KR101381034B1 - Diesel-natural gas dual fuel engine system and control method of the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 천연가스와 공기가 유입되고, 고압의 디젤연료가 분사되어 연소함으로써 구동력을 발생시키는 디젤엔진부, 디젤엔진부로부터 배출되는 배기가스의 토출력을 이용하여 흡기부로 공기를 과급하는 터보차져, 터보차져의 후방에 구비되어 터보차져에 의하여 과급되는 공기를 냉각하는 인터쿨러, 인터쿨러 후방의 흡기부 상에 구비되어 공급되는 공기의 흡입공기량을 제어하는 쓰로틀부, 삼원촉매, 삼원촉매의 전후단의 배기관에 각각 구비되는 산소센서 및 산소센서로부터 수신된 정보를 근거로 삼원촉매의 최적 환원율을 얻을 수 있도록 쓰로틀부를 구동 제어하는 제어부를 포함하는 디젤-천연가스 혼소 엔진 시스템을 제공한다.
따라서 디젤 분사량을 최소화하여 PM발생량을 극소화시킬 수 있으며, 삼원촉매를 통하여 그 외 다른 유해 배출가스인 THC, NOx 등의 배출가스의 발생량도 효과적으로 저감시킬 수 있으며, 쓰로틀부를 흡기부에 직결식으로 설치하여, 흡입공기량 제어범위를 확장함으로써 삼원촉매에 의한 배출가스 저감 효과를 극대화할 수 있는 당량비 제어가 용이하고, 디젤-천연가스 혼소 엔진 시스템에 터보차져를 구비하여, 디젤-천연가스 혼소 엔진 시스템 뿐만 아니라, 디젤엔진 시스템으로의 전환도 가능하다.The present invention provides a turbocharger for charging air to the intake unit using a diesel engine unit in which natural gas and air are introduced, and a high-pressure diesel fuel is injected and combusted to generate a driving force, and the output of exhaust gas discharged from the diesel engine unit. Intercooler provided at the rear of the turbocharger and cooling the air supercharged by the turbocharger, and the front and rear ends of the throttle part, the three-way catalyst and the three-way catalyst which are provided on the intake part at the rear of the intercooler to control the amount of intake air supplied It provides a diesel-natural gas mixture engine system comprising a control unit for driving the throttle drive to obtain the optimum reduction rate of the three-way catalyst based on the information received from the oxygen sensor and the oxygen sensor respectively provided in the exhaust pipe of the.
Therefore, the amount of diesel injection can be minimized by minimizing the amount of diesel injection, and the amount of emission of other harmful emissions, such as THC and NOx, can be effectively reduced through the three-way catalyst, and the throttle part is installed directly on the intake side. By expanding the range of intake air control, it is easy to control the equivalence ratio to maximize the emission reduction effect by the three-way catalyst, and the turbo-charger is provided in the diesel-natural gas mixed engine system. In addition, it is possible to switch to a diesel engine system.

Figure R1020120092687
Figure R1020120092687

Description

디젤-천연가스 혼소 엔진 시스템 및 이의 제어방법 {Diesel-natural gas dual fuel engine system and control method of the same}Diesel-natural gas dual fuel engine system and control method of the same}

본 발명은 디젤-천연가스 혼소 엔진 시스템 및 그의 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 천연가스와 공기가 혼합된 혼합기에 디젤이 분사되는 구조로 매연 및 배기가스 유해물질의 배출을 효과적으로 저감시킬 수 있는 디젤-천연가스 혼소 엔진 시스템 및 그의 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a diesel-natural gas hybrid engine system and a control method thereof, and more specifically, to the diesel injector in a mixer in which natural gas and air are mixed, to effectively reduce emissions of fumes and exhaust gases. And a method for controlling the same.

일반적으로 디젤엔진은 가솔린엔진이나 가스엔진에 비해 더 큰 출력을 얻을 수 있다는 장점은 있으나, 가솔린엔진이나 가스엔진에 비해 배기가스의 배출량이 많을 뿐만 아니라 배기가스에 섞여 배출되는 NOX 또는 SOX 등에 의한 환경오염의 문제점이 있으며, 또한 경제적으로 가스(LPG, LNG)보다 비싸다는 단점이 있다.In general, diesel engines are gasoline advantage of the engine or to obtain a larger output than the gas engine, but a gasoline engine or as the emissions of the exhaust gas a lot compared to the gas engine as NO X or being a mixture discharged to the exhaust gas SO X or the like There is a problem of environmental pollution, and also has the disadvantage that it is more expensive than gas (LPG, LNG) economically.

이에, 상기한 디젤엔진의 불리한 점을 극복하고자 다양한 연구가 진행되고 있으며, 이러한 연구 중 디젤연료와 가스를 혼합하여 운전하는 디젤연료-가스 혼소 엔진에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. Accordingly, various studies have been conducted to overcome the disadvantages of the diesel engine, and among these studies, researches on a diesel fuel-gas mixture engine operating by mixing diesel fuel and gas have been actively conducted.

이러한 디젤연료-가스 혼소 엔진에 대하여 살펴보면, 디젤연료-가스 혼소 엔진은 기존의 디젤엔진에 가스공급시스템 및 이의 제어시스템만을 추가 장착하면 되기 때문에 전환이 용이하고, 디젤연소사이클을 그대로 적용하고 있기 때문에 연소효율이 높은 장점을 가지고 있다. 한편, 이러한 디젤-가스 혼소 엔진에 대한 기술의 예로 대한민국 공개특허 제1983-0006576호의 디젤/가스 엔진에 개시된 바 있다. As for the diesel fuel-gas blend engine, since the diesel fuel-gas blend engine needs to be equipped only with a gas supply system and its control system to the existing diesel engine, it is easy to convert and the diesel combustion cycle is applied as it is. It has the advantage of high combustion efficiency. On the other hand, an example of the technology for such a diesel-gas mixture engine has been disclosed in the diesel / gas engine of the Republic of Korea Patent Publication No. 1983-0006576.

그런데, 상기한 종래의 디젤-천연가스 혼소 엔진은 천연가스를 이용한다는 점에서 기존의 디젤엔진과 비교하여 PM(Particulate Matters) 배출량은 낮출 수는 있었으나, 그 외 THC, NOx와 같은 다른 배출가스의 발생량은 효과적으로 저감시키지 못하는 문제점이 있었다. By the way, the conventional diesel-natural gas blended engine described above uses natural gas, but the PM (Particulate Matters) emissions can be lowered compared to the conventional diesel engines, but other emission gases such as THC and NOx can be reduced. There was a problem that the amount of generation can not be effectively reduced.

본 발명은, 디젤-천연가스 혼소 엔진의 배출가스 중 PM 뿐만 아니라 그 외 다른 유해 배출가스의 발생량도 효과적으로 저감시킬 수 있는 디젤-천연가스 혼소 엔진 시스템 및 이의 제어방법을 제공하는데 목적이 있다.It is an object of the present invention to provide a diesel-natural gas mixed engine system and a control method thereof capable of effectively reducing the amount of PM and other harmful emissions in the exhaust gas of the diesel-natural gas mixed engine.

본 발명의 일 측면에 의하면, 본 발명은, 흡기부를 통하여 천연가스와 공기가 유입되고, 고압의 디젤연료가 분사되어 연소함으로써 구동력을 발생시키는 디젤엔진부; 상기 디젤엔진부로부터 배출되는 배기가스의 토출력을 이용하여 상기 흡기부로 공기를 과급하는 터보차져; 상기 터보차져의 후방에 구비되어 상기 터보차져에 의하여 과급되는 공기를 냉각하는 인터쿨러; 상기 인터쿨러 후방의 상기 흡기부 상에 구비되어, 공급되는 상기 공기의 흡입공기량을 제어하는 쓰로틀부; 상기 디젤엔진부로부터 배기가스가 배출되는 배기관에 구비되어 상기 배기가스 내에 포함된 오염물질을 제거하는 삼원촉매; 상기 삼원촉매의 전후단의 상기 배기관에 각각 구비되어 상기 배기가스 중의 산소농도를 감지하는 산소센서; 및 상기 산소센서로부터 수신된 정보를 근거로 상기 삼원촉매의 최적 환원율을 얻을 수 있도록 상기 쓰로틀부를 구동 제어하는 제어부를 포함하는 디젤-천연가스 혼소 엔진 시스템을 제공한다. According to an aspect of the invention, the present invention, the diesel engine unit for generating a driving force by the natural gas and air is introduced through the intake, the high-pressure diesel fuel is injected by combustion; A turbocharger for supercharging air to the intake unit by using the earth output of exhaust gas discharged from the diesel engine unit; An intercooler provided at a rear of the turbocharger to cool the air supercharged by the turbocharger; A throttle portion provided on the intake portion behind the intercooler to control an amount of intake air of the supplied air; A three-way catalyst provided in an exhaust pipe through which exhaust gas is discharged from the diesel engine unit to remove contaminants contained in the exhaust gas; An oxygen sensor provided in each of the exhaust pipes at the front and rear ends of the three-way catalyst to sense an oxygen concentration in the exhaust gas; And a controller configured to control driving of the throttle part to obtain an optimum reduction rate of the three-way catalyst based on the information received from the oxygen sensor.

여기서, 상기 디젤연료는 디젤공급부를 통하여 상기 디젤엔진부로 공급되고, 상기 디젤공급부는, 연료탱크와, 상기 디젤연료탱크로부터 상기 디젤연료를 흡입하여 고압으로 압출하는 고압분사펌프와, 상기 디젤연료탱크와 상기 고압펌프 사이에 구비되는 연료필터와, 상기 고압펌프와 연결되어 공급되는 고압의 디젤연료를 저장하는 커먼레일과, 상기 커먼레일과 연결되고 상기 제어부로부터 제어되어 공급되는 디젤연료를 상기 디젤엔진부로 분사하는 디젤인젝터를 포함한다. Here, the diesel fuel is supplied to the diesel engine unit through a diesel supply unit, the diesel supply unit, a high pressure injection pump for sucking the diesel fuel from the diesel fuel tank and extruding at high pressure, and the diesel fuel tank And a fuel filter provided between the high pressure pump, a common rail storing high pressure diesel fuel connected to the high pressure pump, and a diesel fuel connected to the common rail and controlled and supplied from the control unit. It includes a diesel injector for injection into the negative.

또한, 상기 천연가스는 가스공급부를 통하여 상기 흡기부로 공급되고, 상기 가스공급부는, 액상의 천연가스를 저장하는 가스탱크와, 상기 가스탱크와 연결되어 액상으로 공급되는 천연가스를 기화시키는 기화기와, 상기 기화기와 상기 흡기부 사이에 구비되고, 상기 제어부에 의하여 구동 제어되어 상기 천연가스를 공급 또는 차단하는 차단밸브와, 상기 기화기와 상기 가스차단밸브 사이에 구비되어 기화된 상기 천연가스를 여과하는 가스필터와, 상기 가스차단밸브의 후방에 구비되어 공급되는 상기 천연가스의 압력을 일정하게 유지시키는 레귤레이터와, 상기 제어부로부터 제어되고 상기 레귤레이터로부터 배출되는 상기 천연가스를 상기 흡기부로 분사하는 가스인젝터를 포함한다.In addition, the natural gas is supplied to the intake unit through a gas supply unit, the gas supply unit, a gas tank for storing a liquid natural gas, and a vaporizer for vaporizing the natural gas supplied in the liquid phase connected to the gas tank; A gas provided between the carburetor and the intake unit and controlled by the controller to supply or block the natural gas, and a gas provided between the carburetor and the gas shutoff valve to filter the vaporized natural gas. A filter, a regulator provided at the rear of the gas shutoff valve to maintain a constant pressure of the supplied natural gas, and a gas injector for injecting the natural gas controlled by the controller and discharged from the regulator to the intake unit. do.

한편, 상기 삼원촉매의 최적 환원율은, 0.4 내지 1.0 범위로 하는 것이 바람직하다. On the other hand, the optimum reduction rate of the three-way catalyst is preferably in the range of 0.4 to 1.0.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 본 발명은 상기 디젤-천연가스 혼소 엔진 시스템의 제어방법에 있어서, 상기 디젤엔진부의 엔진회전수와, 흡입공기유량과, 액셀레이터페달 개도량과, 상기 스로틀부의 개도량을 포함하는 디젤엔진조건과, 상기 제1산소센서를 통하여 당량비를 각각 측정하는 단계; 상기 디젤엔진조건과 상기 당량비를 통하여 상기 천연가스의 분사량을 설정하고, 목표 흡입공기량 및 목표 당량비를 각각 설정하는 단계; 상기 목표 흡입공기량과 상기 목표 당량비에 대응하여 상기 쓰로틀부의 개도량을 설정하는 단계; 상기 쓰로틀부의 개도량에 의한 실제 흡입공기량과 상기 목표 흡입공기량의 차이를 비교하는 단계; 상기 실제흡입공기량과 상기 목표 흡입공기량의 차이가 상기 설정범위인 경우 상기 목표 당량비와 실제 당량비를 비교하는 단계; 상기 목표 당량비와 상기 실제 당량비의 차이가 설정범위인 경우, 상기 제1산소센서와 상기 제2산소센서 각각의 값을 비교하여 상기 삼원촉매의 환원율을 계산하는 단계; 상기 삼원촉매의 환원율이 설정범위를 벗어난 경우 상기 천연가스 분사량을 다시 조절하는 단계; 및 상기 삼원촉매의 환원율이 설정범위인 경우 상기 목표 공연비와 상기 목표 당량비를 수정하는 단계를 포함한다. According to another aspect of the present invention, the present invention provides a method for controlling the diesel-natural gas mixture engine system, the engine speed, the intake air flow rate, the accelerator pedal opening amount, the opening amount of the throttle portion Measuring a diesel engine condition including an equivalent ratio through the first oxygen sensor; Setting the injection amount of the natural gas through the diesel engine condition and the equivalent ratio, and setting a target suction air amount and a target equivalent ratio, respectively; Setting an opening amount of the throttle portion corresponding to the target intake air amount and the target equivalent ratio; Comparing the difference between the actual suction air amount and the target suction air amount by the opening amount of the throttle part; Comparing the target equivalent ratio with the actual equivalent ratio when the difference between the actual intake air amount and the target intake air amount is within the set range; Calculating a reduction rate of the three-way catalyst by comparing values of the first oxygen sensor and the second oxygen sensor when the difference between the target equivalent ratio and the actual equivalent ratio is a set range; Re-adjusting the natural gas injection amount when the reduction rate of the three-way catalyst is outside the set range; And correcting the target air-fuel ratio and the target equivalent ratio when the reduction rate of the three-way catalyst is within a set range.

여기서, 상기 실제 흡입공기량과 상기 목표 흡입공기량의 차이를 비교한 후, 상기 실제흡입공기량과 상기 목표 흡입공기량의 차이가 설정범위를 벗어난 경우 상기 쓰로틀부의 개도량을 다시 설정하는 단계를 더 포함한다.The method may further include resetting the opening amount of the throttle part when the difference between the actual suction air amount and the target suction air amount is out of a setting range after comparing the difference between the actual suction air amount and the target suction air amount.

본 발명에 따른 디젤-천연가스 혼소 엔진 시스템 및 이의 제어방법은 다음과 같은 효과를 제공한다. The diesel-natural gas mixed engine system and the control method thereof according to the present invention provide the following effects.

첫째, 디젤 분사량을 최소화하여 PM발생량을 극소화시킬 수 있으며, 삼원촉매를 통하여 그 외 다른 유해 배출가스인 THC, NOx 등의 배출가스의 발생량도 효과적으로 저감시킬 수 있다. First, it is possible to minimize the amount of diesel injection by minimizing the amount of diesel injection, it is also possible to effectively reduce the amount of emissions such as THC, NOx, other harmful emissions through the three-way catalyst.

둘째, 쓰로틀부를 흡기부에 직결식으로 설치하여, 흡입공기량 제어범위를 확장함으로써 삼원촉매에 의한 배출가스 저감 효과를 극대화할 수 있는 당량비 제어가 용이하다. Second, by installing the throttle portion directly connected to the intake portion, it is easy to control the equivalence ratio that can maximize the emission reduction effect by the three-way catalyst by expanding the intake air volume control range.

셋째, 디젤-천연가스 혼소 엔진시스템에 터보차져를 구비하여, 디젤-천연가스 혼소 엔진시스템 뿐만 아니라, 디젤엔진 시스템으로의 전환도 가능하다.Third, by providing a turbocharger in the diesel-natural gas mixed engine system, it is possible to switch to the diesel engine system as well as the diesel-natural gas mixed engine system.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 디젤-천연가스 혼소 엔진 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 디젤-천연가스 혼소 엔진 시스템의 제어방법을 나타내는 플로우챠트이다. 1 is a view schematically showing the configuration of a diesel-natural gas mixture engine system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart illustrating a control method of the diesel-natural gas mixed engine system of FIG. 1.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 디젤-천연가스 혼소 엔진 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 도면으로, 도면을 참조하면 본 발명의 실시예에 따른 디젤-천연가스 혼소 엔진 시스템(이하 '혼소 엔진 시스템'이라 한다)은, 디젤엔진부(100)와, 터보차져(200)와, 인터쿨러(300)와, 쓰로틀부(400)와, 삼원촉매(500)와, 산소센서부(600)와, 제어부(700)를 포함한다. 1 is a view schematically showing a configuration of a diesel-natural gas mixed engine system according to an embodiment of the present invention, referring to the diesel-natural gas mixed engine system according to an embodiment of the present invention (hereinafter referred to as 'mixed engine system'). The diesel engine unit 100, the turbocharger 200, the intercooler 300, the throttle unit 400, the three-way catalyst 500, the oxygen sensor unit 600, the control unit And 700.

상기 디젤엔진부(100)는, 흡기부(110)를 통하여 연소실내로 천연가스와 공기가 유입되고, 상기 연소실(1)로 고압의 디젤연료가 분사되어 연소함으로써 구동력을 발생시키는 구조로 되어 있다. 여기서, 상기 디젤엔진부(100)는 공지의 디젤엔진과 그 구성이 유사하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다. The diesel engine unit 100 has a structure in which natural gas and air are introduced into the combustion chamber through the intake unit 110, and a high pressure diesel fuel is injected into the combustion chamber 1 to generate a driving force by burning. . Here, since the diesel engine unit 100 is similar in construction to a known diesel engine, a detailed description thereof will be omitted.

상기 터보차져(200)는, 일측이 상기 흡기부(110)와 연결되고 타측이 배기가스가 배출되는 배기관과 연결되어, 상기 디젤엔진부(100)로부터 배출되는 배기가스의 토출력을 이용하여 상기 흡기부(110)로 공급되는 공기를 과급하는 역할을 한다. 한편, 상기 혼소 엔진 시스템은, 상기 쓰로틀부(400)와, 상기 터보차져(200)를 통하여 천연가스 소진 시 디젤연료만으로도 운행이 가능하므로, 상황에 대응하여 혼소 엔진 시스템 및 디젤 엔진 시스템으로 전환이 가능하다. The turbocharger 200 has one side connected to the intake unit 110 and the other side connected to an exhaust pipe through which exhaust gas is discharged, and using the earth output of the exhaust gas discharged from the diesel engine unit 100. Supercharges the air supplied to the intake unit (110). On the other hand, the Honso engine system, since the throttle 400 and the turbocharger 200 can operate only by diesel fuel when the natural gas is exhausted, it is possible to switch to the Honso engine system and the diesel engine system in response to the situation. It is possible.

상기 인터쿨러(300)는, 상기 터보차져(200)의 후방에 구비되어 상기 터보차져(200)에 의하여 과급되는 공기를 냉각하는 역할을 하는 것으로, 상기 터보차져(200)에 의하여 온도가 상승된 흡입공기로 인하여 천연가스의 자발화율이 상승하고, 이로 인하여 연소실 내에서 노킹(Knocking)현상이 발생하는 것을 방지한다. The intercooler 300 is provided at the rear of the turbocharger 200 and serves to cool the air charged by the turbocharger 200. Due to the air, the spontaneous ignition rate of the natural gas increases, thereby preventing knocking from occurring in the combustion chamber.

상기 쓰로틀부(ETC; 400)는, 상기 인터쿨러(300) 후방의 상기 흡기부(110)에 구비되고, 개도량을 조절함으로써 공급되는 상기 공기의 흡입공기량을 제어한다. The throttle part (ETC) 400 is provided in the intake part 110 behind the intercooler 300 and controls the intake air amount of the air supplied by adjusting the opening amount.

여기서, 상기 쓰로틀부(400)는 상기 흡기부(110)에 대하여 바이패스유로 상에 구비되지 않고, 상기 흡기부(110) 상에 직결식으로 구비되어 있다. 이 때문에, 상기 쓰로틀부(400)는, 바이패스유로 상에 구비될 경우 흡기압을 대기압 이하로 낮출 수 없었던 것과 달리, 흡기압을 부압까지 조정가능하기 때문에 흡입공기량 제어범위를 확장할 수 있으며, 이에 따라 삼원촉매(500)에 의한 배출가스 저감 효과를 극대화할 수 있는 당량비 제어가 용이하다.Here, the throttle portion 400 is not provided on the bypass passage with respect to the intake portion 110, but is provided directly on the intake portion 110. For this reason, the throttle part 400 can expand the intake air amount control range because the intake pressure can be adjusted to a negative pressure, unlike when the intake pressure cannot be lowered below atmospheric pressure when provided on the bypass flow path, Accordingly, it is easy to control the equivalent ratio that can maximize the emission reduction effect by the three-way catalyst (500).

상기 삼원촉매(500)는, 상기 디젤엔진부(100)로부터 배기가스가 배출되는 배기관에 구비되어 상기 배기가스 내에 포함된 배기가스를 제거하며, 이러한 삼원촉매(500)는 공지의 삼원촉매(500)와 그 구성이 유사하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다. The three-way catalyst 500 is provided in the exhaust pipe from which the exhaust gas is discharged from the diesel engine 100 to remove the exhaust gas contained in the exhaust gas, and the three-way catalyst 500 is a known three-way catalyst 500 ) And its configuration is similar, so a detailed description thereof will be omitted.

상기 산소센서부(600)는, 상기 배기관에 구비되어 상기 배기가스 중의 산소농도를 감지하는 역할을 하며, 상기 삼원촉매(500)의 전방에 구비되는 제1산소센서(610)와, 상기 삼원촉매(500)의 후방에 구비되는 제2산소센서(620)를 포함한다. The oxygen sensor unit 600 is provided in the exhaust pipe and serves to detect the oxygen concentration in the exhaust gas, the first oxygen sensor 610 provided in front of the three-way catalyst 500 and the three-way catalyst. The second oxygen sensor 620 is provided at the rear of the 500.

한편, 상기 디젤연료는 디젤공급부(800)를 통하여 상기 디젤엔진부(100)로 공급되고, 상기 천연가스는 가스공급부(900)를 통하여 상기 흡기부(110)로 공급된다.On the other hand, the diesel fuel is supplied to the diesel engine unit 100 through the diesel supply unit 800, the natural gas is supplied to the intake unit 110 through the gas supply unit 900.

이를 살펴보면, 먼저 상기 디젤공급부(800)는, 연료탱크(810)와, 고압분사펌프(820)와, 연료필터(830)와, 커먼레일(840)과, 디젤인젝터(850)를 포함한다. 상기 연료탱크(810)는, 디젤연료를 저장한다. 상기 고압분사펌프(820)는, 상기 디젤연료탱크(810)로부터 상기 디젤연료를 흡입하여 고압으로 압출한다. 상기 연료필터(830)는, 상기 디젤연료탱크(810)와 상기 고압펌프 사이에 구비되어, 디젤연료에 포함된 불순물이나 에어 등을 제거하는 역할을 한다. 상기 커먼레일(840)은, 상기 고압펌프와 연결되어 공급되는 고압의 디젤연료를 저장하며, 상기 디젤인젝터(850)는, 상기 커먼레일(840)과 연결되고 상기 제어부(700)에 의하여 제어되어 공급되는 디젤연료를 상기 디젤엔진부(100)로 분사한다. Referring to this, first, the diesel supply unit 800 includes a fuel tank 810, a high pressure injection pump 820, a fuel filter 830, a common rail 840, and a diesel injector 850. The fuel tank 810 stores diesel fuel. The high pressure injection pump 820 sucks the diesel fuel from the diesel fuel tank 810 and extrudes it at high pressure. The fuel filter 830 is provided between the diesel fuel tank 810 and the high pressure pump to remove impurities, air, and the like contained in the diesel fuel. The common rail 840 stores a high-pressure diesel fuel connected to the high pressure pump, and the diesel injector 850 is connected to the common rail 840 and controlled by the controller 700. The diesel fuel supplied is injected into the diesel engine unit 100.

상기 가스공급부(900)는, 액상의 천연가스를 저장하는 가스탱크(910)와, 기화기(920)와, 차단밸브(930)와, 가스필터(940)와, 레귤레이터(950)와, 가스인젝터(960)를 포함한다. 상기 가스탱크(910)는, 액상의 천연가스를 저장한다. 상기 기화기(920)는, 상기 가스탱크(910)와 연결되어 액상으로 공급되는 천연가스를 기화시킨다. 상기 차단밸브(930)는, 상기 기화기(920)와 상기 흡기부(110) 사이에 구비되고, 상기 제어부(700)에 의하여 구동 제어되어 상기 천연가스를 공급 또는 차단한다. 상기 가스필터(940)는, 상기 기화기(920)와 상기 차단밸브(930) 사이에 구비되어 기화된 상기 천연가스를 여과한다. 상기 레귤레이터(950)는, 상기 차단밸브(930)의 후방에 구비되어 공급되는 상기 천연가스의 압력을 일정하게 유지한다. 상기 가스인젝터(960)는, 상기 제어부(700)로부터 제어되고 상기 레귤레이터(950)로부터 배출되는 상기 천연가스를 상기 흡기부(110)로 분사한다. The gas supply unit 900 includes a gas tank 910 for storing liquid natural gas, a vaporizer 920, a shutoff valve 930, a gas filter 940, a regulator 950, and a gas injector. 960. The gas tank 910 stores liquid natural gas. The vaporizer 920 is connected to the gas tank 910 to vaporize the natural gas supplied in the liquid phase. The shutoff valve 930 is provided between the vaporizer 920 and the intake unit 110, and is controlled by the control unit 700 to supply or block the natural gas. The gas filter 940 is provided between the vaporizer 920 and the shutoff valve 930 to filter the vaporized natural gas. The regulator 950 is provided at the rear of the shutoff valve 930 to maintain a constant pressure of the natural gas supplied. The gas injector 960 injects the natural gas controlled from the controller 700 and discharged from the regulator 950 to the intake unit 110.

한편, 상기 디젤공급부(800)는 공지의 디젤엔진에서 커먼레일방식의 디젤공급부와 그 구성이 유사하고, 상기 가스공급부(900)는 공지의 천연가스 공급부와 그 구성이 유사하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다. On the other hand, the diesel supply unit 800 is similar to the configuration of the common rail type diesel supply unit in the known diesel engine, and the gas supply unit 900 is similar to the configuration of the known natural gas supply unit, detailed description thereof will be omitted. Shall be.

이와 같은 구성의 혼소 엔진 시스템은, 디젤연료는 압축 착화용 파일럿(Pilot)분사만 하고 엔진 출력을 위한 에너지는 천연가스연료로 충당하는 구조이기 때문에 에너지소비를 줄일 수 있으며, 경제적이다. The mixed fuel engine system having such a configuration can reduce energy consumption because the diesel fuel is only compressed for ignition pilot injection and the energy for the engine output is filled with natural gas fuel.

상기 제어부(700)는, 상기 산소센서로부터 수신된 정보를 근거로 상기 삼원촉매(500)의 최적 환원율을 얻을 수 있도록 상기 쓰로틀부(400)를 구동 제어하여 상기 흡입공기량을 제어하는 역할을 한다. 한편, 상기 제어부(700)는 차량의 ECU(Engine control unit)로서, 상기한 산소센서를 통한 상기 쓰로틀부(400)의 제어뿐만 아니라, 디젤-천연가스 혼소 엔진 시스템의 각 부분에 구비된 각종 센서와 연결되어 엔진 시스템 전반을 제어한다. 여기서, 미설명부호 10은 액셀레이터페달을, 121은 크랭크축 포지션 센서(CPS;Crank shaft Position Sensor)를, 122는 냉각수온센서(WTS; cooling water temperature sensor) 를 123은 크랭크 앵글 센서(CAS; crank angle sensor)를, 124는 GPTS를, 125는 공기유량센서(AFS; air flow sensor)를, 126은 BPC를, 127은 UEGO를 각각 나타내며, 이러한 각 센서들은 공지의 대응되는 센서로서 상세한 설명은 생략하기로 한다. The controller 700 controls the intake air amount by controlling the driving of the throttle part 400 to obtain an optimum reduction rate of the three-way catalyst 500 based on the information received from the oxygen sensor. Meanwhile, the controller 700 is an engine control unit (ECU) of the vehicle, and not only controls the throttle part 400 through the oxygen sensor, but also various sensors provided in each part of the diesel-natural gas mixed engine system. Control the overall engine system. Herein, reference numeral 10 denotes an accelerator pedal, 121 a crank shaft position sensor (CPS), 122 a cooling water temperature sensor (WTS), and 123 a crank angle sensor (CAS). angle sensor, 124 denotes GPTS, 125 denotes an air flow sensor (AFS), 126 denotes a BPC, and 127 denotes a UEGO. Let's do it.

상기한 바와 같이, 상기 혼소 엔진 시스템은, 기존의 디젤엔진이 PM과 NOx 배출량이 많아 환경적 성능이 떨어졌던 것에 반해, 배출가스 발생을 현저히 저감시킬 수 있는 구조이기 때문에 환경규제에 부합하는 혼소 엔진 시스템을 구현할 수 있다. As described above, the mixed engine engine is a mixed engine that meets environmental regulations because the existing diesel engine has a large amount of PM and NOx emissions, and thus the environmental performance is reduced. You can implement the system.

또한, 상기 혼소 엔진 시스템은, 천연가스 연료의 희박 연소로 인한 PM 외 다른 배출가스량의 증가에 대하여 연소실 내의 당량비를 흡입공기량 제어를 통하여 낮추되, 상기 산소센서를 통하여 당량비를 참조하고 상기 흡기부(110)에 직결식으로 구비된 쓰로틀부(400)를 설치하여 제어함으로써, 배출가스를 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라, 이와 더불어 삼원촉매(500)의 최적환원율에 대응하도록 당량비를 조절할 수 있어 결과적으로 PM뿐만 아니라 NOx, CO, THC의 배출량저감을 극대화시킬 수 있다.
In addition, the mixed gas engine system, while lowering the equivalent ratio in the combustion chamber through the intake air volume control for the increase in the amount of exhaust gas other than PM due to lean combustion of the natural gas fuel, the equivalent ratio is referred to the intake unit through the oxygen sensor. By installing and controlling the throttle portion 400 provided directly on the 110, not only can the emission gas be reduced, but also the equivalent ratio can be adjusted to correspond to the optimum reduction rate of the three-way catalyst 500. In addition, the emission reduction of NOx, CO and THC can be maximized.

도 2는 도 1의 디젤-천연가스 혼소 엔진 시스템의 제어방법을 나타내는 플로우챠트로서, 상기 디젤-천연가스 혼소 엔진 시스템의 세부구성은 전술한 도 1의 혼소 엔진 시스템과 그 구성이 대응되므로 상세한 설명은 생략하기로 한다. FIG. 2 is a flowchart illustrating a control method of the diesel-natural gas mixed engine system of FIG. 1, and the detailed configuration of the diesel-natural gas mixed engine system is the same as that of the mixed gas engine system of FIG. 1. Will be omitted.

도면을 참조하면, 상기 혼소 엔진 시스템의 제어방법은, 초기데이터를 확보하는 단계(S10)와, 상기 혼소 엔진 시스템의 운전조건을 설정하는 단계(S20)와, 상기 쓰로틀부(400)의 개도량을 설정하는 단계(S30)와, 실제 흡입공기량과 상기 목표 흡입공기량의 차이를 비교하는 단계(S40)와, 상기 설정범위인 경우 상기 목표 당량비와 실제 당량비를 비교하는 단계(S50)와, 삼원촉매(500)의 환원율을 계산하는 단계(S60)와, 상기 천연가스 분사량을 다시 조절하는 단계(S70)와, 상기 목표 공연비와 상기 목표 당량비를 수정하는 단계(S80)를 포함한다. Referring to the drawings, the control method of the mixed horn engine system includes: obtaining initial data (S10), setting operating conditions of the mixed horn engine system (S20), and the opening amount of the throttle part 400. Setting (S30), comparing the difference between the actual intake air amount and the target intake air amount (S40), and comparing the target equivalent ratio and the actual equivalent ratio in the case of the setting range (S50), and a three-way catalyst Comprising a step (S60) of calculating a reduction rate of 500, the step (S70) of re-adjusting the natural gas injection amount, and correcting the target air-fuel ratio and the target equivalent ratio (S80).

상기 초기데이터를 확보하는 단계(S10)는, 상기 스로틀부의 개도량과, 천연가스 연료 분사량을 조절하기 위한 데이터를 확보하는 단계로서, 상기 초기데이터는 상기 디젤엔진부(100)의 엔진회전수와, 흡입공기유량과, 액셀레이터페달 개도량과, 상기 스로틀부의 개도량을 포함하는 디젤엔진조건과, 상기 제1산소센서(610)를 통하여 당량비를 포함하고 있다. Securing the initial data (S10), the step of securing the data for adjusting the opening amount and the natural gas fuel injection amount of the throttle portion, the initial data and the engine speed of the diesel engine unit 100 And a diesel engine condition including an intake air flow rate, an accelerator pedal opening amount, an opening amount of the throttle portion, and an equivalent ratio through the first oxygen sensor 610.

상기 혼소 엔진 시스템의 운전조건을 설정하는 단계(S20)는, 상기한 초기데이터를 토대로 혼소 엔진 시스템의 운전조건, 즉 상기 천연가스의 분사량과 분사시기와 분사기간 등을 설정하고, 이에 목표 흡입공기량과, 목표 당량비를 각각 설정하는 단계이다. 여기서, 상기 목표 당량비는 상기 삼원촉매(500) 전방의 당량비를 말한다. In the step S20 of setting the operating condition of the mixed gas engine system, the operating conditions of the mixed gas engine system, that is, the injection amount, the injection time and the injection period of the natural gas, etc. are set based on the initial data, and thus the target intake air amount is set. And setting the target equivalence ratios respectively. Here, the target equivalent ratio refers to the equivalent ratio in front of the three-way catalyst 500.

상기 쓰로틀부(400)의 개도량(TPS)을 설정하는 단계(S30)는, 상기한 혼소 엔진 시스템의 운전조건에 대응하여 스로틀부를 구동 제어하여, 흡입공기량을 제어하는 단계이다. The step S30 of setting the opening amount TPS of the throttle part 400 is a step of controlling the intake air amount by controlling the driving of the throttle part in response to the operating conditions of the mixed horn engine system.

이에, 상기 스로틀부의 개도량에 의한 실제 흡입공기량과 상기 목표 흡입공기량의 차이를 비교하여, 상기 실제 흡입공기량이 상기 목표 흡입공기량에 도달하였는지를 판단한다(S40). 여기서, 상기 실제 흡입공기량과 목표 흡입공기량의 차이는 하기의 수학식1을 만족한다. Thus, by comparing the difference between the actual intake air amount and the target intake air amount by the opening amount of the throttle portion, it is determined whether the actual intake air amount has reached the target intake air amount (S40). Here, the difference between the actual intake air amount and the target intake air amount satisfies Equation 1 below.

Figure 112012068010372-pat00001
Figure 112012068010372-pat00001

여기서, At는 계산된 목표 흡입공기량을, Aact는 계측된 실제 흡입공기량을 각각 나타내며, 상기 e1은 각 센서 특성에서 오는 오차범위인 0~5(kg/h)이다. Here, At represents a calculated target intake air amount, Aact represents the measured actual intake air amount, respectively, and e1 is 0 to 5 (kg / h), which is an error range from each sensor characteristic.

한편, 상기 실제흡입공기량과 상기 목표 흡입공기량의 차이를 비교하여 그 차이값이 상기 설정범위가 되면, 그 다음으로 상기 목표 당량비와 실제 당량비를 비교하여 삼원촉매(500) 전방에서의 당량비가 목표 당량비에 도달하였는지를 판단한다(S50). 여기서, 상기 목표 당량비와 실제 당량비의 차이는 하기의 수학식2를 만족한다. Meanwhile, when the difference between the actual intake air amount and the target intake air amount is compared and the difference value is within the set range, the equivalent equivalence ratio in front of the three-way catalyst 500 is next compared to the target equivalence ratio and the actual equivalent ratio. It is determined whether to reach (S50). Here, the difference between the target equivalent ratio and the actual equivalent ratio satisfies Equation 2 below.

Figure 112012068010372-pat00002
Figure 112012068010372-pat00002

여기서, Ltbc는 계산된 목표 당량비를, Lact는 계측된 실제 당량비를 각각 나타내며, 상기 e2는 허용오차범위인 0.1이고, 목표 당량비는 1.2 내지 1.5범위인다.Here, Ltbc represents the calculated target equivalent ratio, Lact represents the measured actual equivalent ratio, and e2 represents the tolerance range of 0.1, and the target equivalent ratio ranges from 1.2 to 1.5.

이와 달리, 상기 실제흡입공기량과 상기 목표 흡입공기량의 차이를 비교하여 그 차이 값이 상기 설정범위를 벗어나게 되면, 상기 쓰로틀부(400)의 개도량을 다시 설정한다. On the contrary, when the difference between the actual intake air amount and the target intake air amount is compared and the difference value is out of the setting range, the opening amount of the throttle part 400 is set again.

이 후, 상기 목표 당량비와 실제 당량비의 차이가 설정범위인 경우에는 상기 삼원촉매(500)의 환원율을 계산하여 이를 비교한다(S60). 여기서, 상기 삼원촉매(500)의 기대 촉매 환원율은 하기의 수학식3을 만족한다. Thereafter, when the difference between the target equivalent ratio and the actual equivalent ratio is within the set range, the reduction rate of the three-way catalyst 500 is calculated and compared (S60). Here, the expected catalytic reduction rate of the three-way catalyst 500 satisfies Equation 3 below.

Figure 112012068010372-pat00003
Figure 112012068010372-pat00003

여기서, Lac는 삼원촉매(500) 후단의 당량비이고, Lbc는 삼원촉매(500) 전단의 당량비를 나타내고, e3는 0.4 내지 1.0의 범위이다. 그리고, 상기 기대 촉매 환원율이란, 삼원 촉매 전단에서 측정된 당량비와 삼원 촉매 후단에서 측정된 당량비를 비교하였을 때, 삼원촉매를 거치면서 산소량이 줄어드는 점을 착안하여 삼원촉매에서 환원이 일어난 정도(촉매 활성화 정도)에 대해 환원율이 좋은 상태에서 촉매 전후단의 당량비(공연비) 차를 말한다. 이때, 상기 기대 촉매 환원율 보다 당량비가 높을 경우에는 촉매가 제대로 동작되지 않고 있기 때문에 목표 공연비를 다소 조정할 필요가 있으며, 이에 따라 목표 공연비 및 공기량이 수정된다.Here, Lac represents the equivalent ratio of the rear end of the three-way catalyst 500, Lbc represents the equivalent ratio of the front end of the three-way catalyst 500, and e3 is in the range of 0.4 to 1.0. In addition, the expected catalytic reduction rate is the degree to which the reduction occurs in the three-way catalyst by focusing on the fact that the amount of oxygen decreases through the three-way catalyst when comparing the equivalent ratio measured at the front end of the three-way catalyst with the equivalent ratio measured at the rear end of the three-way catalyst (catalyst activation). Degree), the difference in the equivalence ratio (performance ratio) between the front and rear ends of the catalyst in a state in which the reduction rate is good. At this time, when the equivalent ratio is higher than the expected catalyst reduction rate, since the catalyst is not operating properly, it is necessary to adjust the target air-fuel ratio to some extent, thereby modifying the target air-fuel ratio and air amount.

한편, 상기 삼원촉매(500)의 환원율을 계산하여, 상기 삼원촉매(500)의 환원율이 설정범위를 벗어난 경우에는 상기 천연가스 분사량을 다시 조절하여 스로틀부 개도량을 설정한다(S70). On the other hand, by calculating the reduction rate of the three-way catalyst 500, if the reduction rate of the three-way catalyst 500 is out of the set range, the natural gas injection amount is adjusted again to set the throttle opening amount (S70).

하지만, 상기 삼원촉매(500)의 환원율이 설정범위 내인 경우에는 상기 목표 공연비와 상기 목표 당량비를 수정(S80)하여, 상기 스로틀부의 개도량을 설정한다. However, when the reduction rate of the three-way catalyst 500 is within the set range, the target air-fuel ratio and the target equivalent ratio are corrected (S80) to set the opening amount of the throttle portion.

여기서, 상기 혼소 엔진시스템에서 최적당량비는, 1.3 내지 1.5 범위가 바람직하며, 상기 흡입공기량, 액셀레이터페달 개도량, 스로틀부 개도량, 천연가스 연료 분사량 등 상기한 구성은 공지의 각종 센서와 액추에이터에 의하여 측정되어지면, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. Here, the optimum equivalent ratio in the mixed engine system is preferably in the range of 1.3 to 1.5, and the above-described configuration, such as the intake air amount, the accelerator pedal opening amount, the throttle opening amount, the natural gas fuel injection amount, and the like, may be formed by various known sensors and actuators. Once measured, the detailed description thereof will be omitted.

상기한 바와 같이, 상기 혼소 엔진 시스템은, 천연가스 분사량을 설정한 후 목표 흡입공기량과, 목표 당량비를 설정한 후 쓰로틀부(400)의 개도량 제어하고, 이를 통하여 목표 공기량 및 목표 당량비에 대한 실제 공기량 및 실제 당량비를 비교하고, 또한 삼원촉매(500)의 기대 환원율을 비교하여 상기 쓰로틀부(400)의 개도량을 보정한다.
As described above, the mixed gas engine system controls the opening amount of the throttle unit 400 after setting the natural gas injection amount and setting the target intake air amount and the target equivalent ratio, thereby realizing the target air amount and the target equivalent ratio. The amount of opening of the throttle part 400 is corrected by comparing the amount of air and the actual equivalent ratio, and comparing the expected reduction rate of the three-way catalyst 500.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

100... 디젤엔진부 200... 터보차져
300... 인터쿨러 400... 쓰로틀부
500... 삼원촉매 600... 산소센서부
610... 제1산소센서 620... 제2산소센서
700... 제어부 800... 디젤공급부
810... 연료탱크 820... 고압분사펌프
830... 연료필터 840... 커먼레일
850... 디젤인젝터 900... 가스공급부
910... 가스탱크 920... 기화기
930... 차단밸브 940... 가스필터
950... 레귤레이터 960... 가스인젝터100 ... diesel engine 200 ... turbocharger
300 ... intercooler 400 ... throttle
500 ... Three-way catalyst 600 ... Oxygen sensor
610 ... First Oxygen Sensor 620 ... Second Oxygen Sensor
700 control unit 800 diesel supply unit
810 ... fuel tank 820 ... high pressure jet pump
830 fuel filter 840 common rail
850 ... diesel injector 900 ... gas supply
910 gas tank 920 carburetor
930 ... shutoff valve 940 ... gas filter
950 ... regulator 960 ... gas injector

Claims (6)

흡기부를 통하여 천연가스와 공기가 유입되고, 고압의 디젤연료가 분사되어 연소함으로써 구동력을 발생시키는 디젤엔진부;
상기 디젤엔진부로부터 배출되는 배기가스의 토출력을 이용하여 상기 흡기부로 공기를 과급하는 터보차져;
상기 터보차져의 후방에 구비되어 상기 터보차져에 의하여 과급되는 공기를 냉각하는 인터쿨러;
상기 인터쿨러 후방의 상기 흡기부 상에 구비되어, 공급되는 상기 공기의 흡입공기량을 제어하는 쓰로틀부;
상기 디젤엔진부로부터 배기가스가 배출되는 배기관에 구비되어 상기 배기가스 내에 포함된 오염물질을 제거하는 삼원촉매;
상기 삼원촉매의 전후단의 상기 배기관에 각각 구비되어 상기 배기가스 중의 산소농도를 감지하는 산소센서부; 및
상기 산소센서부로부터 수신된 정보를 근거로 상기 삼원촉매의 최적 환원율을 얻을 수 있도록 상기 쓰로틀부를 구동 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 삼원촉매의 최적 환원율은,
상기 삼원촉매의 전후단의 상기 산소센서부로부터 측정된 상기 삼원촉매 후단의 당량비와 상기 삼원촉매 전단의 당량비 차이를 통하여 계산되며, 0.4 내지 1.0 이하 범위인 디젤-천연가스 혼소 엔진시스템.A diesel engine unit for generating driving power by injecting natural gas and air through the intake unit and injecting and burning a high-pressure diesel fuel;
A turbocharger for supercharging air to the intake unit by using the earth output of exhaust gas discharged from the diesel engine unit;
An intercooler provided at a rear of the turbocharger to cool the air supercharged by the turbocharger;
A throttle portion provided on the intake portion behind the intercooler to control an amount of intake air of the supplied air;
A three-way catalyst provided in an exhaust pipe through which exhaust gas is discharged from the diesel engine unit to remove contaminants contained in the exhaust gas;
An oxygen sensor unit provided at each of the exhaust pipes at the front and rear ends of the three-way catalyst to sense the oxygen concentration in the exhaust gas; And
And a controller configured to control driving of the throttle part to obtain an optimum reduction rate of the three-way catalyst based on the information received from the oxygen sensor part.
Optimum reduction rate of the three-way catalyst is,
The diesel-natural gas mixture engine system, which is calculated from an equivalent ratio between the equivalent ratio of the three-way catalyst and the three-way catalyst front end, measured from the oxygen sensor unit at the front and rear ends of the three-way catalyst, and is in the range of 0.4 to 1.0 or less. 청구항 1에 있어서,
상기 디젤연료는 디젤공급부를 통하여 상기 디젤엔진부로 공급되고,
상기 디젤공급부는,
연료탱크와,
상기 연료탱크로부터 상기 디젤연료를 흡입하여 고압으로 압출하는 고압분사펌프와,
상기 연료탱크와 상기 고압분사펌프 사이에 구비되는 연료필터와,
상기 고압분사펌프와 연결되어 공급되는 고압의 디젤연료를 저장하는 커먼레일과,
상기 커먼레일과 연결되고 상기 제어부로부터 제어되어 공급되는 디젤연료를 상기 디젤엔진부로 분사하는 디젤인젝터를 포함하는 디젤-천연가스 혼소 엔진 시스템.The method according to claim 1,
The diesel fuel is supplied to the diesel engine unit through a diesel supply unit,
The diesel supply unit,
Fuel tank,
A high pressure injection pump for sucking the diesel fuel from the fuel tank and extruding it at a high pressure;
A fuel filter provided between the fuel tank and the high pressure jet pump;
Common rail for storing the high-pressure diesel fuel connected to the high-pressure injection pump,
And a diesel injector connected to the common rail and injecting the diesel fuel controlled and supplied from the controller to the diesel engine unit. 청구항 1에 있어서,
상기 천연가스는 가스공급부를 통하여 상기 흡기부로 공급되고,
상기 가스공급부는,
액상의 천연가스를 저장하는 가스탱크와,
상기 가스탱크와 연결되어 액상으로 공급되는 천연가스를 기화시키는 기화기와,
상기 기화기와 상기 흡기부 사이에 구비되고, 상기 제어부에 의하여 구동 제어되어 상기 천연가스를 공급 또는 차단하는 차단밸브와,
상기 기화기와 상기 차단밸브 사이에 구비되어 기화된 상기 천연가스를 여과하는 가스필터와,
상기 차단밸브의 후방에 구비되어 공급되는 상기 천연가스의 압력을 일정하게 유지시키는 레귤레이터와,
상기 제어부로부터 제어되고 상기 레귤레이터로부터 배출되는 상기 천연가스를 상기 흡기부로 분사하는 가스인젝터를 포함하는 디젤-천연가스 혼소 엔진 시스템. The method according to claim 1,
The natural gas is supplied to the intake unit through a gas supply unit,
The gas supply unit,
A gas tank for storing liquid natural gas,
A vaporizer connected to the gas tank to vaporize natural gas supplied in a liquid phase;
A shutoff valve provided between the vaporizer and the intake unit and driven by the controller to supply or block the natural gas;
A gas filter provided between the vaporizer and the shutoff valve to filter the vaporized natural gas;
A regulator provided at the rear of the shutoff valve to maintain a constant pressure of the natural gas supplied;
And a gas injector controlled by the controller and injecting the natural gas discharged from the regulator into the intake unit. 삭제delete 흡기부를 통하여 천연가스와 공기가 유입되고, 고압의 디젤연료가 분사되어 연소함으로써 구동력을 발생시키는 디젤엔진부와, 상기 디젤엔진부로부터 배출되는 배기가스의 토출력을 이용하여 상기 흡기부로 공기를 과급하는 터보차져와, 상기 터보차져의 후방에 구비되어 상기 터보차져에 의하여 과급되는 공기를 냉각하는 인터쿨러와, 상기 인터쿨러 후방의 상기 흡기부에 구비되어, 공급되는 상기 공기의 흡입공기량을 제어하는 쓰로틀부와, 상기 디젤엔진부로부터 배기가스가 배출되는 배기관에 구비되어 상기 배기가스 내에 포함된 오염물질을 제거하는 삼원촉매와, 상기 삼원촉매의 전방에 구비되는 제1산소센서와, 상기 삼원촉매의 후방에 구비되는 제2산소센서를 포함하여 상기 배기가스 중의 산소농도를 감지하는 산소센서부를 포함하는 디젤-천연가스 혼소 엔진 시스템의 제어방법에 있어서,
상기 디젤엔진부의 엔진회전수와, 흡입공기유량과, 액셀레이터페달 개도량과, 상기 쓰로틀부의 개도량을 포함하는 디젤엔진조건과, 상기 제1산소센서를 통하여 당량비를 각각 측정하는 단계;
상기 디젤엔진조건과 상기 당량비를 통하여 상기 천연가스의 분사량을 설정하고, 목표 흡입공기량 및 목표 당량비를 각각 설정하는 단계;
상기 목표 흡입공기량과 상기 목표 당량비에 대응하여 상기 쓰로틀부의 개도량을 설정하는 단계;
상기 쓰로틀부의 개도량에 의한 실제 흡입공기량과 상기 목표 흡입공기량의 차이를 비교하는 단계;
상기 실제흡입공기량과 상기 목표 흡입공기량의 차이가 설정범위인 경우 상기 목표 당량비와 실제 당량비를 비교하는 단계;
상기 목표 당량비와 상기 실제 당량비의 차이가 설정범위인 경우, 상기 제1산소센서와 상기 제2산소센서 각각의 값을 비교하여 상기 삼원촉매의 환원율을 계산하는 단계;
상기 삼원촉매의 환원율이 설정범위를 벗어난 경우 상기 천연가스 분사량을 다시 조절하는 단계; 및
상기 삼원촉매의 환원율이 설정범위인 경우 상기 목표 공연비와 상기 목표 당량비를 수정하는 단계를 포함하는 디젤-천연가스 혼소 엔진 시스템의 제어방법.Natural gas and air are introduced through the intake unit, and the diesel engine unit generates driving power by injecting and burning high-pressure diesel fuel and supercharges air to the intake unit by using the earth output of the exhaust gas discharged from the diesel engine unit. A turbocharger, an intercooler provided at the rear of the turbocharger to cool the air supercharged by the turbocharger, and a throttle portion provided at the intake portion at the rear of the intercooler to control the amount of intake air supplied to the air. And a three-way catalyst provided in an exhaust pipe through which exhaust gas is discharged from the diesel engine unit to remove contaminants contained in the exhaust gas, a first oxygen sensor provided in front of the three-way catalyst, and a rear of the three-way catalyst. Including a second oxygen sensor provided in the DI containing an oxygen sensor for detecting the oxygen concentration in the exhaust gas - A method of controlling a natural gas dual fuel engine system,
Measuring a diesel engine condition including an engine speed of the diesel engine unit, an intake air flow rate, an accelerator pedal opening amount, and an opening amount of the throttle portion, and an equivalent ratio through the first oxygen sensor;
Setting the injection amount of the natural gas through the diesel engine condition and the equivalent ratio, and setting a target suction air amount and a target equivalent ratio, respectively;
Setting an opening amount of the throttle portion corresponding to the target intake air amount and the target equivalent ratio;
Comparing the difference between the actual suction air amount and the target suction air amount by the opening amount of the throttle part;
Comparing the target equivalent ratio with the actual equivalent ratio when the difference between the actual intake air amount and the target intake air amount is within a set range;
Calculating a reduction rate of the three-way catalyst by comparing values of the first oxygen sensor and the second oxygen sensor when the difference between the target equivalent ratio and the actual equivalent ratio is a set range;
Re-adjusting the natural gas injection amount when the reduction rate of the three-way catalyst is outside the set range; And
And modifying the target air-fuel ratio and the target equivalent ratio when the reduction rate of the three-way catalyst is within a set range. 청구항 5에 있어서,
상기 실제 흡입공기량과 상기 목표 흡입공기량의 차이를 비교한 후, 상기 실제흡입공기량과 상기 목표 흡입공기량의 차이가 설정범위를 벗어난 경우 상기 쓰로틀부의 개도량을 다시 설정하는 단계를 더 포함하는 디젤-천연가스 혼소 엔진 시스템의 제어방법. The method of claim 5,
And comparing the difference between the actual intake air amount and the target intake air amount, and resetting the opening amount of the throttle part when the difference between the actual intake air amount and the target intake air amount is out of a setting range. Control method of gas mixed engine system.
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