KR101923911B1 - 디젤 엔진 방출물의 측정 - Google Patents

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Abstract

디젤 발전기와 같은, 엔진의 방출 출력부는 엔진의 부하 및 엔진으로부터의 배기 체적으로부터 결정될 수 있다. 산화 질소(NOx)와 같은 화학물은 엔진 상의 측정 부하에 대해서 결정될 수 있다. 계산은 공기 압축 측정값 및 터보 압축기 속도 측정값으로부터 엔진 내의 공기 유동을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 계산은 또한 알려진 시험 결과들로부터 연료 유동을 획득함으로써 엔진 안으로의 가스 유동을 결정하는 단계를 포함한다. 계산된 방출 출력부는 환경 법령에 대한 엔진의 적응성을 보장하는데 사용될 수 있다. 원격 모니터링 프로그램은 엔진이 환경 법령과 순응하는데 실패할 때 알람을 발생시킬 수 있다.

Description

디젤 엔진 방출물의 측정{MEASUREMENT OF DIESEL ENGINE EMISSIONS}
관련 출원들의 교차 참조
본원은 2011년 8월 16일자 출원되고 발명의 명칭이 "디젤 엔진 방출물의 측정"이며 더글라스 로버트슨(Douglas Robertson) 등에게 허여된 미국 가출원 제 61/524,053 호의 우선권을 주장하며, 이에 대해서는 참고로 본원에 합체되어 있다.
본원은 환경 시험에 관한 것이다. 특히, 본원은 해양 디젤 엔진의 배기 시험에 관한 것이다.
엔진은 일반적으로 연료를 연소시킴으로써 동력을 발생시킨다. 엔진 내의 연소 중에 발생되는 화학 반응은 동력의 발생 이외에도 다수의 화학 화합물들을 갖는 배기를 생성한다. 화학 화합물은 엔진으로부터 주위환경으로 배기된다. 그러나, 국부적 지배 몸체들은 종종 주위환경으로의 화학 화합물들의 배기를 조절한다. 예로서, 미국에서 환경 보호기관(EPA)은 주위환경으로의 임의의 화학물의 방출을 규제할 수 있다.
디젤 엔진은 디젤 엔진의 배기 시스템을 통해서 방출되는 연소 중의 산화 질소(NOx)를 발생시킨다. NOx는 주위환경으로 배기될 수 있는 NOx의 양을 제한하는 EPA에 의해서 모니터된다. 그러나, NOx는 디젤 또는 기타 등의 엔진에 의해서 생성된 여러 화학물들 중 단지 하나이며, 이는 모니터되고 제한된다. 엔진에 의해서 방출된 배기 및 화학물들의 양은 엔진의 작동 조건에 따라 변화된다. 예로서, 엔진에 의해서 발생된 배기는 엔진에 배치된 부하에 대해서 변화될 수 있다.
디젤 엔진은 전력망에 대한 접속이 사용가능하지 않거나 또는 기능하지 않을 때 종종 발전기로서 사용된다. 예로서, 디젤 발전기는 선박 및 해양 플랫폼에 사용되어서 선박 및 플랫폼 전기 디바이스에 대한 전력을 발생시킨다. 그러나, 발전기로서 사용될 때, 디젤 엔진은 가변 부하에 영향을 받을 수 있다. 도 1은 시간에 걸쳐 급격하게 변화되는 드릴링 리그(drilling rig)의 발전기 상의 부하를 예시하는 그래프이다. 그래프(100)의 라인(102)은 x-축(112) 상의 초 시간에 대한 y-축(110) 상의 킬로와트에서의 발전기 부하를 예시한다.
디젤 엔진에서의 부하가 급격하게 변화할 때, 디젤 엔진에 의해서 발생된 배기도 역시 급격하게 변화될 것이다.
일 실시예에 따라서, 방법은 엔진의 부하를 결정하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한 엔진의 배기 체적을 결정하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 부분적으로 부하, 배기 체적 및 화학물의 밀도에 기초하여 엔진으로부터 방출된 화학물의 양을 계산하는 단계를 추가로 포함한다.
다른 실시예에 따라서, 컴퓨터 프로그램 제품은 엔진의 부하를 결정하는 코드를 갖는 비임시 컴퓨터 판독형 매체를 포함한다. 상기 매체는 또한 엔진의 배기 체적을 결정하는 코드를 포함한다. 상기 매체는 부분적으로 부하, 배기 체적 및 화학물의 밀도에 기초하여 엔진으로부터 방출된 화학물의 양을 계산하는 코드를 추가로 포함한다.
다른 실시예에 따라서, 장치는 엔진의 출력부에 결합된 동력 계량기를 포함한다. 상기 장치는 또한 엔진에 결합된 엔진 모니터를 포함한다. 상기 장치는 또한 메모리를 추가로 포함한다. 상기 장치는 또한 상기 동력 계량기에 결합되고 상기 엔진 모니터에 결합되며 상기 메모리에 결합된 프로세스를 포함한다. 상기 프로세서는 동력 계량기로부터 엔진의 부하를 결정하도록 구성된다. 상기 프로세서는 또한 상기 엔진 모니터로부터 엔진의 배기 체적을 결정하도록 구성된다. 상기 프로세서는 부분적으로 부하, 배기 체적 및 화학물의 밀도에 기초하여 엔진으로부터 방출된 화학물의 양을 계산하도록 추가로 구성된다.
상기 설명은 하기 내용을 더욱 잘 이해할 수 있도록 본원의 기술적 형태 및 장점들에 대해서 광범위하게 설명한다. 본원의 청구범위의 요지를 형성하는 본원의 추가 형태 및 장점들은 하기에 기술될 것이다. 당업자는 개시된 개념 및 특정 실시예는 본원의 동일 목적을 실행하기 위해 다른 구조들을 수정 또는 설계하기 위한 베이스로서 용이하게 활용될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 또한, 당업자는 그러한 동등한 구성들도 첨부된 청구범위에 기재된 본원의 정신 및 범주 내에 있다는 것을 인지해야 한다. 다른 목적 및 장점들과 함께 그 조직 및 작동 방법 모두에 관하여 본 발명의 특징인 것으로 사료되는 신규 형태들은 첨부된 도면과 함께 고려할 때 하기 설명에서 더욱 명확하게 이해할 것이다. 그러나, 각각의 도면은 예시적이고 설명적인 목적으로 제공된 것이며 본원의 제한의 규정으로서 의도된 것이 아님을 이해해야 한다.
본 발명을 더욱 완벽하게 이해하기 위해, 첨부된 도면을 참조하여 기술된 하기 설명을 참조한다.
도 1은 시간에 걸쳐 급격하게 변화되는 드릴링 리그(drilling rig)의 발전기의 부하를 도시하는 그래프.
도 2는 본원의 일 실시예에 따른 엔진의 방출물을 계산하기 위한 방법을 예시하는 플로 차트.
도 3은 본원의 일 실시예에 따른 엔진의 터보차저를 위한 압축기 맵을 도시하는 도면.
도 4는 본원의 일 실시예에 따른 엔진의 방출물을 계산하기 위한 값들을 획득하기 위한 방법을 예시하는 플로 차트.
도 5는 본원의 일 실시예에 따른 엔진의 방출물을 계산하기 위한 장치를 예시하는 블록도.
도 6은 본원의 일 실시예에 따른 엔진의 방출물을 기록하기 위한 컴퓨터 프로그램의 스크린 숏(screen shot)을 도시하는 도면.
도 7은 본원의 일 실시예에 따른 컴퓨터 시스템을 예시하는 블록도.
디젤 엔진과 같은, 엔진에 대한 방출물은 방출물들의 양을 계산하기 위하여 엔진으로부터 얻어진 파라미터들 및/또는 다른 성분들을 측정하고 상기 파라미터들을 사용함으로써 결정될 수 있다. 상기 양은 예로서 엔진에 의해서 발생된 킬로와트-시간 출력에 대한 그램 값일 수 있다. 상기 엔진에 의해서 방출된 상이한 화학물들의 양은 관심 화학물의 밀도, 엔진 부하, 배기 체적 및/또는 기타 파라미터들로부터 결정될 수 있다. 일 실시예에서, 산화 질소(NOx) 방출량은 엔진 부하 및 엔진으로부터 방출된 배기 체적으로부터 결정된다.
도 2는 본원의 일 실시예에 따른 엔진의 방출물을 계산하기 위한 방법을 예시하는 플로 차트이다. 방법(200)은 엔진의 부하를 결정함으로써 블록(202)을 개시한다. 일 실시예에 따른, 엔진 샤프트 부하는 전기 스위치보드 부하로부터 계산될 수 있다. 다른 실시예에 따른, 엔진 전체 부하는 엔진 샤프트 부하이다.
방법(200)은 엔진으로부터의 배기 체적을 결정함으로써 블록(204)을 지속한다. 배기 체적은 예로서 연료 유동 및 공기 유동의 총계와 같은 하나 이상의 성분들로부터 결정될 수 있다.
일 실시예에 따라서, 공기 유동은 부분적으로 엔진 충전 공기 압력에 기초하는 압축기 맵으로부터 결정되고 터보 압축기 속도와 대조될 수 있다. 공기 압력 및 터보 압축기 속도는 엔진 모니터 센서에 의해서 측정되고 프로세서로 보고될 수 있다. 프로세서는 메모리 내에 저장된 압축기 맵을 액세스(access)하도록 구성될 수 있다. 메모리는 임의의 엔진에 대해서 각각 적합한 다수의 압축기 맵들을 포함할 수 있다. 도 3은 본원의 일 실시예에 따른 엔진에 대한 압축기 맵이다. 그래프(300)는 증가하는 공기 압력 값을 갖는 x-축(304)을 포함한다. 그래프(300)는 증가하는 터보 압축기 회전 값들을 갖는 y-축(302)을 포함한다. 그래프(300)의 라인(310)은 y-축(302) 상의 공기 압력 비를 x-축(304) 상의 공기 유동에 m3/s으로 연결할 수 있다. 엔진 배기 공기 유동은 부분적으로 엔진의 배기 공기 압력비 및 터보 압축기 회전 속도에 기초하여 결정될 수 있다.
연료 유동은 엔진의 측정 부하 및 연료 소모량을 g/kW*hr로 제공하는 엔진 시험 베드 결과들에 기초하여 결정될 수 있다. 예로서, 높은 부하 조건에서 엔진은 추가 연료를 소모한다. 일 실시예에 따라서, 공기 유동 대 연료 유동의 높은 비(예로서, 25:1 내지 75:1)를 갖는 엔진에 대해서, 상이한 엔진 부하에 대한 연료 유동의 검사 테이블은 메모리 내에 저장되고 참조될 수 있다. 공기 유동 대 연료 유동의 비는 매우 높고 연료 유동량은 공기 유동에 비교되기 때문에, 연료 유동 양에서의 에러는 배기 체적의 계산에 큰 에러를 유도하지 않는다. 따라서, 실제 측정 대신에 추정에 기초할지라도 검사 값들은 배기 체적 결정에 대한 큰 에러를 부가하지 않고 연료 유동을 결정할 때 사용될 수 있다. 다른 실시예에 따라서, 공기 유동 대 연료 유동의 낮은 비를 갖는 엔진은 연료 유동을 연속으로 또는 특정 간격으로 측정하기 위한 엔진 모니터들을 가질 수 있다.
다시 도 2에 있어서, 방법(200)은 부분적으로 부하, 배기 체적 및 화학물의 밀도에 기초하여 엔진으로부터 방출된 화학물의 양을 계산함으로써 블록(206)을 지속한다. 계산된 양은 다음 방정식으로부터 결정될 수 있다.
Q = ρ / L * VE,
여기서, Q는 킬로와트 시간(kilowatt howr) 당 그램의 양이고, ρ은 관심 화학물의 밀도이고, L은 엔진에서의 부하이고, VE는 엔진에 의해서 발생된 배기 체적이다. 밀도 ρ는 다음과 같이 계산될 수 있다.
ρ = ppm * k * MW / T
여기서, ppm은 화학물에 대한 수백만 농도에 비교한 부분이고, k는 비례 상수이고, MW는 화학물의 분자량이고, T는 배기의 온도이다. 일 실시예에 따라서, 산화 질소(NOx)의 방출량은 MW = 46.01 및 k = 12.187을 세팅함으로써 계산될 수 있다. 비례 상수, k는 다음에서 계산될 수 있다.
Figure 112014023814029-pct00001

여기서, Ha는 매일 엔진 파라미터로서 측정된 입구 공기 습도이고, Ta는 절대 온도로 측정된 입구 공기 온도이고, Tsc는 충전 공기 온도이고, Tscr은 기준 충전 공기 온도이다.
도 2의 방법(200)은 엔진으로부터의 지속적인 방출물을 계산하기 위하여 엔진에 대해서 연속으로 실행될 수 있다. 다른 실시예에 따라서, 방법(200)은 분리된 시간 간격으로 실행되어서, 샘플링 속도를 한정한다. 샘플링 속도는 엔진 부하의 변화들을 포착하기에 충분한 속도로 선택될 수 있다. 예로서, 엔진 부하가 급격하게 변화하면, 그때 샘플링 속도는 엔진 부하가 비교적 일정할 때 높을 수 있다. 일 실시예에 따라서, 샘플링 속도는 분당 2배 또는 매 30초 마다 하나의 측정값일 수 있다.
도 4는 본원의 일 실시예에 따른 엔진의 방출물들을 계산하기 위한 값들을 획득하기 위한 방법을 예시하는 플로 차트이다. 산화 질소(NOx)와 같은 화학물의 특정 밀도는 블록(402)으로부터의 화학물에 대한 방출물 농도 및 엔진룸 또는 블록(404a)으로부터의 공기 입구 온도를 수용한 후에 블록(406)에서 계산된다. 블록(406)에서 결정된 특정 밀도는 화학물의 방출물의 양을 계산할 때 사용하기 위해 블록(424)으로 중계된다.
블록(408)에서, 샤프트 kW 판독값은 블록(404b)으로부터 킬로와트(kW) 판독값을 수용한 후에 계산된다. 블록(404b)은 예로서 전기 스위치보드로부터의 kW 판독값 또는 엔진 샤프트에서의 측정값을 수용할 수 있다. kW 판독값은 화학물의 방출물의 양을 계산할 때 사용하기 위해 블록(424)으로 중계된다.
블록(410)에서, 공기 유동값은 블록(404c)으로부터의 공기 압력, 블록(404d)으로부터의 공기 온도, 및 블록(404e)로부터의 공기 압력을 수용한 후에 계산된다. 블록(414)에서 공기 유동은 블록(404g)으로부터 수용된 터보 압축기 속도로부터 계산된다. 블록(410)의 공기 유동 계산은 블록(416)에서 블록(414)의 공기 유동 계산에 비교된다. 블록(418)에서, 블록(410)의 계산 및/또는 블록(414)의 계산이 임의의 범위 내에 있는 것이 결정된다. 예로서, 블록(418)은 계산들이 서로의 5% 내에 있는 지를 시험할 수 있다. 계산들이 블록(418)의 범위 밖에 있으면, 그때 터보 압축기의 정밀조사(overhaul)가 블록(420)에서 실행될 수 있다. 정밀조사 후에 계산이 다시 실행될 수 있다. 계산들이 블록(418)에서 범위 내에 있으면, 그때 가스 유동은 블록(422)에서 공기 유동으로부터 계산된다.
블록(422)에서 가스 유동 계산은 부분적으로 블록(410) 및/또는 블록(414)에서 계산된 공기 유동에 기초한다. 블록(422)에서 가스 유동 계산은 또한 부분적으로 블록(412)에서 계산된 연료 유동 값에 기초할 수 있다. 일 실시예에 따라서, 블록(412)에서 계산된 연료 유동은 블록(404f)에서 수용된 연료 유동 시험 결과들로부터 얻어질 수 있다. 상술한 바와 같이, 공기 유동 대 연료 유동의 비가 높을 때, 시험 결과들로부터 연료 유동을 얻음으로써 도입된 에러는 엔진으로부터의 방출물의 계산 시에 에러에 대한 큰 충격을 미칠 수 없다.
블록(424)에서, 방출물 양들은 블록(406)에서 계산된 특정 밀도, 블록(408)에서 계산된 샤프트 판독, 및 블록(422)에서 계산된 가스 유동으로부터 수용된 값들에 부분적으로 기초하여 계산될 수 있다. 일 실시예에 따라서, 계산은 도 2를 참조하여 상술한 바와 같이 다음 방정식에 따라서 실행될 수 있다.
Q = P / L * VE,
결과 값은 킬로와트-시간당 단위의 양일 수 있다.
도 5는 본원의 일 실시예에 따른 엔진의 방출물을 계산하기 위한 장치를 도시하는 블록도이다. 시스템(500)은 엔진(502)을 포함하고 엔진(502)으로부터 방출물의 양을 결정하기 위한 프로세서(514)를 포함한다. 프로세서(514)는 공기 압력, 공기 온도, 및/또는 터보 압축기 속도 값들을 수용하기 위해 엔진 모니터(508)에 결합될 수 있다. 엔진 모니터(508)는 다수의 센서들을 포함할 수 있거나 또는 유체압력계(manometer) 및/또는 온도계와 같이, 엔진(502) 내의 다수의 센서들에 결합될 수 있다. 일 실시예에 따른, 프로세서(514)는 3개의 개별 신호 라인들을 통해서 엔진 모니터(508)에 결합될 수 있다. 다른 실시예에 따라서, 프로세서(514)는 예로서 RS-232 bus 또는 이서넷 버스(Ethernet bus)와 같은 통신 버스를 통해서 엔진 모니터(508)에 결합될 수 있다. 단지 하나의 엔진(502)만이 도 5에 도시되어 있지만, 드릴링 리그와 같은 시스템은 직렬 또는 병렬로 결합된 하나 초과의 엔진(502)을 포함할 수 있다.
프로세서(514)는 또한 엔진(502) 부근에 또는 엔진 내에 위치한 앰비언트 센서(ambient sensor;510)에 결합될 수 있다. 앰비언트 센서(510)는 주위 온도, 주위 공기 압력, 및/또는 상대 습도를 결정하기 위한 센서들을 포함한다.
프로세서(514)는 조성물 분석기(composition analyzer;512)에 결합될 수 있다. 조성물 분석기는 엔진(502)에 대한 배기 시스템의 배기구멍 부근에 위치하거나 또는 엔진(502)에 결합된 배기 시스템 내에 위치할 수 있다. 조성물 분석기(512)는 배기의 조성물을 검출하기 위한 하나 이상의 센서들을 포함할 수 있다. 예로서, 조성물 분석기(512)는 산화 질소(NO 및/또는 N02), 일산화탄소 및 이산화탄소(CO 및/또는 C02), 황 산화물(SO 및/또는 S02), 물(H20), 및/또는 미립자의 농도를 검출하기 위한 센서들을 포함할 수 있다.
프로세서(514)는 또한 엔진 관리 시스템(516)에 결합될 수 있다. 엔진 관리 시스템(516)은 엔진(502)의 작동에 관련된 로그 파라미터(log parameter)를 결정할 수 있다. 예로서, 엔진 관리 시스템(516)은 엔진 동력, 공기 압력, 공기 온도 및/또는 터보 압축기 속도를 모니터할 수 있다.
프로세서(514)는 추가로 동력 모니터(504)에 결합될 수 있다. 동력 모니터(504)는 엔진(502)의 출력부에 결합되는, 와트미터, 볼트미터 및/또는 앰미터와 같은 동력 계량기(506)에 결합될 수 있다. 일 실시예에 따라서, 동력 모니터(504)는 전기 스위치보드일 수 있거나 또는 동력 모니터(504)는 계량기(506)를 포함하는 전기 스위치보드에 결합될 수 있다.
프로세서(514)는 또한 엔진(502)으로부터 방출물 양을 결정할 때 사용하기 위한 사용자 입력 값들을 저장하는 테이블(518)을 구비한 메모리에 결합될 수 있다. 예로서, 테이블(518)은 발전기 효율 및/또는 연료 유동을 포함할 수 있다. 테이블(518)에 대한 값은 프로세서(514)에 결합된 메모리(도시생략) 내에 저장된 데이터베이스에서 사용자에 의해서 저장될 수 있다. 사용자는 터치패드, 키보드 및/또는 마우스와 같은 입력 장치를 통해서 값들을 입력할 수 있다. 일 실시예에 따라서, 테이블(518)을 위한 값들은 인터넷 접속과 같은 네트워크 접속을 통해서 사용자에 의해서 세팅될 수 있다.
프로세서(514)는 추가로 캘리브레이션 테이블(calibration table;520)에 결합될 수 있다. 캘리브레이션 테이블(520)은 프로세서(514)에 의해서 실행된 계산들을 조정(calibrate)하기 위해 및/또는 엔진 모니터(508), 조성물 분석기(512), 앰비언트 센서(510) 및/또는 동력 모니터(504)로부터 수용된 측정값을 조정하기 위해 제로 값(zero value)들 및/또는 스팬 값(span value)들을 저장할 수 있다. 일 실시예에 따른, 테이블(520)은 모니터되는 배기의 각각의 화학물을 위한 제로 값들 및 스팬 값들을 포함할 수 있다. 예로서, 테이블(520)은 산화 질소에 대한 제로 값 및 스팬 값, 및 이산화탄소에 대한 제로 값 및 스팬 값을 포함할 수 있다.
프로세서(514) 및 블록들(504, 508, 510, 512, 516, 518, 520) 중 하나 이상은 엔진으로부터의 배기를 모니터하기 위한 장치 내에 통합될 수 있다. 장치는 법령 목적으로 모니터 또는 보고하기 위해 엔진으로부터의 배기 내의 방출물들을 모니터하도록 하나 이상의 엔진들을 따라서 실행될 수 있다.
프로세서(514)에 의해서 실행된 방출물 계산들은 원격으로 모니터될 수 있다. 원격 모니터링 프로그램은 프로세서(514)로부터의 방출물 계산 값들과 블록들(504, 508, 510, 512, 516, 518, 520)로부터 프로세서(514)에 의해서 수용된 다른 값들을 수용할 수 있다. 도 6은 본원의 일 실시예에 따른 엔진의 방출물들을 모니터링 및/또는 기록하기 위한 컴퓨터 프로그램의 스크린 숏(screen shot)이다. 윈도우(600)는 엔진의 방출물 값들 및 작동 파라미터들과 같은 데이터를 관찰할 수 있게 한다. 예로서, 윈도우(600)는 관리 계획, 관리 이력, 알람 이력, 격리 지점(isolation point)들, 태그, 제조업자 정보, 명세사항, 관리 절차 및/또는 체크 및 측정을 위한 디스플레이를 포함할 수 있다. 체크 및 측정 탭(608)은 윈도우(600)에서 적어도 하나의 엔진에 관한 데이터를 표시하도록 선택될 수 있다. 탭(608)을 선택한 후에, 하나 이상의 화학물들에 대한 방출물 값이 표시될 수 있다. 예로서, 윈도우(600)의 라인(610)은 엔진에 대해 결정된 NOx 농도를 표시한다. 라인(610)은 도 5의 프로세서(514)와 같은 프로세서로부터 수용된 데이터를 표시할 수 있고, 상기 데이터는 도 2의 방법(200)에 따라 계산될 수 있다.
일 실시예에 따라서, 엔진에 있어서의 잠재적 문제들에 대해서 엔지니어들에게 경고하기 위하여 윈도우(600)의 원격 모니터링 프로그램을 통해서 알람이 설정될 수 있다. 예로서, NOx 농도가 5 g/kW-hr 밑으로 떨어지거나 또는 14.5 g/kW-hr를 초과할 때 알람이 설정될 수 있다. 알람 범위는 부분적으로 법령에 기초하여 선택될 수 있다. 예로서, 알람 값들은 환경 법규를 위반하기 전에 방출물 문제에 대해서 엔지니어에게 경고하도록 환경 법규에 의해서 허용되는 방출물들보다 작게 설정될 수 있고, 이는 엔진의 작동자에 대해서 양호하게 결과를 얻게 한다. 결정된 NOx 농도가 알람 설정점들 위에 또는 밑에 있을 때, 알람 메시지가 발생되어 엔지니어에게 제공된다. 알람 메시지는 텍스트 메시지, 무선호출기 통지, 전자 메시지, 사이렌 및/또는 표시광일 수 있다.
다른 실시예에 따라서, 센서들 또는 계산 값들에 있어서의 잠재적 문제들에 대해서 엔지니어들에게 경고하기 위하여 윈도우(600)의 원격 모니터링 프로그램을 통해서 알람이 설정될 수 있다. 예로서, 5 내지 30 g/kW-hr의 NOx 농도에 대해서 유효 범위가 설정될 수 있다. 결정된 NOx 농도가 유효 범위 위에 또는 밑에 있을 때, 알람 메시지와 유사한 통지가 전송될 수 있다. 일 실시예에 따라서, 외부 유효 범위 통지(outside-of-valid-range notification)는 알람 메시지들보다 우선 정도가 작을 수 있다. 따라서, 외부 유효 범위 통지는 작은 긴급 통지 시스템이다.
컴퓨터 시스템은 도 6의 윈도우(600)를 표시하고 윈도우(600)를 통해서 사용자 입력을 수용하는데 사용될 수 있다. 도 7은 컴퓨터 시스템(700)을 도시한다. 중앙 처리 장치("CPU";702)는 시스템 버스(704)에 결합된다. CPU(702)는 범용 CPU 또는 마이크로프로세서, 그래픽 처리 유닛("GPU") 및/또는 마이크로컨트롤러일 수 있다. 본 실시예들은 CPU(702)가 본원에 기술된 바와 같이 모듈 및 작동을 지지하면 CPU(702)의 아키텍처에 의해서 제한되지 않는다. CPU(702)는 본 실시예에 따른 여러 논리 명령들을 실행할 수 있다.
컴퓨터 시스템(700)은 동기 RAM (SRAM), 동적 RAM (DRAM), 및/또는 동기 동적(synchronous dynamic) RAM (SDRAM)일 수 있는 랜덤 액세스 메모리(RAM;708)를 포함할 수 있다. 컴퓨터 시스템(700)은 알람 값 및 유효 범위 값과 같이, 소프트웨어 애플리케이션에 의해서 사용된 여러 데이터 구조를 저장하기 위하여 RAM(708)을 사용할 수 있다. 컴퓨터 시스템(700)은 또한 PROM, EPROM, EEPROM, 또한 광학 저장장치일 수 있는 판독 전용 메모리(ROM;706)를 포함할 수 있다. ROM은 컴퓨터 시스템(700)을 부팅시키기 위한 구성 정보를 저장할 수 있다. RAM(708) 및 ROM(706)은 사용자 및 시스템 데이터를 보유한다.
컴퓨터 시스템(700)은 또한 입력/출력(I/O) 어댑터(710), 통신 어댑터(714), 사용자 인터페이스 어댑터(716), 및 디스플레이 어댑터(722)를 포함할 수 있다. I/O 어댑터(710) 및/또는 사용자 인터페이스 어댑터(716)는 임의의 실시예에서 사용자가 컴퓨터 시스템(700)과 상호작용할 수 있게 한다. 다른 실시예에서, 디스플레이 어댑터(722)는 소프트웨어와 관련된 도 6의 윈도우(600)와 같은 그래픽 사용자 인터페이스 또는 모니터 또는 터치 스크린과 같은 디스플레이 디바이스(724) 상의 웹 기반 애플리케이션(web-based application)을 표시할 수 있다.
I/O 어댑터(710)는 하나 이상의 하드 드라이브, 플래쉬 드라이브, 캠팩트 디스크(CD) 드라이브, 플로피 디스크 드라이브 및 테이프 드라이브와 같은 하나 이상의 저장 디바이스(712)를 컴퓨터 시스템(700)에 결합할 수 있다. 통신 어댑터(714)는 LAN, WAN, 및/또는 인터넷 중 하나일 수 있는 네트워크에 컴퓨터 시스템(700)을 결합하도록 적용될 수 있다. 통신 어댑터(714)는 컴퓨터 시스템(700)을 저장 디바이스(712)에 결합하도록 적용될 수 있다. 사용자 인터페이스 어댑터(716)는 키보드(720), 포인팅 디바이스(718) 및/또는 터치 스크린(도시생략)과 같은 사용자 입력 디바이스들을 컴퓨터 시스템(700)에 결합한다. 디스플레이 어댑터(722)는 디스플레이 디바이스(724) 상의 표시를 제어하기 위하여 CPU(702)에 의해서 구동될 수 있다.
본원의 적용은 컴퓨터 시스템(700)의 아키텍처에 국한되지 않는다. 오히려 컴퓨터 시스템(700)은 사용자 인터페이스 디바이스의 기능을 실행하는데 적용될 수 있는 컴퓨팅 디바이스의 하나의 유형의 예로서 제공된다. 예로서, 개인 데이터 보조장치(PDAs), 태블릿 컴퓨터, 스마트폰, 컴퓨터 게임 컨솔, 및 다중 프로세서 서버를 포함하는, 임의의 적당한 프로세스 기반 디바이스가 제한 없이 사용될 수 있다. 또한, 본원의 시스템 및 방법들은 주문형 집적 회로(ASIC), 대규모 집적(VLSI) 회로 또는 기타 회로에서 실행될 수 있다. 사실, 당업자는 상술한 실시예들에 따라 논리 동작을 실행할 수 있는 임의의 수의 적당한 구조를 사용할 수 있다.
펌웨어(firmware) 및/또는 소프트웨어에서 실행되면, 도 2 및 도 4에서와 같이 상술한 기능들은 하나 이상의 명령들 또는 컴퓨터 판독형 매체 상의 코드로서 저장될 수 있다. 예들은 데이터 구조로 부호화된 비임시 컴퓨터 판독형 매체 및 컴퓨터 프로그램으로 부호화된 컴퓨터 판독형 매체를 포함한다. 컴퓨터 판독형 매체는 물리적 컴퓨터 저장 매체를 포함한다. 저장 매체는 컴퓨터에 의해서 액세스될 수 있는 임의의 구매가능한 매체일 수 있다. 예를 통해서 그리고 제한적이지 않은, 그러한 컴퓨터 판독형 매체는 RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM 또는 광학 디스크 스토리지, 자기 디스크 스토로지 또는 기타 자기 저장 디바이스 또는 명령 또는 데이터 구조 형태로 원하는 프로그램 코드를 저장하는데 사용될 수 있고 컴퓨터에 의해서 액세스될 수 있는 임의의 다른 매체를 포함할 수 있다. 본원에서 사용되는 원반(disk) 및 디스크(disc)는 컴팩트 디스크(CD), 레이저 디스크, 광학 디스크, 디지털 다목적 디스크(DVD), 플로피 디스크 및 블루-레이 디스크(blu-ray disc)를 포함하고, 원반들은 대체로 데이터를 자기적으로 재생하고, 디스크들은 데이터를 자기적으로 재생한다. 상술한 물품의 조합도 역시 컴퓨터 판독형 매체의 범주 내에 포함되어야 한다.
컴퓨터 판독형 매체를 저장하는 것 이외에, 명령 및/또는 데이터는 통신 장치 내에 포함된 전송 매체 상에서 신호로 제공될 수 있다. 예로서, 통신 장치는 명령 및 데이터를 표시하는 신호들을 갖는 트랜스리버(transceiver)를 포함할 수 있다. 명령 및 데이터는 하나 이상의 프로세서들이 청구범위에 규정된 기능들을 실행하게 하도록 구성된다.
본원 및 그 장점들은 상세하게 기술되었지만, 첨부된 청구범위에 의해서 규정된 본원의 정신 및 범주 내에서 여러 변형, 대체 및 수정이 이루어질 수 있음을 이해해야 한다. 또한, 본원의 범주는 명세서에 기재된 프로세스, 기계, 제조, 물질 조성, 수단, 방법 및 단계들의 특정 실시예를 제한하려고 의도되지 않는다. 당업자는 본원의 개시물로부터 용이하게 이해할 수 있기 때문에, 현재 존재하거나 또는 계발될 프로세스, 기계, 제조, 물질 조성, 수단, 방법 및 단계들은 본원에 따라 사용될 수 있는 기술된 대응 실시예와 실질적으로 동일 결과를 달성하거나 또는 실질적으로 동일 기능을 실행한다. 따라서, 첨부된 청구범위는 그러한 프로세스, 기계, 제조, 물질 조성, 수단, 방법 또는 단계들을 포함하도록 의도된다.

Claims (20)

  1. 엔진의 제 1 부하를 결정하는 단계;
    상기 제 1 부하에 대한 상기 엔진의 배기 유동을 결정하는 단계; 및
    부분적으로 상기 제 1 부하, 상기 배기 유동, 및 화학물의 밀도에 기초하여 상기 엔진으로부터 방출되는 상기 화학물의 제 1 양을 계산하는 단계;를 포함하는, 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 엔진의 제 2 부하를 결정하는 단계;
    상기 제 2 부하에 대한 상기 엔진의 제 2 배기 유동을 결정하는 단계; 및
    부분적으로 상기 제 2 부하, 상기 제 2 배기 유동, 및 상기 화학물의 밀도에 기초하여 상기 엔진으로부터 방출되는 상기 화학물의 제 2 양을 계산하는 단계;를 추가로 포함하고,
    상기 제 2 부하의 결정 단계 및 상기 제 1 부하의 결정 단계는 부분적으로 샘플링 속도에 의해서 한정되는 이산 시간(discrete time)에서 실행되는, 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 부하를 결정하는 단계는 전기 스위치보드로부터 부하를 결정하는 단계, 엔진 샤프트로부터 부하를 결정하는 단계, 및 발전기 효율로부터 부하를 측정하는 단계 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 배기 유동을 결정하는 단계는
    공기 유동을 결정하는 단계; 및
    연료 유동을 결정하는 단계;를 포함하는, 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 공기 유동을 결정하는 단계는 부분적으로 상기 엔진의 압력비 및 상기 엔진의 터보 압축기의 회전 속도에 기초하여 상기 공기 유동을 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 공기 유동을 결정하는 단계는 상기 엔진의 압축기 맵(compressor map)으로부터 상기 공기 유동을 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 연료 유동을 결정하는 단계는 연료 유동 테이블 내의 값을 검사하는 단계를 포함하는, 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    화학물의 양을 계산하는 단계는 산화 질소(NOx)의 양을 계산하는 단계를 포함하는, 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 화학물의 양이 제 1 값을 초과할 때 알람을 발생시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  10. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체로서,
    엔진의 제 1 부하를 결정하는 코드;
    상기 제 1 부하에 대한 상기 엔진의 배기 유동을 결정하는 코드; 및
    부분적으로 상기 부하, 상기 배기 유동, 및 화학물의 밀도에 기초하여 상기 엔진으로부터 방출되는 상기 화학물의 양을 계산하는 코드;를 포함하는, 컴퓨터 판독 가능 기록 매체.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 매체는:
    상기 엔진의 제 2 부하를 결정하는 코드;
    상기 엔진의 제 2 배기 유동을 결정하는 코드; 및
    부분적으로 상기 제 2 부하, 상기 제 2 배기 유동, 및 상기 화학물의 밀도에 기초하여 상기 엔진으로부터 방출되는 상기 화학물의 제 2 양을 계산하는 코드;를 추가로 포함하고,
    상기 제 2 부하를 결정하는 코드 및 상기 제 1 부하를 결정하는 코드는 부분적으로 샘플링 속도에 의해서 한정되는 이산 시간에서 실행되는, 컴퓨터 판독 가능 기록 매체.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 배기 유동을 결정하는 코드는:
    공기 유동을 결정하는 코드; 및
    연료 유동을 결정하는 코드;를 포함하는, 컴퓨터 판독 가능 기록 매체.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 공기 유동을 결정하는 코드는 상기 엔진의 압축기 맵으로부터 상기 공기 유동을 결정하는 코드를 포함하는, 컴퓨터 판독 가능 기록 매체.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 화학물의 양을 계산하는 코드는 산화 질소(NOx)의 양을 계산하는 코드를 포함하는, 컴퓨터 판독 가능 기록 매체.
  15. 엔진의 출력부에 결합되는 동력 계량기(power meter);
    상기 엔진에 결합되는 엔진 모니터;
    메모리; 및
    상기 동력 계량기에 결합되고, 상기 엔진 모니터에 결합되고, 그리고 상기 메모리에 결합되는 프로세서;를 포함하고,
    상기 프로세서는:
    상기 동력 계량기로부터 상기 엔진의 제 1 부하를 결정하고;
    상기 엔진 모니터로부터 상기 엔진의 배기 유동을 결정하고; 그리고
    부분적으로 상기 제 1 부하, 상기 배기 유동 및 화학물의 밀도에 기초하여 상기 엔진으로부터 방출되는 상기 화학물의 양을 계산하도록 구성되는, 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 엔진 모니터는:
    공기 압력 센서;
    공기 온도 센서; 및
    터보 압축기 속도 센서;를 포함하는, 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 프로세서는 부분적으로 상기 엔진 내의 공기 유동 및 상기 엔진 내의 연료 유동에 기초하여 상기 엔진의 배기 유동을 결정하도록 구성되는, 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 프로세서는:
    상기 공기 압력 센서로부터 공기 압력 측정값을 수용하고;
    상기 터보 압축기 속도 센서로부터 터보 압축기 속도를 수용하고; 그리고
    부분적으로 상기 공기 압력 측정값 및 상기 터보 압축기 속도에 기초하여 상기 공기 유동을 결정하도록 구성되는, 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 프로세서는:
    부분적으로 상기 메모리 내에 저장되는 상기 엔진에 대한 압축기 맵에 기초하여 상기 공기 유동을 결정하고; 그리고
    부분적으로 상기 메모리 내에 저장되는 상기 엔진에 대한 연료 유동에 기초하여 상기 연료 유동을 결정하도록 구성되는, 장치.
  20. 제 15 항에 있어서,
    상기 프로세서는 산화 질소(NOx)의 양을 계산하도록 구성되는, 장치.
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