KR20220023469A - 가스엔진 히트펌프 및 그 동작방법 - Google Patents

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장희중
정호종
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은, 가스엔진 히트펌프에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 가스엔진 히트펌프는, 공기와 연료가 혼합된 혼합기를 연소시키는 점화플러그를 포함하는 엔진, 엔진에 연결되고, 엔진의 동작에 따라 냉매를 압축하는 압축기, 공기와 연료를 혼합하여 엔진 측으로 공급하는 믹서, 밸브를 구비하고, 믹서에 대한 연료의 공급량을 조절하는 제로 가버너, 믹서와 엔진 사이에 배치되어, 엔진으로 유입되는 혼합기의 유량을 조절하는 스로틀밸브 및 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 엔진의 구동을 정지하는 명령이 수신되는 경우, 엔진의 현재 회전수를 확인하고, 엔진의 현재 회전수가 제1 기준 회전수를 초과하는 경우, 엔진의 현재 회전수가 제1 기준 회전수에 도달하도록, 엔진의 목표 회전수를 변경하고, 엔진의 현재 회전수가 제1 기준 회전수에 도달하는 동안 엔진의 목표 회전수의 변경에 대응하여, 제로 가버너에 포함된 밸브의 개도량을 제어하고, 엔진의 현재 회전수가 제1 기준 회전수 이하인 경우, 믹서에 대한 연료의 공급이 차단되도록, 제로 가버너에 포함된 밸브가 폐쇄되도록 제어하고, 엔진의 현재 회전수가 제1 기준 회전수보다 작은 제2 기준 회전수에 도달하는 경우, 점화플러그의 점화가 정지되도록 제어할 수 있다. 그 외에 다양한 실시예들이 가능하다.

Description

가스엔진 히트펌프 및 그 동작방법{GAS ENGINE HEAT PUMP AND METHOD THEREOF}
본 발명은 가스엔진 히트펌프 및 그 동작방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가스엔진을 구동하여, 구동풀리로 연결된 히트펌프의 압축기를 구동하는 가스엔진 히트펌프 및 그 동작방법에 관한 것이다.
히트펌프란, 냉매의 발열 또는 응축열을 이용해 저온의 열원을 고온으로 전달하거나 고온의 열원을 저온으로 전달하는 장치를 의미하며, 일반적으로 압축기, 실외 열교환기 등을 구비하는 실외 유닛과, 실내 열교환기 등을 포함하는 실내 유닛을 포함할 수 있다.
엔진은 연료와 공기의 혼합물(혼합연료)을 이용하여 동력을 발생시킬 수 있는 장치이며, 공기조화 시스템, 자동차, 발전설비 등 다양한 산업분야에서 사용되고 있다. 예를 들면, 엔진은 히트펌프 시스템에서도 사용될 수 있으며, 냉방 또는 난방을 위한 냉동 사이클을 구성하는 압축기가 전기가 아닌 가스 엔진에 의하여 구동될 수 있다.
한편, 사용자 입력 등에 의하여 히트펌프의 운전이 종료되는 경우, 엔진의 구동 역시 정지된다. 이때, 엔진의 구동 정지 시, 엔진의 회전수가 급격히 낮아지는 것이 일반적인데, 이 경우, 낮은 공연비의 혼합연료가 엔진의 흡기 매니폴드 내에 연소되지 않은 상태로 잔류할 가능성이 있다. 또한, 이후 엔진 시동 시, 흡기 매니폴드 내에 잔류하는 낮은 공연비의 혼합연료에 의해 초기 폭발이 원활하게 일어나지 않아, 엔진 시동에 실패할 가능성이 있다.
또한, 가스엔진 히트펌프는, 혼합연료를 압축하여 엔진에 공급하는 슈퍼차저나 터보차저와 같은 과급기를 구비할 수 있고, 과급기의 유입구와 토출구 사이에는 압력차가 발생하게 된다. 이때, 엔진의 구동 정지 시, 엔진의 회전수가 급격히 낮아지는 경우, 과급기의 유입구와 토출구 간의 압력차에 의해 혼합연료가 과급기의 토출구에서 유입구로 역류하여, 과급기에 구비된 임펠러를 역회전시킬 수 있다.
이 경우, 임펠러의 역회전으로 인해, 임펠러를 고정하는 베어링이 풀리거나, 임펠러가 회전축에서 분리되어 과급기의 하우징 내벽에 접촉됨에 따라, 임펠러가 파손되는 문제가 발생할 수 있고, 이후 엔진 재구동 시, 파손된 임펠러의 잔해가 혼합연료와 함께 엔진 측으로 유동함에 따라, 엔진이 파손될 가능성도 있다.
본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
또 다른 목적은, 엔진의 구동 정지 시, 흡기 매니폴드 내의 혼합연료가 안정적으로 배기되도록 동작하는 가스엔진 히트펌프 및 그 동작방법을 제공하는 것이다.
또 다른 목적은, 믹서에서 배출되는 혼합기의 유량을 검출하여, 엔진의 회전수에 따라 제로 가버너의 동작을 제어하는 가스엔진 히트펌프 및 그 동작방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 실시예에 따른 가스엔진 히트펌프는, 공기와 연료가 혼합된 혼합기를 연소시키는 점화플러그를 포함하는 엔진, 엔진에 연결되고, 엔진의 동작에 따라 냉매를 압축하는 압축기, 공기와 연료를 혼합하여 엔진 측으로 공급하는 믹서, 밸브를 구비하여, 믹서에 대한 연료의 공급량을 조절하는 제로 가버너, 믹서와 엔진 사이에 배치되어, 엔진으로 유입되는 혼합기의 유량을 조절하는 스로틀밸브 및 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 엔진의 구동을 정지하는 명령이 수신되는 경우, 엔진의 현재 회전수를 확인하고, 엔진의 현재 회전수가 제1 기준 회전수를 초과하는 경우, 엔진의 현재 회전수가 제1 기준 회전수에 도달하도록, 엔진의 목표 회전수를 변경하고, 엔진의 목표 회전수의 변경에 대응하여, 제로 가버너에 포함된 밸브의 개도량을 제어하고, 엔진의 현재 회전수가 제1 기준 회전수보다 작은 제2 기준 회전수에 도달하는 경우, 점화플러그의 점화가 정지되도록 제어할 수 있다.
한편, 상기 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 실시예에 따른 가스엔진 히트펌프의 동작방법은, 엔진의 구동을 정지하는 명령이 수신되는 경우, 엔진의 현재 회전수를 확인하는 동작, 엔진의 현재 회전수가 제1 기준 회전수를 초과하는 경우, 엔진의 현재 회전수가 제1 기준 회전수에 도달하도록, 엔진의 목표 회전수를 변경하는 동작, 엔진의 목표 회전수의 변경에 대응하여, 공기와 연료를 혼합하여 엔진 측으로 공급하는 믹서에 대한 연료의 공급량을 조절하는 제로 가버너에 포함된 밸브의 개도량을 제어하는 동작 및 엔진의 현재 회전수가 제1 기준 회전수보다 작은 제2 기준 회전수에 도달하는 경우, 엔진의 점화플러그의 점화가 정지되도록 제어하는 동작을 포함할 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 엔진의 구동 정지 시, 엔진의 회전수가 단계적으로 낮아지도록 제어하고, 소정 기준 회전수에 도달하는 경우, 믹서에 대한 연료 공급이 감소 및 차단되도록 제로 가버너의 동작을 제어함으로써, 흡기 매니폴드 등에 잔류하는 혼합기를 안정적으로 연소 및 배기할 수 있어, 낮은 공연비의 혼합연료가 엔진의 흡기 매니폴드 등에 잔류하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 믹서에서 엔진으로 공급되는 혼합기에 의해 회전하는 팬의 회전속도에 기초하여, 믹서에서 엔진으로 공급되는 혼합기의 유량을 검출할 수 있어, 엔진의 목표 회전수가 변경되는 경우, 검출되는 혼합기의 유량에 따라 제로 가버너의 동작을 정확히 제어할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 가스엔진 히트펌프의 구성에 대한 개략도이다.
도 2는, 도 1의 가스엔진 히트펌프 중 일부 구성을 도시한 도면이다.
도 3a 내지 3c는, 종래 엔진의 회전수의 변경에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 가스엔진 히트펌프의 동작방법에 대한 순서도이다.
도 5는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른, 도 1의 가스엔진 히트펌프 중 일부 구성을 도시한 도면이다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 유량검출부의 구성에 대한 설명에 참조되는 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 도면에서는 본 발명을 명확하고 간략하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분의 도시를 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 참조부호를 사용한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품, 또는 이들을 조합한 것들의 존재, 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 명세서에서, 다양한 요소들을 설명하기 위해 제1, 제2 등의 용어가 이용될 수 있으나, 이러한 요소들은 이러한 용어들에 의해 제한되지 아니한다. 이러한 용어들은 한 요소를 다른 요소로부터 구별하기 위해서만 이용될 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 가스엔진 히트펌프의 구성에 대한 개략도이고, 도 2는, 도 1의 가스엔진 히트펌프 중 일부 구성을 도시한 도면이다.
도 1 및 2를 참조하면, 가스엔진 히트펌프(10)는, 가스엔진부(I), 히트펌프(II) 및/또는 냉각수순환부(III)를 포함할 수 있다.
가스엔진부(I)는, 소정 압력 이하의 연료를 공급하기 위한 제로 가버너(zero governor, 10), 공기를 필터링하여 배출하는 에어클리너(12), 연료와 공기를 일정한 혼합비로 혼합하여 배출하는 믹서(14), 연료를 연소하여 작동하는 엔진(30), 엔진(30)으로 공급되는 연료의 양을 조절하는 스로틀밸브(36) 및/또는 엔진(30)에서 배출되는 배기가스를 냉각수와 열교환하는 배기가스 열교환기(40)를 포함할 수 있다.
제로 가버너(11)는, 제로 가버너(11)로 유입되는 연료의 압력이나, 유량 변화에 상관없이, 출구압력을 일정하게 조절하여, 항상 일정한 압력으로 연료를 공급하는 장치를 의미할 수 있다. 제로 가버너(11)는, 넓은 범위에 걸쳐 안정된 출구 압력을 얻을 수 있으며, 엔진(30)에 공급하는 가스연료의 압력을 대기압 형태로 거의 일정하게 조절할 수 있다. 제로 가버너(11)는, 2개의 솔레노이드 밸브를 구비하여, 공급되는 연료를 차단할 수 있다.
에어클리너(12)는, 필터를 사용하여, 외부 공기에 포함된 먼지, 미스트 형태의 수분 및 유분의 혼입을 차단할 수 있다.
엔진(30)은, 압축된 가스를 연소하는 과정을 통해 작동하는 내연기관을 의미할 수 있다. 엔진(30)은, 흡입, 압축, 폭발, 배기의 4행정을 통해, 엔진(30)의 일측에 배치되는 엔진측 구동풀리(32)를 회전시킬 수 있다.
엔진측 구동풀리(32)는, 이하에서 설명하는 압축기측 구동풀리(52)를 회전시킬 수 있다.
엔진(30)은, 복수의 피스톤(미도시), 공급된 연료를 착화시켜, 각각의 내부에서 피스톤이 왕복운동을 수행하는 복수의 실린더(미도시), 피스톤의 왕복운동을 회전운동으로 변경하는 커넥팅 로드(미도시), 커넥팅 로드와 연결되어 회전하는 크랭크축(미도시) 등을 포함할 수 있다.
엔진(30)은, 스로틀밸브(36)를 통과하여 엔진(30)으로 공급되는 혼합기를 복수의 실린더 각각으로 공급하는 흡기 매니폴드(31) 및/또는 복수의 실린더에서 배출된 배기가스가 모아지는 배기 매니폴드(33)를 더 포함할 수 있다.
흡기 매니폴드(31)에는, 연료가 복수의 실린더 각각에 분배되도록 복수의 분배유로가 형성되며, 배기 매니폴드(33)에는, 복수의 실린더 각각에 연결되고, 하나의 배기유로로 합지되는 복수의 합지유로가 형성될 수 있다.
엔진(30)은, 피스톤의 상사점을 검출하는 캠 센서(미도시) 및 엔진(30)의 회전수를 계산할 수 있도록 정보를 제공하는 크랭크 센서(미도시)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 가스엔진 히트펌프(10)는, 캠 센서와 크랭크 센서의 신호를 비교하여 피스톤이 상사점에 대하여 어떤 위치에 있는지 판단할 수 있고, 이에 기초하여 각 실린더별 연료 분사 시기 및 작동 조건을 제어할 수 있다.
엔진(30)은, 시동을 걸 수 있는 스타터모터(미도시), 압축 행정을 거친 혼합기를 점화시키는 점화플러그(미도시) 등을 더 포함할 수 있다.
배기가스 열교환기(40)는, 엔진(30)에서 배출되는 배기가스와 냉각수를 열교환할 수 있다. 예를 들면, 배기가스 열교환기(40)에서는, 엔진(30)에서 배출되는 배기가스와, 냉각수펌프(70)에 의해 유동하는 냉각수가 서로 열교환할 수 있다. 이 경우, 배기가스 열교환기(40)를 통과한 냉각수는 다시 엔진(30)으로 유입되어, 엔진(30)을 냉각할 수 있다.
한편, 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 가스엔진부(I)는, 엔진(30)으로 공급되는 혼합기를 압축하는 터보차저(16), 터보차저(16)에서 압축된 혼합기를 냉각시키는 인터쿨러(21) 등을 더 포함할 수도 있다. 본 도면에서는, 과급기의 일 예로서 터보차저(16)를 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 가스엔진 히트펌프(10)는 슈퍼차저를 구비할 수도 있다.
터보차저(16)는, 혼합기를 고온, 고압 상태로 압축시켜, 엔진(30)으로 공급할 수 있다. 예를 들면, 엔진(30)으로부터 배출되는 배기가스를 이용하여, 터보차저(16)의 터빈(17)이 회전할 수 있고, 터빈(17)에 연결된 블레이드(180)가 엔진(30)으로 유동하는 혼합기를 압축시킬 수 있다. 이때, 터빈(17)과 블레이드(18)는 하나의 회전축으로 연결될 수 있다.
인터쿨러(21)는, 공기 또는 물을 이용하여, 터보차저(16)를 거쳐 엔진(30)으로 공급되는 고온의 혼합기를 냉각할 수 있다.
히트펌프(±는, 실내유닛(20), 냉매를 압축시키는 적어도 하나의 압축기(50), 냉매와 실외공기를 열교환하는 실외열교환기(54), 냉매와 냉각수를 열교환하는 보조열교환기(56), 실내유닛(20)과 실외열교환기(54) 사이에 배치되어, 유동하는 냉매를 팽창시키는 팽창밸브(58), 유로변경밸브(64), 어큐물레이터(72) 등을 포함할 수 있다.
실내유닛(20)은, 냉매와 실내공기를 열교환하는 실내열교환기(미도시) 및/또는 열교환된 실내공기가 실내공간으로 유동하도록 회전하는 실내기팬(미도시)을 포함하여, 실내공간의 온도를 제어할 수 있다.
압축기(50)는, 엔진(30)에 연결되어, 엔진(30)의 동작에 따라 냉매를 압축할 수 있다. 예를 들면, 압축기(50)는 압축기측 구동풀리(52)에 연결될 수 있고, 엔진(30)의 구동에 의해 엔진측 구동풀리(32)가 회전하는 경우, 엔진측 구동풀리(32)에 연결된 압축기측 구동풀리(52)가 회전하여, 냉매가 압축될 수 있다.
실외열교환기(54)에는, 공기의 유동을 형성하는 실외기팬(54a)가 배치되어, 실외공기와 냉매를 열교환할 수 있다. 한편, 실외열교환기(54)에는, 공기로 냉각수를 냉각하는 방열기(71)가 배치될 수도 있다.
보조열교환기(56)는, 엔진(30)을 냉각하는 냉각수와 냉매를 열교환할 수 있고, 판형열교환기를 포함할 수 있다.
실내유닛(20)과 실외열교환기(54) 사이에는 제1 팽창밸브(58)가 배치될 수 있고, 실내유닛(20)과 보조열교환기(56) 사이에는 제2 팽창밸브(60)가 배치될 수 있다.
유로변경밸브(64)는, 히트펌프의 운전 모드에 따라, 압축기(50)에서 토출되는 고온, 고압의 냉매를, 실외열교환기(54)로 전달하거나, 실내유닛(20)으로 전달할 수 있다.
어큐물레이터(72)는, 유입되는 냉매에서 중 액상냉매를 분리하여, 기상냉매를 압축기(50)로 공급할 수 있다. 어큐물레이터(72)는, 액상냉매와 기상냉매를 분리하여, 기상냉매를 배출함에 따라, 냉매순환에 있어서, 저항체로서 동작할 수 있다.
냉각수순환부(²는, 냉각수를 순환시켜, 엔진(30)에서 발생하는 열을 흡수하고, 흡수된 열을 별도의 열교환기 등으로 통해 방출할 수 있다. 냉각수순환부(²는, 냉각수가 배기가스 열교환기(40) 및 엔진(30)을 순차적으로 통과하도록 동작함으로써, 배기가스에서 방출되는 열과, 엔진(30)에서 발생하는 열을 흡수할 수 있다.
냉각수순환부(²는, 냉각수를 순환시키거나, 냉각수의 유동속도를 조절하는 냉각수 펌프(60)를 포함할 수 있다.
냉각수순환부(²는, 냉매와 공기가 열교환하는 실외열교환기(54)의 일측에 배치되는 방열기(71) 및/또는 냉매와 냉각수가 열교환하는 보조열교환기(56)를 통해 냉각수를 냉각할 수 있다.
냉각수순환부(²는, 엔진(30)과 열교환된 냉각수를 방열기(71) 또는 보조열교환기(56)로 선택적으로 보내는 제1 삼방밸브(76)와, 제1 삼방밸브(76)의 상류에 배치되어, 엔진(30)에서 열교환된 냉각수를 냉각수펌프(70) 또는 제1 삼방밸브(76)로 보내는 제2 삼방밸브(78)를 더 포함할 수 있다.
엔진(30)에서 배출된 냉각수는, 엔진배출유로(82)를 통해 제2 삼방밸브(78)로 유입될 수 있고, 제2 삼방밸브(78)로 유입된 냉각수는 냉각수펌프(70) 또는 제1 삼방밸브(76)로 유동할 수 있다.
제1 삼방밸브(76)로 유입된 냉각수는, 실외열교환기 유입유로(86a)를 통해 방열기(71)로 공급되거나, 보조열교환기 유입유로(88a)를 통해 보조열교환기(56)로 공급될 수 있다.
방열기(71)에서 배출되어 실외열교환기 배출유로(86b)를 유동하는 냉각수와, 보조열교환기(56)에서 배출되어 보조열교환기 배출유로(88b)를 유동하는 냉각수는, 냉각수펌프 유입유로(90)로 유동하여, 냉각수펌프(70)로 유입될 수 있다.
냉각수펌프(70)에서 배출된 냉각수는, 냉각수펌프 배출유로(92)를 통해 배기가스 열교환기(40)로 유입될 수 있고, 배기가스 열교환기(40)에서 배출된 냉각수는 엔진유입유로(80)를 통해 엔진(30)으로 공급될 수 있다.
가스엔진 히트펌프(10)는, 배기가스 열교환기(40)의 출구 측에 배치되어, 배기가스의 소음을 저감하는 머플러(muffler), 머플러에서 생성된 응축수를 정화하는 드레인 필터 등을 더 포함할 수도 있다.
가스엔진 히트펌프(10)는, 각 구성의 전반적인 동작을 제어하는 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
제어부는, 가스엔진부(I), 히트펌프(II), 냉각수순환부(III) 등에 배치될 수도 있다.
제어부는, 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있고, 이에 포함된 프로세서를 이용하여, 가스엔진 히트펌프(10)의 동작 전반을 제어할 수 있다. 여기서, 프로세서는 CPU(central processing unit)과 같은 일반적인 프로세서일 수 있다. 물론, 프로세서는 ASIC과 같은 전용 장치(dedicated device)이거나 다른 하드웨어 기반의 프로세서일 수 있다.
도 3a 내지 3c는, 종래 엔진의 회전수의 변경에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
도 3a는, 종래 엔진(30)의 구동 정지 시, 엔진(30)의 목표 회전수의 변경에 따른 엔진(30)의 회전수의 변경을 나타내는 그래프이다.
도 3a를 참조하면, 종래에는 엔진(30)의 구동이 정지되는 경우, 엔진(30)의 목표 회전수가 0rpm으로 급격히 낮아지고, 엔진(30)의 목표 회전수의 변경에 따라, 엔진(30)의 회전수도 매우 짧은 시간(T)동안 0rpm으로 변경되는 것이 일반적이다.
도 3b를 참조하면, 가스엔진 히트펌프(10)가 과급기를 구비하지 않는 경우, 믹서(14)에서 공기와 연료가 혼합된 혼합기가 스로틀밸브(36)를 통해 엔진(30)으로 공급될 수 있다.
이때, 종래와 같이 엔진(30)의 회전수가 급격하게 0rpm으로 변경되는 경우, 믹서(14)와 스로틀밸브(36)를 연결하는 배관(310)과, 엔진(30)의 흡기 매니폴드(31) 내에 낮은 공연비의 혼합기가 잔류할 수 있다.
한편, 도 3c를 참조하면, 가스엔진 히트펌프(10)가 터보차저(16)를 구비하는 경우, 믹서(14)에서 공기와 연료가 혼합된 혼합기가 터보차저(16)로 공급되고, 터보차저(16)에서 고온, 고압 상태로 압축된 혼합기가 스로틀밸브(36)를 통해 엔진(30)으로 공급될 수 있다.
이때, 종래와 같이 엔진(30)의 회전수가 급격하게 0rpm으로 변경되는 경우, 믹서(14)와 터보차저(16)를 연결하는 배관(311) 내 압력이 터보차저(16)와 스로틀밸브(36)를 연결하는 배관(312) 내 압력보다 낮으므로, 혼합기가 엔진(30) 측에서 터보차저(16)으로 역류할 수 있고, 이로 인해 터보차저(16)의 블레이드(180)가 역회전될 수 있다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 가스엔진 히트펌프의 동작방법에 대한 순서도이다.
도 4를 참조하면, 가스엔진 히트펌프(10)는, S401 동작에서, 엔진(30)의 구동을 정지하는 명령을 수신할 수 있다. 예를 들면, 가스엔진 히트펌프(10)는, 모든 실내유닛(20)의 동작을 정지하는 사용자 입력이 수신되는 경우, 엔진(30)의 구동을 정지하는 명령이 수신된 것으로 판단할 수 있다.
가스엔진 히트펌프(10)는, S402 동작에서, 엔진(30)의 현재 회전수를 확인할 수 있다. 예를 들면, 가스엔진 히트펌프(10)는, 엔진(30)에 구비된 캠 센서 및/또는 크랭크 센서의 센싱 값에 기초하여, 엔진(30)의 현재 회전수를 산출할 수 있다.
가스엔진 히트펌프(10)는, S403 동작에서, 엔진(30)의 현재 회전수가 기 설정된 제1 기준 회전수를 초과하는지 여부를 판단할 수 있다. 여기서, 제1 기준 회전수는, 엔진(30)의 목표 회전수가 단계적으로 감소되는 구간을 결정하는 회전수(예: 900rpm)를 의미할 수 있다.
가스엔진 히트펌프(10)는, S404 동작에서, 엔진(30)의 현재 회전수가 기 설정된 제1 기준 회전수를 초과하는 경우, 엔진(30)의 현재 회전수에 기초하여, 제1 회전수를 결정할 수 있다. 여기서, 제1 회전수는, 엔진(30)의 목표 회전수의 결정에 사용되는 예비 목표 회전수를 의미할 수 있다.
예를 들면, 가스엔진 히트펌프(10)는, 엔진(30)의 현재 회전수보다 기 설정된 비율(예: 20%)만큼 낮은 회전수를 제1 회전수로 산출할 수 있다.
가스엔진 히트펌프(10)는, S405 동작에서, 제1 회전수가 제1 기준 회전수를 초과하는지 여부를 판단할 수 있다.
가스엔진 히트펌프(10)는, S406 동작에서, 제1 회전수가 제1 기준 회전수 이하인 경우, 제1 기준 회전수를 엔진(30)의 목표 회전수로 결정할 수 있다.
가스엔진 히트펌프(10)는, S407 동작에서, 제1 회전수가 제1 기준 회전수를 초과하는 경우, 제1 회전수를 엔진(30)의 목표 회전수로 결정할 수 있다.
한편, 가스엔진 히트펌프(10)는, 엔진(30)의 목표 회전수를 변경한 경우, S402 동작으로 분기하여, 엔진(30)의 현재 회전수를 다시 확인할 수 있고, 엔진(30)의 현재 회전수가 제1 기준 회전수에 도달할 때까지, 엔진(30)의 목표 회전수를 단계적으로 감소시킬 수 있다.
한편, 가스엔진 히트펌프(10)는, 엔진(30)의 목표 회전수가 변경된 정도에 대응하여, 믹서(14)에 공급되는 연료의 공급량이 변경되도록, 제로 가버너(11)에 포함된 밸브의 개도량을 제어할 수 있다. 예를 들면, 가스엔진 히트펌프(10)는, 엔진(30)의 현재 회전수보다 20% 감소된 제1 회전수가 엔진의 목표 회전수로 결정된 경우, 믹서(14)에 공급되는 연료의 공급량이 20% 감소되도록 제로 가버너(11)에 포함된 밸브의 개도량을 제어할 수 있다.
이때, 엔진(30)의 구동이 정지되는 동안에는 엔진(30)의 부하가 매우 낮으므로, 제로 가버너(11)에 포함된 밸브의 개도량의 변화에 따라, 엔진(30)에 공급되는 혼합기의 공연비가 높아지더라도, 엔진(30)은 희박연소 운전을 수행할 수 있다.
한편, 가스엔진 히트펌프(10)는, S408 동작에서, 엔진(30)의 현재 회전수가 제1 기준 회전수 이하인 경우, 믹서(14)에 대한 연료 공급이 차단되도록, 제로 가버너(11)에 포함된 밸브가 모두 폐쇄되도록 제어할 수 있다.
이때, 믹서(14)에 대한 연료 공급이 차단됨에 따라, 이후 엔진(30)은 믹서(14)와 스로틀밸브(36)를 연결하는 배관(310), 엔진(30)의 흡기 매니폴드(31), 믹서(14)와 터보차저(16)를 연결하는 배관(311), 터보차저(16)와 스로틀밸브(36)를 연결하는 배관(312) 등에 잔류하는 연료를 연소시킬 수 있고, 혼합기의 공연비가 매우 높아질 수 있다.
한편, 가스엔진 히트펌프(10)가 엔진(30)의 동력 및/또는 전동기(electric motor)에 의해 구동하는 슈퍼차저를 구비하는 경우, 상기 엔진의 현재 회전수가 상기 제1 기준 회전수 이하이면, 슈퍼차저를 구동하는 전동기의 동작을 정지시킬 수 있다.
가스엔진 히트펌프(10)는, S409 및 S410 동작에서, 엔진(30)의 현재 회전수를 확인할 수 있고, 엔진(30)의 현재 회전수가 기 설정된 제2 기준 회전수에 도달하는지 여부를 판단할 수 있다. 여기서, 제2 기준 회전수는, 엔진(30)에 포함된 점화플러그의 점화 정지 여부를 결정하는 회전수(예: 600rpm)를 의미할 수 있다.
가스엔진 히트펌프(10)는, S411 동작에서, 엔진(30)의 현재 회전수가 기 설정된 제2 기준 회전수에 도달하는 경우, 점화플러그의 점화가 정지되도록 제어할 수 있다.
이때, 점화플러그의 점화가 정지됨에 따라, 실린더 내에서 폭발 행정이 일어나지 않아, 실린더 내 온도가 낮아질 수 있다. 또한, 엔진(30)의 회전 관성에 의해 공기가 대부분인 혼합기가 배출됨에 따라, 믹서(14)와 스로틀밸브(36)를 연결하는 배관(310), 엔진(30)의 흡기 매니폴드(31), 믹서(14)와 터보차저(16)를 연결하는 배관(311), 터보차저(16)와 스로틀밸브(36)를 연결하는 배관(312) 등의 압력을 낮출 수 있다.
가스엔진 히트펌프(10)는, S412 동작에서, 엔진(30)의 구동 정지를 확인할 수 있다. 예를 들면, 가스엔진 히트펌프(10)는, 엔진(30)에 구비된 캠 센서 및/또는 크랭크 센서의 센싱 값에 기초하여, 엔진(30)의 구동 정지를 확인할 수 있다.
도 5는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른, 도 1의 가스엔진 히트펌프 중 일부 구성을 도시한 도면이고, 도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 유량검출부의 구성에 대한 설명에 참조되는 도면이다.
도 5 및 6을 참조하면, 가스엔진 히트펌프(10)는, 엔진(30)으로 공급되는 혼합기의 유량을 검출하는 유량검출부(500)를 더 포함할 수 있다.
유량검출부(500)는, 하우징(510), 엔진(30)으로 공급되는 혼합기에 의해 회전하는 팬(520), 팬(520)의 회전에 대응하는 신호를 출력하는 신호출력회로(530), 팬(520)과 신호출력회로(530)를 연결하는 회전축(540), 신호출력회로(530)의 위치를 고정하는 고정부(550) 등을 포함할 수 있다.
유량검출부(500)는, 믹서(14)의 출구 측 배관에 배치될 수 있다. 예를 들면, 믹서(14)의 출구 측에 배치되어, 믹서(14)에서 배출되는 혼합기의 유량을 검출할 수 있다. 이때, 유량검출부(500)의 하우징(510)의 직경(D)은, 믹서(14)의 출구 측에 연결되는 배관의 직경에 대응할 수 있다.
본 도면에서는, 하우징(510)의 형상을, 상단 및 하단이 개방된 원통 형상인 것으로 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
가스엔진 히트펌프(10)의 제어부는, 유량검출부(500)를 통해 검출되는 혼합기의 유량에 기초하여, 제로 가버너(12)의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들면, 제어부는, 엔진(30)에 공급되는 혼합기의 공연비가 기 설정된 경우에 있어서, 엔진(30)으로 공급되는 혼합기의 유량이 증가하는 만큼, 연료의 공급량이 증가되도록, 제로 가버너(11)에 포함된 밸브의 개도량을 제어할 수 있다.
제어부는, 엔진(30)의 목표 회전수가 변경되는 경우, 유량검출부(500)를 통해 검출되는 혼합기의 유량에 기초하여, 제로 가버너(12)의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들면, 엔진(30)의 목표 회전수가 단계적으로 낮아짐에 따라 연료의 공급량이 감소되도록 제로 가버너(11)에 포함된 밸브의 개도량이 감소하는 경우에 있어서, 엔진(30)으로 공급되는 혼합기의 유량이 감소하는 경우, 제어부는, 혼합기의 유량이 감소하는 만큼, 연료의 공급량이 더 감소되도록 제로 가버너(11)에 포함된 밸브의 개도량을 제어할 수 있다.
상기와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 엔진(30)의 구동 정지 시, 엔진(30)의 회전수가 단계적으로 낮아지도록 제어하고, 소정 기준 회전수에 도달하는 경우, 믹서(14)에 대한 연료 공급이 감소 및 차단되도록 제로 가버너(12)의 동작을 제어함으로써, 흡기 매니폴드(31) 등에 잔류하는 혼합기를 안정적으로 연소 및 배기할 수 있어, 낮은 공연비의 혼합기가 엔진(30)의 흡기 매니폴드(31) 등에 잔류하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 믹서(14)에서 엔진(30)으로 공급되는 혼합기에 의해 회전하는 팬(520)의 회전속도에 기초하여, 믹서(14)에서 엔진(30)으로 공급되는 혼합기의 유량을 추가적인 전력 소모 없이 검출할 수 있어, 엔진(30)의 목표 회전수가 변경되는 경우, 검출되는 혼합기의 유량에 따라 제로 가버너(12)의 동작을 정확히 제어할 수 있다.
첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
마찬가지로, 특정한 순서로 도면에서 동작들을 묘사하고 있지만, 이는 바람직한 결과를 얻기 위하여 도시된 그 특정한 순서나 순차적인 순서대로 그러한 동작들을 수행하여야 한다거나, 모든 도시된 동작들이 수행되어야 하는 것으로 이해되어서는 안 될 수 있다. 특정한 경우, 멀티태스킹과 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.

Claims (10)

  1. 공기와 연료가 혼합된 혼합기를 연소시키는 점화플러그를 포함하는 엔진;
    상기 엔진에 연결되고, 상기 엔진의 동작에 따라 냉매를 압축하는 압축기;
    상기 공기와 상기 연료를 혼합하여 상기 엔진 측으로 공급하는 믹서;
    밸브를 구비하여, 상기 믹서에 대한 상기 연료의 공급량을 조절하는 제로 가버너;
    상기 믹서와 상기 엔진 사이에 배치되어, 상기 엔진으로 유입되는 상기 혼합기의 유량을 조절하는 스로틀밸브; 및
    제어부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 엔진의 구동을 정지하는 명령이 수신되는 경우, 상기 엔진의 현재 회전수를 확인하고,
    상기 엔진의 현재 회전수가 제1 기준 회전수를 초과하는 경우, 상기 엔진의 현재 회전수가 상기 제1 기준 회전수에 도달하도록, 상기 엔진의 목표 회전수를 변경하고,
    상기 엔진의 목표 회전수의 변경에 대응하여, 상기 제로 가버너에 포함된 상기 밸브의 개도량을 제어하고,
    상기 엔진의 현재 회전수가 상기 제1 기준 회전수보다 작은 제2 기준 회전수에 도달하는 경우, 상기 점화플러그의 점화가 정지되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 가스엔진 히트펌프.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 엔진의 현재 회전수가 상기 제1 기준 회전수 이하인 경우, 상기 믹서에 대한 상기 연료의 공급이 차단되도록, 상기 제로 가버너에 포함된 상기 밸브가 폐쇄되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 가스엔진 히트펌프.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 엔진의 현재 회전수가 상기 제1 기준 회전수를 초과하는 경우, 상기 엔진의 목표 회전수가 단계적으로 낮아지도록, 상기 엔진의 목표 회전수를 결정하고,
    상기 엔진의 목표 회전수의 변경에 대응하여, 상기 제로 가버너에 포함된 상기 밸브의 개도량이 단계적으로 작아지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 가스엔진 히트펌프.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 엔진의 현재 회전수가 상기 제1 기준 회전수를 초과하는 경우, 상기 엔진의 현재 회전수보다 기 설정된 비율만큼 낮은 제1 회전수를 산출하고,
    상기 제1 회전수가 상기 제1 기준 회전수 이상인 경우, 상기 제1 회전수를 상기 엔진의 목표 회전수로 결정하고,
    상기 제1 회전수가 상기 제1 기준 회전수 미만인 경우, 상기 제1 기준 회전수를 상기 엔진의 목표 회전수로 결정하는 것을 특징으로 하는 가스엔진 히트펌프.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 믹서와 상기 스로틀밸브 사이에 배치되어, 상기 믹서에서 토출되는 상기 혼합기를 압축하여 상기 스로틀밸브에 공급하는, 슈퍼차저 및 터보차저 중 적어도 하나를 구비하는 과급기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스엔진 히트펌프.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 과급기가 상기 슈퍼차저를 구비하고, 상기 엔진의 현재 회전수가 상기 제1 기준 회전수 이하인 경우, 상기 슈퍼차저를 구동하는 전동기의 동작이 정지되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 가스엔진 히트펌프.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 엔진으로 공급되는 상기 혼합기에 의해 회전하는 팬을 구비하고, 상기 팬의 회전속도에 기초하여 상기 엔진으로 공급되는 상기 혼합기의 유량을 검출하는 유량검출부를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 엔진의 목표 회전수가 변경되는 경우, 상기 유량검출부를 통해 검출되는 상기 혼합기의 유량에 기초하여, 상기 제로 가버너의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 가스엔진 히트펌프.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 혼합기의 유량 감소에 대응하여, 상기 제로 가버너에 포함된 상기 밸브의 개도량이 작아지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 가스엔진 히트펌프.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 유량검출부는, 상기 믹서의 출구 측에 배치되는 것을 특징으로 하는 가스엔진 히트펌프.
  10. 가스엔진 히트펌프의 동작방법에 있어서,
    엔진의 구동을 정지하는 명령이 수신되는 경우, 상기 엔진의 현재 회전수를 확인하는 동작;
    상기 엔진의 현재 회전수가 제1 기준 회전수를 초과하는 경우, 상기 엔진의 현재 회전수가 상기 제1 기준 회전수에 도달하도록, 상기 엔진의 목표 회전수를 변경하는 동작;
    상기 엔진의 목표 회전수의 변경에 대응하여, 공기와 연료를 혼합하여 상기 엔진 측으로 공급하는 믹서에 대한 상기 연료의 공급량을 조절하는 제로 가버너에 포함된 상기 밸브의 개도량을 제어하는 동작; 및
    상기 엔진의 현재 회전수가 상기 제1 기준 회전수보다 작은 제2 기준 회전수에 도달하는 경우, 상기 엔진의 점화플러그의 점화가 정지되도록 제어하는 동작을 포함하는 가스엔진 히트펌프의 동작방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3867919A (en) * 1973-02-05 1975-02-25 Ford Motor Co Anti-dieseling control
JPH06200829A (ja) 1993-01-08 1994-07-19 Kubota Corp ガスエンジンのミキサ制御方法及びミキサ制御装置
DE59709866D1 (de) * 1997-10-31 2003-05-22 Swatch Group Man Services Ag B Verfahren zur Verminderung des Schadstoffausstosses einer Brennkraftmaschine
DE19852228A1 (de) * 1998-11-12 2000-05-18 Bayerische Motoren Werke Ag Verfahren und Vorrichtung zum kontrollierten Abstellen eines Verbrennungsmotors
US6474291B2 (en) * 2000-12-19 2002-11-05 Visteon Global Technologies, Inc. Clean shutdown for internal combustion engine with variable valve timing
KR100707328B1 (ko) * 2005-01-18 2007-04-13 닛산 지도우샤 가부시키가이샤 내연 기관의 시동 장치
JP5577183B2 (ja) * 2010-08-05 2014-08-20 ヤンマー株式会社 ガスエンジンの掃気運転方法
CN103443436B (zh) * 2011-03-31 2016-08-24 三菱重工业株式会社 气体发动机的控制装置
US20140366840A1 (en) * 2013-06-17 2014-12-18 Caterpillar Motoren GmbH & Co. KG. Fuel Apportionment for Multi Fuel Engine System
DE102014204086A1 (de) * 2013-07-15 2015-01-15 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine
WO2016069617A1 (en) * 2014-10-28 2016-05-06 Colorado State University Research Foundation Gaseous fuel consuming engine controlling systems
US10202926B2 (en) * 2016-09-16 2019-02-12 Ge Global Sourcing Llc Methods and system for diagnosing an engine component based on an engine speed profile during an engine shutdown event
EP3343006B1 (en) * 2017-01-03 2021-07-28 LG Electronics Inc. Method of controlling engine
KR101915990B1 (ko) 2017-01-03 2018-11-07 엘지전자 주식회사 열병합 발전 시스템 및 그 제어방법
EP3343004B1 (en) * 2017-01-03 2024-06-12 LG Electronics Inc. Method of controlling engine and engine generation system using the same
KR101954149B1 (ko) * 2017-01-03 2019-03-05 엘지전자 주식회사 열병합 발전 시스템 및 그 제어방법
JP6885354B2 (ja) * 2018-02-14 2021-06-16 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
KR102575142B1 (ko) * 2018-03-07 2023-09-06 현대자동차주식회사 엔진의 시동 오프시 진동 저감 장치 및 그 방법
EP3613962B1 (en) 2018-08-24 2022-03-09 Lg Electronics Inc. Heat pump system and method for controlling the same
US11572844B2 (en) * 2020-02-24 2023-02-07 Ford Global Technologies, Llc Methods and system for stopping an internal combustion engine

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