[go: up one dir, main page]

KR20160041522A - Cylinder start of combustion balancing system and method by control pilot oil quantity of dual fuel engine - Google Patents

Cylinder start of combustion balancing system and method by control pilot oil quantity of dual fuel engine Download PDF

Info

Publication number
KR20160041522A
KR20160041522A KR1020140135629A KR20140135629A KR20160041522A KR 20160041522 A KR20160041522 A KR 20160041522A KR 1020140135629 A KR1020140135629 A KR 1020140135629A KR 20140135629 A KR20140135629 A KR 20140135629A KR 20160041522 A KR20160041522 A KR 20160041522A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
soc
cylinder
combustion
start timing
target value
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
KR1020140135629A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
정창민
임채순
이상기
정대열
정창환
Original Assignee
현대중공업 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대중공업 주식회사 filed Critical 현대중공업 주식회사
Priority to KR1020140135629A priority Critical patent/KR20160041522A/en
Publication of KR20160041522A publication Critical patent/KR20160041522A/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/0602Control of components of the fuel supply system
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/0602Control of components of the fuel supply system
    • F02D19/0613Switch-over from one fuel to another
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/08Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed simultaneously using pluralities of fuels
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30Controlling fuel injection
    • F02D41/38Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/40Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F02D41/402Multiple injections
    • F02D41/403Multiple injections with pilot injections
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M43/00Fuel-injection apparatus operating simultaneously on two or more fuels, or on a liquid fuel and another liquid, e.g. the other liquid being an anti-knock additive
    • F02M43/04Injectors peculiar thereto
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

본 발명은 오일연료와 가스연료를 사용하는 이중연료 엔진의 실린더 밸런싱에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 실린더별 파일럿 오일 분사량을 개별 제어하여 가스연료 운전 모드에서 연소 특성 인자 중 실린더 간 연소시작시기 밸런싱을 수행하는 실린더 밸런싱 장치 및 방법에 관한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이중연료엔진의 가스연료 운전 모드에서의 실린더 밸런싱 방법은 각 실린더의 연소압력센서들로부터 연소압력에 대한 센싱 시그널을 입력받는 과정(단계 S501); 각 실린더의 연소압력 정보로부터 각 실린더의 연소시작시기(SoC)를 산출하는 과정(단계 S502); 각 실린더의 연소시작시기(SoC)가 목표값(SoC_tg)에 도달하였는지를 파악하는 과정(단계 S503); 각 실린더의 연소시작시기(SoC)와 목표값(SoC_tg)을 비교하여, 모든 실린더들의 연소시작시기(SoC)가 목표값(SoC_tg)에 모두 도달하였는지를 판단하는 과정(단계 S504); 연소시작시기(SoC)가 목표값(SoC_tg)에 도달되지 않은 실린더가 존재하는 경우, 해당 실린더의 연소시작시기(SoC) 값이 목표값(SoC_tg)에 이를 때까지 각 실린더의 파일럿 오일 분사량을 증가 또는 저감 시키는 과정(단계 S505); 및 모든 실린더의 연소시작시기(SoC)가 목표값(SoC_tg)에 도달되면, 그때의 파일럿 오일 분사량 조정 값으로 유지하는 과정(단계 S506)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
The present invention relates to cylinder balancing of a dual fuel engine using an oil fuel and a gaseous fuel, and more particularly, to an apparatus for balancing the start timing of inter-cylinder combustion in a combustion characteristic parameter in a gas fuel operation mode by individually controlling the cylinder- And more particularly, to a cylinder balancing apparatus and method for performing cylinder balancing.
In order to accomplish the above object, a cylinder balancing method in a gaseous fuel operation mode of a dual fuel engine according to the present invention includes the steps of: receiving a sensing signal for a combustion pressure from combustion pressure sensors of each cylinder (step S501); Calculating a combustion start timing SoC of each cylinder from the combustion pressure information of each cylinder (step S502); A process of determining whether the combustion start time SoC of each cylinder has reached the target value SoC_tg (step S503); (Step S504) of comparing the combustion start timing SoC of each cylinder with the target value SoC_tg to determine whether the combustion start timing SoC of all the cylinders has reached the target value SoC_tg; When there is a cylinder in which the combustion start timing SoC does not reach the target value SoC_tg, the pilot oil injection amount of each cylinder is increased until the combustion start timing SoC of the cylinder reaches the target value SoC_tg (Step S505); And when the combustion start timing SoC of all the cylinders reaches the target value SoC_tg, the routine proceeds to step S506 to hold the pilot oil injection amount adjustment value at that time.

Description

이중 연료 엔진의 파일럿 오일 분사량 제어를 통한 연소시작시기 밸런싱 장치 및 방법{CYLINDER START OF COMBUSTION BALANCING SYSTEM AND METHOD BY CONTROL PILOT OIL QUANTITY OF DUAL FUEL ENGINE}Technical Field [0001] The present invention relates to a combustion start timing balancing device and method for controlling a pilot oil injection amount of a dual fuel engine,

본 발명은 오일연료와 가스연료를 사용하는 이중연료 엔진의 실린더 밸런싱에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 실린더별 파일럿 오일 분사량을 개별 제어하여 가스연료 운전 모드에서 연소 특성 인자 중 실린더 간 연소시작시기 밸런싱을 수행하는 실린더 밸런싱 장치 및 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to cylinder balancing of a dual fuel engine using an oil fuel and a gaseous fuel, and more particularly, to an apparatus for balancing the start timing of inter-cylinder combustion in a combustion characteristic parameter in a gas fuel operation mode by individually controlling the cylinder- And more particularly, to a cylinder balancing apparatus and method for performing cylinder balancing.

액화천연가스(LNG) 등의 가스 운반선에서는, 저장 탱크 내에 저장되어 있는 가스연료를 쉽게 연료로 사용하는 한편 탱크 내에서 기화되는 가스를 재 액화시키지 않고 선박 추진용 엔진의 연료로 활용하기 위해 오일연료와 가스연료를 선택적으로 또는 동시에 사용하는 이중 연료 엔진을 탑재하는 경우가 있다. 또한, LNG나 LPG와 같은 가스를 사용하는 해상 부유물, 해상 구조물, 또는 플랜트의 발전설비에서 사용하는 대형 디젤 엔진의 경우에도 가스연료를 함께 쓸 수 있는 이중 연료 엔진을 도입하고 있다.In a gas carrier such as liquefied natural gas (LNG), gas fuel stored in a storage tank is easily used as fuel, and gas used in the tank is not re-liquefied. And a dual fuel engine that selectively or simultaneously uses gaseous fuel. In the case of large-scale diesel engines used in power generation facilities of offshore structures, marine structures, or plants using gas such as LNG or LPG, dual fuel engines are also introduced that can use gaseous fuels together.

이중 연료를 사용하는 대형 엔진(디젤 엔진)은, 가스연료를 사용하는 가스연료 운전 모드와 오일연료(예; Marine Diesel Oil, Heavy Fuel Oil 등)를 사용하는 오일연료 운전 모드, 그리고 가스연료와 오일연료를 동시에 사용하는 혼합 운전 모드를 가진다.Large diesel engines using dual fuel (diesel engines) are used in a gas fuel operating mode using gaseous fuels, an oil fuel operating mode using oil fuels (eg, Marine Diesel Oil, Heavy Fuel Oil, etc.) And a mixed operation mode in which fuel is simultaneously used.

오일연료는 각각의 실린더 헤드에 구비된 오일연료 인젝터에 의해 연소실로 분사되고, 가스연료는 메인 피드 파이프로부터 각 실린더별 분배 파이프로 분배된 다음 가스 유입 밸브(GAV; Gas Admission Valve) 조립체에서 가스량이 조절되어 가스 인젝터를 통해 실린더 헤드의 흡기 포트에 분사된다.The oil fuel is injected into the combustion chamber by an oil fuel injector provided in each cylinder head, the gaseous fuel is distributed from the main feed pipe to each cylinder-specific distribution pipe, and the gas amount in the gas admission valve (GAV) assembly Is regulated and injected into the intake port of the cylinder head through the gas injector.

이중연료 엔진은, 점화플러그에 의해 연료를 불꽃 점화하는 가솔린 엔진과는 달리 흡기를 고온고압으로 압축하여 자발화(self ignition, 자기착화) 시키는 디젤 엔진을 기반으로 하기 때문에, 가스연료의 착화를 유도하는 소형 오일연료 분사기로서 파일럿 인젝터(Micro Pilot Injector)를 더 구비한다.Since the dual fuel engine is based on a diesel engine that self-ignites by compressing the intake air to high temperature and high pressure unlike a gasoline engine that ignites the fuel by spark plug, it induces ignition of the gas fuel And a pilot injector (Micro Pilot Injector) as a small-sized oil fuel injector.

천연가스와 같은 가스연료는 인화점은 낮지만 자발화(self ignition, 자기착화) 온도가 550℃ 부근으로 높기 때문에, 가스연료 운전 모드에서 주연료인 가스연료를 분사(main injection 과정)하기 직전에 파일럿 인젝터를 통해 파일럿 오일(예; Marine Diesel Oil, Marine Gas Oil 등)을 미량 분사하여 점화를 유도하여(pilot injection 과정), 가스연료의 안정적인 점화를 도모할 수 있다.Since gas fuels such as natural gas have a low self-ignition temperature and a high self-ignition temperature of around 550 ° C, just before injecting the main fuel, gaseous fuel in the gas fuel operating mode, A pilot injection process (pilot injection process) by injecting pilot oil (eg, Marine Diesel Oil, Marine Gas Oil, etc.) by injecting a small amount of fuel through the injector can stably ignite the gaseous fuel.

또한, 오일연료 운전 모드에서도, 주연료인 디젤연료를 분사하기 직전에 파일럿 인젝터를 통해 파일럿 오일을 미량 분사하여 연소실의 연소환경을 개선함으로써 NOx 개선 및 연소 성능을 향상시킬 수 있다.Further, even in the oil fuel operation mode, it is possible to improve the NOx improvement and the combustion performance by improving the combustion environment of the combustion chamber by injecting a small amount of pilot oil through the pilot injector immediately before injecting the diesel fuel as the main fuel.

위와 같이 이중연료 엔진에 있어서, 두 가지의 주연료와 파일럿 오일의 공급을 위해 각각 별도의 공급 계통을 설비하여야 하는 한편, 두 가지 운전 모드 이상으로 운전하여야 하기 때문에 장치가 복잡할 뿐만 아니라 이를 제어하기 위한 제어 시스템도 매우 복잡하다.In the dual fuel engine as described above, a separate supply system must be provided for supplying the two main fuel and pilot oil, and the apparatus must be operated in two operation modes or more, The control system is also very complicated.

특히, 이중연료엔진은 디젤엔진을 기반으로 하여 가스연료를 추가로 사용할 수 있도록 한 것이기 때문에, 가스연료 모드에서의 정밀한 운전 제어는 가스연료 모드로 운전할 수 있는지의 여부를 결정하는 매우 중요한 요소이다.In particular, precise operating control in the gas fuel mode is a very important factor in determining whether or not the dual fuel engine can operate in the gas fuel mode, since the dual fuel engine is based on a diesel engine and allows further use of the gaseous fuel.

예를 들어, 오일연료 운전 모드에서는 일반적인 디젤엔진과 같이 연료의 압축착화를 통해 연소가 일어나지만, 가스연료 운전 모드에서는 파일럿 인젝션을 미리 수행하여 가스연료에 대한 점화를 유도하여야 한다.For example, in the oil fuel operation mode, combustion is caused by compression ignition of the fuel as in a general diesel engine, but in the gas fuel operation mode, pilot injection must be performed in advance to induce ignition for the gaseous fuel.

위와 같은 이유 때문에, 가스연료 운전 모드에서는 가스연료에 의한 점화시기를 동일하게 설정하더라도 연소(폭발)의 진행, 최고 압력, 최고압력 발생 시점 등이 실린더마다 차이가 발생하게 된다.For this reason, even when the ignition timing by the gaseous fuel is set to be the same in the gaseous fuel operation mode, the combustion (explosion) progression, the maximum pressure, and the point of time when the maximum pressure is generated differ from cylinder to cylinder.

따라서, 위와 같은 이중연료 엔진에서는, 엔진의 운전 특성을 안정적으로 유지하기 위해서 실린더 간의 연소특성이나 연소압력을 균일하고 높게 제어하는 것이 유리하다.Therefore, in such a dual fuel engine, it is advantageous to control the combustion characteristics and the combustion pressure between the cylinders to be uniform and high in order to stably maintain the operating characteristics of the engine.

연소특성이나 연소압력을 균일하게 유지하면 운전이 안정적이고 효율이 증대되고, 그와 함께 연소압력을 균일하게 유지하면 출력 및 효율이 더욱 향상된다.
When the combustion characteristics and the combustion pressure are maintained uniformly, the operation is stable and the efficiency is increased. Further, when the combustion pressure is uniformly maintained, the output and efficiency are further improved.

공개특허공보 공개번호 제10-2010-0074084호(2010.07.01. 공개)Published Patent Publication No. 10-2010-0074084 (published on July 1, 2010) 공개특허공보 공개번호 제10-2008-0078504호(2008.08.27. 공개)Published Patent Publication No. 10-2008-0078504 (Published Aug. 27, 2008) 공개특허공보 공개번호 제10-2004-0095274호(2004.11.12. 공개)Open Patent Publication No. 10-2004-0095274 (published on November 12, 2004)

본 발명은 위와 같은 필요에 따라 개발한 것으로서, 이중연료 엔진이 가스연료 모드로 운전될 때 각 실린더의 파일럿 오일 분사량을 개별 조정하여 가스연료의 연소특성 인자 중 연소시작시기의 실린더간 밸런싱을 수행함으로써 출력, 효율 및 운전 안정성을 극대화하는 이중연료엔진의 실린더 밸런싱 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
The present invention has been developed in accordance with the above-described needs, and it is an object of the present invention to provide a fuel injection control apparatus and a fuel injection control method for an internal combustion engine, And to provide a cylinder balancing apparatus and method for a dual fuel engine that maximizes output, efficiency, and operational stability.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 각각의 실린더에 설치되어 연소압력을 감지하는 연소압력센서와, 연소실에 오일연료를 분사하기 위한 오일연료 인젝터; 파일럿 연료를 분사하기 위한 파일럿 인젝터; 흡기 포트에 가스연료를 분사하기 위한 가스 유입 밸브와, 상기 파일럿 인젝터 및 가스 유입 밸브와 연결되어 동작을 제어하는 인젝션 컨트롤 패널과, 상기 연소압력센서와 연결되고, 해당 연소압력센서로부터 각 실린더별 연소압력에 대한 시그널을 입력받아 각 실린더의 연소시작시기(SoC) 값을 산출하는 연소 모니터링 유닛 및 가스연료 운전 모드 시, 상기 연소 모니터링 유닛으로부터 전송되는 연소시작시기(SoC)를 사전에 설정된 목표값(SoC_tg)과 비교하고, 모든 실린더의 연소시작시기(SoC) 값이 목표값(SoC_tg)에 도달할 때까지, 파일럿 오일분사량을 증가 또는 저감시키는 제어 시그널을 생성하고, 생성된 제어 시그널을 상기 인젝션 컨트롤 패널에 하달하여 인젝션 컨트롤 패널로 하여금 파일럿 인젝터를 조정하도록 하는 메인 컨트롤 패널을 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a fuel cell system comprising: a combustion pressure sensor installed in each cylinder according to the present invention for sensing a combustion pressure; an oil fuel injector for injecting an oil fuel into a combustion chamber; A pilot injector for injecting pilot fuel; An injection control panel connected to the pilot injector and the gas inlet valve for controlling the operation thereof; and a control unit connected to the combustion pressure sensor, for detecting combustion of each cylinder from the combustion pressure sensor, A combustion monitoring unit for calculating a combustion start timing (SoC) value of each cylinder by receiving a signal for pressure and a combustion start timing (SoC) transmitted from the combustion monitoring unit in a gas fuel operating mode, SoC_tg), and generates a control signal for increasing or decreasing the pilot oil injection amount until the combustion start timing (SoC) of all the cylinders reaches the target value SoC_tg, and transmits the generated control signal to the injection control Panel and includes a main control panel for causing the injection control panel to adjust the pilot injector .

본 발명의 이중연료엔진의 연소시작시기 제어를 통한 실린더 밸런싱 장치에 있어서, 상기 연소 모니터링 유닛은, 상기 메인 컨트롤 패널과 분리되어 독립적으로 설치되는 실린더 모니터링 패널에 구비되는 것을 특징으로 한다.In the cylinder balancing apparatus through the control of the combustion start timing of the dual fuel engine of the present invention, the combustion monitoring unit is provided in a cylinder monitoring panel which is separately provided from the main control panel and is independently installed.

본 발명의 일 실시예에 따른 이중연료엔진의 가스연료 운전 모드에서의 실린더 밸런싱 방법으로서, 각 실린더의 연소압력센서들로부터 연소압력에 대한 센싱 시그널을 입력받는 과정(단계 S501); 각 실린더의 연소압력 정보로부터 각 실린더의 연소시작시기(SoC)를 산출하는 과정(단계 S502); 각 실린더의 연소시작시기(SoC)가 목표값(SoC_tg)에 도달하였는지를 파악하는 과정(단계 S503); 각 실린더의 연소시작시기(SoC)와 목표값(SoC_tg)을 비교하여, 모든 실린더들의 연소시작시기(SoC)가 목표값(SoC_tg)에 모두 도달하였는지를 판단하는 과정(단계 S504); 연소시작시기(SoC)가 목표값(SoC_tg)에 도달되지 않은 실린더가 존재하는 경우, 해당 실린더의 연소시작시기(SoC) 값이 목표값(SoC_tg)에 이를 때까지 각 실린더의 파일럿 오일 분사량을 증가 또는 저감 시키는 과정(단계 S505); 및 모든 실린더의 연소시작시기(SoC)가 목표값(SoC_tg)에 도달되면, 그때의 파일럿 오일 분사량 조정 값으로 유지하는 과정(단계 S506)을 포함한다.A method for balancing a cylinder in a gaseous fuel operation mode of a dual fuel engine according to an embodiment of the present invention includes: receiving a sensing signal for a combustion pressure from combustion pressure sensors of each cylinder (step S501); Calculating a combustion start timing SoC of each cylinder from the combustion pressure information of each cylinder (step S502); A process of determining whether the combustion start time SoC of each cylinder has reached the target value SoC_tg (step S503); (Step S504) of comparing the combustion start timing SoC of each cylinder with the target value SoC_tg to determine whether the combustion start timing SoC of all the cylinders has reached the target value SoC_tg; When there is a cylinder in which the combustion start timing SoC does not reach the target value SoC_tg, the pilot oil injection amount of each cylinder is increased until the combustion start timing SoC of the cylinder reaches the target value SoC_tg (Step S505); And when the combustion start timing SoC of all the cylinders reaches the target value SoC_tg, the step S506 of maintaining the pilot oil injection amount adjustment value at that time.

이 경우, 상기 목표값(SoC_tg)은, 구동중인 각 실린더로부터 산출되는 연소시작시기(SoC)들의 평균값인 평균-연소시작시기(Soc_average)를 기준으로 소정의 상한치와 하한치를 지정한 크랭크각 범위로 설정되거나, 또는 정상 작동 시 실린더가 발휘하는 최고압력 시점의 크랭크각을 기준으로 일정 범위의 하한치를 제한한 범위로 사전에 설정된 값으로 이루어진다.In this case, the target value SoC_tg is set to a crank angle range in which a predetermined upper limit value and a lower limit value are specified based on an average-combustion start timing (Soc_average) which is an average value of combustion start times (SoCs) Or a predetermined value in which the lower limit value of a certain range is limited based on the crank angle at the maximum pressure point at which the cylinder exerts during normal operation.

상기 단계 S505에서, 어떤 실린더의 연소시작시기(SoC)가 목표값(SoC_tg)보다 늦으면 파일럿 오일 분사 기간을 늘려서 분사량을 늘리고; 어떤 실린더의 연소시작시기(SoC)가 목표값(SoC_tg)보다 빠르면 파일럿 오일 분사 기간을 줄여서 분사량을 줄인다.
If the combustion start timing SoC of a certain cylinder is later than the target value SoC_tg in step S505, the pilot oil injection duration is increased to increase the injection quantity; If the combustion start timing SoC of a cylinder is earlier than the target value SoC_tg, the pilot oil injection duration is reduced to reduce the injection quantity.

앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 이중 연료 엔진의 파일럿 오일 분사량 제어를 통한 연소시작시기 밸런싱 장치 및 방법에 의하면, 각 실린더 간의 연소시작시기(SoC)의 차이를 최소한의 범위로 규제한다. 이에 따르면, 각 실린더 간의 연소특성이 거의 동일해지고, 그에 따라 각 실린더 간의 연소압력도 균일해져서, 운전이 안정적으로 유지되고 효율이 증대된다.As described above, according to the combustion start timing balancing apparatus and method through the pilot oil injection amount control of the dual fuel engine according to the present invention, the difference in the combustion start timing (SoC) between the cylinders is regulated to a minimum range. According to this, the combustion characteristics between the cylinders become almost the same, and the combustion pressure among the cylinders becomes uniform, so that the operation is stably maintained and the efficiency is increased.

또한, 그에 따라, 디젤엔진을 기반으로 하는 이중연료엔진의 가스연료 운전 모드를 원활하고 양호하게 수행할 수 있어 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
Also, the gas fuel operation mode of the dual fuel engine based on the diesel engine can be smoothly and satisfactorily performed, thereby improving the reliability.

도 1은 본 발명에 따른 이중연료엔진의 연소시작시기 제어를 통한 실린더 밸런싱 시스템의 전체 구성을 나타내는 계통도이다.
도 2는 본 발명에 따른 실린더 밸런싱 제어 요소들에 대한 계통도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따라 연소시작시기를 제어하여 밸런싱을 하는 제어과정을 설명하기 순서도이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of a cylinder balancing system through control of the combustion start timing of a dual fuel engine according to the present invention. Fig.
Figure 2 is a schematic diagram of cylinder balancing control elements in accordance with the present invention;
FIG. 3 is a flowchart illustrating a control process of controlling the start of combustion according to the first embodiment of the present invention.

아래에서는 본 발명에 따른 이중 연료 엔진의 파일럿 오일 분사량 제어를 통한 연소시작시기 밸런싱 장치 및 방법의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, preferred embodiments of a combustion start timing balancing apparatus and method for controlling a pilot oil injection amount of a dual fuel engine according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도면에서, 도 1은 본 발명에 따른 이중연료엔진의 연소시작시기 제어를 통한 실린더 밸런싱 시스템의 전체 구성을 나타내는 계통도이다.In the drawings, FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of a cylinder balancing system through control of the combustion start timing of a dual fuel engine according to the present invention.

도 1은 선박용 또는 플랜트용의 대형 이중연료 엔진 및 그것의 제어 계통을 보여주는 것으로서, 이중연료엔진(10)은 오일연료를 사용하는 오일연료 운전 모드와 가스연료를 사용하는 가스연료 운전 모드로 운전된다.1 shows a large dual fuel engine for a marine or a plant and its control system in which the dual fuel engine 10 is operated in an oil fuel operation mode using oil fuel and a gas fuel operation mode using gas fuel .

실린더 밸런싱을 위해, 이중연료엔진(10)의 각각의 실린더(즉, 연소실)에는 연소압력을 감지하는 연소압력센서(12)가 설치된다. 더 나아가서 노크 제어를 위한 노크 센서(14)가 설치된다.For cylinder balancing, a combustion pressure sensor 12 is installed in each cylinder (i.e., combustion chamber) of the dual fuel engine 10 to sense the combustion pressure. Further, a knock sensor 14 for knock control is provided.

두 가지의 연료를 제공하기 위해, 이중연료엔진(10)의 실린더 헤드(20)에는 연소실에 오일연료를 분사하기 위한 오일연료 인젝터(22)와 파일럿 연료를 분사하기 위한 파일럿 인젝터(Pilot Injector)(24)가 구비되고, 흡기 포트에 가스연료를 분사하기 위한 가스 유입 밸브(GAV; Gas Admission Valve)(26)가 구비된다.In order to provide two kinds of fuel, the cylinder head 20 of the dual fuel engine 10 is provided with an oil fuel injector 22 for injecting the oil fuel into the combustion chamber and a pilot injector 24, and a gas inlet valve (GAV) 26 for injecting gaseous fuel into the intake port is provided.

또한, 가스 유입 밸브(26)에 연결된 가스연료 공급 라인(30)에는 가스연료의 압력을 조정하는 압력 레귤레이터를 구비하는 가스밸브유닛(32)이 구비되고, 가스연료 공급 라인(30)의 가스압력을 검출하는 가스연료 압력센서(34)가 구비된다.The gas fuel supply line 30 connected to the gas inlet valve 26 is provided with a gas valve unit 32 having a pressure regulator for regulating the pressure of the gaseous fuel, And a gas fuel pressure sensor 34 for detecting the gas fuel pressure.

이러한 이중연료엔진(10)의 전체적인 제어는 엔진 컨트롤 시스템의 중앙 제어 유닛을 갖추고 있는 메인 컨트롤 패널(100)에서 수행하며, 메인 컨트롤 패널(100)의 통제하에 로컬 오퍼레이팅 패널(LOP, Local Operating Panel)(110) 및 인젝션 컨트롤 패널(ICP, Injection Control Panel)(120)로부터 엔진의 모든 데이터를 받아 엔진 기동 및 정지, 속도 및 출력, 공연비, 메인 연료 공급 차단, 파일럿 연료 공급 차단, 연료 모드 전환, 연료 분배, 냉각 매체 온도, 엔진 운전 상태 산출, 엔진 안전을 위한 제어 등, 전반적인 제어 동작을 수행하며, 그리고 본 발명에 따른 실린더 밸런싱 제어 동작을 수행한다.The overall control of the dual fuel engine 10 is performed in a main control panel 100 having a central control unit of an engine control system and is controlled by a local operating panel (LOP) Speed and output, air fuel ratio, main fuel supply cutoff, pilot fuel cutoff, fuel mode switching, fuel (fuel injection), fuel injection, etc., by receiving all the data of the engine from the engine control unit 110 and the injection control panel Distribution control, cooling medium temperature, engine operation state calculation, control for engine safety, etc., and performs the cylinder balancing control operation according to the present invention.

또한, 메인 컨트롤 패널(100)은, 가스연료 압력센서(34)로부터 가스연료 공급 라인(30)의 가스연료 압력을 입력받고, 실린더 밸런싱 제어 시 가스밸브유닛(32)의 압력 레귤레이터를 제어하여 가스연료공급압력을 조정할 수 있다.The main control panel 100 receives the gas fuel pressure of the gas fuel supply line 30 from the gas fuel pressure sensor 34 and controls the pressure regulator of the gas valve unit 32 during the cylinder balancing control, The fuel supply pressure can be adjusted.

또한, 메인 컨트롤 패널(100)은, 후술하는 실시예에서 자세히 설명하겠지만, 실린더 밸런싱을 위해 '파일럿 오일 분사량'을 제어한다. 이를 위한 전체적 및 개별적인 조정 시그널은 인젝션 컨트롤 패널(120)에 하달하여 인젝션 컨트롤 패널(120)로 하여금 파일럿 인젝터(24)를 제어하도록 한다.The main control panel 100 controls the 'pilot oil injection amount' for cylinder balancing, which will be described later in detail in the embodiment. An overall and individual adjustment signal for this is provided to the injection control panel 120 to allow the injection control panel 120 to control the pilot injector 24.

로컬 오퍼레이팅 패널(110)은, 개별 엔진마다 설치되어 각각의 엔진의 모든 상태 값들이 디스플레이 되고 모니터링 되는 한편, 메인 컨트롤 패널(100)과 각각의 엔진 상태 정보와 명령들을 통신한다. 또한, 로컬 오퍼레이팅 패널(110)은, 관리자가 개별 엔진을 작동하는 한편 모니터링을 수행할 수 있도록 하기 위해, 개별 엔진의 측정값들을 디스플레이하고 입력 또는 동작 메뉴 버튼을 디스플레이하기 위한 터치 스크린을 구비할 수 있다.The local operating panel 110 is installed for each individual engine and communicates the respective engine status information and commands with the main control panel 100 while all status values of each engine are displayed and monitored. The local operating panel 110 may also have a touch screen for displaying the measurements of the individual engines and displaying the input or action menu buttons so that the manager can perform monitoring while operating the respective engine have.

인젝션 컨트롤 패널(120)은 파일럿 인젝터(24) 및 파일럿 인젝션용 고압펌프와 연결됨과 함께 가스 유입 밸브(26)와 연결되며, 이것들을 메인 컨트롤 패널(100)의 통제하에 제어한다.The injection control panel 120 is connected to the pilot injector 24 and the high pressure pump for pilot injection and is connected to the gas inlet valve 26 and controls them under the control of the main control panel 100.

연소압력센서(12)와 노크 센서(14)로부터의 연소정보를 입력받아 그것에 대응하는 실린더 밸런싱 제어를 위해, 메인 컨트롤러(100)에 실린더 모니터링 기능(프로그램 또는 모듈)이 함께 탑재될 수 있다.A cylinder monitoring function (program or module) may be mounted together with the main controller 100 in order to receive the combustion information from the combustion pressure sensor 12 and the knock sensor 14 and to perform cylinder balancing control corresponding thereto.

본 실시예에서는, 좀 더 용이한 제어를 위해, 독립적인 실린더 모니터링 패널(130)을 구비한다.In this embodiment, for easier control, an independent cylinder monitoring panel 130 is provided.

실린더 모니터링 패널(130)은 상기의 연소압력센서(12) 및 노크 센서(14)와 연결되며, 연소압력센서(12)로부터 실린더 연소압력정보와 노크 정보를 실시간으로 입력받아 모니터링 하고, 연소시작시기(SoC) 등, 연소에 관련된 각종의 인자들을 산출하며, 그 정보를 메인 컨트롤 패널(100)에 전송한다.The cylinder monitoring panel 130 is connected to the combustion pressure sensor 12 and the knock sensor 14. The cylinder monitoring panel 130 inputs and monitors cylinder combustion pressure information and knock information from the combustion pressure sensor 12 in real time, (SoC), and transmits the information to the main control panel 100.

메인 컨트롤 패널(100)은, 실린더 모니터링 패널(130)로부터 전송되는 데이터(예; 연소시작시기(SoC) 등 연소관련 인자 정보 및 노트 정보 등)에 기초하여 사전에 입력된 실린더 밸런싱 제어 옵션과 노크 제어 옵션을 수행한다.The main control panel 100 controls the cylinder balancing control option and the knock control parameter based on the data transmitted from the cylinder monitoring panel 130 (e.g., combustion related parameter information such as the combustion start time (SoC) Perform control options.

도 2는 본 발명에 따른 이중연료엔진의 실린더 밸런싱 제어 요소들에 대한 계통도이다. 도 1을 병행 참조한다.2 is a schematic diagram of cylinder balancing control elements of a dual fuel engine in accordance with the present invention; Please refer to Fig. 1 in parallel.

도 2를 참조하면, 실린더 모니터링 패널(130)은, 실린더별 연소압력을 모니터링 하는 연소 모니터링 유닛(132)과 실린더별 노크 상태(강도)를 모니터링 하는 노크 감시 유닛(134)을 구비한다.Referring to FIG. 2, the cylinder monitoring panel 130 includes a combustion monitoring unit 132 for monitoring the combustion pressure of each cylinder, and a knocking monitoring unit 134 for monitoring the cylinder knock state (intensity).

연소 모니터링 유닛(132)은 연소압력센서(12)로부터 각 실린더별 연소압력에 대한 시그널을 입력받아 연소 커브를 생성하고, 해당 연소 커브에 기초하여 시전에 입력된 계산식에 의해 각 실린더별 연소시작시기(SoC) 값을 산출하며, 생성된 정보는 메인 컨트롤 패널(100)로 전송하는 한편 모니터링 PC(150)에 디스플레이한다.The combustion monitoring unit 132 receives a signal for each cylinder combustion pressure from the combustion pressure sensor 12 to generate a combustion curve. Based on the combustion curve, the combustion monitoring unit 132 calculates a combustion start timing (SoC) value, and the generated information is transmitted to the main control panel 100 and displayed on the monitoring PC 150.

노크 감시 유닛(134)은 노크 센서(14)로부터 각 실린더별 노크 상황에 대한 시그널을 입력받아 실린더에서 발생하는 노이즈 중에 노크 가능성이 있는 레벨의 신호를 포착하고, 그 포착 결과를 메인 컨트롤 패널(100)로 전송한다.The knocking monitoring unit 134 receives a signal for each cylinder knock condition from the knock sensor 14, captures a signal of a level likely to knock in the noise generated in the cylinder, and outputs the acquired result to the main control panel 100 ).

메인 컨트롤 패널(100)에는 실린더 밸런싱과 노크 제어에 대한 프로그램이 미리 설정된다. 따라서, 메인 컨트롤 패널(100)은 실린더 모니터링 패널(130)의 연소 모니터링 유닛(132)으로부터 전송되는 연소시작시기(SoC)에 대한 정보와 노크 정보를 바탕으로 사전에 설정된 값 이상의 편차가 발생한 실린더에 대해 파일럿 오일분사량을 오프셋 시키기 위한 제어 시그널을 생성해서 인젝션 컨트롤 패널(120)에 하달하여 각 실린더의 파일럿 인젝터(24)를 제어하도록 한다.
Programs for cylinder balancing and knock control are preset in the main control panel 100. [ Accordingly, the main control panel 100 can control the operation of the cylinder monitoring panel 130 based on the information on the combustion start timing (SoC) transmitted from the combustion monitoring unit 132 of the cylinder monitoring panel 130 and the knock information A control signal for offsetting the pilot oil injection amount is generated to control the pilot injector 24 of each cylinder to follow the injection control panel 120.

[파일럿 오일 분사량 제어를 통한 연소시작시기 밸런싱 방법][Method for Balancing Start of Combustion by Controlling Pilot Oil Injection Rate]

본 발명에 따른 파일럿 오일 분사량 제어를 통한 연소시작시기 밸런싱 방법은, 파일럿 인젝터(24)(도 1 참조)의 파일럿 오일연료 분사기간, 즉 파일럿 오일 분사량을 오프셋(offset)(즉, 증가나 감소)시켜 각 실린더의 연소시작시기(SoC)를 균일하게 유지하도록 제어하는 방법이다.The method for balancing the combustion start timing through the control of the pilot oil injection amount according to the present invention is a method for offsetting the pilot oil fuel injection period of the pilot injector 24 (see FIG. 1), that is, the pilot oil injection amount, So that the combustion start timing (SoC) of each cylinder is maintained uniformly.

일반적인 파일럿 오일 분사기간의 오프셋 범위, 즉 파일럿 분사량 조절범위는, 예를 들어, 기준 대비 + 0.5 ms 또는 - 0.5 ms 등과 같이 사전에 설정되고, 그 범위 내에서 조절이 이루어진다.The offset range of the general pilot oil injection period, that is, the pilot injection amount adjustment range, is preset, for example, + 0.5 ms or-0.5 ms relative to the reference, and the adjustment is made within the range.

통상적으로 파일럿 분사량을 늘리면 점화 에너지가 커지고, 줄이면 점화 에너지가 줄어들게 된다Normally, increasing the pilot injection amount increases the ignition energy, while reducing the pilot injection amount reduces the ignition energy

또한, 상기와 같이 제한적인 오프셋 범위 이내에서 파일럿 오일 분사량을 조정하는 경우, 일반적으로, 파일럿 오일 분사량을 늘려 점화 에너지를 늘리면 연소시작시기(SoC)가 앞당겨지고, 반대로 파일럿 오일 분사량을 줄여서 점화 에너지를 줄이면 연소시작시기(SoC)가 늦춰지는 경향을 보인다.
When the pilot oil injection amount is adjusted within the limited offset range as described above, generally, by increasing the pilot oil injection amount to increase the ignition energy, the combustion start timing SoC is advanced, and conversely, the pilot oil injection amount is reduced, (SoC) tend to be slowed down.

<실시예><Examples>

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 파일럿 오일 분사량을 오프셋 시켜 각 실린더의 연소시작시기(SoC)를 제어하는 과정을 설명하기 순서도이다.3 is a flowchart illustrating a process of controlling the combustion start timing SoC of each cylinder by offsetting the pilot oil injection amount according to a preferred embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 각 실린더의 연소압력센서(12)들로부터 센싱 시그널이 입력되면(단계 S501), 각 실린더의 연소시작시기(SoC)를 산출한다(단계 S502).Referring to FIG. 3, when a sensing signal is inputted from the combustion pressure sensors 12 of each cylinder (step S501), the combustion start time SoC of each cylinder is calculated (step S502).

연소시작시기(SoC)는, 연소 진행 과정에서 점화지연까지 고려한 연소의 실제 시작 지점으로서, 연소압력센서(12)로부터 입력되는 센싱 시그널에 의해 열 방출 커브(Heat Release Rate Curve)를 생성하고, 그 커브에 기초하여 사전에 입력된 계산식에 의해 산출된다.The combustion start timing SoC is an actual starting point of combustion considering the ignition delay in the course of combustion and generates a heat release rate curve by a sensing signal input from the combustion pressure sensor 12, Is calculated by a calculation formula input in advance based on the curve.

이렇게 하여 산출된 각 실린더의 연소시작시기(SoC) 값은 메인 컨트롤 패널(100)에 전송되는 한편 모니터링 PC(150)에 디스플레이한다.The combustion start time (SoC) value of each cylinder thus calculated is transmitted to the main control panel 100 and displayed on the monitoring PC 150.

이어서, 각 실린더의 연소시작시기(SoC)가 목표값(SoC_tg)에 도달하였는지를 파악한다(단계 S503).Then, it is determined whether or not the combustion start timing SoC of each cylinder has reached the target value SoC_tg (step S503).

여기서, 목표값(SoC_tg)은, 구동중인 각 실린더로부터 산출되는 연소시작시기(SoC)들의 평균값인 평균-연소시작시기(Soc_average)를 기준으로 소정의 상한치와 하한치를 지정한 크랭크각 범위로 설정할 수 있다.Here, the target value SoC_tg can be set to a crank angle range in which a predetermined upper limit value and a lower limit value are specified based on the average-combustion start timing (Soc_average), which is an average value of the combustion start times SoC calculated from the respective cylinders .

평균-연소시작시기(Soc_average)로 목표값(SoC_tg)을 설정하여 제어하는 경우는, 각 실린더의 연소시작시기(SoC)가 균일해져서 실린더들 사이의 연소시작시기(SoC) 값의 편차(Max - Min)가 줄어들어 운전 안정성과 효율이 향상된다.When the target value SoC_tg is set and controlled at the average-combustion start timing Soc_average, the combustion start timing SoC of each cylinder becomes uniform, and the deviation of the combustion start timing SoC between the cylinders Max- Min) is reduced, which improves operational stability and efficiency.

또한, 목표값(SoC_tg)은, 정상 작동 시 실린더가 발휘하는(도달 가능한) 최고압력(한계압력) 시점의 크랭크각을 기준으로 일정 범위의 하한치를 제한한 범위로 사전에 설정할 수도 있다.The target value SoC_tg may be set in advance within a range in which a lower limit value of a certain range is limited on the basis of a crank angle at a time of maximum pressure (limit pressure) at which the cylinder can be reached (reached) during normal operation.

실린더의 한계압력을 기준으로 설정한 목표값(SoC_tg)으로 제어하는 경우는, 실린더들의 연소최고압력을 한계압력에 가까워지도록 상승시킬 수 있음과 동시에 그 압력편차도 줄어들게 되므로, 효율, 운전 안정성 및 출력을 극대화하는데 매우 유리하다.In the case of controlling by the target value SoC_tg set on the basis of the limit pressure of the cylinder, the combustion maximum pressure of the cylinders can be raised so as to approach the limit pressure, and the pressure deviation is also reduced. .

위와 같이 하여, 각 실린더의 연소시작시기(SoC)가 목표값(SoC_tg)에 도달하였는지를 파악한 이후에는, 각 실린더의 연소시작시기(SoC)와 목표값(SoC_tg)을 비교하여, 모든 실린더들의 연소시작시기(SoC)가 목표값(SoC_tg)에 모두 도달하였는지를 판단한다(단계 S504).After determining whether or not the combustion start timing SoC of each cylinder has reached the target value SoC_tg as described above, the combustion start timing SoC of each cylinder is compared with the target value SoC_tg, It is judged whether or not the time period SoC has reached the target value SoC_tg (step S504).

연소시작시기(SoC)가 목표값(SoC_tg)에 도달되지 않은 실린더가 있는 경우에는, 해당 실린더(들)의 연소시작시기(SoC) 값이 목표값(SoC_tg)에 이를 때까지 파일럿 오일 분사량을 사전에 설정된 제어요령에 입각하여 증가 또는 감소 시키는 동작을 단계별로 수행한다(단계 S505).When there is a cylinder in which the combustion start timing SoC does not reach the target value SoC_tg, the pilot oil injection amount is set to the advance value SoC_tg until the combustion start timing SoC of the cylinder (s) (Step S505). The operation of increasing or decreasing the number of steps is performed step by step.

예를 들어, 어떤 실린더의 연소시작시기(SoC)가 목표값(SoC_tg)보다 늦으면 파일럿 오일 분사량을 늘리는 제어를 수행한다. 그러면 점화 에너지가 증가하고 연소시작시기(SoC)도 앞당길 수가 있다.For example, if the combustion start timing SoC of a certain cylinder is later than the target value SoC_tg, control is performed to increase the pilot oil injection amount. This will increase the ignition energy and speed up the combustion start time (SoC).

반대로, 어떤 실린더의 연소시작시기(SoC)가 목표값(SoC_tg)보다 빠르면 파일럿 오일 분사량을 줄이는 제어를 수행한다. 그러면 점화 에너지가 감소하고 연소시작시기(SoC)도 늦출 수 있다.Conversely, if the combustion start timing SoC of a certain cylinder is earlier than the target value SoC_tg, the control for reducing the pilot oil injection amount is performed. This may reduce the ignition energy and slow down the combustion start timing (SoC).

이렇게 하여, 모든 실린더의 연소시작시기(SoC)가 목표값(SoC_tg)에 도달되면, 그때의 최종적인 파일럿 오일 분사량 조정 값으로 계속하여 유지한다(단계 S506).Thus, when the combustion start timing SoC of all the cylinders reaches the target value SoC_tg, it is continuously maintained at the final pilot oil injection amount adjustment value at that time (step S506).

만일, 엔진 컨트롤 시스템에서 어떤 이유로 하여 제어 종료 신호가 입력되면, 최종의 조정 값을 저장한 후 제어를 종료한다(단계 S507).
If a control end signal is input for some reason in the engine control system, the final control value is stored and control is terminated (step S507).

10 : 엔진
12 : 연소압력센서
14 : 노크 센서
20 : 실린더 헤드
22 : 오일연료 인젝터
24 : 파일럿 인젝터
26 : 가스 유입 밸브(GAV)
30 : 가스연료 공급 라인
32 : 가스밸브유닛(32)
34 : 가스연료 압력센서(34)
100 : 메인 컨트롤 패널
110 : 로컬 오퍼레이팅 패널
120 : 인젝션 컨트롤 패널
130 : 실린더 모니터링 패널
132 : 연소 모니터링 유닛
134 : 노크 감시 유닛
10: Engine
12: Combustion pressure sensor
14: Knock sensor
20: Cylinder head
22: Oil fuel injector
24: Pilot injector
26: Gas inlet valve (GAV)
30: Gas fuel supply line
32: gas valve unit 32
34: Gas Fuel Pressure Sensor (34)
100: Main control panel
110: Local operating panel
120: Injection control panel
130: Cylinder monitoring panel
132: Combustion monitoring unit
134: Knock monitoring unit

Claims (5)

오일연료와 가스연료를 사용하는 이중연료엔진의 엔진 컨트롤 시스템으로서,
각각의 실린더에 설치되어 연소압력을 감지하는 연소압력센서;
연소실에 오일연료를 분사하기 위한 오일연료 인젝터;
파일럿 연료를 분사하기 위한 파일럿 인젝터; 흡기 포트에 가스연료를 분사하기 위한 가스 유입 밸브;
상기 파일럿 인젝터 및 가스 유입 밸브와 연결되어 동작을 제어하는 인젝션 컨트롤 패널;
상기 연소압력센서와 연결되고, 해당 연소압력센서로부터 각 실린더별 연소압력에 대한 시그널을 입력받아 각 실린더의 연소시작시기(SoC) 값을 산출하는 연소 모니터링 유닛; 및
가스연료 운전 모드 시, 상기 연소 모니터링 유닛으로부터 전송되는 연소시작시기(SoC)를 사전에 설정된 목표값(SoC_tg)과 비교하고, 모든 실린더의 연소시작시기(SoC) 값이 목표값(SoC_tg)에 도달할 때까지, 파일럿 오일분사량을 증가 또는 저감시키는 제어 시그널을 생성하고, 생성된 제어 시그널을 상기 인젝션 컨트롤 패널에 하달하여 인젝션 컨트롤 패널로 하여금 파일럿 인젝터를 조정하도록 하는 메인 컨트롤 패널을 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 연료 엔진의 파일럿 오일 분사량 제어를 통한 연소시작시기 밸런싱 장치.
An engine control system for a dual fuel engine using oil fuel and gaseous fuel,
A combustion pressure sensor installed in each cylinder for sensing a combustion pressure;
An oil fuel injector for injecting an oil fuel into the combustion chamber;
A pilot injector for injecting pilot fuel; A gas inflow valve for injecting gaseous fuel into the intake port;
An injection control panel connected to the pilot injector and the gas inlet valve to control the operation;
A combustion monitoring unit connected to the combustion pressure sensor and receiving a signal of a combustion pressure for each cylinder from the combustion pressure sensor to calculate a combustion start timing (SoC) value of each cylinder; And
(SoC) transmitted from the combustion monitoring unit is compared with a preset target value SoC_tg, and when the combustion start timing SoC of all the cylinders reaches the target value SoC_tg And a main control panel for generating a control signal for increasing or decreasing the pilot oil injection amount until the injection control amount reaches a predetermined value, and for causing the injection control panel to control the pilot injector by bringing the generated control signal to the injection control panel The combustion start timing balancing device through pilot oil injection quantity control of dual fuel engine.
제1항에 있어서,
상기 연소 모니터링 유닛은, 상기 메인 컨트롤 패널과 분리되어 독립적으로 설치되는 실린더 모니터링 패널에 구비되는 것을 특징으로 하는 이중 연료 엔진의 파일럿 오일 분사량 제어를 통한 연소시작시기 밸런싱 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the combustion monitoring unit is provided on a cylinder monitoring panel that is separately provided from the main control panel and is independently installed.
이중연료엔진의 가스연료 운전 모드에서의 실린더 밸런싱 방법으로서,
각 실린더의 연소압력센서들로부터 연소압력에 대한 센싱 시그널을 입력받는 과정(단계 S501);
각 실린더의 연소압력 정보로부터 각 실린더의 연소시작시기(SoC)를 산출하는 과정(단계 S502);
각 실린더의 연소시작시기(SoC)가 목표값(SoC_tg)에 도달하였는지를 파악하는 과정(단계 S503);
각 실린더의 연소시작시기(SoC)와 목표값(SoC_tg)을 비교하여, 모든 실린더들의 연소시작시기(SoC)가 목표값(SoC_tg)에 모두 도달하였는지를 판단하는 과정(단계 S504);
연소시작시기(SoC)가 목표값(SoC_tg)에 도달되지 않은 실린더가 존재하는 경우, 해당 실린더의 연소시작시기(SoC) 값이 목표값(SoC_tg)에 이를 때까지 각 실린더의 파일럿 오일 분사량을 증가 또는 저감 시키는 과정(단계 S505); 및
모든 실린더의 연소시작시기(SoC)가 목표값(SoC_tg)에 도달되면, 그때의 파일럿 오일 분사량 조정 값으로 유지하는 과정(단계 S506)을 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 연료 엔진의 파일럿 오일 분사량 제어를 통한 연소시작시기 밸런싱 방법.
A method of balancing cylinders in a gaseous fuel operation mode of a dual fuel engine,
Receiving a sensing signal for the combustion pressure from the combustion pressure sensors of each cylinder (step S501);
Calculating a combustion start timing SoC of each cylinder from the combustion pressure information of each cylinder (step S502);
A process of determining whether the combustion start time SoC of each cylinder has reached the target value SoC_tg (step S503);
(Step S504) of comparing the combustion start timing SoC of each cylinder with the target value SoC_tg to determine whether the combustion start timing SoC of all the cylinders has reached the target value SoC_tg;
When there is a cylinder in which the combustion start timing SoC does not reach the target value SoC_tg, the pilot oil injection amount of each cylinder is increased until the combustion start timing SoC of the cylinder reaches the target value SoC_tg (Step S505); And
(Step S506), when the combustion start timing SoC of all the cylinders reaches the target value SoC_tg (step S506). The pilot oil injection quantity control of the dual- A method of balancing when combustion begins.
제3항에 있어서,
상기 목표값(SoC_tg)은, 구동중인 각 실린더로부터 산출되는 연소시작시기(SoC)들의 평균값인 평균-연소시작시기(Soc_average)를 기준으로 소정의 상한치와 하한치를 지정한 크랭크각 범위로 설정되거나, 또는 정상 작동 시 실린더가 발휘하는 최고압력 시점의 크랭크각을 기준으로 일정 범위의 하한치를 제한한 범위로 사전에 설정된 값으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이중 연료 엔진의 파일럿 오일 분사량 제어를 통한 연소시작시기 밸런싱 방법.
The method of claim 3,
The target value SoC_tg is set to a crank angle range in which a predetermined upper limit value and a lower limit value are specified based on an average combustion start timing Soc_average which is an average value of combustion start times SoC calculated from each cylinder in operation, Wherein the predetermined value is a preset value in a range in which a lower limit value of a certain range is limited based on a crank angle at a maximum pressure point at which the cylinder exhibits normal operation during normal operation. .
제3항에 있어서,
상기 단계 S505에서, 어떤 실린더의 연소시작시기(SoC)가 목표값(SoC_tg)보다 늦으면 파일럿 오일 분사 기간을 늘려서 분사량을 늘리고; 어떤 실린더의 연소시작시기(SoC)가 목표값(SoC_tg)보다 빠르면 파일럿 오일 분사 기간을 줄여서 분사량을 줄이는 것을 특징으로 하는 이중 연료 엔진의 파일럿 오일 분사량 제어를 통한 연소시작시기 밸런싱 방법.
The method of claim 3,
If the combustion start timing SoC of a certain cylinder is later than the target value SoC_tg in step S505, the pilot oil injection duration is increased to increase the injection quantity; Wherein when the combustion start timing SoC of a certain cylinder is earlier than the target value SoC_tg, the pilot oil injection duration is reduced to reduce the injection quantity.
KR1020140135629A 2014-10-08 2014-10-08 Cylinder start of combustion balancing system and method by control pilot oil quantity of dual fuel engine Ceased KR20160041522A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140135629A KR20160041522A (en) 2014-10-08 2014-10-08 Cylinder start of combustion balancing system and method by control pilot oil quantity of dual fuel engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140135629A KR20160041522A (en) 2014-10-08 2014-10-08 Cylinder start of combustion balancing system and method by control pilot oil quantity of dual fuel engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20160041522A true KR20160041522A (en) 2016-04-18

Family

ID=55916624

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140135629A Ceased KR20160041522A (en) 2014-10-08 2014-10-08 Cylinder start of combustion balancing system and method by control pilot oil quantity of dual fuel engine

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20160041522A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190020409A (en) 2017-08-21 2019-03-04 금오기전 주식회사 System for Driving and Controlling a Fuel Injection Device of Engine and Method for Controlling the smae
KR20190091491A (en) * 2016-12-15 2019-08-06 캐터필라 모토렌 게엠베하 운트 코. 카게 How to operate a gaseous fuel internal combustion engine
KR20230093741A (en) 2021-12-20 2023-06-27 에이치디현대중공업 주식회사 The system and method that supplies fuel to marine engines

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030036206A (en) * 2001-03-30 2003-05-09 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤 Internal combustion engine combustion diagnosis/control apparatus and combustion diagnosis/control method
EP2562399A1 (en) * 2011-08-26 2013-02-27 Caterpillar Motoren GmbH & Co. KG Pilot injection of dual fuel engines

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030036206A (en) * 2001-03-30 2003-05-09 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤 Internal combustion engine combustion diagnosis/control apparatus and combustion diagnosis/control method
EP2562399A1 (en) * 2011-08-26 2013-02-27 Caterpillar Motoren GmbH & Co. KG Pilot injection of dual fuel engines

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190091491A (en) * 2016-12-15 2019-08-06 캐터필라 모토렌 게엠베하 운트 코. 카게 How to operate a gaseous fuel internal combustion engine
US11384699B2 (en) 2016-12-15 2022-07-12 Caterpillar Motoren Gmbh & Co. Kg Method of operating a gaseous fuel internal combustion engine
KR20190020409A (en) 2017-08-21 2019-03-04 금오기전 주식회사 System for Driving and Controlling a Fuel Injection Device of Engine and Method for Controlling the smae
KR20230093741A (en) 2021-12-20 2023-06-27 에이치디현대중공업 주식회사 The system and method that supplies fuel to marine engines

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5881971B2 (en) Control device and control method for gas engine
US10774773B2 (en) Autonomous operation of electronically controlled internal combustion engines on a variety of fuels and/or other variabilities using ion current and/or other combustion sensors
JP6684492B2 (en) Dual fuel engine and control method
US9334813B2 (en) Control system for a dual-fuel engine
US9441561B2 (en) System and method for increasing tolerance to fuel variation
CN109983213B (en) Method and piston engine for operating a piston engine in gas mode
US9964053B2 (en) Combustion control device for gas engine
KR101938014B1 (en) Knocking control system and method for dual fuel engine
US9845743B2 (en) Controlling an internal combustion engine operated on gaseous fuel
KR20140117920A (en) Engine control system for dual fuel engine
US20190120163A1 (en) Dual-fuel internal combustion engine
KR20160041522A (en) Cylinder start of combustion balancing system and method by control pilot oil quantity of dual fuel engine
KR20140127455A (en) CYLINDER BALANCING SYSTEM AND METHOD BY CONTROLLING Pmax AND IMEP OF DUAL FUEL ENGINE
KR20140124951A (en) Gas fuel pressure control method for dual fuel engine
KR102172165B1 (en) Engine including knocking control system and knock controlling method of engine
KR20160041523A (en) Cylinder balancing system and method using knock intensity of dual fuel engine
KR20140127454A (en) Cylinder balancing system and method by control duration of combustion of dual fuel engine
KR20140127452A (en) Cylinder balancing system and method by controlling imep of dual fuel engine
KR101938013B1 (en) Cylinder balancing system and method by control center of combustion of dual fuel engine
EP3434885B1 (en) Method of operating an electric power generator set and an electric power generator set
CN107690522A (en) Operate the piston-engined method of internal combustion, control system and internal combustion piston engine for controlling the piston-engined operation of internal combustion
KR20140132826A (en) Cylinder balancing system and method by control start of combustion of dual fuel engine
EP3205861B1 (en) Method for operating multi-cylinder piston engine and multi-cylinder piston engine
CN106855019B (en) Method for operating an engine
KR20140127451A (en) Cylinder balancing system and method method ushing maximum combustion pressure of dual fuel engine

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20141008

PG1501 Laying open of application
A201 Request for examination
PA0201 Request for examination

Patent event code: PA02012R01D

Patent event date: 20170725

Comment text: Request for Examination of Application

Patent event code: PA02011R01I

Patent event date: 20141008

Comment text: Patent Application

E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20180615

Patent event code: PE09021S01D

E601 Decision to refuse application
PE0601 Decision on rejection of patent

Patent event date: 20180903

Comment text: Decision to Refuse Application

Patent event code: PE06012S01D

Patent event date: 20180615

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event code: PE06011S01I