KR101769438B1 - Tri-gen system for horticulture utilizing ultra low emission gas engine skill with low pressure fuel condition - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 초저압 저공해 가스엔진기술을 이용한 시설원예용 트라이젠 시스템에 관한 것으로, 가스엔진을 이용해 냉방, 난방 및 이산화탄소 시비에 활용하거나 가스엔진을 이용해 전기, 난방 및 이산화탄소 시비에 활용하는 트라이젠 시스템에서, 가스엔진으로 초저압의 가스 연료가 공급되는 상태에서 연소된 후 배출되는 배기가스 중의 유해가스 농도를 정밀하게 제어할 수 있도록 함으로써, 시설원예용 하우스에 이산화탄소 시비를 위해 공급되는 배기가스 중의 유해가스 농도를 농작물의 생육에 필요한 기준치 이하가 되도록 할 수 있는 초저압 저공해 가스엔진기술을 이용한 시설원예용 트라이젠 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a trailer system for facility horticulture using an ultra low pressure, low-pollution gas engine technology, which is used for cooling, heating and carbon dioxide fertilization using a gas engine or a traizen system for utilization of electricity, heating and carbon dioxide It is possible to precisely control the concentration of the noxious gas in the exhaust gas discharged after being burned in the state where the ultra low pressure gaseous fuel is supplied to the gas engine so that the harmful gas in the exhaust gas supplied for the carbon dioxide application to the facility horticultural house Low-pressure, low-pollution gas engine technology capable of making the concentration of the gas equal to or lower than a reference value required for growing the crop.
일반적으로 가스엔진을 사용한 발전기나 지에치피(GHP; Gas engine Heat Pump)를 이용한 트라이젠 시스템은 값싼 가스연료(천연가스, 도시가스 등)를 사용해 난방(급탕), 냉방 및 이산화탄소 시비를 할 수 있도록 구성되며, 가스엔진에 의해 구동되는 발전기를 이용해 발전을 하여 전기를 공급할 수 있도록 구성된다.In general, a generator using a gas engine or a trailer system using a gas engine heat pump (GHP) can be used for heating (hot water supply), cooling and carbon dioxide application using cheap gas fuel (natural gas, city gas, etc.) And is configured to generate electric power by using a generator driven by a gas engine.
이때, 종래의 발전기나 지에치피를 이용한 트라이젠 시스템은 도 1과 같이 가스엔진이나 가스터빈과 같은 연소기(101)가 구동됨으로써 발전기(102)가 발전을 하여 온실(200) 내의 조명장치(230)와 같은 전기장치에 전기를 공급하는 전기 공급 수단과, 연소기(101)가 작동함으로써 발생되는 배기열과 연소기를 냉각 한 후 승온된 냉각수를 이용해 열교환기(110)에서 열교환된 온수를 온실(200)의 난방에 이용할 수 있도록 하는 난방 공급 수단과, 연소기(101)기 작동함으로써 발생되는 배기가스 중의 이산화탄소를 온실의 이산화탄소 시비에 활용할 수 있도록 하는 이산화탄소 공급 수단으로 구성된다. 이때, 이산화탄소는 난방용 온수에 용해된 상태로 통합배관시스템(130)을 통해 이동되어, 정제된 이산화탄소만이 온실의 이산화탄소 시비에 사용되도록 하고 있다.1, 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 직접 활용하기 어렵다.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
이에 따라 가스엔진의 배기관을 통해 배출되는 배기가스를 비닐하우스나 대규모 시설원예단지 등에 직접 공급하여 사용할 수 있도록, 농작물 생육에 필요한 유해가스 농도 이하로 배기가스를 제어하여, 시설원예단지에 안정적이며 용이하게 활용할 수 있는 트라이젠 시스템 및 이의 제어방법이 필요하다.Accordingly, the exhaust gas discharged from the exhaust pipe of the gas engine can be directly supplied to a green house or a large-scale facility gardening complex and controlled so that the exhaust gas can be controlled to a level lower than the concentration of the harmful gas necessary for growing the crop, A TRIZEN system and a control method thereof are needed.
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 시스템에서, 가스엔진으로 초저압의 가스 연료가 공급되는 상태에서 연소된 후 배출되는 배기가스 중의 유해가스 농도를 정밀하게 제어할 수 있도록 하되, 시설원예용 하우스에 이산화탄소 시비를 위해 공급되는 배기가스 중의 유해가스 농도를 농작물의 생육에 필요한 기준치 이하가 되도록 하되, 배기가스에 포함된 유해가스 중의 하나인 질소산화물(NOx)의 농도가 0(zero) 또는 0에 가깝게 유지될 수 있는 초저압 저공해 가스엔진기술을 이용한 시설원예용 트라이젠 시스템을 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 In the state where the ultra low pressure gas fuel is supplied to the gas engine, it is possible to precisely control the concentration of the noxious gas in the exhaust gas which is discharged after being burned. However, the harmful gas in the exhaust gas supplied for the carbon dioxide application to the facility horticultural house Gas low-pollution gas engine technology capable of keeping the concentration of nitrogen oxides (NOx), which is one of noxious gases contained in the exhaust gas, close to zero or close to zero, The present invention provides a trailer system for facility horticulture.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 초저압 저공해 가스엔진기술을 이용한 시설원예용 트라이젠 시스템은, 가스엔진을 이용해 냉방, 난방 및 이산화탄소 시비에 활용하거나 가스엔진을 이용해 전기, 난방 및 이산화탄소 시비에 활용하는 트라이젠 시스템에 있어서, 상기 가스엔진의 배기관에 설치되어 배기가스에 포함된 유해가스들을 제거하는 제1삼원촉매; 상기 배기가스의 유동방향으로 상기 제1삼원촉매의 전방에 설치되는 전방 산소센서와 후방에 설치되는 후방 산소센서; 및 상기 가스엔진 및 산소센서들에 연결되어 가스엔진을 제어하는 제어부; 를 포함하여 이루어지며, 상기 가스엔진으로는 0.03kPa 이하인 초저압의 가스연료가 공급되며, 상기 제어부에서는 가스엔진의 람다(λ)의 평균을 이론공연비보다 낮도록 리치 상태로 제어하되, 배기가스 중의 질소산화물(NOx)의 농도가 농작물의 생육에 필요한 기준치 이하이면서 배기가스 중의 일산화탄소(CO)의 농도보다 낮게 유지되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.In order to accomplish the above object, the present invention provides a tracing system for a horticulture using an ultra-low pressure low-pollution gas engine technology, which utilizes a gas engine for cooling, heating, and carbon dioxide fertilization or uses a gas engine for electricity, heating, A first three-way catalyst installed in an exhaust pipe of the gas engine to remove noxious gases contained in the exhaust gas; A front oxygen sensor disposed in front of the first three-way catalyst in a flow direction of the exhaust gas; And a control unit connected to the gas engine and the oxygen sensors to control the gas engine; Wherein the gas engine is supplied with an ultra low pressure gaseous fuel of 0.03 kPa or less and the control unit controls the average of the lambda of the gas engine to a rich state so as to be lower than the stoichiometric air fuel ratio, And the concentration of nitrogen oxides (NOx) is controlled to be lower than the reference value required for growing the crop and lower than the concentration of carbon monoxide (CO) in the exhaust gas.
또한, 상기 배기가스 중의 일산화탄소 농도는 농작물의 생육에 필요한 기준치 이하이면서 특정한 설정값 이상으로 유지되도록 제어되는 것을 특징으로 한다.Further, the concentration of carbon monoxide in the exhaust gas is controlled so as to be equal to or lower than a specific set value while being equal to or less than a reference value required for growth of the crop.
또한, 상기 농작물의 생육에 필요한 배기가스 중의 유해가스 농도 기준치는 50ppm이고, 상기 일산화탄소의 농도는 0.2ppm 내지 16.3ppm 으로 제어되며, 상기 질소산화물의 농도는 0ppm 내지 0.2ppm 으로 제어되는 것을 특징으로 한다.Also, the reference value of the noxious gas concentration in the exhaust gas required for growing the crop is 50 ppm, the concentration of the carbon monoxide is controlled to 0.2 ppm to 16.3 ppm, and the concentration of the nitrogen oxide is controlled to 0 ppm to 0.2 ppm .
또한, 상기 일산화탄소의 농도는 가스엔진의 회전수 및 부하에 따라 제어되되, 상기 가스엔진의 회전수 및 부하가 낮으면 일산화탄소의 농도가 낮게 제어되고 상기 가스엔진의 회전수 및 부하가 높으면 일산화탄소의 농도가 높게 제어되는 것을 특징으로 한다.The concentration of the carbon monoxide is controlled according to the number of revolutions and the load of the gas engine. If the revolution speed and the load of the gas engine are low, the concentration of the carbon monoxide is controlled to be low. Is controlled to be high.
또한, 상기 가스엔진의 배기관에 설치되어 배기가스에 포함된 유해가스들을 제거하는 제2삼원촉매를 더 포함하여 이루어지며, 상기 제2삼원촉매는 배기가스의 유동방향으로 상기 후방 산소센서의 후방에 설치되는 것을 특징으로 한다.The second three-way catalyst is installed in the exhaust pipe of the gas engine to remove noxious gases contained in the exhaust gas. The second three-way catalyst is disposed behind the rear oxygen sensor in the flow direction of the exhaust gas Is installed.
또한, 상기 제어부에 미리 설정되어 입력되어 있는 기초 연료량에 전방 산소센서에서 측정되는 값에 의해 보정되는 연료량 및 후방 산소센서에서 측정되는 값에 의해 보정되는 연료량을 더해, 상기 가스엔진으로 공급되는 연료량이 보정되도록 제어되는 것을 특징으로 한다.In addition, it is preferable that the amount of fuel corrected by the value measured by the front oxygen sensor and the amount of fuel corrected by the value measured by the rear oxygen sensor are added to the basic fuel amount set in advance in the control unit, And is corrected to be corrected.
또한, 상기 가스엔진에는 공급되는 가스연료와 공기와의 혼합을 위한 믹서가 설치되며, 상기 믹서에는 가스연료의 공급량을 조절할 수 있는 공연비 제어 밸브가 설치되며, 상기 공연비 제어 밸브에 의해 가스연료의 공급량이 선형적으로 변하도록 조절되는 것을 특징으로 한다.The gas engine is provided with a mixer for mixing the gaseous fuel and the air supplied thereto. The mixer is provided with an air-fuel ratio control valve capable of controlling the supply amount of the gaseous fuel, and the gas- Is adjusted to be linearly changed.
또한, 상기 공연비 제어 밸브는 가스연료가 공급되는 유로의 개구가 사각형 단면으로 형성되며, 상기 공연비 제어 밸브는 서보모터 또는 스텝모터에 연결된 조절판을 포함하여 이루어져, 상기 조절판이 개구의 단면과 나란한 방향으로 이동되어 개구의 개방된 면적이 선형적으로 변하도록 조절되는 것을 특징으로 한다.Also, the air-fuel ratio control valve may be configured such that the opening of the passage through which the gaseous fuel is supplied is formed in a rectangular cross-section, and the air-fuel ratio control valve includes a servo motor or a throttle plate connected to the step motor, So that the open area of the opening is adjusted to change linearly.
또한, 상기 믹서는, 공기가 유동되는 공기 유로와 가스연료가 유동되는 연료 유로가 서로 연통되도록 형성되며, 상기 공기와 가스연료가 혼합되어 혼합기가 유동되는 혼합기 유로가 형성되는 몸체; 및 상기 몸체에 형성된 공기 유로의 내주면에 밀착 결합되되, 상기 공기 유로와 연료 유로가 만나는 부분에 배치되는 코어; 를 포함하여 이루어지되, 상기 코어는 링 형태로 형성되어 외주면에 원주방향을 따라 오목한 홈이 형성되어 상기 홈이 연료 유로와 연결되며, 상기 홈에는 내측을 향해 다수의 관통홀이 형성되되 원주방향을 따라 다수의 관통홀이 이격되어 배치되는 것을 특징으로 한다.The mixer may include a body formed with an air passage through which the air flows and a fuel passage through which the gaseous fuel flows, and a mixer flow path through which the air and the gaseous fuel are mixed to flow the mixture; And a core which is tightly coupled to an inner circumferential surface of an air flow path formed in the body, the core being disposed at a portion where the air flow path and the fuel flow path meet; Wherein the core is formed in a ring shape and has a concave groove formed along a circumferential direction on an outer circumferential surface thereof so that the groove is connected to the fuel flow path and a plurality of through holes are formed in the groove toward the inside, And the plurality of through holes are spaced apart from each other.
본 발명의 초저압 저공해 가스엔진기술을 이용한 시설원예용 트라이젠 시스템은, 배기가스에 포함된 유해가스의 농도가 농작물의 생육에 필요한 농도 이하로 유지되면서 유해가스 중의 하나인 질소산화물(NOx)의 농도가 0(zero) 또는 0에 가깝게 유지될 수 있어, 시설원예용 단지의 이산화탄소 시비에 안정적이며 용이하게 활용할 수 있는 장점이 있다.The tricegen system for facility horticulture using the ultra low pressure low-emission low-emission gas engine technology of the present invention is a system in which the concentration of the noxious gas contained in the exhaust gas is maintained below the concentration required for the growth of the crop, The concentration can be maintained close to zero or zero, which is advantageous in that it can be stably and easily utilized in the carbon dioxide application of the facility horticultural complex.
도 1은 종래의 발전기나 지에치피(GHP)를 이용해 온실에 이산화탄소 시비를 할 수 있는 트라이젠 시스템을 나타낸 구성도.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 초저압 저공해 가스엔진기술을 이용한 시설원예용 트라이젠 시스템을 나타낸 구성도 및 개념도.
도 4는 전방 산소센서 만을 이용해 이론공연비로 제어한 상태에서의 배기가스 중의 유해가스 농도를 나타낸 그래프.
도 5는 전방 산소센서 및 후방 산소센서를 이용해 이론공연비로 제어한 상태에서의 배기가스 중의 유해가스 농도를 나타낸 그래프.
도 6은 본 발명에 따른 제1삼원촉매의 전방과 후방에 설치된 전방 산소센서 및 후방 산소센서를 이용해 람다의 평균을 이론공연비보다 낮게(리치 하게) 제어한 상태에서의 배기가스 중의 유해가스 농도를 나타낸 그래프.
도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 특정한 설정값 이상으로 배기가스 중의 일산화탄소의 농도가 유지되도록 제어되지 않았을 경우 질소산화물의 농도를 나타낸 그래프.
도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 제2삼원촉매가 더 설치된 상태에서 특정한 설정값 이상으로 배기가스 중의 일산화탄소의 농도가 유지되도록 제어되었을 경우 가스엔진의 회전수 별 질소산화물의 농도를 나타낸 그래프.
도 11은 본 발명에 따른 연료량 보정을 위한 제어 방법을 나타낸 그래프.
도 13은 본 발명에 따른 가스엔진에 설치된 믹서, 공연비 제어 밸브 및 가스연료 공급 라인의 구성을 나타낸 구성도.
도 14 내지 도 16은 본 발명에 따른 믹서 및 공연비 제어 밸브를 나타낸 사시도, A방향으로 본 우측면도 및 단면도.
도 17은 본 발명에 따른 믹서로 유입되는 공연비 제어 밸브의 개구 면적이 선형적으로 조절되는 것을 나타낸 그래프.
도 18 및 도 19는 본 발명에 따른 코어를 나타낸 단면도 및 BB방향 단면도.FIG. 1 is a block diagram showing a conventional TGG system capable of applying carbon dioxide to a greenhouse using a generator or a GHP. FIG.
FIG. 2 and FIG. 3 are a structural view and a conceptual view illustrating a trailer system for facility horticulture using an ultra low pressure, low pollution gas engine technology according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph showing the concentration of noxious gas in the exhaust gas under the control of the stoichiometric air-fuel ratio using only the front oxygen sensor.
5 is a graph showing the concentration of noxious gas in the exhaust gas under the control of the stoichiometric air-fuel ratio using the front oxygen sensor and the rear oxygen sensor.
6 is a graph showing the relation between the concentration of noxious gas in the exhaust gas and the concentration of noxious gas in the state where the average of lambda is controlled to be lower (stricter) than the stoichiometric air-fuel ratio using a front oxygen sensor and a rear oxygen sensor provided in front of and behind the first three- The graph shown.
FIGS. 7 and 8 are graphs showing concentrations of nitrogen oxides when the concentration of carbon monoxide in the exhaust gas is not controlled to be higher than a specific set value according to the present invention.
FIG. 9 and FIG. 10 are graphs showing the concentrations of nitrogen oxides according to the number of revolutions of the gas engine when the concentration of carbon monoxide in the exhaust gas is controlled to be higher than a specific set value in the state where the second three-way catalyst according to the present invention is further installed.
11 is a graph showing a control method for the fuel amount correction according to the present invention.
13 is a block diagram showing a configuration of a mixer, an air-fuel ratio control valve, and a gas fuel supply line provided in a gas engine according to the present invention.
FIGS. 14 to 16 are a perspective view showing a mixer and an air-fuel ratio control valve according to the present invention, a right side view and a sectional view as viewed in a direction A, respectively.
17 is a graph showing that the opening area of the air-fuel ratio control valve introduced into the mixer according to the present invention is linearly adjusted.
Figs. 18 and 19 are a cross-sectional view and a cross-sectional view in the BB direction of the core according to the present invention;
이하, 상기한 바와 같은 본 발명의 초저압 저공해 가스엔진기술을 이용한 시설원예용 트라이젠 시스템을 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the tragene system for facility horticulture using the ultra low pressure and low-pollution gas engine technology of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
<실시예 1>≪ Example 1 >
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 초저압 저공해 가스엔진기술을 이용한 시설원예용 트라이젠 시스템을 나타낸 구성도 및 개념도이며, 도 6은 본 발명에 따른 제1삼원촉매의 전방과 후방에 설치된 전방 산소센서 및 후방 산소센서를 이용해 람다의 평균을 이론공연비보다 낮게(리치 하게) 제어한 상태에서의 배기가스 중의 유해가스 농도를 나타낸 그래프이다.2 and 3 are a structural view and a conceptual view showing a trazhen system for facility horticulture using an ultra low pressure and low pollution gas engine technology according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a graph showing the concentration of noxious gas in the exhaust gas in a state in which the average of lambda is controlled to be lower (stricterly) than the stoichiometric air-fuel ratio using a front oxygen sensor and a rear oxygen sensor provided at the rear.
도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 초저압 저공해 가스엔진기술을 이용한 시설원예용 트라이젠 시스템은, 가스엔진(100)을 이용해 냉방, 난방 및 이산화탄소 시비에 활용하거나 가스엔진(100)을 이용해 전기, 난방 및 이산화탄소 시비에 활용하는 트라이젠 시스템에 있어서, 상기 가스엔진(100)의 배기관(110)에 설치되어 배기가스에 포함된 유해가스들을 제거하는 제1삼원촉매(410); 상기 배기가스의 유동방향으로 상기 제1삼원촉매(410)의 전방에 설치되는 전방 산소센서(430)와 후방에 설치되는 후방 산소센서(440); 및 상기 가스엔진(100) 및 산소센서(430,440)들에 연결되어 가스엔진(100)을 제어하는 제어부(500); 를 포함하여 이루어지며, 상기 가스엔진(100)으로는 0.03kPa 이하인 초저압의 가스연료가 공급되며, 상기 제어부(500)에서는 가스엔진(100)의 람다(λ)의 평균을 이론공연비보다 낮도록 리치 상태로 제어하되, 배기가스 중의 질소산화물(NOx)의 농도가 농작물의 생육에 필요한 기준치 이하이면서 배기가스 중의 일산화탄소(CO)의 농도보다 낮게 유지되도록 제어하도록 구성될 수 있다.As shown in the drawing, the trazhen system for facility horticulture using the ultra low pressure and low pollution gas engine technology according to an embodiment of the present invention can be utilized for cooling, heating and carbon dioxide fertilization using the
우선, 본 발명의 일 실시예에 따른 초저압 저공해 가스엔진기술을 이용한 시설원예용 트라이젠 시스템은, 가스엔진(100)을 구동시켜 가스엔진에서 발생되는 열과 구동력을 이용해 난방, 냉방 및 이산화탄소의 시비에 활용할 수 있도록 할 수 있다. 또는 가스엔진(100)을 구동시켜 가스엔진의 구동력과 열을 이용해 전기, 난방 및 이산화탄소 시비에 활용할 수 있도록 할 수 있다. 이때, 난방은 가스엔진(100)의 냉각을 위한 냉각수가 순환되는 라디에이터(200)에 온수배관 통해 온수탱크와 연결하여 시설원예용 하우스(700)의 난방 및 온수로 활용될 수 있다. 그리고 냉방은 가스엔진(100)에 연결되어 구동되는 콤프레셔(300)를 이용해 냉매를 압축하여 이 압축된 냉매를 이용해 시설원예용 하우스(700)의 냉방에 활용할 수 있다. 또는 압축된 냉매를 이용한 히트펌프를 사용해 난방과 냉방을 전환하여 활용될 수도 있다. 또한, 전기는 가스엔진(100)에 연결되어 구동되는 발전기(600)를 통해 시설원예용 하우스(700)의 조명 등에 활용할 수 있다. 또한, 이산화탄소는 가스엔진(100)에서 연소된 후 배기관(110)을 통해 배출되는 배기가스에서 유해가스들을 제거하여 유해가스의 농도를 저감시킨 후 시설원예용 하우스(700)에 공급하여 배기가스에 포함된 이산화탄소가 활용될 수 있다.First, the trailer system for facility horticulture using the ultra-low pressure low-pollution gas engine technology according to an embodiment of the present invention drives the
가스엔진(100)은 비교적 값이 싼 액화석유가스(LPG), 천연가스, 도시가스, 바이오가스 및 신재생연료 등의 가스연료를 사용해 구동되는 엔진이 될 수 있다. 그리고 라디에이터(200)는 가스엔진(100)에 연결되어 냉각수가 순환되면서 가스연료의 연소에 의해 발생되는 열을 냉각시킬 수 있다. 이때, 라디에이터(200)는 가스엔진(100)의 구동축에 연결되어 구동되는 쿨링팬에 의해 냉각될 수 있으며, 가열된 냉각수는 라디에이터(200)에 연결된 별도의 온수탱크로 보내져 난방 및 온수로 사용될 수 있고 라디에이터(200)에 차가운 냉각수가 공급되어 냉각수가 보충될 수 있다. 또한, 콤프레셔(300)는 가스엔진(100)의 구동축에 연결되며, 가스엔진(100)에 의해 콤프레셔(300)가 구동되어 냉매를 압축시키는 역할을 할 수 있다.The
제1삼원촉매(410)는 가스엔진(100)의 배기관(110)에 설치되어, 가스엔진(100)의 연소실에서 연소되어 배출되는 배기가스에 포함된 유해가스들을 제거하여 배기가스 중의 유해가스 농도를 저감시키며, 배기관(110)을 통해 배출되는 배기가스를 직접 시설원예용 하우스(700)에 공급하여 이산화탄소 시비에 활용할 수 있으며, 배기가스에 포함된 이산화탄소가 및 질소가 활용될 수 있다.The first three-
전방 산소센서(430) 및 후방 산소센서(440)는 제1삼원촉매(410)의 전방과 후방에 설치될 수 있다. 즉, 배기가스의 유동방향으로 제1삼원촉매(410)의 전방에 전방 산소센서(430)가 설치되어, 제1삼원촉매(410)를 거치기 전인 가스엔진(100)에서 연소된 후 배출된 배기가스 중의 산소 농도를 측정할 수 있다. 그리고 배기가스의 유동방향으로 제1삼원촉매(410)의 후방에 후방 산소센서(440)가 설치되어, 제1삼원촉매(410)를 거친 후 유해가스들이 제거된 상태에서의 배기가스 중의 산소 농도를 측정할 수 있다.The
제어부(500)는 가스엔진(100)에 연결되어 가스엔진(100)을 제어하되, 산소센서(430,440)들에 연결되어 산소센서(430,440)들에서 측정된 산소 농도에 따라 가스엔진(100)을 제어할 수 있다.The
이때, 가스엔진(100)으로는 0.03kPa 이하인 초저압의 가스연료가 공급되며, 상기 제어부(500)에서는 가스엔진(100)의 람다(λ)의 평균을 이론공연비보다 낮도록 리치 상태로 제어하되, 배기가스 중의 질소산화물(NOx)의 농도가 농작물의 생육에 필요한 기준치 이하이면서 배기가스 중의 일산화탄소(CO)의 농도보다 낮게 유지되도록 제어하도록 구성될 수 있다. 여기에서 일반적으로 사용되는 가스연료의 공급 압력은 2.5kPa 내지 2.8kPa 이며 보통 2.7kPa 로 공급되는데, 본 발명에서는 배기가스 중의 유해가스 저감을 위해 가스엔진(100)으로 0.03kPa 이하인 초저압의 가스연료가 공급될 수 있다. 이때, 압력이 -0.2kPa 내지 0.03kPa 인 가스연료가 믹서(180)로 공급되며, 믹서(180)에서 공기와 가스연료가 혼합되어 혼합기가 가스엔진(100)의 연소실 내로 유입될 수 있다. 그리고 제어부(500)를 통해 가스엔진(100)의 람다(λ)의 평균을 이론공연비보다 낮도록 리치 상태로 제어하되, 배기가스 중의 질소산화물(NOx)의 농도가 농작물의 생육에 필요한 기준치 이하이면서 배기가스 중의 일산화탄소(CO)의 농도보다 낮게 유지되도록 제어하도록 구성될 수 있다. 즉, 일례로 람다(λ)의 평균을 이론공연비보다 약간 낮은 리치 상태로 제어하여, 람다(λ)의 평균을 이론공연비로 제어할 때 보다 일산화탄소의 농도는 더 높게 나오지만 농작물의 생육에 필요한 기준치 이하로 유지되며, 질소산화물의 농도도 농작물의 생육에 필요한 기준치 이하로 유지되면서 농도가 많이 낮아질 수 있다. 즉, 람다(λ)의 평균을 이론공연비보다 낮은 리치 상태가 되도록 제어하면 이론공연비로 연소되도록 제어될 때에 비해 상대적으로 혼합기 중의 가스연료량이 많아지게 되고, 이에 따라 혼합기 중의 산소량이 적어지게 되어, 배기가스 중의 일산화탄소(CO) 농도 및 탄화수소(HC)의 농도는 약간 증가하지만 질소산화물(NOx)의 농도가 매우 낮은 상태로 유지될 수 있다. 이때, 배기가스 중의 질소산화물, 이산화탄소 및 탄화수소의 각각의 농도는 농작물의 생육에 필요한 기준치 이하로 유지될 수 있고, 질소산화물의 농도가 일산화탄소의 농도보다 낮게 유지되며, 일산화탄소의 농도와 탄화수소의 농도는 서로 유사하게 나타나며 일정한 농도로 유지될 수 있다.At this time, the
그리하여 일례로 도 4와 같이 배기가스 중의 일산화탄소의 농도가 농작물의 생육에 필요한 기준치인 50ppm 이하로 유지되더라도, 전방 산소센서(430)만을 이용해 제어했을 경우에는 질소산화물의 농도가 기준치를 초과하는 경우가 발생하게 된다. 그리고 도 5와 같이 전방 산소센서(430)와 후방 산소센서(440)를 함께 이용하는 경우에 배기가스 중의 일산화탄소의 농도가 기준치인 50ppm 이하로 유지되더라도 질소산화물의 농도가 기준치를 초과하는 경우가 발생하게 된다. 반면 도 6과 같이 본 발명에서는 전방 산소센서(430), 후방 산소센서(440) 및 제1삼원촉매(410)를 이용하고 람다(λ)의 평균을 리치하게 제어하므로 배기가스 중의 일산화탄소 농도 및 질소산화물의 농도가 기준치 이하로 유지되고, 일산화탄소의 농도보다 질소산화물의 농도가 낮으면서 질소산화물의 농도가 낮은 상태로 안정적으로 유지될 수 있다.Thus, for example, even when the concentration of carbon monoxide in the exhaust gas is maintained at 50 ppm or less, which is a reference value required for growing the crop, as shown in FIG. 4, when the control is performed using only the
이와 같이 본 발명의 초저압 저공해 가스엔진기술을 이용한 시설원예용 트라이젠 시스템 및 그 제어방법은, 배기가스에 포함된 유해가스의 농도가 농작물의 생육에 필요한 농도 이하로 유지되면서 유해가스 중의 하나인 질소산화물(NOx)의 농도를 현저하게 낮출 수 있어, 시설원예용 단지의 이산화탄소 시비에 안정적이며 용이하게 활용할 수 있다.As described above, the tragene system for facility horticulture using the ultra low pressure, low-pollution gas engine technology of the present invention and the control method thereof are capable of controlling the concentration of the harmful gas contained in the exhaust gas to be lower than the concentration required for growing the crop, It is possible to remarkably lower the concentration of nitrogen oxides (NOx), which is stable and easy to utilize in the carbon dioxide fertilizing of the facility gardening complex.
또한, 상기 배기가스 중의 일산화탄소 농도는 농작물의 생육에 필요한 기준치 이하이면서 특정한 설정값 이상으로 유지되도록 제어될 수 있다.Further, the carbon monoxide concentration in the exhaust gas may be controlled so as to be equal to or lower than a reference value required for growth of the crop and kept at a specific set value or more.
즉, 도 7 및 도 8과 같이 배기가스 중의 일산화탄소 농도가 농작물의 생육에 필요한 기준치 이하이면서 동시에 배기가스 중의 질소산화물 농도보다 높게 유지되더라도, 실제로 가스엔진에서 연소 후 생성된 질소산화물의 농도가 연소 초기에는 농작물의 생육에 필요한 기준치 이하이면서 일산화탄소의 농도보다 낮게 유지되다가, 점점 증가하여 질소산화물의 농도가 일산화탄소의 농도보다 높아져 결국에는 목표로 설정한 농작물의 생육에 필요한 기준치를 초과하는 상황이 발생할 수 있다. 그러므로 도 9 및 도 10과 같이 일산화탄소의 농도가 농작물의 생육에 필요한 기준치 이하이면서 미리 설정된 특정한 설정값 이상으로 유지되어야 질소산화물의 농도가 일산화탄소의 농도보다 낮은 상태에서 일정한 농도로 유지될 수 있다.That is, even if the concentration of carbon monoxide in the exhaust gas is equal to or lower than the reference value required for growth of the crop and is kept higher than the nitrogen oxide concentration in the exhaust gas as shown in Figs. 7 and 8, , The concentration of nitrogen oxides is higher than the concentration of carbon monoxide, and eventually exceeds the reference value required for the growth of the crop set as the target . Therefore, as shown in FIGS. 9 and 10, when the concentration of carbon monoxide is maintained below a predetermined value required for growth of the crop and a predetermined set value or more, it is possible to maintain the concentration of nitrogen oxide at a constant concentration lower than the concentration of carbon monoxide.
또한, 상기 농작물의 생육에 필요한 배기가스 중의 유해가스 농도 기준치는 50ppm이고, 상기 일산화탄소의 농도는 0.2ppm 내지 16.3ppm 으로 제어되며, 상기 질소산화물의 농도는 0ppm 내지 0.2ppm 으로 제어될 수 있다.Also, the reference value of the noxious gas concentration in the exhaust gas required for growing the crop is 50 ppm, the concentration of the carbon monoxide is controlled to 0.2 ppm to 16.3 ppm, and the concentration of the nitrogen oxide can be controlled to 0 ppm to 0.2 ppm.
즉, 농작물의 생육에 필요한 배기가스 중의 유해가스 농도 기준치는 50ppm일 수 있다. 그리고 이때 일산화탄소의 농도는 유해가스 기준치 보다 낮은 농도이면서 특정한 설정값 범위인 0.2ppm 내지 16.3ppm 로 제어되면, 질소산화물의 농도가 0ppm 내지 0.2ppm 으로 제어될 수 있어 배기가스 중의 질소산화물 농도가 매우 낮은 상태로 안정적으로 유지될 수 있다.That is, the reference value of the noxious gas concentration in the exhaust gas required for growing the crops may be 50 ppm. At this time, if the concentration of carbon monoxide is controlled to be lower than the noxious gas reference value and controlled to a specific set value range of 0.2 ppm to 16.3 ppm, the concentration of nitrogen oxides can be controlled to 0 ppm to 0.2 ppm so that the nitrogen oxide concentration in the exhaust gas is very low Can be stably maintained.
또한, 상기 일산화탄소의 농도는 가스엔진(100)의 회전수 및 부하에 따라 제어되되, 상기 가스엔진(100)의 회전수 및 부하가 낮으면 일산화탄소의 농도가 낮게 제어되고 상기 가스엔진(100)의 회전수 및 부하가 높으면 일산화탄소의 농도가 높게 제어될 수 있다.The concentration of the carbon monoxide is controlled according to the number of revolutions and the load of the
이는 가스엔진의 회전수 및 부하에 따라 배기가스 중의 유해가스 농도가 증가할 수 있으므로, 가스엔진의 회전수 및 부하가 높은 조건에서는 일산화탄소의 농도가 상대적으로 높게 유지되도록 제어되고, 반대로 회전수 및 부하가 낮은 조건에서는 일산화탄소의 농도가 상대적으로 낮게 유지되도록 제어되어, 가스엔진의 회전수 및 부하가 변하더라도 배기가스 중의 일산화탄소의 농도가 낮게 유지되도록 하면서 동시에 질소산화물의 농도도 매우 낮은 상태로 안정적으로 유지되도록 할 수 있다.This is because the concentration of the noxious gas in the exhaust gas may increase depending on the number of revolutions and the load of the gas engine, so that the concentration of the carbon monoxide is controlled to be kept relatively high under the conditions of the revolution speed of the gas engine and the load, The concentration of carbon monoxide in the exhaust gas is kept low even if the number of revolutions and the load of the gas engine are kept low while the concentration of nitrogen oxides is maintained at a very low level .
또한, 상기 가스엔진(100)의 배기관(110)에 설치되어 배기가스에 포함된 유해가스들을 제거하는 제2삼원촉매(420)를 더 포함하여 이루어지며, 상기 제2삼원촉매(420)는 배기가스의 유동방향으로 상기 후방 산소센서(440)의 후방에 설치될 수 있다.The second three-
즉, 그래프에 도시된 바와 같이 제1삼원촉매(410)만을 이용하고 전방 산소센서(430) 및 후방 산소센서(440)를 통해 람다(λ)의 평균을 이론공연비보다 낮은 리치 상태가 되도록 제어하면, 일산화탄소의 농도 및 질소산화물의 농도가 농작물의 생육에 필요한 기준치 이하인 40ppm 과 10ppm으로 각각 유지될 수 있으나, 후방 산소센서(440)의 후방에 더 설치된 제2삼원촉매(420)를 이용해 한 번 더 배기가스 중의 유해가스들을 제거하면 일산화탄소의 농도가 7ppm으로 유지되고 질소산화물의 농도는 거의 0(zero)에 가깝게 일정한 상태로 유지될 수 있다. 그리하여 가스엔진에서 연소 후 배출되는 배기가스를 시설원예용 하우스(700)에 직접 공급하여 안정적으로 이산화탄소 시비에 활용할 수 있다.That is, as shown in the graph, if only the first three-
그리고 아래는 본 발명에 따른 제1삼원촉매(410) 및 제2삼원촉매(420)가 설치된 상태에서 제어되었을 때의 가스엔진의 조건 별 제어표이다.The following is a control table for each condition of the gas engine when the first three
또한, 상기 제어부(500)에 미리 설정되어 입력되어 있는 기초 연료량에 전방 산소센서(430)에서 측정되는 값에 의해 보정되는 연료량 및 후방 산소센서(440)에서 측정되는 값에 의해 보정되는 연료량을 더해, 상기 가스엔진(100)으로 공급되는 연료량이 보정되도록 제어될 수 있다.The amount of fuel corrected by the value measured by the
즉, 제어부(500)에는 가스엔진(100)의 람다를 이론공연비가 되도록 제어할 수 있는 기초 연료량에 대한 맵 데이터(map data)가 미리 설정되어 입력되어 있다. 그리고 제어부(500)에서는 전방 산소센서(430)에서 측정된 값에 의해 보정되는 연료량과 후방 산소센서(440)에서 측정되는 값에 의해 보정되는 연료량을 더해 가스엔진(100)의 믹서(180)로 공급되는 가스연료의 연료량이 보정되도록 제어할 수 있다. 이때, 도 11과 같이 전방 산소센서(430)에서 측정된 값을 통해 I 게인(gain) 적분제어를 하고, 리치(rich) 상태 및 린(lean) 상태에서 딜레이(delay) 제어를 하며, P 게인(gain) 비례제어를 하여 연료량의 보정이 이루어질 수 있다. 그리하여 리치 딜레이 시간과 린 딜레이 시간을 조절하여 후방 산소센서(440)의 출력이 원하는 스레숄드(threshold) 값 근처에서 피드백(feedback) 되도록 제어할 수 있으며, 이때 기준점인 스레숄드 값을 조금 높게(리치하게) 설정하여 일산화탄소의 농도를 약간 증가시키고 질소산화물의 농도를 0(zero) 또는 0에 가까운 상태로 유지되도록 할 수 있다.That is, the
[세부 실시예][Detailed Embodiment]
도 13은 본 발명에 따른 가스엔진에 설치된 믹서, 공연비 제어 밸브 및 가스연료 공급 라인의 구성을 나타낸 구성도이다.13 is a configuration diagram showing the configuration of a mixer, an air-fuel ratio control valve and a gas fuel supply line provided in a gas engine according to the present invention.
도시된 바와 같이 상기 가스엔진(100)에는 공급되는 가스연료와 공기와의 혼합을 위한 믹서(180)가 설치되며, 상기 믹서(180)에는 가스연료의 공급량을 조절할 수 있는 공연비 제어 밸브(170)가 설치되며, 상기 공연비 제어 밸브(170)에 의해 가스연료의 공급량이 선형적으로 변하도록 조절될 수 있다.As shown in the figure, the
즉, 가스엔진(100)에는 연소실 내로 공급되는 혼합기의 공연비를 조절할 수 있도록 믹서(180) 및 믹서(180)에 설치된 공연비 제어 밸브(170)가 구비될 수 있다. 그리고 공연비 제어 밸브(170)는 제어부(500)에 연결되어 제어될 수 있다. 그리하여 믹서(180)에 설치된 공연비 제어 밸브(170)를 이용해 연소실로 공급되는 혼합기 중의 가스연료량을 조절할 수 있으며, 이때 상기 공연비 제어 밸브(170)에 의해 가스연료량이 선형적으로 변하도록 조절될 수 있다. 그리하여 믹서(180)에서 공기와 혼합되는 가스연료의 연료량이 선형적으로 조절되도록 제어할 수 있어 보다 정밀하게 공연비를 제어할 수 있으며, 이에 따라 배기가스 중의 유해가스 농도를 낮출 수 있다.That is, the
그리고 믹서(180)로는 외부의 공기가 에어 클리너를 통해 여과된 후 유입되도록 구성될 수 있고, LPG 등의 연료 공급원(120)에서 제1압력조절기(130)를 통해 약 2.7kPa 의 압력으로 조절되어 공급되는 가스연료가 솔레노이드 밸브(150)들과 제로 거버너(160)로 구성되는 제로 거버너 어셈블리(Zero Governor Assembly)를 거치면서 -0.2kPa 내지 0.03kPa 의 압력으로 조절되어 믹서(180)로 공급될 수 있다. 그리고 공급되는 가스연료에 포함된 이물질을 제거할 수 있도록 연료필터(140)가 설치될 수 있고, 솔레노이드 밸브(150)들에 의해 연료의 공급 및 차단이 이루어질 수 있으며, 가스연료의 압력이 조절된 후 엔진측으로 공급되는 가스연료의 압력을 확인할 수 있도록 압력게이지(161)가 설치될 수 있다. 이때, 제1압력조절기(130), 연료필터(140), 솔레노이드 밸브(150)들, 제로 거버너(160) 및 압력게이지(161)가 순차적으로 연결될 수 있으며, 연결관(162)으로 공연비 제어 밸브(170)에 연결될 수 있다.The
또한, 상기 공연비 제어 밸브(170)는 가스연료가 공급되는 유로의 개구(173)가 사각형 단면으로 형성되며, 상기 공연비 제어 밸브(170)는 서보모터 또는 스텝모터(171)에 연결된 조절판(172)을 포함하여 이루어져, 상기 조절판(172)이 개구(173)의 단면과 나란한 방향으로 이동되어 개구(173)의 개방된 면적이 선형적으로 변하도록 조절될 수 있다.The air-fuel
즉, 도 14 내지 도 17과 같이 공연비 제어 밸브(170)는 가스연료가 믹서(180)로 공급되는 유로의 개구(173) 단면적이 선형적으로 조절되도록 함으로써 믹서(180)로 유입되는 가스연료의 연료량이 선형적으로 조절되도록 할 수 있다. 이때, 가스연료가 통과되는 개구(173)의 단면(수평방향으로 본 개구의 형태)이 사각형 단면으로 형성되고, 스텝모터(171)에 연결되어 개구(173)를 개폐하는 조절판(172)의 하단이 수평방향의 직선 형태로 형성되어, 스텝모터(171)에 의해 변위가 정밀하게 조절될 수 있는 조절판(172)에 의해 개구(173)의 개방된 면적이 선형적으로 변하도록 조절할 수 있다.That is, as shown in FIGS. 14 to 17, the air-fuel
또한, 상기 믹서(180)는, 공기가 유동되는 공기 유로(182)와 가스연료가 유동되는 연료 유로(183)가 서로 연통되도록 형성되며, 상기 공기와 가스연료가 혼합되어 혼합기가 유동되는 혼합기 유로(185)가 형성되는 몸체(181); 및 상기 몸체(181)에 형성된 공기 유로(182)의 내주면에 밀착 결합되되, 상기 공기 유로(182)와 연료 유로(183)가 만나는 부분에 배치되는 코어(186); 를 포함하여 이루어지되, 상기 코어(186)는 링 형태로 형성되어 외주면에 원주방향을 따라 오목한 홈(187)이 형성되어 상기 홈(187)이 연료 유로(183)와 연결되며, 상기 홈(187)에는 내측을 향해 다수의 관통홀(188)이 형성되되 원주방향을 따라 다수의 관통홀(188)이 이격되어 배치될 수 있다.The
즉, 믹서(180)는 몸체(181)의 일측으로 외부의 공기가 유입되도록 공기 유로(182)가 형성되고, 상기 공기 유로(182)에 연결되도록 연료 유로(183)가 형성될 수 있다. 그리고 몸체(181)의 타측으로 공기 유로(182)와 나란하게 연결되도록 혼합기 유로(185)가 형성될 수 있으며, 연료 유로(183)는 공기 유로(182) 및 혼합기 유로(185)에 수직인 방향으로 형성될 수 있다. 그리고 코어(186)는 공기 유로(182)의 내주면에 밀착 결합되되 공기 유로(182)와 연료 유로(183)가 만나는 부분에 배치될 수 있으며, 코어(186)는 중앙이 관통된 링 형태로 형성되어 외주면이 공기 유로(182)를 형성하는 몸체(181)의 내주면에 밀착되도록 결합될 수 있다. 또한, 도 18 및 도 19와 같이 코어(186)는 외주면에 반경방향 내측으로 오목하게 홈(187)이 형성되되, 원주방향 둘레 전체에 형성될 수 있으며, 홈(187)의 외주면과 코어(186)의 내주면을 관통하도록 관통홀(188)이 형성되되 원주방향을 따라 서로 이격되어 다수개의 관통홀(188)이 형성될 수 있다. 이때, 홈(187)이 연료 유로(183)와 연결되도록 몸체(181)에 코어(186)가 결합되어, 연료 유로(183)를 통해 공급되는 가스연료가 코어(186)의 홈(187)을 따라 유동되어 관통홀(188)들을 통해 공기 유로(182)로 유입되어 공기와 가스연료가 혼합된 후 혼합기 유로(185)를 통해 가스엔진의 연소실로 유입될 수 있다.That is, the
그리하여 믹서(180)의 내부로 유입되는 공기와 가스연료가 균일하게 혼합된 후 가스엔진의 연소실로 유입될 수 있어 연소 후 배출되는 배기가스 중의 유해가스 농도가 더욱 줄어들 수 있다.Thus, the air introduced into the
또한, 제어부(500)에 의해 부하 변동 및 공연비 변동에 대한 배기가스 중의 유해가스를 저감시킬 수 있다. 일례로 부하 및 회전수 변동 저감을 위해 ETC(Electric Throttle Chamber) 제어 기술을 적용할 수 있다. 이때, 믹서(180)와 흡기덕트(191) 사이에 설치되며 제어부(500)에 연결된 ECT(190)의 제어를 통해 가스엔진의 회전수를 일정하게 유지할 수 있으며, 이를 통해 배기가스 중의 유해가스를 저감시킬 수 있다.In addition, the
또한, 제1삼원촉매(410) 및 제2삼원촉매(420)는 일례로 팔라듐(Pd)과 로듐(Rh)으로 구성될 수 있으며, 보다 상세하게는 제1삼원촉매(410)는 2개의 셀이 직렬로 연결된 형태로 형성될 수 있으며, 하나의 셀은 팔라듐으로만 0.5리터부피로 형성되고 나머지 하나의 셀은 팔라듐과 로듐이 9:1로 혼합되어 0.5리터부피로 형성될 수 있다. 그리고 제2삼원촉매(420)는 2개의 셀이 직렬로 연결된 형태로 형성될 수 있으며, 두 개의 셀 모두 팔라듐과 로듐이 9:1로 혼합되어 각각 0.7리터씩의 부피로 형성될 수 있다. 여기에서 팔라듐은 백금(Pt)보다 가격이 저렴하고 열에 대한 내구성이 우수한 장점이 있으며, 팔라듐은 탄화수소와 일산화탄소를 산화시켜 저감시킬 수 있다. 그리고 로듐은 주로 질소산화물 중 NO를 환원시켜 질소산화물을 저감시키며, 일산화탄소와 탄화수소의 산화도 일부 일어날 수 있다. 또한, 제1삼원촉매는 MCC(Manifold Catalyst Converter)라고 하며, 주로 냉간 시동 시 일산화탄소와 탄화수소의 저감용으로 사용되며, 일부 질소산화물도 저감시키는 역할을 할 수 있다. 또한, 제2삼원촉매는 UCC(Underbody Catalyst Converter)라고 하며, 주 촉매로써 일산화탄소, 탄화수소 및 질산화물을 동시에 저감시키는 역할을 할 수 있다.The first three-
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.
100 : 가스엔진
110 : 배기관 120 : 연료 공급원
130 : 제1압력조절기 140 : 연료필터
150 : 솔레노이드 밸브 160 : 제로 거버너
161 : 압력게이지 162 : 연결관
170 : 공연비 제어 밸브
171 : 스텝모터(또는 서보모터) 172 : 조절판
173 : 개구
180 : 믹서
181 : 몸체 182 : 공기 유로
183 : 연료 유로
185 : 혼합기 유로 186 : 코어
187 : 홈 188 : 관통홀
190 : ETC 191 : 흡기덕트
200 : 라디에이터
300 : 콤프레셔
410 : 제1삼원촉매 420 : 제2삼원촉매
430 : 전방 산소센서 440 : 후방 산소센서
500 : 제어부
600 : 발전기
700 : 시설원예용 하우스100: Gas engine
110: exhaust pipe 120: fuel supply source
130: first pressure regulator 140: fuel filter
150: Solenoid valve 160: Zero governor
161: pressure gauge 162: connection tube
170: air-fuel ratio control valve
171: step motor (or servo motor) 172: throttle
173: opening
180: Mixer
181: body 182:
183: fuel flow
185: mixer flow path 186: core
187: groove 188: through hole
190: ETC 191: Intake duct
200: Radiator
300: Compressor
410: first three-way catalyst 420: second three-way catalyst
430: front oxygen sensor 440: rear oxygen sensor
500:
600: generator
700: Facilities Garden House
Claims (9)
상기 가스엔진의 배기관에 설치되어 배기가스에 포함된 유해가스들을 제거하는 제1삼원촉매;
상기 배기가스의 유동방향으로 상기 제1삼원촉매의 전방에 설치되는 전방 산소센서와 후방에 설치되는 후방 산소센서; 및
상기 가스엔진 및 산소센서들에 연결되어 가스엔진을 제어하는 제어부; 를 포함하여 이루어지며,
상기 가스엔진으로는 0.03kPa 이하인 초저압의 가스연료가 공급되며,
상기 제어부에서는 가스엔진의 람다(λ)의 평균을 이론공연비보다 낮도록 리치 상태로 제어하되, 배기가스 중의 질소산화물(NOx)의 농도가 농작물의 생육에 필요한 기준치 이하이면서 배기가스 중의 일산화탄소(CO)의 농도보다 낮게 유지되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 초저압 저공해 가스엔진기술을 이용한 시설원예용 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 first three-way catalyst provided in an exhaust pipe of the gas engine to remove noxious gases contained in the exhaust gas;
A front oxygen sensor disposed in front of the first three-way catalyst in a flow direction of the exhaust gas; And
A control unit connected to the gas engine and the oxygen sensors to control the gas engine; And,
The gas engine is supplied with an ultra low pressure gaseous fuel of 0.03 kPa or less,
Wherein the controller controls the average of the lambda of the gas engine to be rich so as to be lower than the stoichiometric air-fuel ratio, wherein the concentration of nitrogen oxides (NOx) in the exhaust gas is lower than a reference value required for growing the crops, Wherein the control is performed so that the concentration of the hydrogen gas is kept lower than the concentration of the nitrogen gas.
상기 배기가스 중의 일산화탄소 농도는 농작물의 생육에 필요한 기준치 이하이면서 특정한 설정값 이상으로 유지되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 초저압 저공해 가스엔진기술을 이용한 시설원예용 트라이젠 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the carbon monoxide concentration in the exhaust gas is controlled so as to be equal to or lower than a predetermined value required for growth of the crop and to be maintained at a specific set value or more.
상기 농작물의 생육에 필요한 배기가스 중의 유해가스 농도 기준치는 50ppm이고, 상기 일산화탄소의 농도는 0.2ppm 내지 16.3ppm 으로 제어되며, 상기 질소산화물의 농도는 0ppm 내지 0.2ppm 으로 제어되는 것을 특징으로 하는 초저압 저공해 가스엔진기술을 이용한 시설원예용 트라이젠 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the reference value of the noxious gas concentration in the exhaust gas necessary for growth of the crop is 50 ppm, the concentration of the carbon monoxide is controlled to 0.2 ppm to 16.3 ppm, and the concentration of the nitrogen oxide is controlled to be 0 ppm to 0.2 ppm. Traizen System for Facility Horticulture using Low - Emission Gas Engine Technology.
상기 일산화탄소의 농도는 가스엔진의 회전수 및 부하에 따라 제어되되, 상기 가스엔진의 회전수 및 부하가 낮으면 일산화탄소의 농도가 낮게 제어되고 상기 가스엔진의 회전수 및 부하가 높으면 일산화탄소의 농도가 높게 제어되는 것을 특징으로 하는 초저압 저공해 가스엔진기술을 이용한 시설원예용 트라이젠 시스템.
The method according to claim 1,
The concentration of the carbon monoxide is controlled according to the number of revolutions and the load of the gas engine. If the revolution speed and the load of the gas engine are low, the concentration of the carbon monoxide is controlled to be low. Wherein the system is controlled by an ultra low pressure, low emission gas engine.
상기 가스엔진의 배기관에 설치되어 배기가스에 포함된 유해가스들을 제거하는 제2삼원촉매를 더 포함하여 이루어지며, 상기 제2삼원촉매는 배기가스의 유동방향으로 상기 후방 산소센서의 후방에 설치되는 것을 특징으로 하는 초저압 저공해 가스엔진기술을 이용한 시설원예용 트라이젠 시스템.
The method according to claim 1,
And a second three-way catalyst provided in the exhaust pipe of the gas engine to remove noxious gases contained in the exhaust gas, wherein the second three-way catalyst is installed behind the rear oxygen sensor in the flow direction of the exhaust gas Which is characterized by an ultra low pressure, low pollution gas engine technology.
상기 제어부에 미리 설정되어 입력되어 있는 기초 연료량에 전방 산소센서에서 측정되는 값에 의해 보정되는 연료량 및 후방 산소센서에서 측정되는 값에 의해 보정되는 연료량을 더해, 상기 가스엔진으로 공급되는 연료량이 보정되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 초저압 저공해 가스엔진기술을 이용한 시설원예용 트라이젠 시스템.
The method according to claim 1,
The amount of fuel corrected by the value measured by the front oxygen sensor and the amount of fuel corrected by the value measured by the rear oxygen sensor are added to the basic fuel amount set in advance in the control unit so that the amount of fuel supplied to the gas engine is corrected Wherein the system is controlled by an ultra low pressure, low emission gas engine.
상기 가스엔진에는 공급되는 가스연료와 공기와의 혼합을 위한 믹서가 설치되며, 상기 믹서에는 가스연료의 공급량을 조절할 수 있는 공연비 제어 밸브가 설치되며,
상기 공연비 제어 밸브에 의해 가스연료의 공급량이 선형적으로 변하도록 조절되는 것을 특징으로 하는 초저압 저공해 가스엔진기술을 이용한 시설원예용 트라이젠 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the gas engine is provided with a mixer for mixing the gaseous fuel and air supplied thereto, and the mixer is provided with an air-fuel ratio control valve capable of controlling the supply amount of the gaseous fuel,
Fuel ratio control valve so that the supply amount of the gaseous fuel is linearly changed by the air-fuel ratio control valve.
상기 공연비 제어 밸브는 가스연료가 공급되는 유로의 개구가 사각형 단면으로 형성되며,
상기 공연비 제어 밸브는 서보모터 또는 스텝모터에 연결된 조절판을 포함하여 이루어져, 상기 조절판이 개구의 단면과 나란한 방향으로 이동되어 개구의 개방된 면적이 선형적으로 변하도록 조절되는 것을 특징으로 하는 초저압 저공해 가스엔진기술을 이용한 시설원예용 트라이젠 시스템.
8. The method of claim 7,
Wherein the air-fuel ratio control valve has an opening of a passage through which the gaseous fuel is supplied is formed into a rectangular cross-
Wherein the air-fuel ratio control valve includes a servo motor or a throttle plate connected to the step motor, wherein the throttle plate is moved in a direction parallel to an end surface of the opening so that the open area of the opening is linearly changed. Traigen System for Facility Horticulture using Gas Engine Technology.
상기 믹서는,
공기가 유동되는 공기 유로와 가스연료가 유동되는 연료 유로가 서로 연통되도록 형성되며, 상기 공기와 가스연료가 혼합되어 혼합기가 유동되는 혼합기 유로가 형성되는 몸체; 및
상기 몸체에 형성된 공기 유로의 내주면에 밀착 결합되되, 상기 공기 유로와 연료 유로가 만나는 부분에 배치되는 코어; 를 포함하여 이루어지되,
상기 코어는 링 형태로 형성되어 외주면에 원주방향을 따라 오목한 홈이 형성되어 상기 홈이 연료 유로와 연결되며, 상기 홈에는 내측을 향해 다수의 관통홀이 형성되되 원주방향을 따라 다수의 관통홀이 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 초저압 저공해 가스엔진기술을 이용한 시설원예용 트라이젠 시스템.8. The method of claim 7,
The mixer includes:
A body which is formed so that an air flow path through which air flows and a fuel flow path through which the gaseous fuel flows communicate with each other and a mixer flow path through which the air and the gaseous fuel are mixed and the mixer flows; And
A core which is tightly coupled to an inner circumferential surface of an air flow path formed in the body and is disposed at a portion where the air flow path and the fuel flow path meet; , ≪ / RTI >
The core is formed in a ring shape and has a concave groove formed along the circumferential direction on the outer circumferential surface, the groove is connected to the fuel flow channel, the groove has a plurality of through holes formed inwardly and a plurality of through holes Wherein the low-pressure, low-pollutant gas engine is disposed at a predetermined distance from the trailer system.
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