KR101620051B1 - Control device for natural gas supply of dual fuel generator engine - Google Patents

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Abstract

본 발명은 디젤엔진을 기반으로 하되 연소실로 분사되는 경유의 압축 착화시 흡기밸브를 통해 연소실로 공급된 천연가스가 함께 연소하도록 하는 이종연료사용 엔진에서 공급되는 천연가스의 양과 최적으로 조절할 수 있는 이종연료 발전기 엔진의 천연가스 공급 제어 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for controlling the amount of natural gas supplied from a different-fuel-use engine, in which natural gas supplied to a combustion chamber through an intake valve is combusted during compression ignition of diesel fuel injected into a combustion chamber, To a natural gas supply control apparatus for a fuel generator engine.

Figure R1020140083460
Figure R1020140083460

Description

이종연료 발전기 엔진의 천연가스 공급 제어 장치 {CONTROL DEVICE FOR NATURAL GAS SUPPLY OF DUAL FUEL GENERATOR ENGINE}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a natural gas supply control apparatus for a three-

본 발명은 발전기 엔진의 천연가스 공급 제어 장치에 관한 것으로, 자세하게는 디젤엔진을 기반으로 하되 연소실로 분사되는 경유의 압축 착화시 흡기밸브를 통해 연소실로 공급된 천연가스가 함께 연소하도록 하는 이종연료사용 엔진에서 공급되는 천연가스의 양과 최적으로 조절할 수 있는 이종연료 발전기 엔진의 천연가스 공급 제어 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a natural gas supply control apparatus for a generator engine, and more particularly, to a natural gas supply control apparatus for a generator engine, which uses a diesel engine as a fuel supply source for supplying a natural gas to a combustion chamber through an intake valve, The present invention relates to a natural gas supply control apparatus for a heterogeneous fuel generator engine that can optimally control the amount of natural gas supplied from an engine.

일반적으로 엔진의 연료로서 천연가스(Natural Gas)는 가솔린이나 디젤(경유)과 비교하여 가격이 저렴하고, 배기가스 내의 유해성분도 상대적으로 적다는 장점이 있다.In general, natural gas as an engine fuel is advantageous in that it is less expensive than gasoline or diesel (diesel) and has less harmful components in the exhaust gas.

최근 천연가스의 기존 매장량과 셰일내의 천연가스 추출을 통해 생산량이 전 세계적으로 증가하고 파생사업 또한 늘어나고 있는 추세로 이를 반영하여, 경유와 가솔린과 같은 단일 연료를 사용하던 엔진을 개조하여 더 저렴하고 공해도 적은 천연가스를 연료로 겸용할 수 있도록 하는 시도가 많이 이루어지고 있다. 예를 들어, 경유를 연료로 사용하는 엔진의 연료 공급 시스템을 개량하여 LNG나 CNG 연료도 함께 사용할 수 있도록 하는 것이다.Refining the existing natural gas reserves and natural gas extraction in the shale has increased production worldwide and the number of derivative projects has been increasing. Reflecting this, the engine that used a single fuel such as light oil and gasoline was modified to make it cheaper and polluted There have been many attempts to use natural gas as fuel. For example, it is possible to improve the fuel supply system of an engine using diesel fuel so that LNG or CNG fuel can be used together.

이와 같이 엔진에서 이종 연료를 사용하기 위해서는, 공급되는 연료의 혼합비를 조절할 수 있는 연료 공급 시스템이 필요하며, 일례로 대한민국공개특허 제10-2007-0048684호(2007.05.09)에서는 디젤연료로 점화 후 가스연료를 공급하여 연소가 이루어지도록 하여 디젤연료를 대체할 수 있도록 하는 혼소엔진의 제어시스템 및 제어방법을 제시하고 있다.In order to use the different kind of fuel in the engine as described above, a fuel supply system capable of controlling the mixing ratio of the supplied fuel is required. For example, Korean Patent Publication No. 10-2007-0048684 (2007.05.09) A control system and a control method of a diesel engine are proposed, in which gas fuel is supplied to perform combustion so as to replace diesel fuel.

통상 경유와 천연가스를 혼합한 이종연료를 사용하는 혼소엔진은 최소량의 경유를 공급하여 연소를 일으키고 그 후 천연가스의 연소가 이루어지도록 함으로 출력을 최대화할 수 있는 메커니즘을 갖게 된다.A hybrid engine using a heterogeneous fuel, which is a mixture of light oil and natural gas, has a mechanism that maximizes the output by causing combustion by supplying a minimum amount of light oil and then by burning natural gas.

이와 같은 메커니즘에서는 엔진에 경유만 공급되다가 이종연료 모드로 전환시 천연가스가 분사 인젝터로부터 엔진 연소실까지 공급되는데 소요되는 시간차이와, 현재 엔진부하에 따른 엔진에 공급되는 경유와 천연가스의 혼합비의 불균형으로 순간적인 토크(Torque)의 저감 및 연소성능 저하가 발생하게 되는 문제점이 있다.In such a mechanism, when the engine is supplied with only light oil and then switched to the heterogeneous fuel mode, the time difference between the supply of the natural gas from the injector and the engine combustion chamber and the imbalance of the mixture ratio of the light oil and the natural gas supplied to the engine There is a problem that the momentary torque is reduced and the combustion performance is lowered.

대한민국공개특허 제10-2007-0048684호(2007.05.09)Korean Patent Publication No. 10-2007-0048684 (2007.05.09)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 이종연료를 사용하는 발전용 엔진에 있어 공급되는 흡기밸브를 통해 천연가스의 비율의 최적화 상태를 유지하며 안정된 연소성능과 출력을 나타낼 수 있도록 하는 이종연료 발전기 엔진의 천연가스 공급 제어 장치을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a power generation engine using different types of fuel, which is capable of maintaining an optimized ratio of natural gas through an intake valve, The output of which can be expressed by a natural gas supply control device.

상기와 같은 목적을 위해 본 발명은 발전기 구동을 위한 이종연료 엔진의 가스 공급 제어 시스템에 있어서, 탱크로부터 배출되는 가스를 설정된 압력으로 감압하는 레귤레이터부; 상기 레귤레이터부를 통해 감압이 이루어진 가스를 엔진 연소실 흡기밸브 측으로 공급하는 가스인젝터부; 상기 레귤레이터부 입구 또는 출구 측에 형성되어 가스를 가열시키는 열교환부; 상기 가스인젝터부에 인가되는 가스의 압력 및 온도, 가스공급량, 흡기온도, 배기온도, 엔진의 회전수, 엔진온도를 포함한 엔진의 운전정보를 수집하는 정보수집부; 상기 발전기에 인가되는 전력부하를 통해 엔진의 부하를 산출하는 부하산출부; 혼소모드 전환 또는 해제 단계에 대응하는 가스공급량의 변화값이 엔진의 부하값에 따라 차등화하여 프로그래밍이 되어 저장된 제1저장부; 운전자로부터 입력된 신호 또는 상기 정보수집부의 운전정보 및 부하산출부의 산출값을 설정된 기준과 비교하여 혼소모드 전환을 판단하는 판단부; 상기 판단부에서 혼소모드의 전환 또는 해제를 판단함에 따라 상기 제1저장부에 저장된 변화값에 따라 상기 가스인젝터부의 개도 시기와 시간을 제어하는 제어부; 를 구비하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided a gas supply control system for a heterogeneous fuel engine for driving a generator, comprising: a regulator unit for reducing a pressure of gas discharged from a tank to a predetermined pressure; A gas injector part for supplying a gas having a reduced pressure through the regulator part to the intake valve side of the engine combustion chamber; A heat exchanger formed at the inlet or outlet of the regulator to heat the gas; An information collecting unit for collecting operation information of the engine including the pressure and temperature of the gas applied to the gas injector, the gas supply amount, the intake air temperature, the exhaust temperature, the engine speed, and the engine temperature; A load calculation unit for calculating a load of the engine through a power load applied to the generator; A first storage section that is programmed and stored such that a change value of a gas supply amount corresponding to a collision mode switching or release step is differentiated according to a load value of the engine; A judging unit for judging whether a signal inputted from the driver or the operation information of the information collecting unit and the calculated value of the load calculating unit is compared with the set reference to switch to the coarse mode; A control unit for controlling an opening timing and a time of the gas injector according to a change value stored in the first storage unit when the determination unit determines that the cooing mode is switched or released; And a control unit.

이때 엔진의 진동특성을 감지하여 설정치와 비교하는 진동측정부; 상기 정보수집부에서 수집된 운전정보와, 상기 부하산출부의 측정값과, 상기 진동측정부의 출력값의 변화를 시간 경과 순에 따라 저장하는 제2저장부; 외부 단말기와 연결되어 상기 제2저장부에 저장된 데이터를 상기 외부 단말기로 전송하는 통신부; 를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 진동측정부에서 측정되는 진동이 설정치 이상일 경우 상기 제1저장부의 프로그램에 따라 상기 가스인젝터부의 개도 시기와 시간을 제어하여 혼소모드를 해제하도록 구성될 수 있다.A vibration measuring unit for sensing a vibration characteristic of the engine and comparing the vibration characteristic with a set value; A second storage unit for storing the operation information collected by the information collecting unit, the measured value of the load calculating unit, and the change of the output value of the vibration measuring unit according to time elapsed time; A communication unit connected to the external terminal and transmitting data stored in the second storage unit to the external terminal; And the control unit may be configured to release the cooing mode by controlling the opening timing and time of the gas injector unit according to the program of the first storage unit when the vibration measured by the vibration measuring unit is equal to or greater than a set value.

상기 제1저장부에 저장된 프로그램은 시간 경과에 따른 상기 가스인젝터부의 가스 공급량의 변화값에서 일정 증감치마다 공급량을 유지시키는 지연시간이 설정되도록 프로그래밍이 되는 것이 바람직하다.It is preferable that the program stored in the first storage unit is programmed to set a delay time for maintaining the supply amount of the gas in a predetermined increment or decrement from the change value of the gas supply amount of the gas injector unit over time.

본 발명을 통해 발전기 엔진에서 이종연료가 사용되도록 모드 전환 시 천연가스의 공급을 안정되고 정밀하게 제어할 수 있어 토크 저하 및 연소상태 불안정 상태를 최소화하여 엔진의 출력과 전력생산이 균일하게 이루어질 수 있다.The present invention can stably and precisely control the supply of the natural gas when the mode is switched so that the different kind of fuel is used in the generator engine, so that the output of the engine and the power generation can be made uniform by minimizing the torque drop and the unstable state of the combustion state .

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 구성 및 연결관계를 나타낸 블록도,
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 구성 및 연결관계를 나타낸 블록도이다.
1 is a block diagram illustrating a configuration and a connection relationship according to a preferred embodiment of the present invention;
2 is a block diagram illustrating a configuration and a connection relationship according to another embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명 이종연료 발전기 엔진의 천연가스 공급 제어 장치의 구성을 자세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a configuration of a natural gas supply control apparatus for a fuel cell engine according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 구성 및 연결관계를 나타낸 블록도로서, 본 발명은 발전기(G) 구동을 위한 이종연료 엔진(E)과 연동하되 레귤레이터부(110)와, 가스인젝터부(130)와, 열교환부(120)와, 정보수집부(140)와, 부하산출부(150)와, 제1저장부(160)와, 판단부(170)와, 제어부(100)의 주요구성으로 이루어지게 된다.FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration and a connection relationship according to a preferred embodiment of the present invention. FIG. 1 is a block diagram of a hybrid fuel engine E for driving a generator G, A control unit 100 and a control unit 100. The control unit 100 includes a control unit 130, a heat exchanging unit 120, an information collecting unit 140, a load calculating unit 150, a first storing unit 160, a determining unit 170, .

본 발명의 이종연료 엔진은 기본적으로 경유(디젤)를 사용하는 디젤엔진의 구조에서 혼소모드가 동작함에 따라 각 실린더의 흡기밸브를 통해 천연가스를 공급하여 경유와 혼합연소가 이루어지도록 하여 경유를 절감할 수 있도록 한다.The heterogeneous fuel engine of the present invention is basically a diesel engine using diesel (diesel), and operates in the coma mode, so that natural gas is supplied through the intake valves of the cylinders, .

특히 본 발명에서는 이종연료 엔진(E)은 발전기(G)와 결합하여 발전기(G)를 구동시키게 됨에 따라, 차량에서 사용되는 엔진과는 달리 부하의 변동이 비교적 크지 않고 일정한 전압을 생산하기 위해 동일한 속도를 유지하도록 제어된다는 특징이 있다. Particularly, in the present invention, the heterogeneous fuel engine E is connected to the generator G to drive the generator G, and therefore, unlike an engine used in a vehicle, So that it is controlled to maintain the speed.

상기 레귤레이터부(110)는 연료로서 사용될 액화천연가스(LNG) 또는 압축천연가스(CNG)를 수용하고 있은 탱크(T)로부터 배출되는 가스를 설정된 압력으로 감압하는 구성이다. 통상 이종연료 엔진(E)을 위한 연료로서 액화천연가스의 경우 15bar, 압축천연가스의 경우 200bar의 매우 높은 압력으로 탱크(T)에 저장되어 이를 엔진으로 직접 공급할 수 없다. 이에 레귤레이터부(110)를 통해 액화천연가스와 압축천연가스 모두 6 내지 7bar로 감압한 후 이종연료 엔진으로 공급하게 된다.The regulator unit 110 is configured to reduce the pressure of the gas discharged from the tank T accommodating the liquefied natural gas (LNG) or the compressed natural gas (CNG) to be used as fuel. It is usually stored in the tank T at a very high pressure of 15 bar for liquefied natural gas and 200 bar for compressed natural gas as the fuel for the heterogeneous fuel engine E and can not be supplied directly to the engine. Accordingly, both the liquefied natural gas and the compressed natural gas are reduced to 6 to 7 bar through the regulator unit 110, and then supplied to the heterogeneous fuel engine.

상기 가스인젝터부(130)는 상기 레귤레이터부(110)를 통해 감압이 이루어진 가스를 엔진 연소실 흡기밸브 측으로 공급하기 위한 구성으로, 전자적인 방식으로 개폐가 이루어져 감압된 상태의 천연가스를 연소실 내부로 공급하게 된다. 이때 상기 이종연료사용 엔진(E)의 연소실 내부로 직접 천연가스의 분사가 이루어지도록 하는 것도 가능하나, 공기와 천연가스의 안정적인 혼합기 형성을 위해 본 발명에서는 연소실 내부로 공기를 주입시키는 흡기 계통에 천연가스를 분사함으로 흡기밸브를 통해 공기와 혼합된 상태의 천연가스가 연소실로 공급되도록 하게 되며, 연소실 내부로 공급되는 천연가스의 양을 가감함으로 엔진의 출력(회전수)을 조절하게 된다.The gas injector unit 130 is configured to supply the decompressed gas through the regulator unit 110 to the intake valve side of the engine combustion chamber. The gas injector unit 130 is opened and closed in an electronic manner to supply the reduced- . In this case, natural gas can be injected directly into the combustion chamber of the engine E, but in order to form a stable mixture of air and natural gas, By injecting the gas, the natural gas mixed with the air is supplied to the combustion chamber through the intake valve, and the output (the number of revolutions) of the engine is adjusted by adjusting the amount of natural gas supplied to the combustion chamber.

상기 열교환부(120)는 상기 레귤레이터부(110) 입구 또는 출구 측에 형성되어 가스를 가열시키는 구성으로 엔진의 냉각수를 열원으로 이용하여 가열하게 되며, 연결되는 냉각수 밸브를 조작함으로 가열 온도조건을 조절할 수 있다. 액화천연가스와 압축천연가스의 연료계통은 각각의 물성에 따라 차이를 보이며, 통상 상대적으로 압력이 낮고 액상의 액화천연가스의 경우 레귤레이터부(110)의 입구측에 열교환부가 위치하여 액화천연가스를 기화시킴과 동시에 가열하게 되며, 높은 압력의 압축천연가스의 경우 레귤레이터부(110)의 출구측에 설치된다.The heat exchanging unit 120 is formed at an inlet or an outlet of the regulator unit 110 to heat gas. The heat exchanging unit 120 heats the engine using the cooling water of the engine as a heat source. . The fuel system of the liquefied natural gas and the compressed natural gas differs depending on the physical properties of the liquefied natural gas and the compressed natural gas. Generally, in the case of the liquefied natural gas in a liquid state, the heat exchange portion is located on the inlet side of the regulator portion 110, And is installed at the outlet side of the regulator part 110 in the case of high-pressure compressed natural gas.

상기 정보수집부(140)는 상기 이종연료 엔진 및 가스인젝터부(130)에 설치되는 각종 센서들과 연동하여 상기 가스인젝터부(130)에 인가되는 가스의 압력 및 온도, 가스공급량, 흡기온도, 배기온도, 엔진의 회전수, 엔진온도를 포함한 엔진의 운전정보를 수집하기 위한 구성이다.The information collecting unit 140 interlocks with various sensors installed in the heterogeneous fuel engine and the gas injector unit 130 to measure the pressure and temperature of the gas applied to the gas injector unit 130, The exhaust temperature, the number of revolutions of the engine, and the engine temperature.

기본적으로 온도센서를 통해 상기 가스인젝터부(130)에 인가되는 가스의 온도, 흡기온도, 배기온도, 엔진온도를 측정하고, 압력센서를 통해 상기 가스인젝터부(130)에 인가되는 가스의 압력을 측정하게 된다.Basically, the temperature, the intake air temperature, the exhaust temperature, and the engine temperature of the gas applied to the gas injector unit 130 are measured through the temperature sensor, and the pressure of the gas applied to the gas injector unit 130 through the pressure sensor is measured .

엔진의 회전수(RPM)의 경우에는 엔진의 캠축과 크랭크축의 회전수를 측정하는 센서의 신호 연산을 통해 얻게 된다. 또한, 연소실 내로 공급되는 천연가스 공급량의 경우 실질적으로 상기 가스인젝터부(130)의 개도시간과 가스의 온도 및 압력 정보를 통해 산출이 가능하다.In the case of the engine speed (RPM), it is obtained through a signal calculation of a sensor that measures the number of revolutions of the camshaft and the crankshaft of the engine. Further, in the case of the natural gas supply amount supplied into the combustion chamber, it is possible to calculate substantially through the opening time of the gas injector 130 and the temperature and pressure information of the gas.

상기 부하산출부(150)는 이종연료 엔진을 통해 구동되는 발전기(G)에 인가되는 전력부하를 통해 엔진의 부하를 산출하는 구성으로, 차량용 엔진의 경우 부하변동이 잦으므로 엔진의 회전수 및 가속페달의 센서 신호를 통해 부하를 산출하지만, 본 발명의 발전기용 엔진의 경우 회전수가 일정하므로 발전기(G)에서 공급되는 전력부하를 통해 엔진의 부하를 산출하게 된다.The load calculation unit 150 calculates the load of the engine through the power load applied to the generator G driven through the heterogeneous fuel engine. In the case of the vehicle engine, since the load fluctuation is frequent, The load of the engine is calculated through the sensor signal of the pedal. However, in the case of the engine for the generator of the present invention, since the number of revolutions is constant, the load of the engine is calculated through the power load supplied from the generator G.

또한, 본 발명에서는 최초 엔진 시동시점부터 엔진의 연소실에 경유만을 공급하다 이후 엔진의 회전수가 안정화된 시점에서 상기 가스인젝터부(130)를 통해 천연가스를 공급하여 혼합 연소(이하 '혼소'라 칭함)가 이루어지도록 하며, 점차 천연가스의 공급량을 늘리는 동시에 경유의 공급량을 줄이는 방식으로 연료제어가 이루어지게 된다. 이때 엔진의 부하 변동이 심할 경우에는 원활한 혼소가 이루어질 수 없으며, 통상 천연가스보다는 경유운전하에서 고 부하에서 안정적인 특성을 나타내므로 엔진의 부하가 안정되더라도 부하 조건에 따라 천연가스와 경유의 혼합비율에 차이가 발생할 수밖에 없다.In the present invention, only the light oil is supplied to the combustion chamber of the engine from the starting time of the first engine, and then natural gas is supplied through the gas injector 130 at the time when the number of revolutions of the engine is stabilized, ), And fuel control is performed in such a manner that the supply amount of the natural gas is gradually increased and the supply amount of the light oil is decreased. In this case, when the load fluctuation of the engine is heavy, it can not be smoothly mixed. Since it shows stable characteristics at high load under diesel operation rather than natural gas, even if the load of the engine is stable, .

따라서, 상기 부하산출부(150)를 통해 엔진의 부하를 실시간으로 산출하여 이를 근거로 경유와 천연가스의 혼합비율을 산출함으로 안정적인 혼소 조건이 이루어지도록 하는 것이다.Therefore, the load of the engine is calculated in real time through the load calculating unit 150, and the mixture ratio of the light oil and the natural gas is calculated on the basis of the calculated load.

상기 제1저장부(160)는 엔진의 혼소 모드로의 전환 또는 혼소 모드의 해제에 따른 단계적인 천연가스의 공급량 변화값이 엔진의 부하값에 따라 차등화하여 프로그래밍이 되어 저장되는 구성으로, 경유만을 단독으로 사용하는 운전조건에서 혼소모드로 전환됨에 따라 상기 가스인젝터부(130)를 통해 연소실로 공급되는 천연가스의 공급량을 순차적으로 증가시키게 된다.The first storage unit 160 is configured such that the change value of the supply amount of natural gas in stepwise manner according to the switching of the engine to the disconnection mode or the disconnection mode is programmed and stored according to the load value of the engine, The supply amount of the natural gas supplied to the combustion chamber through the gas injector 130 is sequentially increased.

이와 동시에 천연가스의 공급으로 인한 부하변동으로 엔진의 회전수 변동시 엔진에 구비된 가버너(Governor)를 통해 자동으로 경유 분사량의 조절이 이루어지며 연소실내 공급되는 경유의 공급량이 순차적으로 감소하며, 천연가스의 공급량에 대한 디젤 공급량의 변화값이 엔진의 부하조건에 따라 실험된 데이터를 근거로 미리 프로그래밍이 되어 상기 제1저장부(160)에 저장된다.At the same time, when the rotational speed of the engine fluctuates due to the load variation due to the supply of the natural gas, the gasoline injection amount is automatically controlled through the governor provided in the engine, and the supply amount of the light oil supplied to the combustion chamber is sequentially decreased. The change value of the diesel supply amount with respect to the supply amount of the natural gas is preliminarily programmed based on the experimental data according to the load condition of the engine and is stored in the first storage unit 160. [

혼소 모드가 해제될 경우 역으로 상기 가스인젝터부(130)를 통해 공급되는 천연가스의 공급량을 순차적으로 감소시킴으로 엔진의 회전수 변동시 엔진에 구비된 가버너(Governor)를 통해 자동으로 경유 분사량의 조절이 이루어지며 연소실내 공급되는 경유의 공급량이 순차적으로 증가하게 된다.The amount of natural gas supplied through the gas injector 130 is sequentially reduced in the case where the collusion mode is canceled, so that the amount of natural gas injected through the gas injector 130 is automatically reduced through a governor provided in the engine, And the supply amount of the light oil supplied to the combustion chamber is sequentially increased.

이와 같은 혼소 모드는 운전자로부터의 선택에 의한 수동 모드 또는 특정 조건하에서 발생하는 자동 모드로 변환이 이루어질 수 있으며, 이를 위해 상기 판단부(170)는 운전자로부터 입력된 신호 또는 상기 정보수집부(140)의 운전정보 및 부하산출부(150)의 산출값을 설정된 기준과 비교하여 혼소모드 전환을 판단하게 된다.The determination unit 170 may determine whether the signal input from the driver or the information collected by the information collecting unit 140 is a manual mode or a manual mode, And the calculated value of the load calculating unit 150 are compared with the set reference to judge the switching to the failure mode.

부하변동이 심한 상황하에서의 혼소모드 전환은 자칫 순간적인 토크의 저감 및 연소성능의 저하로 이어질 수도 있어 적용이 매우 까다롭다고 할 수 있으므로 본 발명에서는 상기 판단부(170)를 통해 안정적인 혼소가 이루어질 수 있는 조건에 대한 판단이 이루어지게 되며, 필요에 따라서는 운전자에 의해 직접 혼소모드의 전환 및 해제가 이루어질 수도 있다. 이와 같은 기준은 엔진의 종류 및 규격 및 전력 사용환경에 따라 다양하게 변동될 수 있으며, 각 상황에 맞는 시험데이터를 근거로 기준을 만들게 된다.The switching of the coma mode under severe load fluctuation conditions may lead to a reduction in instantaneous torque and a decrease in the combustion performance, which is very difficult to apply. Therefore, in the present invention, The judgment of the condition is made, and if necessary, the driver may directly switch and cancel the coma mode. These criteria can be varied according to the type of engine, the standard, and the power usage environment, and standards are created based on test data for each situation.

상기 제어부(100)는 실질적으로 엔진을 제어하는 구성으로서, 상기 가스인젝터부(130)와 정보수집부(140)와 부하산출부(150)와 제1저장부(160)와 판단부(170)를 제어하며, 레귤레이터부(110) 및 열교환부(120)까지 전자적인 수단을 통해 제어 가능하다. 특히 상기 판단부(170)에서 혼소모드의 전환 또는 해제의 판단이 이루어짐에 따라 상기 제1저장부(160)에 저장된 프로그램을 읽어 상기 가스인젝터부(130)의 개도 시기와 시간을 제어하게 된다.The control unit 100 substantially controls the engine and includes the gas injector unit 130, the information collecting unit 140, the load calculating unit 150, the first storage unit 160, the determination unit 170, And the regulator unit 110 and the heat exchanging unit 120 can be controlled through electronic means. In particular, the determination unit 170 reads the program stored in the first storage unit 160 to control the opening time and the time of the gas injector unit 130 as the judgment of switching or disabling the collision mode is made.

본 발명에서는 상술한 구성들을 통해 기본적으로 혼소 모드가 시작됨에 따라 연소실로 공급되는 천연가스의 공급량이 증가하고, 경유의 양이 순차적으로 감소하며, 이후 소정의 경유 공급량을 유지하면서 정상(Normal) 혼소 모드의 유지가 이루어지게 된다.In accordance with the present invention, the supply of natural gas to the combustion chamber is increased, the amount of the diesel oil is sequentially decreased, and then the normal diesel The mode is maintained.

이때 직접 연소실로 공급되어 연소가 이루어지는 경유와는 달리 천연가스의 경우 흡기밸브를 통해 공급이 이루어지므로 천연가스의 공급시점으로부터 천연가스의 연소가 이루어지는 시점까지의 시간차이로 인해 혼소모드가 안정화되기 전 자칫 순간적인 엔진출력의 저하가 발생할 수 있다.In this case, unlike the light oil which is supplied to the combustion chamber and burned, the natural gas is supplied through the intake valve. Therefore, before the combustion mode is stabilized due to the time difference from the point of time when the natural gas is supplied to the point of time when the natural gas is combusted The engine output may be deteriorated instantaneously.

이러한 문제점을 해결하고 부하조건의 변동에도 안정적인 혼소 모드의 진행이 이루어질 수 있도록 상기 제1저장부(160)에 저장된 프로그램은 시간 경과에 따른 상기 가스인젝터부(130)의 천연가스 공급량의 변화값에서 일정 증감치마다 공급량을 유지시키는 지연시간이 설정되도록 프로그래밍하는 것이 바람직하다.The program stored in the first storage unit 160 is stored in the first storage unit 160 so that the natural gas supply amount of the gas injector unit 130 changes over time, It is preferable to program such that a delay time for maintaining the supply amount of the constant increase / decrease value is set.

즉 천연가스 공급량의 증가 및 이에 따른 경유 공급량의 감소 및 증가가 연속적으로 이루어지는 것이 아닌, 상기 가스인젝터부(130)의 개도 시간 제어를 통해 분사 증가량(또는 감소량)이 일정시간 동안 유지되는 지연시간이 형성됨으로 계단식으로 감소 및 증가가 이루어지도록 하는 것이다. 이와 같은 지연시간을 통해 연속적인 경유와 천연가스 분사율 제어와 비교하여 혼합 연소 중 안정적인 토크(출력) 제어가 이루어질 수 있게 된다.That is, the delay time in which the injection increase amount (or the decrease amount) is maintained for a predetermined time through the opening time control of the gas injector 130 is not continuous but the increase and increase of the natural gas supply amount and accordingly, So that a reduction and an increase are achieved in a stepwise manner. This delay time allows stable torque (output) control during mixed combustion compared to continuous diesel and natural gas injection rate control.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 구성 및 연결관계를 나타낸 블록도로서, 노킹과 같은 연소 불안정으로 인한 상태를 파악하여 예기치 못한 불안정 혼소 발생시 혼소모드를 해제하도록 하고 있으며, 혼소성능 개선을 위한 데이터를 추출하기 위한 기능 및 이를 위한 구성이 부가되고 있다.FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration and a connection relationship according to another embodiment of the present invention. In FIG. 2, a state due to combustion instability such as knocking is grasped to release a collision mode when an unexpected unstable combustion occurs. A function for extracting data and a structure for this are added.

이를 위해 상기 이종연료사용 엔진(E)의 외측에는 엔진의 진동특성을 감지하여 설정치와 비교하는 3차원 센서로 이루어진 진동측정부(180)가 설치된다. 이는 엔진의 연소 불안정이 엔진의 출력 불안정으로 이어지며 결국 엔진의 비정상적인 진동으로 나타나게 되는 것을 활용한 것으로, 상기 진동측정부(180)를 통해 엔진 운전 중 발생하는 진동을 상시 측정하며 감시하게 된다.To this end, a vibration measuring unit 180, which is a three-dimensional sensor for detecting the vibration characteristic of the engine and comparing the vibration characteristic with the set value, is installed outside the heterogeneous fuel using engine E. This is because the unstable combustion of the engine leads to unstable output of the engine and eventually it appears as an abnormal vibration of the engine. The vibration measuring unit 180 measures and monitors the vibration occurring during the operation of the engine.

또한, 본 발명의 다른 실시예에서는 도 2에서와 같이 데이터를 저장할 수 있는 제2저장부(190)와, 외부 단말기(300)와의 데이터통신이 이루어질 수 있는 통신부(200)가 추가로 구성된다.In another embodiment of the present invention, a second storage unit 190 capable of storing data as shown in FIG. 2 and a communication unit 200 capable of performing data communication with the external terminal 300 are further configured.

상기 제2저장부(190)는 상기 정보수집부(140)에서 수집된 운전정보와, 상기 부하산출부(150)에서 측정되는 측정값과, 상기 진동측정부(180)의 출력값의 변화를 시간 경과 순에 따라 저장하는 구성이고, 상기 통신부(200)는 외부 단말기(300)와 연결되어 상기 제2저장부(190)에 저장된 데이터를 상기 외부 단말기(300)로 전송하는 구성이다.The second storage unit 190 stores the operation information collected by the information collecting unit 140, the measurement value measured by the load calculating unit 150, and the change of the output value of the vibration measuring unit 180, And the communication unit 200 is connected to the external terminal 300 and transmits the data stored in the second storage unit 190 to the external terminal 300. In this case,

상기 외부 단말기(300)는 스마트폰이나 스마트 패드, 랩톱과 같은 휴대용 컴퓨터가 될 수 있다. 또한, 상기 통신부(200)는 유선 또는 무선 데이터 통신이 가능한 모듈로 이루어져 상기 제2저장부(190)에 저장된 데이터를 상기 통신부(200)를 통해 취득하고 분석함으로 분석된 결과를 상기 제1저장부(160)에 저장되는 프로그램에 반영하여 혼소에 따른 성능을 보다 안정적으로 유지하도록 한다.The external terminal 300 may be a portable computer such as a smart phone, a smart pad, or a laptop. The communication unit 200 may be a module capable of wired or wireless data communication and may acquire and analyze data stored in the second storage unit 190 through the communication unit 200, And reflects the program stored in the memory 160 so as to stably maintain the performance according to the coexistence.

이때 상기 제어부(100)는 상기 진동측정부(180)에서 측정되는 진동이 설정치 이상일 경우 상기 제1저장부(160)의 프로그램에 따라 상기 가스인젝터부(130)의 개도 시기와 시간을 제어하여 혼소 모드를 해제하도록 구성되어, 예상치 못한 혼소 불안정 상황에서 혼소 모드를 강제로 해제하도록 함으로 엔진이 안정적으로 동작하도록 하게 된다.At this time, when the vibration measured by the vibration measuring unit 180 is equal to or higher than the set value, the control unit 100 controls the opening timing and time of the gas injector unit 130 according to the program of the first storage unit 160, Mode, so that the collision mode is forcibly released in an unexpected collision instability situation, so that the engine can be stably operated.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시 예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.It is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiment, but is capable of many modifications and variations within the scope of the appended claims. It is self-evident.

100: 제어부 110: 레귤레이터부
120: 열교환부 130: 가스인젝터부
140: 정보수집부 150: 부하산출부
160: 제1저장부 170: 판단부
180: 진동측정부 190: 제2저장부
200: 통신부 300: 단말기
E: 이종연료 엔진 G: 발전기
T: 탱크
100: control unit 110: regulator unit
120: heat exchanger 130: gas injector
140: Information collecting unit 150: Load calculating unit
160: First storage unit 170:
180: vibration measurement unit 190: second storage unit
200: communication unit 300:
E: heterogeneous fuel engine G: generator
T: tank

Claims (3)

발전기(G) 구동을 위한 이종연료 엔진(E)의 가스 공급 제어 시스템에 있어서,
탱크(T)로부터 배출되는 가스를 6 내지 7 bar의 압력으로 감압하는 레귤레이터부(110);
상기 레귤레이터부(110)를 통해 감압이 이루어진 가스를 엔진 연소실 흡기밸브 측으로 공급하며 전자적인 방식으로 개폐가 이루어지는 가스인젝터부(130);
상기 레귤레이터부(110) 입구 또는 출구 측에 형성되어 엔진의 냉각수를 열원으로 이용하여 가스를 가열시키되, 냉각수 밸브를 조작함으로 가열 온도조건이 조절되는 열교환부(120);
상기 가스인젝터부(130)에 인가되는 가스의 압력 및 온도, 가스공급량, 흡기온도, 배기온도, 엔진의 회전수, 엔진온도를 포함한 엔진의 운전정보를 수집하되, 상기 가스인젝터부(130)의 개도시간과 가스의 온도 및 압력 정보를 통해 연소실 내로 공급되는 천연가스 공급량을 산출하는 정보수집부(140);
상기 발전기(G)에 인가되는 전력부하를 통해 엔진의 부하를 산출하는 부하산출부(150);
혼소모드 전환 또는 해제 단계에 대응하는 가스공급량의 변화값이 엔진의 부하값에 따라 차등화하여 프로그래밍이 되어 저장된 제1저장부(160);
운전자로부터 입력된 신호 또는 상기 정보수집부(140)의 운전정보 및 부하산출부(150)의 산출값을 설정된 기준과 비교하여 혼소모드 전환을 판단하는 판단부(170);
상기 판단부(170)에서 혼소모드의 전환 또는 해제를 판단함에 따라 상기 제1저장부(160)에 저장된 변화값에 따라 상기 가스인젝터부(130)의 개도 시기와 시간을 제어하는 제어부(100);
3차원 센서로 이루어져 엔진(E)의 진동특성을 감지하여 설정치와 비교하는 진동측정부(180);
상기 정보수집부(140)에서 수집된 운전정보와, 상기 부하산출부(150)의 측정값과, 상기 진동측정부(180)의 출력값의 변화를 시간 경과 순에 따라 저장하는 제2저장부(190);
외부 단말기(300)와 연결되어 상기 제2저장부(190)에 저장된 데이터를 상기 외부 단말기(300)로 전송하는 통신부(200); 를 구비하되,
상기 제어부(100)는 상기 진동측정부(180)에서 측정되는 진동이 설정치 이상일 경우 상기 제1저장부(160)의 프로그램에 따라 상기 가스인젝터부(130)의 개도 시기와 시간을 제어하여 혼소모드를 해제하도록 구성되고,
상기 제1저장부(160)에 저장된 프로그램은 시간 경과에 따른 상기 가스인젝터부(130)의 가스 공급량의 변화값에서 일정 증감치마다 공급량을 유지시키는 지연시간이 설정되도록 프로그래밍이 되는 것을 특징으로 하는 이종연료 발전기 엔진의 천연가스 공급 제어 장치.
A gas supply control system for a heterogeneous fuel engine (E) for driving a generator (G)
A regulator 110 for reducing the pressure of the gas discharged from the tank T to a pressure of 6 to 7 bar;
A gas injector part 130 which supplies gas decompressed through the regulator part 110 to the engine combustion chamber intake valve side and is opened / closed electronically;
A heat exchange unit 120 formed at an inlet or an outlet of the regulator unit 110 and heating the gas using the cooling water of the engine as a heat source while controlling a heating temperature condition by operating a cooling water valve;
The operation information of the engine including the pressure and temperature of the gas applied to the gas injector 130, the gas supply amount, the intake air temperature, the exhaust temperature, the engine speed, and the engine temperature, An information collecting unit 140 for calculating a natural gas supply amount to be supplied into the combustion chamber through the opening time and the temperature and pressure information of the gas;
A load calculation unit 150 for calculating a load of the engine through a power load applied to the generator G;
A first storage section (160) which is programmed and stored in such a manner that a change value of the gas supply amount corresponding to the cooing mode switching or release step is differentiated according to the load value of the engine;
A determination unit 170 for comparing a signal input from the driver or the operation information of the information collecting unit 140 and the calculated value of the load calculating unit 150 with a set reference to determine whether the mode is a failure mode;
The control unit 100 controls the opening timing and time of the gas injector 130 according to the change value stored in the first storage unit 160 when the determination unit 170 determines that the collision mode is switched or released. ;
A vibration measuring unit 180 which is composed of a three-dimensional sensor and detects a vibration characteristic of the engine E and compares the vibration characteristic with a set value;
A second storage unit for storing the operation information collected by the information collecting unit 140, the measured values of the load calculating unit 150 and the output values of the vibration measuring unit 180 in order of time lapse 190);
A communication unit 200 connected to the external terminal 300 to transmit data stored in the second storage unit 190 to the external terminal 300; Respectively,
When the vibration measured by the vibration measuring unit 180 is equal to or higher than the set value, the control unit 100 controls the opening timing and time of the gas injector unit 130 according to the program of the first storage unit 160, , ≪ / RTI >
The program stored in the first storage unit 160 is programmed to set a delay time for maintaining the supply amount of the gas at a predetermined increment or decrement from the change value of the gas supply amount of the gas injector unit 130 over time Fuel generator Generator control system for natural gas supply.
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