KR102593928B1 - 다점 기체 연료 분사를 위한 압력조절 질량 유동 시스템 - Google Patents

다점 기체 연료 분사를 위한 압력조절 질량 유동 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다점 연료 분사 엔진용 기체 또는 이중 연료 전자식 압력 조절 시스템(EPRS)에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 EPRS를 제어하는 방법에 관한 것이다. 특히, EPRS는 연료 레일로 들어가는 기체 연료의 질량 유동을 정확하게 결정하고 제어할 수 있는 전자식 압력 조절기(EPR)를 채용하여 가스 유입 밸브(GAV)의 압력 약화 및 과압과 과소압을 방지한다. EPRS를 사용함으로써, 질량 유동이 하부쪽의 매니폴드 또는 엔진 실린더로 매우 정확하게 분배될 수 있으며, 그리고 GAV는 정확하고 반복 가능한 작동에 최적인 압력/펄스 지속시간에 동시에 구동될 수 있다.

Description

다점 기체 연료 분사를 위한 압력조절 질량 유동 시스템
본 발명은 일반적으로 연료 시스템 및 연료 시스템의 제어 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 기체 연료를 포함하는 연료 시스템 및 방법에 관한 것이다.
통상적으로, 다점(multipoint) 연료 계량 시스템을 갖춘 대형 왕복 엔진은 고정된 압력 설정점(pressure set point)을 갖는 매니폴드 절대압력(MAP)에 편향된 기계식 압력 조절기를 구비한다. 즉, 기계식 압력 조절기는 MAP 판독값을 피드백 받아 제어된다. 도 8은 이러한 종래의 연료 시스템을 도시한다. 관련된 부분에서 알 수 있는 바와 같이, 기체 연료 시스템(100)은 연료 레일(120)로 기체 연료의 유동을 제어하는 기계식 압력 조절기(110)를 포함한다. 연료 레일(120)은 기체 연료를 복수의 기체 유입(admission) 밸브(130)로 분배한다. 기체 유입 밸브(130)는 제어기(140)에 의해 제어되며, 제어기는 질량 유동(mass flow) 요구를 수신하고 질량 유동 요구에 대응하도록 기체 유입 밸브(130)의 개폐 시간을 설정한다.
이러한 기체 연료 시스템(100)에서, 기계식 압력 조절기(110)는 연료 레일 (120)을 가압하기 위한 소망의 연료 압력으로 설정된다. 그러나 액체 연료 시스템과 달리, 기체 연료는 연료 레일(120)을 채우는 데 시간이 걸리며, 제어기(140)는 연료 레일(120)의 가압 상태를 알지 못하기 때문에, 시스템(100)은 과압 (over-pressurized) 또는 과소압(under-pressurized) 될 수 있다. 즉, 제어기(140)가 기체 유입 밸브(130)를 개폐할 때, 소망하는 것보다 많거나 적은 양의 기체 연료가 하부쪽의 연료 매니폴드(미도시) 또는 엔진 실린더(미도시)로 전달될 수 있다.
또한, 이러한 기체 연료 시스템(100)은, 특정 상황에서, 기계식 압력 조절기(110)로부터 압력 약화(droop)를 경험할 수 있으며, 전자식 I/P 조절 메커니즘을 사용하여 보정하도록 구성된 기계식 압력 조절기(110)에서도 압력 약화를 경험할 수 있다. 이러한 압력 약화는 기체 유입 밸브(130)의 적용 가능한 작동 범위를 제한할 수 있다. 또한, 기계식 압력 조절기(110)에서의 고정된 압력 설정은 낮은 엔진 부하에서 기체 유입 밸브(130)의 낮은 개방 지속시간을 야기할 수 있으며, 이는 연료 유동의 부정확성을 야기할 수 있다. 또한, 이러한 시스템 구성은 기체 연료 시스템(100)의 초기 가압 동안에 기체 유입 밸브(130) (및 압력 조절기 하부쪽의 전체 시스템)을 과압으로부터 적절하게 보호하는 것을 어렵게 만든다. 이러한 시스템 구성의 또 다른 잠재적인 단점은 전술한 기체 유입 밸브(130)의 부정확성으로 인해 이중 연료 엔진의 기체 대체 비율을 결정하기가 어려운 점과 연관된다.
본 발명에 개시된 시스템 및 방법의 실시예는 기체 연료 시스템의 가압 결정의 어려움을 해결하여 시스템의 구성 요소를 보호하고 정확한 연료 공급을 제공한다. 본 발명의 이런 이점들을 비롯한 추가적인 발명의 특징은 본 명세서에 제공된 발명에 대한 설명으로부터 명백해질 것이다.
특히, 본 발명에 개시된 실시예는 엔진 제어기, 전자식 압력 조절기 및 기체 유입 밸브 사이를 조화롭게(coordinated) 제어하는 기체 연료 시스템 및 방법을 제공한다. 제어기에는 시스템 체적, 기체 유입 밸브 지속시간 및 엔진 연료 요구(demand)를 포함하는 기체 연료 시스템의 특정 물리적 매개 변수가 제공된다. 이러한 방식으로 압력과 질량 유동 모두가 전자식 압력 조절 시스템을 통해 독립적으로 제어될 수 있다. 따라서, 주어진 연료 유동으로 성능을 최적화하는 범위에서 기체 유입 밸브에 대한 압력을 제어함으로써 기계적 조절기 압력 약화가 제거된다. 또한, 연료 시스템은 턴 다운(turn down)이 개선되어 시스템에 필요한 다수의 기체 유입 밸브 크기를 잠재적으로 감소시킨다. 또한, 시스템은 최소의 최적 가압으로 작동할 수 있어서 부하 지점에 관계없이 기체 유입 밸브의 지속시간을 최대화할 수 있다. 이렇게 함으로써 시스템 성능의 정확성과 반복성이 향상된다.
개시된 시스템 및 방법의 또 다른 이점은 유동 및 압력 제어를 통해서 전자식 압력 조절기 하부쪽의 연료 시스템에서의 과압 및 과소압을 방지하는 것과 연관된다. 이러한 가압 조건은 시스템에 큰 차압이 발생할 때 생성되는데, 예를 들어 시스템의 초기 시동 충진 과도상태 동안, 차단기가 트립하여 엔진이 최대 부하에서 무부하로 거동하거나, 또는 시스템이 정지되고 차단 밸브가 연료 레일의 먼 상부쪽에 위치된 경우에 시스템에 큰 차압이 발생한다. 이러한 이벤트는 기체 유입 밸브의 작동 한계를 초과하는 압력 차이를 생성할 수 있다. 본 발명의 개시된 시스템 및 방법은 이러한 이벤트 동안 레일 압력에 더 빠른 응답을 제공하기 위한 전자식 압력 조절기를 사용함으로써 이러한 가압 이벤트를 회피한다. 또한, 전자식 압력 조절기는 정상적으로 개방 상태에서 시작할 필요가 없으므로 과압의 가능성을 최소화한다.
일 양태에서, 본 발명의 실시예는 다점 연료 분사 시스템에서 기체 연료의 유동을 조절하는 방법을 제공한다. 상기 시스템에서, 연료 레일은 기체 연료를 복수의 기체 유입 밸브에 제공한다. 기체 연료의 제1 질량 유동은 전자식 압력 조절기를 사용하여 연료 레일로 유입되는 것으로 판단된다. 기체 연료의 제2 질량 유동은 연료 레일을 빠져나가는 것으로 결정된다. 연료 레일에서의 압력 변화율은 제2 질량 유동과 제1 질량 유동 간의 차이에 대한 함수로 연산된다. 또한, 전자식 압력 조절기의 제1 유효 면적 또는 복수의 기체 유입 밸브의 펄스 지속시간 중 적어도 하나는 계산된 압력 변화율에 응답하여 조절된다.
또 다른 양태에서, 기체 연료 조절 시스템의 실시예가 제공된다. 상기 시스템은 연료 레일, 전자식 압력 조절기(EPR), 복수의 기체 유입 밸브 및 엔진 제어 장치(ECU)를 포함한다. EPR은 연료 레일의 상부쪽에 있으며 연료 레일과 유체 연통하며, EPR은 EPR을 통해 흐르는 기체 연료의 제1 질량 유동을 측정하도록 구성된다. 각각의 기체 유입 밸브는 연료 레일의 하부쪽에 있으며 연료 레일과 유체 연통한다. 또한, ECU는 질량 유동 전달 명령을 수신하고 적어도 부분적으로 질량 유동 전달 명령 및 제1 질량 유동에 기초하여 EPR의 제1 유효 면적 및 복수의 가스 유입 밸브의 제2 유효 면적을 설정하도록 구성된다.
또 다른 양태에서, 이중 연료 시스템의 실시예가 제공된다. 이중 연료 시스템은 액체 연료를 운반하는 제1 연료 레일, 기체 연료를 운반하는 제2 연료 레일, 및 복수의 엔진 실린더를 포함한다. 액체 연료 및 기체 연료는 복수의 엔진 실린더에서 연소되고, 복수의 엔진 실린더로의 기체 연료 유동은 전술한 바와 같은 기체 연료 조절 시스템에 의해 제어되며 이러한 점은 아래에서 보다 상세히 설명된다.
본 발명의 다른 측면, 목적 및 장점은 첨부된 도면과 연관되어 설명된 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.
명세서에 포함되고 명세서의 일부를 형성하는 첨부 도면은 본 발명의 여러 양태를 예시하고, 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.
도 1은 예시적인 실시예에 따른 전자식 압력 조절기 시스템의 개략도이다.
도 2는 예시적인 실시예에 따른 전자식 압력 조절기, 연료 레일 및 기체 유입 밸브의 간략도이다.
도 3은 예시적인 실시예에 따른 전자식 압력 조절 시스템의 제어 구성에 대한 개략도이다.
도 4는 예시적인 실시예에 따른 연료 레일 압력 변화율을 결정하기 위한 1차 필터의 개략도이다.
도 5는 예시적인 실시예에 따른 질량 유동 요구의 변화에 대한 기체 유입 밸브 및 전자식 압력 조절기의 응답을 그래픽으로 표현한 것이다.
도 6은 예시적인 실시예에 따른 도 5의 질량 유동의 변화로 인한 기준 압력의 변화에 대한 실제 레일 압력의 응답을 그래픽으로 표현한 것이다.
도 7은 예시적인 실시예에 따른 도 5의 질량 유동의 변화로 인한 기체 유입 밸브의 유효 면적 변화 및 전자식 압력 조절기의 유효 면적 변화를 그래픽으로 표현한 것이다.
도 8은 기체 연료 시스템의 종래 기술을 도시한다.
본 발명은 소정의 바람직한 실시예와 연관되어 설명될 것이지만, 본 발명을 이러한 실시예로 제한하려는 의도는 없다. 그와 반대로, 본 발명은 첨부된 청구 범위에 의해 정의되는 본 발명의 사상 및 범위 내에 포함된 모든 대안, 변형 및 균등물을 포괄하는 것이다.
다점 연료 분사(MPFI) 엔진용 기체 또는 이중 연료 전자식 압력 조절 시스템(EPRS)의 실시예가 여기에서 설명된다. 또한, EPRS를 제어하는 방법의 실시예가 제공된다. 특히, EPRS는 기체 유입 밸브(GAV)의 압력 약화(droop) 및 과압 및 과소압을 방지하기 위한 연료 레일로의 기체 연료의 질량 유동을 정확하게 결정하고 제어할 수 있는 전자식 압력 조절기(EPR)를 채용한다. 특히, 개시된 EPRS를 사용함으로써 다점 시스템에서 질량 유동을 제어하기 위한 또 다른 자유도가 제공된다. (상술되고 도 8에 도시된 것과 같은) 종래의 연료 제어 시스템은 MPFI 시스템의 한계점을 강조할 수 있는 고정된 공급 압력을 갖는다. 상술한 EPRS를 사용하면 질량 유동이 하부쪽의 매니폴드 또는 엔진 실린더로 매우 정확하게 제어될 수 있으며, GAV는 정확하고 반복 가능한 작동에 최적인 압력/펄스 지속시간에 동시에 구동될 수 있다. 예시적인 실시예는 제한이 아닌 예시로서 제공된다. 당업자는 본 개시 내용을 고려하면 본 개시 내용의 사상 및 범위 내에 속하는 추가 실시예들 또는 변형예들을 인지할 수 있다.
도 1은 MPFI 엔진용 기체 EPRS(10)의 개략도이다. 일반적으로 기체 연료는 P1 압력으로 EPRS(10)에 공급된다. EPRS(10)에 있어서, EPR(12)(예 : 콜로라도주, 포트 콜린스시의 우드워드사로부터 입수할 수 있는 TecJetTM 시리즈의 연료 계량 밸브)은 연료 레일(14) 내로 기체 연료의 소망하는 질량 유동율(flow rate)을 제공하기 위해 기체 연료의 유동을 결정하고 제어한다. 여기에 사용된 바와 같이, EPRS(10)의 매개 변수를 "결정"하는 것은 매개 변수를 직접 측정하거나 또는 예를 들어 EPRS(10)에서 직접 측정된 다른 매개 변수를 고려하는 수학적 모델을 사용하여 매개 변수를 추정하는 것을 포함할 수 있다. 기체 연료는 복수의 GAV(16)를 통해 연료 레일(14)로부터 하부쪽의 매니폴드(18) 또는 직접 하부쪽의 엔진 실린더(미도시)로 분배된다. 실시예에서, GAV(16)는 포트 분사(port injection)를 통해 매니폴드(18)에 기체 연료를 제공하고, 다른 실시예에서, GAV(16)는 직접 분사를 통해 실린더에 기체 연료를 제공한다. 엔진 제어 장치(ECU)(20)와 같은 제어기는 EPR(12)의 질량 유동율 및 GAV(16)의 지속시간을 설정하는 것을 포함하여 EPRS(10)의 작동을 조절한다. 이를 통해, ECU(20)는 압력 요구 및 GAV 요구를 EPR(12)에 제공하고 그리고 연료 비중(SG) 및 단열 지수(adiabatic index)(γ)와 같은 기체 연료에 관한 정보를 EPR(12)에 제공한다. 또한, ECU(20)는 EPRS(10) 내에서 다양한 압력 판독값을 수신한다. 특히, ECU(20)는 GAV 입구 압력(P2) 및 GAV 출구 압력, 또는 매니폴드 절대 압력(MAP)(P3)을 수신한다. 이렇게 설명된 시스템은 기체 연료 시스템이지만, 여기서 논의된 개념은 디젤 연료와 기체 연료가 엔진 실린더로 별도의 레일에 분배되는 디젤 및 천연 가스 엔진과 같은 이중 연료 시스템의 기체 부품에도 적용된다.
시스템의 구성 요소에 대해 일반적으로 설명하였고, 제어 방법을 나타내는 간략한 개략도가 도 2에 제공된다. 도 2에 도시된 바와 같이, EPR(12), 연료 레일(14) 및 GAV(16)는 각각의 위치에서 관련되거나 및/또는 감지되는 변수와 함께 도시된다. 도시된 바와 같이, 온도 T와 압력 P1은 EPR(12)에서 또는 그 근처에서 감지된다. 또한 EPR(12)은 EPR(12)을 통과해서 연료 레일(14)로 들어가는 질량 유동율()을 설정하며, 이는 EPR(12)을 통과하는 유동에 대한 유효 면적(ACd)R 에 의해, 부분적으로, 결정된다. 연료 레일(14)은 공지된 체적(V)을 가지며, 연료 레일(14)의 압력 P2 (GAV(16) 입구 압력이기도 함)가 감지된다. GAV(16)에 있어서, GAV(16)를 통과하여 매니폴드(18)(도 1에 도시)로 들어가는 질량 유동율()은 GAV(16)를 통과하는 유동에 대한 유효 면적(ACd)V 에 의해, 부분적으로, 결정된다.
유리하게는, EPR(12)은 기체 연료의 질량 유동을 정확하게 제어할 수 있다. 또한, EPR(12)가 질량 유동을 제어할 수 있기 때문에, ECU(20)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 아래의 실시예의 제어 방법을 통해 GAV(16)에 공급하는 연료 레일(14)의 압력 및 질량 유동 (EPR(12)을 통한)을 동시에 제어할 수 있다. 제어 방법에 있어서, ECU(20)는 모델을 제공하기 위해 다음과 같은 비선형 결합 방정식을 이용한다.
[수학식 1]
= (ACd)R f(P1, P2, 기체 특성)
[수학식 2]
= (ACd)V f(P2, P3, 기체 특성)
[수학식 3]
= f( , 레일 형상, 기체 특성)
여기서, (ACd)R, P1, P2, , , (ACd)V 및 P3는 주어진다. 기체 특성은 기체 연료의 열역학적 특성에 따른 전통적인 거시적 특성(압력, 체적(V), 입자 수, 온도(T))이다. 레일 형상은 연료 레일의 물리적 치수이다. 는 압력 P2의 변화율이고, 은 연료 레일(14)에서의 질량 유동율 불균형이며, 이 보다 크거나 혹은 작은 결과이다.
이 모델에서, EPR(12) 및 GAV(16)에 대한 질량 유동 및 각각은 표준 오리피스 유동 방정식, 밸브의 유동 특성을 포함하는 다양한 방법에 의해, 또는 다양한 데이터베이스(예 : NIST REFPROP 데이터베이스) 중 하나에 저장된 정보를 사용하여 결정될 수 있다. 상술된 수학식 1과 2의 경우, 함수 f(.)의 표준 오리피스 유동 방정식 구현의 예가 다음과 같다.
이 함수는 직접 적용되거나, 근사화되거나, 또는 룩업 테이블을 통해 풀 수 있다. 상기 방정식에서 γ는 단열 지수이다.
수학식 3에 있어서, 함수 f(.)는 다양한 방식으로 공식화가 될 수 있다. 이상적인 기체라는 가정이 유지되고 온도 및 연료 혼합(composition)이 일정하다면, 는 질량 불균형에 상수를 곱한 값으로 표현될 수 있다(예 : RS*T/V). 하지만, 열역학적 특성과 실제 기체 특성을 사용하여 모델링이 될 수도 있다. 레일 역학이 실질적인 경우, 이 모델에도 포함될 수 있다. 공간(spatial) 역학이 포함된 경우, 모델링된 P2는 레일의 어느 지점에나 있을 수 있다.
제어 목표는 (펄스 지속시간을 변화시켜) GAV(16)를 통과하는 질량 유동과 연료 레일(14)의 체적(V)에서의 압력(P2) 모두를 독립적으로 제어하는 것이다. 이 제어 목표를 달성하는 ACd에 대한 일반적인 형식의 방정식은 다음과 같다.
[수학식 4]
[수학식 5]
이 모델의 경우, 유동은 유효 면적(ACd)의 변화에 따라 순간적으로 변경되는 것으로 가정되고, 연료 레일(14)의 체적(V)을 채우는 공간 역학이 고려되지 않는다. 아래에서 더 논의되는 바와 같이, 이러한 가정은 EPRS(10)의 특정한 구성에 따라 변경될 수 있다.
소망하는 압력(P2)이 능동적으로 변경되는 경우, 수학식 4 및 5는 주어진 기체 특성의 세트에 대해 수학식 3을 반전(invert)하여 얻어지는 기준 질량 불균형 를 이용한다. 이를 위해서는 기준 압력 변화율 가 필요하며, 이는 설정 포인트 P2 set를 수치적으로 미분하거나 또는 설정 포인트를 필터링하고 속도 항(term)을 추출하여 얻어질 수 있다. 도 4는 를 얻기 위한 1차(first order) 필터(30)의 개략도를 제공한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 1차 필터(30)는 지령된 체적 압력(P2 set)에 대응하는 입력 신호(32)를 갖는다. 입력 신호(32)는 합산 지점(36)에서 P2 ref에 대응하는 피드백 신호(34)와 합산된다. 입력 신호(32)와 피드백 신호(34)의 합은 버퍼 증폭기(38)에 제공되고, 에 대응하는 버퍼 증폭기(38)의 출력 신호(40)는 적분기(42)의 입력 중 하나이다. 적분기의 다른 입력(44)은 감지된 압력 P2이다. 이러한 1차 필터(30)를 사용하여, P2 ref 및 는 체적 압력이 실제로 추종하는 궤적을 정의한다. ACd에 대한 수학식 4 및 5에 P2 ref 및 를 사용함으로써, GAV(16)를 통과하는 질량 유동(도 1-3에 도시) 및 체적 압력 P2의 독립적인 제어가 제공된다.
수학식 4 및 5에 기초한 도 4의 1차 필터(30)에 따른 EPRS(10)의 가상 응답의 예시적인 실시예가 도 5 내지 도 7에 도시된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 트로틀 또는 GAV(16)를 통과하는 질량 유동 는 35kg/hr에서 10kg/hr로 순간적으로 변한다. EPR(12)의 충전 체적은 GAV(16)를 통과하는 질량 유동 에 영향을 주지 않고 P2를 조절한다. 도 6에 보인 바와 같이, 기준 압력 P2 ref는 1.5 bar에서 1.3 bar로 계단식으로 낮아지고, 시스템에 의해 추적되는 실제 압력 P2는 계단식으로 낮아진 1.3 bar의 체적 압력으로 감소하는 것으로 도시한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 유효 면적(ACd)R 및 (ACd)V에 초기 점프가 존재하여 질량 유동의 변화를 만든다. 특히, 유효 면적(ACd)V의 변화는 GAV(16)의 펄스 지속시간을 변화시킴으로써 생성되고, 유효 면적(ACd)R의 변화는 EPR(12)의 개방을 조절함으로써 생성된다. 도면에서 볼 수 있는 바와 같이, 일정한 압력 P2를 유지하기 위해 유효 면적 (ACd)R 와 (ACd)V 사이에 간격이 제공된다. 질량 유동의 변화에 대응하여, 처음에는 간격이 넓어지지만 제어 체계가 일정한 압력 P2에 해당하는 간격을 다시 설정하고 유지하도록 동작한다. 따라서 EPRS(10)은 P2가 변화할 때 GAV(16)를 통과하는 질량 유동을 일정하게 유지하기 위해 두개의 ACd 값을 동적으로 변경하는 제어 체계를 사용한다.
유리하게는, 제어 체계의 근간이 되는 개념은 EPR(12) 및 GAV(16)에 대한 ACd 값이 체적 기준 궤적과 동기화되는 것을 보장함으로써 유한 대역폭을 갖는 액추에이터로 확장 가능하다. 유한 대역폭 제한은 두 가지 조건을 참조한다. 첫째, EPR(12) 및 GAV(16)은 유효 면적을 변경하는데 0이 아닌 소정의 시간이 소요된다. 예를 들어, EPR(12)의 액추에이터는 움직이기 위해 가속하고 정지하기 위해 감속한다. 즉, 유효 면적(ACd)R의 변경은 즉각적이지 않다. 유사하게, GAV(16)는 펄스 단위로 펄스 지속시간을 변경함으로써 유효 면적(ACd)V 을 변경한다. 따라서, GAV(16)의 펄스 지속시간의 변경은 유효 면적(ACd)R을 변경하는 타이밍에 걸쳐 EPR(12)의 유효 면적 (ACd)R 변경과 함께 조절(coordinated)될 수 있다. 둘째, EPR(12) 및 GAV(16)은 유효 면적 ACd에 대한 절대 작동 한계를 가진다. 예를 들어, EPR(12)는 완전 개방 상태와 완전 폐쇄 상태 사이에서 이동이 제한된다. GAV(16)는 시스템으로의 연료 전달을 유지하기 위해 필요한 최대 펄스 지속시간 및 최소 펄스 지속시간을 갖는다. 이 두 번째 조건에서, 유한 대역폭 제한을 관찰하는 것은 기준 P2 속도를 포화시킴으로써, 즉 도 4에 도시된 바와 같이 (출력 신호 40)를 포화시킴으로써 달성된다.
이전의 예에서는 연료 레일(14)의 체적(V)을 채울 때 공간 역학을 고려하지 않았지만, 본 실시예에서 GAV(16) (또는 스로틀)가 유효 면적(ACd) 변경을 시작하기 전에 EPR(12)가 체적 압력(P2)을 변경하기 시작하도록 구성된다. 이러한 방식으로, EPR(12)이 GAV(16)를 선도하는데, 이는 상술한 바와 같이 종래의 기계식 조절기가 수행할 수 없는 기능이다. 또한, 여기에 설명된 EPRS(10)는 EPR(12) 및 GAV(16)의 비동기 제어를 제공한다. 즉, 유효 면적 (ACd)R 및 (ACd)V 는 서로 다른 시간에 독립적으로 변경될 수 있고, 유효 면적 (ACd)R 및 (ACd)V 이 동시에 변경될 필요가 없다.
다시 도 3으로 돌아가면, 전술한 제어 방법은 ECU(20)에 알고리즘을 추가하여 구현된다. 알고리즘은 연료 레일(14)의 체적(V)의 상태를 실시간으로 계산한다. 특히, 상태 매개 변수가 압력 P2에 의해 정의되고, P2는 수학식 3에 정의된 질량 불균형에 기반하여 결정된다. EPRS(10)에서의 상태-기반 제어는 높은 정확도의 질량 유동 모니터링 및 제어를 갖춘 질량 제어 장치의 기능을 결합하여 제공될 수 있다. 상태-기반 제어는 사용자 친화적이라는 장점이 있어, 사용자가 원하는 질량 유동과 같은 간단한 요구를 입력할 수 있고, ECU(20)가 요구에 따라 EPRS(10)를 설정한다는 점에서 사용자 친화적이다.
EPRS(10)에 따르면, ECU(20)는 엔진 요구 사항(예를 들어, 속도, 부하, 환경 등)에 기초하는 질량 유동 전달 명령을 수신한다. 전술한 알고리즘을 사용하여, ECU(10)는 연료 레일(14)의 일정 압력 P2에 대한 지식을 활용하여 GAV(16)의 지속시간을 변경함으로써 출구 질량 유동 명령을 충족시킨다. 따라서 알고리즘은 연료 레일(14)의 압력 P2를 GAV(16)의 지속시간을 정확하게 계산하기 위해 사용되는 압력 설정점(pressure set point)으로 관리하여 새로운 질량 유동 설정점을 실행하는 동안에 연료 레일(14)의 압력 P2를 규정하는 기능을 제공한다. 또한, 목표 질량 유동에 대한 실제 질량 유동의 불일치는 연료 레일(14)의 압력 P2의 변화로 나타날 것이다. 이런 방식에서, 압력 P2의 안정(stabilization)은 GAV(16)를 빠져나가는 질량 유동 와 EPR(12)를 통해 연료 레일로 진입하는 질량 유동 가 일치한다는 지표 역할을 한다. 이러한 방식에서, EPR(12)은 언제 GAV(16)가 서비스되어야 하는지를 결정하기 위해 예후(prognostics) 관점에서 사용될 수 있다.
또한, EPR(12)의 입구 질량 유동 제어기가 매우 정확하기 때문에, GAV(16)의 교정(calibration) 상수는 EPR(12)의 질량 유동을 사용하여 정(steady) 압력일 때(즉, 압력 변화율이 0 또는 거의 0 일 때)에 업데이트가 되고 저장될 수 있어, GAV(16)의 수명 동안 자동 재교정을 가능하게 한다. 또한, 본 발명의 시스템 및 방법은 EPR(12)을 사용하여 압력을 관리함으로써 큰 과도 이벤트 동안 GAV(16)의 과압을 방지하는 데 도움이 된다. 이러한 큰 과도 현상의 예로서, 전체 부하 제거 조건 동안, 매니폴드 절대 압력이 현저하게 떨어질 수 있고, GAV(16)에 걸쳐 큰 차압이 생성되는 것이다. 또 다른 예로, 차단밸브가 연료 레일의 상부쪽에 위치하는 경우 정지 이벤트 동안에 큰 압력 차이가 발생할 수 있다. 이런 상황에서, EPR(12)을 GAV(16)에 근접하게 결합하면 이러한 이벤트 동안 연료 레일(14)의 압력(P2)을 더 빨리 감소시킬 수 있다.
알고리즘이 GAV(16)의 상한 및 하한 작동 압력 한계(즉, 유한 대역폭 한계)를 알고 있고 그리고 입구 질량 유동 에 일시적인 편차를 명령하여 작동 한계 내에 머물기 위한 연료 레일(14)의 압력 P2를 관리할 수 있기 때문에 GAV(16)에 추가적인 보호가 제공된다. EPR(12)의 정확성을 유지하고 손상을 방지하기 위해 EPR(12)가 제한된 대역폭 한계 내에서 작동하도록 EPR(12)에도 유사한 보호가 제공된다. 따라서 압력 P2가 높은 추세인 경우, 유입 질량 유동 제어기는 일시적으로 질량 유동율 감소/불균형을 실행하여, 유출이 유입을 초과하고 압력 차이가 음수가 되도록 한다. 반대로, 압력 P2가 낮은 추세이면, 입구 질량 유동 장치는 일시적으로 질량 유동을 증가시켜 압력 P2를 증가시킨다. 또한, 이상적으로는, 연료 레일(14)의 압력(P2)은 가능한 한 오래동안 GAV(16)의 지속시간을 유지하기 위해 가능한 한 낮게 (여유를 가지고) 유지된다. 개시된 EPRS(10)에 의해 수행되는 모니터링 및 제어가 없다면, 압력 P2는 일반적으로 운전가능한 압력에서 약화될 가능성 때문에 너무 낮게 설정되지 않는다.
본 명세서에 인용된 간행물, 특허 출원, 및 특허를 포함한 모든 참고 문헌은 각각의 참고 문헌이 개별적이고 구체적으로 참고 문헌으로 포함되고 그 전체가 본 명세서에 기재된 것과 동일한 정도로 본 명세서에 참고로 포함된다.
본 발명을 설명하는 맥락에서 (특히 아래의 청구 범위의 맥락에서) 용어 "a"및 "an" 및 "the" 및 유사한 지시어의 사용은 본 명세서에서 달리 표시되지 않거나 문맥에 의해 명확하게 모순되지 않는 한 복수 및 단수 모두 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 용어 "구성하는", "갖는", "포함하는" 및 "함유하는"은 달리 언급되지 않는 한 개방형 용어(즉, "포함하지만 이에 제한되지 않는" 의미)로 해석되어야한다. 본원의 값 범위의 인용은 본원에서 달리 지시되지 않는 한, 범위 내에 속하는 각각의 개별 값을 개별적으로 언급하는 약식 방법으로서 제공되는 것으로 의도되고, 각각의 개별 값은 마치 본원에서 개별적으로 인용된 것처럼 명세서에 포함된다. 본 명세서에 설명된 모든 방법은 본 명세서에서 달리 지시되거나 문맥 상 명백히 모순되지 않는 한 임의의 적절한 순서로 수행될 수 있다. 본원에 제공된 임의의 모든 예 또는 예시적인 언어 (예 : "와 같은")의 사용은 단지 본 발명을 더 잘 설명하기 위한 것이며 달리 청구되지 않는 한 본 발명의 범위에 제한을 두지 않는다. 명세서의 어떤 언어도 본 발명의 실행에 필수적인 것으로 주장되지 않은 요소를 나타내는 것으로 해석되어서는 안된다.
본 발명을 수행하기 위해 본 발명자들에게 알려진 최상의 모드를 포함하여 본 발명의 바람직한 실시예가 본원에 기술된다. 이러한 바람직한 실시예의 변형은 전술한 설명을 읽을 때 당업자에게 명백할 수 있다. 본 발명자들은 숙련된 장인이 이러한 변형을 적절하게 적용할 것으로 기대하고, 본 발명자들은 본 발명이 본 명세서에 구체적으로 설명된 것과 다르게 실시되기를 의도한다. 따라서, 본 발명은 적용 가능한 법률에 의해 허용되는 바와 같이 여기에 첨부된 청구 범위에 인용된 주제의 모든 변형 및 균등을 포함한다. 더욱이, 모든 가능한 변형에서 전술한 요소의 임의의 조합은 본 명세서에서 달리 지시되거나 문맥에 의해 달리 명확하게 모순되지 않는 한 본 발명에 포함된다.

Claims (25)

  1. 연료 레일이 기체 연료를 복수의 기체 유입 밸브에 제공하는 다점 연료 분사 시스템에서 기체 연료의 유동을 조절하는 방법에 있어서, 상기 방법은,
    전자식 압력 조절기를 사용하여 연료 레일에 들어가는 기체 연료의 제1 질량 유동을 결정하는 단계;
    연료 레일을 빠져 나가는 기체 연료의 제2 질량 유동을 결정하는 단계;
    제2 질량 유동과 제1 질량 유동 간의 차이에 대한 함수로서 연료 레일에서의 압력 변화율을 계산하는 단계; 및
    계산된 압력 변화율에 응답하여 전자식 압력 조절기의 제1 유효 면적 또는 복수의 기체 유입 밸브의 제2 유효 면적 중 적어도 하나를 조절하는 단계;
    를 포함하는 유동 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    연료 레일의 압력이 미리 결정된 상한 임계치로 향하는 경향이 있을 때 음의 압력 변화율을 생성하는 단계를 더 포함하는 유동 제어 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    음의 압력 변화율을 생성하는 단계는 제2 질량 유동이 제1 질량 유동보다 크도록 제1 질량 유동을 일시적으로 감소시키는 단계를 더 포함하는 유동 제어 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    연료 레일의 압력이 미리 결정된 하한 임계치로 향하는 경향이 있을 때 양의 압력 변화율을 생성하는 단계를 더 포함하는 유동 제어 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    양의 압력 변화율을 생성하는 단계는 제1 질량 유동이 제2 질량 유동보다 크도록 제1 질량 유동을 일시적으로 증가시키는 단계를 더 포함하는 유동 제어 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    압력 변화율을 계산하는 단계는 압력 설정점을 수치적으로 미분하는 단계를 포함하는 유동 제어 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    압력 변화율을 계산하는 단계는 압력 설정 포인트를 필터링하고 속도 항을 추출하는 단계를 포함하는 유동 제어 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    압력 변화율이 0 인 시간 동안 복수의 기체 유입 밸브를 교정하는 단계를 더 포함하는 유동 제어 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    복수의 기체 유입 밸브를 교정하는 단계는 전자식 압력 조절기에 의해 결정된 제1 질량 유동에 기반하여 교정하는 단계를 더 포함하는 유동 제어 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    압력 변화를 생성하기 위해 전자식 압력 조절기의 제1 유효 면적을 변경하는 단계를 더 포함하고, 상기 조절하는 단계는 계산된 압력 변화율에 응답하여 복수의 기체 유입 밸브의 제2 유효 면적을 조절하는 단계를 포함하는 유동 제어 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    복수의 기체 유입 밸브를 통해 소망하는 제2 질량 유동을 유지하기 위해서 전자식 압력 조절기의 제1 유효 면적을 변경하는 단계와 복수의 기체 유입 밸브의 제2 유효 면적을 조절하는 단계를 코디네이팅하는 단계를 더 포함하는 유동 제어 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    전자식 압력 조절기의 제1 유효 면적에 대한 제1 유한 대역폭 제한 및 복수의 기체 유입 밸브의 제2 유효 면적에 대한 제2 유한 대역폭 제한을 제공하는 단계를 더 포함하고;
    전자식 압력 조절기의 제1 유효 면적을 변경하는 단계는 제1 유한 대역폭 제한을 초과하지 않고;
    복수의 기체 유입 밸브의 제2 유효 면적을 조절하는 단계는 제2 유한 대역폭 제한을 초과하지 않으며; 및
    압력 변화율은 제1 유효 면적 및 제2 유효 면적을 조절하는 단계 동안에 포화되는 유동 제어 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    조절하는 단계는 압력 변화율이 0으로 천이되도록 전자식 압력 조절기의 제1 유효 면적 또는 복수의 기체 유입 밸브의 제2 유효 면적 중 적어도 하나를 조절하는 단계를 더 포함하는 유동 제어 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    압력 변화율이 0으로 천이된 후, 제1 질량 유동 및 제2 질량 유동 둘 다는 제1 질량 유동 및 제2 질량 유동 중 어느 하나와 다른 제3 질량 유동과 동일한 유동 제어 방법.
  15. 기체 연료 조절 시스템에 있어서,
    연료 레일;
    연료 레일의 상부쪽에 위치하고 연료 레일과 유체 연통하며, EPR을 통해 흐르는 기체 연료의 제1 질량 유동을 측정하도록 구성되는, 전자식 압력 조절기(EPR);
    각각의 기체 유입 밸브가 연료 레일의 하부쪽에 위치하고 연료 레일과 유체 연통하는, 복수의 기체 유입 밸브; 및
    질량 유동 전달 명령을 수신하고 그리고 질량 유동 전달 명령 및 제1 질량 유동에 적어도 부분적으로 기초하여 EPR의 제1 유효 면적 및 복수의 가스 유입 밸브의 제2 유효 면적을 설정하도록 구성되는, 제어기;
    를 포함하여 구성되는 기체 연료 조절 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    연료 레일의 압력이 제어기에 전달되고, 제어기는 압력 변화율을 계산하도록 구성되고, 그리고 제어기는 또한 압력 변화율에 기반하여 제1 및 제2 유효 면적을 설정하도록 구성되는 기체 연료 조절 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서,
    압력 변화율을 계산하기 위해 압력 설정 포인트를 필터링하고 속도 항을 추출하도록 구성된 1차 필터를 더 포함하는 기체 연료 조절 시스템.
  18. 제 16 항에 있어서,
    제어기가 동적 모델 또는 동적 시스템으로부터 속도 항을 추출함으로써 압력 변화율을 계산하도록 구성되는 기체 연료 조절 시스템.
  19. 제 16 항에 있어서,
    압력 변화율이 양수일 때, 제어기는 제1 유효 면적을 감소시키도록 구성되는 기체 연료 조절 시스템.
  20. 제 19 항에 있어서,
    압력 변화율이 음수일 때, 제어기는 제1 유효 면적을 증가시키도록 구성되는 기체 연료 조절 시스템.
  21. 제 20 항에 있어서,
    주어진 질량 유동 명령에 대해, 제어기가 제2 유효 면적을 조절하지 않고 제1 유효 면적을 증가 또는 감소시키도록 구성되는 기체 연료 조절 시스템.
  22. 제 15 항에 있어서,
    제어기는 제1 유효 면적 및 제2 유효 면적을 비동기적으로 설정하도록 구성되는 기체 연료 조절 시스템.
  23. 제 15 항에 있어서,
    복수의 기체 유입 밸브 각각은 작동 압력 상한 및 하한을 가지며, 제어기는 기체 유입 밸브의 작동 상한 및 하한 내에서 연료 레일의 압력을 유지하도록 구성되는 기체 연료 조절 시스템.
  24. 이중 연료 시스템에 있어서,
    액체 연료를 운반하는 제1 연료 레일;
    기체 연료를 운반하는 제2 연료 레일; 및
    복수의 엔진 실린더;를 포함하여 구성되고
    액체 연료 및 기체 연료는 복수의 엔진 실린더에서 연소되고; 및
    복수의 엔진 실린더로의 기체 연료 유동은 제 15 항의 기체 연료 조절 시스템에 의해 제어되는 이중 연료 시스템.
  25. 제 24 항에 있어서,
    액체 연료는 디젤 연료를 포함하는 이중 연료 시스템.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11955672B2 (en) 2021-10-20 2024-04-09 Woodward, Inc. Fuel cell hydrogen module

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011241782A (ja) 2010-05-20 2011-12-01 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスタービン燃料の制御機構及びガスタービン
JP2013007568A (ja) 2011-06-22 2013-01-10 Kawasaki Heavy Ind Ltd ガスエンジンのガス流量計測装置及び方法
US20140102416A1 (en) 2012-10-11 2014-04-17 Caterpillar Inc. Fuel management system
JP2014118844A (ja) 2012-12-13 2014-06-30 Denso Corp 内燃機関の燃料噴射制御装置
JP2014118841A (ja) 2012-12-13 2014-06-30 Denso Corp 内燃機関の燃料噴射制御装置
US20140311454A1 (en) 2013-04-19 2014-10-23 Ford Global Technologies, Llc Enhanced fuel injection based on choke flow rate
CN105927406A (zh) 2016-05-04 2016-09-07 山东大学 基于压力-时间控制的多点燃气电控喷射系统及方法

Family Cites Families (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PH25880A (en) * 1983-08-05 1991-12-02 Orbital Eng Pty Fuel injection method and apparatus
DE4013849A1 (de) * 1990-04-30 1991-10-31 Vdo Schindling Elektronische einspritzanlage fuer ottomotoren
US5146941A (en) * 1991-09-12 1992-09-15 Unitech Development Corp. High turndown mass flow control system for regulating gas flow to a variable pressure system
US5367999A (en) 1993-04-15 1994-11-29 Mesa Environmental Ventures Limited Partnership Method and system for improved fuel system performance of a gaseous fuel engine
US5771861A (en) 1996-07-01 1998-06-30 Cummins Engine Company, Inc. Apparatus and method for accurately controlling fuel injection flow rate
DE69925783T2 (de) 1998-04-15 2006-05-11 Denso Corp., Kariya Brennstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine
US6357421B1 (en) 2000-07-18 2002-03-19 Detroit Diesel Corporation Common rail fuel system
IT1320684B1 (it) 2000-10-03 2003-12-10 Fiat Ricerche Dispositivo di controllo della portata di una pompa ad alta pressionein un impianto di iniezione a collettore comune del combustibile di un
US7040281B2 (en) * 2000-10-22 2006-05-09 Westport Research Inc. Method of injecting a gaseous fuel into an internal combustion engine
CA2362844C (en) * 2001-11-30 2004-08-31 Westport Research Inc. Method and apparatus for delivering a high pressure gas from a cryogenic storage tank
US6892745B2 (en) * 2002-04-10 2005-05-17 Honeywell International Inc. Flow control valve with integral sensor and controller and related method
US6882924B2 (en) * 2003-05-05 2005-04-19 Precision Engine Controls Corp. Valve flow control system and method
US6955160B1 (en) 2003-07-02 2005-10-18 Brunswick Corporation Gaseous fuel pressure regulator for electronically controlling an outlet pressure
KR100580699B1 (ko) 2003-10-27 2006-05-15 현대자동차주식회사 커먼 레일 시스템의 2중 제어장치
US7090043B2 (en) * 2003-11-19 2006-08-15 Shell Oil Company Generating syngas for NOx regeneration combined with fuel cell auxiliary power generation
ES2253964B1 (es) * 2004-01-05 2007-07-16 Manuel Mariscal Muñoz Motor de explosion de ciclo combinado basado en el aporte de anhidrido carbonico (co2) a los gases de combustion.
JP4428160B2 (ja) * 2004-07-08 2010-03-10 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の燃料噴射制御装置
JP2007051589A (ja) * 2005-08-18 2007-03-01 Denso Corp 内燃機関の燃料噴射装置
US7140354B1 (en) 2005-08-30 2006-11-28 Ford Global Technologies, Llc Compressed gaseous fuel system for internal combustion engine
JP4538851B2 (ja) * 2006-02-15 2010-09-08 株式会社デンソー 筒内噴射式の内燃機関の燃圧制御装置
US8015951B2 (en) * 2006-03-17 2011-09-13 Ford Global Technologies, Llc Apparatus with mixed fuel separator and method of separating a mixed fuel
WO2009116475A1 (ja) * 2008-03-19 2009-09-24 ボッシュ株式会社 圧力センサ故障診断方法及びコモンレール式燃料噴射制御装置
US20090250038A1 (en) * 2008-04-07 2009-10-08 Wenbin Xu Flow sensing fuel system
JP5202123B2 (ja) * 2008-06-16 2013-06-05 日立オートモティブシステムズ株式会社 内燃機関の燃料供給制御装置
US7774125B2 (en) * 2008-08-06 2010-08-10 Fluid Control Products, Inc. Programmable fuel pump control
DE102009031528B3 (de) * 2009-07-02 2010-11-11 Mtu Friedrichshafen Gmbh Verfahren zur Steuerung und Regelung einer Brennkraftmaschine
GB2484745A (en) * 2010-10-18 2012-04-25 Gm Global Tech Operations Inc A method for feed-forward controlling fuel injection into a cylinder of an internal combustion engine
KR101895782B1 (ko) 2011-10-19 2018-09-10 대우조선해양 주식회사 연료가스 공급 시스템의 성능 최적화 운전방법
JP5813483B2 (ja) 2011-11-30 2015-11-17 愛三工業株式会社 バイフューエル内燃機関の燃料供給制御装置、及びバイフューエル内燃機関における燃料の切換え方法
WO2014066577A1 (en) 2012-10-24 2014-05-01 Robert Bosch Gmbh Combined fueling strategy for gaseous fuel
US20140136079A1 (en) * 2012-11-15 2014-05-15 Caterpillar Inc. Control Strategy In Gaseous Fuel Internal Combustion Engine
WO2014094156A1 (en) * 2012-12-22 2014-06-26 Westport Power Inc. Air-fuel ratio control in a multi-fuel internal combustion engine
US9273638B2 (en) 2013-04-15 2016-03-01 Ford Global Technologies, Llc Variable pressure gaseous fuel regulator
GB2516657A (en) * 2013-07-29 2015-02-04 Gm Global Tech Operations Inc A control apparatus for operating a fuel metering valve
KR101983409B1 (ko) * 2014-04-18 2019-05-29 현대중공업 주식회사 엔진의 가스연료 공급장치 및 엔진의 가스연료 공급장치의 작동방법
JP6840311B2 (ja) 2014-07-17 2021-03-10 兵庫県 果樹の育成方法およびその育成方法で育成した果実
WO2017064360A1 (en) 2015-10-16 2017-04-20 Wärtsilä Finland Oy A method in a starting procedure of an internal combustion piston engine provided with a common-rail injection system

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011241782A (ja) 2010-05-20 2011-12-01 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスタービン燃料の制御機構及びガスタービン
JP2013007568A (ja) 2011-06-22 2013-01-10 Kawasaki Heavy Ind Ltd ガスエンジンのガス流量計測装置及び方法
US20140102416A1 (en) 2012-10-11 2014-04-17 Caterpillar Inc. Fuel management system
JP2014118844A (ja) 2012-12-13 2014-06-30 Denso Corp 内燃機関の燃料噴射制御装置
JP2014118841A (ja) 2012-12-13 2014-06-30 Denso Corp 内燃機関の燃料噴射制御装置
US20140311454A1 (en) 2013-04-19 2014-10-23 Ford Global Technologies, Llc Enhanced fuel injection based on choke flow rate
CN105927406A (zh) 2016-05-04 2016-09-07 山东大学 基于压力-时间控制的多点燃气电控喷射系统及方法

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