KR102273743B1 - 복수의 내연기관으로 이루어진 시스템의 작동 방법 및 그 제어 장치 - Google Patents

복수의 내연기관으로 이루어진 시스템의 작동 방법 및 그 제어 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 복수의 내연기관(2, 3; 22, 23)으로 이루어진 시스템(1; 21)을 작동시키기 위한 방법에 관한 것이며, 본원의 방법에 따라서 내연기관들(2, 3; 22, 23)은, 작동 중인 내연기관들(2, 3; 22, 23)로부터 공급되는 부분 구동 출력들이 하나 이상의 공통 부하 장치(4; 24)에 의해 소비되도록 연결되고, 내연기관들(2, 3; 22, 23)은, 작동 중인 내연기관들(2, 3; 22, 23)로부터 공급되고 부분 구동 출력들의 합에 상응하는 총 구동 출력이 적어도 해당 또는 각각의 공통 부하 장치(4; 24)를 위해 요구되는 출력에 상응하도록 작동되며, 그리고 요구되는 출력의 공급하에 각각의 작동 중인 내연기관(2, 3; 22, 23)을 위해 개별 작동점이 결정되고, 각각의 내연기관(2, 3; 22, 23)은 상기 개별 작동점에서, 요컨대 시스템(1; 21)에 대해 배출 한계값들의 준수하에 최소의 작동 비용이 발생하도록 작동된다.

Description

복수의 내연기관으로 이루어진 시스템의 작동 방법 및 그 제어 장치{METHOD AND CONTROL DEVICE FOR OPERATING A SYSTEM MADE OF A NUMBER OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES}
본 발명은 복수의 내연기관으로 이루어진 시스템을 작동시키기 위한 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 방법의 실행을 위한 제어 장치에도 관한 것이다.
선박 적용 분야에서는, 내연기관들로부터 공급되는 부분 구동 출력들이 하나 이상의 공통 부하 장치에 의해 소비되도록 연결되어 있는 복수의 연결된 내연기관으로 이루어진 시스템들은 공지되었다. 이 경우, 시스템의 내연기관들로부터 공급되는 부분 구동 출력들은 모두 합산되어 해당 또는 각각의 공통 부하 장치에 의해 소비되는 총 출력을 공급한다. 각각의 부하 장치는 기계 부하 장치 또는 전기 부하 장치 또는 유압 부하 장치일 수 있으며, 대개 공통의 기계 부하 장치의 경우 기계적으로 연결된 내연기관들과 연관되고, 공통의 전기 부하 장치의 경우에는 전기로 연결된 내연기관들과 연관되며, 그리고 공통의 유압 부하 장치의 경우에는 유압으로 연결된 내연기관들과 연관된다. 이렇게 선박 적용 분야에서는, 기계적으로 연결된 내연기관들로 이루어진 시스템이 공통의 기계 부하 장치로서 선박 프로펠러를 기계적으로 구동하는 점은 공지되었다. 또한, 전기로 연결된 내연기관들로 이루어진 시스템은 전기 부하 장치로서 전기 에너지의 생성을 위한 발전기를 구동하며, 생성된 전기 에너지는 예컨대 전기 모터 및/또는 기타 부하 장치를 구동하기 위해 이용될 수 있는 점도 공지되었다. 또한, 내연기관들은 복수의 공통 부하 장치의 구성에 따라서 기계적으로, 그리고/또는 전기로, 그리고/또는 유압으로 연결될 수도 있다.
실무에 따라서, 복수의 연결된 내연기관으로 이루어진 시스템은, 해당 또는 각각의 공통 부하 장치를 위해 요구되는 출력에 따라서 복수의 작동 중인 내연기관이 모두 합산되어 해당 또는 각각의 공통 부하 장치를 위해 요구되는 출력을 공급하기 위해 동일한 부분 구동 출력들을 각각 공급하는 식으로 작동된다. 해당 또는 각각의 공통 부하 장치에 의해 요구되는 출력이 상대적으로 크다면, 전형적으로 모든 내연기관은 자신들이 동일한 부분 구동 출력들을 공급하는 식으로 작동된다. 이와 반대로, 해당 또는 각각의 공통 부하 장치에 의해 요구되는 출력이 상대적으로 작다면, 시스템의 하나 또는 복수의 내연기관은 작동 중지될 수 있고, 그에 반해 다른 작동 중인 내연기관들은 다시 자신들이 동일한 부분 구동 출력들을 공급하는 식으로 작동된다.
본 발명의 과제는, 종래 기술에서 출발하여, 복수의 내연기관으로 이루어진 시스템을 작동시키기 위한 새로운 유형의 방법과 이 방법의 실행을 위한 제어 장치를 제공하는 것에 있다.
상기 과제는 청구항 제1항에 따르는 방법을 통해 해결된다.
본 발명에 따라서, 요구되는 출력의 공급하에 각각의 작동 중인 내연기관을 위해 개별 작동점이 결정되며, 각각의 내연기관은 상기 개별 작동점에서, 요컨대 시스템에 대해 배출 한계값의 준수하에 최소의 작동 비용이 발생하도록 작동된다.
본 발명에 의해, 복수의 내연기관으로 이루어진 시스템을 특히 효율적으로 또는 경제적으로 작동시킬 수 있다.
따라서 작동 중인 내연기관들을 위한 작동점들은, 전체 시스템에 대해 최소의 작동 비용이 제공되도록 선택된다. 이를 위해, 모든 작동 중인 내연기관이 동일한 작동점에서 작동되는 것이 아니라, 오히려 각각의 작동 중인 내연기관을 위해 개별 작동점이 결정되며, 그리고 내연기관은 상기 개별 작동점에서 작동된다. 개별 내연기관과 관련하여 최적의 작동점이 결정되는 것이 아니라, 오히려 이는 복수의 내연기관으로 이루어진 시스템과 관련하여 수행된다. 이는 작동 중에 의무적으로 준수되어야 하는 배출 한계값들의 준수하에 수행된다.
바람직하게는 시스템의 적어도 일측의 작동 중인 내연기관은, 이 일측의 내연기관의 NOx 미처리 배출량 및/또는 CO2 미처리 배출량 및/또는 과급 압력 및/또는 연료 분사 압력 및/또는 압축비 및/또는 공연비 및/또는 배기가스 온도가 시스템의 해당 또는 각각의 타측의 작동 중인 내연기관의 상응하는 작동 매개변수와 특히 10% 이상만큼, 바람직하게는 20% 이상만큼, 매우 바람직하게는 50% 이상만큼 상이하도록 개별 작동점에서 작동된다. 이렇게 하여, 복수의 연결된 내연기관으로 이루어진 시스템의 특히 바람직한 작동이 가능하다.
바람직한 개선예에 따라서, 시스템에 대해 작동 재료 비용 및 유지보수 비용으로 이루어진 최소의 작동 비용이 발생하도록, 각각의 작동 중인 내연기관을 위해 개별 작동점이 결정된다. 작동 비용으로서는, 연결된 내연기관들로 이루어진 시스템의 각각의 내연기관을 위해 개별 작동점을 결정하기 위해, 연료 비용과 같은 작동 재료 비용과 유지보수 비용 또는 서비스 비용이 고려된다. 이렇게 하여, 복수의 연결된 내연기관으로 이루어진 시스템의 특히 효율적인 작동이 가능하다.
또한, 바람직하게는 개별 작동점들을 결정할 때, 각각의 작동 중인 내연기관 및/또는 전체 시스템을 위한 예비 출력 및/또는 부하 부가 능력의 공급도 고려된다. 배출 한계값뿐만 아니라, 추가로 시스템을 위한 예비 출력 및/또는 부하 부가 능력도 고려된다면, 상기 시스템은 특히 바람직하게 작동될 수 있다.
또한, 바람직하게는 작동 중인 내연기관들을 위한 개별 작동점들을 결정할 때, 특히 연료 비용에 따라서, 그리고/또는 유지보수 비용에 따라서, 그리고/또는 후속 서비스 시점까지 공급될 수 있는 잔여 구동 출력에 따라서 결정되는 우선순위 설정도 고려된다. 우선순위 설정은 조작자에 의해 사전 설정된 우선순위 설정의 고려하에 내연기관들을 위한 작동점들을 결정하는 것을 가능하게 한다.
배기가스 후처리 장치가 제공되어 있는 경우, 통상적으로 최소 온도가 준수되어야 한다. 여기서도 본 발명에 따른 방법은 마찬가지로 적용된다. 이를 위해 내연기관들은, 최소의 작동 비용 조건에서, 통상적으로 증가된 의도하는 배기가스 온도가 제공되도록 작동된다. 공연비의 감소 또는 분사 개시점 조정과 같은 여타의 경우 통상적인 조치들을 통한 배기가스 온도의 증가는 상당한 연료 추가 소비량을 초래하기 때문에, 이 경우 본 발명에 따른 방법의 적용은 특히 효과가 크다. 이를 위해, 여러 엔진은 서로 상이한 부하들로 작동되며, 그럼으로써 서로 상이한 배기가스 온도들이 제공되거나, 또는 배기가스를 가열하기 위한 복잡성은 감소될 수 있다.
본 발명에 따른 제어 장치는 본 발명에 따른 방법의 실행을 위한 수단들을 포함한다.
본 발명의 바람직한 개선예들은 종속 청구항들과 하기의 기재내용에서 제시된다. 본 발명의 실시예들은, 이 실시예들로 국한되지 않으면서, 도면에 따라서 더 상세하게 설명된다.
도 1은 복수의 내연기관으로 이루어진 제1 시스템을 도시한 블록회로도이다.
도 2는 복수의 내연기관으로 이루어진 제2 시스템을 도시한 블록회로도이다.
본 발명은 복수의 내연기관으로 이루어진 시스템을 작동시키기 위한 방법, 그리고 이 방법의 실행을 위한 제어 장치에 관한 것이다.
도 1에는, 복수의 내연기관(2, 3)으로 이루어진 제1 시스템(1)이 매우 개략화되어 블록회로도로 도시되어 있다. 도 1에 도시된 내연기관들(2, 3)은, 자신들로부터 공급되는 부분 구동 출력들이 하나의 공통 부하 장치(4)에 의해 소비되도록 연결된다. 상기 부하 장치(4)는 예컨대 유압 또는 전기 또는 기계 또는 기타 부하 장치일 수 있으며, 이런 부하 장치의 필요한 구동 출력은 두 내연기관(2 및 3)으로부터 모두 합산되어 공급된다. 도 1에 따라서, 내연기관들 각각으로 한편으로 연료(5 또는 6)가 공급되고 다른 한편으로는 연소 공기(7, 8)가 공급되며, 각각의 내연기관(2, 3) 내에서 연료(5, 6)가 연소되고, 각각의 내연기관(2, 3)으로부터는 배기가스(9, 10)가 배출된다. 도 1의 시스템(1)의 경우, 각각의 내연기관(2, 3)에는 개별 배기가스 후처리 장치(11, 12)가 할당되며, 이 배기가스 후처리 장치 내에서는 각각의 내연기관(2, 3)의 각각의 배기가스(9, 10)가 개별 배기가스 후처리를 겪는다. 그에 상응하게, 배기가스 후처리 장치(11, 12)에서는 정화된 배기가스(13, 14)가 배출된다. 내연기관(2, 3) 및/또는 배기가스 후처리 장치(11, 12)의 작동은 제어 장치(15)에 의해 개회로 및/또는 폐회로 제어로 제어된다.
본 발명의 의미에서, 연결된 내연기관들(2, 3)로 이루어진 시스템(1)은, 공통 부하 장치(4)에 의해 요구되는 출력의 공급하에 시스템(1)의 각각의 작동 중인 내연기관(2, 3)을 위해 개별 작동점이 결정되고 각각의 내연기관(2, 3)은 상기 결정된 개별 작동점에서, 요컨대 시스템(1)에 대해 사전 설정된 배출 한계값들의 준수하에 최소의 작동 비용이 발생하도록 하는 식으로 작동된다.
작동 비용의 경우 작동 재료 비용 및 유지보수 비용이 고려될 수 있다. 작동 재료 비용에 속하는 경우는 특히 내연기관들(2, 3)에서 연소되는 연료(5, 6)의 연료 비용이며, 그 밖에 배기가스 후처리 시스템들(11, 12)의 영역에서 내연기관들(2, 3)에서 배출되는 배기가스(9, 10)의 배기가스 후처리를 위해 필요한 환원제 및/또는 흡수제를 위한 비용도 작동 재료 비용에 속한다.
이렇게, 배기가스 후처리 장치들(11, 12)이 예컨대 SCR 촉매 컨버터들이라면, 이 촉매 컨버터들 내에서는 환원제로서 암모니아 또는 요소와 같은 암모니아 전구체 물질, 구아니딘 포름산염, 암모늄 카르밤산염, 암모늄 포름산염 등이 배기가스 후처리를 위해 필요하다.
따라서 요소는 높은 온도에서 하기 방정식에 따라서 이소시안산과 암모니아로 분해되며,
(NH2)2CO → NH3 + HNCO
이소시안산은 배기가스 내에 함유된 물과 반응하여 하기 방정식에 따라서 계속하여 분해된다.
HNCO + H2O → NH3 + CO2
1 몰의 요소가 완전 가수분해되는 경우, 하기 방정식에 따라서 2 몰의 암모니아와 1 몰의 이산화탄소가 생성된다.
(NH2)2CO + H2O → 2NH3 + CO2
그 결과, 요소의 가수분해를 통해, SCR 촉매 컨버터 내에서의 배기가스 후처리를 위해 환원제로서 암모니아가 이용 가능하게 된다.
1 몰의 일산화질소의 변환을 위해서는 하기 방정식에 따라 1 몰의 암모니아가 필요하다.
4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O
이 경우, 암모니아와 질소산화물 사이의 비율은 공급 비율(feed radio) α=NH3/NOx로서 지칭되며, 이상적인 촉매 컨버터의 경우 공급 비율 α=1은 100%의 NOx 변환율이 달성됨에 따라 모든 질소산화물이 환원되는 것을 의미한다. 이 경우, NOx 변환율(XNOx)에 대해 하기 방정식이 적용된다.
XNOx = (cNOx ,0-cNOx)/cNOx ,0
예컨대 환원제가 연료 비용에 비해 증가한다면, 작동 중인 내연기관들의 작동점들은, 미처리 배출량의 감소를 통해 배기가스 후처리 장치들(11, 12) 내에서 보다 적은 환원제가 필요하도록 변위될 수 있다.
동일한 방식으로, CH2O 산화 촉매 컨버터, NO 산화 촉매 컨버터, NOx 트랩 촉매 컨버터, CH4 산화 촉매 컨버터, 탈황 시스템 등에서도, 작동 재료 비용을 결정하는 배기가스 후처리를 위한 환원제 또는 흡수제가 필요하다. 앞서 열거한 것처럼, 시스템(1)의 작동 중인 내연기관들(2, 3)을 위한 개별 작동점들은, 전체 시스템(1)에 대해 최소의 작동 비용, 특히 최소의 작동 재료 비용이 발생하도록 결정된다.
작동 재료 비용에 추가로, 마찬가지로 바람직하게는 시스템(1)의 내연기관들(2, 3)을 위한 개별 작동점들을 결정할 때 유지보수 비용도 고려된다.
따라서 내연기관들(2, 3)에서, 그리고 배기가스 후처리 장치들(11, 12)에서는, 정해진 간격으로, 마찬가지로 시스템(1)의 작동 비용에 영향을 미치는 유지보수 작업 또는 서비스 작업이 발생한다. 이 경우, 유지보수 간격 또는 서비스 간격은 특히 내연기관들(2, 3)이 어떠한 작동점들에서 작동되고 과거에는 어떠한 작동점들에서 작동되었는지에 따라서 결정된다. 그에 따라 바람직하게는 시스템(1)의 작동 중인 내연기관들(2, 3)을 위한 개별 작동점들을 결정할 때 유지보수 비용 또는 서비스 비용도 고려된다.
복수의 연결된 내연기관(2, 3)으로 이루어진 시스템(1)의 작동 중에 시스템(1)의 적어도 일측의 작동 중인 내연기관은, 이 일측의 내연기관의 NOx 미처리 배출량 및/또는 CO2 미처리 배출량 및/또는 과급 압력 및/또는 연료 분사 압력 및/또는 압축비 및/또는 공연비 및/또는 배기가스 온도가 시스템(1)의 해당 또는 각각의 타측의 작동 중인 내연기관(2, 3)의 상응하는 작동 매개변수와 상이하도록 개별 작동점에서 작동된다. 이 경우, 이미 열거한 것처럼, 작동 비용의 최소화 하에 배출 한계값들이 고려된다.
특히 바람직한 구현예에 따라서, 적어도 일측의 작동 중인 내연기관의 상기 작동 매개변수들 중 하나 이상의 작동 매개변수는 해당 또는 각각의 타측의 작동 중인 내연기관의 상응하는 작동 매개변수와 10% 이상만큼, 바람직하게는 20% 이상만큼, 매우 바람직하게는 50% 이상만큼 다르다.
따라서 본 발명의 바람직한 구현예에서 연결된 내연기관들로 이루어진 시스템(1)의 각각의 내연기관(2, 3)을 위해, 내연기관들(2, 3)의 작동 재료 비용에 따라서, 배기가스 후처리 장치들(11, 12)의 작동 재료 비용에 따라서, 내연기관들(2, 3)의 유지보수 비용에 따라서, 그리고 배기가스 후처리 장치들(11, 12)의 유지보수 비용에 따라서 각각의 내연기관(2, 3)을 위해 개별 작동점이 결정되며, 더욱 정확하게 말하면, 모두 합산되어 총 출력으로서 내연기관들(2, 3)로부터 공급되는 출력이면서 해당 또는 각각의 공통 부하 장치(4)에 의해 요구되는 상기 출력의 공급하에, 그리고 시스템(1)에 대한 의무적인 배출 한계값들의 준수하에 작동 중에 최소의 작동 비용이 제공되는 정도로, 상기 개별 작동점이 결정된다. 이렇게 하여, 복수의 연결된 내연기관으로 이루어진 시스템의 특히 경제적이거나 효율적인 작동이 가능하다.
또한, 본 발명의 바람직한 개선예에 따라서, 시스템(1)의 작동 중인 내연기관들(2, 3) 각각을 위한 개별 작동점의 결정은 시스템(1)의 공급될 예비 출력 및 그 공급될 부하 부가 능력의 고려하에 수행된다.
따라서, 해당 또는 각각의 공통 전기 부하 장치(4)에 의해 요구되는 출력에 추가로, 시스템(1)의 내연기관들(2, 3)로부터 공급되어야 하는 예비 출력을 고려할 수 있다. 또한, 최종적으로 시스템(1)이 충분한 부하 부가 능력을 보유하도록 내연기관들(2, 3)의 개별 작동점들을 선택하기 위해, 동적 가변 부하들도 고려될 수 있다. 그러므로 본 개선예에 따라서 시스템(1)의 내연기관들(2, 3)의 개별 작동점들의 결정은, 전체 시스템(1)의 작동 비용을 최소화하면서, 요구되는 출력, 예비 출력, 의도하는 부하 부가 능력 및 준수할 배출 한계값들의 고려하에 수행된다.
특히 바람직한 본 발명의 구현예에서, 작동 중인 내연기관들(2, 3)을 위한 개별 작동점들을 결정할 때 예컨대 조작자 측에서 사전 설정될 수 있는 우선순위 설정이 고려된다. 따라서 예컨대 연료 비용은 유지보수 비용에 비해 상대적으로 더 높은 우선순위로 설정될 수 있으며, 그럼으로써 연료 비용은 내연기관들(2, 3)을 위한 개별 작동점들의 결정에 유지보수 비용보다 더 강한 영향을 미치게 된다. 또한, 개별 내연기관들은 시스템(1)의 작동을 위해 요컨대 후속 서비스 시점까지 그 내연기관들로부터 공급될 수 있는 잔여 구동 출력의 고려하에 우선순위로 설정될 수 있다.
예컨대 시스템(1)의 일측 내연기관의 경우 이 일측 내연기관의 과거의 부하의 결과로서 공급할 수 있는 잔여 구동 출력이 낮고, 이와 반대로 시스템(1)의 타측 내연기관의 경우에는 과거의 상대적으로 더 낮은 부하의 결과로서 그 타측 내연기관으로부터 공급될 수 있는 잔여 구동 출력이 상대적으로 더 높다면, 추가 작동을 위해, 필요한 후속 서비스까지 시스템(1)의 가능한 사용 기간을 증가시키기 위해, 상대적으로 더 높은 이용 가능한 잔여 구동 출력들을 갖는 내연기관들이 상대적으로 더 높은 우선순위로 설정될 수 있다.
상기 방법은, 내연기관들(2, 3)의 작동 및/또는 배기가스 후처리 장치들(11, 12)의 작동을 개회로 또는 폐회로 제어로 제어하는 제어 장치(15)에 의해 전자동으로 실행된다. 이를 위해, 제어 장치(15)는 파선 화살표들에 따라서 내연기관들(2, 3)과, 그리고 배기가스 후처리 장치들(11, 12)과 데이터를 교환한다. 또한, 제어 장치(15)는, 예컨대 해당 또는 각각의 공통 부하 장치(4)로부터 요구되는 출력을 검출하거나 결정하기 위해, 해당 또는 각각의 공통 부하 장치(4)와도 데이터를 교환한다.
본원의 제어 장치(15)는 본원의 방법의 실행을 위한 수단들을 포함하며, 상기 수단들은 하드웨어 측 수단이며, 그리고 소프트웨어 측 수단이다. 하드웨어 측 수단들은 본 발명에 따르는 방법의 실행에 관여하는 모듈들과 데이터를 교환하기 위한 인터페이스들이다. 또한, 상기 하드웨어 측 수단들은 데이터 저장을 위한 저장 장치이고 데이터 처리를 위한 프로세서이다. 소프트웨어 측 수단들은 본 발명에 따르는 방법의 실행을 위한 프로그램 모듈들이다.
특히 바람직한 본 발명의 구현예에서, 시스템(1)의 내연기관들(2, 3)은 부분 구동 출력들을 직류 전력 계통(direct current power system) 내로 제공하고 공통 부하 장치(4)로 공급한다. 이런 경우에, 내연기관들(2, 3)을 위한 작동점들은 교류 발전기들의 경우 통상적인 온보드 전기 시스템 주파수들과 무관하게 임의로 선택될 수 있으며, 그럼으로써 그런 다음엔 내연기관들과 그에 따른 전체 시스템(1)은 특히 효율적으로 또는 경제적으로 작동된다.
내연기관들은 디젤 엔진들, 오토 엔진들 또는 터보 엔진들일 수 있다.
특히 바람직하게는 본 발명은, 결과적으로 내연기관들(2, 3)이 전형적으로 중유로 작동되는 선박 디젤 엔진으로서 구현되어 있는 선박용 구동 시스템에서 이용된다.
내연기관들(2, 3)의 하류에는, 특히 배기가스 촉매 컨버터들(11, 12)의 하류에는, 유체의 가열을 위해 배기가스 열을 이용하기 위해 열 교환기들이 배치될 수 있다. 이렇게 하여, 내연기관들(2, 3)로 이루어진 시스템(1)의 경제성은 계속하여 증가될 수 있다.
내연기관들(2 및 3)로 이루어진 도 1의 시스템의 경우, 각각의 내연기관(2, 3)의 하류에는 개별 배기가스 후처리 장치(11, 12)가 배치된다. 한편, 도 2에는, 공통 부하 장치(24)를 위한 부분 구동 출력들을 각각 공급하는 복수의 내연기관(22, 23)으로 이루어진 시스템(21)이 도시되어 있으며, 내연기관들(22, 23) 내에 연소 공기(27, 28)가 존재하는 조건에서 연료(25 또는 26)의 연소 동안 발생하는 내연기관들(22, 23)의 배기가스(29, 30)는 공통 배기가스 후처리 장치(31)를 경유하여 안내되며, 이 공통 배기가스 후처리 장치로부터는 정화된 배기가스(32)가 유출된다. 이 경우, 제어 장치(33)는, 도 1의 실시예와 관련하여 기재한 것처럼, 두 내연기관(22, 23) 및 공통 배기가스 후처리 장치(31)의 작동을 제어하며, 이때 공통 부하 장치(24)로부터 요구되는 출력의 공급하에 내연기관들(22, 23)을 위해 각각의 개별 작동점이 결정되며, 그리고 각각의 작동 중인 내연기관(22, 23)은 상기 개별 작동점에서, 요컨대 시스템(21)에 대해 바람직하게는 예비 출력 및/또는 의도하는 부하 부가 능력의 공급하에서처럼 배출 한계값들의 준수하에 최소의 작동 비용이 발생하도록 작동된다.
따라서 본 발명의 의미에서 복수의 연결된 내연기관들로 이루어진 시스템의 내연기관들을 위해 최적의 개별 작동점들을 결정하며, 더욱 정확하게 말하면 그 자체로서 각각의 내연기관의 최적화와 관련해서가 아니라, 전체 시스템의 최적화와 관련하여 상기 최적의 개별 작동점들을 결정하며, 그럼으로써 작동 재료 비용 및 유지보수 비용의 관점에서 최소의 작동 비용이 발생하고, 개별 요인들 및 내연기관들이 사용자에 따라서 우선순위로 설정될 수 있다. 이 경우, 전체 시스템의 준수할 배출 한계값들, 공급할 예비 출력들 및 부하 부가 능력의 의도하는 동적 거동이 고려된다. 특히 내연기관들과 그에 따른 전체 시스템의 예비 동적 거동의 고려는 복수의 내연기관으로 이루어진 시스템의 특히 바람직한 작동을 허용한다.
1: 시스템
2: 내연기관
3: 내연기관
4: 부하 장치
5: 연료
6: 연료
7: 과급 공기
8: 과급 공기
9: 배기가스
10: 배기가스
11: 배기가스 후처리 장치
12: 배기가스 후처리 장치
13: 배기가스
14: 배기가스
15: 제어 장치
21: 시스템
22: 내연기관
23: 내연기관
24: 부하 장치
25: 연료
26: 연료
27: 과급 공기
28: 과급 공기
29: 배기가스
30: 배기가스
31: 배기가스 후처리 장치
32: 배기가스
33: 제어 장치

Claims (10)

  1. 복수의 내연기관(2, 3; 22, 23)으로 이루어진 시스템(1; 21)을 작동시키기 위한 방법으로서, 내연기관들(2, 3; 22, 23)은, 작동 중인 내연기관들(2, 3; 22, 23)로부터 공급되는 부분 구동 출력들이 하나 이상의 공통 부하 장치(4; 24)에 의해 소비되도록 연결되며, 그리고 내연기관들(2, 3; 22, 23)은, 작동 중인 내연기관들(2, 3; 22, 23)로부터 공급되고 부분 구동 출력들의 합에 상응하는 총 구동 출력이 적어도 해당 또는 각각의 공통 부하 장치(4; 24)를 위해 요구되는 출력에 상응하도록 작동되는, 복수의 내연기관으로 이루어진 시스템의 작동 방법에 있어서,
    요구되는 출력의 공급하에 각각의 작동 중인 내연기관(2, 3; 22, 23)을 위해 개별 작동점이 결정되며, 그리고 상기 각각의 내연기관(2, 3; 22, 23)은 상기 개별 작동점에서, 상기 시스템(1; 21)에 대해 배출 한계값들의 준수하에 최소의 작동 비용이 발생하도록 작동되고,
    상기 시스템(1; 21)에 대해 작동 재료 비용과 유지보수 비용으로 이루어진 최소의 작동 비용이 발생하도록, 각각의 내연기관(2, 3; 22, 23)을 위해 개별 작동점이 결정되는 것을 특징으로 하는 복수의 내연기관으로 이루어진 시스템의 작동 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 시스템(1; 21)의 적어도 일측의 작동 중인 내연기관(2, 3; 22, 23)은, 이 일측의 내연기관의 NOx 미처리 배출량, CO2 미처리 배출량, 과급 압력, 연료 분사 압력, 압축비, 공연비 및 배기가스 온도 중 적어도 하나가 상기 시스템(1; 21)의 해당 또는 각각의 타측의 작동 중인 내연기관(2, 3; 22, 23)의 상응하는 작동 매개변수와 상이하도록, 개별 작동점에서 작동되는 것을 특징으로 하는 복수의 내연기관으로 이루어진 시스템의 작동 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 작동 매개변수들 중 하나 이상의 작동 매개변수는 해당 또는 각각의 타측의 작동 중인 내연기관의 상응하는 작동 매개변수와 10% 이상만큼 상이한 것을 특징으로 하는 복수의 내연기관으로 이루어진 시스템의 작동 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시스템(1)의 각각의 내연기관(2, 3)의 하류에 각각의 내연기관의 배기가스가 개별 배기가스 후처리를 내부에서 겪게 되는 개별 배기가스 후처리 장치(11, 12)가 배치되거나, 또는 상기 시스템(21)의 복수의 내연기관(22, 23)의 하류에 각각의 내연기관들의 배기가스가 공통 배기가스 후처리를 내부에서 겪게 되는 공통 배기가스 후처리 장치(31)가 배치되며, 그리고 상기 내연기관(2, 3; 22, 23) 내에서 연소될 연료의 비용에 따라서, 그리고 해당 또는 각각의 배기가스 후처리 시스템(11, 12; 31) 내에서 배기가스 후처리를 위해 이용될 환원제 및 흡수제 중 적어도 하나의 비용에 따라서 상기 시스템(1; 21)에 대해 배출 한계값들의 준수하에, 그리고 요구되는 출력의 공급하에, 환원제 및 흡수제 중 적어도 하나와 연료의 최소의 작동 재료 비용이 발생하도록, 각각의 작동 중인 내연기관(2, 3; 22, 23)을 위해 개별 작동점이 결정되는 것을 특징으로 하는 복수의 내연기관으로 이루어진 시스템의 작동 방법.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 요구되는 출력의 공급하에, 그리고 예비 출력 및 부하 부가 능력 중 적어도 하나의 공급하에, 각각의 내연기관(2, 3; 22, 23)을 위해 개별 작동점이 결정되며, 그리고 상기 각각의 내연기관(2, 3; 22, 23)은 상기 개별 작동점에서, 상기 시스템(1; 21)에 대해 배출 한계값들의 준수하에 최소의 작동 비용이 발생하도록 작동되는 것을 특징으로 하는 복수의 내연기관으로 이루어진 시스템의 작동 방법.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내연기관(2, 3; 22, 23)을 위한 개별 작동점들을 결정할 때 우선순위 설정이 고려되는 것을 특징으로 하는 복수의 내연기관으로 이루어진 시스템의 작동 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 내연기관들(2, 3; 22, 23)의 우선순위 설정은 연료 비용, 유지보수 비용, 및 후속 서비스 시점까지 공급될 수 있는 내연기관들의 잔여 구동 출력 중 적어도 하나에 따르는 것을 특징으로 하는 복수의 내연기관으로 이루어진 시스템의 작동 방법.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시스템(1; 21)의 내연기관들(2, 3; 22, 23)로부터 공급되는 부분 구동 출력들은 직류 전력 계통 내로 제공되고 부하 장치(4; 24)로 공급되는 것을 특징으로 하는 복수의 내연기관으로 이루어진 시스템의 작동 방법.
  9. 복수의 내연기관(2, 3; 22, 23)으로 이루어진 시스템(1; 21)을 제어하기 위한 제어 장치에 있어서, 상기 제어 장치는 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따르는 방법을 실행하는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  10. 삭제
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016225435B3 (de) * 2016-12-19 2018-02-15 Continental Automotive Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit Kraftstofferkennung
DE202017105323U1 (de) * 2017-09-05 2017-09-25 Man Diesel & Turbo Se Steuerungseinrichtung zum Betreiben eines Systems aus mehreren Brennkraftmaschinen
DE102017123044A1 (de) * 2017-10-05 2019-04-11 Man Diesel & Turbo Se Verfahren und Steuerungseinrichtung zum Betreiben eines Systems aus mehreren Brennkraftmaschinen
DE102017123040A1 (de) * 2017-10-05 2019-04-11 Man Energy Solutions Se Verfahren und Steuerungseinrichtung zum Betreiben eines Systems aus mehreren Brennkraftmaschinen
US11746634B2 (en) 2022-01-18 2023-09-05 Caterpillar Inc. Optimizing fuel consumption and emissions of a multi-rig hydraulic fracturing system

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012225320A (ja) 2011-04-22 2012-11-15 Fukushima Seisakusho:Kk ディーゼルエンジンの排ガス浄化装置
JP2014181576A (ja) * 2013-03-18 2014-09-29 Yanmar Co Ltd 排気浄化システムおよびこれを備えた船舶

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57203839A (en) * 1981-06-06 1982-12-14 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Control system for internal-combustion engine plant
US5890365A (en) * 1993-07-19 1999-04-06 Sisti; Leonard A. Internal combustion engine constant speed variable volume coupling and operation process
DE19526319A1 (de) * 1995-07-19 1997-01-23 Man Nutzfahrzeuge Ag Verfahren zur Reduzierung von Stickoxiden bei Wasserstoffmotoren
JPH11311137A (ja) * 1998-04-28 1999-11-09 Hitachi Ltd ハイブリッド車
US7149618B2 (en) * 2004-05-15 2006-12-12 General Motors Corporation Cost structure method including fuel economy and engine emission considerations
CN1587664A (zh) * 2004-09-17 2005-03-02 大连理工大学 组合式发动机
DE102009036277A1 (de) * 2009-08-05 2011-02-17 Man Diesel & Turbo Se Mehrmotorenanlage und Verfahren zum Betreiben dieser
JP2012180772A (ja) * 2011-02-28 2012-09-20 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 推進システム、これを備えた船舶およびこの制御方法
DE102011076073B4 (de) * 2011-05-18 2013-01-03 Mtu Friedrichshafen Gmbh Verfahren zur Steuerung und Regelung eines Brennkraftmaschinen-Generator-Systems, Einrichtung zur Steuerung und Regelung sowie Brennkraftmaschinen-Generator-System und Land- oder Wasserfahrzeug oder stationäre Anlage zur Erzeugung elektrischer Energie
US8722002B2 (en) * 2011-09-06 2014-05-13 Dearborn Financial, Inc. System for recycling captured agglomerated diesel soot and related method
CN103047028B (zh) * 2013-01-15 2016-05-11 三一重工股份有限公司 一种多发动机工程车辆及其控制方法
DE102013207047B3 (de) * 2013-04-18 2014-08-14 Bombardier Transportation Gmbh Betrieb einer Anordnung mit mehreren Verbrennungsmotoren und elektrischen Maschinen zum Versorgen eines Schienenfahrzeugs mit elektrischer Energie

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012225320A (ja) 2011-04-22 2012-11-15 Fukushima Seisakusho:Kk ディーゼルエンジンの排ガス浄化装置
JP2014181576A (ja) * 2013-03-18 2014-09-29 Yanmar Co Ltd 排気浄化システムおよびこれを備えた船舶

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