KR101902825B1 - 폐차엔진을 이용한 엔진발전기 및 그 제어방법 - Google Patents

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이은호
서지원
이환종
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자동차부품연구원
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Abstract

본 발명은 폐차엔진을 이용한 엔진발전기 및 그 제어방법에 관한 것으로, 본 발명은 폐차된 커먼레일 디젤차량으로부터 회수된 폐차 디젤엔진의 출력측 RPM과 상기 폐차 디젤엔진의 출력측에 연결되어 전기를 발생시키는 발전기에 걸리는 부하를 각각 감지하는 단계, 및 상기 발전기의 부하가 설정값 이상으로 감지되면 상기 폐차 디젤엔진에 분사되는 연료량을 증가시켜 폐차 디젤엔진의 출력측 RPM을 설정된 기준 RPM으로 유지시키는 RPM유지단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 엔진발전기의 발전기에 부하가 걸려도 엔진 RPM이 설정된 기준 RPM으로 유지하고, 또한 엔진발전기의 발전기에 부하가 작용하여 엔진의 RPM이 설정된 기준 RPM이하로 떨어질 때 엔진의 기준 RPM으로 바로 회복하여 유지하게 된다.

Description

폐차엔진을 이용한 엔진발전기 및 그 제어방법{ENGINE GENERATOR USING THE ENGINE OF A DISUSED CAR AND METHOD FOR CONTROLLING THE SAME}
본 발명은 폐차엔진을 이용한 엔진발전기 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 엔진발전기의 부하가 작용하더라도 엔진 RPM이 설정된 기준 RPM으로 유지되는 폐차엔진을 이용한 엔진발전기 및 그 제어방법에 관한 것이다.
전기 사용량의 급증과 전기 생산의 어려움으로 인해, 국내뿐만 아니라 전세
계적으로도 자가발전의 필요성이 커지고 있다. 특히, 국내의 경우 피크치에 의한 전기세 가산과 사용량 증대에 따른 가중치 적용으로 인해, 전기료가 기본요금에 비해 최대 5배 이상 증가하는 경우가 발생하고 있어, 자가발전의 필요성이 더욱 커지고 있다.
이러한 자가발전을 위해서, 최근 디젤 엔진을 이용한 발전기가 사용되고 있으며, 디젤 엔진을 이용한 발전기는 기계식 엔진 발전기와 전자식 엔진 발전기로 구분된다.
기계식 엔진 발전기는 전자식 엔진 발전기에 비해 가격은 저렴한 장점이 있으나, 연비와 성능이 떨어지고 배출가스의 규제수준을 맞추기 어려운 단점이 존재한다.
전자식 엔진 발전기는 기계식 엔진 발전기에 비해 연비와 성능이 우수하고 배출가스의 규제수준을 맞출 수 있는 장점이 있으나, 가격이 비싸고 공급이 원활하지 못한 단점이 존재한다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 폐차된 디젤 차량으로부터 디젤 엔진을 회수한 전자식 엔진 발전 시스템이 개발되고 있다. 폐차 디젤엔진을 이용한 전자식 엔진 발전 시스템은, 기계식 엔진 발전기 수준으로 가격이 저렴하고, 전자식 엔진 발전기 수준으로 연비와 성능이 좋으며, 배출가스의 규제수준을 맞출 수 있어 그 사용이 증가하는 추세에 있다.
다만, 이러한 폐차 디젤엔진을 이용한 전자식 엔진 발전 시스템은, 발전기에 걸리는 부하가 달라졌을 때, 엔진 RPM이 변하는 문제점을 가지고 있다. 이로 인해, 발전기에 공급되는 엔진 RPM이 일정하지 못하여 폐차된 디젤엔진의 효율이 떨어지게 될 뿐만 아니라 발전기의 성능이 떨어지는 문제점이 존재한다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2004-0042057호(2004.05.20. 공개)에 개시되어 있다.
본 발명의 목적은, 엔진발전기의 발전기에 부하가 걸려도 엔진 RPM이 설정된 기준 RPM으로 유지되는 폐차엔진을 이용한 엔진발전기를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 엔진발전기의 발전기에 부하가 작용하여 엔진의 RPM이 설정된 기준 RPM이하로 떨어질 때 엔진의 기준 RPM으로 바로 회복하여 유지하는 폐차엔진을 이용한 엔진발전기의 제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 폐차엔진을 이용한 엔진발전기는 폐차된 커먼레일 디젤차량으로부터 회수된 폐차 디젤엔진, 상기 폐차 디젤엔진에 연결되어 상기 폐차 디젤엔진에서 발생되는 회전력을 전달받아 전기를 생산하며, 자동전압조정기를 포함하는 발전기, 상기 폐차 디젤엔진의 출력측의 RPM을 감지하는 엔진출력감지유닛, 및 상기 폐차 디젤엔진과 상기 발전기와 상기 엔진출력감지유닛에 연결되어 상기 폐차 디젤엔진과 상기 발전기를 제어하며, 상기 발전기에 부하가 작용시 상기 폐차 디젤엔진의 출력측의 RPM을 설정된 기준 RPM으로 유지시키는 엔진발전기 제어유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 폐차 디젤엔진은, 엔진, 커먼레일, 인젝터, 고압연료펌프, 연료압력센서, 및 전자제어유닛을 포함하며, 상기 발전기의 자동전압조정기는, 상기 발전기에서 발생하는 전류를 측정하는 전류측정기와, 상기 발전기에서 발생하는 전압을 측정하는 전압측정기와, 상기 발전기에서 발생하는 주파수를 측정하는 주파수측정기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 엔진발전기 제어유닛은, 상기 폐차 디젤엔진의 전자제어유닛에서 감지되는 데이터가 입력되는 제1 입력부와, 상기 엔진출력감지유닛에서 감지되는 데이터가 입력되는 제2 입력부와, 상기 발전기의 자동전압조정기에서 감지되는 데이터가 입력되는 제3 입력부와, 상기 제1,2,3 입력부에서 입력되는 데이터들을 기초로 상기 발전기에 부하가 작용시 상기 폐차 디젤엔진의 전자제어유닛을 제어하여 상기 폐차 디젤엔진의 출력측의 RPM을 상기 기준 RPM으로 유지시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 제어부는, 상기 연료압력센서에서 측정한 커먼레일 내부의 연료 압력값이 상기 전자제어유닛으로 입력되도록 하거나 상기 연료압력센서에서 측정한 커먼레일 내부의 연료 압력값이 상기 전자제어유닛으로 입력되는 것을 중지시키고 임의의 연료 압력값을 상기 전자제어유닛에 입력하며, 상기 발전기의 부하가 증가시 그 증가되는 값을 상기 자동전압조정기가 상기 제3 입력부로 입력하게 되면 그 입력되는 신호에 따라 상기 전자제어유닛에 악셀 전압을 증가시키면서 입력하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 폐차엔진을 이용한 엔진발전기의 제어방법은 폐차된 커먼레일 디젤차량으로부터 회수된 폐차 디젤엔진의 출력측 RPM과 상기 폐차 디젤엔진의 출력측에 연결되어 전기를 발생시키는 발전기에 걸리는 부하를 각각 감지하는 단계, 및 상기 발전기의 부하가 설정값 이상으로 감지되면 상기 폐차 디젤엔진에 분사되는 연료량을 증가시켜 상기 폐차 디젤엔진의 출력측 RPM을 설정된 기준 RPM으로 유지시키는 RPM유지단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 RPM유지단계는, 상기 발전기의 정상발전상태에서 전자제어유닛에서 커먼레일의 연료압력과 인젝터의 연료 분사시간을 측정하는 단계, 상기 발전기에 부하가 설정값 이상으로 감지되면 상기 커먼레일에서 측정되는 연료 압력값보다 낮게 상기 전자제어유닛에 커먼레일의 가상 연료 압력값을 입력하는 단계, 상기 전자제어유닛에 악셀 전압을 증가시키는 단계, 및 상기 전자제어유닛이 입력된 가상 연료 압력값에 의해 상기 인젝터의 연료 분사시간을 길게 유도하여 상기 폐차 디젤엔진에 분사되는 연료량을 증가시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기 악셀 전압 증가에 따라 상기 폐차 디젤엔진의 출력측 RPM이 상기 기준 RPM보다 커지게 되면 상기 전자제어유닛에 입력된 가상의 연료 압력값을 배제하고 상기 커먼레일에서 측정되는 연료 압력값이 상기 전자제어유닛으로 입력되도록 하여 상기 폐차 디젤엔진의 출력측 RPM이 상기 기준 RPM을 유지하도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 기준 RPM은, 1450 ~ 1500이거나 1750 ~ 1850인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 발전기의 부하가 작용하더라도 폐차 디젤엔진의 출력측 RPM이 설정된 기준 RPM으로 유지되게 되어 폐차 디젤엔진의 연료 효율을 높이고 발전기의 효율을 높일 수 있다.
또한, 본 발명은 발전기에 부하가 작용하여 폐차 디젤엔진의 RPM이 떨어지려고 할 때 바로 폐차 디젤엔진의 RPM을 높여 폐차 디젤엔진의 RPM이 설정된 기준 RPM 이하로 떨어지는 것을 방지함으로써 폐차 디젤엔진 및 발전기의 효율을 극대화할 수 있다.
또한, 본 발명은 일반 디젤 엔진이 아닌 커먼레일 디젤엔진을 사용하므로, 커먼레일 디젤엔진이 가지는 기본적인 고출력, 고연비, 배출가스 저감 특성을 그대로 누릴 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 폐차엔진을 이용한 엔진발전기의 일실시예를 도시한 블럭도이다.
도 2는 본 발명에 따른 폐차엔진을 이용한 엔진발전기의 일실시예를 구성하는 폐차 디젤엔진을 도시한 블럭도이다.
도 3은 본 발명에 따른 폐차엔진을 이용한 엔진발전기의 일실시예를 구성하는 자동전압조정기를 도시한 블럭도이다.
도 4는 본 발명에 따른 폐차엔진을 이용한 엔진발전기의 제어방법의 일실시예를 도시한 순서도이다.
도 5는 본 발명에 따른 폐차엔진을 이용한 엔진발전기의 제어방법의 일실시예를 구성하는 RPM유지단계를 도시한 순서도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 폐차엔진을 이용한 엔진발전기 및 그 제어방법의 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 폐차엔진을 이용한 엔진발전기의 일실시예를 도시한 블럭도이고, 도 2는 본 발명에 따른 폐차엔진을 이용한 엔진발전기의 일실시예를 구성하는 폐차 디젤엔진을 도시한 블럭도이며, 도 3은 본 발명에 따른 폐차엔진을 이용한 엔진발전기의 일실시예를 구성하는 자동전압조정기를 도시한 블럭도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 폐차엔진을 이용한 엔진발전기는, 폐차 디젤엔진(100), 발전기(200), 엔진출력감지유닛(300) 및 엔진발전기 제어유닛(ECU; Electronic Control Unit)(400)을 포함한다.
폐차 디젤엔진(100)은 폐차된 디젤차량으로부터 회수된 것이다. 폐차 디젤엔진(100)은, 도 2에 도시한 바와 같이, 엔진(110), 커먼레일(120), 인젝터(130), 고압연료펌프(140), 연료압력센서(150) 및 전자제어유닛(160)을 포함한다.
연료압력센서(150)는 커먼레일(120) 내부의 연료압력을 감지하여 전자제어유닛(160)에 커먼레일(120) 내부의 연료압력 데이터를 제공한다.
전자제어유닛(160)은 커먼레일(120)이 탑재된 디젤차량의 전자제어유닛(160)으로서, 공기유량, 엔진 회전수(RPM), 스로틀 포지션 센서(TPS; Throttle Position Sensor) 신호, 공기 온도, 물 온도 및 커먼 레일 압력 신호 등을 그 입력으로 하며, PID제어를 통해 연료분사밸브 개폐시간 제어신호, 연료분사밸브 열림제어신호 등을 그 출력으로 한다. 즉, 전자제어유닛(160)에서는 엔진 회전수와 공기유량이 주어지면 공기유량/엔진 회전수에 따른 분사압력결정 맵에 의해 커먼레일(120)의 압력이 조절되며, 연료압력센서(150)는 커먼레일(120) 내의 압력을 측정하여 그 측정값을 전자제어유닛(160)에 전달시킨다. 그러면 전자제어유닛(160)에서는 커먼레일(120)의 연료압력센서의 출력신호(커먼레일 압력신호)와 목표 연료압력을 비교하여 연료분사밸브의 개폐시간, 연료분사밸브의 열림정도 등을 제어하여 두 압력(커먼레일압력, 목표 연료압력)이 같아지도록 한다.
발전기(200)는 자동전압조정기(AVR; Automatic Voltage Regulator)(210)를 포함하며, 폐차 디젤엔진(100)에 연결되어 폐차 디젤엔진(100)에서 발생되는 회전력을 전달받아 전기를 생산한다. 즉, 폐차 디젤엔진(100)의 출력측에 발전기(200)의 회전자 측이 연결된다.
자동전압조정기(210)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 발전기(200)에서 발생하는 전류를 측정하는 전류측정기(211)와, 발전기(200)에서 발생하는 전압을 측정하는 전압측정기(212)와, 발전기(200)에서 발생하는 주파수를 측정하는 주파수측정기(213)를 포함한다.
전류측정기(211)는 발전기(200)에서 발생하는 전류를 측정하며, 측정된 전류값을 엔진발전기 제어유닛(400)에 보낸다.
전압측정기(212)는 발전기(200)에서 발생하는 전압을 측정하며, 측정된 전압값을 엔진발전기 제어유닛(400)에 보낸다.
주파수측정기(213)는 발전기(200)에서 발생하는 주파수를 측정하며, 그 측정된 주파수값을 엔진발전기 제어유닛(400)에 보낸다.
엔진출력감지유닛(300)은 폐차 디젤엔진(100)의 출력측의 RPM을 감지한다. 엔진출력감지유닛(300)은 폐차 디젤엔진(100)의 출력측에서 감지된 RPM값을 엔진발전기 제어유닛(400)에 보낸다.
엔진발전기 제어유닛(400)은 폐차 디젤엔진(100)과 발전기(200)와 엔진출력감지유닛(300)에 연결되어 폐차 디젤엔진(100)과 발전기(200)를 제어하며, 발전기(200)에 부하가 작용시 폐차 디젤엔진(100)의 출력측의 RPM을 설정된 기준 RPM으로 유지시킨다.
엔진발전기 제어유닛(400)의 일예로, 엔진발전기 제어유닛(400)은, 폐차 디젤엔진(100)의 전자제어유닛(160)에서 감지되는 데이터가 입력되는 제1 입력부(410)와, 엔진출력감지유닛(300)에서 감지되는 데이터가 입력되는 제2 입력부(420)와, 발전기(200)의 자동전압조정기(210)에서 감지되는 데이터가 입력되는 제3 입력부(430)와, 제1,2,3 입력부(410)(420)(430)에서 입력되는 데이터들을 기초로 발전기(200)에 부하가 걸릴 때 폐차 디젤엔진(100)의 전자제어유닛(160)을 제어하여 엔진(110)의 출력측의 RPM을 기준 RPM으로 유지시키는 제어부(440)를 포함한다.
제어부(440)는 전자제어유닛(160)의 커먼레일(120) 내부의 연료 압력값을 선택적으로 임의의 연료 압력값으로 입력할 수 있다. 즉, 연료압력센서(150)에서 측정한 커먼레일(120) 내부의 연료 압력값을 전자제어유닛(160)으로 입력되도록 하거나 연료압력센서(150)에서 측정한 커먼레일(120) 내부의 연료 압력값이 입력되는 것을 중지시키고 임의의 연료 압력값을 전자제어유닛(160)에 입력할 수 있다. 또한, 제어부(440)는 발전기(200)의 부하가 증가시 그 증가되는 값을 자동전압조정기(210)가 제3 입력부(430)로 입력하게 되면 그 입력되는 신호에 따라 전자제어유닛(160)에 증가되는 악셀 전압을 입력하게 된다.
도 4는 본 발명에 따른 폐차엔진을 이용한 엔진발전기의 제어방법의 일실시예를 도시한 순서도이고, 도 5는 본 발명에 따른 폐차엔진을 이용한 엔진발전기의 제어방법의 일실시예를 구성하는 RPM유지단계를 도시한 순서도이다.
도 4를 참조하여 본 발명에 따른 폐차엔진을 이용한 엔진발전기의 제어방법을 설명하면, 먼저, 폐차된 커먼레일 디젤차량으로부터 회수된 폐차 디젤엔진의 출력측 RPM과 그 폐차 디젤엔진의 출력측에 연결되어 전기를 발생시키는 발전기(200)에 걸리는 부하를 각각 감지하는 단계(S10)가 진행된다.
폐차 디젤엔진(100)은, 위에서 설명한 바와 같이, 엔진(110), 커먼레일(120), 인젝터(130), 고압연료펌프(140), 연료압력센서(150), 전자제어유닛(160) 등을 포함한다. 폐차 디젤엔진(100)의 출력측 RPM은 폐차 디젤엔진(100)의 출력측에 설치된 엔진출력감지유닛(300)에 의해 감지된다.
폐차 디젤엔진(100)의 출력측 RPM과 발전기(200)에 걸리는 부하를 각각 감지한 후 발전기(200)의 부하가 설정값 이상으로 감지되면 폐차 디젤엔진(100)을 구성하는 엔진(110)에 분사되는 연료량을 증가시켜 엔진(110)의 출력측 RPM을 기준 RPM으로 유지시키는 RPM유지단계(S20)가 진행된다. 발전기(200)는 자동전압조정기(210)를 포함하며, 그 자동전압조정기(210)에서 발전기(200)에 작용하는 부하를 감지한다.
RPM유지단계(S20)는, 도 5에 도시한 바와 같이, 발전기(100)의 정상발전상태에서, 전자제어유닛(160)에서 커먼레일(120)의 연료압력과 인젝터의 연료 분사시간을 측정하는 단계(S21)가 진행된다.
발전기(200)의 정상발전상태는 폐차 디젤엔진(100)에서 연료효율이 최적인 상태에서 발전기(200)에서 발전되는 상태이며, 발전기(200)에 부하가 걸리지 않은 상태이다. 발전기의 정상발전 상태에서의 폐차 디젤엔진(100)의 출력측의 RPM이 기준 RPM이며, 폐차 디젤엔진(100)의 출력측 기준 RPM은 기준 RPM은 1450 ~ 1500이거나 1750 ~ 1850M인 것이 바람직하다. 커먼레일(120)의 압력은 연료압력센서(150)에서 감지하며, 연료 분사시간은 전자제어유닛(160)에 미리 입력된 맵에 의해 진행된다.
그리고 발전기(200)에 부하가 설정값 이상으로 감지되면 전자제어유닛(160)에 커먼레일(120)의 측정 연료 압력값보다 낮게 전자제어유닛(160)에 커먼레일(120)의 설정된 가상의 연료 압력값을 입력하는 단계(S22)가 진행된다. 전자제어유닛(160)에 가상의 연료 압력값을 전자제어유닛(160)에 연결된 엔진발전기 제어유닛(400)에 의해 전자제어유닛(160)에 가상의 연료 압력값이 입력된다. 이때, 연료압력센서(150)에서 감지되는 커먼레일(120) 내부의 연료 압력값은 배제한다. 전자제어유닛(160)에 가상의 연료 압력값을 입력한 후 전자제어유닛(160)에 악셀 전압을 증가시키는 단계(S23)가 진행된다.
전자제어유닛(160)에 악셀 전압을 증가시킴에 따라 전자제어유닛(160)이 입력된 가상의 연료 압력값을 기준으로 인젝터(130)의 연료 분사시간을 길게 유도하여 엔진(110)에 분사되는 연료량을 증가시키는 단계(S24)가 진행된다. 예를 들면, 폐차 디젤엔진(100)의 출력측 RPM이 기준 RPM 상태에서 커먼레일(120)에서 측정된 연료 압력값이 1000bar일 때 발전기(200)에 부하가 감지되어 전자제어유닛(160)에 가상의 연료 압력값을 800bar로 입력하고 악셀 전압을 증가시키게 되면 전자제어유닛(160)은 미리 입력된 맵에 의해 800bar에서 분사되는 연료량을 증가시키기 위하여 인젝터(130)의 연료분사시간을 증가시키게 된다. 연료분사시간이 증가함에 따라 커먼레일(120)의 실제 연료 압력값이 1000bar에서 연료분사시간이 증가하게 되어 엔진(110)에 분사 공급되는 연료량이 급격히 증가하게 되어 발전기(200)에 부하가 작용함과 동시에 엔진(110)을 가속시켜 엔진(110)의 RPM 감소를 방지하게 된다.
디젤엔진 차량에서, 커먼레일(120)의 연료 압력값이 1000bar인 상태에서 악셀 전압을 증가시키게 되면 차량의 전자제어유닛(160)은 차량의 급속한 가속으로 인한 운전자의 충격을 고려하여 미리 입력된 맵에 의해 선형적으로 연료분사시간을 증가시키도록 되어 있다. 하지만, 본 발명에서는 전자제어유닛(160)에 커먼레일(120)의 내부 연료 압력값보다 낮은 가상의 연료 압력값을 입력시키고 악셀 전압을 높이게 되면 전자제어유닛(160)은 미리 입력된 맵에 의해 가상의 연료 압력값에 따라 연료분사시간을 증가시키게 되어 연료분사시간을 1000bar일 때 보다 길게 연료를 분사시키게 된다.
즉, 전자제어유닛(160)에 커먼레일(120)의 실제 연료 압력값보다 낮게 인식하도록 제어하여 연료분사시간을 길게 유도한다. 이로 인하여, 발전기(200)에 부하가 작용시 엔진(110)에 분사되는 연료량이 선형적으로 서서히 증가하지 않고 급격하게 증가하게 되어 폐차 디젤엔진(100)의 RPM 감소를 방지하고 기준 RPM으로 지속적으로 유지시킬 뿐만 아니라 발전기(200)의 출력측 부하에 따른 폐차 디젤엔진(100)의 RPM 증가 응답이 빠르게 된다.
그리고 폐차 디젤엔진(100)의 출력측 RPM이 기준 RPM보다 커지게 되면 전자제어유닛(160)에 입력된 가상의 연료 압력값을 배제하고 커먼레일(120)에서 측정되는 연료 압력값이 전자제어유닛(160)으로 입력되도록 하여 폐차 디젤엔진(100)의 출력측이 기준 RPM을 유지하도록 한다.
이하, 본 발명에 따른 폐차엔진을 이용한 엔진발전기 및 그 제어방법의 작용과 효과를 설명한다.
엔진발전기를 작동시키게 되면 폐차 디젤엔진(100)의 출력측 RPM이 기준 RPM이 되도록 작동하게 된다. 폐차 디젤엔진(100)의 출력측 회전력이 발전기(200)에 전달되어 발전기(200)의 회전자가 회전하면서 유도 전력을 생산하게 된다. 이와 같은 작동은 폐차 디젤엔진(100)의 전자제어유닛(160)에 미리 입력된 맵에 따른 연료 분사제어에 의해 운전된다.
이와 같은 상태에서, 발전기에서 생산하는 전력으로 용접작업, 전열기 등을 가동하여 발전기(20)에 걸리는 부하가 증가하면 발전기(200)의 자동전압조정기(210)에서 감지하여 엔진발전기 제어유닛(400)으로 신호를 입력시킨다.
엔진발전기 제어유닛(400)은 자동전압조정기(210)에서 입력된 신호와 폐차 디젤엔진(100)의 전자제어유닛(160)에서 입력되는 데이터를 기초로 하여 폐차 디젤엔진(100)의 전자제어유닛(160)에서 입력되는 커먼레일(120)의 연료 압력값보다 작은 가상의 연료 압력값을 전자제어유닛(160)에 입력하고 전자제어유닛(160)에 악셀 전압을 증가시킨다. 전자제어유닛(160)은 입력된 가상의 연료 압력값에 따라 전자제어유닛(160)에 미리 입력된 맵에 따라 운전하게 되어 연료분사시간을 급속히 증가시킨다. 이에 따라 발전기(200)의 출력측에 작용하는 부하 증가에 따라 바로 폐차 디젤엔진(100)의 출력을 증가시켜 발전기(200)에 작용하는 부하에 따른 폐차 디젤엔진(100)의 RPM 감소를 방지하고 설정된 기준 RPM을 유지하게 된다.
이와 같이, 본 발명은 발전기의 부하가 작용하더라도 폐차 디젤엔진의 출력측 RPM이 설정된 기준 RPM으로 유지되게 되어 폐차 디젤엔진의 연료 효율을 높이고 발전기의 효율을 높일 수 있다.
또한, 본 발명은 발전기에 부하가 작용하여 폐차 디젤엔진의 RPM이 떨어지려고 할 때 바로 폐차 디젤엔진의 RPM을 높여 폐차 디젤엔진의 RPM이 설정된 기준 RPM 이하로 떨어지는 것을 방지함으로써 폐차 디젤엔진 및 발전기의 효율을 극대화할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
100: 폐차 디젤엔진
110: 엔진
120: 커먼레일
130: 인젝터
140: 고압연료펌프
150: 연료압력센서
160: 전자제어유닛
200: 발전기
210: 자동전압조정기
211: 전류측정기
212: 전압측정기
213: 주파수측정기
300: 엔진출력감지유닛
400: 엔진발전기 제어유닛
410: 제1 입력부
420: 제2 입력부
430: 제3 입력부
440: 제어부

Claims (8)

  1. 폐차된 커먼레일 디젤차량으로부터 회수된 폐차 디젤엔진(100);
    상기 폐차 디젤엔진(100)의 출력측에 그 회전자가 연결되어 상기 폐차 디젤엔진(100)에서 발생되는 회전력을 전달받아 전기를 생산하며, 자동전압조정기(AVR; Automatic Voltage Regulator, 210)를 포함하는 발전기(200)로서, 상기 자동전압조정기(210)는 상기 발전기(200)에 작용하는 부하를 감지하는 것인, 발전기(200);
    상기 폐차 디젤엔진(100)의 출력측에 설치되어 상기 폐차 디젤엔진(100)의 출력측 RPM을 감지하는 엔진출력감지유닛(300); 및
    상기 폐차 디젤엔진(100)과 상기 발전기(200)와 상기 엔진출력감지유닛(300)에 연결되어 상기 폐차 디젤엔진(100)과 상기 발전기(200)를 제어하며, 상기 발전기(200)에 부하가 작용하는 경우 상기 폐차 디젤엔진(100)의 출력측 RPM을 설정된 기준 RPM으로 유지시키는 엔진발전기 제어유닛(ECU; Electronic Control Unit, 400);
    을 포함하고,
    상기 폐차 디젤엔진(100)은, 엔진(110), 커먼레일(120), 인젝터(130), 고압연료펌프(140), 연료압력센서(150), 및 전자제어유닛(160)을 포함하며,
    상기 연료압력센서(150)는 상기 커먼레일(120) 내부의 연료압력을 감지하여 상기 전자제어유닛(160)에 제공하고,
    상기 전자제어유닛(160)은 공기유량, 엔진 회전수(RPM; Revolution Per Minute), 스로틀 포지션 센서(TPS; Throttle Position Sensor) 신호, 공기 온도, 물 온도 및 상기 커먼레일(120) 내부의 연료압력을 입력받아 PID(Proportional Integral Derivative) 제어를 통해 연료분사밸브 개폐시간 제어신호 및 연료분사밸브 열림제어신호를 출력하되, 엔진 회전수 및 공기유량을 입력받으면 공기유량 및 엔진 회전수에 따른 분사압력결정 맵을 이용하여 목표 연료압력을 결정하고, 상기 커먼레일(120) 내부의 연료압력 및 상기 목표 연료압력을 비교하여 상기 연료분사밸브 개폐시간 제어신호 및 상기 연료분사밸브 열림제어신호를 통해 연료분사밸브의 개폐시간 및 연료분사밸브의 열림정도를 각각 제어함으로써 상기 커먼레일(120) 내부의 연료압력 및 상기 목표 연료압력이 같아지도록 동작하고,
    상기 발전기(200)의 자동전압조정기(210)는, 상기 발전기(200)에서 발생하는 전류를 측정하고, 측정된 전류값을 상기 엔진발전기 제어유닛(400)에 제공하는 전류측정기(211)와, 상기 발전기(200)에서 발생하는 전압을 측정하고, 측정된 전압값을 상기 엔진발전기 제어유닛(400)에 제공하는 전압측정기(212)와, 상기 발전기(200)에서 발생하는 주파수를 측정하고, 측정된 주파수값을 상기 엔진발전기 제어유닛(400)에 제공하는 주파수측정기(213)를 포함하고,
    상기 엔진발전기 제어유닛(400)은, 상기 폐차 디젤엔진(100)의 전자제어유닛(160)에서 감지되는 데이터로서의 상기 커먼레일(120) 내부의 연료압력이 입력되는 제1 입력부(410)와, 상기 엔진출력감지유닛(300)에서 감지되는 데이터로서의 상기 폐차 디젤엔진(100)의 출력측 RPM이 입력되는 제2 입력부(420)와, 상기 발전기(200)의 자동전압조정기(210)에서 감지되는 데이터로서의 상기 발전기(200)에서 발생하는 전압, 전류, 주파수가 입력되는 제3 입력부(430)와, 상기 제1,2,3 입력부(410, 420 ,430)에서 입력되는 상기 커먼레일(120) 내부의 연료압력, 상기 폐차 디젤엔진(100)의 출력측 RPM, 및 상기 발전기(200)에서 발생하는 전압, 전류, 주파수를 기초로 상기 발전기(200)에 부하가 작용하는 경우 상기 폐차 디젤엔진(100)의 전자제어유닛(160)을 제어하여 상기 폐차 디젤엔진(100)의 출력측 RPM을 상기 기준 RPM으로 유지시키는 제어부(440)를 포함하고,
    상기 기준 RPM은, 상기 발전기(200)에 부하가 작용하지 않는 정상발전상태에서의 상기 폐차 디젤엔진(100)의 출력측 RPM으로서 1450 이상 1500 이하이거나 1750 이상 1850 이하이고,
    상기 제어부(440)는, 상기 연료압력센서(150)에서 측정한 커먼레일(120) 내부의 연료 압력값이 상기 전자제어유닛(160)으로 입력되도록 하거나 상기 연료압력센서(150)에서 측정한 커먼레일(120) 내부의 연료 압력값이 상기 전자제어유닛(160)으로 입력되는 것을 중지시키고 임의의 연료 압력값을 상기 전자제어유닛(160)에 입력하며, 상기 발전기(200)에 작용하는 부하가 증가하는 경우 그 증가되는 부하값이 상기 자동전압조정기(210)로부터 상기 제3 입력부(430)로 입력되게 되면 그 입력되는 신호에 따라 상기 전자제어유닛(160)에 증가되는 악셀 전압을 입력하고,
    상기 제어부(440)는, 상기 발전기(200)에서 생산되는 전력으로 용접작업이 이루어지거나 전열기가 가동됨으로 인해 상기 발전기(200)에 작용하는 부하가 설정값 이상으로 감지되면, 상기 발전기(200)에 작용하는 부하의 증가에 따른 상기 폐차 디젤엔진(100)의 출력측 RPM의 감소를 방지하기 위해, 상기 연료압력센서(150)에서 측정한 커먼레일(120) 내부의 연료 압력값보다 낮은 가상 연료 압력값을 상기 전자제어유닛(160)에 입력하고,
    상기 제어부(440)는, 상기 발전기(200)에 작용하는 부하가 설정값 이상으로 감지된 경우, 상기 연료압력센서(150)에서 측정한 커먼레일(120) 내부의 연료 압력값이 1000bar이면 상기 가상 연료 압력값을 800bar로 하여 상기 전자제어유닛(160)에 입력하고 악셀 전압을 증가시키면서 상기 전자제어유닛(160)에 입력하고,
    상기 전자제어유닛(160)은, 미리 입력된 맵을 기반으로 연료량을 증가시키기 위하여, 상기 연료압력센서(150)에서 측정한 커먼레일(120) 내부의 연료 압력값이 1000bar인 상태에서의 상기 인젝터(130)의 연료분사시간보다, 상기 제어부(440)로부터 800bar의 상기 가상 연료 압력값과 상기 증가되는 악셀 전압을 입력받은 상태에서의 상기 인젝터(130)의 연료분사시간을 증가시킴으로써, 상기 발전기(200)에 부하가 작용함에 따라 상기 폐차 디젤엔진(100)의 출력측 RPM이 상기 기준 RPM으로 유지되도록 하고,
    상기 제어부(440)는, 상기 악셀 전압의 증가에 따라 상기 폐차 디젤엔진(100)의 출력측 RPM이 상기 기준 RPM보다 커지게 되면 상기 전자제어유닛(160)에 입력된 상기 가상 연료 압력값을 배제하고 상기 연료압력센서(150)에서 측정한 커먼레일(120) 내부의 연료 압력값이 상기 전자제어유닛(160)으로 입력되도록 하여 상기 폐차 디젤엔진(100)의 출력측 RPM이 상기 기준 RPM으로 유지되도록 하는 것을 특징으로 하는 폐차엔진을 이용한 엔진발전기.
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  5. 폐차된 커먼레일 디젤차량으로부터 회수된 폐차 디젤엔진(100)의 출력측 RPM과 상기 폐차 디젤엔진(100)의 출력측에 연결되어 전기를 발생시키는 발전기(200)에 작용하는 부하를 각각 감지하는 단계로서,
    상기 발전기(200)는 상기 폐차 디젤엔진(100)의 출력측에 그 회전자가 연결되어 상기 폐차 디젤엔진(100)에서 발생되는 회전력을 전달받아 전기를 생산하고, 상기 발전기(200)에 작용하는 부하를 감지하는 자동전압조정기(AVR; Automatic Voltage Regulator, 210)를 포함하며, 상기 자동전압조정기(210)는 상기 발전기(200)에서 발생하는 전류를 측정하는 전류측정기(211)와 상기 발전기(200)에서 발생하는 전압을 측정하는 전압측정기(212)와 상기 발전기(200)에서 발생하는 주파수를 측정하는 주파수측정기(213)를 포함하고,
    상기 폐차 디젤엔진(100)은, 엔진(110), 커먼레일(120), 인젝터(130), 고압연료펌프(140), 연료압력센서(150), 및 전자제어유닛(160)을 포함하는 것인, 단계; 및
    상기 발전기(200)에서 생산되는 전력으로 용접작업이 이루어지거나 전열기가 가동됨으로 인해 상기 발전기(200)에 작용하는 부하가 설정값 이상으로 감지되면, 상기 폐차 디젤엔진(100)에 분사되는 연료량을 증가시켜 상기 폐차 디젤엔진(100)의 출력측 RPM을 설정된 기준 RPM으로 유지시키는 RPM유지단계로서,
    상기 기준 RPM은 상기 발전기(200)에 부하가 작용하지 않는 정상발전상태에서의 상기 폐차 디젤엔진(100)의 출력측 RPM으로서 1450 이상 1500 이하이거나 1750 이상 1850 이하인, 단계;
    를 포함하고,
    상기 RPM유지단계는,
    상기 발전기(200)에 부하가 작용하지 않는 정상발전상태에서 상기 전자제어유닛(160)에서 상기 커먼레일(120) 내부의 연료압력과 상기 인젝터(130)의 연료 분사시간을 측정하는 단계로서,
    상기 전자제어유닛(160)은 공기유량, 엔진 회전수(RPM), 스로틀 포지션 센서(TPS; Throttle Position Sensor) 신호, 공기 온도, 물 온도 및 상기 커먼레일(120) 내부의 연료압력을 입력받아 PID(Proportional Integral Derivative) 제어를 통해 연료분사밸브 개폐시간 제어신호 및 연료분사밸브 열림제어신호를 출력하되, 엔진 회전수 및 공기유량을 입력받으면 공기유량 및 엔진 회전수에 따른 분사압력결정 맵을 이용하여 목표 연료압력을 결정하고, 상기 커먼레일(120) 내부의 연료압력 및 상기 목표 연료압력을 비교하여 상기 연료분사밸브 개폐시간 제어신호 및 상기 연료분사밸브 열림제어신호를 통해 연료분사밸브의 개폐시간 및 연료분사밸브의 열림정도를 각각 제어함으로써 상기 커먼레일(120) 내부의 연료압력 및 상기 목표 연료압력이 같아지도록 동작하는 것인, 단계;
    상기 발전기(200)에 작용하는 부하가 설정값 이상으로 감지되면, 엔진발전기 제어유닛(ECU; Electronic Control Unit, 400)이 상기 발전기(200)에 작용하는 부하의 증가에 따른 상기 폐차 디젤엔진(100)의 출력측 RPM의 감소를 방지하기 위해, 상기 커먼레일(120) 내부의 연료 압력값보다 낮게 상기 전자제어유닛(160)에 상기커먼레일(120)의 가상 연료 압력값을 입력하는 단계로서,
    상기 엔진발전기 제어유닛(400)은 상기 폐차 디젤엔진(100)의 전자제어유닛(160)에서 감지되는 데이터로서의 상기 커먼레일(120) 내부의 연료압력이 입력되는 제1 입력부(410)와, 엔진출력감지유닛(300)에서 감지되는 데이터로서의 상기 폐차 디젤엔진(100)의 출력측 RPM이 입력되는 제2 입력부(420)와, 상기 발전기(200)의 자동전압조정기(210)에서 감지되는 데이터로서의 상기 발전기(200)에서 발생하는 전압, 전류, 주파수가 입력되는 제3 입력부(430)와, 상기 제1,2,3 입력부(410, 420, 430)에서 입력되는 상기 커먼레일(120) 내부의 연료 압력, 상기 폐차 디젤엔진(100)의 출력측 RPM, 및 상기 발전기(200)에서 발생하는 전압, 전류, 주파수를 기초로 상기 발전기(200)에 부하가 작용하는 경우 상기 폐차 디젤엔진(100)의 전자제어유닛(160)을 제어하여 상기 폐차 디젤엔진(100)의 출력측 RPM을 상기 기준 RPM으로 유지시키는 제어부(440)를 포함하는 것인, 단계;
    상기 엔진발전기 제어유닛(400)이 상기 전자제어유닛(160)에 악셀 전압을 증가시켜 입력하는 단계; 및
    상기 전자제어유닛(160)이 입력된 가상 연료 압력값에 의해 상기 인젝터(130)의 연료 분사시간을 길게 유도하여 상기 폐차 디젤엔진(100)에 분사되는 연료량을 증가시키는 단계;를 포함하고,
    상기 가상 연료 압력값을 입력하는 단계에서,
    상기 엔진발전기 제어유닛(400)은, 상기 발전기(200)에 작용하는 부하가 설정값 이상으로 감지된 경우, 상기 커먼레일(120) 내부의 연료 압력값이 1000bar이면 상기 커먼레일(120)의 가상 연료 압력값을 800bar로 하여 상기 전자제어유닛(160)에 입력하고,
    상기 연료량을 증가시키는 단계에서,
    상기 전자제어유닛(160)이 800bar의 상기 가상 연료 압력값과 증가되는 악셀 전압을 입력받게 되면, 미리 입력된 맵을 기반으로 연료량을 증가시키기 위하여, 상기 연료압력센서(150)에서 측정한 커먼레일(120) 내부의 연료 압력값이 1000bar인 상태에서의 상기 인젝터(130)의 연료분사시간보다, 상기 엔진발전기 제어유닛(400)으로부터 800bar의 상기 가상 연료 압력값과 상기 증가되는 악셀 전압을 입력받은 상태에서의 상기 인젝터(130)의 연료분사시간을 증가시킴으로써, 상기 발전기(200)에 부하가 작용함에 따라 상기 폐차 디젤엔진(100)의 출력측 RPM이 상기 기준 RPM으로 유지되도록 하고,
    상기 엔진발전기 제어유닛(400)이, 상기 악셀 전압의 증가에 따라 상기 폐차 디젤엔진(100)의 출력측 RPM이 상기 기준 RPM보다 커지게 되면 상기 전자제어유닛(160)에 입력된 가상 연료 압력값을 배제하고 상기 커먼레일(120) 내부의 연료 압력값이 상기 전자제어유닛(160)으로 입력되도록 하여 상기 폐차 디젤엔진(100)의 출력측 RPM이 상기 기준 RPM으로 유지되도록 하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐차엔진을 이용한 엔진발전기의 제어방법.
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JP3972881B2 (ja) 2003-09-30 2007-09-05 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の燃料噴射制御装置
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