KR102494270B1 - 선박의 추진을 제어하기 위한 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박(10)의 추진을 제어하기 위한 방법에 관한 것이다. 선박(10)은 엔진(5) 및 가변 피치 프로펠러(7)를 포함하고, 토크 및 엔진 속도는 출력 설정 포인트값에 대응하도록 조정된다. 상기 조정은 상기 선박(10)의 연료 소비가 원하는 연료 소비 범위 내로 들어가고 그리고/또는 상기 원하는 연료 소비 범위 내에서 유지되도록 하는 상기 엔진(5)의 엔진 속도 및 상기 가변 피치 프로펠러(7)의 프로펠러 피치를 갖는 작동 조건에서 상기 선박(10)이 작동되도록 하는 조정이다.
상기 방법은:
- 상기 엔진(5)에 의해 생성된 배기 가스 중의 NOx 함량을 나타내는 NOx 값을 결정하는 단계; 및
- 상기 NOx 값이 NOx 임계값을 초과하는 것을 검출했을 때 상기 엔진(5)의 토크를 감소시키는 단계를 포함한다.
대안적으로, 상기 방법은:
- 적어도 하나의 실린더(9) 내의 상부 압력을 나타내는 상부 압력값을 결정하는 단계; 및
- 상기 상부 압력값이 상부 압력 임계값을 초과하는 것을 검출했을 때 상기 엔진(5)의 토크를 감소시키는 단계를 포함한다.

Description

선박의 추진을 제어하기 위한 방법

본 발명은 선박의 추진을 제어하기 위한 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 컴퓨터 프로그램, 컴퓨터 판독 가능 매체, 제어 유닛 및 선박에 관한 것이다.

가변 피치 선박 프로펠러(controllable pitch ship propeller)는 블레이드의 받음각(angle of attack)이 연속적으로 변경될 수 있도록 설계된다. 이러한 방식으로, 메인 엔진의 토크가 변경될 수 있다. 가변 피치 프로펠러는 기동성(maneuverability)에 관하여 중간 내지 높은 요건을 갖는 중간 크기의 선박(50-150 m l.b.p.)에 일반적이다.

가변 피치 프로펠러를 갖는 선박이 적절한 유연성을 갖고서 기동될 수 있지만, 현대의 선박들은 흔히 예컨대 선박의 엔진 또는 가변 피치 프로펠러의 부적절한 작동 설정 등으로 인해 필요한 것보다 더 많은 연료를 소비한다.

이상을 고려하여, 본 발명의 제1 양태에 따른, 본 발명의 하나의 목적은 선박의 추진을 제어하기 위한 방법으로서, 선박의 엔진이 적절한 작동 조건에서 작동되는 바의 방법을 제공하는 것이다.

상기 양태는 청구항 1에 따른 방법에 의해 얻어진다.

그에 따라서, 본 발명의 제1 양태는 선박의 추진을 제어하기 위한 방법에 관한 것이다. 선박은 엔진 및 가변 피치 프로펠러를 포함하고, 토크 및 엔진 속도는 출력 설정 포인트값에 대응하도록 조정된다. 상기 조정은 상기 선박의 연료 소비가 원하는 연료 소비 범위 내로 들어가고 그리고/또는 상기 원하는 연료 소비 범위 내에서 유지되도록 하는 상기 엔진의 엔진 속도 및 상기 가변 피치 프로펠러의 프로펠러 피치를 갖는 작동 조건에서 상기 선박이 작동되도록 하는 조정이다.

본 발명의 제1 양태에 따르면, 상기 방법은:

- 상기 엔진에 의해 생성된 배기 가스 중의 NOx 함량을 나타내는 NOx 값을 결정하는 단계; 및

- 상기 NOx 값이 NOx 임계값을 초과하는 것을 검출했을 때 상기 엔진의 토크를 감소시키는 단계를 포함한다.

그에 따라서, 상기 방법에 의해, 엔진이 적절한 연료 소비로 작동되고 NOx 함량도 적절하게 낮게 유지될 수 있는 선박의 추진 제어가 제안된다. 따라서, 상기 방법은 종전에 사용된 작동 조건에 비해 환경에 덜 유해한 선박의 작동 조건을 의미한다. 또한, 연료 소비를 원하는 연료 소비 범위 내에서 유지하는 것은 비용 절감을 의미한다.

본원에 사용된 용어 "NOx 함량"은 일산화질소 NO와 이산화질소 NO₂의 총 함량과 관련된다. 하지만, 이 용어는 또한 별개로 측정되는 경우 일산화질소 또는 이산화질소의 함량을 의미하도록 의도되기도 한다는 점에 유의해야 한다.

상기 방법에 의해, 선박의 추진을 제어할 때 엔진에 의해 생성되는 배기 가스 중의 실제 NOx 함량이 고려될 수 있다. 따라서, 선박의 엔진을 작동시킬 때 높은 NOx 함량 레벨을 피하기 위해 테스트 환경에서의 시뮬레이션 및/또는 테스트에 의해 예컨대 토크에 대한 제약 조건을 결정하는 대신에, 상기 방법은 실제 NOx 함량이 고려될 수 있음을 의미한다. 순전히 예로서, 선박의 엔진에 의해 생성되는 NOx의 양은 예컨대 노화 및/또는 마모 등으로 인해 엔진의 수명 전체에 걸쳐 변할 수 있으며, 이러한 변동은 상기 방법에서 자동으로 설명될 수 있다.

선택적으로, 선박은 엔진으로부터 배기 가스를 안내하도록 구성된 배기 가스 시스템을 포함하고, 배기 가스 시스템은 NOx 저감 어셈블리를 포함한다.

선택적으로, 상기 방법은 의도된 배기 가스 유동 방향에서 보았을 때 엔진과 배기 가스 시스템의 NOx 저감 어셈블리 사이에서의 배기 가스를 평가함으로써 NOx 값을 결정하는 단계를 포함한다. 엔진과 NOx 저감 어셈블리 사이에서의 NOx 함량을 측정한다는 것은 측정된 NOx 함량이 엔진에 의해 생성된 배기 가스 중의 NOx 함량임을 의미한다. 이와 같이, 상기 방법은 제어가 예컨대 노화 등으로 인한 NOx 저감 어셈블리의 성능의 변화에 좌우되지 않기 때문에 엔진의 신속하고 안정적인 제어를 의미한다.

선택적으로, 상기 방법은 의도된 배기 가스 유동 방향에서 보았을 때 배기 가스 시스템의 NOx 저감 어셈블리의 하류에서의 배기 가스를 평가함으로써 NOx 값을 결정하는 단계를 포함한다. NOx 저감 어셈블리의 하류에서의 NOx 함량을 측정한다는 것은 측정된 NOx 함량이 선박의 주변 환경으로 유입될 배기 가스 중의 NOx 함량임을 의미한다. 이와 같이, 상기 방법은 NOx 함량이 예컨대 법적 배출 가스 레벨인 소정의 배출 레벨을 초과하지 않도록 엔진이 제어될 수 있음을 의미한다.

선택적으로, 상기 방법은 선박의 지리적 위치를 결정하고 이렇게 결정된 지리적 위치에 기초하여 NOx 임계값을 결정하는 단계를 포함한다. 세계의 상이한 지리적 지역들은 상이한 허용 가능한 배출 가스 레벨과 관련될 수 있다. 이와 같이, 결정된 지리적 위치에 따라 NOx 임계값을 조정하도록 순응되는 상기 방법은 NOx 임계값을 설정할 때 그러한 상이한 허용 가능한 배출 가스 레벨이 고려될 수 있음을 의미한다. 이는 결과적으로 적절한 NOx 배출 가스 레벨과 더불어 적절한 연료 소비를 갖는 엔진의 적절한 작동을 의미한다.

선택적으로, NOx 값이 NOx 임계값을 초과하는 것을 검출했을 때 엔진의 엔진 속도가 증가된다. 이 속도 증가는 선박이 여전히 NOx 임계값 이하인 NOx 함량을 갖는 배기 가스를 생성하면서도 출력 설정 포인트값에 의해 지시된 바와 같은 요구 파워를 생성할 수 있음을 의미한다.

본 발명의 제2 양태는 선박의 추진을 제어하기 위한 방법에 관한 것이다. 선박은 엔진과 가변 피치 프로펠러를 포함한다. 엔진은 하나 이상의 실린더를 포함한다. 토크 및 엔진 속도는 출력 설정 포인트값에 대응하도록 조정되고, 상기 조정은 상기 선박의 연료 소비가 원하는 연료 소비 범위 내로 들어가고 그리고/또는 상기 원하는 연료 소비 범위 내에서 유지되도록 하는 상기 엔진의 엔진 속도 및 상기 가변 피치 프로펠러의 프로펠러 피치를 갖는 작동 조건에서 상기 선박이 작동되도록 하는 조정이다.

본 발명의 제2 양태에 따르면, 상기 방법은:

- 상기 적어도 하나의 실린더 내의 상부 압력을 나타내는 상부 압력값을 결정하는 단계; 및

- 상기 상부 압력값이 상부 압력 임계값을 초과하는 것을 검출했을 때 상기 엔진의 토크를 감소시키는 단계를 포함한다.

과도한 상부 압력은 엔진에 해로울 수 있습니다. 이와 같이, 본 발명의 제2 양태에 따른 상기 방법에 의하면, 엔진을 손상시키는 위험이 적절하게 낮게 유지될 수 있다.

선택적으로, 상부 압력값이 상부 압력 임계값을 초과하는 것을 검출했을 때 엔진의 엔진 속도가 증가된다.

선택적으로, 본 발명의 제1 및/또는 제2 양태에 있어서, 엔진의 토크를 감소시키는 특징은 가변 피치 프로펠러의 프로펠러 피치를 감소시키는 단계를 포함한다.

본 발명의 제3 양태는 프로그램이 컴퓨터에서 실행될 때 본 발명의 제1 또는 제2 양태 중 어느 하나의 단계들을 수행하기 위한 프로그램 코드 수단을 포함하는 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.

본 발명의 제4 양태는 프로그램 제품이 컴퓨터에서 실행될 때 본 발명의 제1 또는 제2 양태 중 어느 하나의 단계들을 수행하기 위한 프로그램 코드 수단을 포함하는 컴퓨터 프로그램을 보유하는 컴퓨터 판독 가능 매체에 관한 것이다.

본 발명의 제5 양태는 선박의 추진을 제어하기 위한 제어 유닛에 관한 것이다. 선박은 엔진 및 가변 피치 프로펠러를 포함하고, 제어 유닛은 출력 설정 포인트값을 나타내는 신호를 수신하도록 구성된다. 제어 유닛은 또한 출력 설정 포인트값에 응답하여 엔진의 엔진 속도 및 가변 피치 프로펠러의 프로펠러 피치를 제어하기 위한 제어 신호들을 발신하도록 구성된다. 제어 신호들은 출력 설정 포인트값에 응답하여 선박의 연료 소비가 원하는 연료 소비 범위 내로 들어가고 그리고/또는 상기 원하는 연료 소비 범위 내에서 유지되도록 하는 엔진의 엔진 속도 및 가변 피치 프로펠러의 프로펠러 피치를 갖는 작동 조건에서 상기 선박이 작동되도록 결정된다.

본 발명의 제5 양태에 따르면, 상기 제어 유닛은:

- 엔진에 의해 생성된 배기 가스 중의 NOx 함량을 나타내는 NOx 값을 갖는 NOx 신호를 수신하고,

- NOx 값이 NOx 임계값을 초과하는 것을 검출했을 때 엔진의 토크를 감소시키기 위한 제어 신호를 발신하도록 구성된다.

선택적으로, 선박은 엔진으로부터 배기 가스를 안내하도록 구성된 배기 가스 시스템을 포함하고, 배기 가스 시스템은 NOx 저감 어셈블리를 포함한다.

선택적으로, 제어 유닛은 의도된 배기 가스 유동 방향에서 보았을 때 엔진과 배기 가스 시스템의 상기 NOx 저감 어셈블리 사이의 일정 위치에 위치되는 NOx 센서로부터 배기 가스 중의 NOx 함량을 나타내는 신호를 수신하도록 구성된다.

선택적으로, 제어 유닛은 의도된 배기 가스 유동 방향에서 보았을 때 배기 가스 시스템의 NOx 저감 어셈블리의 하류의 일정 위치에 위치되는 NOx 센서로부터 배기 가스 중의 NOx 함량을 나타내는 NOx 값을 갖는 신호를 수신하도록 구성된다.

선택적으로, 제어 유닛은 선박의 지리적 위치를 나타내는 신호를 수신하도록 구성되고, 제어 유닛은 또한 이렇게 결정된 지리적 위치에 기초하여 NOx 임계값을 결정하도록 구성된다.

선택적으로, 제어 유닛은 NOx 값이 NOx 임계값을 초과하는 것을 검출했을 때 엔진의 엔진 속도를 증가시키기 위한 제어 신호를 발신하도록 구성된다.

본 발명의 제6 양태는 선박의 추진을 제어하기 위한 제어 유닛에 관한 것이다. 선박은 엔진과 가변 피치 프로펠러를 포함한다. 엔진은 하나 이상의 실린더를 포함한다. 제어 유닛은 출력 설정 포인트값을 나타내는 신호를 수신하도록 구성된다. 제어 유닛은 또한 출력 설정 포인트값에 응답하여 엔진의 엔진 속도 및 가변 피치 프로펠러의 프로펠러 피치를 제어하기 위한 제어 신호들을 발신하도록 구성된다. 제어 신호들은 출력 설정 포인트값에 응답하여 선박의 연료 소비가 원하는 연료 소비 범위 내로 들어가고 그리고/또는 원하는 연료 소비 범위 내에서 유지되도록 하는 엔진의 엔진 속도 및 가변 피치 프로펠러의 프로펠러 피치를 갖는 작동 조건에서 선박이 작동되도록 결정된다.

본 발명의 제6 양태에 따르면, 제어 유닛은:

- 적어도 하나의 실린더 내의 상부 압력을 나타내는 상부 압력값을 갖는 상부 압력 신호를 수신하고;

- 상부 압력값이 상부 압력 임계값을 초과하는 것을 검출했을 때 엔진의 토크를 감소시키기 위한 제어 신호를 발신하도록 구성된다.

선택적으로, 제어 유닛은 상부 압력값이 상부 압력 임계값을 초과하는 것을 검출했을 때 엔진의 엔진 속도를 증가시키기 위한 제어 신호를 발신하도록 구성된다.

선택적으로, 제어 유닛은 엔진의 토크를 감소시키기 위해 가변 피치 프로펠러의 프로펠러 피치를 감소시키기 위한 제어 신호를 발신하도록 구성된다.

본 발명의 제7 양태는 본 발명의 제5 또는 제6 양태에 따른 제어 유닛을 포함하는 선박에 관한 것이다.

여기에 간단히 설명되는 첨부 도면을 참조하여, 아래에 예로서 설명되는 본 발명의 실시예들의 보다 상세한 설명이 이어진다.
도 1은 엔진의 하나의 전형적인 부하 한계 곡선을 도시한다.
도 2는 정확한 요구 효과를 얻기 위한 엔진 속도의 출력 설정값의 계산 및 토크의 제어를 도시한다.
도 3은 하나의 예시적인 제어 로직의 도면이다.
도 4는 선박의 하나의 실시예의 블록도이다.

도 4는 선박(10)의 하나의 실시예를 도시한다. 도 4의 선박은 메인 엔진으로도 지칭될 수 있는 엔진(5) 및 가변 피치 프로펠러(7)를 포함한다. 토크 및 엔진 속도는 예를 들어 원하는 또는 목표 엔진 파워 출력값과 같은 출력 설정 포인트값에 대응하도록 조정될 수 있다. 순전히 예로서, 출력 설정 포인트값은 온 보드(on-board) 또는 도 4에 도시된 원격 위치 사용자 보드(user board)(1)를 사용하여 설정될 수 있다. 일반적으로, 출력 설정 포인트값은 엔진(5) 및 가변 피치 프로펠러(7)에 의해 생성되는 원하는 파워를 나타낸다.

순전히 예로서, 그리고 도 4에 도시된 바와 같이, 출력 설정 포인트값을 나타내는 신호가 사용자 보드(1)로부터 온 보드 또는 원격 위치 제어 유닛(2)으로 전송될 수 있다. 제어 유닛(2)은 엔진(5), 엔진 속도 조절기(4), 터보 어셈블리(6), 가변 피치 프로펠러(7) 및 가능하다면 샤프트 출력 센서(8)로부터 정보를 수신할 수 있다. 또한, 역시 순전히 예로서, 선박(10)은 시스템의 설정 및 데이터 판독을 위한 추가적인 사용자 보드(3)를 포함할 수 있다.

또한, 제어 유닛(2)은 엔진(5) 및 프로펠러(7)(또는 프로펠러 조절 장치(도시 안됨))에 제어 신호를 발신하여, 엔진(5)의 엔진 속도 및 가변 피치 프로펠러의 프로펠러 피치를 제어하도록 구성될 수 있다. 프로펠러 피치를 제어함으로써, 엔진(5)의 토크가 제어될 수 있다.

또한, 선박(10)의 도 4의 실시예는 적어도 하나의 실린더(9)를 포함하는 실린더 세트를 포함한다. 또한, 도 4에서, 선박(10)의 실시예는 적어도 하나의 실린더(9) 내의 압력을 결정하도록 구성된 실린더 압력 센서(11)를 포함한다. 예로서, 실린더 압력 센서(11)는 실린더들 중의 적어도 하나의 상부 압력(top pressure)을 결정하도록 구성될 수 있다.

도 4는 또한 선박(10)의 실시예가 엔진(5)으로부터의 배기 가스를 안내하도록 구성된 배기 가스 시스템(12)을 포함하는 것을 도시한다. 또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 배기 가스 시스템(12)은 NOx 저감 어셈블리(13)를 포함할 수 있다. 순전히 예로서, 이러한 NOx 저감 어셈블리는 배기 가스에서 NOx 함량을 감소 시키도록 구성된 촉매를 포함할 수 있다.

또한, 도 4는 선박(10)이 의도된 배기 가스 유동 방향에서 보았을 때 엔진(5)과 NOx 저감 어셈블리(13) 사이에 위치되는 상류 NOx 센서(14)를 포함할 수 있음을 도시한다. 상류 NOx 센서(14) 대신에 또는 그에 부가하여, 선박은 의도된 배기 가스 유동 방향에서 보았을 때 배기 가스 시스템(12) 내의 NOx 저감 어셈블리(15)의 하류에 위치되는 하류 NOx 센서(15)를 포함할 수 있다.

또한, 도 4의 선박(10)은 예를 들어 선박(10)의 지리적 위치를 결정하도록 구성된, 예컨대 글로벌 포지셔닝 시스템(global positioning system)을 포함할 수 있는, 위치 센서(16)를 포함한다.

선박(10)의 도 4의 실시예는 실린더 압력 센서(11), 상류 NOx 센서(14), 하류 NOx 센서(15) 및 위치 센서(16)를 각각 하나씩 포함하지만, 선박(10)의 다른 실시예는 센서(11, 14, 15, 16) 중의 단지 하나만을 포함할 수 있음이 예상된다. 또한, 선박(10)의 실시예는 센서(11, 14, 15, 16) 중의 2개 이상을 포함하는 것으로 구상된다.

도 1은 예컨대 도 4의 엔진(5)과 같은 엔진에 대한 부하 한계 곡선을 도시한다. 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 그래프는 수평축에 엔진 속도(최대 엔진 속도의 백분율로서 제공됨)를 나타내고 수직축에 파워를 나타낸다. 또한, 도 1은 다른 토크 레벨들(역시 엔진에 의해 생성할 수 있는 최대 토크의 백분율로서 제공됨)에 대한 등치선(isoline)들을 포함한다. 도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 엔진에 의해 생성되는 파워는 토크가 증가함에 따라 증가한다. 비슷한 맥락에서, 엔진에 의해 생성되는 파워는 엔진 속도가 증가함에 따라 증가한다.

또한, 도 1로부터 실현될 수 있는 바와 같이, 하나의 특정 파워 레벨은 엔진 토크 및 엔진 속도의 복수의 상이한 조합에 의해 얻어질 수 있다. 일반적으로, 연료 소비 관점에서, 높은 토크 레벨에서 엔진을 작동시키는 것이 유리하다.

이와 같이, 그리고 도 2를 참조하면, 예를 들어 엔진에 의해 생성되는 파워를 나타내는 출력 설정 포인트값을 수신하면, 엔진은 토크 레벨이 높은 상태에서, 예를 들어 엔진의 부하 한계를 고려하여 가능한 최대 토크 레벨에서, 작동하는 것이 바람직하며, 엔진 속도는 엔진 속도와 엔진 토크의 조합이 요구 파워 또는 출력 설정 포인트값에 대응하도록 제어된다.

하지만, 본 발명은 또한 요구 파워 또는 출력 설정 포인트값을 충족시키기 위해 엔진 토크와 엔진 속도의 적절한 조합을 결정할 때 추가적인 파라미터를 고려하는 것을 제안한다.

그에 따라서, 본 발명의 제1 양태는 선박(10)의 추진을 제어하기 위한 방법에 관한 것이다. 선박(10)은 엔진(5) 및 가변 피치 프로펠러(7)를 포함하며, 여기서 토크 및 엔진 속도가 출력 설정 포인트값에 대응하도록 조정된다. 전술한 바와 같이, 엔진의 토크는 가변 피치 프로펠러(7)의 프로펠러 피치를 제어함으로써 제어될 수 있다.

토크 및 엔진 속도의 조정은 선박의 연료 소비가 원하는 연료 소비 범위 내로 들어가고 그리고/또는 그 내에서 유지되도록 하는 엔진(5)의 엔진 속도 및 가변 피치 프로펠러(7)의 프로펠러 피치를 갖는 작동 조건에서 선박(10)이 작동하도록 하는 조정이다. 그에 따라서, 도 2를 참조하면, 엔진 속도 및 프로펠러 피치는 일반적으로 엔진의 부하 한계 곡선을 고려하여 그리고 또한 이하에 상세히 설명되는 바와 같은 추가적인 경계 조건(boundary condition)을 고려하여 엔진 토크가 가능한 한 높도록 제어된다.

본 발명의 제1 양태에 따르면, 상기 방법은:

- 엔진(5)에 의해 생성된 배기 가스 중의 NOx 함량을 나타내는 NOx 값을 결정하는 단계; 및

- NOx 값이 NOx 임계값을 초과하는 것을 검출했을 때 엔진(5)의 토크를 감소시키는 단계를 포함한다.

이와 같이, 상기 NOx 값은 출력 설정 포인트값에 대응하는 엔진 속도와 엔진 토크의 조합을 결정할 때 사용되고 또한 원하는 연료 소비 범위 내에서의 연료 소비를 가져다 주는 경계 조건일 수 있다.

NOx 값은 복수의 상이한 위치에서 결정될 수 있다. 예를 들어, 도 4를 참조하면, NOx 값은 의도된 배기 가스 유동 방향에서 보았을 때 엔진(5)과 배기 가스 시스템(12)의 NOx 저감 어셈블리(13) 사이에서의 배기 가스를 평가함으로써 결정될 수 있다. 이와 같이, NOx 값은 도 4의 상류 NOx 센서(14)를 사용하여 결정될 수 있다.

상기 위치에서 NOx 값을 결정하는 대신에 또는 그에 부가하여, 방법은 의도된 배기 가스 유동 방향에서 보았을 때 배기 가스 시스템(12)의 NOx 저감 어셈블리(13)의 하류에서의 배기 가스를 평가함으로써 NOx 값을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 이와 같이, NOx 값은 도 4의 하류 NOx 센서(15)를 사용하여 결정될 수 있다.

NOx 임계값은 반드시 일정할 필요는 없다. 대신에, NOx 임계값은 예를 들어 선박(10)의 지리적 위치에 따라 변할 수 있다. 그에 따라서, 방법은 예를 들어 위치 센서(16)를 사용하여 선박(10)의 지리적 위치를 결정하고 이렇게 결정된 지리적 위치에 기초하여 NOx 임계값을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 순전히 예로서, 제어 유닛(2)은 상이한 지리적 위치에 대한 상이한 NOx 임계값을 갖는 룩업 테이블(look-up table)을 포함할 수 있다.

또한, 상기 방법은 NOx 값이 NOx 임계값을 초과하는 것을 검출했을 때 엔진(5)의 엔진 속도가 증가되는 특징을 포함할 수 있다.

출력 설정 포인트값에 대응하는 엔진 속도와 엔진 토크의 세트를 결정할 때 사용되고 또한 원하는 연료 소비 범위 내에서의 연료 소비를 가져다 주는 경계 조건으로서의 NOx 값을 사용하는 것 대신에 또는 그에 부가하여, 상부 압력값(top pressure value)이 경계 조건으로서 사용될 수 있다.

그에 따라서, 본 발명의 제2 양태는 선박의 추진을 제어하기 위한 방법에 관한 것으로, 상기 방법은 적어도 하나의 실린더(9)(도 4 참조) 내의 상부 압력을 나타내는 상부 압력값을 결정하는 단계를 포함한다. 순전히 예로서, 상부 압력값은 도 4와 관련하여 상술된 실린더 압력 센서(11)와 같은 실린더 압력 센서를 사용하여 결정될 수 있다. 또한, 본 발명의 제2 양태에 따른 방법은 상부 압력값이 상부 압력 임계값을 초과하는 것을 검출했을 때 엔진(5)의 토크를 감소시키는 단계를 포함한다.

순전히 예로서, 상부 압력 임계값은 엔진(5)의 과도한 부하 및/또는 과도한 마모의 위험을 감소시키기 위해 결정될 수 있다. 하지만, 이 대신에 또는 이에 부가하여, 상부 압력 임계값은 예를 들어 엔진 배출 가스가 원하는 범위 내에 유지되도록 결정될 수 있다. 순전히 예로서, 상부 압력과 NOx 배출 가스 사이의 상관관계가 생성될 수 있고, 최대 바람직한 NOx 배출 가스 레벨에 대응하는 상부 압력이 상부 압력 임계값으로서 사용될 수 있다.

엔진이 복수의 실린더를 포함하는 경우, 상부 압력은 실린더들 중 하나에서 측정될 수 있다. 대안적으로, 상부 압력은 실린더들 중 2개 이상에서 측정될 수 있고, 하나 이상의 실린더에서 측정된 최대 상부 압력이 결과적으로 상부 압력 임계값과 비교되는 상부 압력값으로서 사용될 수 있다.

또한, 본 발명의 제1 양태에 따른 방법에 대하여, 엔진(5)의 엔진 속도는 상부 압력값이 상부 압력 임계값을 초과하는 것을 검출했을 때 증가될 수 있다.

선박(10)의 추진을 제어할 때 사용되는 경계 조건에 관계없이, 엔진(5)의 토크를 감소시키는 특징은 가변 피치 프로펠러(7)의 프로펠러 피치를 감소시키는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제시된 방법 실시예들의 각각은 도 4와 관련하여 상기 제시된 제어 유닛(2)과 같은 하나 이상의 제어 유닛에 의해 실행될 수 있음에 유의해야한다. 그에 따라서, 제어 유닛(2)은 예컨대 도 4에 도시된 사용자 보드(1)를 사용하여 출력 설정 포인트값을 나타내는 신호를 수신하도록 구성될 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이, 제어 유닛(2)은 또한 엔진(5)의 엔진 속도 및 가변 피치 프로펠러(7)의 프로펠러 피치를 나타내는 신호들을 수신하도록 구성될 수 있다. 또한, 제어 유닛(2)은 예컨대 NOx 값 및/또는 상부 압력값과 같은 관련 경계 조건을 나타내는 신호를 수신하고, 이렇게 수신된 신호를 대응하는 임계값과 비교하도록 구성될 수 있다. 또한, 제어 유닛(2)은 상기 경계 조건을 고려하여, 출력 설정 포인트값에 응답하여 엔진의 엔진 속도 및 가변 피치 프로펠러의 프로펠러 피치를 나타내는 제어 신호들을 발신하도록 구성될 수 있다.

그에 따라서, 선박(10)의 제어 유닛(2)은 상기 제시된 방법들 중 어느 하나의 절차를 수행하도록 구성될 수 있다.

도 3은 제어 유닛(2)에 대한 제어 로직의 하나의 예를 도시한다. 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 제어 로직은 엔진의 엔진 속도 및 가변 피치 프로펠러의 프로펠러 피치를 제어하기 위한 조절기를 포함할 수 있다. 도 3의 제어 로직은 또한 엔진 속도 및 프로펠러 피치를 제어할 때 상기 논의된 경계 조건들 중 하나 이상을 고려하기 위한 수단을 포함할 수 있다. 이와 같이, 조절기는 전술한 실린더 압력 센서(11), 상류 NOx 센서(14) 및 하류 NOx 센서(15) 중의 적어도 하나로부터의 신호와 같은 신호들을 수신하고, 엔진 속도 및 토크 즉 가변 피치 프로펠러의 프로펠러 피치에 대한 설정값들을 결정할 때 신호들의 정보를 사용하도록 구성될 수 있다.

Claims (22)

1. 선박(10)의 추진을 제어하기 위한 방법으로서, 상기 선박(10)이 엔진(5) 및 가변 피치 프로펠러(7)를 포함하고, 상기 엔진(5)이 적어도 하나의 실린더(9)를 포함하고, 토크 및 엔진 속도가 출력 설정 포인트값에 대응하도록 조정되고, 상기 조정은 상기 선박(10)의 연료 소비가 원하는 연료 소비 범위 내로 들어가고 그리고/또는 상기 원하는 연료 소비 범위 내에서 유지되도록 하는 상기 엔진(5)의 엔진 속도 및 상기 가변 피치 프로펠러(7)의 프로펠러 피치를 갖는 작동 조건에서 상기 선박(10)이 작동되도록 하는 조정인, 선박(10)의 추진을 제어하기 위한 방법에 있어서, 상기 방법은:
   - 상기 적어도 하나의 실린더(9) 내의 상부 압력을 나타내는 상부 압력값을 결정하는 단계; 및
   - 상기 상부 압력값이 상부 압력 임계값을 초과하는 것을 검출했을 때 상기 엔진(5)의 토크를 감소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 상부 압력값이 상기 상부 압력 임계값을 초과하는 것을 검출했을 때 상기 엔진(5)의 엔진 속도가 증가되는 것을 특징으로하는 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 엔진(5)의 토크를 감소시키는 특징은 상기 가변 피치 프로펠러(7)의 프로펠러 피치를 감소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 삭제
5. 프로그램 제품이 컴퓨터에서 실행될 때 제 1 항 또는 제 2 항의 방법을 수행하기 위한 프로그램 코드 수단을 포함하는 컴퓨터 프로그램을 보유하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
6. 선박(10)의 추진을 제어하기 위한 제어 유닛(2)으로서, 상기 선박(10)이 엔진(5) 및 가변 피치 프로펠러(7)를 포함하고, 상기 엔진(5)이 적어도 하나의 실린더(9)를 포함하고, 상기 제어 유닛(2)은 출력 설정 포인트값을 나타내는 신호를 수신하도록 구성되고, 상기 제어 유닛(2)은 또한 상기 출력 설정 포인트값에 응답하여 상기 엔진(5)의 엔진 속도 및 상기 가변 피치 프로펠러(7)의 프로펠러 피치를 제어하기 위한 제어 신호들을 발신하도록 구성되고, 상기 제어 신호들은 상기 출력 설정 포인트값에 응답하여 상기 선박(10)의 연료 소비가 원하는 연료 소비 범위 내로 들어가고 그리고/또는 상기 원하는 연료 소비 범위 내에서 유지되도록 하는 상기 엔진(5)의 엔진 속도 및 상기 가변 피치 프로펠러(7)의 프로펠러 피치를 갖는 작동 조건에서 상기 선박(10)이 작동되도록 결정되는, 선박(10)의 추진을 제어하기 위한 제어 유닛(2)에 있어서, 상기 제어 유닛(2)은:
   - 상기 적어도 하나의 실린더(9) 내의 상부 압력을 나타내는 상부 압력값을 갖는 상부 압력 신호를 수신하고;
   - 상기 상부 압력값이 상부 압력 임계값을 초과하는 것을 검출했을 때 상기 엔진(5)의 토크를 감소시키기 위한 제어 신호를 발신하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 제어 유닛(2).
7. 제 6 항에 있어서, 상기 제어 유닛(2)은 상기 상부 압력값이 상기 상부 압력 임계값을 초과하는 것을 검출했을 때 상기 엔진(5)의 상기 엔진 속도를 증가시키기 위한 제어 신호를 발신하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 제어 유닛(2).
8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 제어 유닛(2)은 상기 엔진(5)의 토크를 감소시키기 위해 상기 가변 피치 프로펠러(7)의 프로펠러 피치를 감소시키기 위한 제어 신호를 발신하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 제어 유닛(2).
9. 제 6 항 또는 제 7 항에 따른 제어 유닛(2)을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박(10).
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