KR20220138407A - 복수의 배기 가스 재순환 냉각기의 관리를 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

복수의 배기 가스 재순환 냉각기의 관리를 위한 시스템 및 방법 Download PDF

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KR20220138407A
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론 유진 닉스
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인니오 워케샤 가스 엔진스 인크.
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Abstract

시스템이 제공된다. 시스템은 산업용 연소 기관 및 배기 가스 재순환(EGR) 시스템에 통신 가능하게 결합된 제어부를 포함한다. EGR 시스템은 산업용 연소 기관에 의해 생성된 배기 가스를 적어도 하나의 배기 시스템으로부터 적어도 하나의 흡기 시스템으로 보내도록 구성된다. EGR 시스템은 복수의 EGR 회로를 포함하며, 복수의 EGR 회로의 각각의 EGR 회로는 고온 비응축 냉각기, 저온 응축 냉각기, 단열 기액 분리기, 및 재가열기 중 적어도 2개를 포함하는 EGR 냉각기 유닛을 포함한다. 제어부는 프로세서 및 하나 이상의 프로세서 실행 가능 루틴을 인코딩하는 비일시적 메모리를 포함한다. 하나 이상의 루틴은, 프로세서에 의해 실행될 때, 제어부가 산업용 연소 기관과 EGR 시스템 모두의 작동을 제어하도록 한다.

Description

복수의 배기 가스 재순환 냉각기의 관리를 위한 시스템 및 방법
본원에 개시된 대상은 내연 기관에 관한 것으로, 보다 상세하게는 산업용 내연 기관용의 복수의 배기 가스 재순환 냉각기의 관리에 관한 것이다.
배기 가스 재순환(EGR)은 배기 가스 중 일부를 내연 기관으로부터 내연 기관의 연소실로, 예를 들어, 내연 기관의 하나 이상의 실린더로 다시 도입하는 것을 포함한다. EGR은, 예를 들어, 산화질소(NO) 및 이산화질소(NO2)와 같은 질소 산화물(이하 NOx로 총칭함)의 형성을 감소시키는 데 사용될 수 있다. 배기 가스는 실질적으로 불활성이다. 따라서, 배기 가스 중 일부를 내연 기관의 연소실로 도입하는 것은 연소될 연료와 공기의 혼합물을 희석시켜, 결과적으로 피크 연소 온도를 낮추며 산소 과잉을 감소시킨다. 그 결과, NOx의 농도는 온도가 높아질수록 높아지기 때문에, 내연 기관에 의해 생성되는 NOx의 양이 감소된다. 따라서, EGR은 내연 기관의 연소 동안 생성되는 NOx의 양을 감소 또는 제한한다.
원래의 청구 대상과 상응하는 범위의 특정 실시예가 아래에 요약된다. 이들 실시예는 청구 대상의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다. 오히려, 이들 실시예는 단지 대상의 가능한 형태에 대한 간략한 요약을 제공하기 위한 것이다. 실제로, 대상은 아래에 설명된 실시예와 유사하거나 상이할 수 있는 다양한 형태를 포함할 수 있다.
제1 실시예에서, 시스템이 제공된다. 시스템은 적어도 하나의 흡기 시스템 및 적어도 하나의 배기 시스템을 포함하는 산업용 연소 기관을 포함한다. 시스템은 또한, 상기 산업용 연소 기관에 결합되며, 상기 산업용 연소 기관에 의해 생성된 배기 가스를 상기 적어도 하나의 배기 시스템으로부터 상기 적어도 하나의 흡기 시스템으로 보내도록 구성된 배기 가스 재순환(EGR) 시스템을 포함한다. 상기 EGR 시스템은 제1 EGR 회로를 따라 배치된 상기 산업용 연소 기관의 제1 실린더 세트용 제1 EGR 냉각기 유닛을 포함한다. 상기 EGR 시스템은 또한, 제2 EGR 회로를 따라 배치된 상기 산업용 연소 기관의 제2 실린더 세트용 제2 EGR 냉각기 유닛을 포함한다. 상기 제1 EGR 냉각기 유닛과 제2 EGR 냉각기 유닛은 각각, 고온 비응축 냉각기, 저온 응축 냉각기, 단열 기액 분리기, 및 재가열기 중 적어도 2개를 포함한다. 상기 제1 EGR 냉각기 유닛 및 제2 EGR 냉각기 유닛은, 상기 제1 EGR 회로와 제2 EGR 회로 각각으로부터 상기 산업용 연소 기관으로의 배기 가스의 유동을 가능하게 하도록 구성된, 제1 EGR 밸브 및 제2 EGR 밸브와 각각 결합된다. 시스템은 상기 산업용 연소 기관 및 상기 EGR 시스템에 통신 가능하게 결합된 제어부를 추가로 포함한다. 상기 제어부는 프로세서 및 하나 이상의 프로세서 실행 가능 루틴을 인코딩하는 비일시적 메모리를 포함한다. 상기 하나 이상의 루틴은, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 제어부가, 액추에이터로 전송된 제어 신호를 통해, 상기 제1 EGR 밸브와 제2 EGR 밸브를 조절함으로써 상기 산업용 연소 기관으로의 배기 가스의 유동을 관리하도록 한다.
제2 실시예에서, 시스템이 제공된다. 시스템은 산업용 연소 기관 및 배기 가스 재순환(EGR) 시스템에 통신 가능하게 결합된 제어부를 포함한다. 상기 EGR 시스템은 상기 산업용 연소 기관에 의해 생성된 배기 가스를 적어도 하나의 배기 시스템으로부터 적어도 하나의 흡기 시스템으로 보내도록 구성되며, 상기 EGR 시스템은 복수의 EGR 회로를 포함하며, 상기 복수의 EGR 회로의 각각의 EGR 회로는 고온 비응축 냉각기, 저온 응축 냉각기, 단열 기액 분리기, 및 재가열기 중 적어도 2 개를 포함하는 EGR 냉각기 유닛을 포함한다. 상기 제어부는 프로세서 및 하나 이상의 프로세서 실행 가능 루틴을 인코딩하는 비일시적 메모리를 포함한다. 상기 하나 이상의 루틴은, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 제어부가, 액추에이터로 전송된 제어 신호를 통해, 상기 산업용 연소 기관으로의 배기 가스의 유동을 조정하도록 상기 복수의 EGR 회로를 따라 배치된 개개의 EGR 밸브를 완전히 개방하며 상기 개개의 EGR 밸브 하류의 상기 복수의 EGR 회로에 의해 공유되는 공유 EGR 밸브를 조절함으로써, 상기 산업용 연소 기관으로의 배기 가스의 유동을 조정하도록 상기 공유 EGR 밸브를 완전히 개방하며 상기 개개의 EGR 밸브를 조절하거나, 상기 산업용 연소 기관으로의 배기 가스의 유동을 조정하도록 상기 개개의 EGR밸브와 상기 공유 EGR 밸브를 부분적으로 개방함으로써 상기 산업용 연소 기관으로의 배기 가스의 유동을 관리하도록 한다.
제3 실시예에서, 방법이 제공된다. 방법은 산업용 연소 기관 및 배기 가스 재순환(EGR) 시스템에 통신 가능하게 결합되며, 비일시적 메모리 및 프로세서를 포함하는 제어부를 이용하여 제어 신호를 통해, 상기 산업용 연소 기관의 제1 냉간 시동 동안 상기 EGR 시스템의 복수의 EGR 회로 중 단 하나의 EGR 회로를 초기에 활성화한 다음, 후속적으로 상기 제어부가 센서로부터 수신된 피드백에 기초하여 상기 산업용 연소 기관의 작동 파라미터가 지정된 범위의 외부 한계에 접근하고 있음을 검출할 때 상기 복수의 EGR 회로의 각각의 EGR 회로를 활성화하는 단계를 포함한다. 방법은 또한, 상기 제어 신호를 통해, 상기 산업용 연소 기관의 제1 냉간 시동 동안 활성화되지 않았던 상기 복수의 EGR 회로 중 어느 것이든 상기 산업용 연소 기관의 제2 냉간 시동 동안 초기에 활성화하며, 상기 제1 냉간 시동 동안 초기에 활성화되었던 상기 EGR 회로를 상기 산업용 연소 기관의 후속 열간 시동 동안 초기에 활성화하는 단계를 포함하며, 상기 제2 냉간 시동 또는 상기 후속 열간 시동은 상기 제1 냉간 시동 후의 다음 시동이며, 상기 복수의 EGR 회로의 각각의 EGR 회로는 복수의 기능성 섹션을 포함하는 EGR 냉각기 유닛을 포함한다.
본 대상의 이러한 그리고 기타 특징, 양태, 및 이점이, 유사한 문자가 도면 전체에 걸쳐 유사한 부분을 나타내는, 첨부 도면을 참조하여 이하의 상세한 설명을 읽음으로써 더 잘 이해될 것이다:
도 1은 일 실시예에 따른 엔진 구동식 발전 시스템의 블록도이며;
도 2는 일 실시예에 따른 엔진 구동식 발전 시스템에 사용하기 위한 엔진 제어 모듈(ECM)의 개략도이며;
도 3은 일 실시예에 따른, 저압 루프 EGR 시스템을 이용하는 도 1의 엔진 구동식 발전 시스템의 개략도이며;
도 4는 일 실시예에 따른, (예컨대, 흡기 매니폴드를 공유하는) 저압 루프 EGR 시스템을 이용하는 도 1의 엔진 구동식 발전 시스템의 개략도이며;
도 5는 일 실시예에 따른, (예컨대, 흡기 매니폴드와 배기 매니폴드를 공유하는) 저압 루프 EGR 시스템을 이용하는 도 1의 엔진 구동식 발전 시스템의 개략도이며;
도 6은 일 실시예에 따른, 고압 루프 EGR 시스템을 이용하는 도 1의 엔진 구동식 발전 시스템의 개략도이며;
도 7은 일 실시예에 따른, (예컨대, 흡기 매니폴드를 공유하는) 고압 루프 EGR 시스템을 이용하는 도 1의 엔진 구동식 발전 시스템의 개략도이며;
도 8은 일 실시예에 따른, (예컨대, 흡기 매니폴드와 배기 매니폴드를 공유하는) 저압 루프 EGR 시스템을 이용하는 도 1의 엔진 구동식 발전 시스템의 개략도이며;
도 9는 일 실시예에 따른, 도 1의 엔진 구동식 발전 시스템의 순차적인 예열 동안의 EGR 시스템의 이용을 위한 방법의 흐름도이며; 및
도 10은 일 실시예에 따른, 도 2의 ECM의 기능적 작동의 개략도이다.
본 대상의 하나 이상의 특정 실시예가 아래에 설명될 것이다. 이들 실시예의 간결한 설명을 제공하기 위한 노력의 일환으로, 실제 구현의 모든 특징이 본 명세서에서 설명되지 않을 수 있다. 임의의 공학 또는 설계 프로젝트에서와 같이 임의의 이러한 실제 구현의 개발에 있어서, 시스템 관련 및 비즈니스 관련 제약의 준수와 같은, 구현마다 다를 수 있는 개발자의 특정 목표를 달성하기 위해 수많은 구현-특정 결정이 이루어져야 한다는 점을 이해하여야 한다. 더욱이, 이러한 개발 노력은 복잡하고 시간이 많이 소요될 수 있긴 하지만, 그럼에도 불구하고, 본 개시의 이점을 취하는 통상의 기술자에게는 일상적으로 이루어지는 설계, 제조 및 제작일 것이라는 점을 이해하여야 한다.
본 대상의 다양한 실시예의 요소를 도입할 때, 부정관사, 정관사 및 "상기(said)"는 요소가 하나 이상이라는 것을 나타내기 위한 것이다. "포함하는", "구비하는" 및 "갖는"이라는 용어는 포함의 의미를 나타내기 위한 것이며, 또한 나열된 요소 이외의 추가의 요소가 있을 수 있다는 것을 나타내기 위한 것이다.
본 개시의 실시예는 산업용 연소 기관(예컨대, 2 메가와트(MW)의 전력을 생성하도록 구성됨)용의 배기 가스 재순환(EGR) 시스템의 제어 또는 관리를 가능하게 한다. 더 상세히 후술되는 바와 같이, EGR 시스템은 복수의 기능상 섹션을 포함하는 EGR 냉각기 유닛을 각각 포함하는 복수의 EGR 회로를 포함한다. 예컨대, 각각의 EGR 냉각기 유닛은 이하의 섹션, 즉 고온 비응축 냉각기, 저온 응축 냉각기, 단열 기액 분리기, 및 재가열기 중 적어도 2개를 포함할 수 있다. 또한, 각각의 EGR 회로는 개방될 때 배기 가스가 개개의 EGR 냉각기 유닛 내부의 각각의 냉각기를 우회할 수 있게 하는 자동 온도 조절식 바이패스 밸브를 포함할 수 있다. 제어부는 산업용 연소 기관과 EGR 시스템 모두에 통신 가능하게 결합되어, 산업용 연소 기관과 EGR 시스템 모두의 작동 제어를 가능하게 한다. 복수의 EGR 회로(및 EGR 냉각기 유닛)의 관리는 중복성 및 추가 용량 뿐만 아니라 추가 기능을 제공한다. 예컨대, 더 상세히 후술되는 바와 같이, 복수의 EGR 냉각기 유닛은 EGR 열 제거(heat rejection)의 온라인 조작을 가능하게 하며, 다른 EGR 회로가 비활성화되면 엔진의 출력이 감소되는 동안(즉, 엔진이 최대 전력 미만으로 작동되는 동안) 하나의 EGR 회로를 이용하는 것을 가능하게 하며, EGR 분배 관리, 순차적인 예열(warm-up), 및 기타 기능을 가능하게 한다.
엔진 구동식 발전 시스템(10)의 일 예가 도 1에 도시되어 있다. 엔진이 전력을 생성 및 출력하지만, 전력이 발전, 가스 압축, 기계적 구동, 열병합(예컨대, 열과 전력의 조합) 발전, 삼중(예컨대, 온실 용례용의 열, 전력, 및 산업용 화학 물질의 조합) 발전, 또는 기타 용례에 적용될 수 있다는 점에 주목하여야 한다. 시스템은 배기 가스 재순환(EGR) 시스템(14)에 결합된 엔진(12)(예컨대, 왕복식 내연 기관)을 포함한다. 시스템(10)은 고정형 용례(예컨대, 산업용 발전 기관 또는 고정형 왕복식 내연 기관)에서 이용하기에 적합하다. 특정 실시예에서이긴 하지만, 설명된 기술이 이동형 용례(예컨대, 해양 또는 기관차)에 이용될 수 있다. 특정 실시예에서, 시스템(10)이 2 메가와트(MW)보다 큰 전력을 생성할 수 있다. 다른 실시예에서는, 시스템(10)이 2 MW 미만의 전력(예컨대, 1 MW 내지 2 MW의 전력, 또는 심지어 1 MW 미만의 전력)을 생성할 수 있다. 시스템(10)은 또한, EGR을 희석제로서 이용하면서 화학양론적 공기 연료 등가비(예컨대, λ=1)로 엔진(12)을 작동시킬 수 있다. 화학양론적 조건 하에서 엔진(12)을 작동시키면 배기 가스 후처리 시스템(예컨대, 삼원 촉매)이 방출물을 감소시키기 위해 시스템(10)에 의해 이용될 수 있다. 일부 작동 모드에서는 람다 설정값이 풍부할 수 있다(예컨대, λ가 1.0 미만)는 점에 주목하여야 한다. 실제 λ의 주요 결정자는 배기 가스 후처리 시스템으로부터의 방출물 출력(일반적으로 "스택 아웃(stack-out)"이라고 함)에 의해 지시된다. 특정 실시예에서는, 작동이 원하는 "스택 아웃" 방출물을 달성하기 위해 특정 주파수에서 특정 λ 값을 목표로 하거나, λ 범위 내에서 디더링(dithering)할 수 있다. 0.96 내지 1.04의 λ로 화학양론적/농후 연소 엔진을 작동시키는 것이 전형적이지만, 이것은 주로 특정 배기 가스 후처리 시스템(예컨대, 귀금속량(precious metal loading), 코팅, 온도 등)에 의해 결정된다. λ의 변동은 EGR 시스템(14)에 ECM(16)에 의해 설명되는 동적 영향을 미친다. 특정 실시예에서는, 시스템(10)이 또한, 희석제로서의 EGR 및 배기 가스 후처리 시스템(예컨대, 양방향 산화 촉매 변환기("Oxi-Cat") 및/또는 촉매(예컨대, 이것으로 제한될 필요는 없지만 암모니아 또는 요소)에 환원제를 능동적으로 주입하는 선택적 촉매 환원(SCR))을 이용함과 동시에 희박 연소 조건 하에서 엔진을 작동시킬 수 있다.
더 상세히 후술되는 바와 같이, 열 제거 요건 및 EGR 냉각기의 물리적 크기로 인해, EGR 시스템(14)은 복수의 EGR 회로를 포함할 수 있으며, 각각의 EGR 회로가 EGR 냉각기 유닛을 포함한다. 각각의 EGR 냉각기 유닛은 복수의 기능성 섹션을 포함할 수 있다. EGR 시스템(14)은 고압 루프 EGR 시스템(예컨대, 배기 가스가 터보 과급기의 터빈의 상류로부터 방향 전환되어 압축기 이후의 흡기 시스템으로 재도입된다) 또는 저압 루프 EGR 시스템(예컨대, 배기 가스가 터보 과급기의 터빈의 하류로부터 방향 전환되어 터보 과급기의 압축기 이전의 흡기 시스템으로 재도입된다)을 이용할 수 있다. EGR 시스템(14)이 복수의 EGR 회로/냉각기 유닛을 이용하면 시스템(14)의 관리 자유도가 증가되어, 중복성, 추가 용량 및 추가 기능이 생성된다. 예컨대, 복수의 EGR 냉각기 유닛은 EGR 열 제거의 온라인 조작을 가능하게 하며, 다른 EGR 회로가 비활성화되면 엔진의 출력이 감소되는 동안 하나의 EGR 회로가 이용되는 것을 가능하게 하며, EGR 분배 관리, 순차적인 예열, 및 기타 기능을 가능하게 한다.
엔진(12)은 2-행정 엔진, 4-행정 엔진, 또는 다른 유형의 엔진(12)일 수 있다. 특히, 실시예에서는, 엔진(12)이 4-행정 엔진이다. 엔진(12)은 또한, V, W, VR(일명 V-자형 인라인(Vee-Inline))의 하나의 실린더 뱅크(예컨대, 인라인) 또는 그 이상의 실린더 뱅크(예컨대, 좌측 및 우측 실린더 뱅크), 또는 WR 실린더 뱅크 구성의 임의의 개수(예컨대, 1개 내지 24개)의 연소실, 피스톤, 및 관련 실린더를 포함할 수 있다. 예컨대, 특정 실시예에서는, 시스템(8)이 실린더에서 왕복 운동하는 6개, 8개, 12개, 16개, 20개, 24개 또는 그 이상의 피스톤을 구비한 대규모 산업용 왕복식 엔진을 포함할 수 있다. 이러한 일부 경우에, 실린더 및/또는 피스톤 직경이 대략 13.5~31 센티미터(cm)일 수 있다.　특정 실시예에서는, 실린더 및/또는 피스톤이 상기 범위 밖의 직경을 가질 수 있다. 엔진(12)에 의해 이용되는 연료는, 예를 들어 천연 가스, 관련 석유 가스, 수소(H2), 프로판(C3H8), 바이오가스, 하수 가스, 매립 가스, 탄광 가스, 부탄(C4H10), 암모니아(NH3)와 같은 임의의 적합한 기상 연료일 수 있다. 연료에는 가솔린, 디젤, 메탄올 또는 에탄올 연료와 같은 다양한 액체 연료도 포함될 수 있다. 연료는 고압(블로우 스루(blow-through)) 연료 공급 시스템 또는 저압(드로우 스루(draw-through)) 연료 공급 시스템 또는 직접 분사를 통해 유입될 수 있다. 특정 실시예에서는, 엔진(12)이 스파크 점화를 이용할 수 있다. 다른 실시예에서는, 엔진(12)이 압축 점화를 이용할 수 있다.
시스템(10)은 엔진(12) 및 EGR 시스템(14)과 통신하도록 작동 가능하게 결합된 엔진 제어 모듈(ECM) 또는 엔진 제어 유닛(ECU)(16)(예컨대, 제어부)을 포함한다. 또한, ECM(16)은 하나 이상의 센서(18) 및 하나 이상의 액추에이터(20)와 통신하도록 작동 가능하게 결합된다. ECM(16)은 동일한 또는 별도의 하우징에 수용된 단일 제어부 또는 복수의 제어부일 수 있다. 센서(18)는 엔진(12)의 하나 이상의 구성요소, EGR 시스템(14), 또는 엔진 시스템(10)의 다른 구성요소에 결합될 수 있으며, 엔진(12), EGR 시스템(14), 및/또는 엔진 시스템(10)의 하나 이상의 작동 특성을 감지하여 상기 작동 특성을 나타내는 신호를 출력할 수 있다. 전형적인 엔진 작동 특성의 몇 가지 예에는 엔진 속도; 흡기 매니폴드 절대 압력(IMAP) 또는 흡기 매니폴드 밀도(IMD)와 같은 토크 표시 특성; 브레이크 평균 유효 압력(BMEP) 또는 지시 평균 유효 압력(IMEP) 또는 기타 추정값과 같은 엔진으로의 입력값으로부터 결정되는 엔진의 전력 출력을 나타내는 특성; 배기 가스 산소 함량과 같은 엔진의 공기 대 연료 등가 비율을 나타내는 특성; 주변 온도 및/또는 엔진 온도; 주변 압력; 주변 습도; 기타 등등이 포함된다. 센서(18)에 의해 측정될 수 있는 다른 특성의 몇가지 예에는 엔진 출력부, 예를 들어, 엔진에 의해 구동되는 발전기로부터의 엔진의 전력 출력, 엔진에 의해 구동되는 압축기의 처리량 및 압력, 로드셀로 측정된 엔진 부하 및 기타 등등이 포함된다. 액추에이터(20)는 엔진(12), EGR 시스템(14), 및 기타 엔진 시스템 구성요소를 제어하는 데 사용되는 다양한 엔진 시스템 구성요소(구체적으로 도시되지 않음)를 제어하도록 구성된다. 전형적인 엔진 구성요소의 몇가지 예에는 스로틀, 터보 과급기, 터보 과급기 압축기 바이패스 또는 웨이스트게이트(wastegate), 조정 가능한 연료 혼합기와 같은 공기/연료 조절 장치, 연료 압력 조절기, 연료 인젝터, 기화기, 하나 이상의 EGR 밸브 및 기타 등등이 포함된다. ECM(16)이 또한, 다른 구성요소(22)와 통신하도록 결합될 수 있다. 다른 구성요소(22)의 몇가지 예에는 사용자가 ECM(16)에게 문의할 수 있도록 하거나 ECM(16)에 데이터 또는 명령을 입력할 수 있도록 하는 사용자 인터페이스, 엔진 또는 엔진 시스템의 작동 특성 이외의 정보를 감지하는 하나 이상의 외부 센서, ECM(16)이 시스템의 특성을 전달할 수 있는 모니터링 또는 진단 장비, 엔진에 의해 구동되는 부하체(예컨대, 발전기, 압축기 또는 기타 부하체) 및 기타 등등이 포함될 수 있다.
도 2를 참조하면, ECM(16)은 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체 또는 메모리(26)에 작동 가능하게 결합된 프로세서(24)를 포함한다. 컴퓨터 판독 가능 매체(26)는 ECM(16)으로부터 완전히 또는 부분적으로 제거 가능할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체(26)는 프로세서(24)가 본원에 설명된 방법 중 하나 이상을 수행하는 데 사용하는 명령을 포함한다. 보다 구체적으로, 메모리(26)는 랜덤 액세스 메모리(RAM)와 같은 휘발성 메모리, 및/또는 읽기 전용 메모리(ROM), 광학 드라이브, 하드 디스크 드라이브, 또는 솔리드 스테이트 드라이브와 같은 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 추가적으로, 프로세서(24)는 하나 이상의 주문형 집적 회로(ASIC), 하나 이상의 필드 프로그래밍 가능 게이트 어레이(FPGA), 하나 이상의 범용 프로세서, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 또한, 프로세서라는 용어는 당업계에서 프로세서로 지칭되는 집적 회로로만 제한되는 것이 아니라, 컴퓨터, 프로세서, 마이크로제어부, 마이크로컴퓨터, 프로그래밍 가능 논리 제어부, 애플리케이션 특정 집적 회로, 및 기타 프로그래밍 가능 회로를 광범위하게 지칭한다. ECM(16)은, 예를 들어, 센서(18), 액추에이터(20), 및 다른 구성요소(22)로부터 하나 이상의 입력 신호(input1....inputn)를 수신할 수 있으며, 예를 들어, 센서(18), 액추에이터(20), 및 다른 구성요소(22)로 하나 이상의 출력 신호(output1... outputn)를 출력할 수 있다.
ECM(16)은 엔진(12)(도 1)을 지정된 작동 상태, 예를 들어, 지정된 속도, 토크 출력, 또는 기타 지정된 작동 상태로 작동시키며, 엔진을 정상 상태 작동으로 유지한다. 이를 위해, ECM(16)은 센서(18)로부터 엔진 상태 파라미터를 포함한 입력값을 수신하며, 엔진(12)을 작동시키기 위해 액추에이터(20)를 제어하도록 되어 있는 하나 이상의 액추에이터 제어 신호를 결정하며 출력한다. ECM(16)은, 더 상세히 후술되는 바와 같이, 또한 센서(18)로부터의 입력값에 기초하여 EGR 시스템(14)을 작동시킨다. 이하, 즉, 코리올리(Coriolis) 유량계, 열선 풍속계, 층류 유량계, 초음파 유량계, 와류 발산식 유량계, 차압(엔진, EGR 회로, 또는 개별 구성요소에 걸친 ΔP), 및 순차법(net difference method)(전력용 연료, λ용 공기, 속도 밀도 총계)은 ECM(16)이 EGR 흐름의 양 또는 속도를 추정하거나 계산하는 데 이용할 수 있는 소스(source)(예컨대, 센서, 기술 등)의 비제한적인 예이다. 특정 실시예에서는, EGR 흐름의 양 또는 속도를 추정하거나 계산하기 위한 추가의 방법이 흡기 시스템으로부터의 각각의 화학 성분(예컨대, CO2, CO, NOx, N2O, VOCs, HC, CH2O, NH3 등)의 가스 농도를 샘플링하는 단계, 및 이 가스 농도를, 전체 엔진 흐름의 일부인 흡기 시스템 흐름(예컨대, 주변 공기, 연료, 폐쇄형 크랭크실 환기(CCV) 및 EGR)을 구성하는 추가 유동 스트림과 비교하는 단계를 포함한다. 이러한 화학 성분 중 일부는 배기 가스(즉, EGR)로부터만 나온다. 따라서, 흡기 시스템 농도가 측정되면, EGR 흐름의 체적 백분율이 추정될 수 있는데, 그 이유는 유동 스트림의 상태 속성을 보정할 때 체적 백분율이 비례할 것이기 때문이다. 도 10은 ECM(16)의 보다 구체적인 비제한적인 일 예를 제공한다.
도 3 내지 도 8은 엔진 구동식 발전 시스템(10)의 다양한 실시예를 설명한다. 도 3은 저압 루프 EGR 시스템(예컨대, 배기 가스가 터보 과급기(TC)의 터빈의 하류로부터 방향 전환되어 터보 과급기(TC)의 압축기 이전의 흡기 시스템으로 재도입된다)을 이용하는 도 1의 엔진 구동식 발전 시스템(10)의 개략도이다. 도 3에 도시된 시스템(10)의 다양한 구성요소는, 복수의 구성요소로서 도시되어 있지만, 별표로 표시된 바와 같이 엔진 실린더 뱅크에 걸쳐 공유될 수 있다. 도시된 바와 같이, 엔진(12)은 복수의 실린더 뱅크(28)(예컨대, 뱅크 A 및 뱅크 B이지만, 전형적으로 각각 좌측 실린더 뱅크와 우측 실린더 뱅크로 지칭됨) 및 복수의 EGR 회로(30)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 시스템(10)은 병렬 배치된 2개의 EGR 회로(30)를 포함한다. EGR 회로(30)의 개수가 변동될 수 있다(예컨대, 2개, 3개, 4개 또는 그 이상). 또한, 특정 실시예에서는, EGR 회로(30)가 직렬로 배열될 수 있다. 각각의 연소실(34)은 개개의 실린더 헤드를 포함한다. 각각의 실린더 헤드(32)는 개개의 실린더(도시되지 않음)의 내부에 배치된 개개의 피스톤을 포함하는 복수의 조립체를 포함한다. 산화제(예컨대, 공기)가 흡기 밸브(들)(36)를 통해 연소실(34)로 제공되는 동안 연료가 각각의 실린더의 연소실(34)로 제공되어 연소실에서 연소가 발생하며, 배기 밸브(들)(38)가 엔진(12)으로부터의 배기 가스의 배출을 제어한다. 각각의 실린더 뱅크(28)는 흡기 매니폴드(40)(또는 흡기 시스템), 배기 매니폴드(42)(또는 배기 시스템) 및 스로틀(44)을 포함한다. 스로틀(44), 압축기 바이패스 밸브(58), 및 웨이스트게이트(56)는 연소실(34)로 전달되는 산화제/연료의 양을 정의하는 주요 동력 제어 장치이다. 특정 실시예에서는, 다른 전력 제어 장치가 가변 터빈 기하학적 구조 또는 가변 밸브 타이밍을 포함할 수 있다.
도시된 바와 같이, 시스템(10)은 또한, 각각의 EGR 회로(30)와 연관된 터보 과급기(46) 및 인터쿨러(48)(예컨대, 열교환기)를 포함한다. 특정 실시예에서는, e-압축기(예컨대, 압축기에 결합된 전기 모터를 구비함)가 터보 과급기(46) 대신에 이용될 수 있다. 특정 실시예에서는, 다단계 터보 과급 시스템이 이용될 수 있다. 각각의 터보 과급기(46)는 (예컨대, 구동 샤프트(도시되지 않음)를 통해) 터빈(52)에 결합된 압축기(50)를 포함한다. 공기(예컨대, 산화제)가 흡기구(54)를 통해 제공된다. 특정 실시예에서는, 공기 필터가 흡기구(54)의 내부에 배치될 수 있다. 터빈(52)은 배기 가스에 의해 구동되어 압축기(50)를 구동시키며, 압축기(50)는 인터쿨러(48)에 의한 냉각 후 흡기 매니폴드(40)로의 흡입을 위해 흡입 공기, 연료, 및 EGR 흐름을 압축한다. 또한, 연료가 흡기구(54)의 하류 및 압축기(50)의 상류에서 연료 공급 시스템(53)으로부터 공급된다 도시된 바와 같이, 연료 공급 시스템(53)은 저압(드로우-스루) 연료 공급 시스템이다. 저압(LP) 연료 시스템에서는, 압축기(50) 전에, 대기압에서 또는 대기압보다 약간 낮은 압력으로 가스(연료)를 공기와 혼합함으로써 낮은 가스 압력이 이용된다. 그런 다음, 공기 연료 혼합물이 압축기(50)를 통해 인입되어 압축된다. 연료가 주변 조건에서 혼합되기 때문에, 이들 조건이 변하면 엔진 성능에 영향을 미칠 것이다. 엔진 연료 조절기에 인가되는 전형적인 가스(연료) 압력은 0.5 psig 내지 5 psig의 범위에 있다. 특정 실시예에서는, 연료 공급 시스템(53)이 고압(HP) 연료 공급 시스템일 수 있다. 고압 연료 시스템에 의해, 터보 과급기형 엔진은 압축기(50)에 의해 생성되는 부스트 압력(boost pressure)보다 큰 가스(연료) 공급 압력을 필요로 한다. 공기가 압축기(50)를 통과한 후 연료가 공기 스트림으로 도입되기 때문에, 이러한 차압(즉, 공기 압력보다 높은 가스)이 기화기에서의 연료와 공기의 적절한 혼합을 허용한다. 엔진 연료 조절기로 인가되는 전형적인 가스(연료) 압력은 12 psig 내지 90 psig의 범위에 있다. 특정 실시예에서는, 연료 공급 시스템(53)이 엔진(12)으로 제공되는 공기 및 연료를 조절하기 위한 제어 장치를 포함할 수 있다.
웨이스트게이트(56)(예컨대, 웨이스트게이트 밸브)가 터빈(52)으로부터의 배기 가스 에너지의 방향을 전환함으로써 터보 과급기(46)를 조절하기 위해 배기 가스 배출 매니폴드와 배기 시스템의 사이에 배치될 수 있다. 웨이스트게이트(46)는 터보 과급기(46)의 터빈(52)으로 제공되는 엔진 배기 가스의 양 및 이에 따라 압축기(50)에 의해 생성되는 압축기 배출 압력을 조절하는 기능이 있다. 웨이스트게이트(56)는 (예컨대, 터빈(52)과) 일체형일 수 있고, 전자적으로 제어되는 웨이스트게이트(e-웨이스트게이트), 또는 시스템(10) 내부의 다른 곳에서 압력을 감지하는 공압 웨이스트게이트일 수 있다. 시스템(10)은 또한, 흡기 흐름의 일부의 방향을 엔진(12)으로 전환함으로써 압력을 제어하기 위해 각각의 터보 과급기(46)의 각각의 압축기(50)와 연관된 개개의 바이패스 밸브(58)(예컨대, 압축기 바이패스 밸브(CBV))를 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 압축기 바이패스 밸브(58)는 압축기(50)와 별개이다. 특정 실시예에서는, 압축기 바이패스 밸브(58)가 압축기(50)의 내부에 통합된다.
EGR 회로(30)를 따라 각각의 터빈(52)의 하류에 EGR 냉각기 유닛(60)이 배치된다. 특정 실시예에서는, 각각의 EGR 냉각기 유닛(60)이 복수의 기능성 세그먼트를 포함한다. 도시된 바와 같이, 각각의 EGR 냉각기 유닛(60)은 고온 비응축 냉각기(62), 저온 응축 냉각기(64), 단열 기액 분리기(66), 및 재가열기(68)를 포함한다. 재가열기(68)는 EGR 흐름을 원하는 온도로 가열하기 위해 재킷 워터로도 지칭되는 엔진 냉각수를 이용할 수 있다. 고온 비응축 냉각기(62), 저온 응축 냉각기(64), 및 재가열기(68)가 각각, 보조 냉각수 회로로 알려진 별도의 냉각수 라인을 포함할 수 있고, 또는 재킷 워터를 이용할 수 있다. 또한, 고온 비응축 냉각기(62), 저온 응축 냉각기(64), 및 재가열기(68)는 플랜트 보조 장비(BoP: Balance of Plant)의 일부일 수 있는 유압 통합 회로(70)에 상호 연결될 수 있다. 특정 실시예에서는, 각각의 EGR 냉각기 유닛(60)이 이들 기능성 섹션 중 적어도 2개를 포함한다. 특정 실시예에서는, 각각의 EGR 냉각기 유닛(60)이 각각의 기능성 섹션을 하나보다 많이 포함할 수 있다. 시스템(10)은 EGR 회로(30)와 EGR 냉각기 유닛(60)의 사이에 배치된 바이패스 밸브(72)(예컨대, 자동 온도 조절식 바이패스 밸브)를 포함한다. 바이패스 밸브(72)는 국소 온도에 반응하거나 ECM(16)에 의해 (예컨대, 액추에이터를 통해) 제어될 수 있다. 바이패스 밸브(72)(예컨대, 개방될 때)는 EGR 흐름을 기액 분리기(66)로 향하게 하여, 이에 따라 냉각기(62, 64)를 우회하도록 한다.
EGR 시스템(14)의 각각의 EGR 회로(30)는 배기 매니폴드(42)의 하류 및 압축기(50)의 상류에 배치된 EGR 밸브(74)를 포함한다. 특히, EGR 밸브(74)는 개개의 EGR 냉각기 유닛을 주변 온도에 가깝게 유지하기 위해 개개의 EGR 냉각기 유닛(60)의 저온측에 위치된다. EGR 밸브(74)는 개방될 때 압축기(50)로의 그리고 후속적으로, 엔진(12)의 흡기 매니폴드(40)로의 EGR 흐름을 가능하게 한다. 도시된 바와 같이, 이들 EGR 밸브(74)는 서로에 대해 병렬로 배치된다. 도시된 바와 같이, 공유 또는 혼합 EGR 밸브(76)가 EGR 밸브(74)의 하류에 배치된다. EGR 밸브(76)는 각각의 EGR 회로(30)로부터의 EGR 흐름의 변조(및 혼합)를 가능하게 한다. EGR 밸브(76)는 각각의 EGR 밸브(74)와 직렬로 배치된다. 특정 실시예에서는, EGR 시스템(14)이 EGR 밸브(76)를 포함하지 않을 수 있고, EGR 흐름이 압축기(50)의 상류에 직접 제공될 수 있다.
각각의 회로(30)의 배기 가스의 일부가 EGR 냉각기 유닛(60)을 향해 방향이 전환되긴 하지만, 배기 가스의 나머지 부분은 배기 가스 후처리 시스템(78)으로 방향이 전환된다. 특정 실시예에서는, 배기 가스 후처리 시스템(78)이 배기 가스 방출물(예컨대, 질소 산화물(NOX), 탄화수소(HC), 일산화탄소(CO), 및 기타 방출물)을 감소시키기 위해 삼원 촉매를 포함할 수 있다.
시스템(10), 엔진(12) 및 EGR 시스템(14)의 다양한 구성요소(또는 이들 구성요소용 액추에이터)가 ECM(16)과 통신할 수 있다. 예컨대, EGR 밸브(74, 76), 스로틀(44), 압축기 바이패스 밸브(58), 웨이스트게이트 밸브(56), 바이패스 밸브(72), 및/또는 연료 공급 시스템(53)(공기/연료 제어 장치를 포함)이 ECM(16)에 통신 가능하게 결합되어 ECM(16)이 이들 구성요소를 제어하는 것을 가능하게 할 수 있다.
위에서 언급한 바와 같이, 시스템(10)의 특정 구성요소가 공유될 수 있다(예컨대, 실린더 뱅크(28)에 걸쳐). 도 4는 (예컨대, 흡기 매니폴드(40)를 공유하는) 저압 루프 EGR 시스템을 이용하는 도 1의 엔진 구동식 발전 시스템(10)의 개략도이다. 도 4에 도시된 시스템(10)은, 이하의 구성요소, 즉 인터쿨러(48), 흡기 매니폴드(40) 및 스로틀(44)이 실린더 뱅크(28)에 걸쳐 공유되어, 흡기 매니폴드(40)를 공유하면서 이들 구성요소가 수용되는 점을 제외하고는, 도 3에 설명된 바와 같다. 도 5는 (예컨대, 흡기 매니폴드(40) 및 배기 매니폴드(42)를 공유하는) 저압 루프 EGR 시스템을 이용하는 도 1의 엔진 구동식 발전 시스템(10)의 개략도이다. 도 5에 도시된 시스템(10)은, 이하의 구성요소, 즉 흡기구(54), 웨이스트게이트(56), 압축기 바이패스 밸브(58), 인터쿨러(48), 흡기 매니폴드(40), 스로틀(44), 터보 과급기(46)(압축기(50) 및 터빈(52)을 포함함), 배기 후처리 시스템(78), 및 배기 매니폴드(42)가 실린더 뱅크(28)에 걸쳐 공유되어, 흡기 매니폴드(40)와 배기 매니폴드(42)를 공유하면서 이들 구성요소가 수용되는 것을 제외하고는, 도 3에 설명된 바와 같다. 이들 실시예에서, 다른 구성요소가 공유될 수 있다.
도 6은 고압 루프 EGR 시스템(예컨대, 배기 가스가 터빈의 상류로부터 방향이 전환되어 압축기 이후에 흡기 매니폴드로 재도입된다)을 이용하는 도 1의 엔진 구동식 발전 시스템(10)의 개략도이다. 도 6에 도시된 시스템(10)의 다양한 구성요소는, 복수의 구성요소로서 도시되어 있지만, 별표로 표시된 바와 같이 엔진 실린더 뱅크에 걸쳐 공유될 수 있다. 도 6의 시스템(10)은 몇 가지 차이점을 제외하고는 도 3에 설명된 바와 같다. 도 6에 도시된 바와 같이, 각각의 EGR 회로의 EGR 냉각기 유닛(60)은 배기 매니폴드(42)의 하류 및 터빈(52)의 상류에 배치된다. 또한, EGR 흐름이 인터쿨러(48)와 흡기 매니폴드(40) 사이의 압축기(50) 하류에서 EGR 냉각기 유닛(60)으로부터 도입된다. 또한, 연료가 공기 내부로 도입되며 인터쿨러(48)와 흡기 매니폴드(40)의 사이에서 배기된다. 도시된 바와 같이, 연료 공급 시스템(53)은 고압(블로우 스루) 연료 공급 시스템이다. 특정 실시예에서는, 고압 연료 공급 시스템(53)이 흡기 포트 분사(도시되지 않음)에 의해 달성되는 개별 가스 혼합의 형태를 취할 수 있다. 특정 실시예에서는, 연료 공급 시스템(53)이 저압 연료 공급 시스템일 수 있다.
위에서 언급한 바와 같이, 시스템(10)의 특정 구성요소가 공유될 수 있다(예컨대, 실린더 뱅크(28)에 걸쳐). 도 7은 (예컨대, 흡기 매니폴드(40)를 공유하는) 고압 루프 EGR 시스템을 이용하는 도 1의 엔진 구동식 발전 시스템(10)의 개략도이다. 도 7에 도시된 시스템(10)은, 이하의 구성요소, 즉 인터쿨러(48), 흡기 매니폴드(40) 및 스로틀(44)이 실린더 뱅크(28)에 걸쳐 공유되어, 흡기 매니폴드(40)를 공유하면서 이들 구성요소가 수용되는 점을 제외하고는, 도 6에 설명된 바와 같다. 도 8은 (예컨대, 흡기 매니폴드(40) 및 배기 매니폴드(42)를 공유하는) 고압 루프 EGR 시스템을 이용하는 도 1의 엔진 구동식 발전 시스템(10)의 개략도이다. 도 8에 도시된 시스템(10)은, 이하의 구성요소, 즉 흡기구(54), 웨이스트게이트(56), 압축기 바이패스 밸브(58), 인터쿨러(48), 흡기 매니폴드(40), 스로틀(44), 터보 과급기(46)(압축기(50) 및 터빈(52)을 포함함), 배기 후처리 시스템(78) 및 배기 매니폴드(42)가 실린더 뱅크(28)에 걸쳐 공유되어, 흡기 매니폴드(40)와 배기 매니폴드(42)를 공유하면서 이들 구성요소가 수용되는 것을 제외하고는, 도 6에 설명된 바와 같다. 이들 실시예에서, 다른 구성요소가 공유될 수 있다.
후술하는 바와 같이, 복수의 EGR 회로(30) 및 EGR 냉각기 유닛(60)을 관리함으로써 EGR 시스템(14)의 기능이 향상된다. 예컨대, EGR 회로(30) 및 EGR 냉각기 유닛(60)은 EGR 시스템(12)의 순차적인 예열을 통해 EGR 시스템(14)의 열 질량을 감소시키도록 관리될 수 있다. 열 질량은 열을 저장할 수 있는 질량 속성으로서, 온도 변동에 대항하는 관성을 제공한다. 왕복식 내연 기관의 경우, 일반적으로, 작동 온도와 주변 온도라는 두 가지 별개의 온도를 경험할 수 있는 것으로 설명될 수 있다. 작동 온도는, 일반적으로 예열된 것으로도 지칭되는, 정격 전력(속도 및 부하)으로 운전되도록 활성화되는, 기능을 완전히 발휘하는 엔진 또는 응축물을 생성할 가능성이 있는 중요한 EGR 흐름 성분의 정상 상태 온도로서 설명될 수 있다. 작동 온도가 또한, 미리 정해놓은 일정한 입력 값일 수 있다. 주변 온도는 엔진을 둘러싸고 있는 현재 환경 온도, 및 균등화를 허용하는 경우 엔진이 달성할 수 있는 가장 낮은 온도, 또는 미리 정해놓은 일정한 입력 값으로서 가장 잘 설명될 수 있다. 이론적으로, 엔진이 경험할 수 있는 최대 온도 변화는 주변 온도에서 시작하여 작동 온도가 달성될 때까지 예열되는 것이다. 유사하게, 잠재적으로 EGR 흐름을 필요로 하지 않는, 출력을 생성하지 않는 임의의 엔진, 및 잠재적으로 최대 EGR 흐름을 필요로 하는 최대 출력의 엔진은 이들 2개의 극단 사이에서 EGR 흐름을 지속적으로 증가시킬 것이다. EGR 흐름과 접촉하며 유체의 이슬점보다 차가워짐으로써 응축을 생성할 위험이 있는, 예열이 필요한 열 질량을 제한하여야 한다. 전이 온도가 수동으로 정의될 수 있다. 대안으로서, 0 < C ≤ 1.0인 경우의 이들 두 온도 사이의 전이 온도가 이하의 수학식에서와 같이 정의될 수 있다:
[수학식 1]
T전이 = T주변 + C(T작동 - T주변)
특정 실시예에서, C는 1.0, 0.9, 0.8, 0.7, 0.6, 0.5, 또는 그 사이의 임의의 수 이하일 수 있다. 예컨대, C가 0.5 이하이면, 간단히 두 조건 사이의 평균을 구하는 것이 가능하다.
대안으로서, 전이 온도가 작동 온도 또는 주변 온도에 관계없이 독립적으로 정의될 수 있다. 예컨대, 배기 가스의 응축 온도(이슬점)로부터 약간의 여유를 유지하면서, 대기압에서 과잉 공기가 0인 상태로 연소되는 시판 가능한 품질의 천연 가스(CQNG)의 온도는 대략 57.2℃(135℉)이다. 대안으로서, 열 전달 원리를 통해 시간과 온도가 직접적으로 관련되기 때문에, 열간 시동과 냉간 시동 사이의 전이 온도가 미리 정해놓은 일정한 시간 입력 값으로 대체될 수 있다. 엔진 시동 시에, 외부 원동력에 의해 최소 속도로 크랭킹되는 경우, 전이 온도는, 첫째, T < T전이이면 냉간 시동으로서 정의될 것이며, 둘째, T > T전이이면 열간 시동으로서 정의될 두 가지 상태를 정의하기 위한 임계값으로서 사용될 것이다. 전이 온도의 목적은 이미 주변 온도보다 높은 하드웨어를 재사용할 때의 열 질량 이점과 낮은 열 사이클 피로 누적 손상, EGR 유체로부터의 침전물에 의한 오염, 및 기타 문제로 인한 기계적 마모 및 찢김 또는 열화 사이의 균형을 맞추기 위한 임계값을 생성하는 것이다.
EGR 사용 목적 함수도 정의되어야 할 것이다. 이 사용 목적 함수는 EGR 루프의 병렬 배열되고 독립적으로 제어될 수 있는 상이한 구성요소의 기계적 마모 및 찢김 또는 열화를 정량화하는 것을 목적으로 한다. EGR 사용 목적 함수는, 센서, 사용자 입력 무효화, 또는 기타 요인에 기초한 사용률(duty cycle)(엔진 출력 및 시간), 시동 횟수, 총 EGR 체적 유량, 총 냉각수 체적 유량일 수 있지만, 반드시 이것으로 제한되는 것은 아니다. 크랭킹이 냉간 시동으로서 개시될 때에는, EGR 사용 목적 함수에 따라 복수의 EGR 병렬 회로(30) 중 적어도 하나가 먼저 사용될 것이다. 이것은 엔진 작동에 기초한 EGR 흐름의 요건이 동시에 사용될 하나보다 많은 EGR 병렬 회로(30)를 필요로 할 때까지 발생할 것이다. 2개의 바로 후속되는 냉간 시동 이벤트는 복수의 EGR 병렬 회로(30) 중 동일한 회로를 먼저 사용하지 않을 것이다. 크랭킹이 열간 시동으로서 개시될 때에는, EGR 사용 목적 함수에 따라 복수의 EGR 병렬 회로(30) 중 적어도 하나가 먼저 사용(예컨대, 활성화)될 것이다. 이것은 엔진 작동에 기초한 EGR 흐름의 요건이 동시에 사용될 하나보다 많은 EGR 병렬 회로(30)를 필요로 할 때까지 발생할 것이다. 임의의 열간 시동 이벤트는 냉간 시동 동안 EGR 사용 목적 함수에 의해 사용하기 위해 마지막으로 식별된 복수의 EGR 병렬 회로(30) 중 동일한 회로를 사용할 것이다.
냉간 재시동 동안에는, EGR 회로(30)가 가열하여야 하는 질량의 양이 단지 절반(또는 2개 이상의 EGR 회로가 병렬로 존재하면 절반 미만)이기 때문에 초기에는 단 하나의 EGR 회로(30)가 사용된다. 초기에, 엔진(12)의 시동 동안, 먼저 이용되는 EGR 회로에서는, 바이패스 밸브(72)가 완전히 개방되거나 켜져 EGR 흐름이 분리기(66)로 유동하며 냉각기(62, 64)의 열 질량을 우회하도록 할 수 있다. 고온 비응축 냉각기(62) 및/또는 저온 응축 냉각기(64)로 구성된 EGR 냉각기 유닛(60)이 목표 온도에 도달함에 따라 점차적으로 바이패스 밸브(72)가 폐쇄되거나 꺼진다. 특정 실시예에서는, 바이패스가 재가열기(68)에 추가하여 사용될 수 있다. 초기 EGR 회로(30)로 가능한 최대 냉각량이 달성되지만 더 많은 냉각이 필요할 때에는, 초기 EGR 회로(30)와 동일한 방식으로 다른 EGR 회로(30)의 이용(예컨대, 바이패스 밸브(72)의 초기 이용)이 개시된다. 열간 재시동 동안에는, EGR 회로(30)가 동일한 방식으로 순차적으로 이용되지만, 바이패스의 이용은 생략된다.
도 9는 도 1의 엔진 구동식 발전 시스템의 순차적인 예열 동안의 EGR 시스템의 이용을 위한 방법(80)의 흐름도이다. 특정 실시예에서는, 방법(80)에 도시된 동작 또는 단계 중 일부 또는 전부가 ECM(16)의 프로세서(24)에 의해 수행될 수 있다. 예컨대, 프로세서(24)는 프로그램을 실행하여 메모리(26)에 저장된 데이터를 실행할 수 있다. 방법(80)은 가장 최근의 시동 이벤트(예컨대, 열간 시동 또는 냉간 시동)에서 어떤 EGR 회로(30)(및 EGR 냉각기 유닛(60))가 처음 이용되었는지(예컨대, 활성화되었는지)를 결정하는 단계(블록(82))를 포함한다. 방법(80)은 또한, 다음 시동 이벤트가 냉간 시동 또는 재시동이면, 가장 최근의 시동 또는 재시동에서 처음 이용되지 않았던 EGR 회로(30)로 시동 또는 재시동을 개시하는 단계(블록(84))를 포함한다. 방법(80)은, 다음 시동이 열간 시동 또는 재시동이면, 가장 최근의 시동 또는 재시동에서 처음 이용되었던 동일한 EGR 회로(30)로 시동 또는 재시동을 개시하는 단계를 추가로 포함한다(블록(86)). 방법(80)은 필요한 경우(즉, 제어부가 센서로부터 수신된 피드백에 기초하여 산업용 연소 기관의 작동 파라미터가 지정된 범위의 외부 한계에 접근하고 있음을 검출하는 경우) 나머지 EGR 회로(30)(즉, 현재 시동 또는 재시동에서 초기에 이용되지 않은 EGR 회로(30))를 후속적으로 이용하는 단계(블록(88))를 심지어 추가로 포함한다. 위에서 주목한 바와 같이, 재시동의 유형에 따라, 바이패스 밸브(72)가 이용될 수도, 또는 이용되지 않을 수 있다. EGR 회로(30)의 순차적 예열을 이용하면 EGR 시스템(14)의 열 질량이 감소된다.
EGR 시스템(14)의 복수의 EGR 회로(30)에 의해 활성화되는 다른 기능으로는 EGR 분배 관리가 있다. 복수의 EGR 회로(30)(예컨대, 병렬 회로)는 유체 흐름 거동이 상이할 수 있다. 이러한 차이가 초기 제조 또는 유지 관리 중에 존재할 수 있으며, 또는 작동으로 인해 시간이 지남에 따라 나타날 수 있다. 다양한 유체 흐름 거동의 원인에는 제조 공차 변동, 잘못된 설치, 잘못된 유지 보수, 상이한 유지 보수 단계, 유량 손실 차이(회로 길이, 파이프 굽힘, 수축 등의 차이), 외부 열원(복사, 대류, 전도), 침전물에 의한 오염 축적, 2차 냉각수 흐름 온도 또는 유량의 차이, 인가된 배압의 차이(EGR 추출 위치), 인가된 하류 압력의 차이(EGR 유출구 위치), EGR 회로에 대한 추가 유동 스트림 연결(폐쇄 크랭크실 환기(CCV) 가스, EGR 공급 또는 수요 이상(압축기 실속, 실화, 역화(흡기 폭연), 후화(배기 폭연)), EGR 회로 누출, 기액 분리 또는 응축물에 의해 야기되는 제한, EGR 밸브의 제한된 동작 범위, 막힌 필터 요소, 및 기타 문제가 포함될 수 있지만, 반드시 이것으로 제한되는 것은 아니다. 독립적으로 제어될 수 있는 병렬 회로의 EGR 루프의 상이한 구성요소가 병렬 배치된 적어도 2개의 EGR 회로(30)로부터의 EGR 출력의 합을 나타내는 엔진(12)으로의 총 EGR 흐름을 유지하기 위해 독립적으로 작동될 수 있다. 병렬 회로의 각각의 EGR 루프의 유동 기여도가 반드시 동일하지는 않을 수 있다. 특정 실시예에서는, ECM(16)이 EGR 회로(30)에 존재하는 개개의 오염량(예컨대, 시스템(10)을 통해 위치된 센서를 통해 ECM(16)에 의해 검출됨)에 기초하여 각각의 EGR 회로(30)로부터 이용되는 EGR 흐름의 개개의 양을 관리한다. 예컨대, 오염이 적은 EGR 회로(30)는 엔진(12)으로 제공되는 대부분의 EGR 흐름에 기여하도록 이용될 수 있다.
EGR 시스템(14)의 복수의 EGR 회로(30)에 의해 활성화되는 추가의 기능으로는 림프-홈 모드(limp-home mode)가 있다. 림프-홈 모드는, 진단에 의해 검출되는 바와 같은, 비정상적인 작동 중에 엔진(12)이 손상되지 않게 보호하도록 설계된 안전 시스템이다. 림프-홈 모드가 결합되면, 엔진(12)이 감소 속도, 감소 부하로, 또는 감소 전력으로만 운전될 것이다. 림프-홈 모드는, 출력이 감소하긴 하지만, 비정상적인 작동 조건을 수리하기 위한 서비스가 준비될 수 있는 편리한 시간까지의 지속적인 작동을 가능하게 한다. 복수의 EGR 병렬 회로(30)를 사용함으로써, EGR에 대한 현재 엔진 수요와 비교하여 EGR 능력을 감소시키는 전체적인 또는 부분적인 고장이 있는 경우, EGR 수준이 전체 EGR 시스템(14)에 의해 안전하게 제공될 수 있을 때까지 엔진 출력 감소가 발생할 것이다. 특정 실시예에서는, 엔진 출력 감소가 복수의 EGR 병렬 회로(30) 중 하나 이상의 전체 부분의 완전한 비활성화를 수반할 수 있다. 특정 실시예에서는, 모든 EGR 흐름이 정지되며, 엔진(12)이 희석제 없이 달성 가능한 최대 출력(예컨대, ~40% 정격 출력)으로 운전된다. 특정 실시예에서는, EGR 회로(30) 중 하나가 비활성화될 때, ECM(16)은 EGR 회로(30)의 비활성화되지 않은 EGR 회로(30)의 이용을 가능하게 하기에 충분하게 엔진(12)의 출력을 감소시킨다.
EGR 시스템(14)의 복수의 EGR 회로(30)에 의해 활성화되는 또 다른 기능으로는 EGR 열 제거의 온라인 조작이 있다. 복수의 EGR 병렬 회로(30)는 각각, 복수의 기능성 섹션을 갖는 전술한 바와 같은 개개의 EGR 냉각기 유닛(60)을 포함할 가능성이 있다. 병렬 관계의 하나보다 많은 EGR 회로(30)가 협력하여 작동되는 경우, 개개의 EGR 회로(30)의 각각의 구성요소(EGR 냉각기 유닛(60)의 구성요소를 포함함)가 이들 병렬 회로로부터 엔진(12)으로의 조합된 EGR 유체 출력물의 열물리적 상태를 유지하도록 독립적으로 제어될 수 있다. 조합된 EGR 유체 출력물의 열물리적 상태는 각각의 화학 성분(CO2, CO, NOx, N2O, VOCs, HC, CH2O, NH3 등)의 온도, 압력, 액체 질량 유량, 가스 질량 유량, 체적 농도에 의해 고유의 방식으로 정의될 수 있다. 액체 질량 유량 및 가스 질량 유량이, 대안으로서, 상대 또는 절대 습도 값으로서 표현될 수 있다. 이하의 요인, 즉 실화, 역화(흡기 폭연), 후화(배기 폭연), 불완전 연소, 공기 연료 당량비 변동, 희석제 비율 변동, 연소와 상호 작용하는 구성요소의 손상, 실린더 내의 재 또는 침전물 축적의 차이, 및 기타 문제로 인해 각각의 화학 성분의 체적 농도 차이가 발생할 수 있다. 개개의 EGR 회로(30)의 독립적인 제어는 엔진(12)으로부터 환경 또는 플랜트 보조 장비(BoP)에 대한 열 균형, 열 손실, 또는 열 제거에 영향을 미칠 것이다. 이러한 제거는 용례의 요구에 따라 최적화(최소화 또는 최대화)될 수 있다. 예컨대, BoP에 대한 열 손실은 열 에너지가 유용하게 사용될 수 있는 열병합 발전(CHP) 용례에서 최대화될 수 있다. 예컨대, BoP에 대한 열 손실이 열 에너지가 유용하게 사용될 수 없고 전형적으로 주변 환경인 궁극의 히트 싱크(UHS)로 보내지는 용례에서는 최소화될 수 있으며, BoP의 열 흐름 용량이 제한될 수 있다. 환경에 대한 열 제거가 제한되는 일반적인 상황은 덥고, 화창하며, 습한 날 동안이거나, 사용 가능한 유틸리티 또는 환경적인 물의 유동이 제한되는 상황이다. 일 예에서, ECM(16)은 (예컨대, EGR 회로(30)용 EGR 냉각기 유닛(60)의 재가열기(68)를 차단함으로써) EGR 회로(30) 중 하나로부터의 EGR 흐름을 다른 EGR 회로(30)로부터의 EGR 흐름보다 낮은 온도에 유지함으로써 EGR 열 제거를 조작할 수 있다. EGR 열 제거의 조작은 EGR 회로(30)에 대한 1차 유체(EGR) 또는 2차 유체(냉각제)의 제어를 통해 수행될 수 있다.
EGR 시스템(14)의 복수의 EGR 회로(30)에 의해 활성화되는 또 다른 기능으로는 초미세 EGR 질량 흐름 분해능 제어가 있다. 복수의 EGR 병렬 회로(30)를 사용함으로써, 도 3 내지 도 8에서 전술한 바와 같이 서로 직렬/병렬 구성의 적어도 2개의 EGR 흐름 제어 밸브를 구비할 수 있다. 예컨대, 전술한 바와 같이, 각각의 병렬 EGR 회로의 EGR 밸브(74)가 서로에 대해 병렬인 반면, 공유 EGR 밸브(76)는 각각의 EGR 밸브(74)에 대해 직렬로 배열된다. 2개의 EGR 밸브가 직렬로 연결된 상황(예컨대, EGR 밸브(74) 내지 EGR 밸브(76))에서는, 일반적으로 가능한 것 이상의 초미세 EGR 질량 유동 분해능 제어 기능이 달성될 수 있다. 밸브는 전형적으로, 데드밴드(deadband)(예컨대, 밸브 액추에이터 시스템에 상당한 유격이 있고 밸브가 이동하지 않는 기간이 있을 경우), 제어 액추에이터의 최소 위치 지정 정밀도/분해능, 가능하지 않은 중간 유동 위치를 의사 복제하는 2개의 위치 사이의 디더링, 감축(turndown) 비율(장치의 작동 범위 폭을 나타내며 최대 용량 대 최소 용량의 비율로서 정의됨), 및 기타 한계와 같은 기능상 한계를 갖는다. 2개의 EGR 밸브를 직렬로 사용하면, EGR 질량 유동의 코스 조정 및 미세 조정 전략을 사용할 수 있다. 밸브 작동 조합은 별개의 각각의 EGR 밸브보다 더 미세한 유량 제어 분해능을 갖는다. 기능적으로, 이것은 최대 효율의 위치가 전형적으로 연소 작동 범위/창의 경계(예컨대, 노크 경계, 배기 가스 온도 제한, 실화 제한, 최대 연소 압력 제한 등)의 근처에 있기 때문에 EGR을 사용하는 엔진에 중요하다. EGR 밸브를 이와 같이 조작하면, EGR 흐름의 변화를 허용하면서 엔진의 최대 효율을 유지하는 것이 가능하여, 엔진의 기계적 상태 또는 방출물의 규정을 준수하는 일이 위험에 처할 수 있는 설계된 연소 작동 범위/창(예컨대, 노크 경계, 배기 가스 온도 제한, 실화 제한, 최대 연소 압력 한계, 배기 가스 방출물 후처리 시스템 작동 창 등)을 벗어나 연소 작동이 이루어지도록 할 수 있다. 특정 실시예에서는, ECM(16)이 엔진으로의 EGR 흐름의 유동을 조정하기 위해 EGR 회로의 EGR 밸브(74)를 완전히 개방하고 공유 EGR 밸브(76)를 조절함으로써 엔진으로의 EGR 흐름을 관리한다. 다른 실시예에서는, ECM(16)이 엔진으로의 EGR 흐름을 조정하기 위해 공유 EGR 밸브(74)를 완전히 개방하고 EGR 밸브(74)를 조절함으로써 엔진으로의 EGR 흐름을 관리한다. 또 다른 실시예에서는, ECM이 엔진으로의 EGR 흐름을 조절하기 위해 EGR 밸브(74, 76)를 부분적으로 개방함으로써 EGR 흐름을 관리한다.
특정 실시예에서는, 전술한 바와 같이 직렬/병렬 구성으로 배열된 EGR 밸브(74, 76)에 의해, EGR 밸브의 고장을 해결할 수 있다. 예컨대, 2개의 밸브가 직렬로 연결된 상황에서는, 하나의 밸브가 고장난 경우(완전 개방 상태, 완전 폐쇄 상태, 부분 개방 상태) 또는 해당 액추에이터가 고장난 경우에도 EGR 제어를 계속하는 것이 가능하다. 이것은 직렬/병렬 구성의 나머지 밸브로 보상함으로써 가능하다. 예컨대, 직렬 흐름 구성의 하류 밸브(예컨대, EGR 밸브(76))가 부분적으로 폐쇄되지 않은 경우, EGR 흐름 질량이 작동 여유를 감소시킴으로써 시스템 차압 또는 가스 유속을 증가시켜 부분적으로 회복될 수 있다. 차압을 제어하는 일 방법은 유압 저항, 가변 기하학적 형상의 터보 과급기, 가변 밸브 타이밍, EGR 펌프 또는 송풍기를 변경하는 것이다. 다른 예로서, 직렬 흐름 구성의 하류 밸브(예컨대, EGR 밸브(76))가 완전히 개방되지 않은 경우, 상류 밸브(예컨대, EGR 밸브(74))를 통해 완전한 EGR 흐름 제어가 유지될 수 있다. 또 다른 예에서는, 직렬 흐름 구성의 상류 밸브(예컨대, EGR 밸브(74))가 완전히 폐쇄되거나 부분적으로 폐쇄되지 않은 경우, EGR 흐름 질량이 작동 여유를 줄이고 다른 EGR 병렬 회로를 통한 흐름을 증가시킴으로써 시스템 차압 또는 가스 유속을 증가시켜 부분적으로 회복될 수 있다. 또 다른 예에서는, 직렬 흐름 구성의 상류 밸브(예컨대, EGR 밸브(74))가 완전히 개방되지 않은 경우, 다른 병렬 EGR 회로용 하류 밸브(예컨대, EGR 밸브(76)) 및 밸브(예컨대, EGR 밸브(74))를 통해 전체 EGR 흐름 제어가 유지될 수 있다. 극복할 수 없을 수 있는 유일한 상황은 하류 밸브(예컨대, EGR 밸브(76))가 완전히 폐쇄되지 않는 경우이다. 이러한 상황이 발생한다면, 앞서 설명한 림프-홈 모드 기능이 이용된다.
EGR 시스템(14)의 복수의 EGR 회로(30)에 의해 활성화되는 또 다른 기능으로는 EGR 회로(30)의 EGR 냉각기 유닛(60)을 관리함으로써 목표 기액 분리 효율을 달성하는 것이다. 이것은 제어된 양의 EGR 및 액체 질량 흐름을 공급하기 위한 것이다. 그 이유는 배기 가스와 물(액체 또는 증기 상태)이 모두 연소 희석제로서 작용하기 때문이다. 액체 질량 흐름이 너무 많으면, 시스템 효율을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 기타 문제(예컨대, 흡기 매니폴드의 액체, 인터쿨러, 실린더 라이너, 점화 플러그 단락 등)를 야기할 수 있는, 고속 액체 방울에 의해 유발되는 부식을 유발할 수 있으며, 또는 액체 질량 흐름이 너무 적으면 연소 노킹이 발생할 수 있기 때문에, 액체 질량 흐름을 제어하는 것이 중요하다. 과열이 이를 수행하기 위한 한 가지 방법이긴 하지만, 배기 가스가 EGR 열교환기를 떠나는 즉시 열을 잃으며, 시스템 전체를 이동함에 따라 응축될 가능성이 있다. 기상 성분이 이슬점 아래로 냉각될 때 항상 다양한 직경의 액체 방울의 형성이 발생한다. 유체의 이슬점보다 대략 25℃ 내지 30℃ 높은 온도에서 과열이 발생할 수 있다. 대기압에서 과잉 공기 없이 연소되는 시판 가능한 품질의 천연 가스(CQNG)인 배기 가스의 응축 온도(이슬점)는 대략 57.2℃(135℉)이다.
EGR의 액체 질량 흐름을 제어하는 다른 방법은 유형과 스타일(예컨대, 메쉬, 베인, 사이클론, 섬유층(fiber-bed) 등)이 다를 수 있는 기액 분리기를 이용하는 것이다. 기액 분리기는 단순히, 액체 방울을 가스 흐름에 동반된 상태로 보유하는 장치이다. 기액 분리는 여러 개의 메커니즘(예컨대, 관성(중력은 특별한 경우임), 직접 차단, 확산(브라운 운동), 정전기 인력 등)을 통해 작동한다. 각각의 메커니즘이 적용 범위, 작동, 또는 서비스 수명 전반에 걸쳐 일정하지 않은 고유한 분리 효율성을 가질 것이다. 조합된 모든 메커니즘에 의한 전체 기액 분리 효율도 적용 범위, 작동 또는 서비스 수명 전체에 걸쳐 일정하지 않다. 가스로부터의 모든 액체 방울을 완전히, 즉 100% 분리하는 효율을 달성하는 것은 비현실적이다. 이러한 이유로, 전체 기액 분리 효율은 일반적으로, 제한적인 분리 최소 및 최대 방울 직경 사이의 명확한 적분으로서 표현된다. 제한적인 분리 방울 직경의 범위가 의도한 용례와 일치하여야 한다. 제한적인 방울 직경과 이에 따라 전체 기액 분리 효율이 가스 속도의 역함수라는 점에 주목하는 것이 중요하다. 범람 한계까지 가스 유속이 증가하면 전체 기액 분리 효율이 증가한다. 범람 한계는 기액 분리기의 응집 방울이 가스 속도로 인한 전단력이 액체 표면으로부터 방울을 분리(즉, 재동반(액체 운반))할 수 있을 만큼 충분히 큰 지점이다. 재동반은 시스템이 처리하도록 설계된 값 이상의 가스 유속 또는 액체 질량의 작동을 나타낸다. 범람 한계에 해당하는 최대 가스 유속은 시스템 설계에 따라 다르다. 일반적으로, 와이어 기반 분리기의 최대 가스 유속은 3 ㎧ 내지 5 ㎧ 아래로 유지되어야 하며, 베인 기반 분리기에서는 10 ㎧ 아래로 유지되어야 한다. 와이어 기반 분리기와 베인 기반 분리기를 직렬로 사용하여, 목적을 갖고 범람 한계에서 또는 이를 초과하여 작동하는, 제1 와이어 기반 단계에서 액체 방울을 응집시킴으로써, 더 큰 코스의 방울의 재동반(액체 운반)이 제2 베인 기반 분리기에 의해 효과적으로 분리되도록 발생하여, 결과적으로 다단계 시스템의 전체 기액 분리 효율이 높아지는 것은 드문 일이 아니다. 기액 분리기 외부에서의 EGR 시스템의 방향 변화 및 압력차가 10 ㎧의 낮은 유속에서 재동반의 원인이 될 수 있다는 점에 주목하여야 한다. EGR 시스템 가스 유속은 전형적으로 30 ㎧를 초과하지 않는다. 설계 속도는 범람 한계 최대 가스 속도의 최대 가스 유속의 약 75%이어야 하며, 허용 가능한 여유를 제공하기 위해 이 영역을 피하는 것이 바람직하다.
기액 분리기의 경우, 고유의 분리 효율을 갖는 각각의 메커니즘의 전이로 인해 전체 분리 효율이 최소로 관찰되는 범위를 갖는 것이 전형적이다. 분리 효율에 영향을 미치는 3가지 범주의 7가지 파라미터가 있다는 데 일반적으로 동의하고 있다. 이러한 범주에는 다음이 포함된다: 1) 특징적인 표적 분리기 치수 및 방울의 크기와 같은 기하학적 파라미터(공기 역학적 직경 참조); 2) 가스 속도, 압력 강하 및 흐름의 안정성 또는 균일성과 같은 흐름 파라미터; 및 3) 액체 방울 밀도, 가스 밀도, 가스 점도(이들 모두 온도 및 압력의 함수임)와 같은 물리적 특성. 엔진이 온라인 상태인 동안, 전체 기액 분리 효율에 영향을 미치도록 최적화하기 위해 제한된 수의 작동 변수(예컨대, 가스 속도, 압력 강하, 및 온도)만 조작될 수 있다. 미리 정해놓은 저온 응축 냉각기의 과냉각 및 재가열기의 과열이 채용되는 경우, 가스 속도와 압력 강하가 전체 기액 분리 효율에 영향을 미치도록 최적화하기 위해 조작될 수 있는 유일한 작동 변수이다. 복수의 EGR 냉각기(60)의 관리를 통해, 엔진 희석제 수요 요건이 EGR 시스템(14)의 특정 분리 효율을 목표로 하기 위해 복수의 EGR 냉각기(60) 사이에서 균형을 이룰 수 있다. 실제로, 이러한 목표 분리 효율은 성능 센서(들)(예컨대, 센서(18))로부터의 입력값 및 EGR 시스템(14)과 관련된 다른 선택적 입력값에 기초하여 ECM(16)의 EGR 결정기에 의해 달성된다. EGR 전달 함수는 상수, 변수, 유체 특성, 경험적 상관 관계, 이력 저장 데이터, 가중 목적 함수, 물리적 치수, 공식 또는 기타 수학적 연산, 논리, 또는 모델을 포함할 수 있다. 따라서, 특정 실시예에서는, ECM(16)(예컨대, 낮은 엔진 부하에서)이 EGR 회로(30) 중 하나에서 더 높은 가스 속도를 유지하며, 나머지 냉각기가 엔진 희석제 수요의 나머지를 충족하는 더 낮은 속도에 있는 상태로, 가스 유속이 범람 한계까지 증가함으로써 분리 효율이 증가함에 따라 대부분의 배기 가스를 엔진으로 제공함으로써 엔진 희석제 수요에 도달하도록 배기 가스 및 수증기(액체 물 질량 흐름을 제한) 모두의 총 EGR 공급을 유지하면서 EGR 시스템(14)에 대한 목표 기액 분리 효율 범위에 도달하도록 EGR 밸브(74, 76)를 비동기식으로 조절할 수 있다. 예컨대, ECM(16)은, 제한된 EGR 회로(30)의 하나 이상의 EGR 냉각기 모듈에서 2차 유체 유동이 제한되거나 함께 비활성화될 수 있기 때문에, 기액 분리기(들)(66)의 최적의 기액 분리 효율 범위 내에 머무르도록 편향된 EGR 루프의 가스 속도를 더 높게 유지할 수 있다.
도 10에는 산업용 연소 기관(12)의 연소실로 공급되는 공기/연료 혼합물 및 EGR의 양을 제어하는 데 사용하기 위한 예시적인 ECM(16)이 도시되어 있다. 도 10은 ECM(16)의 비제한적인 일 예이다. 총칭하여, 공기/연료 혼합물, EGR, 및 연소실로 공급되는 임의의 다른 희석제가 본원에서 흡기 충전물로서 지칭된다. 도 10의 예시적인 ECM(16)은, 이 경우 IMAP 또는 IMD 센서, 엔진 속도 센서(92), 엔진 성능 센서(94) 및 진단 센서(95)와 같은 토크 표시 특성 센서(90)를 포함할 수 있는, 센서(18)로부터 엔진 상태 파라미터의 입력값을 수신하며, 액추에이터(20)로 신호를 출력한다. ECM(16)은 또한, 더 상세히 후술되는 추가 입력값(96)을 수신할 수 있다. 추가 입력값(96)에는 흡기 매니폴드 압력 및 연료 품질 입력값이 포함될 수 있다. 다른 구현에서는 추가의 더 적은 수의 또는 상이한 추가 입력값이 사용될 수 있다. 액추에이터(20)는 엔진(12)으로 공급되는 공기와 연료의 비율을 제어하도록 작동 가능한 적어도 공기/연료 제어 장치(98)를 포함한다. 공기/연료 제어 장치(98)의 예에는 고정 오리피스 영역 공기/가스 혼합기, 조정 가능한 오리피스 영역 공기/가스 혼합기, 하나 이상의 연료 인젝터, 또는 기타 공기/연료 제어 장치, 또는 이들 장치의 조합을 사용하는 엔진 시스템의 연료 압력 조절기 또는 공기 바이패스가 포함된다. 액추에이터(20)는 또한, 일정량의 EGR을 엔진(12)으로 도입하기 위한 하나 이상의 EGR 제어 장치(100)(예컨대, 복수의 EGR 액추에이터, 복수의 EGR 바이패스 등)를 포함할 수 있다. EGR 제어 장치(100)의 다른 예에는 진공 조절기, 압력 조절기, 조합 압력 및 진공 조절기, 서보 제어 밸브, 조합 서보 제어 밸브 및 진공 조절기, 가변 영역 밸브(예컨대, 버터플라이 밸브, 게이트 밸브, 및 볼 밸브), 및 조합 서보 제어 밸브 및 압력 조절기, 또는 기타 조절기가 포함된다.
일 구현에서, ECM(16)은 하나 이상의 엔진 상태 파라미터를 수신하며 람다(λ) 설정값을 결정 및 출력하는 람다 설정값 결정기(102)를 포함할 수 있다. 예컨대, 람다 설정값은 엔진 작동을 실질적으로 정상 상태로 유지하도록 선택된다. 람다는 일반적으로 1의 람다 값이 화학양론적 공기/연료 혼합물을 지칭하는 공기-연료 등가비를 나타내는 용어이다. 구체적으로, 람다는 실제 공기 연료 비율을 화학양론적 공기 연료 비율로 나눈 값이다. 람다 설정값 결정기(102)는 공기/연료 제어 장치(98)를 제어하도록 작동 가능한 공기/연료 액추에이터 제어 신호를 결정하는 데 사용된다. 도 10에서는 람다 설정값이 공기/연료 제어 장치(98)를 제어하기 위한 유일한 입력값인 구현이 예시되긴 하지만, 공기/연료 액추에이터 제어 신호를 결정하기 위해 추가의 또는 상이한 입력값이 사용될 수 있다. 예컨대, 특정 구현은, 공기/연료 액추에이터 제어 신호를 결정하기 위해 람다 설정값과 조합하여, 연료 품질 또는 유형 또는 엔진 마모에서의 변동, 손상 또는 수정을 보상하기 위해 연료 파라미터를 사용할 수 있다. 람다 설정값을 결정할 때, 예시적인 ECM(16)은 엔진 속도 센서(92)로부터의 엔진 속도, 토크 표시 특성 센서(90)로부터의 토크 표시 특성(예컨대, IMAP 또는 IMD), 및 선택적으로 기타 입력값(96)을 사용한다. 경우에 따라, 선택적 입력값(96)에는 주변 온도, 흡기 온도(예컨대, 흡기 매니폴드 압력) 및/또는 연료 파라미터가 포함될 수 있다. 특정 구현에 따르면, 토크 표시 특성 센서(90)가 엔진(12)의 예상 또는 추정 토크 출력을 결정하도록 작동 가능하다. 더욱이, 아래에서 상세히 논의되는 바와 같이, 알려진 공학 관계를 사용하여 전력 출력과 토크 출력 사이의 전환이 가능하기 때문에, 토크 표시 특성 센서(90)는 엔진(12)의 토크 출력 또는 전력 출력을 감지하거나 그 외 다른 방식으로 결정하기 위한 임의의 센서, 기기, 또는 장치를 포함할 수 있다. ECM(16)은 질량-공기 센서, 유량 체적 센서 또는 기타 센서(예컨대, 진단 센서(95))와 같은 다른 센서를 대안으로서 또는 위에서 논의된 것과 조합하여 사용할 수 있다.
특정 구현에서는, 람다 설정값 결정기(102)가 정상 상태 엔진 작동과 같은 지정된 엔진 작동 상태를 유지하도록 결정된 람다 설정값과 상관 관계의 엔진 속도 및 토크 표시 특성을 나타내는 값을 적어도 포함하는 ECM(16)의 메모리에 있는 룩업 테이블을 사용하여 람다 설정값을 결정할 수 있다. 대안으로서 또는 룩업 테이블과 조합하여, 람다 설정값 결정기(102)는 하나 이상의 센서(18)로부터의 입력값의, 예를 들어, 엔진 속도 및 토크 표시 특성의 함수로서 공식을 이용한 계산을 사용하여 람다 설정값을 결정할 수 있다. 어느 경우이든, 람다 설정값은 정상 상태 작동과 같은 특정 엔진 작동 상태를 유지하기 위해 엔진(12)으로 특정 연소 혼합물을 제공하기 위한 개개의 엔진 속도 및 토크 표시 특성 값과 관련하여 선택된다. 따라서, 상이한 람다 설정값이 상이한 엔진 작동 상태에 영향을 미칠 수 있다.
ECM(16)은 또한, 결정된 람다 설정값과 실제 람다를 나타내는 입력값 사이의 오류 또는 차이를 결정하기 위한 람다 설정값 오류 결정기(104)를 포함할 수 있다. 예컨대, 엔진(12)이 과도기적인 조건 하에 있을 때, 예를 들어, 엔진의 실제 람다 조건이 람다 설정값과 일치하지 않을 때마다 오류가 결정될 수 있다. 특정 구현에서는, 람다 설정값 오류 결정기(104)가 람다 조정값(106), 즉 엔진(12)의 작동을 조정하는 양을 나타내는 신호를 결정할 수 있다.
람다 센서(108)는, 예를 들어, 배기 가스에 남아 있는 산소의 양을 측정함으로써 임의의 주어진 시간에 엔진(12)의 실제 람다 조건을 측정하며, 해당 신호를 람다 설정값 오차 결정기(104)로 전송한다. 그런 다음, 람다 설정값 오류 결정기(104)가 실제 람다 조건을 람다 설정값 결정기(104)로부터 수신된 람다 설정값과 비교한다. 그런 다음, 람다 설정값 오류 결정기(104)는 지정된 엔진 성능을 달성하기 위해 실제 람다 조건을 조정(예컨대, 증가 또는 감소)하여야 하는 양을 결정하고, 람다 조정값(106)을 생성한다. 즉, 실제 람다 조건과 람다 설정값 사이의 비교에 기초하여, 이 비교가 두 값 사이의 편차를 나타내면 조정이 결정될 수 있다. 그런 다음, 람다 설정값 오류 결정기(104)는 람다 조정값(106)(예컨대, 양수 또는 음수 값)을 액추에이터 전달 기능부(109)로 출력한다. 액추에이터 전달 기능부(109)는 적어도 람다 조정값(106)을 수신하며, 공기/연료 제어 장치(98)를 작동하도록 구성된 공기/연료 액추에이터 제어 신호를 결정한다.
ECM(16)은 또한, 하나 이상의 EGR 회로에 대한 EGR 유량을 결정하기 위한 EGR 결정기(110)를 포함한다. 특정 실시예에서는, ECM(16)이 적어도 EGR 설정값 신호를 수신하며 하나 이상의 EGR 제어 장치(100)를 작동하도록 구성된 EGR 액추에이터 제어 신호를 결정하는 EGR 전달 기능부(112)를 포함한다. EGR 전달 기능부(112)는, 예를 들어, 스로틀 위치, 람다 설정값, 연료 파라미터, 및 EGR 액추에이터 제어 신호에 영향을 미치는 기타 입력값과 상관 관계에 있는 룩업 테이블을 사용하여; EGR 설정값 및 기타 입력값의 함수로서의 계산에 의해; 룩업 테이블과 계산의 조합에 의해; 또는 그 외 다른 방법으로 EGR 액추에이터 제어 신호를 결정할 수 있다. 일 구현에 따르면, EGR 설정값은 룩업 테이블을 사용하여 사전 신호로 그리고 EGR 액추에이터 제어 신호를 결정할 때 사전 신호를 상쇄하기 위한 계산에 적용되는 연료 파라미터와 같은 상이한 파라미터로 변환될 수 있다. 엔진(12) 내로 도입되는 EGR의 양은, 예를 들어 토크 표시 특성, 엔진 속도, 엔진의 전력 출력, 엔진의 전력 출력의 입력 기반 결정과 같은 엔진의 작동 조건(예컨대, 센서(18)로부터의 피드백을 기반으로 함), 공기/흐름 액추에이터 제어 신호, 및 공기/연료 혼합물 온도와 같은 기타 요인에 따라 달라질 수 있다. EGR 유량이 또한 전술한 바와 같이 결정될 수 있다.
개시된 실시예의 기술적 효과는 복수의 EGR 회로를 구비한 EGR 시스템을 포함하는 엔진 구동식 발전 시스템의 제공을 포함한다. 이러한 복수의 EGR 회로는 EGR 시스템 관리에 있어 추가의 자유도를 제공한다. 특히, 각각 EGR 냉각기 유닛을 갖는 복수의 EGR 회로는 EGR 열 제거의 온라인 조작을 가능하게 하며, 다른 EGR 회로가 비활성화되면 엔진의 출력이 감소되는 동안 하나의 EGR 회로가 이용되는 것을 가능하게 하며, EGR 분배 관리, 열 질량을 감소시키기 위한 순차적인 예열 및 기타 기능을 가능하게 한다.
이와 같이 기재된 설명은 예를 사용하여 최상의 모드를 포함한 본 대상를 개시하며, 또한 임의의 장치 또는 시스템의 제조 및 사용과 임의의 통합 방법의 수행을 포함하여 당업자가 본 대상를 실시할 수 있도록 한다. 본 대상의 특허 가능한 범위는 청구범위에 의해 정의되며, 당업자가 구현하는 다른 예를 포함할 수 있다. 이러한 다른 예는, 청구범위의 문자 그대로의 언어와 다르지 않은 구조적 요소를 가지고 있거나 청구범위의 문자적 언어와 실질적으로 차이가 없는 등가의 구조적 요소를 포함하는 경우, 청구범위의 범위 내에 있는 것으로 의도된다.
본원에 제시되고 청구된 기술은 본 기술 분야를 명백하게 개선하며 이에 따라 추상적이거나, 무형이거나 또는 순수 이론이 아닌 실제 본성의 구체적인 예 및 재료 대상에 참조 및 적용된다.　 또한, 본 명세서의 끝에 첨부된 청구범위가 "~[기능]을 [수행]하기 위한 수단" 또는 "~[기능]을 [수행하기 위한] 단계"로서 지정된 하나 이상의 요소를 포함하면, 이러한 요소는 35 U.S.C. 112(F) 에 따라 해석되어야 한다.　 그러나, 임의의 다른 방식으로 지정된 요소를 포함하는 청구항의 경우에는, 이러한 요소가 35 U.S.C. 112(F)에 따라 해석되지 않아야 한다.

Claims (20)

  1. 적어도 하나의 흡기 시스템 및 적어도 하나의 배기 시스템을 포함하는 산업용 연소 기관;
    상기 산업용 연소 기관에 결합되며, 상기 산업용 연소 기관에 의해 생성된 배기 가스를 상기 적어도 하나의 배기 시스템으로부터 상기 적어도 하나의 흡기 시스템으로 보내도록 구성된 배기 가스 재순환(EGR) 시스템으로서,
    제1 EGR 회로를 따라 배치된 상기 산업용 연소 기관의 제1 실린더 세트용 제1 EGR 냉각기 유닛; 및
    제2 EGR 회로를 따라 배치된 상기 산업용 연소 기관의 제2 실린더 세트용 제2 EGR 냉각기 유닛을 포함하며, 상기 제1 EGR 냉각기 유닛과 제2 EGR 냉각기 유닛은 각각, 고온 비응축 냉각기, 저온 응축 냉각기, 단열 기액 분리기 및 재가열기 중 적어도 2개를 포함하며,
    상기 제1 EGR 냉각기 유닛 및 제2 EGR 냉각기 유닛은, 상기 제1 EGR 회로와 제2 EGR 회로 각각으로부터 상기 산업용 연소 기관으로의 배기 가스의 유동을 가능하게 하도록 구성된, 제1 EGR 밸브 및 제2 EGR 밸브와 각각 결합되는 것인 EGR 시스템; 및
    상기 산업용 연소 기관 및 상기 EGR 시스템에 통신 가능하게 결합된 제어부로서, 프로세서 및 하나 이상의 프로세서 실행 가능 루틴을 인코딩하는 비일시적 메모리를 포함하고, 상기 하나 이상의 루틴은, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 제어부가, 액추에이터로 전송된 제어 신호를 통해, 상기 제1 EGR 밸브와 제2 EGR 밸브를 조절함으로써 상기 산업용 연소 기관으로의 배기 가스의 유동을 관리하도록 하는 것인 제어부
    를 포함하는 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 EGR 냉각기 유닛과 제2 EGR 냉각기 유닛 양자 모두가, 상기 제1 EGR 밸브와 제2 EGR 밸브 양자 모두의 하류에 있고 상기 산업용 연소 기관으로의 배기 가스의 유동을 가능하게 하도록 구성된 제3 EGR 밸브와 결합되는 것인 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 EGR 회로와 상기 제2 EGR 회로는 각각, 개방될 때 배기 가스가 상기 제1 EGR 냉각기 유닛과 제2 EGR 냉각기 유닛 내부의 각각의 냉각기를 우회할 수 있게 하는 자동 온도 조절식 바이패스 밸브를 포함하며, 상기 하나 이상의 루틴은, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 제어부가, 상기 제어 신호를 통해, 상기 산업용 연소 기관의 제1 냉간 시동 동안 상기 제1 EGR 냉각기 유닛 또는 제2 EGR 냉각기 유닛 중 하나만을 초기에 활성화한 다음, 후속적으로 상기 제어부가, 센서로부터 수신된 피드백에 기초하여, 상기 산업용 연소 기관의 작동 파라미터가 지정된 범위의 외부 한계에 접근하고 있음을 검출할 때, 상기 제1 EGR 냉각기 유닛과 제2 EGR 냉각기 유닛 양자 모두를 활성화하도록 하는 것인 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 하나 이상의 루틴은, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 제어부가, 상기 제어 신호를 통해, 상기 제1 EGR 냉각기 유닛 또는 제2 EGR 냉각기 유닛 중에서 상기 산업용 연소 기관의 제1 냉간 시동 동안 활성화되지 않았던 것을 상기 산업용 연소 기관의 제2 냉간 시동 동안 초기에 활성화하도록 하며, 상기 제2 냉간 시동은 상기 제1 냉간 시동 후의 다음 시동인 것인 시스템.
  5. 제3항에 있어서, 상기 하나 이상의 루틴은, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 제어부가, 상기 제어 신호를 통해, 상기 제1 EGR 냉각기 유닛 또는 제2 EGR 냉각기 유닛 중에서 상기 산업용 연소 기관의 제1 냉간 시동 동안 활성화되었던 동일한 EGR 냉각기 유닛을 상기 산업용 연소 기관의 후속 열간 시동 동안 초기에 활성화하도록 하며, 상기 후속 열간 시동은 상기 제1 냉간 시동 후의 다음 시동인 것인 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 루틴은, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 제어부가, 상기 액추에이터로 전송된 제어 신호를 통해, 기관의 희석제 수요에 도달하기 위한 상기 EGR 시스템의 목표 기액 분리 효율 범위에 도달하도록 제1 EGR 밸브와 제2 EGR 밸브를 비동기식으로 조절하도록 하는 것인 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 루틴은, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 제어부가, 상기 제어 신호를 통해, 상기 제1 EGR 회로와 제2 EGR 회로의, 센서로부터의 피드백에 기초하여 상기 제어부에 의해 검출된, 개개의 오염량에 기초하여 상기 제1 EGR 회로와 제2 EGR 회로로부터의 개개의 이용되는 배기 가스의 양을 조정하도록 하는 것인 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 루틴은, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 제어부가, 상기 제어 신호를 통해, 상기 제1 EGR 회로와 제2 EGR 회로 중 하나로부터의 배기 가스를 상기 제1 EGR 회로와 제2 EGR 회로 중 다른 하나로부터의 배기 가스보다 낮은 온도에 유지함으로써 EGR 열 제거를 조작하도록 하는 것인 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 루틴은, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 제어부가, 상기 제1 EGR 회로와 제2 EGR 회로 중 하나가 비활성화될 때, 상기 제어 신호를 상기 산업용 연소 기관으로 전송하여 상기 제1 EGR 회로 및 제2 EGR 회로 중 비활성화되지 않은 EGR 회로의 이용을 가능하게 하는 전력 레벨로 상기 산업용 연소 기관의 전력을 감소시키도록 하는 것인 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 상기 EGR 시스템은 고압 루프 EGR 시스템을 포함하는 것인 시스템.
  11. 제1항에 있어서, 상기 EGR 시스템은 저압 루프 EGR 시스템을 포함하는 것인 시스템.
  12. 시스템으로서,
    산업용 연소 기관 및 배기 가스 재순환(EGR) 시스템에 통신 가능하게 결합된 제어부를 포함하고,
    상기 EGR 시스템은, 상기 산업용 연소 기관에 의해 생성된 배기 가스를 적어도 하나의 배기 시스템으로부터 적어도 하나의 흡기 시스템으로 보내도록 구성되며, 상기 EGR 시스템은 복수의 EGR 회로를 포함하고, 상기 복수의 EGR 회로의 각각의 EGR 회로는 고온 비응축 냉각기, 저온 응축 냉각기, 단열 기액 분리기 및 재가열기 중 적어도 2개를 포함하는 EGR 냉각기 유닛을 포함하며,
    상기 제어부는 프로세서 및 하나 이상의 프로세서 실행 가능 루틴을 인코딩하는 비일시적 메모리를 포함하고,
    상기 하나 이상의 루틴은, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 제어부가, 액추에이터로 전송된 제어 신호를 통해, 상기 산업용 연소 기관으로의 배기 가스의 유동을 조정하도록 상기 복수의 EGR 회로를 따라 배치된 개개의 EGR 밸브를 완전히 개방하며 상기 개개의 EGR 밸브 하류의 상기 복수의 EGR 회로에 의해 공유되는 공유 EGR 밸브를 조절함으로써, 상기 산업용 연소 기관으로의 배기 가스의 유동을 조정하도록 상기 공유 EGR 밸브를 완전히 개방하며 상기 개개의 EGR 밸브를 조절하거나, 상기 산업용 연소 기관으로의 배기 가스의 유동을 조정하도록 상기 개개의 EGR밸브와 상기 공유 EGR 밸브를 부분적으로 개방함으로써, 상기 산업용 연소 기관으로의 배기 가스의 유동을 관리하도록 하는 것인 시스템.
  13. 제12항에 있어서, 상기 하나 이상의 루틴은, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 제어부가, 상기 제어 신호를 통해, 상기 산업용 연소 기관의 제1 냉간 시동 동안 상기 복수의 EGR 회로 중 단 하나의 EGR 회로를 초기에 활성화한 다음, 후속적으로 상기 제어부가, 센서로부터 수신된 피드백에 기초하여, 상기 산업용 연소 기관의 작동 파라미터가 지정된 범위의 외부 한계에 접근하고 있음을 검출할 때, 상기 복수의 EGR 회로의 각각의 EGR 회로를 활성화하도록 하는 것인 시스템.
  14. 제13항에 있어서, 상기 하나 이상의 루틴은, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 제어부가, 상기 제어 신호를 통해, 상기 복수의 EGR 회로 중에서 상기 산업용 연소 기관의 제1 냉간 시동 동안 활성화되지 않았던 것을 상기 산업용 연소 기관의 제2 냉간 시동 동안 초기에 활성화하도록 하며, 상기 제2 냉간 시동은 상기 제1 냉간 시동 후의 다음 시동인 것인 시스템.
  15. 제13항에 있어서, 상기 하나 이상의 루틴은, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 제어부가, 상기 제어 신호를 통해, 상기 복수의 EGR 회로 중에서 상기 산업용 연소 기관의 제1 냉간 시동 동안 활성화되었던 EGR 회로를 상기 산업용 연소 기관의 후속 열간 시동 동안 초기에 활성화하도록 하며, 상기 후속 열간 시동은 상기 제1 냉간 시동 후의 다음 시동인 것인 시스템.
  16. 제12항에 있어서, 상기 하나 이상의 루틴은, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 제어부가, 상기 제어 신호를 통해, 기관의 희석제 수요에 도달하기 위한 상기 EGR 시스템의 목표 기액 분리 효율 범위에 도달하도록 상기 개개의 EGR 밸브를 비동기식으로 조절하도록 하는 것인 시스템.
  17. 제12항에 있어서, 상기 하나 이상의 루틴은, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 제어부가, 상기 제어 신호를 통해, 상기 복수의 EGR 회로의 각각의 EGR 회로의, 센서로부터의 피드백에 기초하여 상기 제어부에 의해 검출된, 개개의 오염량에 기초하여 상기 복수의 EGR 회로로부터의 개개의 이용되는 배기 가스의 양을 조정하도록 하는 것인 시스템.
  18. 제12항에 있어서, 상기 하나 이상의 루틴은, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 제어부가, 상기 제어 신호를 통해, 상기 복수의 EGR 회로 중 하나의 EGR 회로로부터의 배기 가스를 상기 복수의 EGR 회로 중 나머지 EGR 회로로부터의 배기 가스보다 낮은 온도에 유지함으로써 EGR 열 제거를 조작하도록 하는 것인 시스템.
  19. 제12항에 있어서, 상기 하나 이상의 루틴은, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 제어부가, 상기 복수의 EGR 회로의 EGR 회로 중 하나가 비활성화될 때, 상기 제어 신호를 상기 산업용 연소 기관으로 전송하여 상기 복수의 EGR 회로 중 비활성화되지 않은 EGR 회로의 이용을 가능하게 하는 전력 레벨로 상기 산업용 연소 기관의 전력을 감소시키도록 하는 것인 시스템.
  20. 산업용 연소 기관 및 배기 가스 재순환(EGR) 시스템에 통신 가능하게 결합되며, 비일시적 메모리 및 프로세서를 포함하는 제어부를 이용하여:
    제어 신호를 통해, 상기 산업용 연소 기관의 제1 냉간 시동 동안 상기 EGR 시스템의 복수의 EGR 회로 중 단 하나의 EGR 회로를 초기에 활성화한 다음, 후속적으로 상기 제어부가, 센서로부터 수신된 피드백에 기초하여, 상기 산업용 연소 기관의 작동 파라미터가 지정된 범위의 외부 한계에 접근하고 있음을 검출할 때, 상기 복수의 EGR 회로의 각각의 EGR 회로를 활성화하는 단계; 및
    상기 제어 신호를 통해, 상기 복수의 EGR 회로 중에서 상기 산업용 연소 기관의 제1 냉간 시동 동안 활성화되지 않았던 것을 상기 산업용 연소 기관의 제2 냉간 시동 동안 초기에 활성화하며, 상기 제1 냉간 시동 동안 초기에 활성화되었던 EGR 회로를 상기 산업용 연소 기관의 후속 열간 시동 동안 초기에 활성화하는 단계
    를 포함하고,
    상기 제2 냉간 시동 또는 상기 후속 열간 시동은 상기 제1 냉간 시동 후의 다음 시동이며,
    상기 복수의 EGR 회로의 각각의 EGR 회로는 복수의 기능성 섹션을 포함하는 EGR 냉각기 유닛을 포함하는 것인 방법.
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