KR20100103949A - Measuring system for sensing the eigen frequency of the engine - Google Patents

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KR20100103949A
KR20100103949A KR1020090022036A KR20090022036A KR20100103949A KR 20100103949 A KR20100103949 A KR 20100103949A KR 1020090022036 A KR1020090022036 A KR 1020090022036A KR 20090022036 A KR20090022036 A KR 20090022036A KR 20100103949 A KR20100103949 A KR 20100103949A
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Abstract

PURPOSE: A system for measuring the used amount of oil by sensing engine frequency is provided to accurately measure fuel consumption of an engine by analyzing natural frequency in real time. CONSTITUTION: A system for measuring the used amount of oil by sensing engine frequency comprises a natural frequency discriminating unit(18), a database unit(22), and a calculation unit(24). The natural frequency discriminating unit analyzes natural frequency by sensing vibration of an engine. The database unit stores a data for comparing the output natural frequency with RPM. The calculation unit compares the output natural frequency with the data stored in the database unit and calculates fuel consumption.

Description

엔진의 고유진동수 감지를 통한 사용유량 계측시스템{Measuring system for sensing the eigen frequency of the engine}Measuring system for sensing the eigen frequency of the engine

본 발명은 엔진의 고유진동수 감지를 통한 사용유량 계측시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 면세유를 사용하는 엔진에 있어서 부정 사용을 방지함과 동시에 실사용 유량을 정확히 계측할 수 있는 엔진의 고유진동수 감지를 통한 사용유량 계측시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a flow rate measurement system by detecting the natural frequency of the engine, and more particularly, to detect the natural frequency of the engine that can accurately measure the actual flow rate while preventing fraud in the engine using duty-free oil It relates to the use flow measurement system through.

일반적으로 농수산업과 같은 1차 산업의 산업 발전을 위하여 농기계나 어선에 이용되는 유류에 대하여 국가로부터 유가보조금의 지급이나 세제 혜택을 제공하고 있다. In general, the government provides oil subsidies or tax benefits for oil used in agricultural machinery and fishing boats for the industrial development of primary industries such as agriculture and fisheries.

이와 관련된 면세유의 취득량은, 예를 들면 선박의 경우, 선박의 마력수에 따른 연간 소비량의 한도 내에서 정해진 출항 일수에 의해서 공급하도록 되어 있다. 그런데 종래의 경우 면세유의 취득량과 관련하여 실사용의 정확한 산출에 의한 면세유 공급이 어려울 뿐만 아니라, 어민 등이 면세유를 받아 어업활동이 아닌 다른 용도로 사용이 가능하여 예산 및 세금이 낭비되는 문제점이 있다.In the case of ships, for example, the amount of duty-free oil associated with it is to be supplied by the number of departed days within the limit of annual consumption according to the horsepower of the ship. However, in the related art, it is difficult to supply duty-free oil by accurate calculation of actual use in relation to the amount of tax-free oil, and wasteful budget and tax because fishers and others can use it for other purposes than fishing activities. have.

해당 주무부서는 이를 방지하고자 시간 계측기 및 면세유 사용자의 신고를 받아 면 세유 사용량을 기록하고 있으나, 이 경우 실제 소비량과 사용 시간 계측량이 종종 달라 어민과 주무 부서와의 마찰이 종종 발생하는 문제점이 있다.In order to prevent this, the Department of State records tax consumption when it is reported by the user of the time meter and duty-free oil user. However, in this case, the actual consumption and the usage time measurement amount are often different, and there is a problem that friction between the fishermen and the principal department often occurs.

이러한 문제점들을 해결하고자 한국 특허공개공보 제 2004-0102291호는 유량센서와 rpm 센서를 통하여 연료의 사용량을 계측하는 시스템을 개시하고 있다. In order to solve these problems, Korean Patent Laid-Open Publication No. 2004-0102291 discloses a system for measuring the amount of fuel used through a flow sensor and an rpm sensor.

도 1은 한국 특허공개공보 제 2004-0102291호와 관련된 종래 면세유 적산 계측 시스템에 관한 블록도이다.1 is a block diagram of a conventional duty-free oil accumulation measurement system associated with Korea Patent Publication No. 2004-0102291.

종래 면세유 적산 계측 시스템은, 도 1에 도시된 바와 같이, 선박등의 운행체에 탑재되어 유량센서에 의하여 연료 사용량을 계측하기 위한 연료 적산기(220), 연료 적산기(220)에서 계측된 연료 사용량을 무선 송신하기 위한 RF카드(240), RF카드(240)로부터 데이터를 수신하기 위한 리더기(260), 및 리더기(260)에 의하여 수신된 데이터를 정산하기 위한 정산기(270)를 구비하는 것을 개시하고 있다. 이 때 종래 면세유 적산 계측 시스템은 유량센서의 계측에 있어서 부정적인 적산을 방지하기 위하여 엔진의 시동상태를 확인하기 위한 RPM 센서를 더 구비하고 있다.As shown in FIG. 1, the conventional duty-free oil accumulation measurement system is mounted on a moving body such as a ship, and the fuel measured by the fuel accumulator 220 and the fuel accumulator 220 for measuring the fuel usage by a flow sensor. An RF card 240 for wirelessly transmitting the usage amount, a reader 260 for receiving data from the RF card 240, and a checker 270 for calculating data received by the reader 260. It is starting. At this time, the conventional duty-free oil accumulation measurement system is further provided with an RPM sensor for checking the starting state of the engine in order to prevent negative integration in the measurement of the flow rate sensor.

종래 면세유 적산 계측 시스템의 경우, 유량센서의 부정 적산을 방지하기 위한 rpm 센서를 사용하고 있지만, 계측의 대상이 되는 엔진의 마력수나 종류가 여러 가지로 존재함에도 불구하고 고의로 계측의 대상이 되는 엔진과 다른 엔진에 의하여 rpm 센서를 동작시킬 경우 부정 계측과 부정 적산이 발생되는 문제점이 있다.Conventionally, the duty-free oil accumulation measurement system uses an rpm sensor to prevent the inaccuracy of the flow sensor.However, even though there are many horsepower and types of engines to be measured, the engines that are intentionally measured and When the rpm sensor is operated by another engine, there is a problem in that negative measurement and negative integration are generated.

따라서, 면세유 계측에 있어서 부정 계측을 보다 확실하게 방지할 수 있는 계측 시스템의 개발이 필요한 실정이다.Therefore, there is a need for the development of a measurement system that can more reliably prevent fraudulent measurement in duty-free oil measurement.

또한, 선박의 경우 바다의 조류 속도와 방향에 따라 선박에 탑재된 엔진이 동일한 rpm으로 동작되더라도 연료 사용량이 다름에도 불구하고 종래 계측 시스템은 이를 보정하여 정확히 계측하지 못하는 바, 조류의 속도와 방향에 대하여 엔진의 연료사용량이 실사용량에 맞도록 보정될 수 있는 계측 시스템의 개발이 필요한 실정이다.In addition, in the case of a vessel, even if the engine mounted on the vessel operates at the same rpm according to the flow rate and direction of the sea, even though the fuel consumption is different, the conventional measurement system cannot correct it by accurately correcting it. In the meantime, the development of a measurement system that can be corrected to match the actual fuel usage of the engine is required.

따라서 본 발명의 목적은 면세유 등의 부정 사용을 방지할 수 있는 엔진의 고유진동수 감지를 통한 사용유량 계측시스템을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a use flow rate measurement system through the detection of the natural frequency of the engine that can prevent fraudulent use, such as duty-free oil.

또한, 본 발명의 다른 목적은 면세유 등의 정확한 실사용량을 계측할 수 있는 엔진의 고유진동수 감지를 통한 사용유량 계측시스템을 제공하는 것이다.In addition, another object of the present invention is to provide a use flow rate measurement system through the detection of the natural frequency of the engine capable of measuring the exact actual amount of duty-free oil and the like.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 면세유 등의 부정 계측을 방지할 수 있는 엔진의 고유진동수 감지를 통한 사용유량 계측시스템을 제공하는 것이다.In addition, another object of the present invention is to provide a use flow rate measurement system through the detection of the natural frequency of the engine capable of preventing fraudulent measurement, such as duty-free oil.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 조류의 방향과 속도에 따른 엔진의 연료 사용량이 보다 정확히 보정되어 계측될 수 있는 엔진의 고유진동수 감지를 통한 사용유량 계측시스템을 제공하는 것이다.In addition, another object of the present invention is to provide a use flow rate measurement system through the detection of the natural frequency of the engine that can be more accurately corrected and measured the fuel consumption of the engine according to the direction and speed of the tidal current.

본 발명에 의하면, 엔진의 사용 유량 계측시스템에 있어서, 엔진의 동작에 따른 진동을 감지하여 진동의 고유주파수를 분석하기 위한 고유진동수판별부, 상기 고유진동수판별부로부터 출력된 고유진동수에 대하여 엔진의 분당 회전수로 비교하기 위한 데이터가 저장된 데이터베이스부, 및 상기 고유진동수판별부에 의하여 출력된 고유진동수에 대하여 상기 데이터베이스부에 저장된 데이터와 비교하여 그에 따른 엔진의 시간당 연료 소모량 또는 누적 연료 소모량을 연산하기 위한 연산부를 포함하는 엔진의 고유진동수 감지를 통한 사용유량 계측시스템이 제공된다.According to the present invention, in the flow rate measurement system of the engine, a natural frequency discriminating unit for detecting the vibration according to the operation of the engine to analyze the natural frequency of the vibration, the natural frequency output from the natural frequency discriminating unit Comparing the data stored in the database unit with the database unit storing data for comparison in revolutions per minute and the natural frequency output by the natural frequency discrimination unit, and calculating the fuel consumption per hour or the cumulative fuel consumption of the engine accordingly. Provided is a use flow rate measurement system through natural frequency detection of an engine including an operation unit for the.

여기서, 상기 고유진동수판별부는 엔진의 동작에 따른 진동을 감지하기 위한 진동감지기, 상기 진동감지기부터 입력된 진동의 파형을 분석하기 위한 파형분석기, 상기 파형분석기에 의하여 분석된 파형 중에서 엔진의 출력과 무관한 유해 진동수의 파형을 필터링하기 위한 필터, 및 상기 필터에 의하여 유해 진동수 파형이 제거된 파형에 대하여 엔진의 출력에 관계되는 고유진동수를 분석하기 위한 고유진동수분석기로 이루어지는 것이 바람직하다.Here, the natural frequency discrimination unit is a vibration detector for detecting a vibration according to the operation of the engine, a waveform analyzer for analyzing the waveform of the vibration input from the vibration detector, irrespective of the output of the engine among the waveforms analyzed by the waveform analyzer A filter for filtering the waveform of one harmful frequency, and a natural frequency analyzer for analyzing the natural frequency related to the output of the engine with respect to the waveform from which the harmful frequency waveform has been removed by the filter is preferable.

또한, 상기 연산부에 의하여 연산된 시간당 연료 소모량 또는/및 누적 연료 소모량의 데이터를 저장하기 위한 메모리부를 더 포함하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable to further include a memory unit for storing data of the fuel consumption per hour and / or the cumulative fuel consumption calculated by the calculation unit.

또한, 상기 진동감지기는 엔진의 실린더축의 구동에 따른 구동축의 진동을 감지하기 위한 가속도 센서로 이루어지는 것이 바람직하다.In addition, the vibration sensor is preferably made of an acceleration sensor for detecting the vibration of the drive shaft according to the drive of the cylinder shaft of the engine.

또한, 상기 파형분석기는 상기 진동감지기에 의하여 출력된 파형에 대하여 주기적인 파형과 실린더 내벽과 피스톤 등의 마찰 등에 의한 임펄스 형태의 유해 진동수 파형을 분석하는 것이 바람직하다.In addition, the waveform analyzer preferably analyzes the waveform output by the vibration sensor and the harmful frequency waveform of the impulse form due to the friction of the cylinder inner wall and the piston and the like.

또한, 본 발명에 있어서, 선박이 위치한 곳의 조류 유속(

Figure 112009015626036-PAT00001
)과 선박의 선수에 대한 조류의 방향(
Figure 112009015626036-PAT00002
)을 측정하기 위한 유속측정부와, 조류의 유속(
Figure 112009015626036-PAT00003
)과 방향(
Figure 112009015626036-PAT00004
)에 따른 시간당 연료소모량의 보정값이 저장되어 상기 유속측정부에 의하여 측정된 조류의 유속(
Figure 112009015626036-PAT00005
)과 선박의 선수에 대한 조류의 방향(
Figure 112009015626036-PAT00006
)에 따른 시간당 연료소모량을 보정하기 위한 보정부를 더 포함하는 것이 바람직하다.Further, in the present invention, the tidal flow rate (where the ship is located)
Figure 112009015626036-PAT00001
) And the direction of the tide relative to the ship's bow (
Figure 112009015626036-PAT00002
Flow rate measuring unit for measuring the flow rate of the algae
Figure 112009015626036-PAT00003
) And direction (
Figure 112009015626036-PAT00004
The flow rate of the tidal current measured by the flow rate measurement unit is stored by the correction value of the fuel consumption per hour according to
Figure 112009015626036-PAT00005
) And the direction of the tide relative to the ship's bow (
Figure 112009015626036-PAT00006
It is preferable to further include a correction unit for correcting the fuel consumption per hour according to).

이 때, 선수의 진행방향에 대한 유속의 유효속력의 크기는

Figure 112009015626036-PAT00007
이며, 상기 유효속력에 따라 시간당 연료 소모량이 보정되는 것이 바람직하다.At this time, the magnitude of the effective speed of the flow velocity with respect to the running direction of the athlete
Figure 112009015626036-PAT00007
It is preferable that the fuel consumption per hour is corrected according to the effective speed.

따라서 본 발명에 의하면 엔진에 직접 부착된 고유진동수판별부에 의하여 엔진의 동작에 따라 발생되는 고유진동수를 실시간으로 분석하여 해당 엔진의 실시간 연료 소모량을 계측해 낼 수 있기 때문에 면세유 등의 부정 사용과 부정 계측을 방지함과 아울러 정확한 사용량의 계측이 가능하다. 또한, 본 발명의 유속측정부와 보정부에 의하면 엔진의 연료 사용량이 보다 정확히 보정되어 계측될 수 있다.Therefore, according to the present invention, it is possible to measure the real-time fuel consumption of the engine by analyzing the natural frequency generated according to the operation of the engine by the natural frequency discrimination unit directly attached to the engine. In addition to preventing measurement, accurate usage can be measured. In addition, according to the flow rate measuring unit and the correcting unit of the present invention, the fuel consumption of the engine can be more accurately corrected and measured.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 엔진의 고유진동수 감지를 통한 사용유량 계측시스템을 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in more detail the flow rate measurement system using the natural frequency detection of the engine according to a preferred embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 엔진의 고유진동수 감지를 통한 사용유량 계측시스템을 개략적으로 나타낸 블록도이며, 도 3은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 엔진의 고유진동수 감지를 통한 사용유량 계측시스템에 있어서 고유진동수와 엔진의 분당 회전수의 선형적 관계를 나타낸 그래프이며, 도 4는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 엔진의 고유진동수 감지를 통한 사용유량 계측시스템에 있어서 고유진동수에 대한 엔진의 시간당 연료 소모량을 나타낸 그래프이다.FIG. 2 is a block diagram schematically illustrating a flow rate measurement system using natural frequency detection of an engine according to a first exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a natural frequency detection of an engine according to the first exemplary embodiment of the present invention. In the flow rate measurement system through a graph showing a linear relationship between the natural frequency and the engine revolutions per minute, Figure 4 is a flow rate measuring system using the natural frequency detection of the engine according to a first embodiment of the present invention Is a graph showing the hourly fuel consumption of the engine versus the natural frequency.

본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 엔진의 고유진동수 감지를 통한 사용유량 계측시스템은, 도 1에 도시된 바와 같이, 엔진의 동작에 따른 진동을 감지하기 위한 진동감지기(12), 진동감지기(12)로부터 입력된 진동의 파형을 분석하기 위한 파형분석기(14), 파형분석기(14)에 의하여 분석된 파형 중에서 엔진의 출력과 무관한 유해 진동수의 파형을 필터링하기 위한 필터(16) 및 필터(16)에 의하여 유해 진동수 파형이 제거된 파형에 대하여 엔진의 출력에 관계되는 고유진동수를 분석하기 위한 고유진동수분석기(18)로 이루어진 고유진동수판별부(10), 고유진동수판별부(10)의 고유진동수분석기(18)에 의하여 분석된 고유진동수에 대하여 해당 엔진의 분당 회전수로 비교하기 위한 데이터가 저장된 데이터베이스부(22), 고유진동수분석기(18)에 의하여 출력된 고유진동수에 대하여 데이터베이스부(22)에 저장된 데이터와 비교하여 그에 따른 엔진의 시간당 연료 소모량과 누적 연료 소모량을 연산하기 위한 연산부(24), 연산부(24)에 의하여 연산된 시간당 연료 소모량, 사용시간 및 누적 연료 소모량의 데이터를 저장하기 위한 메모리부(26), 연산부(24)나 메모리부(26)의 데이터를 출력하기 위한 출력부(28), 및 고유진동수판별부(10), 데이터베이스부(22), 연산부(24), 출력부(28) 및 메모리부(26)를 제어하기 위한 제어부(30)로 이루어진다.The flow rate measurement system using the natural frequency detection of the engine according to the first embodiment of the present invention, as shown in Figure 1, the vibration sensor 12 for detecting the vibration according to the operation of the engine, the vibration sensor ( A waveform analyzer 14 for analyzing the waveform of the vibration inputted from 12), a filter 16 for filtering the waveform of the harmful frequency irrelevant to the output of the engine among the waveforms analyzed by the waveform analyzer 14, and a filter ( The natural frequency discrimination unit 10 and the natural frequency discrimination unit 10, which are made of a natural frequency analyzer 18 for analyzing natural frequencies related to the output of the engine, with respect to the waveform from which the harmful frequency waveform is removed by 16). The database unit 22 and the natural frequency analyzer 18, which store data for comparing the natural frequency analyzed by the frequency analyzer 18 with the engine revolutions per minute, are output. The calculation unit 24 for calculating the fuel consumption per hour and the cumulative fuel consumption of the engine compared with the data stored in the database unit 22 for the oil frequency, the fuel consumption per hour calculated by the operation unit 24, the usage time and A memory unit 26 for storing data of accumulated fuel consumption, an output unit 28 for outputting data of the calculation unit 24 or the memory unit 26, a natural frequency discriminator 10, and a database unit 22 ), A calculating section 24, an output section 28 and a control section 30 for controlling the memory section (26).

여기서 진동감지기(12)는 엔진의 실린더축의 구동에 따른 구동축의 진동을 감지하기 위한 가속도 센서로 이루어진다. 가속도 센서는 x축, y축 및 z축에 대하여 3축 출력형이나 2축 출력형 등이 이용될 수 있으며, 가속도 센서에 의하여 출력된 진동은 엔진의 동작 중에 연속적인 파형으로 나타나게 된다.Here, the vibration sensor 12 is composed of an acceleration sensor for detecting the vibration of the drive shaft according to the drive of the cylinder shaft of the engine. The acceleration sensor may be a three-axis output type or a two-axis output type for the x-axis, y-axis and z-axis, and the vibration output by the acceleration sensor appears as a continuous waveform during the operation of the engine.

파형분석기(14)는 진동감지기(12)에 의하여 출력된 파형에 대하여 주기적인 파형과 실린더 내벽과 피스톤 등의 마찰 등에 의한 임펄스 형태의 파형을 분석한다.The waveform analyzer 14 analyzes the waveform output by the vibration detector 12 and the waveform in the form of an impulse due to friction of the cylinder inner wall and the piston and the like.

필터(16)는 파형분석기(14)에 의하여 분석된 유해 진동수와 관련된 임펄스 형태의 파형 등을 제거하여 엔진의 출력에 관계되는 고유진동수의 파형만을 출력한다.The filter 16 removes an impulse waveform related to the harmful frequency analyzed by the waveform analyzer 14 and outputs only the waveform of the natural frequency related to the output of the engine.

고유진동수분석기(18)는 필터(16)로부터 입력된 정형파의 고유진동수 파형에 대하여 고유진동수를 분석하여 출력한다.The natural frequency analyzer 18 analyzes the natural frequency of the square wave input from the filter 16 and outputs the natural frequency.

데이터베이스부(22)는 엔진의 실린더 기통수와 행정수가 입력 저장되며, 또한 고유진동수분석기(18)로부터 입력된 고유진동수를 해당 엔진의 분당 회전수로 변환하기 위한 데이터가 입력된다.The database unit 22 inputs and stores the cylinder cylinder number and the stroke number of the engine, and inputs data for converting the natural frequency input from the natural frequency analyzer 18 into the engine revolutions per minute.

즉, 선박에 탑재된 내연기관에 있어서 구동축에 연결된 동력계통의 회전 진동은 그 출력에 따른 주기적인 펄스로 나타나게 되며, 그에 따른 진동수, 즉 고유진동수가 f이고 예를 들어 엔진이 2행정이고 실린더 기통수가 n기통일 때 데이터베이스부(22)에 저장 입력된 데이터에 있어서 동력축의 분당 회전수 r은, 도 3에 도시된 바와 같이, r=60/n×f로 주어진다.That is, in the internal combustion engine mounted on the ship, the rotational vibration of the power system connected to the drive shaft is represented by a periodic pulse according to its output, and thus the frequency, i.e., the natural frequency is f, for example, the engine is two strokes and the cylinder cylinder. In the data stored and input to the database unit 22 when the number is n cylinder, the rotation speed per minute r of the power shaft is given by r = 60 / n × f, as shown in FIG.

연산부(24)는 고유진동수분석기(18)에 의하여 출력된 고유진동수에 대하여 데이터베이스부(22)에 저장된 데이터와 비교되어 제어부(30)에 의하여 출력된 분당회전수에 대하여 시간당 연료 사용량과 누적 사용량을 연산한다. 여기서, 고유진동수분석기(18)에 의하여 출력된 고유진동수와 엔진의 시간당 연료 소모량과의 관계는, 도 4에 도시된 바와 같이, 선형적 비례 관계에 있다. The calculation unit 24 compares the data stored in the database unit 22 with respect to the natural frequency output by the natural frequency analyzer 18 and calculates the fuel consumption and cumulative consumption per hour for the revolutions output by the control unit 30. Calculate Here, the relationship between the natural frequency output by the natural frequency analyzer 18 and the fuel consumption per hour of the engine is in a linear proportional relationship.

한편, 연산부(24)는 제어부(30)에 의하여 출력된 분당 회전수를 시간당 연료 사용량과 누적사용량으로 연산하지 않고, 시간당 연료 사용량의 연산에 있어서 직접 고유진동수분석기(18)에 의하여 분석된 고유진동수에 대하여 각 실린더로 유입 되는 초당 표준 연료공급량의 곱으로 직접 연산되어도 좋다.On the other hand, the calculation unit 24 does not calculate the revolutions per minute output by the control unit 30 as the fuel consumption per hour and cumulative consumption, the natural frequency directly analyzed by the natural frequency analyzer 18 in the calculation of the fuel consumption per hour May be directly calculated as the product of the standard fuel supply per second into each cylinder.

한편, 조류의 방향과 속도에 따른 엔진의 연료 사용량이 보다 정확히 보정되어 계측될 수 있도록 하기 위한 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 엔진의 고유진동수 감지를 통한 사용유량 계측시스템에 대하여 도 5를 참조하면서 설명하기로 한다.On the other hand, FIG. 5 is a flow rate measurement system for detecting the natural frequency of the engine according to the second preferred embodiment of the present invention to more accurately correct and measure the fuel consumption of the engine according to the direction and speed of the tidal flow This will be described with reference.

도 5는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 엔진의 고유진동수 감지를 통한 사용유량 계측시스템의 개략적인 블록도이다.5 is a schematic block diagram of a flow rate measurement system using natural frequency detection of an engine according to a second exemplary embodiment of the present invention.

도 6a 내지 도 6c는 유속이 정지일 때, 유속의 방향과 선체의 속도가 역방향일 때, 및 유속의 방향과 선체의 속도가 순방향일 때를 각각 나타낸 도면이며, 도 7은 선체의 진행방향과 유속의 관계를 나타낸 도면이다.6A to 6C are views showing the flow velocity at the stop, the direction of the flow velocity and the hull speed in the reverse direction, and the direction of the flow velocity and the speed of the hull in the forward direction, respectively, and FIG. Is a diagram showing the relationship between.

본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 엔진의 고유진동수 감지를 통한 사용유량 계측시스템에 있어서 본 발명의 바람직한 제1 실시예와 동일한 구성에 대한 설명은 생략하기로 한다.In the flow rate measuring system using the natural frequency detection of the engine according to the second preferred embodiment of the present invention, the description of the same configuration as in the first preferred embodiment of the present invention will be omitted.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 엔진의 고유진동수 감지를 통한 사용유량 계측시스템은 본 발명의 바람직한 제1 실시예의 구성 외에 선박이 위치한 곳의 유속과 유속의 방향을 측정하기 위한 유속측정부(42)와, 고유진동수분석기(18)로부터 출력된 고유진동수를 데이터베이스부(22)에 데이터와 비교하여 제어부(30)에 의하여 출력된 엔진의 분당 회전수에 대하여 유속측정부(42)의 유속 및 유속의 방향에 따라 연료 소모량을 보정하기 위한 보정부(44)를 더 구비한다.As shown in FIG. 5, the flow rate measurement system using the natural frequency detection of the engine according to the second preferred embodiment of the present invention has a direction of the flow velocity and the flow velocity where the vessel is located in addition to the configuration of the first preferred embodiment of the present invention. The flow rate measuring unit 42 for measuring the flow rate and the natural frequency output from the natural frequency analyzer 18 are compared with the data in the database unit 22 and the flow rate with respect to the engine speed output by the control unit 30 A correction unit 44 is further provided for correcting fuel consumption according to the flow rate of the measuring unit 42 and the direction of the flow rate.

보정부(44)는 유속측정부(42)에 의하여 측정된 조류의 선체에 대한 방향과 속력을 입력 받아 조류가 정지 상태일 때의 시간당 연료 소모량을 가감보정하기 위한 프로그램이 입력된 CPU를 구비하며, 이에 대한 작용은 다음과 같다. The corrector 44 has a CPU to which a program for inputting and adjusting a fuel consumption per hour when the tidal current is stopped by receiving the direction and the speed of the tidal current measured by the flow rate measuring unit 42 is input. This action is as follows.

도 6a에 도시된 바와 같이, 유속이 정지 상태에 있을 경우 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 엔진의 고유진동수 감지를 통한 사용유량 계측시스템의 시간당 연료소모량과 누적 연료소모량은 본 발명의 바람직한 제1 실시예의 연산과정과 동일하게 적용된다. 이 경우 선박의 속력이

Figure 112009015626036-PAT00008
이고 시간당 연료 소모량을
Figure 112009015626036-PAT00009
라고 하자. As shown in FIG. 6A, the hourly fuel consumption and the cumulative fuel consumption of the use flow rate measurement system through the natural frequency detection of the engine according to the second preferred embodiment of the present invention when the flow velocity is at a stop state are determined according to the preferred embodiment of the present invention. The same applies to the operation of the first embodiment. In this case the speed of the ship
Figure 112009015626036-PAT00008
And fuel consumption per hour
Figure 112009015626036-PAT00009
Let's say

그러나 도 6b에 도시된 바와 같이, 유속측정부(42)에 의하여 측정된 조류의 유속이

Figure 112009015626036-PAT00010
이고 측정된 조류의 방향이 선체에 대하여 역방향일 경우, 선체의 속력이
Figure 112009015626036-PAT00011
인 상태에서 유속의 세기에 따라 증가되는 엔진의 토크 저항력 값에 비례하여 증가되는 시간당 연료 소모량이
Figure 112009015626036-PAT00012
라 할 때 보정부(44)에 의하여 시간당 소모되는 연료량
Figure 112009015626036-PAT00013
로 주어진다. However, as shown in Figure 6b, the flow rate of the algae measured by the flow rate measuring section 42
Figure 112009015626036-PAT00010
And if the measured tidal direction is reverse to the hull, the speed of the hull
Figure 112009015626036-PAT00011
Fuel consumption per hour increased in proportion to the value of the torque resistance of the engine, which increases with the strength of the flow rate at
Figure 112009015626036-PAT00012
The amount of fuel consumed per hour by the corrector 44
Figure 112009015626036-PAT00013
Is given by

이와 반대로, 도 6c에 도시된 바와 같이, 유속측정부(42)에 의하여 측정된 조류의 유속이

Figure 112009015626036-PAT00014
이고 측정된 조류의 방향이 선체에 대하여 순방향일 경우, 선체의 속력이
Figure 112009015626036-PAT00015
인 상태에서 유속의 세기에 따라 감소되는 엔진의 토크 저항력 값에 비례하여 감소되는 시간당 연료 소모량이
Figure 112009015626036-PAT00016
라 할 때 보정부(44)에 의하여 시간당 소모되는 연료량
Figure 112009015626036-PAT00017
로 주어진다. On the contrary, as shown in FIG. 6C, the flow rate of the algae measured by the flow rate measuring unit 42 is
Figure 112009015626036-PAT00014
And if the measured tidal direction is forward with respect to the hull, the speed of the hull
Figure 112009015626036-PAT00015
Fuel consumption decreases in proportion to the torque resistance value of the engine, which decreases with the strength of the flow rate
Figure 112009015626036-PAT00016
The amount of fuel consumed per hour by the corrector 44
Figure 112009015626036-PAT00017
Is given by

여기서, 조류의 순방향과 역방향에 따른 시간당 연료의 소모량은 조류의 속력

Figure 112009015626036-PAT00018
에 비례하여 증가/감소(순방향일 때 +, 역방향일 때 -)하는 함수
Figure 112009015626036-PAT00019
로 주어진다.Here, the consumption of fuel per hour according to the forward and reverse direction of the tidal current is the speed of the tidal current
Figure 112009015626036-PAT00018
Increasing / decreasing proportional to (+ in forward,-in reverse)
Figure 112009015626036-PAT00019
Is given by

한편, 도 7에 도시된 바와 같이, 유속의 속력이

Figure 112009015626036-PAT00020
이고 선박의 진행방향과 유속이 이루는 각이
Figure 112009015626036-PAT00021
일 경우의 선박의 진행방향에 대한 유속의 유효속력의 크기는
Figure 112009015626036-PAT00022
이다. 따라서 유속의 속력이
Figure 112009015626036-PAT00023
이고 선박의 진행방향과 유속이 이루는 각이
Figure 112009015626036-PAT00024
일 경우, 시간당 연료의 소모량은 선체의 진행방향에 대한 유속의 유효속력의 크기인
Figure 112009015626036-PAT00025
에 비례하여 증가/감소하는 함수
Figure 112009015626036-PAT00026
로 주어진다.On the other hand, as shown in Figure 7, the speed of the flow rate
Figure 112009015626036-PAT00020
And the angle between the direction of travel and the flow velocity
Figure 112009015626036-PAT00021
In this case, the magnitude of the effective speed of the flow velocity with respect to the direction of travel of the ship
Figure 112009015626036-PAT00022
to be. So the speed of the flow
Figure 112009015626036-PAT00023
And the angle between the direction of travel and the flow velocity
Figure 112009015626036-PAT00024
In this case, the consumption of fuel per hour is the magnitude of the effective speed of the flow velocity in the direction of the hull.
Figure 112009015626036-PAT00025
Function to increase / decrease in proportion to
Figure 112009015626036-PAT00026
Is given by

도 1은 종래 면세유 적산 계측 시스템에 관한 블록도이다.1 is a block diagram of a conventional duty-free oil accumulation measurement system.

도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 엔진의 고유진동수 감지를 통한 사용유량 계측시스템의 개략적인 블록도이다.2 is a schematic block diagram of a flow rate measurement system using natural frequency detection of an engine according to a first exemplary embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 엔진의 고유진동수 감지를 통한 사용유량 계측시스템에 있어서 고유진동수와 엔진의 분당 회전수의 선형적 관계를 나타낸 그래프이다.3 is a graph showing a linear relationship between the natural frequency and the engine revolutions per minute in the flow rate measuring system using the natural frequency detection of the engine according to the first embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 엔진의 고유진동수 감지를 통한 사용유량 계측시스템에 있어서 고유진동수에 대한 엔진의 시간당 연료 소모량을 나타낸 그래프이다.4 is a graph showing the fuel consumption per hour of the engine to the natural frequency in the use flow rate measurement system by detecting the natural frequency of the engine according to the first embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 엔진의 고유진동수 감지를 통한 사용유량 계측시스템의 개략적인 블록도이다.5 is a schematic block diagram of a flow rate measurement system using natural frequency detection of an engine according to a second exemplary embodiment of the present invention.

도 6a 내지 도 6c는 유속이 정지일 때, 유속의 방향과 선체의 속도가 역방향일 때, 및 유속의 방향과 선체의 속도가 순방향일 때를 각각 나타낸 도면이다.6A to 6C are diagrams showing when the flow velocity is stopped, when the direction of the flow rate and the speed of the hull are in the reverse direction, and when the direction of the flow rate and the speed of the hull are the forward direction, respectively.

도 7은 선박의 선수에 대한 조류의 진행방향과 유속의 관계를 나타낸 도면이다.7 is a view showing the relationship between the flow direction and the flow direction of the current for the bow of the ship.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>

10:고유진동수판별부 12: 진동감지기10: intrinsic vibration water discrimination unit 12: vibration detector

14: 파형분석기 16: 필터14: Waveform Analyzer 16: Filters

18: 고유진동수분석기 22: 데이터베이스부18: natural frequency analyzer 22: database

24: 연산부 26: 메모리부24: calculator 26: memory

28: 출력부 30: 제어부28: output unit 30: control unit

42: 유속측정부 44: 보정부42: flow rate measuring unit 44: correction unit

Claims (7)

엔진의 사용 유량 계측시스템에 있어서,In the use flow measurement system of the engine, 엔진의 동작에 따른 진동을 감지하여 진동의 고유주파수를 분석하기 위한 고유진동수판별부;Natural frequency discrimination unit for detecting the vibration according to the operation of the engine to analyze the natural frequency of the vibration; 상기 고유진동수판별부로부터 출력된 고유진동수에 대하여 엔진의 분당 회전수로 비교하기 위한 데이터가 저장된 데이터베이스부; 및A database unit for storing data for comparing the natural frequency output from the natural frequency discrimination unit with revolutions per minute of the engine; And 상기 고유진동수판별부에 의하여 출력된 고유진동수에 대하여 상기 데이터베이스부에 저장된 데이터와 비교하여 그에 따른 엔진의 시간당 연료 소모량 또는 누적 연료 소모량을 연산하기 위한 연산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진의 고유진동수 감지를 통한 사용유량 계측시스템.Natural frequency detection of the engine, characterized in that it comprises a calculation unit for calculating the fuel consumption per hour or cumulative fuel consumption of the engine according to the natural frequency output by the natural frequency determination unit compared with the data stored in the database unit Flow measurement system through 제1항에 있어서, 상기 고유진동수판별부는 According to claim 1, wherein the natural frequency discrimination unit 엔진의 동작에 따른 진동을 감지하기 위한 진동감지기, Vibration detector for detecting the vibration according to the operation of the engine, 상기 진동감지기부터 입력된 진동의 파형을 분석하기 위한 파형분석기, Waveform analyzer for analyzing the waveform of the vibration input from the vibration sensor, 상기 파형분석기에 의하여 분석된 파형 중에서 엔진의 출력과 무관한 유해 진동수의 파형을 필터링하기 위한 필터, 및 A filter for filtering waveforms of harmful frequencies irrelevant to the output of the engine among the waveforms analyzed by the waveform analyzer, and 상기 필터에 의하여 유해 진동수 파형이 제거된 파형에 대하여 엔진의 출력에 관계되는 고유진동수를 분석하기 위한 고유진동수분석기로 이루어진 것을 특징으로 하는 엔진의 고유진동수 감지를 통한 사용유량 계측시스템.And a natural frequency analyzer for analyzing a natural frequency related to the output of the engine with respect to the waveform from which the harmful frequency waveform is removed by the filter. 제1항에 있어서, 상기 연산부에 의하여 연산된 시간당 연료 소모량 또는/및 누적 연료 소모량의 데이터를 저장하기 위한 메모리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진의 고유진동수 감지를 통한 사용유량 계측시스템.The system of claim 1, further comprising a memory unit configured to store data of fuel consumption and / or cumulative fuel consumption per hour calculated by the calculating unit. 제2항에 있어서, 상기 진동감지기는 엔진의 실린더축의 구동에 따른 구동축의 진동을 감지하기 위한 가속도 센서로 이루어진 것을 특징으로 하는 엔진의 고유진동수 감지를 통한 사용유량 계측시스템.The system of claim 2, wherein the vibration sensor comprises an acceleration sensor for detecting vibration of the driving shaft according to the driving of the cylinder shaft of the engine. 제2항에 있어서, 상기 파형분석기는 상기 진동감지기에 의하여 출력된 파형에 대하여 주기적인 파형과 실린더 내벽과 피스톤 등의 마찰 등에 의한 임펄스 형태의 유해 진동수 파형을 분석하는 것을 특징으로 하는 엔진의 고유진동수 감지를 통한 사용유량 계측시스템.The natural frequency of the engine of claim 2, wherein the waveform analyzer analyzes the waveform output by the vibration sensor and the harmful waveform of the impulse shape by friction of the cylinder inner wall and the piston. Flow measurement system through detection. 제1항에 있어서, 선박이 위치한 곳의 조류 유속(
Figure 112009015626036-PAT00027
)과 선박의 선수에 대한 조류의 방향(
Figure 112009015626036-PAT00028
)을 측정하기 위한 유속측정부와,The method of claim 1, wherein the tidal flow rate at which the vessel is located (
Figure 112009015626036-PAT00027
) And the direction of the tide relative to the ship's bow (
Figure 112009015626036-PAT00028
Flow rate measuring unit for measuring), 조류의 유속(
Figure 112009015626036-PAT00029
)과 방향(
Figure 112009015626036-PAT00030
)에 따른 시간당 연료소모량의 보정값이 저장되어 상기 유속측정부에 의하여 측정된 조류의 유속(
Figure 112009015626036-PAT00031
)과 선박의 선수에 대한 조류의 방향(
Figure 112009015626036-PAT00032
)에 따른 시간당 연료소모량을 보정하기 위한 보정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진의 고유진동수 감지를 통한 사용유량 계측시스템.Tidal flow rate (
Figure 112009015626036-PAT00029
) And direction (
Figure 112009015626036-PAT00030
The flow rate of the tidal current measured by the flow rate measurement unit is stored by the correction value of the fuel consumption per hour according to
Figure 112009015626036-PAT00031
) And the direction of the tide relative to the ship's bow (
Figure 112009015626036-PAT00032
Using flow rate measurement system by detecting the natural frequency of the engine, characterized in that it further comprises a correction unit for correcting the fuel consumption per hour according to. 제6항에 있어서, 선수의 진행방향에 대한 유속의 유효속력의 크기는
Figure 112009015626036-PAT00033
이며, 상기 유효속력에 따라 시간당 연료 소모량이 보정되는 것을 특징으로 하는 엔진의 고유진동수 감지를 통한 사용유량 계측시스템.7. The magnitude of the effective speed of the flow velocity with respect to the running direction of the bow according to claim 6
Figure 112009015626036-PAT00033
The flow rate measuring system using the natural frequency detection of the engine, characterized in that the fuel consumption per hour is corrected according to the effective speed.
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