KR102237209B1 - 선박용 엔진 및 선박용 엔진 제어방법 - Google Patents

선박용 엔진 및 선박용 엔진 제어방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102237209B1
KR102237209B1 KR1020180003036A KR20180003036A KR102237209B1 KR 102237209 B1 KR102237209 B1 KR 102237209B1 KR 1020180003036 A KR1020180003036 A KR 1020180003036A KR 20180003036 A KR20180003036 A KR 20180003036A KR 102237209 B1 KR102237209 B1 KR 102237209B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fuel
cylinder
amount
engine
load
Prior art date
Application number
KR1020180003036A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190045800A (ko
Inventor
백은성
한주석
김기두
유정대
표준호
Original Assignee
현대중공업 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대중공업 주식회사 filed Critical 현대중공업 주식회사
Publication of KR20190045800A publication Critical patent/KR20190045800A/ko
Priority to KR1020200006235A priority Critical patent/KR102299356B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102237209B1 publication Critical patent/KR102237209B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H21/12—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven
    • B63H21/14—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven relating to internal-combustion engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B25/00—Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders
    • F02B25/02—Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders using unidirectional scavenging
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/0639—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed characterised by the type of fuels
    • F02D19/0642—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed characterised by the type of fuels at least one fuel being gaseous, the other fuels being gaseous or liquid at standard conditions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/08—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed simultaneously using pluralities of fuels
    • F02D19/082—Premixed fuels, i.e. emulsions or blends
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/04—Gas-air mixing apparatus
    • F02M21/045—Vortex mixer
    • B63B2758/00—
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T70/00—Maritime or waterways transport
    • Y02T70/50—Measures to reduce greenhouse gas emissions related to the propulsion system
    • Y02T70/5218—Less carbon-intensive fuels, e.g. natural gas, biofuels

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Transition And Organic Metals Composition Catalysts For Addition Polymerization (AREA)
  • Supercharger (AREA)
  • Jib Cranes (AREA)
  • Lubrication Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

본 발명은 연료를 연소시키기 위한 실린더, 상기 실린더에 상하방향으로 이동 가능하게 설치되는 피스톤, 상기 실린더에 가스연료를 공급하기 위한 가스연료공급유닛, 상기 실린더에 액체연료를 공급하기 위한 액체연료공급유닛, 및 상기 가스연료공급유닛 및 상기 액체연료공급유닛을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 과도 부하 증가 모드 시 상기 실린더에 공급하는 가스연료량을 유지시키고, 액체연료량을 증가시키는 것을 특징으로 하는 선박용 엔진 및 선박용 엔진 제어방법에 관한 것이다.

Description

선박용 엔진 및 선박용 엔진 제어방법{Ship Engine and Method for Ship Engine}
본 발명은 선박을 추진시키기 위한 선박용 엔진 및 선박용 엔진 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 선박용 엔진은 디젤엔진(Diesel Engine), 가스엔진(Gas Turbine Engine), 이중연료엔진(Dual Fuel Engine) 등 다양한 엔진을 포함한다. 특히, 이중연료엔진(Dual Fuel Engine)은 2가지 연료. 예컨대, 가스와 디젤을 병행하여 사용할 수 있는 장점으로 인해 선박에 많이 사용된다.
이러한 이중연료엔진이 설치된 선박(이하, '선박'이라 함)은 가스를 주연료로 이용하여 추진구동력을 발생시키는 가스모드와 디젤을 주연료로 이용하여 추진구동력을 발생시키는 디젤모드 중 하나를 이용하여 운전한다.
이중연료엔진은 실린더, 실린더에서 상하방향으로 왕복운동하는 피스톤, 실린더의 상측에 설치되는 실린더커버, 실린더커버에 설치되어서 실린더에 디젤연료를 분사하는 디젤인젝터, 실린더커버에 설치되어서 실린더에서 연소된 배기가스를 배출시키기 위한 배기밸브, 실린더에서 배출되는 배기가스를 공급받는 배기가스리시버, 실린더의 하측에 설치되어서 실린더 내부로 공기를 공급하는 소기리시버, 실린더의 상측과 하측 사이에 설치되어서 실린더 내부에 가스연료를 공급하는 연료공급부를 포함한다. 또한, 이중연료엔진은 실린더에서 배출되는 배기가스를 이용하여 실린더에 공급되는 공기의 양을 증가시켜서 엔진의 출력을 높이는 터보차져를 포함한다. 터보차져가 압축한 공기는 소기리시버로 공급되어 실린더로 공급될 수 있다.
한편, 종래 선박은 가스모드 운전 시, 소기리시버로부터 실린더 내부로 소기를 공급한 후 피스톤이 상측으로 이동하는 중간에 연료공급부가 실린더의 하측과 상측 사이에서 실린더로 가스연료를 공급하고, 피스톤이 상측으로 더 이동하여서 실린더에 공급된 소기와 가스연료를 압축 연소시켜 추진력을 발생시켰다.
그러나, 종래 기술에 따른 선박용 엔진은 부하가 급작스럽게 증가될 경우 실린더에서 배출되는 배기가스의 양이 순간적으로 증가되므로, 배기가스의 압력이 높아진다. 여기서, 터보차져가 높은 압력의 배기가스를 공급받아서 실린더에 공급하는 공기량을 증가시키기까지 소정 시간이 걸린다. 따라서, 터보차져가 급작스럽게 증가된 엔진부하에 맞춰서 공기량을 증가시키기 전까지 실린더에는 연료량 대비 공기량이 상대적으로 작으므로, 노킹(Knocking)이 발생하거나 부분적으로 가스연료가 농후하여 조기점화(Pre-ignition)가 발생하여서 엔진 효율이 저하되는 문제가 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제를 해결하고자 안출된 것으로, 급작스러운 엔진의 부하 증가 시 노킹 및 조기점화가 발생하는 것을 방지할 수 있는 선박용 엔진 및 선박용 엔진 제어방법을 제공하기 위한 것이다.
상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 하기와 같은 구성을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 선박용 엔진은 연료를 연소시키기 위한 실린더; 상기 실린더에 상하방향으로 이동 가능하게 설치되는 피스톤; 상기 실린더에 가스연료를 공급하기 위한 가스연료공급유닛; 상기 실린더에 액체연료를 공급하기 위한 액체연료공급유닛; 및 상기 가스연료공급유닛 및 상기 액체연료공급유닛을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다. 상기 제어부는 과도 부하 증가 모드 시 상기 실린더에 공급하는 가스연료량을 유지시키고, 액체연료량을 증가시킬 수 있다.
본 발명에 따른 선박용 엔진은 상기 실린더에 설치되고 요구된 엔진의 부하를 측정하기 위한 측정부를 포함할 수 있다. 상기 제어부는 상기 측정부가 측정한 요구된 엔진의 부하가 기설정된 기준엔진부하를 초과하면 상기 실린더에 대한 가스연료 공급량을 유지시키고, 액체연료 공급량을 증가시키도록 상기 가스연료공급유닛 및 상기 액체연료공급유닛을 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 선박용 엔진은 상기 요구된 엔진 부하에 대응되는 연료량이 공급되었는지를 확인하기 위한 검지부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 선박용 엔진은 상기 가스연료공급유닛 및 상기 액체연료공급유닛에 각각 연결되고, 상기 가스연료공급유닛 및 상기 액체연료공급유닛 중 적어도 하나를 통해 상기 실린더에 공기를 추가 공급하기 위한 보조공기공급유닛을 포함할 수 있다. 상기 제어부는 상기 요구된 엔진 부하가 기설정된 기준엔진부하를 초과하면 상기 가스연료 및 상기 액체연료 중 적어도 하나가 상기 실린더에 공급될 때 공기가 함께 실린더에 공급되도록 상기 보조공기공급유닛을 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 선박용 엔진은 상기 요구된 엔진 부하에 대응되는 연료량 및 공기량이 공급되었는지를 확인하기 위한 검지부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 선박용 엔진 제어방법은 엔진 운전 단계; 요구된 엔진 부하가 기설정된 기준엔진부하를 초과하는지 여부를 판단하는 단계; 요구된 엔진 부하가 기설정된 기준엔진부하를 초과하는지 여부에 따라 실린더에 공급하는 연료의 양을 조절하는 단계; 및 요구된 엔진 부하에 대응하는 연료량이 공급되었는지 확인하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 선박용 엔진 제어방법에 있어서, 상기 실린더에 공급하는 연료의 양을 조절하는 단계는 요구된 엔진 부하가 기설정된 기준엔진부하 이하이면 기설정된 기준엔진부하에 대응하는 연료량을 실린더에 공급하는 단계, 및 요구된 엔진 부하가 기설정된 기준엔진부하를 초과하면 실린더에 공급하는 가스연료량을 유지하고 액체연료량을 증가시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 선박용 엔진 제어방법은 엔진 운전 단계; 요구된 엔진 부하가 기설정된 기준엔진부하를 초과하는지 여부를 판단하는 단계; 요구된 엔진 부하가 기설정된 기준엔진부하를 초과하면 실린더에 공급하는 가스연료량을 유지하고 액체연료량을 증가시킴과 동시에 공기를 추가 공급하는 단계; 및 요구된 엔진 부하에 대응하는 연료량 및 공기량이 공급되었는지 확인하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 급작스러운 엔진의 부하 증가 시 실린더에 공급하는 가스연료량을 유지시키고 액체연료량을 증가시키도록 구현됨으로써, 노킹 및 조기점화가 발생하는 것을 방지하여서 엔진의 효율 및 엔진의 사용수명을 증대시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 선박용 엔진의 개략적인 블록도
도 2는 본 발명에 따른 선박용 엔진에서 액체연료공급유닛, 가스연료공급유닛, 측정부 및 제어부를 설명하기 위한 개략적인 도면
도 3은 본 발명에 따른 선박용 엔진에서 과도 부하 증가 모드 시 실린더에 공급하는 가스연료량을 유지시키고 액체연료량을 증가시키는 경우를 설명하기 위한 개략적인 그래프
도 4는 본 발명에 따른 선박용 엔진에서 과도 부하 증가 모드 시 시간에 따른 가스연료 및 액체연료 공급량을 나타낸 그래프
도 5는 본 발명에 따른 선박용 엔진에서 검지부를 설명하기 위한 개략적인 도면
도 6은 본 발명에 따른 선박용 엔진에서 보조공기공급유닛을 설명하기 위한 개략적인 도면
도 7은 본 발명에 따른 선박용 엔진 제어방법의 개략적인 순서도
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박용 엔진 제어방법의 개략적인 순서도
본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.
한편, 본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1항목, 제2항목 및 제3항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제1항목, 제2항목 또는 제3항목 각각 뿐만 아니라 제1항목, 제2항목 및 제3항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.
이하에서는 본 발명에 따른 선박용 엔진에 관해 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 1 내지 도 8을 참고하면, 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 과도 부하 증가 모드 시 실린더에 공급하는 가스연료량을 유지시키고 액체연료량을 증가시켜서 노킹 또는 조기점화가 발생하는 것을 방지하기 위한 것이다. 여기서, 상기 과도 부하 증가 시는 요구하는 엔진의 부하가 급격하게 증가할 때를 의미한다. 가스연료량을 유지시킨다는 것은 엔진 부하가 급격하게 증가되기 직전에 실린더에 공급되는 가스연료량을 그대로 유지하는 것을 의미한다. 액체연료량을 증가시킨다는 것은 가스연료를 주연료로 운항하는 가스운전 모드에서, 착화용 연료로 공급하는 액체연료량보다 더 많은 양을 실린더에 공급한다는 것을 의미한다. 상기 노킹(Knocking)은 실린더 내에서의 이상연소에 의해 망치로 두드리는 것과 같은 소리가 나는 현상이다. 상기 조기점화는 이상연소의 하나로 피스톤이 상사점에 도달하기 전에 점화되는 현상이다.
이를 위해, 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 크게 실린더(2), 피스톤(3), 가스연료공급유닛(4), 액체연료공급유닛(5) 및 제어부(6)를 포함한다.
상기 실린더(2)는 연료를 연소시키기 위한 것이다. 상기 피스톤(3)은 상기 실린더(2)에 상하방향으로 이동 가능하게 설치된다 상기 가스연료공급유닛(4)은 상기 실린더(2)에 가스연료를 공급하기 위한 것이다. 상기 액체연료공급유닛(5)은 상기 실린더(2)에 액체연료를 공급하기 위한 것이다. 상기 제어부(6)는 상기 가스연료공급유닛(4) 및 상기 액체연료공급유닛(5)을 제어하기 위한 것이다. 상기 제어부(6)는 과도 부하 증가 모드 시 상기 실린더에 공급하는 가스연료량을 유지시키고, 액체연료량을 증가시킬 수 있다. 여기서, 상기 과도 부하 증가는 요구하는 엔진의 부하가 급격하게 증가하는 것을 의미한다. 예컨대, 상기 과도 부하 증가는 외부적 요인과 내부적 요인을 포함할 수 있다. 상기 외부적 요인은 파고가 높거나 풍속이 빠른 경우 등을 포함한다. 예컨대, 높은 파고에 의해 프로펠러가 바다로부터 이격되었다가 재진입하는 경우, 선박 운항 시 선박 운항방향과 반대방향으로 빠른 풍속이 불어오는 경우 등을 포함한다. 상기 내부적 요인은 항해사와 같은 작업자가 의도적으로 출력을 급격히 높이는 경우 등을 포함한다. 따라서, 상기 과도 부하 증가는 상기 내외부 요인에 따라 급격하게 엔진 부하가 높아지는 경우를 의미할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 과도 부하 증가 모드 시 실린더(2)에 공급하는 가스연료의 양을 유지시키고 액체연료의 양을 증가시킴으로써 노킹 또는 조기점화가 발생하는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 급격하게 증가하도록 요구된 엔진 부하를 만족시킬 수 있다.
이하에서는 상기 실린더(2), 상기 피스톤(3), 상기 가스연료공급유닛(4), 상기 액체연료공급유닛(5) 및 상기 제어부(6)에 관해 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 1 내지 도 8을 참고하면, 실린더(2)는 연료를 연소시키기 위한 것이다. 상기 실린더(2)는 엔진블록(미도시)의 내부에 형성될 수 있다. 상기 실린더(2)는 공기, 연료 등이 공급될 수 있는 연소실을 갖는다. 상기 연소실은 내부가 비어있는 원통형태로 형성될 수 있다. 실린더(2)와 엔진블록 사이에는 실린더라이너(미도시)가 설치될 수 있다. 상기 실린더(2)의 상측에는 실린더커버(2a)가 설치될 수 있다. 상기 실린더(2)에는 피스톤이 이동 가능하게 설치될 수 있다. 예컨대, 피스톤은 상기 연소실의 내부에서 상하방향으로 왕복운동할 수 있다. 상기 상하방향은 중력방향과 평행한 방향일 수 있으나, 다른 방향일 수도 있다. 상기 실린더(2)에는 가스연료를 공급하기 위한 가스연료공급유닛(4), 및 액체연료를 공급하기 위한 액체연료공급유닛(5)이 결합될 수 있다. 이에 따라, 상기 실린더(2)는 상기 가스연료공급유닛(4) 및 상기 액체연료공급유닛(5)으로부터 가스연료 및 액체연료 중 적어도 하나를 공급받을 수 있다. 상기 가스연료공급유닛(4) 및 상기 액체연료공급유닛(5)은 상기 실린더(2)의 하측에 설치되는 소기공(미도시)을 통해 외부공기인 소기(掃氣)가 공급된 후에 상기 실린더(2)에 가스연료, 액체연료를 공급할 수 있다. 이 때, 상기 가스연료공급유닛(4) 및 상기 액체연료공급유닛(5)은 상기 가스연료가 공급된 후에 액체연료를 공급할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 소기공기, 가스연료 및 액체연료를 상기 실린더(2)에 순차적으로 공급할 수 있다. 상기 소기공은 상기 실린더(2)의 하측에서 상기 실린더(2)를 관통하여 형성된 구멍으로, 공기가 충진되어 있는 소기리시버(10)에 연결되게 설치될 수 있다. 이에 따라, 상기 소기리시버(10)에 충진된 공기는 상기 소기공을 통해 상기 실린더로 공급될 수 있다. 상기 소기리시버(10)는 터보차져(미도시)가 상기 실린더에서 배출되는 배기가스를 이용하여 공기를 압축하여 공급함으로써, 공기를 충진할 수 있다. 엔진의 부하가 급격하게 변동하면 실린더에서 배출되는 배기가스의 양이 달라지므로, 터보차져 및 소기리시버(10)를 통해 실린더에 공급되는 공기의 양이 달라지게 된다. 이 때, 터보차져가 실린더에 달라진 공기의 양을 공급하기까지 소정 시간이 걸리는 문제가 있다. 이러한 터보차져의 가속성 지연 또는 응답성 지연문제로 인해 실린더에서 노킹 또는 조기점화가 발생하게 된다. 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 이러한 문제를 해결하기 위해 엔진의 부하가 급격하게 변동하면 실린더(2)에 공급하는 연료의 양을 신속하게 조절함으로써, 노킹 또는 조기점화가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다. 상기 실린더(2)의 연소실은 피스톤이 왕복 운동함에 따라 체적이 증감될 수 있다. 예컨대, 연소실은 피스톤이 상측방향으로 이동하면, 체적이 감소될 수 있다. 이 경우, 연소실에 공급된 연료와 공기는 압축될 수 있다. 상기 피스톤이 하사점(P1, 도 2에 도시됨)에서 이동하여 상사점(P2, 도 2에 도시됨)에 도달하면, 실린더(2)의 상측에 설치된 디젤인젝터(5a)가 디젤을 공급하여 압축된 연료를 착화시킴으로써 가스연료와 공기가 혼합된 연료가 연소 및 폭발하여 피스톤을 하측방향으로 이동시킬 수 있다. 이에 따라, 구동력이 발생되고, 연소실에는 배기가스가 발생될 수 있다. 연소실은 피스톤이 하측방향으로 이동하면, 체적이 증가될 수 있다. 피스톤이 하사점(P1) 쪽으로 이동하면, 상기 소기리시버(10)에 충진된 공기가 상기 연소실로 공급될 수 있다. 따라서, 상기 연소실에서 연료의 연소에 의해 발생된 배기가스는 상기 소기리시버(10)에서 공급된 공기에 의해 상기 연소실의 외부로 배출될 수 있다. 배기가스는 소기리시버(10)와 배기가스를 저장하는 배기가스리시버(미도시)와의 압력 차이에 의해 상기 연소실의 외부로 배출될 수도 있다. 상기 연소실에서 배출된 배기가스는 상기 실린더(2)의 상측에 결합된 배기관을 따라 배출되어서 배기가스리시버로 공급될 수 있다.
피스톤(3)은 상기 연소실에 공급된 공기 및 연료를 압축하기 위한 것이다. 상기 피스톤(3)은 상기 연소실에 이동 가능하게 설치된다. 예컨대, 피스톤(3)은 상기 연소실의 내부에서 하사점(P1)와 상사점(P2) 사이를 왕복 이동할 수 있다. 상기 피스톤(3)은 원기둥형태로 형성될 수 있으나, 상기 연소실에서 이동하면서 연료와 공기를 압축할 수 있으면 다른 형태로 형성될 수도 있다. 피스톤(3)은 구동력을 전달하는 크랭크축(미도시)에 의해 상측방향으로 이동할 수 있다. 피스톤(3)은 막대형태인 피스톤로드와 커넥팅로드를 통해 크랭크축에 연결될 수 있다. 상기 피스톤(3)은 크랭크축이 회전함에 따라 상측방향으로 이동할 수 있다. 피스톤(3)은 크랭크축에 의해 상측방향으로 이동하는 경우 연료 및 공기를 압축시킬 수 있다. 피스톤(3)은 상사점(P2)에서 실린더(2)에 공급된 연료 및 공기가 혼합 연소되어 폭발함에 따라 하측방향으로 이동할 수 있다. 따라서, 피스톤(3)은 실린더(2)의 내부에서 하사점(P1)과 상사점(P2) 사이를 왕복 운동할 수 있다. 하사점(P1)은 Y축방향을 기준으로 피스톤(3)이 실린더(2)의 내부에서 가장 낮은 위치에 위치되는 지점이다. 상사점(P2)은 Y축방향을 기준으로 피스톤(3)이 실린더(2)의 내부에서 가장 높은 위치에 위치되는 지점이다. 피스톤(3)이 상사점(P2)에 도달하면, 구동력을 발생시키기 위해 압축된 연료를 폭발시킬 수 있다.
상기 가스연료공급유닛(4) 및 상기 액체연료공급유닛(5)은 각각 상기 실린더(2)에 가스연료 및 액체연료를 공급하기 위한 것이다. 상기 가스연료공급유닛(4)은 피스톤(3)의 상사점(P2)과 하사점(P1) 사이에 위치하도록 상기 실린더(2)에 결합될 수 있다. 예컨대, 상기 가스연료공급유닛(4)은 상기 실린더(2)의 측벽에 결합될 수 있다. 상기 가스연료공급유닛(4)은 피스톤(3)이 하사점(P1)에서 상사점(P2)으로 이동하는 중간에, 상기 실린더(2)에 가스연료를 공급할 수 있다. 상기 상기 가스연료공급유닛(4)은 피스톤(3)이 하사점(P1)에서 상사점(P2)으로 이동하는 중간에, 상기 실린더(2)에 가스연료 및 공기를 혼합하여 공급할 수도 있다. 예컨대, 상기 가스연료공급유닛(4)은 피스톤(3)이 하사점(P1)에서 상사점(P2)으로 이동하는 중간에 상기 실린더(2)로 가스연료를 공급할 때 후술할 보조공기공급유닛으로부터 추가 공기를 공급받아서 함께 공급할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 상기 피스톤(3)이 하사점(P1)에서 상사점(P2)으로 이동하는 중간에 실린더(2)에 가스연료와 공기를 혼합하여 공급할 수 있으므로, 실린더(2)에 가스연료만 공급하는 경우에 비해 공기와 연료를 더 균일하게 혼합시켜서 노킹, 조기점화와 같은 이상연소가 발생하는 것을 줄이거나 방지할 수 있다. 상기 가스연료공급유닛(4)은 소기공을 통해 상기 실린더(2)에 소기공기가 공급된 후에 상기 실린더(2)에 가스연료를 공급할 수 있다.
상기 가스연료공급유닛(4)은 실린더(2)에 가스연료(GF, 도 2에 도시됨)를 공급하기 위한 것이다. 상기 가스연료공급유닛(4)은 피스톤(3)이 하사점(P1)에서 상사점(P2)으로 이동하는 중간에 가스연료를 실린더(2)에 공급할 수 있다. 이 경우, 실린더(2)는 배기밸브(미도시)에 의해 폐쇄된 경우일 수 있다. 상기 가스연료공급유닛(4)은 선박이 LNG선일 경우, LNG저장탱크(미도시)에 저장된 LNG를 기화시켜서 상기 실린더(2)에 가스연료를 공급할 수 있다. 상기 가스연료공급유닛(4)은 LNG저장탱크에서 발생되는 BOG(Boil off gas)를 상기 실린더(2)에 공급할 수도 있다. 가스연료공급유닛(4)은 후술할 보조공기공급유닛과 연결되게 설치될 수 있다. 따라서, 상기 실린더(2)에는 가스연료와 공기가 혼합된 공기혼합가스연료(AF, 도 6에 도시됨)가 공급될 수 있다. 상기 가스연료공급유닛(4)이 상기 실린더(2)에 공급하는 가스연료(GF) 또는 공기혼합가스연료(AF)의 압력은 엔진 부하에 따라 약 3바(bar)에서 30바(bar) 사이일 수 있으나, 바람직하게 5바(bar)에서 22바(bar) 사이일 수 있다. 이 경우, 상기 보조공기공급유닛이 추가로 공급하는 공기의 압력은 상기 가스연료공급유닛(4)이 공급하는 가스연료의 공급압력보다 상대적으로 낮을 수 있다. 왜냐하면, 상기 실린더(2)에 가스연료(GF)의 공급을 원활하게 하기 위함이다. 가스연료(GF) 또는 공기혼합가스연료(AF)의 압력이 30바(bar)를 초과하면, 실린더(2)에 공기를 공급하기 위한 가스연료공급유닛(4) 및 보조공기공급유닛 각각의 용량이 커져야 하므로 전체적인 엔진의 크기가 커지는 문제가 있다. 가스연료(GF) 또는 공기혼합가스연료(AF)의 압력이 3바(bar) 미만이면, 실린더(2)에 공급된 소기공기의 압력으로 인해 가스연료(GF) 또는 공기혼합가스연료(AF)가 실린더(2)에 원활하게 공급되지 못하는 문제가 있다. 가스연료공급유닛(4)은 피스톤(3)이 Y축방향을 기준으로 상기 가스연료공급유닛(4)이 실린더(2)의 측벽에 결합된 지점을 지나면, 상기 실린더(2)에 가스연료를 공급하지 않을 수 있다. 실린더(2)와 가스연료공급유닛(4)의 연통이 차단되기 때문이다. 가스연료공급유닛(4)은 상기 실린더라이너에 설치되는 연료분사노즐과 연결되는 가스연료공급배관의 개도를 개폐함으로써, 상기 실린더(2)에 가스연료를 공급하거나 차단할 수 있다. 상기 가스연료공급유닛(4)은 상기 가스연료공급배관의 개도가 개방되는 크기, 또는 상기 가스연료공급배관의 개도가 개방되는 개방시간을 조절함으로써 상기 실린더(2)에 공급되는 가스연료의 양을 조절할 수 있다. 예컨대, 상기 가스연료공급유닛(4)은 상기 가스연료공급배관의 개도를 크게 개방하거나 개방시간을 증가시킴으로써, 상기 실린더(2)에 공급되는 가스연료의 양을 증가시킬 수 있다. 상기 가스연료공급유닛(4)은 상기 가스연료공급배관의 개도를 작게 개방하거나 개방시간을 감소시킴으로써, 상기 실린더(2)에 공급되는 가스연료의 양을 감소시킬 수 있다. 상기 가스연료공급유닛(4)은 상기 실린더(2)에 가스연료를 공급하기 위한 가스연료이송장치의 이송력을 증감시킴으로써, 상기 실린더(2)에 공급되는 가스연료의 양을 조절할 수도 있다. 상기 가스연료이송장치는 압축기, 임펠러, 블로워 중 적어도 하나일 수 있다. 상기 가스연료공급유닛(4)은 상기 제어부(6)에 무선통신 및 유선통신 중 적어도 하나의 방법으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 가스연료공급유닛(4)은 상기 제어부(6)에 의해 제어됨으로써, 상기 실린더(2)에 공급하는 가스연료의 양을 조절할 수 있다.
상기 액체연료공급유닛(5)은 실린더(2)에 액체연료(LF, 도 5에 도시됨)를 공급하기 위한 것이다. 상기 액체연료공급유닛(5)은 피스톤(3)이 하사점(P1)에서 상사점(P2)으로 이동하는 중간에 상기 실린더(2)에 가스연료(GF)가 공급된 후에 액체연료(LF)를 실린더(2)에 공급할 수 있다. 바람직하게 상기 액체연료공급유닛(5)은 상기 피스톤(3)이 상사점(P2) 부근에 도달하였을 때 액체연료(LF)를 공급할 수 있다. 이 경우, 실린더(2)는 배기밸브(미도시)에 의해 폐쇄된 경우일 수 있다. 상기 액체연료공급유닛(5)은 액체연료(LF)가 저장된 액체연료저장탱크(미도시)로부터 액체연료를 공급받아서 상기 실린더(2)에 공급할 수 있다. 상기 액체연료는 디젤일 수 있으나, 반드시 이에 한정되지 않는다. 상기 액체연료공급유닛(5)은 상기 실린더커버(2a)에 설치된 디젤인젝터(5a)에 결합되어서 상기 실린더(2)의 상측에서 액체연료(LF)를 상기 실린더(2)에 공급할 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 피스톤(3)이 상사점(P2) 부근에 위치하였을 때 액체연료(LF)를 실린더(2)에 공급할 수 있으면 파일럿인젝터 등 실린더커버(2a) 또는 실린더(2)의 다른 위치에 설치되어서 상기 실린더(2)에 액체연료(LF)를 공급할 수도 있다. 상기 액체연료공급유닛(5)은 가스연료를 주연료로 이용하여 추진하는 가스모드 운전에서 공급하는 디젤연료량보다 더 많은 액체연료량을 상기 실린더(2)에 공급할 수 있다. 상기 액체연료공급유닛(5)은 디젤인젝터(5a)가 상기 실린더(2)에 액체연료(LF)를 분사하는 분사기간을 증대시키거나 분사압력을 증가시킴으로써, 가스모드 운전에서 공급하는 디젤연료량보다 더 많은 액체연료량을 실린더(2)에 공급할 수 있다. 액체연료공급유닛(5)은 상기 디젤인젝터(5a)에 연결되는 액체연료공급배관의 개도를 개폐함으로써, 상기 실린더(2)에 액체연료를 공급하거나 차단할 수도 있다. 상기 액체연료공급유닛(5)은 상기 액체연료공급배관의 개도가 개방되는 크기, 또는 개도가 개방되는 시간을 조절함으로써 상기 실린더(2)에 공급되는 액체연료의 양을 조절할 수 있다. 예컨대, 상기 액체연료공급유닛(5)은 상기 액체연료공급배관의 개도를 크게 개방하거나 개도가 개방되는 개방시간을 증가시킴으로써, 상기 실린더(2)에 공급되는 액체연료의 양을 증가시킬 수 있다. 상기 액체연료공급유닛(5)은 상기 액체연료공급배관의 개도를 작게 개방하거나 개방시간을 감소시킴으로써, 상기 실린더(2)에 공급되는 액체연료의 양을 감소시킬 수 있다. 상기 액체연료공급유닛(5)은 상기 실린더(2)에 액체연료를 공급하기 위한 액체연료이송장치의 이송력을 증감시킴으로써, 상기 실린더(2)에 공급되는 액체연료의 양을 조절할 수도 있다. 상기 액체연료이송장치는 임펠러, 펌프 중 적어도 하나일 수 있다. 상기 액체연료공급유닛(5)은 상기 가스연료공급유닛(4)이 실린더(2)의 측벽 쪽에서 공급한 가스연료(GF)와 상기 소기리시버(10)가 공급한 소기공기가 피스톤(3)이 상사점(P2) 쪽으로 이동하여서 압축된 경우에 상기 실린더(2)에 액체연료(LF)를 공급하여서 착화시킬 수 있다. 상기 액체연료공급유닛(5)은 상기 제어부(6)에 무선통신 및 유선통신 중 적어도 하나의 방법으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 액체연료공급유닛(5)은 상기 제어부(6)에 의해 제어됨으로써, 상기 실린더(2)에 공급하는 액체연료(LF)의 양을 조절할 수 있다.
상기 제어부(6)는 상기 가스연료공급유닛(4) 및 상기 액체연료공급유닛(5)을 제어하기 위한 것이다. 상기 제어부(6)가 상기 가스연료공급유닛(4) 및 상기 액체연료공급유닛(5)을 제어함에 따라 상기 실린더(2)에 공급되는 가스연료 및 액체연료의 양이 각각 달라질 수 있다. 상기 제어부(6)는 배기밸브가 실린더(2)를 폐쇄한 후에 실린더(2)에 가스연료 및 액체연료 중 적어도 하나가 공급되도록 배기밸브, 가스연료공급유닛(4) 및 액체연료공급유닛(5)을 제어할 수 있다. 상기 제어부(6)는 과도 부하 증가 모드 시 상기 실린더(2)에 공급하는 가스연료량을 유지시키고 액체연료량을 증가시킬 수 있다. 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 엔진 부하를 측정하기 위해 측정부(7)를 더 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 과도 부하 증가 모드 시. 즉, 요구하는 엔진 부하가 급격하게 증가한 것으로 판단되면 상기 실린더(2)에 공급하는 가스연료량을 유지시키고 액체연료량을 증가시킬 수 있다.
상기 측정부(7)는 요구된 엔진의 부하를 측정하기 위한 것이다. 상기 측정부(7)는 실린더(2)에서 연료의 연소 시 발생하는 연소압력을 측정함으로써, 요구된 엔진의 부하를 측정할 수 있다. 상기 측정부(7)는 상기 실린더의 상측에 결합되는 실린더커버에 설치되어서 상기 실린더의 내부. 즉, 연소실에서 연료 연소 시 발생하는 연소압력을 측정할 수 있다. 상기 측정부(7)는 압력센서일 수 있다. 상기 측정부(7)는 크랭크축에 설치되어서 상기 크랭크축의 비틀림을 측정함으로써 요구된 엔진의 부하를 측정할 수도 있다. 상기 크랭크축의 비틀림이 클수록 엔진의 부하가 큰 것을 의미한다. 이 경우, 상기 측정부(7)는 토크미터일 수 있다. 상기 측정부(7)는 1개일 수 있으나, 측정하는 요구 엔진 부하 값에 대한 신뢰성을 높이기 위해 복수개가 실린더커버, 실린더라이너, 크랭크축 등 서로 다른 위치에 설치될 수 있다. 상기 측정부(7)는 무선통신 및 유선통신 중 적어도 하나의 방법으로 상기 제어부(6)에 연결될 수 있다. 따라서, 상기 측정부(7)는 측정한 엔진 부하 정보를 상기 제어부(6)에 제공할 수 있다.
상기 제어부(6)는 상기 측정부(7)로부터 요구된 엔진 부하 정보를 제공받거나 엔진의 제어로직으로부터 작업자가 요구하는 엔진 부하 정보를 제공받아서 상기 요구된 엔진 부하가 기설정된 기준엔진부하를 초과하면. 즉, 과도 부하 증가이면, 실린더(2)에 대한 가스연료 공급량을 유지시키고, 액체연료 공급량을 증가시키도록 상기 가스연료공급유닛(4) 및 상기 액체연료공급유닛(5)을 제어할 수 있다. 이 경우, 실린더(2)에 공급되는 연료의 총량은 급격한 부하 증가 이전의 연료 총량에 비해 많을 수 있다. 상기 기준엔진부하는 노킹 또는 조기점화를 발생시키지 않는 엔진의 부하를 의미하며, 작업자에 의해 미리 설정될 수 있다. 상기 실린더에 공급하는 상기 액체연료의 양은 증가된 엔진 부하에 대응하는 양일 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 급격한 부하 증가 시 실린더(2)에 공급하는 가스연료의 양을 유지시키고 액체연료의 양을 증가시킴으로써 노킹 또는 조기점화가 발생하는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 급격하게 증가하도록 요구된 엔진 부하를 만족시킬 수 있다. 상기 제어부(6)가 급격한 엔진 부하 증가 시 상기 가스연료공급유닛(4) 및 상기 액체연료공급유닛(5)을 상기와 같이 제어하는 것에 대해 구체적으로 살펴보면 아래와 같다.
먼저, 도 3은 본 발명에 따른 선박용 엔진에서 과도 부하 증가 모드 시. 즉, 급격한 부하 증가 시 실린더에 공급하는 가스연료량을 유지시키고 액체연료량을 증가시키는 경우를 나타낸 것으로, 가로축은 공연비(λ)이고, 세로축은 평균유효압력(MEP)이다. λ0는 최적 공연비 영역을 의미한다. 최적공연비 영역(λ0)을 기준으로 좌측 상단 부분은 노킹(Knocking) 또는 조기점화(Pre-ignition)가 발생하는 영역(이하, '노킹영역'이라 함)이다. 최적공연비 영역(λ0)을 기준으로 우측 부분은 실화(Misfiring)가 발생하는 영역(이하, '실화영역'이라 함)이다. 상기 그래프에서 노킹영역과 실화영역을 제외한 영역은 가스운전 안전영역이다. 따라서, 상기 가스운전 안전영역에는 상기 최적공연비 영역(λ0)이 포함될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이 과도 부하 증가 모드 시 종래 선박용 엔진과 같이 실린더에 가스연료만을 추가로 공급하게 되면, 종래 공연비는 좌상향 방향으로 이동하게 되어서 D1위치에 위치하게 되어 노킹영역에 가까워지게 된다. 이 경우, 종래 공연비는 최적 공연비 영역(λ0)을 벗어나서 좌측에 위치하게 되므로 노킹 또는 조기점화가 발생할 가능성이 높아질 뿐만 아니라 공연비가 낮아진다.
다음, 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 과도 부하 증가 모드 시 가스연료량을 유지시키고 액체연료량을 증가시켜 공급함으로써, 공연비를 우상향 방향으로 이동시켜서 D2위치에 위치시킬 수 있다. 이 경우, 본 발명에 따른 공연비는 최적공연비 영역(λ0) 안에서 우상향 방향으로 이동하게 되므로 노킹영역에서 더 멀어져서 종래에 비해 노킹 또는 조기점화가 발생하는 것을 더욱 방지할 수 있다. 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 다음과 같은 과정으로 상기 공연비를 D2위치로 이동시킬 수 있다. 먼저, 요구되는 엔진 부하가 급격히 증가되면, 상기 실린더(2)에 공급하는 가스연료량은 유지시킨다. 이에 따라, 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 공연비가 노킹영역 쪽으로 이동하는 것을 방지하여서 노킹 또는 조기점화가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 다음, 상기 실린더(2)에 공급하는 액체연료량을 증가시킨다. 여기서, 액체연료량 증가는 종래 가스운전 모드에서 상기 실린더에 공급하는 착화용 디제연료량에 비해 더 많은 것을 의미한다. 이에 따라, 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 과도 부하 증가 모드 시 급격히 증가된 엔진 부하만큼 가스연료 대신 액체연료 공급량을 증가시킴으로써, 증가된 엔진부하를 보상할 수 있을 뿐만 아니라 공연비가 노킹영역 쪽으로 이동하는 것을 방지하여서 노킹 또는 조기점화가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 도시되지 않았지만, 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 상기 실린더(2)에 공급되는 소기공기의 압력인 소기압을 증가시킴으로써, 노킹 또는 조기점화가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 이를 위해, 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 공기공급장치 또는 공기저장장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 공기공급장치는 상기 소기리시버(10)에 연결되게 설치되어서 상기 소기리시버(10)에 추가 공기를 공급함으로써, 상기 실린더(2)에 공급하는 소기공기량을 증대시킬 수 있다. 예컨대, 상기 공기공급장치는 보조블로워, 컴프레서, 임펠러 중 적어도 하나일 수 있으나, 반드시 이에 한정되지 않는다. 상기 공기저장장치는 상기 소기리시버(10)에 연결되게 설치되어서 상기 소기리시버(10)에 추가 공기를 공급함으로써, 상기 실린더(2)에 공급하는 소기공기량을 증대시킬 수 있다. 예컨대, 상기 공기저장장치는 엔진 시동용 스타팅에어를 저장하는 스타팅에어리시버, 선박에서 공기를 이송하기 위해 설치되는 컨트롤에어파이프 중 적어도 하나일 수 있으나, 반드시 이에 한정되지 않는다. 이에 따라, 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 상기 공기공급장치 및 상기 공기저장장치 중 적어도 하나를 이용하여서 과도 부하 감소 모드 시 상기 실린더(2)에 공급하는 공기량을 증대시킴으로서, 노킹 또는 조기점화가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 과도 부하 증가 모드 시 공연비를 최적공연비 영역(λ0) 안에서 D2위치로 이동시킴으로써 종래 D1위치로 이동되는 경우에 비해 노킹마진(NM, 도 3에 도시됨)을 더 증가시킬 수 있다. 상기 노킹마진(NM)은 현재 공연비에서 노킹, 조기점화가 발생하기까지 여유를 의미한다. 따라서, 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 과도 부하 증가 모드 시 요구하는 엔진 부하에 대응하는 액체연료를 공급하여서 요구 엔진부하를 만족시킴과 동시에 노킹 또는 조기점화가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
다음, 도 4는 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)에서 과도 부하 증가 모드 시 시간에 따른 가스연료 및 액체연료 공급량을 나타낸 그래프이다. 가로축은 시간이고, 세로축은 다양한 변수들의 높낮이이다. 여기서, A영역은 저부하영역이고, RU영역은 과도영역이며, B영역은 고부하영역이다. 과도영역은 급격한 엔진의 부하 변동 영역을 의미하는 것이고, 도 4에서 RU영역은 엔진의 부하가 저부하에서 고부하로 급격하게 증가하는 영역을 나타낸 것이다. RU영역은 터보차져의 가속성이 지연되는 RU1영역과 터보차져가 정상적으로 공기를 일정비율로 증가시켜서 공급하는 RU2영역을 포함한다. B영역은 고부하에 완전하게 진입한 고부하안전영역인 B2과, B2영역에 진입하기 전 고부하진입영역인 B1영역을 포함한다. B1영역은 RU2영역과 B2영역 사이에 위치할 수 있다.
우선, 엔진 부하 그래프를 살펴보면, 엔진 부하는 저부하에서 고부하로 급격하게 증가한다. 엔진 부하는 A영역, RU영역, B영역을 순차적으로 거친다. 엔진 부하는 B영역 및 A영역에서 모두 수평이고, B영역이 A영역보다 높은 위치에 위치한다. 엔진 부하는 RU영역에서 우상향 방향으로 일정한 각도로 경사져 있다. 이는 엔진 부하가 저부하에서 고부하로 급격하게 상승하지만 일정한 비율로 상승하는 것을 의미한다.
다음, 실린더(2)에 공급하는 공기공급량을 살펴보면, 공기공급량은 B영역 및 A영역에서 모두 수평이고, B영역이 A영역보다 높은 위치에 위치한다. 실린더(2)에 대한 공기공급량은 RU영역에서 우상향 방향으로 경사져 있다. 이 때, RU1영역의 우상향 경사는 RU2영역의 우상향 경사보다 더 완만하다. 이는 터보차져의 가속성 지연으로 인해 실린더(2)에 공급하는 공기량이 RU1영역에서 서서히 증가하다가 RU2영역에서 터보차져가 증가된 배기가스의 양에 적응하여 실린더(2)에 일정 비율로 공기 공급량을 증가시키는 것을 의미한다.
다음, 엔진 요구 총 에너지를 살펴보면, 엔진 요구 총 에너지는 상기 엔진 부하 그래프와 동일한 패턴을 가지는 것을 알 수 있다.
다음, 실린더(2)에 공급하는 가스연료의 양에 대한 그래프를 살펴보면, 가스연료량은 A영역에서 RU영역까지 수평을 유지하고 B1영역에서 상승한다. 실린더(2)에 공급하는 액체연료의 양에 대한 그래프를 살펴보면, 액체연료량은 A영역에서 수평을 유지하고 RU영역에서 상승한 후 B1영역에서 하강한다. 즉, 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 RU영역에서 실린더(2)에 공급하는 가스연료의 양은 A영역과 동일하게 유지하고, 액체연료의 양을 A영역보다 증가시킨다. 이에 따라, 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 도 3에 도시된 바와 같이 최적공연비 영역(λ0) 안에서 노킹, 조기점화가 발생하기까지 여유를 더 확보할 수 있는 것. 즉, 노킹마진(NM)을 높일 수 있으므로, 노킹 또는 조기점화가 발생하는 것을 현저하게 감소시키거나 방지할 수 있다.
다음, B1영역에서 실린더(2)에 공급하는 가스연료의 양은 증가시키고, 액체연료의 양은 감소시킨다. B영역은 엔진의 부하가 고부하로 안정화된 상태이기 때문에 터보차져의 가속성이 지연될 문제가 없기 때문이다. 이에 따라, 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 B1영역에서 엔진의 고부하에 대응하도록 가스연료의 양을 증가시킴과 동시에 액체연료의 양을 감소시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 고부하 영역인 B영역에서 가스연료에 비해 상대적으로 비싼 액체연료의 양을 줄일 수 있으므로, 선박 운항에 대한 운용 비용을 절감할 수 있다.
도 5를 참고하면, 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 검지부(8)를 포함할 수 있다.
상기 검지부(8)는 요구된 엔진 부하에 대응되는 연료량이 실린더(2)에 공급되었는지를 확인하기 위한 것이다. 상기 검지부(8)는 실린더에 공급되는 연료량에 대한 공기량의 비인 공연비를 측정함으로써, 엔진 부하에 대응되는 연료량이 실린더(2)에 공급되었는지를 확인할 수 있다. 상기 검지부(8)는 배기관 또는 배기가스리시버에 설치될 수 있다. 상기 검지부(8)는 실린더(2)로부터 배출되는 배기가스에 포함된 산소농도를 검출하여서 공연비를 측정할 수 있다. 예컨대, 상기 검지부(8)는 공연비 센서일 수 있다. 상기 검지부(8)는 무선통신 및 유선통신 중 적어도 하나의 방법으로 상기 제어부(6)에 연결될 수 있다. 따라서, 상기 검지부(8)는 확인한 정보를 상기 제어부(6)에 제공할 수 있다. 상기 제어부(6)는 요구된 엔진 부하에 대응되는 연료량이 실린더(2)에 공급된 것으로 확인되면, 고부하로 기설정된 기준엔진부하에 대응하는 연료량으로 상기 실린더(2)에 연료를 공급할 수 있다. 상기 고부하로 설정된 기준엔진부하에 대응하는 연료량은 B1영역에서 최종 결정된 가스연료량 및 액체연료량일 수 있다. 상기 제어부(6)는 요구된 엔진 부하에 대응되는 연료량이 실린더(2)에 공급되지 않은 것으로 확인되면, 요구된 엔진 부하가 기설정된 기준엔진부하를 초과하는지 여부를 다시 판단한다. 따라서, 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 과도 부하 증가 모드 시 엔진 부하에 따라 가스연료 및 액체연료의 양을 조절하여 실린더(2)에 공급함으로써 노킹 또는 조기점화가 발생하는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 실린더(2)에 공급한 가스연료 및 액체연료의 양이 엔진 부하에 대응되는 양으로 정확하게 공급되었는지를 확인함으로써 최적 공연비를 유지할 수 있어서 최적의 엔진 효율을 달성할 수 있다.
도 6을 참고하면, 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 보조공기공급유닛(9)을 포함할 수 있다.
상기 보조공기공급유닛(9)은 상기 실린더(2)에 공기를 추가 공급하기 위한 것이다. 상기 보조공기공급유닛(9)은 과도 부하 증가 모드 시 상기 실린더(2)에 추가로 공기를 공급할 수 있다. 상기 보조공기공급유닛(9)은 관 또는 파이프를 통해 상기 가스연료공급유닛(4) 및 상기 액체연료공급유닛(5)에 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 보조공기공급유닛(9)이 추가로 공급하는 공기(이하, '추가공기'라 함)는 상기 가스연료공급유닛(4) 및 상기 액체연료공급유닛(5) 중 적어도 하나로 공급되어서 가스연료 및 액체연료 중 적어도 하나와 함께 상기 실린더(2)에 공급될 수 있다. 상기 보조공기공급유닛(9)은 무선통신 및 유선통신 중 적어도 하나의 방법으로 상기 제어부(6)에 연결될 수 있다. 따라서, 상기 보조공기공급유닛(9)은 상기 제어부(6)에 의해 상기 실린더(2)에 추가공기를 공급하거나 공급하지 않을 수 있다. 상기 실린더(2)에 추가공기를 공급하는 경우, 상기 보조공기공급유닛(9)은 상기 제어부(6)에 의해 상기 실린더(2)에 공급하는 추가공기의 양을 조절할 수도 있다. 상기 보조공기공급유닛(9)은 상기 가스연료공급유닛(4) 및 상기 액체연료공급유닛(5)에 각각 연결되므로, 소기공을 통해 실린더(2)에 공기가 공급된 후 피스톤이 하사점(P1)에서 상사점(P2)으로 이동하는 중간에 가스연료(GF)가 실린더(2)에 공급될 때 실린더(2)에 추가공기를 공급하거나 상기 피스톤(3)이 상사점(P2) 부근에 위치하였을 때 액체연료(LF)가 공급될 때 실린더(2) 추가공기를 공급할 수 있다. 따라서, 상기 보조공기공급유닛(9)은 상기 소기리시버(10)가 공급하는 소기공기보다 나중에 실린더(2)에 추가공기를 공급할 수 있다. 상기 보조공기공급유닛(9)은 상기 가스연료공급유닛(4)과 상기 연료분사노즐을 연결하는 파이프라인에 연결될 수도 있다. 따라서, 상기 보조공기공급유닛(9)은 상기 파이프라인으로 공기를 공급함으로써, 상기 실린더(2)의 중간 위치에서 상기 가스연료공급유닛(4)이 상기 실린더(2)에 가스연료(GF)를 공급할 때 상기 실린더(2)에 공기를 공급할 수 있다. 상기 보조공기공급유닛(9)은 상기 액체연료공급유닛(5)과 상기 디젤인젝터(5a)를 연결하는 디젤파이프라인에 연결될 수도 있다. 따라서, 상기 보조공기공급유닛(9)은 상기 디젤파이프라인으로 공기를 공급함으로써, 상기 실린더(2)의 상측에서 상기 액체연료공급유닛(5)이 상기 실린더(2)에 액체연료(LF)를 공급할 때 상기 실린더(2)에 공기를 공급할 수 있다. 따라서, 요구된 엔진 부하가 급격하게 증가 시. 즉, 과도 부하 증가 모드 시 상기 실린더(2)에는 보조공기공급유닛(9)이 공급하는 추가공기와 가스연료공급유닛(4)이 공급하는 가스연료 및 액체연료공급유닛(5)이 공급하는 액체연료 중 적어도 하나가 혼합되어서 공급될 수 있다. 상기 보조공기공급유닛(9)은 외부의 공기를 압축하여서 상기 가스연료공급유닛(4) 및 상기 액체연료공급유닛(5) 중 적어도 하나에 추가공기를 공급할 수 있다. 이 경우, 상기 보조공기공급유닛(9)은 압축기, 블로워, 임펠러 등 압축장치일 수 있다. 상기 보조공기공급유닛(9)은 소정 압력으로 미리 압축된 공기를 저장하여서 상기 가스연료공급유닛(4) 및 상기 액체연료공급유닛(5) 중 적어도 하나에 추가공기를 공급할 수도 있다. 이 경우, 상기 보조공기공급유닛(9)은 공기저장탱크. 예컨대, 스타팅에어리시버, 콘트롤에어리시버 등일 수 있다. 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 과도 부하 증가 모드 시 피스톤(3)이 가스연료와 소기공기를 압축하는 과정에서 공기와 가스연료가 혼합된 공기혼합가스연료(AF)를 공급할 수 있으므로, 압축과정에서 실린더(2)에 가스연료만 공급하는 경우에 비해 실린더(2) 내부의 공기와 연료를 더 균일하게 혼합시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 연료의 연소 효율을 향상시킬 수 있으므로, 선박을 추진시키기 위한 출력이 저하되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 노킹(Knocking) 또는 조기점화가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 선박용 엔진 제어방법에 관해 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 7은 본 발명에 따른 선박용 엔진 제어방법의 개략적인 순서도이다.
도 1 내지 도 7을 참고하면, 본 발명에 따른 선박용 엔진 제어방법은 상술한 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)에 의해 수행될 수 있다. 본 발명에 따른 선박용 엔진 제어방법은 다음과 같은 구성을 포함한다.
우선, 엔진을 운전시킨다(S100). 이러한 단계(S100)는 작업자가 엔진을 시동시킴으로써 이루어질 수 있다.
다음, 요구된 엔진 부하가 기설정된 기준엔진부하를 초과하는지 여부를 판단한다(S200). 이러한 단계(S200)는 상기 제어부(6)에 의해 이루어질 수 있다. 상기 기준엔진부하는 노킹 또는 조기점화를 발생시키지 않는 엔진의 부하를 의미하며, 작업자에 의해 미리 설정될 수 있다.
다음, 실린더(2)에 공급하는 연료의 양을 조절한다(S300). 이러한 단계(S300)는 제어부(6)가 가스연료공급유닛(4) 및 액체연료공급유닛(5)을 제어함으로써 이루어질 수 있다. 이러한 단계(S300)는 다음과 같은 구성을 포함할 수 있다.
우선, 요구된 엔진 부하가 기설정된 기준엔진부하를 초과하면, 가스연료량을 유지시키고 액체연료량을 증가시킨다(S310). 이러한 단계(310)는 상기 제어부(6)가 상기 가스연료공급유닛(4) 및 상기 액체연료공급유닛(5)을 제어함으로써 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 선박용 엔진 제어방법은 과도 부하 증가 모드 시 요구하는 엔진 부하에 대응하는 연료로 가스연료 대신 액체연료를 공급하여서 증가된 요구 엔진부하를 만족시킴과 동시에 노킹 또는 조기점화가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
다음, 요구된 엔진 부하가 기설정된 기준엔진부하를 초과하지 않으면, 요구하는 엔진 부하에 대응하는 가스연료량을 실린더(2)에 공급한다(S320). 이러한 단계(320)는 상기 제어부(6)가 상기 가스연료공급유닛(4) 및 상기 액체연료공급유닛(5)을 제어함으로써 이루어질 수 있다. 예컨대, 상기 제어부(6)는 기설정된 기준엔진부하에 대응하는 연료량. 즉, 노킹 또는 조기점화의 발생을 방지함과 동시에 요구하는 엔진부하를 만족시키도록 가스연료의 양을 증가시켜서 실린더(2)에 공급하거나, 가스연료 및 액체연료 각각의 양을 증가시켜서 실린더(2)에 공급할 수 있다.
다음, 요구된 엔진 부하에 대응하는 연료량이 공급되었는지를 확인한다(S400). 이러한 단계(S400)는 상기 검지부(8)가 배기가스에 포함된 산소농도를 검출하여서 공연비를 측정함으로써 이루어질 수 있다. 상기 검지부(8)는 확인한 정보를 상기 제어부(6)에 제공할 수 있다.
다음, 상기 제어부(6)는 요구된 엔진 부하에 대응되는 연료량이 실린더(2)에 공급된 것으로 확인되면, 고부하로 설정된 기준엔진부하에 대응하는 연료량으로 상기 실린더(2)에 공급할 수 있다. 상기 고부하로 설정된 기준엔진부하에 대응하는 연료량은 B1영역에서 최종 결정된 가스연료 및 액체연료의 양일 수 있다.
다음, 상기 제어부(6)는 요구된 엔진 부하에 대응되는 연료량이 실린더(2)에 공급되지 않은 것으로 확인되면, 요구된 엔진 부하가 기설정된 기준엔진부하를 초과하는지 여부(S200)를 다시 판단한다.
따라서, 본 발명에 따른 선박용 엔진 제어방법은 엔진의 과도 부하 증가 모드 시 엔진 부하에 따라 가스연료량을 유지시키고 액체연료량을 증가시켜서 실린더(2)에 공급함으로써 노킹 또는 조기점화가 발생하는 것을 방지할 수 있어서 엔진 사용수명을 증대시킬 수 있을 뿐만 아니라, 실린더(2)에 공급한 가스연료 및 액체연료의 양이 요구된 엔진 부하에 대응되는 양으로 정확하게 공급되었는지를 확인함으로써 최적 공연비를 유지할 수 있어서 최적의 엔진 효율을 달성할 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박용 엔진 제어방법의 개략적인 순서도이다.
도 1 내지 도 8을 참고하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박용 엔진 제어방법은 상술한 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)에 의해 수행될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박용 엔진 제어방법은 다음과 같은 구성을 포함한다.
우선, 엔진을 운전시킨다(S100'). 이러한 단계(S100')는 작업자가 엔진을 시동시킴으로써 이루어질 수 있다.
다음, 요구된 엔진 부하가 기설정된 기준엔진부하를 초과하는지 여부. 즉, 요구된 엔진 부하가 과도 부하 증가 모드인지를 판단한다(S200'). 이러한 단계(S200')는 상기 제어부(6)에 의해 이루어질 수 있다. 상기 기준엔진부하는 노킹 또는 조기점화를 발생시키지 않는 엔진의 부하를 의미하며, 작업자에 의해 미리 설정될 수 있다.
다음, 실린더(2)에 공급하는 연료의 양을 조절한다(S300'). 이러한 단계(S300')는 제어부(6)가 가스연료공급유닛(4) 및 액체연료공급유닛(5)을 제어함으로써 이루어질 수 있다. 이러한 단계(S300')는 다음과 같은 구성을 포함할 수 있다.
우선, 요구된 엔진 부하가 기설정된 기준엔진부하를 초과하면, 가스연료량을 유지시키고, 액체연료량을 증가시킴과 동시에 추가공기를 실린더(2)에 공급한다(S310'). 이러한 단계(310')는 상기 제어부(6)가 상기 가스연료공급유닛(4), 상기 액체연료공급유닛(5), 및 보조공기공급유닛(9)을 제어함으로써 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박용 엔진 제어방법은 엔진의 과도 부하 증가 모드 시 가스연료, 액체연료 외에 추가공기를 공급함으로써, 요구 엔진부하를 만족시킴과 동시에 노킹 또는 조기점화가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박용 엔진 제어방법은 엔진의 과도 부하 증가 모드 시 실린더(2)에 가스연료 및 액체연료만을 공급하는 경우에 비해 추가공기를 더 공급함으로써, 노킹 또는 조기점화가 발생하는 것을 더 방지할 수 있어서 엔진의 사용수명을 더 증대시킬 수 있다.
다음, 요구된 엔진 부하가 기설정된 기준엔진부하를 초과하지 않으면, 요구하는 엔진 부하에 대응하는 가스연료량을 실린더(2)에 공급한다(S320'). 이러한 단계(320')는 상기 제어부(6)가 상기 가스연료공급유닛(4) 및 상기 액체연료공급유닛(5)을 제어함으로써 이루어질 수 있다. 예컨대, 상기 제어부(6)는 기설정된 기준엔진부하에 대응하는 연료량. 즉, 노킹 또는 조기점화의 발생을 방지함과 동시에 요구하는 엔진부하를 만족시키도록 가스연료의 양을 증가시켜서 실린더(2)에 공급하거나, 가스연료 및 액체연료 각각의 양을 증가시켜서 실린더(2)에 공급할 수 있다.
다음, 요구된 엔진 부하에 대응하는 연료량 및 공기량이 공급되었는지를 확인한다(S400'). 이러한 단계(S400')는 상기 검지부(8)가 배기가스에 포함된 산소농도를 검출하여서 공연비를 측정함으로써 이루어질 수 있다. 상기 검지부(8)는 확인한 정보를 상기 제어부(6)에 제공할 수 있다.
다음, 상기 제어부(6)는 요구된 엔진 부하에 대응되는 연료량 및 공기량이 실린더(2)에 공급된 것으로 확인되면, 고부하로 설정된 기준엔진부하에 대응하는 연료량으로 상기 실린더(2)에 공급할 수 있다. 상기 고부하로 설정된 기준엔진부하에 대응하는 연료량은 B1영역에서 최종 결정된 가스연료 및 액체연료의 양일 수 있다.
다음, 상기 제어부(6)는 요구된 엔진 부하에 대응되는 연료량 및 공기량이 실린더(2)에 공급되지 않은 것으로 확인되면, 요구된 엔진 부하가 기설정된 기준엔진부하를 초과하는지 여부(S200')를 다시 판단한다.
따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박용 엔진 제어방법은 엔진의 과도 부하 증가 모드 시 엔진 부하에 따라 가스연료량을 유지시키고, 액체연료량을 증가시킴과 동시에 추가공기를 공급함으로써, 가스연료 및 액체연료만을 공급하는 경우에 비해 노킹 또는 조기점화가 발생하는 것을 더 방지할 수 있어서 엔진 사용수명을 더 증대시킬 수 있을 뿐만 아니라, 실린더(2)에 공급한 가스연료, 액체연료 및 추가공기의 양이 엔진 부하에 대응되는 양으로 정확하게 공급되었는지를 확인함으로써 최적 공연비를 유지할 수 있어서 최적의 엔진 효율을 달성할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
1 : 선박용 엔진
2 : 실린더 3 : 피스톤
4 : 가스연료공급유닛 5 : 액체연료공급유닛
6 : 제어부 7 : 측정부
8 : 검지부

Claims (8)

  1. 가스연료를 주연료로 이용하되 액체연료를 공급해 가스연료를 착화시켜 구동력을 발생시키는 가스모드와 액체연료를 주연료로 이용하여 구동력을 발생시키는 디젤모드 중 하나로 운전하는 이중연료엔진으로서,
    연료를 연소시키기 위한 실린더;
    상기 실린더에 상하방향으로 이동 가능하게 설치되는 피스톤;
    상기 실린더에 가스연료를 공급하기 위한 가스연료공급유닛;
    상기 실린더에 액체연료를 공급하기 위한 액체연료공급유닛; 및
    상기 가스연료공급유닛 및 상기 액체연료공급유닛을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    가스모드에서 엔진의 부하가 저부하에서 고부하로 급격하게 증가하는 과도영역에서, 터보차져의 응답성 지연으로 인해 공연비가 노킹영역을 향해 이동하는 것을 방지하기 위해, 상기 실린더에 공급하는 가스연료량을 상기 엔진의 부하가 급격하게 증가하기 직전에 상기 실린더에 공급되는 가스연료량으로 유지시켜 최적공연비 영역 안에서 노킹이 발생하기까지의 여유를 확보해 노킹마진을 높이고, 증가된 상기 엔진의 부하를 보상하기 위해 액체연료량을 급격히 증가된 상기 엔진의 부하만큼 증가시켜 착화용 연료로 공급하는 액체연료량보다 더 많은 양을 상기 실린더에 공급하며,
    가스모드에서 상기 엔진의 부하가 고부하에 진입하는 고부하영역에서, 상기 실린더에 공급하는 가스연료량을 상기 엔진의 부하에 대응하도록 증가시키고 액체연료량을 착화용 연료로 공급하는 액체연료량으로 감소시키는 것을 특징으로 하는 선박용 엔진.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 실린더에 설치되고 요구된 엔진의 부하를 측정하기 위한 측정부를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 측정부가 측정한 요구된 엔진의 부하가 기설정된 기준엔진부하를 초과하면 상기 실린더에 대한 가스연료 공급량을 유지시키고, 액체연료 공급량을 증가시키도록 상기 가스연료공급유닛 및 상기 액체연료공급유닛을 제어하는 것을 특징으로 하는 선박용 엔진.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 요구된 엔진 부하에 대응되는 연료량이 공급되었는지를 확인하기 위한 검지부를 포함하는 선박용 엔진.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 가스연료공급유닛 및 상기 액체연료공급유닛에 각각 연결되고, 상기 가스연료공급유닛 및 상기 액체연료공급유닛 중 적어도 하나를 통해 상기 실린더에 공기를 추가 공급하기 위한 보조공기공급유닛을 포함하고,
    상기 제어부는 상기 요구된 엔진 부하가 기설정된 기준엔진부하를 초과하면 상기 가스연료 및 상기 액체연료 중 적어도 하나가 상기 실린더에 공급될 때 공기가 함께 실린더에 공급되도록 상기 보조공기공급유닛을 제어하는 것을 특징으로 하는 선박용 엔진.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 요구된 엔진 부하에 대응되는 연료량 및 공기량이 공급되었는지를 확인하기 위한 검지부를 포함하는 선박용 엔진.
  6. 가스연료를 주연료로 이용하되 액체연료를 공급해 가스연료를 착화시켜 구동력을 발생시키는 가스모드와 액체연료를 주연료로 이용하여 구동력을 발생시키는 디젤모드 중 하나로 운전하는 이중연료엔진을 제어하는 방법으로서,
    엔진 운전 단계;
    요구된 엔진 부하가 기설정된 기준엔진부하를 초과하는지 여부를 판단하는 단계;
    상기 요구된 엔진 부하가 기설정된 기준엔진부하를 초과하는지 여부에 따라 실린더에 공급하는 연료의 양을 조절하는 단계; 및
    상기 요구된 엔진 부하에 대응하는 연료량이 공급되었는지 확인하는 단계를 포함하며,
    연료의 양을 조절하는 단계는,
    가스모드에서 엔진의 부하가 저부하에서 고부하로 급격하게 증가하는 과도영역에서, 터보차져의 응답성 지연으로 인해 공연비가 노킹영역을 향해 이동하는 것을 방지하기 위해, 상기 실린더에 공급하는 가스연료량을 상기 엔진의 부하가 급격하게 증가하기 직전에 상기 실린더에 공급되는 가스연료량으로 유지시켜 최적공연비 영역 안에서 노킹이 발생하기까지의 여유를 확보해 노킹마진을 높이고, 증가된 상기 엔진의 부하를 보상하기 위해 액체연료량을 급격히 증가된 상기 엔진의 부하만큼 증가시켜 착화용 연료로 공급하는 액체연료량보다 더 많은 양을 상기 실린더에 공급하는 단계; 및
    가스모드에서 상기 엔진의 부하가 고부하에 진입하는 고부하영역에서, 상기 실린더에 공급하는 가스연료량을 상기 엔진의 부하에 대응하도록 증가시키고 액체연료량을 착화용 연료로 공급하는 액체연료량으로 감소시키는 단계를 포함하는 선박용 엔진 제어방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 실린더에 공급하는 연료의 양을 조절하는 단계는
    상기 요구된 엔진 부하가 기설정된 기준엔진부하 이하이면 기설정된 기준엔진부하에 대응하는 연료량을 실린더에 공급하는 단계를 포함하는 선박용 엔진 제어방법.
  8. 제6항에 있어서,
    과도영역에서 가스연료량을 유지시키고 액체연료량을 증가시키는 단계는, 상기 실린더에 공급하는 가스연료량을 유지하고 액체연료량을 증가시킴과 동시에 공기를 추가 공급하며,
    연료량이 공급되었는지 확인하는 단계는,
    상기 요구된 엔진 부하에 대응하는 연료량 및 공기량이 공급되었는지 확인하는 선박용 엔진 제어방법.
KR1020180003036A 2017-10-24 2018-01-09 선박용 엔진 및 선박용 엔진 제어방법 KR102237209B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200006235A KR102299356B1 (ko) 2017-10-24 2020-01-16 선박용 엔진 및 선박용 엔진 제어방법

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20170138628 2017-10-24
KR1020170138628 2017-10-24
KR1020170155987 2017-11-21
KR20170155987 2017-11-21

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200006235A Division KR102299356B1 (ko) 2017-10-24 2020-01-16 선박용 엔진 및 선박용 엔진 제어방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190045800A KR20190045800A (ko) 2019-05-03
KR102237209B1 true KR102237209B1 (ko) 2021-04-07

Family

ID=66582734

Family Applications (20)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180003035A KR102442206B1 (ko) 2017-10-24 2018-01-09 선박용 엔진 및 선박용 엔진 제어방법
KR1020180003032A KR102439314B1 (ko) 2017-10-24 2018-01-09 선박용 엔진
KR1020180003037A KR102237207B1 (ko) 2017-10-24 2018-01-09 선박용 엔진 및 선박용 엔진 제어방법
KR1020180003040A KR20190045804A (ko) 2017-10-24 2018-01-09 선박용 엔진
KR1020180003028A KR102423241B1 (ko) 2017-10-24 2018-01-09 선박용 엔진
KR1020180003038A KR102522655B1 (ko) 2017-10-24 2018-01-09 선박용 엔진 및 선박용 엔진 제어방법
KR1020180003033A KR102439316B1 (ko) 2017-10-24 2018-01-09 선박용 엔진
KR1020180003030A KR102064051B1 (ko) 2017-10-24 2018-01-09 선박용 엔진
KR1020180003034A KR102439320B1 (ko) 2017-10-24 2018-01-09 2행정 대형 선박용 엔진 및 2행정 대형 선박용 엔진 제어방법
KR1020180003036A KR102237209B1 (ko) 2017-10-24 2018-01-09 선박용 엔진 및 선박용 엔진 제어방법
KR1020180003041A KR20190045805A (ko) 2017-10-24 2018-01-09 선박용 엔진 및 선박용 엔진 제어방법
KR1020180003039A KR20190045803A (ko) 2017-10-24 2018-01-09 선박용 엔진 및 선박용 엔진 제어방법
KR1020180003031A KR20190045795A (ko) 2017-10-24 2018-01-09 선박용 엔진
KR1020180047581A KR20190045808A (ko) 2017-10-24 2018-04-24 선박용 엔진
KR1020200006232A KR102384167B1 (ko) 2017-10-24 2020-01-16 선박용 엔진
KR1020200006230A KR20200009104A (ko) 2017-10-24 2020-01-16 선박용 엔진
KR1020200006208A KR102326530B1 (ko) 2017-10-24 2020-01-16 선박용 엔진
KR1020200006221A KR102310815B1 (ko) 2017-10-24 2020-01-16 선박용 엔진 및 선박용 엔진 제어방법
KR1020200006235A KR102299356B1 (ko) 2017-10-24 2020-01-16 선박용 엔진 및 선박용 엔진 제어방법
KR1020210131631A KR20210123276A (ko) 2017-10-24 2021-10-05 선박용 엔진

Family Applications Before (9)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180003035A KR102442206B1 (ko) 2017-10-24 2018-01-09 선박용 엔진 및 선박용 엔진 제어방법
KR1020180003032A KR102439314B1 (ko) 2017-10-24 2018-01-09 선박용 엔진
KR1020180003037A KR102237207B1 (ko) 2017-10-24 2018-01-09 선박용 엔진 및 선박용 엔진 제어방법
KR1020180003040A KR20190045804A (ko) 2017-10-24 2018-01-09 선박용 엔진
KR1020180003028A KR102423241B1 (ko) 2017-10-24 2018-01-09 선박용 엔진
KR1020180003038A KR102522655B1 (ko) 2017-10-24 2018-01-09 선박용 엔진 및 선박용 엔진 제어방법
KR1020180003033A KR102439316B1 (ko) 2017-10-24 2018-01-09 선박용 엔진
KR1020180003030A KR102064051B1 (ko) 2017-10-24 2018-01-09 선박용 엔진
KR1020180003034A KR102439320B1 (ko) 2017-10-24 2018-01-09 2행정 대형 선박용 엔진 및 2행정 대형 선박용 엔진 제어방법

Family Applications After (10)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180003041A KR20190045805A (ko) 2017-10-24 2018-01-09 선박용 엔진 및 선박용 엔진 제어방법
KR1020180003039A KR20190045803A (ko) 2017-10-24 2018-01-09 선박용 엔진 및 선박용 엔진 제어방법
KR1020180003031A KR20190045795A (ko) 2017-10-24 2018-01-09 선박용 엔진
KR1020180047581A KR20190045808A (ko) 2017-10-24 2018-04-24 선박용 엔진
KR1020200006232A KR102384167B1 (ko) 2017-10-24 2020-01-16 선박용 엔진
KR1020200006230A KR20200009104A (ko) 2017-10-24 2020-01-16 선박용 엔진
KR1020200006208A KR102326530B1 (ko) 2017-10-24 2020-01-16 선박용 엔진
KR1020200006221A KR102310815B1 (ko) 2017-10-24 2020-01-16 선박용 엔진 및 선박용 엔진 제어방법
KR1020200006235A KR102299356B1 (ko) 2017-10-24 2020-01-16 선박용 엔진 및 선박용 엔진 제어방법
KR1020210131631A KR20210123276A (ko) 2017-10-24 2021-10-05 선박용 엔진

Country Status (1)

Country Link
KR (20) KR102442206B1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220022347A (ko) 2020-08-18 2022-02-25 현대중공업 주식회사 엔진 제어상태 평가장치
CN112096526B (zh) * 2020-09-02 2022-09-13 济南天易迅达电气科技有限公司 一种自由活塞动力机构扫气系统外部供气方法
KR102451249B1 (ko) 2021-04-29 2022-10-06 한국해양대학교 산학협력단 선박용 등간격 착화 가변실린더 엔진 장치 및 그 동작 방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004108153A (ja) * 2002-09-13 2004-04-08 Tokyo Gas Co Ltd デュアルフューエルエンジン
JP2013007320A (ja) * 2011-06-24 2013-01-10 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd 低速２サイクルガスエンジン

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0626342A (ja) * 1992-07-08 1994-02-01 Mazda Motor Corp ユニフロー式２サイクルエンジンの燃料噴射装置
JP2924510B2 (ja) * 1992-11-10 1999-07-26 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の燃料供給制御装置
JP3942234B2 (ja) * 1997-05-28 2007-07-11 ヤマハマリン株式会社 船外機用エンジンの排気装置
JPH11303713A (ja) * 1998-04-17 1999-11-02 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 内燃機関の始動装置
JP2001295684A (ja) * 2000-04-13 2001-10-26 Sanshin Ind Co Ltd 筒内噴射エンジンの排気浄化方法
KR20090017305A (ko) * 2007-08-14 2009-02-18 (주)메덱스 역화방지시스템 및 역화방지방법
JP5403648B2 (ja) * 2008-07-17 2014-01-29 独立行政法人海上技術安全研究所 船舶の噴出気体供給方法及び噴出気体制御装置
JP4528339B2 (ja) * 2008-05-16 2010-08-18 エムエーエヌ・ディーゼル・フィリアル・アフ・エムエーエヌ・ディーゼル・エスイー・ティスクランド 複数の可変ターボチャージャーを備える大型２サイクルディーゼルエンジン
US8950182B2 (en) * 2009-03-18 2015-02-10 Borgwarner Inc. Knock-responsive adjustment of an external EGR mixture
JP5331613B2 (ja) * 2009-08-21 2013-10-30 本田技研工業株式会社 内燃機関の筒内ガス量推定装置
JP5403277B2 (ja) * 2010-06-15 2014-01-29 三菱自動車工業株式会社 内燃機関
JP5452730B2 (ja) * 2010-10-28 2014-03-26 株式会社Ｉｈｉ ２ストロークエンジン
KR20120003431U (ko) * 2010-11-09 2012-05-17 현대중공업 주식회사 선박용 디젤엔진과의 조립을 위한 유압 조립수단을 구비한 터닝기어
JP2012132420A (ja) * 2010-12-24 2012-07-12 Kawasaki Heavy Ind Ltd ガスエンジンにおける燃料供給弁の異常検知装置および方法
JP5811538B2 (ja) * 2011-01-24 2015-11-11 株式会社Ihi ２サイクルエンジン
KR20130104922A (ko) * 2012-03-16 2013-09-25 삼성중공업 주식회사 혼소엔진 및 그 제어방법
JP5294135B1 (ja) * 2012-03-22 2013-09-18 西芝電機株式会社 船舶の圧縮空気供給システムとその装置
DK177566B1 (en) * 2012-06-29 2013-10-21 Man Diesel & Turbo Deutschland An internal combustion engine with control of fuel gas injection pressure
JP5965234B2 (ja) * 2012-07-18 2016-08-03 川崎重工業株式会社 ユニフロー式２ストロークエンジン
JP6069062B2 (ja) * 2013-03-22 2017-01-25 川崎重工業株式会社 副室式ガスエンジンの燃料供給制御装置
KR20140127455A (ko) * 2013-04-24 2014-11-04 현대중공업 주식회사 이중연료엔진의 연소최고압력 및 지시평균유효압력 제어를 통한 실린더 밸런싱 장치 및 방법
JP6373578B2 (ja) * 2013-12-26 2018-08-15 三菱重工業株式会社 気体燃料供給システム及び気体燃料供給システムの異常検出方法
KR20150092916A (ko) * 2014-02-06 2015-08-17 현대중공업 주식회사 2-행정 디젤 엔진용 능동형 scr 시스템
KR102297863B1 (ko) * 2014-09-23 2021-09-03 대우조선해양 주식회사 선박용 엔진의 배기가스 재순환 시스템 및 방법
WO2016102741A1 (en) * 2014-12-22 2016-06-30 Wärtsilä Finland Oy A method of calibrating a pressure sensor and an internal combustion piston engine
KR20160133987A (ko) * 2015-05-14 2016-11-23 대우조선해양 주식회사 시추선의 디젤 엔진 에어 공급 시스템 및 방법
KR101744807B1 (ko) * 2015-06-15 2017-06-08 현대자동차 주식회사 엔진 제어 장치 및 방법
KR102172165B1 (ko) * 2015-06-18 2020-10-30 한국조선해양 주식회사 노킹 제어 시스템이 구비된 엔진 및 엔진의 노킹 제어 방법
KR20170035483A (ko) * 2015-09-23 2017-03-31 대우조선해양 주식회사 선박용 엔진의 질소산화물 저감 방법 및 시스템
JP6178825B2 (ja) * 2015-10-27 2017-08-09 川崎重工業株式会社 舶用推進システム
DE102015015343A1 (de) * 2015-11-26 2017-06-01 Man Diesel & Turbo Se Verfahren und Steuerungseinrichtung zum Betreiben eines Motors
JP6650762B2 (ja) * 2016-01-15 2020-02-19 三菱重工業株式会社 内燃機関、内燃機関の制御装置及び方法
JP2017145730A (ja) * 2016-02-16 2017-08-24 新潟原動機株式会社 エンジンシステム

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004108153A (ja) * 2002-09-13 2004-04-08 Tokyo Gas Co Ltd デュアルフューエルエンジン
JP2013007320A (ja) * 2011-06-24 2013-01-10 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd 低速２サイクルガスエンジン

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190045799A (ko) 2019-05-03
KR102310815B1 (ko) 2021-10-08
KR20190045800A (ko) 2019-05-03
KR102237207B1 (ko) 2021-04-07
KR102439316B1 (ko) 2022-09-02
KR20190045798A (ko) 2019-05-03
KR20190045803A (ko) 2019-05-03
KR20190045802A (ko) 2019-05-03
KR102064051B1 (ko) 2020-02-11
KR20200008649A (ko) 2020-01-28
KR20190045805A (ko) 2019-05-03
KR20190045804A (ko) 2019-05-03
KR102522655B1 (ko) 2023-04-18
KR20210123276A (ko) 2021-10-13
KR20190045801A (ko) 2019-05-03
KR102439314B1 (ko) 2022-09-02
KR20190045808A (ko) 2019-05-03
KR102384167B1 (ko) 2022-04-07
KR102326530B1 (ko) 2021-11-15
KR102439320B1 (ko) 2022-09-02
KR20190045796A (ko) 2019-05-03
KR20190045793A (ko) 2019-05-03
KR20200009104A (ko) 2020-01-29
KR102442206B1 (ko) 2022-09-13
KR102299356B1 (ko) 2021-09-07
KR20200009103A (ko) 2020-01-29
KR20190045795A (ko) 2019-05-03
KR20200008650A (ko) 2020-01-28
KR20190045797A (ko) 2019-05-03
KR102423241B1 (ko) 2022-07-21
KR20190045794A (ko) 2019-05-03
KR20200008008A (ko) 2020-01-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102299356B1 (ko) 선박용 엔진 및 선박용 엔진 제어방법
CN111810322B (zh) 内燃发动机
US20150075485A1 (en) Two-stroke uniflow engine
KR102114527B1 (ko) 엔진 장치
JP2021102961A (ja) 大型ディーゼル機関を運転する方法、この方法の使用、及び大型ディーゼル機関
JP2012117495A (ja) 直噴ガスエンジン
JP2023157957A (ja) 大型ディーゼルエンジンの運転方法及び大型ディーゼルエンジン
JP3908855B2 (ja) ディーゼル型のターボ過給式複式燃料内燃機関の運転方法
KR102442213B1 (ko) 이종연료 엔진
CN109843713B (zh) 船舶用发动机
EP4219922A1 (en) Device and method for operating a large engine
KR20230062142A (ko) 이중연료엔진
KR102049171B1 (ko) 선박용 엔진 및 선박용 엔진 제어방법
KR20190135945A (ko) 배기가스 재순환 시스템 및 이를 구비하는 선박

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
N231 Notification of change of applicant
AMND Amendment
J201 Request for trial against refusal decision
J301 Trial decision

Free format text: TRIAL NUMBER: 2020101000202; TRIAL DECISION FOR APPEAL AGAINST DECISION TO DECLINE REFUSAL REQUESTED 20200120

Effective date: 20210128

GRNO Decision to grant (after opposition)
GRNT Written decision to grant