급로의 개폐 및 펌프 구동을 제어하고, 상기 실린더 모니터링 패널로부터 인가되는 노크 정보 또는 실린더 압력 정보를 판단하고 노크 제거와 실린더 밸런싱 제어 프로그램에 의해 상기 인젝션 컨트롤 패널에 파일럿 인젝터 또는/및 가스 유입 밸브에 대한 제어 신호를 하달하는 메인 컨트롤 패널을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 실린더 모니터링 패널은, 각 실린더의 노크 센서로부터 인가되는 노이즈 신호를 입력받아 감시하다가 노크에 관련된 신호가 포착되면, 해당 노크 신호 포착 결과를 메인 컨트롤 패널에 전송하는 노크 감시 유닛; 및 각 실린더의 연소압력센서로부터 인가되는 연소압력에 대한 시그널을 입력받아, 노크에 관련된 압력 신호를 포착하여 메인 컨트롤 패널에 전송하거나, 각 실린더별 연소압력 그래프를 생성해 각 실린더의 연소최고압력과 전체 실린더의 평균연소최고압력을 구하여 메인 컨트롤 패널로 전송하는 연소 모니터링 유닛을 구비한다.
본 발명에 따른 이중연료엔진의 엔진 컨트롤 시스템에 있어서, 메인 컨트롤 패널은, 어떤 실린더에서 노크가 발생한 것으로 판단되는 경우, 노크가 사라질 때까지 파일럿 인젝션 밸브의 분사 시기를 늦추거나 또는/및 가스 유입 밸브의 가스연료 분사 지속 시간을 줄이는 제어동작을 수행하도록 설정된다.
본 발명에 따른 이중연료엔진의 엔진 컨트롤 시스템에 있어서, 메인 컨트롤 패널은, 실린더 모니터링 패널로부터 전송되는 각 실린더별 연소압력 정보 바탕으로 사전에 설정된 값 이상의 압력편차가 발생한 실린더에 대해 가스연료 분사지속시간을 증가 또는 감소시키는 시그널을 생성하고 해당 실린더의 가스 유입 밸브에 하달하여 가스 유입 밸브의 개도 시간을 증가 또는 감소시키는 제어동작을 수행하도록 설정된다.
본 발명에 따른 이중연료엔진의 엔진 컨트롤 시스템에 의하면, 실린더에 노크 센서와 연소압력센서를 설치하고, 그것들에 대한 정보를 실린더 모니터링 패널을 통해 모니터링 함으로써, 노크를 해소하거나 각 실린더별 연소 압력이 균일해지도록 밸런싱 하는 제어를 효과적으로 수행할 수 있다.
또한, 그에 따라, 디젤엔진을 기반으로 하는 이중연료엔진의 가스연료 운전 모드에서의 안정성과 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 이중연료엔진의 엔진 컨트롤 시스템의 전체 구성을 나타내는 다이어그램이다.
도 2는 본 발명에 따른 이중연료엔진의 엔진 컨트롤 시스템의 실린더 밸런싱 계통을 나타내는 다이어그램이다.
도 3은 본 발명에 따른 실린더 밸런싱 과정에서 실린더 노크 상태를 모니터링 하는 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 실린더 밸런싱 과정에서 연소압력의 모니터링에 의한 제어 관계를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부도면을 참조하면서 본 발명에 따른 이중연료엔진의 엔진 컨트롤 시스템 배치구조의 일 실시예를 구체적으로 설명한다.
본 명세서 및 특허청구범위에서 "또는/및"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함하는 것으로 정의한다.
도 1은 본 발명에 따른 이중연료엔진의 엔진 컨트롤 시스템의 전체 구성을 나타내는 다이어그램이다.
도 1은 선박용 또는 플랜트용의 대형 이중연료 엔진 및 그것의 제어 계통을 보여주는 것으로서, 이중연료엔진(10)은 오일연료를 사용하는 오일연료 운전 모드와 가스연료를 사용하는 가스연료 운전 모드로 운전된다.
이러한 이중연료엔진(10)의 전체적인 제어는 엔진 컨트롤 시스템의 중앙 제어 유닛을 갖추고 있는 메인 컨트롤 패널(100)에서 수행하며, 메인 컨트롤 패널(100)의 통제하에 로컬 오퍼레이팅 패널(LOP, Local Operating Panel)(110)과 인젝션 컨트롤 패널(ICP, Injection Control Panel)(120)로부터 엔진의 모든 데이터를 받아 엔진 기동 및 정지, 속도 및 출력, 공연비, 메인 연료 공급 차단, 파일럿 연료 공급 차단, 연료 모드 전환, 연료 분배, 냉각 매체 온도, 엔진 운전 상태 산출, 엔진 안전을 위한 제어 등, 전반적인 제어 동작을 수행하며, 그리고 본 발명에 따른 실린더 밸런싱 제어 및 노크 제어 동작을 수행한다.
두 가지의 연료를 제공하기 위해, 이중연료엔진(10)의 실린더 헤드(20)에는 연소실에 오일연료를 분사하기 위한 오일연료 인젝터(22)와 파일럿 연료를 분사하기 위한 파일럿 인젝터(Pilot Injector)(24)가 구비되고, 흡기 포트에 가스 연료를 분사하기 위한 가스 유입 밸브(GAV; Gas Admission Valve)(26)가 구비된다.
로컬 오퍼레이팅 패널(110)은, 개별 엔진마다 설치되어 각각의 엔진의 모든 상태 값들이 디스플레이되고 모니터링 되는 한편, 메인 컨트롤 패널(100)과 각각의 엔진 상태 정보와 명령들을 통신한다. 또한, 로컬 오퍼레이팅 패널(110)은, 관리자가 개별 엔진을 작동하는 한편 모니터링을 수행할 수 있도록 하기 위해, 개별 엔진의 측정값들을 디스플레이하고 입력 또는 동작 메뉴 버튼을 디스플레이하기 위한 터치 스크린을 구비할 수 있다.
인젝션 컨트롤 패널(120)은 파일럿 인젝터(24) 및 파일럿 인젝션용 고압펌프와 연결됨과 함께 가스 유입 밸브(26)와 연결된다.
본 발명에 있어서, 메인 컨트롤 패널(100)은, 오일연료 또는 가스연료 운전 모드에 따라 오일연료 공급로와 가스연료 공급로의 개폐 및 펌프 구동을 제어하고, 연료 공급에 대한 전체적 및 개별적 조정 시그널을 인젝션 컨트롤 패널(120)에 하달하여 인젝션 컨트롤 패널(120)로 하여금 파일럿 인젝터(24) 및 가스 유입 밸브(26)의 분사시기와 분사지속시간(즉, 분사량)을 제어한다.
본 발명에 있어서, 노크 제어와 실린더 밸런싱 제어를 위해 이중연료엔진(10)의 각각의 실린더(즉, 연소실)에는 노크를 감지하는 노크 센서(12)와 연소압력을 감지하는 연소압력센서(14)가 설치된다.
실린더 모니터링 패널(130)은 상기의 노크 센서(12) 및 연소압력센서(14)와 연결되며, 메인 컨트롤 패널(100)의 통제하에 노크 상태와 실린더 압력을 실시간으로 입력받아 모니터링 함과 아울러 메인 컨트롤 패널(100)에 전송한다.
메인 컨트롤 패널(100)은, 실린더 모니터링 패널(130)로부터 전송되는 데이터에 기초하여 실린더 밸런싱 제어와 노크 제어를 수행한다.
도 2는 본 발명에 따른 이중연료엔진의 엔진 컨트롤 시스템의 실린더 밸런싱 계통을 나타내는 다이어그램이다.
도 2를 참조하면, 실린더 모니터링 패널(130)은, 실린더별 노크 상태(강도)를 모니터링 하는 노크 감시 유닛(132)과 실린더별 연소압력을 모니터링 하는 연소 모니터링 유닛(134)을 구비한다.
노크 감시 유닛(132)은 노크 센서(12)로부터 각 실린더별 노크 상황에 대한 시그널을 입력받아 실린더에서 발생하는 노이즈 중에 노크 가능성이 있는 레벨의 신호를 포착하고, 그 포착 결과를 메인 컨트롤 패널(100)로 전송한다.
연소 모니터링 유닛(134)은 연소압력센서(14)로부터 각 실린더별 연소압력에 대한 시그널을 입력받아 압력 그래프를 생성하고, 생성된 정보를 메인 컨트롤 패널(100)로 전송하는 한편 모니터링 PC(150)에 디스플레이한다.
메인 컨트롤 패널(100)에는 노크 제어와 실린더 밸런싱에 대한 프로그램이 미리 설정되어 있으며, 실린더 모니터링 패널(130)로부터 인가되는 노크와 연소압력에 대한 정보를 바탕으로 노크 제어 및 실린더 밸런싱 제어를 수행한다.
도 3은 본 발명에 따른 실린더 밸런싱 과정에서 실린더 노크 상태를 모니터링 하는 관계를 설명하기 위한 도면이다. 도 2를 병행 참조한다.
도 3을 참조하면, 실린더 모니터링 패널(130)의 노크 감시 유닛(132)은, 도 3의 우측 그림에 나타난 것처럼, 각 실린더의 노크 센서(12)로부터 인가되는 노이즈 신호를 입력받아 감시하다가 노크에 관련된 신호가 포착되면, 해당 노크 신호 포착 결과를 메인 컨트롤 패널(100)에 전송한다.
또한, 실린더 모니터링 패널(130)의 연소 모니터링 유닛(134)은, 도 3의 좌측 그림에 나타난 것처럼, 각 실린더의 연소압력센서(14)로부터 인가되는 연소압력에 대한 시그널을 입력받아 그 압력의 변화를 감시하다가 노크에 관련된 압력 신호가 포착되면, 해당 압력 신호 포착 결과를 메인 컨트롤 패널(100)에 전송한다.
메인 컨트롤 패널(100)은, 상기의 두 가지 신호 중 어느 하나의 노크 신호가 도달되는 경우, 노크 제어 옵션(프로그램)에 의해 노크 제거를 위한 제어 동작을 수행한다.
예를 들어, 노크로 판단되는 경우, 메인 컨트롤 패널(100)은, 노크가 없어질 때까지 파일럿 인젝션 시기를 늦추거나 또는 가스연료 분사 지속 시간을 줄인다.
파일럿 인젝션 시기를 늦추면, 연소온도가 낮아져서 노킹을 없앨 수 있다, 이렇게 하여 노킹이 사라지면 파일럿 인젝션 시기를 다시 표준 값까지 앞당긴다.
가스연료 분사 지속 시간을 줄이면 가스연료량이 줄어들어 혼합기가 희박해지므로 노킹을 제거할 수 있다. 이렇게 하여 노킹이 사라지면 가스연료 분사 지속 시간을 다시 표준 값까지 증가시킨다.
만일, 노크 강도가 설정 값 이상으로 심하게 발행하여 노크 제어가 불가능한 것으로 판단되는 경우, 또는 노크 제어를 수행하였으나 노킹이 설정 시간 이상으로 계속 일어나는 경우에는, 가스연료 운전 모드를 정지하고 디젤 모드, 즉, 오일연료 운전 모드로 전환한다.
도 4는 본 발명에 따른 실린더 밸런싱 과정에서 실린더 연소압력의 모니터링에 의한 제어 관계를 설명하기 위한 도면이다. 도 2를 병행 참조한다.
도 4를 참조하면, 연소압력의 모니터링에 의한 실린더 밸런싱 제어의 일례로서, 각 실린더 간의 연소최고압력(Pmax)이 균일해지도록, 즉, 특정 실린더의 연소최고압력이 전체 실린더의 평균연소최고압력(Pmax-average)에 가까워지도록 제어하여 각 실린더 간의 연소최고압력의 차이를 줄이는 제어를 수행할 수 있다.
이를 위해, 연소 모니터링 유닛(134)은 각 실린더의 연소압력센서(14)들로부터 각 실린더별 연소압력에 대한 시그널을 입력받아 압력 그래프를 생성하고, 생성된 그래프를 바탕으로 각 실린더의 연소최고압력과 전체 실린더의 평균연소최고압력(Pmax-average)을 구한 다음, 해당 정보를 메인 컨트롤 패널(100)로 전송한다.
메인 컨트롤 패널(100)에서는, 연소 모니터링 유닛(134)으로부터 전송되는 정보를 바탕으로 사전에 설정된 값 이상의 압력편차가 발생한 실린더에 대해 가스연료 분사지속시간을 증가 또는 감소시키는 시그널을 생성하고 해당 실린더의 가스 유입 밸브(26)(도 1 참조)에 하달하여 가스 유입 밸브의 개도 시간을 증가 또는 감소시킴으로써 해당 실린더의 연소최고압력을 조정한다.
위와 같이 본 발명은 실린더에 노크 센서와 연소압력센서를 설치하고, 그것들에 대한 정보를 실린더 모니터링 패널을 통해 모니터링 함으로써, 노크를 해소하거나 각 실린더별 연소 압력이 균일해지도록 밸런싱 하는 제어를 효과적으로 수행할 수 있다. 또한, 그에 따라, 디젤엔진을 기반으로 하는 이중연료엔진의 가스연료 운전 모드에서의 안정성과 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
이상에서는 본 발명의 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였다. 그러나 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능할 것이다.
10 : 엔진
12 : 노크 센서
14 : 연소압력센서
20 : 실린더 헤드
22 : 오일연료 인젝터
24 : 파일럿 인젝터
26 : 가스 유입 밸브(GAV)
100 : 메인 컨트롤 패널
110 : 로컬 오퍼레이팅 패널
120 : 인젝션 컨트롤 패널
130 : 실린더 모니터링 패널
132 : 노크 감시 유닛
134 : 연소 모니터링 유닛

Claims (4)

  1. 오일연료와 가스연료를 사용하는 이중연료엔진의 엔진 컨트롤 시스템으로서,
    연소실에 오일연료를 분사하기 위한 오일연료 인젝터(22);
    파일럿 연료를 분사하기 위한 파일럿 인젝터(24);
    흡기 포트에 가스 연료를 분사하기 위한 가스 유입 밸브(26);
    각각의 실린더에 설치되어 노크를 감지하는 노크 센서(12);
    각각의 실린더에 설치되어 연소압력을 감지하는 연소압력센서(14);
    상기 파일럿 인젝터(24) 및 가스 유입 밸브(26)와 연결되어 동작을 제어하는 인젝션 컨트롤 패널(120);
    상기 노크 센서(12) 및 연소압력센서(14)와 연결되어, 각 실린더의 노크 여부와 연소압력을 모니터링 하는 실린더 모니터링 패널(130);
    오일연료 또는 가스연료 운전 모드에 따라 오일연료 공급로와 가스연료 공급로의 개폐 및 펌프 구동을 제어하고, 상기 실린더 모니터링 패널(130)로부터 인가되는 노크 정보 또는 실린더 압력 정보를 판단하고 노크 제거와 실린더 밸런싱 제어 프로그램에 의해 상기 인젝션 컨트롤 패널(120)에 파일럿 인젝터(24) 또는/및 가스 유입 밸브(26)에 대한 제어 신호를 하달하는 메인 컨트롤 패널(100)을 포함하는 것을 특징으로 하는 이중연료엔진의 엔진 컨트롤 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 실린더 모니터링 패널(130)은,
    각 실린더의 노크 센서(12)로부터 인가되는 노이즈 신호를 입력받아 감시하다가 노크에 관련된 신호가 포착되면, 해당 노크 신호 포착 결과를 메인 컨트롤 패널(100)에 전송하는 노크 감시 유닛(132); 및
    각 실린더의 연소압력센서(14)로부터 인가되는 연소압력에 대한 시그널을 입력받아, 노크에 관련된 압력 신호를 포착하여 메인 컨트롤 패널(100)에 전송하거나, 각 실린더별 연소압력 그래프를 생성해 각 실린더의 연소최고압력(Pmax)과 전체 실린더의 평균연소최고압력(Pmax-average)을 구하여 메인 컨트롤 패널(100)로 전송하는 연소 모니터링 유닛(134)을 구비하는 것을 특징으로 하는 이중연료엔진의 엔진 컨트롤 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    메인 컨트롤 패널(100)은, 어떤 실린더에서 노크가 발생한 것으로 판단되는 경우, 노크가 사라질 때까지 파일럿 인젝션 밸브(24)의 분사 시기를 늦추거나 또는/및 가스 유입 밸브(26)의 가스연료 분사 지속 시간을 줄이는 제어동작을 수행하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 이중연료엔진의 엔진 컨트롤 시스템.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    메인 컨트롤 패널(100)은, 실린더 모니터링 패널(130)로부터 전송되는 각 실린더별 연소압력 정보 바탕으로 사전에 설정된 값 이상의 압력편차가 발생한 실린더에 대해 가스연료 분사지속시간을 증가 또는 감소시키는 시그널을 생성하고 해당 실린더의 가스 유입 밸브(26)에 하달하여 가스 유입 밸브의 개도 시간을 증가 또는 감소시키는 제어동작을 수행하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 이중연료엔진의 엔진 컨트롤 시스템.
KR1020130032873A 2013-03-27 2013-03-27 이중연료엔진의 엔진 컨트롤 시스템 Ceased KR20140117920A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130032873A KR20140117920A (ko) 2013-03-27 2013-03-27 이중연료엔진의 엔진 컨트롤 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130032873A KR20140117920A (ko) 2013-03-27 2013-03-27 이중연료엔진의 엔진 컨트롤 시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20140117920A true KR20140117920A (ko) 2014-10-08

Family

ID=51990880

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130032873A Ceased KR20140117920A (ko) 2013-03-27 2013-03-27 이중연료엔진의 엔진 컨트롤 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20140117920A (ko)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014015785A1 (de) * 2014-12-05 2016-06-09 Man Diesel & Turbo Se Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
JP2018003837A (ja) * 2016-07-05 2018-01-11 ヴィンタートゥール ガス アンド ディーゼル アーゲー 二元燃料大型ディーゼルエンジンの動作方法および二元燃料大型ディーゼルエンジン
KR20180020564A (ko) * 2016-08-18 2018-02-28 현대중공업 주식회사 엔진 상태 모니터링 장치 및 방법
KR101865894B1 (ko) 2017-01-18 2018-06-08 (주)가온기술 선박-육상 발전플랜트용 df엔진 분사제어-모니터링 모듈
CN110206661A (zh) * 2019-04-30 2019-09-06 天津大学 一种双燃料发动机单缸机试验平台高压气体燃料供给系统
US11131265B2 (en) 2018-06-06 2021-09-28 Caterpillar Motoren GbmH & Co. KG Knock mitigation and cylinder balancing in an internal combustion engine

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014015785A1 (de) * 2014-12-05 2016-06-09 Man Diesel & Turbo Se Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
JP2018003837A (ja) * 2016-07-05 2018-01-11 ヴィンタートゥール ガス アンド ディーゼル アーゲー 二元燃料大型ディーゼルエンジンの動作方法および二元燃料大型ディーゼルエンジン
JP2022107648A (ja) * 2016-07-05 2022-07-22 ヴィンタートゥール ガス アンド ディーゼル アーゲー 二元燃料大型ディーゼルエンジンの動作方法および二元燃料大型ディーゼルエンジン
KR20180020564A (ko) * 2016-08-18 2018-02-28 현대중공업 주식회사 엔진 상태 모니터링 장치 및 방법
KR101865894B1 (ko) 2017-01-18 2018-06-08 (주)가온기술 선박-육상 발전플랜트용 df엔진 분사제어-모니터링 모듈
US11131265B2 (en) 2018-06-06 2021-09-28 Caterpillar Motoren GbmH & Co. KG Knock mitigation and cylinder balancing in an internal combustion engine
CN110206661A (zh) * 2019-04-30 2019-09-06 天津大学 一种双燃料发动机单缸机试验平台高压气体燃料供给系统
CN110206661B (zh) * 2019-04-30 2023-07-14 天津大学 一种双燃料发动机单缸机试验平台高压气体燃料供给系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101938014B1 (ko) 이중연료엔진의 노킹 제어 장치 및 방법
CN107709956B (zh) 检测和缓解异常燃烧特性
US9441561B2 (en) System and method for increasing tolerance to fuel variation
CN105257416B (zh) 用于内燃机的控制方法
EP2921679B1 (en) Detecting misfiring in a gaseous fuel operated internal combustion engine
KR20140117920A (ko) 이중연료엔진의 엔진 컨트롤 시스템
JP6684492B2 (ja) 二元燃料エンジンおよび制御方法
US20140379242A1 (en) Autonomous operation of electronically controlled internal combustion engines on a variety of fuels and/or other variabilities using ion current and/or other combustion sensors
US9845743B2 (en) Controlling an internal combustion engine operated on gaseous fuel
US9964053B2 (en) Combustion control device for gas engine
KR20160089871A (ko) 엔진에서 연료 품질을 추산하기 위한 시스템 및 방법
US20150361943A1 (en) Method for controlling an internal combustion engine
KR102172165B1 (ko) 노킹 제어 시스템이 구비된 엔진 및 엔진의 노킹 제어 방법
US20190120163A1 (en) Dual-fuel internal combustion engine
KR20140127455A (ko) 이중연료엔진의 연소최고압력 및 지시평균유효압력 제어를 통한 실린더 밸런싱 장치 및 방법
KR20140124951A (ko) 이중연료엔진의 가스연료 압력 제어 방법
KR20160041522A (ko) 이중 연료 엔진의 파일럿 오일 분사량 제어를 통한 연소시작시기 밸런싱 장치 및 방법
KR20160041523A (ko) 이중연료엔진의 노킹 강도 제어를 이용한 실린더 밸런싱 장치 및 방법
KR20140127454A (ko) 이중연료엔진의 연소지속시간 제어를 통한 실린더 밸런싱 장치 및 방법
KR20140127452A (ko) 이중연료엔진의 지시평균유효압력 제어를 통한 실린더 밸런싱 장치 및 방법
EP3336339A1 (en) Controlling a dual-fuel internal combustion engine operated at least partly on gaseous fuel
KR101938013B1 (ko) 이중연료엔진의 연소중앙시기 제어를 통한 실린더 밸런싱 장치 및 방법
EP3049661A1 (en) Method for operating piston engine and piston engine
KR20140132826A (ko) 이중연료엔진의 연소시작시기 제어를 통한 실린더 밸런싱 장치 및 방법
KR20140127451A (ko) 이중연료엔진의 연소최고압력 제어를 이용한 실린더 밸런싱 장치 및 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20130327

PA0201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20140422

Patent event code: PE09021S01D

E601 Decision to refuse application
PE0601 Decision on rejection of patent

Patent event date: 20140916

Comment text: Decision to Refuse Application

Patent event code: PE06012S01D

Patent event date: 20140422

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event code: PE06011S01I

PG1501 Laying open of application