KR101712904B1 - Tri-generation system using engine to selectively use liquefied petroleum gas and natural gas, and control method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 액화석유가스 및 천연가스 공용 엔진을 이용한 트라이젠 시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로, 가스엔진을 이용해 냉방, 난방 및 이산화탄소 시비에 활용하거나 가스엔진을 이용해 전기, 난방 및 이산화탄소 시비에 활용하는 트라이젠 시스템에 있어서, 트라이젠 시스템의 가스엔진에 액화석유가스 및 천연가스를 공용으로 사용할 수 있도록 함으로써, 하나의 연료 공급이 차단되거나 원활하게 공급되지 않는 경우 다른 하나의 연료로 자동으로 전환되도록 하여 가스엔진의 정지 없이 계속적인 트라이젠 시스템의 가동이 이루어질 수 있도록 하는 액화석유가스 및 천연가스 공용 엔진을 이용한 트라이젠 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a traizen system using a liquefied petroleum gas and a natural gas common engine and a control method thereof, and more particularly, to a traizen system and a control method thereof using a gas engine for use in cooling, heating and carbon dioxide fertilization or using gas engines for electricity, heating and carbon dioxide In the TRIZEN system, the liquefied petroleum gas and the natural gas can be commonly used in the gas engine of the TRIZEN system, so that if one fuel supply is cut off or is not smoothly supplied, The present invention relates to a traizen system using a liquefied petroleum gas and a natural gas common engine and a control method thereof so that continuous operation of the traizen system can be performed without stopping the gas engine.
Description
본 발명은 액화석유가스 및 천연가스 공용 엔진을 이용한 트라이젠 시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로, 가스엔진을 이용해 냉방, 난방 및 이산화탄소 시비에 활용하거나 가스엔진을 이용해 전기, 난방 및 이산화탄소 시비에 활용하는 트라이젠 시스템의 가스엔진에 액화석유가스 및 천연가스를 공용으로 사용할 수 있도록 함으로써, 하나의 연료 공급이 차단되거나 원활하게 공급되지 않는 경우 다른 하나의 연료로 자동으로 전환되도록 하여 가스엔진의 정지 없이 계속적인 트라이젠 시스템의 가동이 이루어지며 이때 각각 연료에 대해서 가스엔진의 효율을 최대한 낼 수 있도록 하는 액화석유가스 및 천연가스 공용 엔진을 이용한 트라이젠 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a traizen system using a liquefied petroleum gas and a natural gas common engine and a control method thereof, and more particularly, to a traizen system and a control method thereof using a gas engine for use in cooling, heating and carbon dioxide fertilization or using gas engines for electricity, heating and carbon dioxide It is possible to use liquefied petroleum gas and natural gas in common with the gas engine of the TRIZEN system, so that when one fuel supply is cut off or is not smoothly supplied, it is automatically switched to another fuel, The present invention relates to a tragene system using a liquefied petroleum gas and a natural gas common engine, and a control method thereof, which enable the efficiency of the gas engine to be maximized with respect to the fuel, respectively.
일반적으로 가스엔진을 사용한 발전기나 지에치피(GHP; Gas engine Heat Pump) 시스템은 값싼 가스연료(천연가스, 도시가스 등)를 사용해 발전을 하여 전기를 공급하고 난방(급탕) 공급 및 냉방을 제공할 수 있도록 구성된다.Generally, a gas engine or a gas engine heat pump (GHP) system uses electricity generated from low-cost gaseous fuels (natural gas, city gas, etc.) to supply electricity, supply hot water .
이때, 종래의 발전기나 지에치피 시스템은 도 1과 같이 가스엔진(101)이 구동됨으로써 발전기(102)가 발전을 하여 가정 내 가전제품과 조명장치와 같은 전기장치에 전기를 공급하는 전기 공급 수단과, 가스엔진(101)이 작동함으로써 발생되는 배기열과 가스엔진을 냉각 한 후 승온된 냉각수를 이용해 가정내 난방과 온수를 공급할 수 있도록 하는 난방 공급 수단과, 가스엔진(101)이 작동함으로써 발생되는 전기를 이용하여 가정내 냉방을 공급할 수 있도록 하는 냉방 공급 수단으로 구성된다.In this case, as shown in FIG. 1, the conventional generator or the geotechnical system includes an electric supply means for generating electric power by driving the
그런데 이와 같은 발전기나 지에치피 시스템은 가스엔진(101)에서 연소 후 배출되는 배기가스에 유해 배출가스인 탄화수소(HC), 일산화탄소(CO) 및 질소산화물(NOX) 등이 다량 포함되어 있으므로, 가스엔진의 배기관을 통해 배출되는 배기가스를 비닐하우스나 대규모 시설원예단지 등의 농작물 재배에 필요한 이산화탄소 시비에 활용할 수 없었다.However, because it is this generator or whether Chippewa systems such is the like of hydrocarbon (HC), carbon monoxide (CO) and nitrogen oxides (NO X) noxious exhaust gases in the exhaust gas discharged after combustion from the
또한, 종래의 발전기나 지에치피 시스템의 가스엔진은 공급되는 가스 연료의 종류에 따라 천연가스용 엔진 및 액화석유가스(LPG) 프로판용 엔진이 각각 별도로 제작되어 사용되고 있으며, 천연가스와 LPG 프로판 가스를 공용으로 사용하기 위해서는 LPG 프로판용 엔진에 천연가스를 연결하고 출력 감소를 수용하며 사용하는 경우가 있다. 반대로 천연가스 발전기에 LPG 프로판을 연결하여 사용하고자 하는 경우에는 천연가스 엔진의 압축비가 LPG 프로판 엔진의 압축비보다 높아 LPG 프로판 사용 시 노킹 등의 발생으로 엔진이 파손될 가능성이 높아 사용할 수 없었다.In addition, according to the conventional gas generators and the gas engines of the Jiechi system, natural gas engines and liquefied petroleum gas (LPG) propane engines are separately manufactured and used depending on the types of gas fuel supplied. Natural gas and LPG propane gas For common use, the engine for LPG propane may be connected to natural gas and used to reduce the output. On the contrary, when the LPG propane is connected to the natural gas generator, the compression ratio of the natural gas engine is higher than that of the LPG propane engine, so that the engine may be damaged due to knocking or the like when LPG propane is used.
그리고 LPG 프로판용 엔진에 천연가스를 공급하는 경우 출력 및 효율 향상을 위해 LPG 프로판보다 점화시기를 진각(spark advance)하여야 하나, 기존의 엔진 제어장치(ECU)의 점화시기 데이터가 LPG 프로판 가스 한가지로만 최적화 되어있어 LPG 프로판보다 많게는 30~40% 정도의 출력 감소를 초래하였다.When natural gas is supplied to the engine for the LPG propane, the ignition timing of the engine control unit (ECU) should be spark advance rather than the LPG propane in order to improve the output and efficiency. However, , Which resulted in an output reduction of 30 ~ 40% more than that of LPG propane.
이에 따라 가스엔진을 이용해 냉방, 난방 및 이산화탄소 시비에 활용하거나 전기, 냉방 및 이산화탄소 시비에 활용하는 트라이젠 시스템의 가스엔진에 액화석유가스 및 천연가스를 공용으로 사용할 수 있도록 함으로써, 하나의 연료 공급이 차단되거나 원활하게 공급되지 않는 경우에 다른 하나의 연료로 자동으로 전환되도록 하여 가스엔진의 정지 없이 계속적인 트라이젠 시스템의 가동이 이루어지도록 할 필요성이 있다.Accordingly, by using liquefied petroleum gas and natural gas in common for the gas engine of the Traizen system which is used for cooling, heating and carbon dioxide fertilization by using a gas engine or for electricity, cooling and carbon dioxide fertilization, It is necessary to automatically switch to the other fuel when shut off or not smoothly supplied so that the continuous operation of the tragene system can be performed without stopping the gas engine.
또한, 가스엔진으로 공급되는 연료의 종류가 바뀌더라도 가스엔진의 출력 및 효율이 저하되지 않고 배기가스 중의 유해가스가 증가하지 않도록 하여, 난방, 냉방 및 전기뿐만 아니라 가스엔진의 배기관을 통해 배출되는 배기가스를 비닐하우스나 대규모 시설원예단지 등의 농작물 재배에 필요한 이산화탄소 시비에도 안정적이며 용이하게 활용할 수 있는 트라이젠 시스템 및 이의 제어방법이 필요하다.
Further, even when the type of fuel supplied to the gas engine is changed, the output and efficiency of the gas engine are not lowered and the noxious gas in the exhaust gas is prevented from increasing, and the exhaust gas discharged through the exhaust pipe of the gas engine It is necessary to have a traizen system and its control method which can stably and easily utilize the gas for carbon dioxide fertilization required for cultivation of crops such as a greenhouse or a large-scale facility gardening complex.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 가스엔진을 이용해 냉방, 난방 및 이산화탄소 시비에 활용하거나 가스엔진을 이용해 전기, 난방 및 이산화탄소 시비에 활용하는 트라이젠 시스템의 가스엔진에 액화석유가스 및 천연가스를 공용으로 사용할 수 있도록 함으로써, 하나의 연료 공급이 차단되거나 원활하게 공급되지 않는 경우 다른 하나의 연료로 자동으로 전환되도록 하여 가스엔진의 정지 없이 계속적인 트라이젠 시스템의 가동이 이루어질 수 있으며, 가스엔진으로 공급되는 연료의 종류가 바뀌더라도 가스엔진의 출력 및 효율이 저하되지 않고 배기가스 중의 유해가스가 증가하지 않도록 하여, 난방, 냉방 및 전기뿐만 아니라 가스엔진의 배기관을 통해 배출되는 배기가스를 비닐하우스나 대규모 시설원예단지 등의 농작물 재배에 필요한 이산화탄소 시비에도 안정적이며 용이하게 활용할 수 있는 액화석유가스 및 천연가스 공용 엔진을 이용한 트라이젠 시스템 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a trailer system which utilizes a gas engine for cooling, heating and carbon dioxide fertilization or utilizes a gas engine for electricity, heating and carbon dioxide It is possible to use liquefied petroleum gas and natural gas in common for the gas engine of the present invention so that when one fuel supply is interrupted or not supplied smoothly, The system can be operated and even if the type of fuel supplied to the gas engine is changed, the output and efficiency of the gas engine are not lowered and the noxious gas in the exhaust gas is not increased, The exhaust gas discharged through the exhaust pipe is introduced into the plastic housing Mo horticulture is also necessary for the stability of carbon dioxide fertilization of crops such as Triton just using liquefied petroleum gas and natural gas engines that can be shared easily take advantage of now to provide a system and a control method.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액화석유가스 및 천연가스 공용 엔진을 이용한 트라이젠 시스템은, 가스엔진을 이용해 냉방, 난방 및 이산화탄소 시비에 활용하거나 가스엔진을 이용해 전기, 난방 및 이산화탄소 시비에 활용하는 트라이젠 시스템에 있어서, 상기 가스엔진에 연결되어 가스엔진으로 액화석유가스를 공급할 수 있는 액화석유가스 공급부; 상기 가스엔진에 연결되어 가스엔진으로 천연가스를 공급할 수 있는 천연가스 공급부; 상기 액화석유가스 공급부 또는 천연가스 공급부로부터 연료를 공급받아 가스엔진으로 연료를 분사하는 믹서; 및 상기 액화석유가스 공급부의 연료량 및 천연가스 공급부의 연료량에 따라 어느 하나의 연료를 선택하여 믹서로 공급하는 제어부; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to accomplish the above object, the present invention provides a traizen system using a liquefied petroleum gas and a natural gas common engine. The traizen system is used for cooling, heating, and carbon dioxide application using a gas engine, A liquefied petroleum gas supply unit connected to the gas engine and capable of supplying liquefied petroleum gas to the gas engine; A natural gas supply unit connected to the gas engine and capable of supplying natural gas to the gas engine; A mixer that receives fuel from the liquefied petroleum gas supply unit or the natural gas supply unit and injects fuel into the gas engine; And a controller for selecting any fuel according to the amount of fuel in the liquefied petroleum gas supply unit and the amount of fuel in the natural gas supply unit and supplying the selected fuel to the mixer. And a control unit.
또한, 상기 가스엔진을 냉각시키는 라디에이터의 냉각수 및 배기관의 배기열을 이용해 난방에 활용하고, 상기 가스엔진에 연결되어 구동되는 콤프레셔에 의해 압축된 냉매를 이용해 냉방에 활용하며, 상기 가스엔진의 배기관에 설치된 삼원촉매를 통해 유해가스들이 제거된 배기가스를 이용해 이산화탄소의 시비에 활용하는 것을 특징으로 한다.Further, the present invention utilizes the cooling water of the radiator for cooling the gas engine and the exhaust heat of the exhaust pipe for heating, utilizes the refrigerant compressed by the compressor driven by the gas engine to cool the exhaust gas, And is utilized for fertilizing carbon dioxide using exhaust gas from which noxious gases have been removed through a three-way catalyst.
또한, 상기 가스엔진에 연결되어 구동되는 발전기에 의해 발생된 전기를 활용하고, 상기 가스엔진을 냉각시키는 라디에이터의 냉각수 및 배기관의 배기열을 이용해 난방에 활용하며, 상기 가스엔진의 배기관에 설치된 삼원촉매를 통해 유해가스들이 제거된 배기가스를 이용해 이산화탄소의 시비에 활용하는 것을 특징으로 한다.Further, the present invention utilizes electricity generated by a generator connected to the gas engine, utilizes the cooling water of the radiator for cooling the gas engine and the exhaust heat of the exhaust pipe to heat the three-way catalyst installed in the exhaust pipe of the gas engine, And is used for fertilizing carbon dioxide using exhaust gas from which harmful gases have been removed.
또한, 상기 액화석유가스 공급부는, 액화석유가스 공급원에 액화석유가스 공급라인이 연결되어, 상기 액화석유가스 공급라인에 액화석유가스 공급조절 밸브가 설치되고 상기 액화석유가스 공급조절 밸브 전단에 제1 압력 및 온도 센서가 설치되며, 상기 천연가스 공급부는, 천연가스 공급원에 천연가스 공급라인이 연결되어, 상기 천연가스 공급라인에 천연가스 공급조절 밸브가 설치되고 상기 천연가스 공급조절 밸브의 전단에 제2 압력 및 온도 센서가 설치되며, 상기 제어부는, 상기 믹서, 가스엔진, 액화석유가스 공급조절 밸브, 제1 압력 및 온도 센서, 천연가스 공급조절 밸브 및 제2 압력 및 온도 센서에 연결되어, 상기 액화석유가스 공급라인의 압력 및 온도와 상기 천연가스 공급라인의 압력 및 온도에 따라 상기 액화석유가스 공급조절 밸브 및 천연가스 공급조절 밸브 중 어느 하나를 선택적으로 개방시키는 것을 특징으로 한다.The liquefied petroleum gas supply unit may include a liquefied petroleum gas supply line connected to a liquefied petroleum gas supply source, a liquefied petroleum gas supply control valve installed in the liquefied petroleum gas supply line, A natural gas supply line is connected to a natural gas supply line, a natural gas supply control valve is installed in the natural gas supply line, and a natural gas supply control valve is provided in front of the natural gas supply control valve. A second pressure and temperature sensor is installed and the control unit is connected to the mixer, the gas engine, the liquefied petroleum gas supply control valve, the first pressure and temperature sensor, the natural gas supply control valve and the second pressure and temperature sensor, The liquefied petroleum gas supply regulating valve and the liquefied petroleum gas supply regulating valve according to the pressure and temperature of the liquefied petroleum gas supply line and the pressure and temperature of the natural gas supply line, Natural gas is characterized in that to selectively open any one of the supply control valve.
또한, 상기 액화석유가스 공급부 및 천연가스 공급부는 병렬로 연결되어 두 가지 연료 중 자동으로 선택되는 하나의 연료가 공용 압력조절기를 통해 상기 믹서로 공급되는 것을 특징으로 한다.Also, the liquefied petroleum gas supply unit and the natural gas supply unit are connected in parallel, and one fuel selected automatically from the two fuels is supplied to the mixer through a common pressure regulator.
또한, 상기 믹서로 연료가 공급되는 연료 공급라인에는 공급연료 압력센서가 설치되며, 상기 공급연료 압력센서는 제어부에 연결되는 것을 특징으로 한다.The fuel supply line to which the fuel is supplied to the mixer is provided with a supply fuel pressure sensor, and the supply fuel pressure sensor is connected to the control unit.
또한, 상기 믹서는 연료 공급라인을 통해 공급되는 연료와 외부의 공기를 혼합하여 가스엔진으로 공급하며, 상기 믹서에는, 연료 공급라인에 연결되어 믹서 내부로의 연료 유입량을 조절하는 메인 조절 밸브 및 연료 공급라인에 연결되어 믹서 내부로의 연료 유입량을 추가적으로 조절하는 솔레노이드 밸브가 병렬로 설치되는 것을 특징으로 한다.The mixer mixes the fuel supplied through the fuel supply line with the outside air and supplies the mixed gas to the gas engine. The mixer is provided with a main control valve connected to the fuel supply line to regulate the fuel inflow amount into the mixer, And a solenoid valve connected to the supply line for additionally controlling the amount of fuel flowing into the mixer is installed in parallel.
그리고 본 발명의 액화석유가스 및 천연가스 공용 엔진을 이용한 트라이젠 시스템의 제어방법은, 가스엔진을 이용해 냉방, 난방 및 이산화탄소 시비에 활용하거나 가스엔진을 이용해 전기, 난방 및 이산화탄소 시비에 활용하는 트라이젠 시스템의 가스엔진으로 믹서를 이용해 연료와 공기를 혼합한 혼합기를 공급하여 연소되도록 하되, 액화석유가스 및 천연가스 중 어느 하나의 연료를 선택하여 믹서로 공급되도록 하는 액화석유가스 및 천연가스 공용 엔진을 이용한 트라이젠 시스템의 제어방법에 있어서, 선택되는 연료에 따른 점화시기 제어, 공용 압축비 적용 및 믹서로 공급되는 연료의 압력 변동에 따른 공연비 제어 중 어느 하나 또는 둘 이상의 방법을 이용해 가스엔진을 제어하는 것을 특징으로 한다.The control method of the tragene system using the liquefied petroleum gas and the natural gas common engine of the present invention is a method of controlling the tragene system using the gas engine for cooling, heating and carbon dioxide application, or using the gas engine for electricity, heating, A liquefied petroleum gas and a natural gas common engine for supplying a mixer in which a fuel and an air are mixed using a mixer as a gas engine of a system to be supplied to a mixer by selecting any one of liquefied petroleum gas and natural gas, The control of the gas engine using one or more of the control of the ignition timing according to the selected fuel, the application of the common compression ratio, and the control of the air-fuel ratio according to the pressure fluctuation of the fuel supplied to the mixer .
또한, 상기 점화시기 제어방법은, 상기 액화석유가스 및 천연가스 연료 각각에 대하여, 상기 가스엔진에 작용하는 부하의 변동에 따라 점화시기 진각 정도 조절하는 것을 특징으로 한다.Further, the ignition timing control method is characterized in that, for each of the liquefied petroleum gas and the natural gas fuel, the degree of advancement of the ignition timing is adjusted in accordance with the variation of the load acting on the gas engine.
또한, 상기 공용 압축비 적용방법은, 상기 액화석유가스 및 천연가스 연료에 대하여 노킹이 발생하지 않는 공용 압축비를 갖는 가스엔진을 사용하는 것을 특징으로 한다.Further, the common compression ratio applying method is characterized by using a gas engine having a common compression ratio in which knocking does not occur with respect to the liquefied petroleum gas and the natural gas fuel.
또한, 상기 공연비 제어방법은, 상기 믹서로 공급되는 연료의 압력을 측정하는 단계(SA10); 상기 믹서로 공급되는 연료의 압력 기준값의 전후로 특정한 범위 내의 압력값들에 대해 미리 설정된 연료분사량 맵에서, 상기 믹서로 공급되는 연료의 압력에 해당되는 연료분사량 데이터를 조회는 단계(SA20); 상기 믹서로 공급되는 연료의 온도 및 공기의 산소 농도에 따라 상기 조회된 연료분사량 데이터를 보정하는 단계(SA30); 및 상기 보정된 연료분사량 데이터를 이용해 상기 믹서를 제어하는 단계(SA40); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.Also, the air-fuel ratio control method may include: measuring a pressure of fuel supplied to the mixer (SA10); (SA20) of the fuel injection quantity data corresponding to the pressure of the fuel supplied to the mixer in a fuel injection quantity map previously set for pressure values within a specific range before and after the pressure reference value of the fuel supplied to the mixer; (SA30) correcting the searched fuel injection quantity data according to the temperature of the fuel supplied to the mixer and the oxygen concentration of the air; And controlling the mixer using the corrected fuel injection amount data (SA40); And a control unit.
또한, 상기 점화시기 제어 및 공연비 제어방법은, 상기 믹서로 공급되는 연료의 압력을 측정하는 단계(SB10); 상기 믹서로 공급되는 연료의 압력 기준값의 전후로 특정한 범위 내의 압력값들에 대해 미리 설정된 점화시기 맵 및 연료분사량 맵에서, 상기 믹서로 공급되는 연료의 압력에 해당되는 점화시기 데이터 및 연료분사량 데이터를 조회는 단계(SB20); 상기 믹서로 공급되는 연료의 온도 및 공기의 산소 농도에 따라 상기 조회된 점화시기 데이터 및 연료분사량 데이터를 보정하는 단계(SB30); 및 상기 보정된 점화시기 데이터 및 연료분사량 데이터를 이용해 상기 가스엔진 및 믹서를 제어하는 단계(SB40); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The ignition timing control and the air-fuel ratio control method may further include: measuring a pressure of fuel supplied to the mixer (SB10); The ignition timing data and the fuel injection amount data corresponding to the pressure of the fuel supplied to the mixer are inquired in the ignition timing map and the fuel injection amount map previously set for the pressure values within a specific range before and after the pressure reference value of the fuel supplied to the mixer (Step SB20); (SB30) correcting the searched ignition timing data and the fuel injection amount data according to the temperature of the fuel supplied to the mixer and the oxygen concentration of the air; And controlling the gas engine and the mixer using the corrected ignition timing data and the fuel injection amount data (SB40); And a control unit.
또한, 상기 가스엔진을 냉각시키는 라디에이터의 냉각수 및 배기관의 배기열을 이용해 난방에 활용하고, 상기 가스엔진에 연결되어 구동되는 콤프레셔에 의해 압축된 냉매를 이용해 냉방에 활용하며, 상기 가스엔진의 배기관에 설치된 삼원촉매를 통해 유해가스들이 제거된 배기가스를 이용해 이산화탄소의 시비에 활용하는 트라이젠 시스템에서는, 상기 가스엔진의 회전수(rpm) 변동 또는 부하 변동에 대한 점화시기 맵 및 연료분사량 맵을 더 이용해 점화시기 및 공연비를 제어하는 것을 특징으로 한다.Further, the present invention utilizes the cooling water of the radiator for cooling the gas engine and the exhaust heat of the exhaust pipe for heating, utilizes the refrigerant compressed by the compressor driven by the gas engine to cool the exhaust gas, In the traizen system utilizing the exhaust gas from which harmful gases have been removed through the three-way catalyst, the ignition timing map and the fuel injection amount map for the rpm variation or the load variation of the gas engine are further used to ignite And the air-fuel ratio is controlled.
또한, 상기 가스엔진에 연결되어 구동되는 발전기에 의해 발생된 전기를 활용하고, 상기 가스엔진을 냉각시키는 라디에이터의 냉각수 및 배기관의 배기열을 이용해 난방에 활용하며, 상기 가스엔진의 배기관에 설치된 삼원촉매를 통해 유해가스들이 제거된 배기가스를 이용해 이산화탄소의 시비에 활용하는 트라이젠 시스템에서는, 상기 가스엔진의 설정된 두 개의 회전수(rpm) 각각에 대한 연료분사량 맵을 더 이용해 공연비를 제어하는 것을 특징으로 한다.
Further, the present invention utilizes electricity generated by a generator connected to the gas engine, utilizes the cooling water of the radiator for cooling the gas engine and the exhaust heat of the exhaust pipe to heat the three-way catalyst installed in the exhaust pipe of the gas engine, Fuel ratio is controlled by using a fuel injection amount map for each of the two predetermined rpm of the gas engine in the case of using a tragene system that utilizes exhaust gas from which noxious gases have been removed for the purpose of carbon dioxide fertilization .
본 발명의 액화석유가스 및 천연가스 공용 엔진을 이용한 트라이젠 시스템 및 그 제어방법은, 하나의 연료 공급이 차단되거나 원활하게 공급되지 않는 경우 다른 하나의 연료로 자동으로 전환되도록 하여 가스엔진의 정지 없이 계속적인 트라이젠 시스템의 가동이 이루어질 수 있는 장점이 있다.The present invention provides a tragene system using a liquefied petroleum gas and a natural gas common engine and a control method thereof, in which, when one fuel supply is interrupted or is not smoothly supplied, the system is automatically switched to another fuel, There is an advantage that continuous operation of the traizen system can be performed.
또한, 가스엔진으로 공급되는 연료의 종류가 바뀌더라도 가스엔진의 출력 및 효율이 저하되지 않고 배기가스 중의 유해가스가 증가하지 않아 난방, 냉방 및 전기를 안정적으로 활용할 수 있을 뿐만 아니라, 농작물 재배에 필요한 이산화탄소 시비에도 안정적이며 용이하게 활용할 수 있는 장점이 있다.
In addition, even if the type of the fuel supplied to the gas engine is changed, the output and efficiency of the gas engine are not lowered and the noxious gas in the exhaust gas is not increased, so that the heating, cooling and electricity can be utilized stably, It is also stable and easy to utilize even when carbon dioxide is used.
도 1은 종래의 발전기나 지에치피(GHP) 시스템을 이용한 전기, 냉방 및 난방 공급 장치를 나타낸 구성도.
도 2 및 도 3은 본 발명의 제1실시예 및 제2실시예에 따른 액화석유가스 및 천연가스 공용 엔진을 이용한 트라이젠 시스템을 나타낸 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 액화석유가스 및 천연가스 공용 엔진을 이용한 트라이젠 시스템을 나타낸 개념도.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 믹서 및 공연비 제어를 위한 구성을 나타낸 개략도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing an electric, cooling and heating supply apparatus using a conventional generator or a GHP system; FIG.
Fig. 2 and Fig. 3 are diagrams showing a traizen system using liquefied petroleum gas and natural gas common engines according to the first and second embodiments of the present invention; Fig.
4 is a conceptual diagram showing a traizen system using a liquefied petroleum gas and a natural gas common engine according to the present invention.
5 and 6 are schematic diagrams showing a configuration for controlling a mixer and an air-fuel ratio according to the present invention;
이하, 상기한 바와 같은 본 발명의 액화석유가스 및 천연가스 공용 엔진을 이용한 트라이젠 시스템 및 그 제어방법을 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the traizen system using the liquefied petroleum gas and natural gas common engine of the present invention and the control method thereof will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
<트라이젠 시스템><TRIZEN System>
도 2 및 도 3은 본 발명의 제1실시예 및 제2실시예에 따른 액화석유가스 및 천연가스 공용 엔진을 이용한 트라이젠 시스템을 나타낸 구성도이며, 도 4는 본 발명에 따른 액화석유가스 및 천연가스 공용 엔진을 이용한 트라이젠 시스템을 나타낸 개념도이다.2 and 3 are diagrams showing a traizen system using liquefied petroleum gas and natural gas common engines according to the first and second embodiments of the present invention, FIG. 2 is a conceptual diagram showing a traizen system using a natural gas common engine. FIG.
도시된 바와 같이 본 발명의 액화석유가스 및 천연가스 공용 엔진을 이용한 트라이젠 시스템(1000)은, 가스엔진(300)을 이용해 냉방, 난방 및 이산화탄소 시비에 활용하거나 가스엔진(300)을 이용해 전기, 난방 및 이산화탄소 시비에 활용하는 트라이젠 시스템에 있어서, 상기 가스엔진(300)에 연결되어 가스엔진(300)으로 액화석유가스를 공급할 수 있는 액화석유가스 공급부(100); 상기 가스엔진(300)에 연결되어 가스엔진(300)으로 천연가스를 공급할 수 있는 천연가스 공급부(200); 상기 액화석유가스 공급부(100) 또는 천연가스 공급부(200)로부터 연료를 공급받아 가스엔진(300)으로 연료를 분사하는 믹서(310); 및 상기 액화석유가스 공급부(100)의 연료량 및 천연가스 공급부(200)의 연료량에 따라 어느 하나의 연료를 선택하여 믹서(310)로 공급하는 제어부(400); 를 포함하여 이루어질 수 있다.As shown in the drawing, the
우선, 가스엔진(300)은 비교적 값이 싼 액화석유가스, 천연가스, 도시가스, 바이오가스 및 신재생연료 등의 가스연료를 사용해 구동되는 엔진이 될 수 있다.First, the
그리고 본 발명에 따른 트라이젠(tri-generation) 시스템은 상기 가스엔진(300)을 이용해 냉방, 난방 및 이산화탄소 시비에 활용하거나 전기, 난방 및 이산화탄소의 시비에 활용하는 시스템이 될 수 있으며, 이외에도 가스엔진(300)을 이용해 냉방, 난방, 전기 및 이산화탄소 시비 모두에 활용할 수 있는 시스템이나 냉방, 난방, 전기 및 이산화탄소 시비 중 어느 하나 또는 둘 이상이 조합된 시스템에도 활용할 수 있다.The tri-generation system according to the present invention can be used for cooling, heating, and carbon dioxide application using the
여기에서 본 발명에 따른 트라이젠 시스템은, 액화석유가스 공급부(100) 및 천연가스 공급부(200)가 구비되며, 상기한 두 가지의 연료 중 하나를 선택하여 믹서(310)를 통해 가스엔진(300)으로 연료를 분사할 수 있도록 구성될 수 있다.Here, the traizen system according to the present invention includes a liquefied petroleum gas supply unit 100 and a natural gas supply unit 200, and selects one of the two fuels, The fuel can be injected into the combustion chamber.
그리고 믹서(310)는 공급되는 가스 연료를 외부에서 유입되는 공기와 혼합하여 혼합된 혼합기를 가스엔진(300)으로 분사할 수 있도록 하는 역할을 하며, 믹서(310)에서 혼합된 혼합기는 스로틀밸브(throttle valve)를 거쳐 가스엔진의 연소실로 공급될 수 있다.The
그리고 제어부(400)는 가스엔진(300)을 제어하는 ECU가 될 수 있으며, 제어부(400)에서는 액화석유가스 공급부(100)와 천연가스 공급부(200)의 연료량에 따라 어느 하나의 연료를 선택하여 믹서(310)로 공급되도록 할 수 있다. 즉, 사용하고 있던 하나의 연료가 부족해지면 다른 하나의 연료로 전환하여 사용할 수 있다.The
그리하여 본 발명의 액화석유가스 및 천연가스 공용 엔진을 이용한 트라이젠 시스템은, 하나의 연료 공급이 차단되거나 원활하게 공급되지 않는 경우 다른 하나의 연료로 자동으로 전환되도록 하여 가스엔진의 정지 없이 계속적인 트라이젠 시스템의 가동이 이루어질 수 있다.Thus, the traizen system using the liquefied petroleum gas and the natural gas common engine of the present invention can automatically switch to another fuel when one fuel supply is cut off or is not supplied smoothly, The system can now be put into operation.
[실시예 1][Example 1]
본 발명에 따른 트라이젠 시스템은, 상기 가스엔진(300)을 냉각시키는 라디에이터(520)의 냉각수 및 배기관(370)의 배기열을 이용해 난방에 활용하고, 상기 가스엔진(300)에 연결되어 구동되는 콤프레셔(500)에 의해 압축된 냉매를 이용해 냉방에 활용하며, 상기 가스엔진(300)의 배기관(370)에 설치된 삼원촉매(380)를 통해 유해가스들이 제거된 배기가스를 이용해 이산화탄소의 시비에 활용하도록 구성될 수 있다.The trailer system according to the present invention utilizes the cooling water of the
즉, 도 2와 같이 가스엔진(300)에서 연료가 연소됨에 따라 발생되는 열을 이용해 난방에 활용할 수 있고, 가스엔진(300)에 콤프레셔(500)를 연결하여 함께 회전되도록 하여 냉매를 압축시키고 이 냉매를 이용해 냉방에 활용할 수 있으며, 가스엔진(300)의 제어 및 삼원촉매(370)에 의해 가스엔진(300)에서 연소 후 배출되는 배기가스에서 유해가스들인 탄화수소(HC), 일산화탄소(CO) 및 질소산화물(NOX)이 제거되어 배기가스 중의 이산화탄소(CO2)를 활용할 수 있다.That is, as shown in FIG. 2, the
이때, 제어부(400)는 가스엔진(300)에 연결되어 가스엔진(300)을 제어하고, 제어부(400)는 가스연료의 공급, 엔진의 출력, 공연비 및 삼원촉매 등을 제어할 수 있으며, 이들의 제어를 통해 배기가스에 포함된 유해가스들의 발생량을 감소시키고 발생된 유해가스들을 삼원촉매를 통해 제거할 수 있다.At this time, the
그리하여 가스엔진(400)을 냉각시키면서 가열되어 라디에이터(520)로 유입되는 냉각수 및 배기관(370)의 배기열을 이용해 건물(600) 또는 온실(700) 등의 난방에 활용할 수 있고, 가스엔진(300)에 의해 구동되는 콤프레셔(500)에 의해 압축된 냉매를 이용해 건물(600) 또는 온실(700) 등의 냉방에 활용할 수 있으며, 유해가스들이 제거된 배기가스를 비닐 하우스나 시설재배 하우스 등의 온실(700)에 공급하여 농작물의 생육에 필요한 이산화탄소 시비에 활용할 수 있다. 이때, 냉각수의 온도는 약 80℃이며 배기관(370)을 통해 배출되는 배기가스의 온도는 약 300℃ 이상이 되므로, 냉각수 및 배기열을 함께 이용하여 난방 및 온수로 활용할 수 있으며, 필요에 따라 냉각수나 배기열 중 하나만 난방 및 온수로 활용할 수도 있다. 그리고 배기열을 이용하기 위해 배기관(370)에 열교환기를 설치하고 열교환기를 통해 가열된 물은 연결된 별도의 온수탱크로 보내져 난방 및 온수로 사용될 수 있다.The
[실시예 2][Example 2]
또한, 상기 가스엔진(300)에 연결되어 구동되는 발전기(510)에 의해 발생된 전기를 활용하고, 상기 가스엔진(300)을 냉각시키는 라디에이터(520)의 냉각수 및 배기관(370)의 배기열을 이용해 난방에 활용하며, 상기 가스엔진(300)의 배기관(370)에 설치된 삼원촉매(380)를 통해 유해가스들이 제거된 배기가스를 이용해 이산화탄소의 시비에 활용하도록 구성될 수 있다.The cooling water of the
즉, 도 3과 같이 가스엔진(300)에 발전기(510)를 연결하여 함께 회전되도록 하여 전기를 발생시켜 이를 건물(600)이나 온실(700) 등에 활용할 수 있고, 가스엔진(300)에서 연료가 연소됨에 따라 발생되는 열을 이용해 난방에 활용할 수 있으며, 가스엔진(300)의 제어 및 삼원촉매(370)에 의해 가스엔진(300)에서 연소 후 배출되는 배기가스에서 유해가스들인 탄화수소(HC), 일산화탄소(CO) 및 질소산화물(NOX)이 제거되어 배기가스 중의 이산화탄소(CO2)를 활용할 수 있다.That is, as shown in FIG. 3, the
그리고 상기한 바와 같은 트라이젠 시스템의 가스엔진(300)에 두 가지 연료 중 연료량에 따라 어느 하나의 연료를 선택하여 공급되도록 하기 위한 구성에 대해 이하에서 설명한다.In the following, a configuration for supplying one of the two fuel types to the
우선, 상기 액화석유가스 공급부(100)는, 액화석유가스 공급원(110)에 액화석유가스 공급라인(120)이 연결되어, 상기 액화석유가스 공급라인(120)에 액화석유가스 공급조절 밸브(130)가 설치되고 상기 액화석유가스 공급조절 밸브(130) 전단에 제1 압력 및 온도 센서(140)가 설치되며, 상기 천연가스 공급부(200)는, 천연가스 공급원(210)에 천연가스 공급라인(220)이 연결되어, 상기 천연가스 공급라인(220)에 천연가스 공급조절 밸브(230)가 설치되고 상기 천연가스 공급조절 밸브(230)의 전단에 제2 압력 및 온도 센서(240)가 설치되며, 상기 제어부(400)는, 상기 믹서(310), 가스엔진(300), 액화석유가스 공급조절 밸브(130), 제1 압력 및 온도 센서(140), 천연가스 공급조절 밸브(230) 및 제2 압력 및 온도 센서(240)에 연결되어, 상기 액화석유가스 공급라인(120)의 압력 및 온도와 상기 천연가스 공급라인(220)의 압력 및 온도에 따라 상기 액화석유가스 공급조절 밸브(130) 및 천연가스 공급조절 밸브(230) 중 어느 하나를 선택적으로 개방시키도록 구성될 수 있다.The liquefied petroleum gas supply unit 100 is connected to a liquefied petroleum
액화석유가스 공급부(100)는 액화석유가스 공급원(110), 액화석유가스 공급라인(120), 액화석유가스 공급조절 밸브(130) 및 제1 압력 및 온도 센서(140)를 포함하여 이루어질 수 있다. 그리고 액화석유가스 공급원(110)은 액화석유가스 탱크 또는 파이프라인이 될 수 있으며, 액화석유가스(LPG)는 부탄(butane) 또는 프로판(propane) 등이 될 수 있으나, 산업용으로 이용되는 프로판을 이용하는 것이 바람직하다. 액화석유가스 공급라인(120)은 액화석유가스 공급원(110)에 연결되며 액화석유가스 공급원(110)에서 기화된 액화석유가스가 레귤레이터를 거쳐 액화석유가스 공급라인(120)을 따라 가스엔진 측으로 공급될 수 있다. 이때, 액화석유가스 공급라인(120)에는 액화석유가스 공급조절 밸브(130)가 설치되어 액화석유가스 공급조절 밸브(130)의 작동에 의해 액화석유가스 공급라인(120)을 개방 또는 차단할 수 있다. 그리고 액화석유가스 공급라인(120)에는 제1 압력 및 온도 센서(140)가 설치되되 액화석유가스 공급조절 밸브(130)의 전단에 설치되어, 액화석유가스 공급라인(120)에 채워진 액화석유가스의 압력 및 온도를 측정할 수 있도록 구성될 수 있다.The liquefied petroleum gas supply unit 100 may include a liquefied petroleum
천연가스 공급부(200)는 천연가스 공급원(210), 천연가스 공급라인(220), 천연가스 공급조절 밸브(230) 및 제2 압력 및 온도 센서(240)를 포함하여 이루어질 수 있다. 그리고 천연가스 공급원(210)은 천연가스 탱크 또는 파이프라인이 될 수 있으며, 천연가스(NG)는 액화천연가스(LNG), 압축천연가스(CNG) 및 파이프천연가스(PNG) 중 어느 하나가 될 수 있다. 천연가스 공급라인(220)은 천연가스 공급원(210)에 연결되며 천연가스 공급원(210)에서 기화된 천연가스가 천연가스 공급라인(220)을 따라 가스엔진 측으로 공급될 수 있다. 이때, 천연가스 공급라인(220)에는 천연가스 공급조절 밸브(230)가 설치되어 천연가스 공급조절 밸브(230)의 작동에 의해 천연가스 공급라인(220)을 개방 또는 차단할 수 있다. 그리고 천연가스 공급라인(220)에는 제2 압력 및 온도 센서(240)가 설치되되 천연가스 공급조절 밸브(230)의 전단에 설치되어, 천연가스 공급라인(220)에 채워진 천연가스의 압력 및 온도를 측정할 수 있도록 구성될 수 있다.The natural gas supply unit 200 may include a natural
그리하여 액화석유가스 공급라인(120)의 압력 및 온도와 상기 천연가스 공급라인(220)의 압력 및 온도에 따라 상기 액화석유가스 공급조절 밸브(130) 및 천연가스 공급조절 밸브(230) 중 어느 하나를 선택적으로 개방시켜, 액화석유가스 또는 천연가스 중 하나의 연료를 선택적으로 사용할 수 있도록 제어될 수 있다. 즉, 액화석유가스를 연료로 사용하던 도중 액화석유가스 공급부(100)의 액화석유가스가 부족한 경우 액화석유가스 공급라인(120)을 차단하고 천연가스 공급라인(220)을 개방하여 천연가스를 연료로 사용하도록 전환하고, 반대로 천연가스를 연료로 사용하던 도중 천연가스 공급부(200)의 천연가스가 부족한 경우 천연가스 공급라인(220)을 차단하고 액화석유가스 공급라인(120)을 개방하여 액화석유가스를 연료로 사용하도록 자동 전환하는 것이다. 이때, 제1 압력 및 온도 센서(140)를 통해 액화석유가스가 부족한지의 여부를 감지할 수 있고, 제2 압력 및 온도 센서(240)를 통해 천연가스가 부족한지의 여부를 감지할 수 있다. 여기에서 엘피지와 천연가스의 압력 및 온도를 동시에 감지하여 연료가 부족한지의 여부를 보다 정확하게 판단할 수 있다.Either one of the liquefied petroleum gas
그리고 천연가스가 파이프라인을 통해 공급되는 파이프천연가스(PNG)를 사용하는 경우, 천연가스 파이프라인이 지진 등의 재해로 인해 파손되거나 연료의 공급이 중단되거나 공급되는 연료의 압력에 이상이 있는 경우, 즉시 액화석유가스로 전환하여 계속적이고 안정적인 가스엔진의 작동이 가능할 수 있다.If natural gas pipelines are damaged due to disasters such as earthquakes, the supply of fuel is interrupted, or the pressure of supplied fuel is abnormal, , It is possible to immediately switch to liquefied petroleum gas to enable continuous and stable operation of the gas engine.
또한, 상기 액화석유가스 공급부(100) 및 천연가스 공급부(200)는 병렬로 연결되어 두 가지 연료 중 자동으로 선택되는 하나의 연료가 공용 압력조절기(810)를 통해 상기 믹서(310)로 공급되도록 할 수 있다.The liquefied petroleum gas supply unit 100 and the natural gas supply unit 200 are connected in parallel so that one fuel selected from the two fuels is supplied to the
즉, 액화석유가스 공급부(100) 및 천연가스 공급부(200)가 병렬로 연결되어 액화석유가스 공급라인(120)과 천연가스 공급라인(220)이 연결된 하나의 연료 공급라인(340)에 설치된 공용 압력조절기(810)를 통해 액화석유가스 또는 천연가스의 압력이 조절되어 믹서(310)로 공급될 수 있다. 이때, 도 5와 같이 공용 압력조절기(810)의 전단에는 필터(830) 및 개폐를 제어하는 개폐 밸브(820)가 설치될 수 있다.That is, the liquefied petroleum gas supply unit 100 and the natural gas supply unit 200 are connected in parallel so that the liquefied petroleum
또한, 상기 믹서(310)로 연료가 공급되는 연료 공급라인(340)에는 공급연료 압력센서(350)가 설치되며, 상기 공급연료 압력센서(350)는 제어부(400)에 연결될 수 있다.A
이는 믹서(310)로 공급되는 연료의 압력을 공급연료 압력센서(350)로 측정하여 측정되는 압력이 설정된 값을 벗어나는 경우에 믹서(310)를 제어할 수 있도록 하기 위한 것이다. 즉, 상기한 바와 같이 공용 압력조절기(810)를 이용해 믹서(310)로 공급되는 연료의 압력을 조절할 수 있으나, 일반적인 압력조절기는 기계식이기 때문에 압력 조절의 에러가 자주 발생하며, 또한 연료를 전환하는 과정에서도 압력이 변동될 수 있으므로, 이때 믹서(310)를 제어하여 공연비를 조절할 수 있다. 또한, 믹서(310)의 제어와 함께 가스엔진(300)의 점화시기를 제어하여 출력을 조절할 수도 있다. 그리하여 믹서(310)로 공급되는 연료의 압력이 변동되더라도 안정적으로 가스엔진(300)이 구동되도록 할 수 있다.This is to measure the pressure of the fuel supplied to the
이때, 상기 믹서(310)는 연료 공급라인(340)을 통해 공급되는 연료와 외부의 공기를 혼합하여 가스엔진(300)으로 공급하며, 상기 믹서(310)에는, 연료 공급라인(340)에 연결되어 믹서(310) 내부로의 연료 유입량을 조절하는 메인 조절 밸브(320) 및 연료 공급라인(340)에 연결되어 믹서(310) 내부로의 연료 유입량을 추가적으로 조절하는 솔레노이드 밸브(330)가 병렬로 설치될 수 있다.The
즉, 도 5 및 도 6과 같이 하나의 연료 공급라인(340)에서 2개의 연료라인으로 분기되어 2개의 연료라인이 믹서(310)에 연결될 수 있으며, 분기된 연료라인 중 하나의 연료라인에는 메인 조절 밸브(320)가 설치되고 다른 하나의 연료라인에는 솔레노이드 밸브(330)가 설치될 수 있다.5 and 6, two fuel lines may be branched to two fuel lines in one
그리하여 일반적으로 공급되는 연료의 압력인 1.5kpa을 기준값으로 하여 기준값 전후의 특정한 범위 내에서 공급 연료의 압력 변동이 있는 경우에는, 솔레노이드 밸브(330)가 닫혀있는 상태에서 메인 조절 밸브(320)만을 이용해 믹서(310)의 내부로 유입되는 연료량을 조절하여 원하는 공연비로 제어할 수 있다. 그리고 연료의 압력 변동이 상기 특정한 범위를 벗어나 더 낮은 압력으로 공급되는 경우에는 메인 조절 밸브(320)만을 조절해서는 원하는 공연비로 맞출 수 없으므로, 추가적으로 연료가 더 유입될 수 있도록 솔레노이드 밸브(330)를 개방한 상태에서 메인 조절 밸브(320)를 조절하여 믹서(310)의 내부로 유입되는 연료량을 조절하여 원하는 공연비로 제어할 수 있다.Therefore, when there is pressure fluctuation of the supplied fuel within a specific range before and after the reference value with the reference value of 1.5 kpa, which is generally supplied, the
<제어방법><Control method>
그리고 본 발명의 액화석유가스 및 천연가스 공용 엔진을 이용한 트라이젠 시스템의 제어방법은, 가스엔진(300)을 이용해 냉방, 난방 및 이산화탄소 시비에 활용하거나 가스엔진(300)을 이용해 전기, 난방 및 이산화탄소 시비에 활용하는 트라이젠 시스템의 가스엔진(300)으로 믹서(310)를 이용해 연료와 공기를 혼합한 혼합기를 공급하여 연소되도록 하되, 액화석유가스 및 천연가스 중 어느 하나의 연료를 선택하여 믹서(310)로 공급되도록 하는 액화석유가스 및 천연가스 공용 엔진을 이용한 트라이젠 시스템의 제어방법에 있어서, 선택되는 연료에 따른 점화시기 제어, 공용 압축비 적용 및 믹서(310)로 공급되는 연료의 압력 변동에 따른 공연비 제어 중 어느 하나 또는 둘 이상의 방법을 이용해 가스엔진(300)을 제어할 수 있다.The control method of the tragene system using the liquefied petroleum gas and the natural gas common engine according to the present invention can be applied to the cooling, heating and carbon dioxide application by using the
즉, 하나의 연료 공급이 차단되거나 원활하게 공급되지 않는 경우 다른 하나의 연료로 자동으로 전환되도록 하여 가스엔진의 정지 없이 계속적인 트라이젠 시스템의 가동이 이루어질 수 있도록 하며, 또한 가스엔진으로 공급되는 연료의 종류가 바뀌더라도 선택되는 연료에 따른 가스엔진(300)의 점화시기를 제어하거나, 액화석유가스와 천연가스를 공용으로 사용할 수 있도록 엔진의 압축비를 적용하거나, 믹서(310)로 공급되는 연료의 압력 변동에 따른 공연비 제어를 수행함으로써, 가스엔진의 출력 및 효율이 저하되지 않고 배기가스 중의 유해가스가 증가하지 않아 난방, 냉방 및 전기를 안정적으로 활용할 수 있을 뿐만 아니라 농작물 재배에 필요한 이산화탄소 시비에도 안정적이며 용이하게 활용할 수 있다.That is, when one fuel supply is interrupted or is not smoothly supplied, the other one of the fuel is automatically switched, so that the continuous operation of the tragene system can be performed without stopping the gas engine, and the fuel It is possible to control the ignition timing of the
또한, 상기 점화시기 제어방법은, 상기 액화석유가스 및 천연가스 연료 각각에 대하여, 상기 가스엔진에 작용하는 부하의 변동에 따라 점화시기 진각 정도 조절할 수 있다.Further, the ignition timing control method can control the degree of advancement of the ignition timing for each of the liquefied petroleum gas and the natural gas fuel according to the variation of the load acting on the gas engine.
즉, 먼저 액화석유가스와 천연가스에 대해 각각 점화시기를 다르게 설정하여, 연료가 전환되면 해당되는 연료에 대한 점화시기 데이터를 적용하여 가스엔진을 제어할 수 있다. 이때, 점화시기는 최대의 엔진 출력을 얻을 수 있는 점화시기를 적용할 수 있으며, 점화시기 데이터는 BTDC(Before Top Dead Center; 피스톤의 최대 상승 전의 각도) 값이 될 수 있다. 여기에서 상기와 같이 선택되어 사용되는 연료에 따라 해당되는 점화시기를 제어하되, 사용되는 연료에서의 가스엔진의 부하 변동에 따라 점화시기 진각 정도(BTDC 값)를 조절할 수 있다. 일례로 아래의 표 1과 같이 각각의 연료에 대하여 사용되는 연료에 대한 점화시기 진각 데이터를 적용하되, 각 연료에서의 엔진 부하에 따라 점화시기 진각 값을 다르게 설정한 데이터를 제어부(400)에 입력해 놓은 후, 사용되는 연료가 바뀌면 사용되는 연료에 해당하는 점화시기 제어 데이터를 변경하여 가스엔진이 구동되도록 제어할 수 있다. 이에 따라 사용되는 연료가 바뀌더라도 가스엔진의 최대 출력 및 최대 효율을 얻을 수 있다.That is, the ignition timing is set differently for the liquefied petroleum gas and the natural gas, respectively, and when the fuel is switched, the gas engine can be controlled by applying the ignition timing data for the corresponding fuel. At this time, the ignition timing can be an ignition timing at which the maximum engine output can be obtained, and the ignition timing data can be a before top dead center (BTDC) value of the piston. Here, the corresponding ignition timing is controlled according to the fuel selected as described above, and the ignition timing advance degree (BTDC value) can be adjusted according to the load variation of the gas engine in the fuel to be used. For example, as shown in Table 1 below, the ignition timing advancing data for the fuel used for each fuel is applied, and data in which the ignition timing advance value is set differently according to the engine load in each fuel is input to the
[표 1][Table 1]
위의 표 1은 D4BB엔진(2500cc, 4기통)의 1,800rpm을 기준으로 할 때, 엔진의 부하별 MBT(Maximum spark advanced for Best Torque; 최대 엔진 출력을 얻는 점화시기)에 해당되는 BTDC 각도를 나타낸 것이며, 상기한 값이 아닌 다른 값에서 엔진은 낮은 출력값을 보인다.Table 1 shows the BTDC angles corresponding to the maximum spark advanced for best torque (MBT) per engine load, based on 1,800rpm of the D4BB engine (2500cc, 4 cylinder). And the engine shows a low output value at a value other than the above value.
또한, 상기 공용 압축비 적용방법은, 상기 액화석유가스 및 천연가스 연료에 대하여 노킹이 발생하지 않는 공용 압축비를 갖는 가스엔진을 사용할 수 있다.Further, in the method of applying the common compression ratio, a gas engine having a common compression ratio in which knocking does not occur with respect to the liquefied petroleum gas and the natural gas fuel may be used.
즉, 사용되는 연료를 전환하더라도 노킹과 같은 이상연소 현상이 발생하지 않도록 공용 압축비를 갖는 가스엔진을 사용할 수 있다. 이때, 액화석유가스 중 프로판은 옥탄가가 125이고 천연가스는 135로써, 각각 최대 압축비는 프로판이 11.0 정도이고 천연가스는 12.0 정도이므로, 공용으로 사용할 수 있는 압축비는 10.5 내지 11.5 정도가 최적의 압축비로 사용될 수 있으며, 일반적으로 11.0의 압축비를 사용하는 것이 바람직하다.That is, a gas engine having a common compression ratio can be used so that abnormal combustion phenomena such as knocking do not occur even when the fuel used is switched. At this time, the propane in the liquefied petroleum gas has an octane number of 125 and a natural gas of 135, and the maximum compression ratio is about 11.0 for the propane and 12.0 for the natural gas, so that the compression ratio that can be used commonly is about 10.5 to 11.5 And it is generally preferable to use a compression ratio of 11.0.
또한, 상기 공연비 제어방법은, 상기 믹서(310)로 공급되는 연료의 압력을 측정하는 단계(SA10); 상기 믹서(310)로 공급되는 연료의 압력 기준값의 전후로 특정한 범위 내의 압력값들에 대해 미리 설정된 연료분사량 맵에서, 상기 믹서(310)로 공급되는 연료의 압력에 해당되는 연료분사량 데이터를 조회는 단계(SA20); 상기 믹서(310)로 공급되는 연료의 온도 및 공기의 산소 농도에 따라 상기 조회된 연료분사량 데이터를 보정하는 단계(SA30); 및 상기 보정된 연료분사량 데이터를 이용해 상기 믹서(310)를 제어하는 단계(SA40); 를 포함하여 이루어질 수 있다.Also, the air-fuel ratio control method may include: measuring a pressure of fuel supplied to the mixer 310 (SA10); The fuel injection amount data corresponding to the pressure of the fuel supplied to the
보다 상세하게는, 먼저 공급되는 연료의 압력 기준값인 1.5kpa을 기준으로 ±1.0kpa 범위에서 임의로 지정된 압력값인 0.5kpa, 1.0kpa, 1.5kpa, 2.0kpa 및 2.5kpa 에서의 최적 운전조건으로 설정된 연료분사량 맵이 제어부(400)에 미리 입력되어 있다. 그리고 상기 측정된 연료의 압력에 대하여 해당되는 연료분사량 데이터를 조회한 후, 상기 조회된 연료분사량 데이터를 믹서(310)로 공급되는 연료의 온도 및 공기의 산소 농도에 따라 보정한 다음 상기 보정된 연료분사량 데이터를 이용해 믹서(310)를 제어하여, 믹서(310)의 내부로 분사되는 연료량을 제어하여 공연비를 제어할 수 있다.More particularly, the present invention relates to a fuel supply system for an internal combustion engine, comprising: The injection amount map is previously input to the
이때, 측정된 공급 연료의 압력이 상기한 임의로 지정된 압력값이 아닌 임의로 지정된 압력값들 사이의 값인 경우에는 보간법을 이용해 보정하여 연료분사량 데이터를 적용하도록 할 수 있다.At this time, when the measured pressure of the supplied fuel is a value between arbitrarily designated pressure values other than the arbitrarily specified pressure value, it is possible to apply the fuel injection amount data by correcting it using an interpolation method.
그리하여 사용되는 연료의 전환에 따라 믹서(310)로 공급되는 연료의 압력이 변동되거나 사용중인 연료의 공급 압력의 변동이 있더라도 원하는 공연비로 가스엔진을 제어할 수 있으며, 이에 따라 가스엔진의 안정적인 구동이 이루어질 수 있으며 배기가스 중의 유해가스를 저감시킬 수 있다.Thus, the gas engine can be controlled at a desired air-fuel ratio even if the pressure of the fuel supplied to the
또한, 상기 점화시기 제어 및 공연비 제어방법은, 상기 믹서(310)로 공급되는 연료의 압력을 측정하는 단계(SB10); 상기 믹서(310)로 공급되는 연료의 압력 기준값의 전후로 특정한 범위 내의 압력값들에 대해 미리 설정된 점화시기 맵 및 연료분사량 맵에서, 상기 믹서(310)로 공급되는 연료의 압력에 해당되는 점화시기 데이터 및 연료분사량 데이터를 조회는 단계(SB20); 상기 믹서(310)로 공급되는 연료의 온도 및 공기의 산소 농도에 따라 상기 조회된 점화시기 데이터 및 연료분사량 데이터를 보정하는 단계(SB30); 및 상기 보정된 점화시기 데이터 및 연료분사량 데이터를 이용해 상기 가스엔진(300) 및 믹서(310)를 제어하는 단계(SB40); 를 포함하여 이루어질 수 있다.Also, the ignition timing control and the air-fuel ratio control method may include: a step SB10 of measuring the pressure of the fuel supplied to the
이는 상기한 공연비 제어방법과 마찬가지로 미리 설정된 연료분사량 맵을 이용해 믹서(310)를 제어하여 공연비를 제어하고, 이와 함께 미리 설정된 점화시기 맵을 이용해 가스엔진(300)의 점화시기를 제어하는 것이다. 그리하여 사용되는 연료의 전환에 따라 믹서(310)로 공급되는 연료의 압력이 변동되거나 사용중인 연료의 공급 압력의 변동이 있더라도 최대 출력으로 가스엔진이 구동되도록 제어할 수 있으며, 원하는 공연비로 가스엔진을 제어할 수 있어, 이에 따라 가스엔진의 출력 저하가 최소화될 수 있어 효율이 향상되고 안정적인 구동이 이루어질 수 있으며 배기가스 중의 유해가스를 저감시킬 수 있다.This is to control the air-fuel ratio by controlling the
또한, 상기 가스엔진(300)을 냉각시키는 라디에이터(520)의 냉각수 및 배기관(370)의 배기열을 이용해 난방에 활용하고, 상기 가스엔진(300)에 연결되어 구동되는 콤프레셔(500)에 의해 압축된 냉매를 이용해 냉방에 활용하며, 상기 가스엔진(300)의 배기관(370)에 설치된 삼원촉매(380)를 통해 유해가스들이 제거된 배기가스를 이용해 이산화탄소의 시비에 활용하는 트라이젠 시스템에서는, 상기 가스엔진(300)의 회전수(rpm) 변동 또는 부하 변동에 대한 점화시기 맵 및 연료분사량 맵을 더 이용해 점화시기 및 공연비를 제어할 수 있다.The cooling water of the
즉, 상기한 트라이젠 시스템에서는 난방, 냉방 및 이산화탄소 시비에 필요한 가스엔진의 회전수나 부하가 변동될 수 있으므로, 가스엔진(300)의 회전수(rpm) 변동 범위 또는 부하 변동 범위에 대한 점화시기 맵 및 연료분사량 맵을 이용해 점화시기 및 공연비를 제어하여, 가스엔진의 출력을 최대로 유지하면서 원하는 공연비로 가스엔진이 구동될 수 있다.That is, in the above-described Traizen system, the number of revolutions or the load of the gas engine required for heating, cooling, and carbon dioxide fertilization may be varied. Therefore, an ignition timing map for the fluctuation range of the rpm or the load fluctuation range of the
또한, 상기 가스엔진(300)에 연결되어 구동되는 발전기(510)에 의해 발생된 전기를 활용하고, 상기 가스엔진(300)을 냉각시키는 라디에이터(520)의 냉각수 및 배기관(370)의 배기열을 이용해 난방에 활용하며, 상기 가스엔진(300)의 배기관(370)에 설치된 삼원촉매(380)를 통해 유해가스들이 제거된 배기가스를 이용해 이산화탄소의 시비에 활용하는 트라이젠 시스템에서는, 상기 가스엔진(300)의 설정된 두 개의 회전수(rpm) 각각에 대한 연료분사량 맵을 더 이용해 공연비를 제어할 수 있다.The cooling water of the
즉, 상기한 트라이젠 시스템에서는 가스엔진(300)에 발전기(510)가 연결되어 구동되므로, 설정된 두 개의 회전수(rpm)인 60hz 전기를 생산하기 위한 1,800rpm 및 50hz 전기를 생산하기 위한 1,500rpm 에 대하여 각각 연료분사량 맵을 이용해 공연비를 제할 수 있도록 하여, 가스엔진의 회전수가 변경되더라도 원하는 공연비로 가스엔진이 구동될 수 있다.That is, in the above-described Traizen system, since the
또한, 본 발명의 트라이젠(tri-generation) 시스템은 상기 가스엔진(300)을 이용해 냉방, 난방 및 이산화탄소 시비에 활용하거나 전기, 난방 및 이산화탄소의 시비에 활용하는 트라이젠 시스템이 될 수 있으며, 이외에도 가스엔진(300)을 이용해 냉방, 난방, 전기 및 이산화탄소 시비 모두에 활용할 수 있는 시스템이나 냉방, 난방, 전기 및 이산화탄소 시비 중 어느 하나 또는 둘 이상이 조합된 시스템 등에 적용될 수도 있다.In addition, the tri-generation system of the present invention can be used as a traizen system that utilizes the
또한, 가스엔진(300)의 람다(λ)를 이론 공연비(λ=1)로 제어하여, 상기 제어부(400)의 람다 제어에 의해 배기가스 중의 질소산화물(NOX)이 저감될 수 있으며, 삼원촉매(380)에 의해 배기가스에 포함된 유해가스인 탄화수소(HC) 및 일산화탄소(CO)가 제거되어, 가스엔진(300)에서 연소된 후 배출되는 배기가스를 바로 온실(700) 내로 공급하여 이산화탄소의 시비가 이루어질 수 있다.Further, by controlling the lambda of the
또한, 상기 가스엔진(300)의 배기관(370)은 이산화탄소 시비용 공급 배관(710)에 연결되고, 상기 공급 배관(710)에는 3웨이 밸브(730)가 설치되어 배출 배관(720)이 분기되도록 연결될 수 있다. 즉, 3웨이 밸브(730)를 제어하여 배기관(370)에 연결된 공급 배관(710)을 통해 온실(700)로 배기가스를 공급하여 이산화탄소 시비에 활용할 수 있으며, 온실(700)에 이산화탄소의 양이 충분한 경우 3웨이 밸브(730)에 연결된 배출 배관(720)을 통해 온실(700)의 외부인 대기 중으로 배기가스를 배출하도록 할 수 있다. 또한, 상기 가스엔진(300)이 작동된 후 삼원촉매(380)가 활성화 온도에 도달하기 전에는 배출 배관(720)을 통해 외부로 배기가스를 배출하고, 삼원촉매(380)가 활성화 온도에 도달하여 배기가스에 포함된 유해가스가 제거된 후에는 이산화탄소 시비용 공급 배관(710)을 통해 온실(700)로 배기가스가 공급될 수 있다. 즉, 가스엔진(300)의 초기 시동 시에는 삼원촉매(380)가 가열되지 않은 상태이므로 배기가스에 포함된 유해가스의 제거 효율이 낮으므로 초기 시동 후 일정시간 동안은 배출 배관(720)을 통해 배기가스를 온실(700)의 외부로 배출하고, 삼원촉매(380)가 가열되어 활성화 온도에 도달한 후에는 배기가스에 포함된 유해가스들의 제거 효율이 높아 유해가스의 농도가 약 50ppm 이하로 줄어들게 되므로 유해가스들이 제거되어 농작물의 생육에 적합한 배기가스를 공급 배관(710)을 통해 온실(700)로 공급하여 이산화탄소의 시비에 사용할 수 있다.The
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It goes without saying that various modifications can be made.
1000 : 액화석유가스 및 천연가스 공용 엔진을 이용한 트라이젠 시스템
100 : 액화석유가스 공급부
110 : 액화석유가스 공급원 120 : 액화석유가스 공급라인
130 : 액화석유가스 공급조절 밸브 140 : 제1 압력 및 온도 센서
150 : 기화기
200 : 천연가스 공급부
210 : 천연가스 공급원 220 : 천연가스 공급라인
230 : 천연가스 공급조절 밸브 240 : 제2 압력 및 온도 센서
250 : 기화기
300 : 가스엔진 310 : 믹서
320 : 메인 조절 밸브 330 : 솔레노이드 밸브
340 : 연료 공급라인 350 : 공급연료 압력센서
360 : 흡기덕트 370 : 배기관
380 : 삼원촉매
400 : 제어부 410 : 전환 스위치
500 : 콤프레셔 510 : 발전기
520 : 라디에이터
600 : 건물
700 : 온실(비닐 하우스, 시설재배 하우스)
710 : 공급 배관 720 : 배출 배관
730 : 3웨이 밸브
810 : 공용 압력조절기 820 : 개폐 밸브
830 : 필터1000: Traigen system using liquefied petroleum gas and natural gas common engine
100: liquefied petroleum gas supply part
110: liquefied petroleum gas supply source 120: liquefied petroleum gas supply line
130: liquefied petroleum gas supply regulating valve 140: first pressure and temperature sensor
150: vaporizer
200: Natural gas supply unit
210: natural gas supply source 220: natural gas supply line
230: natural gas supply regulating valve 240: second pressure and temperature sensor
250: vaporizer
300: Gas engine 310: Mixer
320: main control valve 330: solenoid valve
340: fuel supply line 350: supply fuel pressure sensor
360: intake duct 370: exhaust pipe
380: Three-way catalyst
400: control unit 410:
500: compressor 510: generator
520: Radiator
600: Building
700: Greenhouse (Greenhouse, Facilities House)
710: Supply piping 720: Discharge piping
730: Three Way Valve
810: common pressure regulator 820: opening / closing valve
830: Filter
Claims (14)
상기 가스엔진에 연결되어 가스엔진으로 액화석유가스를 공급할 수 있는 액화석유가스 공급부;
상기 가스엔진에 연결되어 가스엔진으로 천연가스를 공급할 수 있는 천연가스 공급부;
상기 액화석유가스 공급부 또는 천연가스 공급부로부터 연료를 공급받아 가스엔진으로 연료를 분사하는 믹서; 및
상기 액화석유가스 공급부의 연료량 및 천연가스 공급부의 연료량에 따라 어느 하나의 연료를 선택하여 믹서로 공급하는 제어부; 를 포함하여 이루어지며,
상기 믹서로 연료가 공급되는 연료 공급라인에는 공급연료 압력센서가 설치되며, 상기 공급연료 압력센서는 공용 압력조절기와 믹서 사이에 설치되며, 상기 공급연료 압력센서는 제어부에 연결되며,
상기 믹서는 연료 공급라인을 통해 공급되는 연료와 외부의 공기를 혼합하여 가스엔진으로 공급하며,
상기 믹서에는, 연료 공급라인에 연결되어 믹서 내부로의 연료 유입량을 조절하는 메인 조절 밸브 및 연료 공급라인에 연결되어 믹서 내부로의 연료 유입량을 추가적으로 조절하는 솔레노이드 밸브가 병렬로 설치되는 것을 특징으로 하는 액화석유가스 및 천연가스 공용 엔진을 이용한 트라이젠 시스템.
In a trazhen system that utilizes a gas engine for cooling, heating and carbon dioxide fertilizing, or for gas, electric, heating, and carbon dioxide fertilization,
A liquefied petroleum gas supply unit connected to the gas engine and capable of supplying liquefied petroleum gas to the gas engine;
A natural gas supply unit connected to the gas engine and capable of supplying natural gas to the gas engine;
A mixer that receives fuel from the liquefied petroleum gas supply unit or the natural gas supply unit and injects fuel into the gas engine; And
A controller for selecting any one of the fuel according to the fuel amount of the liquefied petroleum gas supply unit and the fuel amount of the natural gas supply unit and supplying the selected fuel to the mixer; And,
A supply fuel pressure sensor is installed in the fuel supply line to which the fuel is supplied to the mixer, the supply fuel pressure sensor is installed between the common pressure regulator and the mixer, the supply fuel pressure sensor is connected to the control unit,
The mixer mixes the fuel supplied through the fuel supply line and the outside air to supply it to the gas engine,
The mixer is provided with a main control valve connected to the fuel supply line for controlling the amount of fuel flowing into the mixer and a solenoid valve connected to the fuel supply line for additionally controlling the amount of fuel flowing into the mixer TRIZEN system using liquefied petroleum gas and natural gas common engine.
상기 가스엔진을 냉각시키는 라디에이터의 냉각수 및 배기관의 배기열을 이용해 난방에 활용하고, 상기 가스엔진에 연결되어 구동되는 콤프레셔에 의해 압축된 냉매를 이용해 냉방에 활용하며, 상기 가스엔진의 배기관에 설치된 삼원촉매를 통해 유해가스들이 제거된 배기가스를 이용해 이산화탄소의 시비에 활용하는 것을 특징으로 하는 액화석유가스 및 천연가스 공용 엔진을 이용한 트라이젠 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the gas engine is used for heating by using cooling water of a radiator for cooling the gas engine and exhaust heat of an exhaust pipe and is utilized for cooling by using refrigerant compressed by a compressor driven by the gas engine, And the exhaust gas from which harmful gases have been removed is utilized for the fertilization of carbon dioxide. The traizen system using the liquefied petroleum gas and natural gas common engine.
상기 가스엔진에 연결되어 구동되는 발전기에 의해 발생된 전기를 활용하고, 상기 가스엔진을 냉각시키는 라디에이터의 냉각수 및 배기관의 배기열을 이용해 난방에 활용하며, 상기 가스엔진의 배기관에 설치된 삼원촉매를 통해 유해가스들이 제거된 배기가스를 이용해 이산화탄소의 시비에 활용하는 것을 특징으로 하는 액화석유가스 및 천연가스 공용 엔진을 이용한 트라이젠 시스템.
The method according to claim 1,
The exhaust gas heat exchanger of the present invention utilizes electricity generated by a generator connected to the gas engine and utilizes the cooling water of a radiator for cooling the gas engine and exhaust heat of an exhaust pipe to heat the exhaust gas. Wherein the gas is used for fertilizing carbon dioxide by using the exhaust gas from which the gases have been removed.
상기 액화석유가스 공급부는, 액화석유가스 공급원에 액화석유가스 공급라인이 연결되어, 상기 액화석유가스 공급라인에 액화석유가스 공급조절 밸브가 설치되고 상기 액화석유가스 공급조절 밸브 전단에 제1 압력 및 온도 센서가 설치되며,
상기 천연가스 공급부는, 천연가스 공급원에 천연가스 공급라인이 연결되어, 상기 천연가스 공급라인에 천연가스 공급조절 밸브가 설치되고 상기 천연가스 공급조절 밸브의 전단에 제2 압력 및 온도 센서가 설치되며,
상기 제어부는, 상기 믹서, 가스엔진, 액화석유가스 공급조절 밸브, 제1 압력 및 온도 센서, 천연가스 공급조절 밸브 및 제2 압력 및 온도 센서에 연결되어, 상기 액화석유가스 공급라인의 압력 및 온도와 상기 천연가스 공급라인의 압력 및 온도에 따라 상기 액화석유가스 공급조절 밸브 및 천연가스 공급조절 밸브 중 어느 하나를 선택적으로 개방시키는 것을 특징으로 하는 액화석유가스 및 천연가스 공용 엔진을 이용한 트라이젠 시스템.
The method according to claim 1,
The liquefied petroleum gas supply unit includes a liquefied petroleum gas supply line connected to a liquefied petroleum gas supply line, a liquefied petroleum gas supply control valve installed in the liquefied petroleum gas supply line, A temperature sensor is installed,
The natural gas supply unit includes a natural gas supply line connected to a natural gas supply source, a natural gas supply control valve installed in the natural gas supply line, a second pressure and temperature sensor disposed in front of the natural gas supply control valve, ,
The control unit is connected to the mixer, the gas engine, the liquefied petroleum gas supply control valve, the first pressure and temperature sensor, the natural gas supply control valve and the second pressure and temperature sensor, And selectively opening one of the liquefied petroleum gas supply control valve and the natural gas supply control valve in accordance with the pressure and temperature of the natural gas supply line. .
상기 액화석유가스 공급부 및 천연가스 공급부는 병렬로 연결되어 두 가지 연료 중 자동으로 선택되는 하나의 연료가 공용 압력조절기를 통해 상기 믹서로 공급되는 것을 특징으로 하는 액화석유가스 및 천연가스 공용 엔진을 이용한 트라이젠 시스템.
5. The method of claim 4,
Wherein the liquefied petroleum gas supply unit and the natural gas supply unit are connected in parallel so that one fuel selected automatically from the two fuels is supplied to the mixer through a common pressure regulator. TRIZEN System.
상기 믹서로 공급되는 연료의 압력 기준값 전후의 특정한 범위 내에서 공급 연료의 압력 변동이 있는 경우에는, 솔레노이드 밸브가 닫혀있는 상태에서 메인 조절 밸브 만을 이용해 믹서의 내부로 유입되는 연료량을 조절하여 원하는 공연비로 제어하며,
상기 믹서로 공급되는 연료의 압력 변동이 특정한 범위를 벗어나 더 낮은 압력으로 공급되는 경우에는, 추가적으로 연료가 더 유입될 수 있도록 솔레노이드 밸브를 개방한 상태에서 메인 조절 밸브를 조절하여 믹서의 내부로 유입되는 연료량을 조절하여 원하는 공연비로 제어하며,
선택되는 연료에 따른 점화시기 제어, 공용 압축비 적용 및 믹서로 공급되는 연료의 압력 변동에 따른 공연비 제어 중 어느 하나 또는 둘 이상의 방법을 이용해 가스엔진을 제어하는 것을 특징으로 하는 액화석유가스 및 천연가스 공용 엔진을 이용한 트라이젠 시스템의 제어방법.
The gas engine of the TRIZEN system, which is used for cooling, heating and carbon dioxide fertilization by using a gas engine or for gasification of electricity, heating and carbon dioxide using a gas engine, is supplied with a mixer which mixes fuel and air, A control method of a tragene system using a liquefied petroleum gas and a natural gas common engine according to any one of claims 1 to 5, wherein any one of liquefied petroleum gas and natural gas is selected and supplied to a mixer,
When there is a pressure fluctuation of the supplied fuel within a specific range before or after the pressure reference value of the fuel supplied to the mixer, the amount of fuel flowing into the mixer is adjusted using only the main control valve in a state where the solenoid valve is closed, Control,
When the pressure fluctuation of the fuel supplied to the mixer is supplied at a lower pressure beyond a specific range, the main control valve is adjusted to open the solenoid valve so that fuel can be further introduced into the mixer Controlling the fuel amount to a desired air-fuel ratio,
Characterized in that the gas engine is controlled by using one or more of the following methods: controlling the ignition timing according to the selected fuel, applying the common compression ratio, and controlling the air-fuel ratio according to the pressure fluctuation of the fuel supplied to the mixer Control method of traizen system using engine.
상기 점화시기 제어방법은,
상기 액화석유가스 및 천연가스 연료 각각에 대하여, 상기 가스엔진에 작용하는 부하의 변동에 따라 점화시기 진각 정도 조절하는 것을 특징으로 하는 액화석유가스 및 천연가스 공용 엔진을 이용한 트라이젠 시스템의 제어방법.
9. The method of claim 8,
The ignition timing control method includes:
Wherein the ignition timing advancing degree of each of the liquefied petroleum gas and the natural gas fuel is adjusted in accordance with a variation of a load acting on the gas engine.
상기 공용 압축비 적용방법은,
상기 액화석유가스 및 천연가스 연료에 대하여 노킹이 발생하지 않는 공용 압축비를 갖는 가스엔진을 사용하는 것을 특징으로 하는 액화석유가스 및 천연가스 공용 엔진을 이용한 트라이젠 시스템의 제어방법.
9. The method of claim 8,
The common compression ratio applying method includes:
Wherein a gas engine having a common compression ratio in which knocking does not occur with respect to the liquefied petroleum gas and the natural gas fuel is used.
상기 공연비 제어방법은,
상기 믹서로 공급되는 연료의 압력을 측정하는 단계(SA10);
상기 믹서로 공급되는 연료의 압력 기준값의 전후로 특정한 범위 내의 압력값들에 대해 미리 설정된 연료분사량 맵에서, 상기 믹서로 공급되는 연료의 압력에 해당되는 연료분사량 데이터를 조회는 단계(SA20);
상기 믹서로 공급되는 연료의 온도 및 공기의 산소 농도에 따라 상기 조회된 연료분사량 데이터를 보정하는 단계(SA30); 및
상기 보정된 연료분사량 데이터를 이용해 상기 믹서를 제어하는 단계(SA40); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액화석유가스 및 천연가스 공용 엔진을 이용한 트라이젠 시스템의 제어방법.
9. The method of claim 8,
In the air-fuel ratio control method,
Measuring a pressure of fuel supplied to the mixer (SA10);
(SA20) of the fuel injection quantity data corresponding to the pressure of the fuel supplied to the mixer in a fuel injection quantity map previously set for pressure values within a specific range before and after the pressure reference value of the fuel supplied to the mixer;
(SA30) correcting the searched fuel injection quantity data according to the temperature of the fuel supplied to the mixer and the oxygen concentration of the air; And
Controlling the mixer using the corrected fuel injection amount data (SA40); And a control unit for controlling the operation of the tragic system using the liquefied petroleum gas and the natural gas common engine.
상기 점화시기 제어 및 공연비 제어방법은,
상기 믹서로 공급되는 연료의 압력을 측정하는 단계(SB10);
상기 믹서로 공급되는 연료의 압력 기준값의 전후로 특정한 범위 내의 압력값들에 대해 미리 설정된 점화시기 맵 및 연료분사량 맵에서, 상기 믹서로 공급되는 연료의 압력에 해당되는 점화시기 데이터 및 연료분사량 데이터를 조회는 단계(SB20);
상기 믹서로 공급되는 연료의 온도 및 공기의 산소 농도에 따라 상기 조회된 점화시기 데이터 및 연료분사량 데이터를 보정하는 단계(SB30); 및
상기 보정된 점화시기 데이터 및 연료분사량 데이터를 이용해 상기 가스엔진 및 믹서를 제어하는 단계(SB40); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액화석유가스 및 천연가스 공용 엔진을 이용한 트라이젠 시스템의 제어방법.
9. The method of claim 8,
The ignition timing control and the air-
Measuring a pressure of fuel supplied to the mixer (SB10);
The ignition timing data and the fuel injection amount data corresponding to the pressure of the fuel supplied to the mixer are inquired in the ignition timing map and the fuel injection amount map previously set for the pressure values within a specific range before and after the pressure reference value of the fuel supplied to the mixer (Step SB20);
(SB30) correcting the searched ignition timing data and the fuel injection amount data according to the temperature of the fuel supplied to the mixer and the oxygen concentration of the air; And
(SB40) controlling the gas engine and the mixer using the corrected ignition timing data and fuel injection amount data; And a control unit for controlling the operation of the tragic system using the liquefied petroleum gas and the natural gas common engine.
상기 가스엔진을 냉각시키는 라디에이터의 냉각수 및 배기관의 배기열을 이용해 난방에 활용하고, 상기 가스엔진에 연결되어 구동되는 콤프레셔에 의해 압축된 냉매를 이용해 냉방에 활용하며, 상기 가스엔진의 배기관에 설치된 삼원촉매를 통해 유해가스들이 제거된 배기가스를 이용해 이산화탄소의 시비에 활용하는 트라이젠 시스템에서는,
상기 가스엔진의 회전수(rpm) 변동 또는 부하 변동에 대한 점화시기 맵 및 연료분사량 맵을 더 이용해 점화시기 및 공연비를 제어하는 것을 특징으로 하는 액화석유가스 및 천연가스 공용 엔진을 이용한 트라이젠 시스템의 제어방법.
13. The method of claim 12,
Wherein the gas engine is used for heating by using cooling water of a radiator for cooling the gas engine and exhaust heat of an exhaust pipe and is utilized for cooling by using refrigerant compressed by a compressor driven by the gas engine, In the TRIZENE system, which utilizes the exhaust gas from which harmful gases have been removed through the use of the exhaust gas to fertilize the carbon dioxide,
Wherein the ignition timing map and the fuel injection amount map for the fluctuation of the rpm of the gas engine or the load fluctuation are further used to control the ignition timing and the air-fuel ratio. Control method.
상기 가스엔진에 연결되어 구동되는 발전기에 의해 발생된 전기를 활용하고, 상기 가스엔진을 냉각시키는 라디에이터의 냉각수 및 배기관의 배기열을 이용해 난방에 활용하며, 상기 가스엔진의 배기관에 설치된 삼원촉매를 통해 유해가스들이 제거된 배기가스를 이용해 이산화탄소의 시비에 활용하는 트라이젠 시스템에서는,
상기 가스엔진의 설정된 두 개의 회전수(rpm) 각각에 대한 연료분사량 맵을 더 이용해 공연비를 제어하는 것을 특징으로 하는 액화석유가스 및 천연가스 공용 엔진을 이용한 트라이젠 시스템의 제어방법.12. The method of claim 11,
The exhaust gas heat exchanger of the present invention utilizes electricity generated by a generator connected to the gas engine and utilizes the cooling water of a radiator for cooling the gas engine and exhaust heat of an exhaust pipe to heat the exhaust gas. In the TRIZENE system, which utilizes the exhaust gas from which gases have been removed to fertilize the carbon dioxide,
Wherein the air-fuel ratio is controlled by further using a fuel injection amount map for each of the two predetermined rpm of the gas engine to control the air-fuel ratio.
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KR1020150113044A KR101712904B1 (en) | 2015-08-11 | 2015-08-11 | Tri-generation system using engine to selectively use liquefied petroleum gas and natural gas, and control method thereof |
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