KR101865023B1

KR101865023B1 - 대형 저속 2행정 엔진의 출력측정시스템 및 출력측정방법

Info

Publication number: KR101865023B1
Application number: KR1020180046997A
Authority: KR
Inventors: 정균식; 이수경
Original assignee: 정균식; 이수경
Priority date: 2018-04-23
Filing date: 2018-04-23
Publication date: 2018-06-07
Also published as: EP3561271B1; JP2019190463A; ES2907807T3; JP6760588B2; DK3561271T3; EP3561271A1

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 대형 저속 2행정 엔진의 출력측정시스템은 한 사이클 동안의 엔진의 출력을 측정하는 대형 저속 2행정 엔진의 출력측정시스템으로서, 각 실린더의 개별 연소압력을 검출하는 압력센서부; Z펄스가 미리 설정된 기준 실린더의 실제 TDC와 일치되어 크랭크샤프트의 회전 각도를 검출하는 각도센서부; 및 압력센서부 및 각도센서부로부터 각 실린더에 대한 크랭크샤프트의 회전 각도별 연소압력을 수집하여, 각 실린더에 대한 크랭크샤프트의 회전 각도별 연소압력, 각 실린더에 대한 연소실체적별 연소압력 및 각 실린더에 대한 크랭크샤프트의 회전 각도별 압력변동률에 관한 복수개의 선도를 나타내고, 복수개의 선도로부터 기준 실린더의 압축 TDC의 위치 및 손실각을 확인하여 기준 실린더를 제외한 나머지 실린더에 대한 각도센서부의 크랭크샤프트의 회전 각도 검출시점을 조정한 후, 각 실린더의 출력을 측정하는 출력측정부;를 포함한다.

Description

대형 저속 2행정 엔진의 출력측정시스템 및 출력측정방법{SYSTEM FOR MEASURING OUTPUT OF LARGE-SIZED LOW-SPEED TWO STROKE ENGINE AND METHOD FOR MEASURING OUTPUT OF LARGE-SIZED LOW-SPEED TWO STROKE ENGINE}

본 발명은 대형 저속 2행정 엔진의 출력측정시스템 및 출력측정방법으로서, 더욱 상세하게는 크랭크샤프트의 비틀림 오차와 폭발각 오차를 제거하여 보다 정확한 엔진의 출력 측정이 가능할 수 있는 대형 저속 2행정 엔진의 출력측정시스템 및 출력측정방법에 관한 것이다.

일반적으로 선박엔진 모니터링 장치는 선박엔진의 유지관리를 위해서 필수 장비로 대두되고 있다. 특히, 선박엔진 모니터링 장치는 엔진의 정밀하고 정확한 측정을 위하여 측정 오차를 최소화하는 기술이 필수적으로 요구되고 있으며, 이를 위하여 다양한 계측기술이 개발된 바 있다.

선박엔진 모니터링 장치의 계측기술로는 선박 기관의 출력을 측정하기 위한 지압계측기가 대표적이며, 이러한 지압계측기는 기계식 방식과 전자식 방식이 있다.

기계식 지압계측기는 기존 선박에서 보편화 되어 사용되어 왔으며, 엔진의 테스트 콕(Test Cock)에 장착되어 연소실의 압력을 종이 위에 그리고, 그 면적을 플라니메타라는 계측자로 계산하여 계측을 수행한다. 그러나, 기계식 지압계측기의 경우, 측정하는 사람의 숙련도와 계측자의 오차로 인하여 실제 엔진의 상태와 계측결과 간에 약 10% 내외의 오차가 발생되는 문제점이 있었다.

따라서, 근래에는 기계식 지압계측기의 단점이 보완된 전자식 지압계측기가 주로 이용되고 있는 추세이다.

전자식 지압계측기는 기계식 지압계측기와는 달리 디지털 장비를 통해 엔진의 한 사이클 동안의 압력을 샘플링(Sampling)하여 체적선도를 그리고, 그 면적을 자동으로 계산하여 선박 기관의 출력을 측정한다.

한편, 전자식 지압계측기는 시간기준 방식 또는 각도기준 방식을 통하여 엔진의 한 사이클 동안의 압력을 샘플링하게 된다.

시간기준 방식을 통한 샘플링은 설정 시간 단위에 따라 엔진의 한 사이클 동안의 압력을 수집하는 방식이고, 각도기준 방식을 통한 샘플링은 설정 각도 단위에 따라 엔진의 한 사이클 동안의 압력을 수집하는 방식을 의미한다.

그러나, 시간기준 방식을 통한 샘플링은 엔진의 순간속도변동을 무시하여 TDC(Top Dead Center, 상사점) 오차를 크게 유발하게 되는 문제점이 있었다.

따라서, 종래에는 각도센서(엔코더)를 크랭크샤프트 끝단에 설치하여 압력을 수집하는 각도기준 방식을 통한 샘플링이 주로 적용되고 있다.

즉, 종래의 선박엔진 모니터링 장치는 정확하고 정밀한 계측을 위하여 각도기준 방식을 통한 샘플링 기술이 적용된 전자식 지압계측 기술을 활용하여 엔진의 출력을 측정하고 있다.

한편, 엔진의 출력 측정에 있어서 TDC 1도(deg.) 오차는 엔진 출력의 약 10% 오차를 유발하기 때문에 엔진의 출력 측정 시 TDC의 계측은 매우 중요하며, 선행 연구들에서는 TDC 오차를 최소 0.1도 범위 내에 있도록 권장하고 있다.

그러나, 종래의 선박엔진 모니터링 장치는 대형 저속 2행정 엔진의 출력 측정 시 크랭크샤프트의 비틀림과 각 실린더의 폭발각도 오차 등이 고려되지 못하고 있다. 즉, 종래의 선박엔진 모니터링 장치는 플라이휠 반대쪽 크랭크샤프트 끝단에 장착되는 각도센서의 Z펄스(1회전에 1회 펄스를 발생하는 신호)를 1번 실린더의 실제 TDC와 일치시키기 때문에, 1번 실린더에 대해서는 정확한 측정이 가능하지만, 나머지 실린더에 대해서는 크랭크샤프트의 비틀림 오차 및 폭발각 오차가 고려되지 못하여 실제 엔진의 출력과 측정된 출력의 오차가 기준 오차 범위를 초과하게 되는 문제점이 있었다. 즉, 종래의 선박엔진 모니터링 장치는, 엔진의 플라이휠이 각도센서가 세팅된 1번 실린더의 반대편에 위치하기 때문에 회전에 의한 비틀림이 발생하여 상대적으로 먼저 회전하는 것으로 계산하고, 이로 인해 TDC의 위치를 실제보다 먼저 놓이게 계산하여 산출된 출력 값이 실제 엔진의 출력 값 보다 크게 계산되는 문제점이 있었다.

일 예로, 종래의 선박엔진 모니터링 장치는 6실린더 대형 저속 2행정 엔진의 출력을 측정할 경우, 각의 실린더에 대한 폭발각이 60도 간격으로 설계되기 때문에 폭발순서에 따라 2번 실린더의 TDC가 60도 후에 발생된다고 가정하고 계산하게 된다. 그러나, 실제 대형 저속 2행정 엔진의 경우, 폭발순서에 따른 폭발각이 정확하게 60도 간격으로 진행되지 않음은 물론, 크랭크샤프트는 회전에 따른 비틀림이 발생하게 되어 실제 엔진의 출력과 측정된 출력의 오차가 15%이상 발생하는 문제점이 있었다. 참고로, 크랭크샤프트의 비틀림은 대형 및 저속일수록 그 정도가 더 크게 발생한다.

한국공개특허공보 제10-2015-0064837호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 복수개의 선도를 이용하여 기준 실린더의 압축 TDC의 위치와 기준 실린더를 제외한 나머지 실린더의 압축 TDC의 위치 간의 편차를 확인하고, 각도센서부의 검출시점을 조정하여 각 실린더들 간의 편차를 보정함으로써, 크랭크샤프트의 비틀림 오차 및 폭발각 오차에 따른 각 실린더의 출력 오차를 제거하고, 이를 통해 정확한 엔진의 출력 측정이 가능할 수 있는 대형 저속 2행정 엔진의 출력측정시스템 및 출력측정방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 대형 저속 2행정 엔진의 출력측정시스템은 한 사이클 동안의 엔진의 출력을 측정하는 대형 저속 2행정 엔진의 출력측정시스템으로서, 각 실린더의 개별 연소압력을 검출하는 압력센서부; Z펄스가 미리 설정된 기준 실린더의 실제 TDC와 일치되어 크랭크샤프트의 회전 각도를 검출하는 각도센서부; 및 상기 압력센서부 및 상기 각도센서부로부터 상기 각 실린더에 대한 크랭크샤프트의 회전 각도별 연소압력을 수집하여, 상기 각 실린더에 대한 크랭크샤프트의 회전 각도별 연소압력, 상기 각 실린더에 대한 연소실체적별 연소압력 및 상기 각 실린더에 대한 크랭크샤프트의 회전 각도별 압력변동률에 관한 복수개의 선도(graph)를 나타내고, 상기 각 실린더에 대한 크랭크샤프트의 회전 각도별 압력변동률에 관한 선도로부터 상기 기준 실린더의 압축 TDC의 위치 및 손실각(Loss of angle)을 확인하여, 상기 기준 실린더를 제외한 나머지 실린더에 대한 상기 각도센서부의 크랭크샤프트의 회전 각도 검출시점을 조정한 후, 상기 각 실린더의 출력을 측정하는 출력측정부;를 포함한다.

상기 출력측정부는 상기 기준 실린더를 제외한 나머지 실린더에 대한 상기 각도센서부의 크랭크샤프트의 회전 각도 검출시점을 조정하여, 상기 각 실린더에 대한 크랭크샤프트의 회전 각도별 압력변동률에 관한 선도에서 상기 기준 실린더의 압축 TDC의 위치와 상기 기준 실린더를 제외한 나머지 실린더의 압축 TDC의 위치를 일치시킬 수 있다.

상기 출력측정부는 상기 각 실린더에 대한 크랭크샤프트의 회전 각도별 압력변동률에 관한 선도로부터 상기 기준 실린더의 압축 TDC의 위치 및 손실각을 확인할 경우, 상기 각 실린더별 압축 TDC의 위치 및 비틀림의 정도에 대한 추세선을 나타내는 선도와, 상기 각 실린더별 압축 TDC의 위치를 나타내는 표를 더 생성할 수 있다.

상기 출력측정부는 상기 각 실린더에 대한 크랭크샤프트의 회전 각도별 압력변동률에 관한 선도로부터 상기 기준 실린더의 압축 TDC의 위치 및 손실각을 확인할 경우, 상기 기준 실린더의 압축 TDC의 위치와, 상기 기준 실린더를 제외한 나머지 실린더의 압축 TDC의 위치의 차이를 계산하여, 상기 기준 실린더를 제외한 나머지 실린더에 대한 위치 보정 값을 나타내는 표를 더 생성할 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 대형 저속 2행정 엔진의 출력측정방법은 한 사이클 동안의 엔진의 출력을 측정하는 대형 저속 2행정 엔진의 출력측정방법으로서, 미리 설정된 기준 실린더에 장착된 각도센서부의 Z펄스를 상기 기준 실린더의 실제 TDC와 일치시키는 단계; 각 실린더에 대한 크랭크샤프트의 회전 각도별 연소압력을 수집하여, 각 실린더에 대한 크랭크샤프트의 회전 각도별 연소압력을 나타내는 Pθ 선도 및 상기 각 실린더에 대한 크랭크샤프트의 회전 각도별 압력변동률을 나타내는 dP 선도를 생성하는 단계; 상기 dP 선도로부터 상기 기준 실린더의 압축 TDC의 위치 및 손실각을 확인하는 단계; 상기 기준 실린더를 제외한 나머지 실린더에 대한 상기 각도센서부의 크랭크샤프트의 회전 각도 검출시점을 조정하여, 상기 dP 선도에서 상기 기준 실린더의 압축 TDC의 위치와 상기 기준 실린더를 제외한 나머지 실린더의 압축 TDC의 위치를 일치시키는 단계; 및 상기 각 실린더에 대한 연소실체적별 연소압력을 나타내는 PV 선도를 생성하여 상기 각 실린더의 출력을 측정하는 단계;를 포함한다.

상기 dP 선도로부터 상기 기준 실린더의 압축 TDC의 위치 및 손실각을 확인하는 단계는, 상기 각 실린더별 압축 TDC의 위치 및 비틀림의 정도에 관한 추세선을 나타내는 선도와, 상기 각 실린더별 압축 TDC의 위치를 나타내는 표를 생성하는 단계; 상기 dP 선도, 상기 각 실린더별 압축 TDC의 위치 및 비틀림의 정도에 관한 추세선을 나타내는 선도 및 상기 각 실린더별 압축 TDC의 위치를 나타내는 표를 통하여 상기 기준 실린더의 압축 TDC의 위치 및 손실각을 확인하는 단계; 및 상기 기준 실린더의 압축 TDC의 위치와, 상기 기준 실린더를 제외한 나머지 실린더의 압축 TDC의 위치의 차이를 계산하여, 상기 기준 실린더를 제외한 나머지 실린더에 대한 위치 보정 값을 나타내는 표를 생성하는 단계;를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 복수개의 선도를 이용하여 기준 실린더의 압축 TDC의 위치와 기준 실린더를 제외한 나머지 실린더의 압축 TDC의 위치 간의 편차를 확인하고, 각도센서부의 검출시점을 조정하여 각 실린더들 간의 편차를 보정함으로써, 크랭크샤프트의 비틀림 오차 및 폭발각 오차에 따른 각 실린더의 출력 오차를 제거하여 정확한 엔진의 출력 측정이 가능할 수 있다.

또한, 종래의 출력 측정 장비에 비하여 신속하고 정확한 엔진의 출력 측정이 가능함에 따라, 장비의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.

또한, 각도신호에 따라 각 실린더에 대한 정확한 엔진데이터를 수집 함으로써, Pmax의 정확한 위치파악과, 출력측정이 가능할 수 있고, 나아가 수집된 데이터를 이용하여 연소해석을 수행함으로써, 각 실린더 별 연료의 점화시점과 분사시점, 실린더 별 연료분사량, 노킹, 후 연소 및 터보차저 매칭관계 등을 정확히 파악할 수 있으며, 최적연소를 위한 솔루션을 제공하여 연료의 분사시점, 연료분사량 및 터보차저 매칭 등을 필요에 따라 선택적으로 조정하여 연소를 최적화 함은 물론, 엔진의 수명 및 연료소비효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 대형 저속 2행정 엔진의 출력측정시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 대형 저속 2행정 엔진의 출력측정시스템을 통해 측정된 각 실린더에 대한 크랭크샤프트의 회전 각도별 연소압력을 나타내는 Pθ 선도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 대형 저속 2행정 엔진의 출력측정시스템을 통해 측정된 각 실린더에 대한 연소실체적별 연소압력을 나타내는 PV 선도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 대형 저속 2행정 엔진의 출력측정시스템을 통해 측정된 각 실린더에 대한 크랭크샤프트의 회전 각도별 압력변동률을 나타내는 dP 선도이다.
도 5는 도 4의 “A”부분을 확대한 dP 선도이다.
도 6의 (a)는 본 발명의 실시예에 따른 대형 저속 2행정 엔진의 출력측정시스템을 통해 측정된 각 실린더별 압축 TDC의 위치 및 비틀림의 정도에 관한 추세선을 나타내는 선도이고, 도 6의 (b)는 각 실린더의 압축 TDC의 위치를 나타내는 표이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 대형 저속 2행정 엔진의 출력측정시스템을 통해 산출된 각 실린더에 대한 압축 TDC의 위치 보정 값을 나타내는 표이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 대형 저속 2행정 엔진의 출력측정시스템을 통해 보정된 각 실린더에 대한 크랭크샤프트의 회전 각도별 압력변동률을 나타내는 dP 선도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 대형 저속 2행정 엔진의 출력측정시스템을 통해 생성된 출력측정결과를 나타내는 도면이다.
도 10 내지 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 대형 저속 2행정 엔진의 출력측정방법을 나타낸 순서도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 다양한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에 기재된 실시 예는 다양하게 변형될 수 있다. 특정한 실시예가 도면에서 묘사되고 상세한 설명에서 자세하게 설명될 수 있다. 그러나, 첨부된 도면에 개시된 특정한 실시 예는 다양한 실시 예를 쉽게 이해하도록 하기 위한 것일 뿐이다. 따라서, 첨부된 도면에 개시된 특정 실시 예에 의해 기술적 사상이 제한되는 것은 아니며, 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 균등물 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 구성요소들은 상술한 용어에 의해 한정되지는 않는다. 상술한 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 명세서에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

한편, 본 명세서에서 사용되는 구성요소에 대한 "모듈" 또는 "부"는 적어도 하나의 기능 또는 동작을 수행한다. 그리고, "모듈" 또는 "부"는 하드웨어, 소프트웨어 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합에 의해 기능 또는 동작을 수행할 수 있다. 또한, 특정 하드웨어에서 수행되어야 하거나 적어도 하나의 프로세서에서 수행되는 "모듈" 또는 "부"를 제외한 복수의 "모듈들" 또는 복수의 "부들"은 적어도 하나의 모듈로 통합될 수도 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

그밖에도, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그에 대한 상세한 설명은 축약하거나 생략한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 대형 저속 2행정 엔진의 출력측정시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 대형 저속 2행정 엔진의 출력측정시스템(100)(이하 ‘출력측정시스템(100)’이라 함)은 선박 등에 적용되는 대형 저속 2행정 엔진의 한 사이클 동안의 출력을 측정하는 출력측정시스템으로서, 복수개의 센서부를 포함한다.

복수개의 센서부는 각 실린더(미도시)의 개별 연소압력에 관한 신호를 검출하는 압력센서부(10) 및 크랭크샤프트(미도시)의 회전 각도에 관한 신호를 검출하는 각도센서부(20)를 포함한다.

압력센서부(10)는 엔진(E/G)의 테스트 콕(Test Cock, 미도시)에 설치되어 엔진에 복수로 구비된 각 실린더의 개별 연소압력을 검출한다. 그리고, 압력센서부(10)는 후술할 출력측정부(30)와 전기적으로 연결되어 검출된 실린더의 개별 연소압력에 관한 신호를 출력측정부(30)로 전달한다.

각도센서부(20)는 플라이휠(미도시)의 반대쪽에 배치된 크랭크샤프트의 단부에 설치되어 크랭크샤프트의 회전 각도를 검출하고, 출력측정부(30)와 전기적으로 연결되어 검출된 크랭크샤프트의 회전 각도에 관한 신호를 출력측정부(30)로 전달한다. 그리고, 각도센서부(20)의 Z펄스(1회전에 1회 펄스를 발생하는 신호)는 미리 설정된 기준 실린더의 실제 TDC와 일치된다. 여기서, 기준 실린더는 크랭크샤프트와 연결되어 엔진의 구동 시 첫번째로 폭발을 일으키는 1번 실린더를 의미한다. 그리고, 실제 TDC란 다이얼 게이지로 피스톤을 측정할 경우, 피스톤이 상사점의 위치에 도달하여 다이얼 게이지의 움직임이 멈춘 순간과, 다시 다이얼 게이지의 움직임이 시작되는 순간 사이의 중심 지점을 의미한다. 참고로, 실제 TDC는 엔진의 플라이휠에 마크되어 있다. 예컨대, 각도센서부(20)는 미리 설정된 분해능을 갖는 엔코더(encoder)로 적용될 수 있다.

한편, 도면에는 도시되지 않았으나, 상술한 복수개의 센서(압력센서부(10) 및 각도센서부(20))와 출력측정부(30) 사이에는 각 센서로부터 전달된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 AD 컨버터(미도시)가 더 구비될 수 있다.

또한, 본 출력측정시스템(100)은 출력측정부(30)를 포함한다.

출력측정부(30)는 복수개의 센서와 전기적으로 연결되어 각 센서로부터 검출된 각 실린더의 개별 연소압력에 관한 신호 및 크랭크샤프트의 회전 각도에 관한 신호를 입력받고, 입력받은 각 신호로부터 엔진의 한 사이클 동안의 각 실린더에 대한 크랭크샤프트의 회전 각도별 연소압력을 수집한다.

또한, 출력측정부(30)는 수집한 데이터를 미리 설정된 수식에 대입하여 각 실린더에 대한 연소실체적 및 압력변동률을 분석하고, 이를 각 실린더에 대한 크랭크샤프트의 회전 각도별 연소압력, 각 실린더에 대한 연소실체적별 연소압력 및 각 실린더에 대한 크랭크샤프트의 회전 각도별 압력변동률에 관한 복수개의 선도(graph)로 나타낸다.

이하에서는 출력측정부(30)를 통해 분석된 각 분석항목 및 선도에 대하여 더 자세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 대형 저속 2행정 엔진의 출력측정시스템을 통해 측정된 각 실린더에 대한 크랭크샤프트의 회전 각도별 연소압력을 나타내는 Pθ 선도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 대형 저속 2행정 엔진의 출력측정시스템을 통해 측정된 각 실린더에 대한 연소실체적별 연소압력을 나타내는 PV 선도이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 대형 저속 2행정 엔진의 출력측정시스템을 통해 측정된 각 실린더에 대한 크랭크샤프트의 회전 각도별 압력변동률을 나타내는 dP 선도이고, 도 5는 도 4의 “A”부분을 확대한 dP 선도이다. 또한, 도 6의 (a)는 본 발명의 실시예에 따른 대형 저속 2행정 엔진의 출력측정시스템을 통해 측정된 각 실린더별 압축 TDC의 위치 및 비틀림의 정도에 관한 추세선을 나타내는 선도이고, 도 6의 (b)는 각 실린더의 압축 TDC의 위치를 나타내는 표이며, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 대형 저속 2행정 엔진의 출력측정시스템을 통해 산출된 각 실린더에 대한 압축 TDC의 위치 보정 값을 나타내는 표이다. 또한, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 대형 저속 2행정 엔진의 출력측정시스템을 통해 보정된 각 실린더에 대한 크랭크샤프트의 회전 각도별 압력변동률을 나타내는 dP 선도이고, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 대형 저속 2행정 엔진의 출력측정시스템을 통해 생성된 출력측정결과를 나타내는 도면이다.

도 2를 참조하면, 출력측정부(30)는 크랭크샤프트의 회전 각도를 측정하는 각도센서부(20)의 신호를 트리거(trigger)로 하여 엔진의 한 사이클 동안의 각 실린더에 대한 크랭크샤프트의 회전 각도별 연소압력을 수집하고, 이를 X축에 각 실린더에 대한 크랭크샤프트의 회전 각도를 나타내고 Y축에 회전 각도에 따른 연소압력을 나타내는 Pθ 선도로 나타낸다. 참고로, 크랭크샤프트는 엔진의 한 사이클 당 360도의 각도로 회전하도록 설정된다.

도 3을 참조하면, 출력측정부(30)는 아래의 수학식 1 및 2에 의하여 각 실린더에 대한 크랭크샤프트의 회전 각도별 연소실체적을 계산하고, 이를 각 실린더에 대한 연소실체적별 연소압력을 나타내는 PV 선도로 나타낸다. 참고로, 연소실체적, 즉, PV 선도에서의 면적은 실린더의 출력(도시마력)을 의미할 수 있다. 따라서, 각 실린더의 출력의 총 합은 엔진의 출력을 의미할 수 있다.

[수학식 1]

여기서, V(i)는 회전 각도별 연소실체적, vc는 간극체적, s는 실린더의 단면적, X(i)는 크랭크샤프트의 회전에 대한 피스톤 변위를 의미하며, vc = vh(행정체적) / (Comratio(압축비) - 1.0), vh = s × stroke(상사점에서 하사점까지의 높이), s = 3.14 × bore²/4 로 정의될 수 있다. 예컨대, 크랭크 각도를 나타내는 i는 샘플링에 따라 1°, 0.5°, 0.2°등으로 설정될 수 있다.

[수학식 2]

여기서, rr은 크랭크 반경, de는 크랭크 각도, ramda = ℓ(커넥팅 로드의 길이) / rr을 의미한다.

도 4를 참조하면, 출력측정부(30)는 각 실린더에 대한 크랭크샤프트의 회전 각도별 압력변동률을 계산하고, 이를 각 실린더에 대한 크랭크샤프트의 회전 각도별 압력변동률을 나타내는 dP 선도로 나타낸다.

즉, 출력측정부(30)는 Pθ 선도에서 확인이 어려운 미세한 압력의 변화를 확인하기 위하여 아래의 수학식 3에 의하여 각 실린더에 대한 크랭크샤프트의 회전 각도별 연소압력 값을 미분하고, 이를 dP 선도로 나타낸다.

[수학식 3]

여기서, dP는 회전 각도별 압력변동률, P는 샘플링한 압력, i는 크랭크샤프트의 회전 각도를 의미한다. 여기서, 샘플링한 압력을 나타내는 P는 절대압력을 의미한다. 예컨대, 샘플링한 압력이 P0라 하면, P = P0 + Patm(대기의 압력)로 정의될 수 있다.

또한, 출력측정부(30)는 각 실린더에 대한 크랭크샤프트의 회전 각도별 압력변동률에 관한 선도, 즉 dP 선도로부터 기준 실린더의 압축 TDC의 위치 및 손실각(Loss of angle)을 확인한다.

더 자세하게는, 출력측정부(30)는 도 4에 도시된 dP 선도를 통하여 크랭크샤프트가 180도 부근에 위치했을 때의 dp/dθ=0이 되는 지점으로부터 기준 실린더의 압축 TDC의 위치를 확인한다. 즉, 압축 TDC의 위치는 연료가 분사되기 전 실린더 내의 공기를 압축하여 실린더 내부의 압력이 최고치가 되는 지점인 Pcomp 위치를 나타내므로, dP 선도에서 Pcomp 위치, 즉 dp/dθ=0이 되는 첫번째 지점(180도 부근)을 통하여 기준 실린더는 물론, 각 실린더의 압축 TDC의 위치를 확인할 수 있다. 참고로, 도 4에서 크랭크샤프트가 195도 부근에 위치했을 때의 dp/dθ=0이 되는 지점은 연료가 연소되어 연소 최고압력이되는 Pmax 위치를 나타낸다. 그리고, 도 5를 참조하면, 출력측정부(30)는 실린더별 압축 TDC의 위치를 확인한 후, 각 실린더별 압축 TDC의 오차를 확인함과 동시에 기준 실린더의 손실각을 산출한다. 즉, 각도센서부(20)의 Z펄스는 기준 실린더의 실제 TDC에 일치되어 있으므로, 출력측정부(30)는 기준 실린더의 압축 TDC의 위치에 대응하는 크랭크샤프트의 각도와, 피크 기준이 되는 180도의 차이를 계산하여 기준 실린더의 손실각을 산출한다.

여기서, 출력측정부(30)는 dP 선도로부터 기준 실린더의 압축 TDC의 위치 및 손실각을 확인할 경우, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 각 실린더별 압축 TDC의 위치와, 비틀림의 정도에 대한 추세선을 나타내는 선도, 그리고 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 각 실린더별 압축 TDC의 위치를 나타내는 표를 더 생성할 수 있다. 참고로, 도 6의 (a)에서 기준 실린더(1번 실린더)의 압축 TDC는 엔코더의 Z펄스가 일치된 상태로 설정되어 있기 때문에 정확한 TDC라 가정하므로 0의 위치로 설정되어 있고, 기준 실린더를 제외한 나머지 실린더의 압축 TDC는 기준 실린더의 압축 TDC와의 편차만큼 이격된 위치로 나타난다. 따라서, 출력측정부(30)는 도 6의 (a)에 도시된 선도를 통하여 각 실린더의 압축 TDC의 위치와 추세선을 비교하고, 각 실린더의 압축 TDC의 위치가 추세선으로부터 벗어난 정도를 확인하여 크랭크샤프트의 비틀림 유무, 비틀림 정도 및 폭발각 오차 유무 등을 쉽게 파악할 수 있다. 그리고, 출력측정부(30)는 도 7에 도시된 바와 같이, 기준 실린더의 압축 TDC의 위치와, 기준 실린더를 제외한 나머지 실린더의 압축 TDC의 위치의 차이를 각각 계산하여, 기준 실린더를 제외한 나머지 실린더에 대한 위치 보정 값을 산출하여 표로 나타낼 수 있다.

또한, 출력측정부(30)는 dP 선도로부터 기준 실린더의 압축 TDC의 위치 및 손실각을 확인한 후, 산출된 보정 값을 각도센서부(20)에 적용하여 기준 실린더를 제외한 나머지 실린더에 대한 각도센서부(20)의 크랭크샤프트의 회전 각도 검출시점을 조정한다.

즉, 출력측정부(30)는 기준 실린더를 제외한 나머지 실린더에 대한 각도센서부(20)의 크랭크샤프트의 회전 각도 검출시점을 조정함으로써, 도 8에 도시된 바와 같이, 각 실린더에 대한 크랭크샤프트의 회전 각도별 압력변동률에 관한 선도(dP선도)에서 기준 실린더의 압축 TDC의 위치와 기준 실린더를 제외한 나머지 실린더의 압축 TDC의 위치를 일치시킬 수 있다.

또한, 출력측정부(30)는 각도센서부(20)의 크랭크샤프트의 회전 각도 검출시점을 조정하여 기준 실린더의 압축 TDC의 위치와 기준 실린더를 제외한 나머지 실린더의 압축 TDC의 위치를 일치시킨 후, 각 실린더에 대한 연소실체적별 연소압력을 나타내는 PV 선도를 생성하여 각 실린더의 출력을 측정한다.

한편, 출력측정부(30)는 각 센서부로부터 수집한 데이터를 미리 설정된 수식에 대입하여 각 실린더에 대한 열발생률 및 연소가스 온도를 더 분석하고, 이를 각 실린더에 대한 크랭크샤프트의 회전 각도별 열발생률 및 각 실린더에 대한 크랭크샤프트의 회전 각도별 연소가스 온도에 관한 복수개의 선도로 나타낼 수 있다.

도 9를 참조하면, 출력측정부(30)는 아래의 수학식 4, 5, 6에 의하여 각 실린더에 대한 크랭크샤프트의 회전 각도별 열발생률을 계산하고, 이를 각 실린더에 대한 크랭크샤프트의 회전 각도별 열발생률을 나타내는 열발생률 선도로 나타낼 수 있다.

[수학식 4]

여기서, ROHR(Rate Of Heat Release)은 회전 각도별 열발생률, A = 1.0 / 42700.0, κ는 비열비를 의미한다.

[수학식 5]

여기서,

= 1.4373,

= -1.318 ×

,

= 3.12 ×

,

= -4.8 ×

,

는 공기과잉률, T는 회전 각도별 연소가스 온도를 의미한다. 참고로, 연소가스 온도 T는 이상기체 상태방정식을 통해 계산되고, 이론적 공기량은 디젤유의 이론적 공기량인 14.5㎏f로 적용될 수 있다.

[수학식 6]

여기서, dV는 미분된 연소실체적, dr = pai(3.141593) / 180, s = 3.14 × bore²/4, rr은 크랭크 반경, de는 크랭크샤프트의 회전 각도, ramda = ℓ(커넥팅 로드의 길이) / rr을 의미한다. 참고로, 엔코더 분해능은 엔코더의 고유 펄스 값을 의미하며, 360/엔코더 분해능의 수식을 통하여 어떠한 분해능을 가진 엔코더라도 모두 상기 수학식 6에 적용할 수 있다.

그리고, 출력측정부(30)는 아래의 수학식 7에 의하여 각 실린더에 대한 크랭크샤프트의 회전 각도별 연소가스 온도를 계산하고, 이를 각 실린더에 대한 크랭크샤프트의 회전 각도별 연소가스 온도를 나타내는 연소가스 온도 선도로 나타낼 수 있다.

즉, 연소실에서 일어나는 연소의 과정은 아주 짧은 시간에 일어나기 때문에 현존하는 온도계로는 연소실의 연소가스 온도를 측정하는 데는 한계가 있다. 따라서 출력측정부(30)는 이상기체 상태방정식을 이용하여 크랭크샤프트의 회전 각도별 연소가스 온도를 계산할 수 있다.

[수학식 7]

여기서, T(i)는 회전 각도별 연소가스 온도, G는 가스중량, R은 가스정수, P(i)는 회전 각도별 연소실압력, V(i)는 회전 각도별 연소실체적을 의미한다.

그리고, 수학식 7의 가스중량 G는 아래의 수학식 8에 의하여 계산될 수 있다.

[수학식 8]

여기서, P는 초기압력(또는 소기압력), V는 연소실체적, T는 초기 온도(또는 소기온도), ve는 엔진의 흡입공기 충진효율을 의미한다. 예컨대, 엔진의 흡입공기 충진효율은 4행정일 경우 0.8, 2행정일 경우 0.75로 적용되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니며 충진효율에 따라 조정될 수 있다. 즉, 4행정의 경우 2행정 엔진에 비해 행정이 명확하기 때문에, 엔진의 흡입공기 충진효율이 2행정 엔진 보다 더 높게 적용될 수 있다.

또한, 출력측정부(30)는 크랭크샤프트의 회전 각도별 엔진의 순간속도를 분석하여 순간속도변동 선도를 더 나타낼 수 있다.

도 9를 참조하면, 출력측정부(30)는 아래의 수학식 9에 의하여 엔진의 한 사이클 동안의 크랭크샤프트의 회전 각도별 엔진의 순간속도를 계산하고, 이를 엔진의 한 사이클 동안의 크랭크샤프트의 회전 각도별 엔진의 순간속도를 나타내는 순간속도변동 선도로 나타낼 수 있다.

참고로, 엔진은 각 실린더에서 압축과정과 폭발과정에 의한 순간속도가 변동하기 때문에 1회전 할 때 일정한 속도로 회전하지 않는다. 따라서, 대형 저속 엔진은 저속으로 회전하기 때문에 1회전 시 실린더의 수만큼의 순간속도가 변동하게 된다.

엔진의 순간속도는 아래의 수학식 9를 통하여 정의될 수 있다.

[수학식 9]

여기서, Instantaneous speed는 엔진의 순간속도, encoder resolution은 엔코더의 펄스의 수(분해능), count clock time은 펄스간의 내부 카운트 신호의 속도, count number는 각 펄스간의 내부 카운트 신호의 속도에 의해 계산된 내부 카운트 신호의 수를 의미한다.

또한, 출력측정부(30)는 생성한 복수개의 선도 중 적어도 둘 이상의 선도를 해석하여 엔진의 연소상태를 판단할 수 있다.

더 자세하게는, 출력측정부(30)는 복수개의 선도 중 적어도 둘 이상의 선도를 해석하여 각 실린더별 연료의 공연비 상태, 각 실린더별 연료의 연료분사 상태, 각 실린더별 연료소모 상태, 각 실린더별 연료량 상태, 엔진의 노킹 상태, 각 실린더의 후연소 상태 및 실린더들 간의 연소최고압력의 일치 여부 중 적어도 하나에 관한 엔진의 연소상태를 판단할 수 있다.

또한, 출력측정부(30)는 복수개의 선도와 함께, 적어도 하나의 분석데이터를 포함하는 표를 더 나타낼 수 있다.

도 9를 참조하면, 출력측정부(30)는 엔진의 출력을 측정한 후, 측정 결과를 각 실린더에 대한 엔진의 회전수(rpm), 압축최고압력(Pcomp), 연소최고압력(Pmax), 연소최고압력의 크랭크각도 위치, 평균유효압력(IMEP: Indicated Mean Effective Pressure), 지시마력(IHP: Indicated Horse Power), 제동마력(BHP: Brake Horse Power), 열발생률(ROHR: Rate Of Heat Release) 및 연료소모량(SFC: Specific Fuel Consumption) 중 적어도 어느 하나의 데이터를 포함하는 표로 나타낼 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 대형 저속 2행정 엔진의 출력측정방법(이하 '엔진의 출력측정방법'이라 함)에 대하여 설명하기로 한다.

참고로, 본 엔진의 출력측정방법을 설명하기 위한 각 구성에 대해서는 설명의 편의상 본 출력측정시스템을 설명하면서 사용한 도면부호를 동일하게 사용하고, 동일하거나 중복된 설명은 생략하기로 한다.

도 10 내지 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 대형 저속 2행정 엔진의 출력측정방법을 나타낸 순서도이다.

본 엔진의 출력측정방법은 한 사이클 동안의 엔진의 출력을 측정하는 대형 저속 2행정 엔진의 출력측정방법으로서, 본 출력측정시스템(100)을 통하여 수행된다.

도 10을 참조하면, 본 출력측정시스템(100)은 미리 설정된 기준 실린더에 장착된 각도센서부(20)의 Z펄스를 기준 실린더의 실제 TDC와 일치시킨다(S100).

다음으로, 본 출력측정시스템(100)은 각 실린더에 대한 크랭크샤프트의 회전 각도별 연소압력을 수집하여, 각 실린더에 대한 크랭크샤프트의 회전 각도별 연소압력을 나타내는 Pθ 선도 및 각 실린더에 대한 크랭크샤프트의 회전 각도별 압력변동률을 나타내는 dP 선도를 생성한다(S200).

즉, 본 출력측정시스템(100)은 각도센서부(20)의 Z펄스를 기준 실린더의 실제 TDC와 일치시킨 후, 각 실린더에 대한 크랭크샤프트의 회전 각도별 연소압력을 수집하여 도 2에 도시된 바와 같은 Pθ 선도를 생성함과 동시에, 수집한 데이터를 미리 설정된 수식에 적용하여 도 4에 도시된 바와 같은 dP 선도를 생성한다.

다음으로, 본 출력측정시스템(100)은 도 10에 도시된 바와 같이 dP 선도로부터 기준 실린더의 압축 TDC의 위치 및 손실각을 확인한다(S300).

더 자세하게는, 도 11을 참조하면, 본 출력측정시스템(100)은 각 실린더별 압축 TDC의 위치 및 비틀림의 정도에 관한 추세선을 나타내는 선도와, 각 실린더별 압축 TDC의 위치를 나타내는 표를 생성한 후(S310), dP 선도, 각 실린더별 압축 TDC의 위치 및 비틀림의 정도에 관한 추세선을 나타내는 선도 및 각 실린더별 압축 TDC의 위치를 나타내는 표를 통하여 기준 실린더의 압축 TDC의 위치 및 손실각을 확인하고(S320), 이로부터 기준 실린더의 압축 TDC의 위치와, 기준 실린더를 제외한 나머지 실린더의 압축 TDC의 위치의 차이를 계산하여, 기준 실린더를 제외한 나머지 실린더에 대한 위치 보정 값을 나타내는 표를 생성할 수 있다(S330).

즉, 본 출력측정시스템(100)은 도 4 및 도 5에 도시된 dP 선도와, 도 6의 (a)에 도시된 각 실린더별 압축 TDC의 위치 및 비틀림의 정도에 관한 추세선을 나타내는 선도, 그리고 도 6의 (b)에 도시된 각 실린더별 압축 TDC의 위치를 나타내는 표를 통하여, 각 실린더의 압축 TDC의 위치(크랭크샤프트가 180도 부근에 위치했을 때의 dp/dθ=0이 되는 지점), 기준 실린더의 손실각, 각 실린더별 압축 TDC의 오차, 크랭크샤프트의 비틀림 유무 및 폭발각 오차 등을 확인한 후, 기준 실린더의 압축 TDC의 위치와, 기준 실린더를 제외한 나머지 실린더의 압축 TDC의 위치의 차이를 각각 계산하여, 도 7과 같은 기준 실린더를 제외한 나머지 실린더의 위치 보정 값에 대한 표로 나타낼 수 있다. 예컨대, 도 5 및 도 6의 (b)를 참조하면, 기준 실린더(1번 실린더)의 압축 TDC의 위치는 179.85도 이고, 기준 실린더는 0.15도의 손실각이 발생하고 있으며, 각 실린더별 압축 TDC 오차는 최고 약 1도 정도인 것을 확인할 수 있다. 그리고, 도 6의 (a)를 참조하면, 폭발순서에 따라 각 실린더의 압축 TDC의 위치가 추세선으로부터 벗어난 상태에 있으므로, 이를 통해 폭발각 오차가 발생하고 있는 것을 확인할 수 있다. 이에 따라, 도 7과 같이 나머지 실린더에 대한 보정 값을 산출할 수 있다.

다음으로, 본 출력측정시스템(100)은 도 10에 도시된 바와 같이 산출된 위치 보정 값을 통하여 기준 실린더를 제외한 나머지 실린더에 대한 각도센서부(20)의 크랭크샤프트의 회전 각도 검출시점을 조정하여, dP 선도에서 기준 실린더의 압축 TDC의 위치와 기준 실린더를 제외한 나머지 실린더의 압축 TDC의 위치를 일치시킨다(S400).

즉, 본 출력측정시스템(100)은 기준 실린더를 제외한 나머지 실린더에 대한 각도센서부(20)의 크랭크샤프트의 회전 각도 검출시점을 조정함으로써, 도 8에 도시된 바와 같이, 각 실린더에 대한 크랭크샤프트의 회전 각도별 압력변동률에 관한 선도(dP선도)에서 기준 실린더의 압축 TDC의 위치와 기준 실린더를 제외한 나머지 실린더의 압축 TDC의 위치를 일치시킬 수 있다.

다음으로, 본 출력측정시스템(100)은 각 실린더에 대한 연소실체적별 연소압력을 나타내는 PV 선도를 생성하여 각 실린더의 출력을 측정한다(S500).

즉, 본 출력측정시스템(100)은 각도센서부(20)의 크랭크샤프트의 회전 각도 검출시점을 조정하여 기준 실린더의 압축 TDC의 위치와 기준 실린더를 제외한 나머지 실린더의 압축 TDC의 위치를 일치시킨 후, 도 3에 도시된 바와 같이 각 실린더에 대한 연소실체적별 연소압력을 나타내는 PV 선도를 생성하고, 이 선도의 면적을 미리 설정된 수식을 이용하여 계산함으로써, 각 실린더당 출력(IHP, 도시마력)을 측정할 수 있다.

또한, 본 출력측정시스템(100)은 도 9에 도시된 복수개의 선도를 통하여 엔진의 연소상태를 더 판단할 수 있다.

한편, 본 엔진의 출력측정방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터에서 판독 가능한 기록매체에 기록될 수 있다. 여기서, 기록매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 포함할 수 있다. 또한, 기록매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 예컨대, 기록매체는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함할 수 있다. 그리고, 프로그램 명령은 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다. 그리고, 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있다.

또한, 본 엔진의 출력측정방법은 기록매체에 저장되는 컴퓨터에 의해 실행되는 컴퓨터 프로그램 또는 애플리케이션의 형태로도 구현될 수 있다.

이처럼 본 발명의 실시예에 따르면, 복수개의 선도를 이용하여 기준 실린더의 압축 TDC의 위치와 기준 실린더를 제외한 나머지 실린더의 압축 TDC의 위치 간의 편차를 확인하고, 각도센서부(20)의 검출시점을 조정하여 각 실린더들 간의 편차를 보정함으로써, 크랭크샤프트의 비틀림 오차 및 폭발각 오차에 따른 각 실린더의 출력 오차를 제거하여 정확한 엔진의 출력 측정이 가능할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 될 것이다.

100: 출력측정시스템
10: 압력센서부
20: 각도센서부
30: 출력측정부

Claims

한 사이클 동안의 엔진의 출력을 측정하는 대형 저속 2행정 엔진의 출력측정시스템으로서,
각 실린더의 개별 연소압력을 검출하는 압력센서부;
Z펄스가 미리 설정된 기준 실린더의 실제 TDC와 일치되어 크랭크샤프트의 회전 각도를 검출하는 각도센서부; 및
상기 압력센서부 및 상기 각도센서부로부터 상기 각 실린더에 대한 크랭크샤프트의 회전 각도별 연소압력을 수집하여, 상기 각 실린더에 대한 크랭크샤프트의 회전 각도별 연소압력, 상기 각 실린더에 대한 연소실체적별 연소압력 및 상기 각 실린더에 대한 크랭크샤프트의 회전 각도별 압력변동률에 관한 복수개의 선도(graph)를 나타내고, 상기 각 실린더에 대한 크랭크샤프트의 회전 각도별 압력변동률에 관한 선도로부터 상기 기준 실린더의 압축 TDC의 위치 및 손실각(Loss of angle)을 확인하여, 상기 기준 실린더를 제외한 나머지 실린더에 대한 상기 각도센서부의 크랭크샤프트의 회전 각도 검출시점을 조정한 후, 상기 각 실린더의 출력을 측정하는 출력측정부;
를 포함하는 대형 저속 2행정 엔진의 출력측정시스템.
제1항에 있어서,
상기 출력측정부는 상기 기준 실린더를 제외한 나머지 실린더에 대한 상기 각도센서부의 크랭크샤프트의 회전 각도 검출시점을 조정하여, 상기 각 실린더에 대한 크랭크샤프트의 회전 각도별 압력변동률에 관한 선도에서 상기 기준 실린더의 압축 TDC의 위치와 상기 기준 실린더를 제외한 나머지 실린더의 압축 TDC의 위치를 일치시키는 대형 저속 2행정 엔진의 출력측정시스템.
제1항에 있어서,
상기 출력측정부는 상기 각 실린더에 대한 크랭크샤프트의 회전 각도별 압력변동률에 관한 선도로부터 상기 기준 실린더의 압축 TDC의 위치 및 손실각을 확인할 경우, 상기 각 실린더별 압축 TDC의 위치 및 비틀림의 정도에 대한 추세선을 나타내는 선도와, 상기 각 실린더별 압축 TDC의 위치를 나타내는 표를 더 생성하는 대형 저속 2행정 엔진의 출력측정시스템.
제1항에 있어서,
상기 출력측정부는 상기 각 실린더에 대한 크랭크샤프트의 회전 각도별 압력변동률에 관한 선도로부터 상기 기준 실린더의 압축 TDC의 위치 및 손실각을 확인할 경우, 상기 기준 실린더의 압축 TDC의 위치와, 상기 기준 실린더를 제외한 나머지 실린더의 압축 TDC의 위치의 차이를 계산하여, 상기 기준 실린더를 제외한 나머지 실린더에 대한 위치 보정 값을 나타내는 표를 더 생성하는 대형 저속 2행정 엔진의 출력측정시스템.
한 사이클 동안의 엔진의 출력을 측정하는 대형 저속 2행정 엔진의 출력측정방법으로서,
미리 설정된 기준 실린더에 장착된 각도센서부의 Z펄스를 상기 기준 실린더의 실제 TDC와 일치시키는 단계;
각 실린더에 대한 크랭크샤프트의 회전 각도별 연소압력을 수집하여, 각 실린더에 대한 크랭크샤프트의 회전 각도별 연소압력을 나타내는 Pθ 선도 및 상기 각 실린더에 대한 크랭크샤프트의 회전 각도별 압력변동률을 나타내는 dP 선도를 생성하는 단계;
상기 dP 선도로부터 상기 기준 실린더의 압축 TDC의 위치 및 손실각을 확인하는 단계;
상기 기준 실린더를 제외한 나머지 실린더에 대한 상기 각도센서부의 크랭크샤프트의 회전 각도 검출시점을 조정하여, 상기 dP 선도에서 상기 기준 실린더의 압축 TDC의 위치와 상기 기준 실린더를 제외한 나머지 실린더의 압축 TDC의 위치를 일치시키는 단계; 및
상기 각 실린더에 대한 연소실체적별 연소압력을 나타내는 PV 선도를 생성하여 상기 각 실린더의 출력을 측정하는 단계;
를 포함하는 대형 저속 2행정 엔진의 출력측정방법.
제5항에 있어서,
상기 dP 선도로부터 상기 기준 실린더의 압축 TDC의 위치 및 손실각을 확인하는 단계는,
상기 각 실린더별 압축 TDC의 위치 및 비틀림의 정도에 관한 추세선을 나타내는 선도와, 상기 각 실린더별 압축 TDC의 위치를 나타내는 표를 생성하는 단계;
상기 dP 선도, 상기 각 실린더별 압축 TDC의 위치 및 비틀림의 정도에 관한 추세선을 나타내는 선도 및 상기 각 실린더별 압축 TDC의 위치를 나타내는 표를 통하여 상기 기준 실린더의 압축 TDC의 위치 및 손실각을 확인하는 단계; 및
상기 기준 실린더의 압축 TDC의 위치와, 상기 기준 실린더를 제외한 나머지 실린더의 압축 TDC의 위치의 차이를 계산하여, 상기 기준 실린더를 제외한 나머지 실린더에 대한 위치 보정 값을 나타내는 표를 생성하는 단계;
를 포함하는 대형 저속 2행정 엔진의 출력측정방법.
제5항 또는 제6항의 방법을 컴퓨터에서 실행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터에서 판독 가능한 기록매체.