KR20160063993A - Method and control device for operating a system made of a number of internal-combustion engines - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 복수의 내연기관으로 이루어진 시스템을 작동시키기 위한 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 방법의 실행을 위한 제어 장치에도 관한 것이다.The present invention relates to a method for operating a system comprising a plurality of internal combustion engines. The present invention also relates to a control device for executing the above method.
선박 적용 분야에서는, 내연기관들로부터 공급되는 부분 구동 출력들이 하나 이상의 공통 부하 장치에 의해 소비되도록 연결되어 있는 복수의 연결된 내연기관으로 이루어진 시스템들은 공지되었다. 이 경우, 시스템의 내연기관들로부터 공급되는 부분 구동 출력들은 모두 합산되어 해당 또는 각각의 공통 부하 장치에 의해 소비되는 총 출력을 공급한다. 각각의 부하 장치는 기계 부하 장치 또는 전기 부하 장치 또는 유압 부하 장치일 수 있으며, 대개 공통의 기계 부하 장치의 경우 기계적으로 연결된 내연기관들과 연관되고, 공통의 전기 부하 장치의 경우에는 전기로 연결된 내연기관들과 연관되며, 그리고 공통의 유압 부하 장치의 경우에는 유압으로 연결된 내연기관들과 연관된다. 이렇게 선박 적용 분야에서는, 기계적으로 연결된 내연기관들로 이루어진 시스템이 공통의 기계 부하 장치로서 선박 프로펠러를 기계적으로 구동하는 점은 공지되었다. 또한, 전기로 연결된 내연기관들로 이루어진 시스템은 전기 부하 장치로서 전기 에너지의 생성을 위한 발전기를 구동하며, 생성된 전기 에너지는 예컨대 전기 모터 및/또는 기타 부하 장치를 구동하기 위해 이용될 수 있는 점도 공지되었다. 또한, 내연기관들은 복수의 공통 부하 장치의 구성에 따라서 기계적으로, 그리고/또는 전기로, 그리고/또는 유압으로 연결될 수도 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION [0002] In marine applications, systems are known which consist of a plurality of connected internal combustion engines connected such that the partial drive outputs from the internal combustion engines are consumed by one or more common load devices. In this case, the partial drive outputs supplied from the internal combustion engines of the system are all summed to provide the total output consumed by the respective or each common load device. Each load device can be a mechanical load device or an electrical load device or a hydraulic load device and is usually associated with mechanically connected internal combustion engines in the case of a common mechanical load device and in the case of a common electrical load device, Engines, and in the case of a common hydraulic load device, is associated with hydraulically connected internal combustion engines. It is known in the field of marine applications that a system of mechanically connected internal combustion engines mechanically drives the ship propeller as a common mechanical loading device. Further, a system composed of electric-connected internal combustion engines drives a generator for generating electric energy as an electric load device, and the generated electric energy has a viscosity that can be used, for example, to drive an electric motor and / Lt; / RTI > Further, the internal combustion engines may be mechanically and / or electrically and / or hydraulically connected depending on the configuration of the plurality of common load devices.
실무에 따라서, 복수의 연결된 내연기관으로 이루어진 시스템은, 해당 또는 각각의 공통 부하 장치를 위해 요구되는 출력에 따라서 복수의 작동 중인 내연기관이 모두 합산되어 해당 또는 각각의 공통 부하 장치를 위해 요구되는 출력을 공급하기 위해 동일한 부분 구동 출력들을 각각 공급하는 식으로 작동된다. 해당 또는 각각의 공통 부하 장치에 의해 요구되는 출력이 상대적으로 크다면, 전형적으로 모든 내연기관은 자신들이 동일한 부분 구동 출력들을 공급하는 식으로 작동된다. 이와 반대로, 해당 또는 각각의 공통 부하 장치에 의해 요구되는 출력이 상대적으로 작다면, 시스템의 하나 또는 복수의 내연기관은 작동 중지될 수 있고, 그에 반해 다른 작동 중인 내연기관들은 다시 자신들이 동일한 부분 구동 출력들을 공급하는 식으로 작동된다.Depending on the practice, a system consisting of a plurality of connected internal combustion engines may be arranged so that a plurality of operating internal combustion engines are summed in accordance with the output required for the respective or each common load device, To supply the same partial drive outputs, respectively. If the output required by the or each common load device is relatively large, typically all internal combustion engines are operated in such a way that they supply the same partial drive outputs. Conversely, if the output required by the respective or each common load device is relatively small, one or more internal combustion engines of the system may be shut down, while the other operating internal combustion engines may again be in the same partial drive Lt; / RTI >
본 발명의 과제는, 종래 기술에서 출발하여, 복수의 내연기관으로 이루어진 시스템을 작동시키기 위한 새로운 유형의 방법과 이 방법의 실행을 위한 제어 장치를 제공하는 것에 있다.It is an object of the present invention to provide a new type of method for operating a system composed of a plurality of internal combustion engines and a control device for executing the method, starting from the prior art.
상기 과제는 청구항 제1항에 따르는 방법을 통해 해결된다.The above problem is solved by a method according to
본 발명에 따라서, 요구되는 출력의 공급하에 각각의 작동 중인 내연기관을 위해 개별 작동점이 결정되며, 각각의 내연기관은 상기 개별 작동점에서, 요컨대 시스템에 대해 배출 한계값의 준수하에 최소의 작동 비용이 발생하도록 작동된다.In accordance with the present invention, individual operating points are determined for each operating internal combustion engine under the supply of the required output, and each internal combustion engine has a minimum operating cost < RTI ID = 0.0 >Lt; / RTI >
본 발명에 의해, 복수의 내연기관으로 이루어진 시스템을 특히 효율적으로 또는 경제적으로 작동시킬 수 있다.The present invention makes it possible to operate a system composed of a plurality of internal combustion engines particularly efficiently or economically.
따라서 작동 중인 내연기관들을 위한 작동점들은, 전체 시스템에 대해 최소의 작동 비용이 제공되도록 선택된다. 이를 위해, 모든 작동 중인 내연기관이 동일한 작동점에서 작동되는 것이 아니라, 오히려 각각의 작동 중인 내연기관을 위해 개별 작동점이 결정되며, 그리고 내연기관은 상기 개별 작동점에서 작동된다. 개별 내연기관과 관련하여 최적의 작동점이 결정되는 것이 아니라, 오히려 이는 복수의 내연기관으로 이루어진 시스템과 관련하여 수행된다. 이는 작동 중에 의무적으로 준수되어야 하는 배출 한계값들의 준수하에 수행된다.Thus, operating points for internal combustion engines in operation are selected to provide a minimum operating cost for the entire system. To this end, not all operating internal combustion engines are operated at the same operating point, but rather individual operating points are determined for each operating internal combustion engine, and the internal combustion engine is operated at the individual operating point. Rather than determining the optimum operating point in relation to the individual internal combustion engine, this is done in relation to the system consisting of a plurality of internal combustion engines. This is done in compliance with the emission limits that must be obeyed during operation.
바람직하게는 시스템의 적어도 일측의 작동 중인 내연기관은, 이 일측의 내연기관의 NOx 미처리 배출량 및/또는 CO2 미처리 배출량 및/또는 과급 압력 및/또는 연료 분사 압력 및/또는 압축비 및/또는 공연비 및/또는 배기가스 온도가 시스템의 해당 또는 각각의 타측의 작동 중인 내연기관의 상응하는 작동 매개변수와 특히 10% 이상만큼, 바람직하게는 20% 이상만큼, 매우 바람직하게는 50% 이상만큼 상이하도록 개별 작동점에서 작동된다. 이렇게 하여, 복수의 연결된 내연기관으로 이루어진 시스템의 특히 바람직한 작동이 가능하다.Preferably at least being of one operating an internal combustion engine of the system, the NOx raw emissions of one side of the internal combustion engine and / or CO 2 untreated emission and / or boost pressure and / or fuel injection pressure and / or the compression ratio and / or the air-fuel ratio, and / RTI > and / or the exhaust gas temperature is different by at least 10%, preferably by at least 20% and very preferably by at least 50%, from the corresponding operating parameters of the corresponding or respective, Operating at the operating point. In this way, a particularly desirable operation of a system consisting of a plurality of connected internal combustion engines is possible.
바람직한 개선예에 따라서, 시스템에 대해 작동 재료 비용 및 유지보수 비용으로 이루어진 최소의 작동 비용이 발생하도록, 각각의 작동 중인 내연기관을 위해 개별 작동점이 결정된다. 작동 비용으로서는, 연결된 내연기관들로 이루어진 시스템의 각각의 내연기관을 위해 개별 작동점을 결정하기 위해, 연료 비용과 같은 작동 재료 비용과 유지보수 비용 또는 서비스 비용이 고려된다. 이렇게 하여, 복수의 연결된 내연기관으로 이루어진 시스템의 특히 효율적인 작동이 가능하다.According to a preferred refinement, an individual operating point is determined for each operating internal combustion engine, so that a minimum operating cost resulting from operating material costs and maintenance costs for the system occurs. As operating costs, operating material costs such as fuel costs and maintenance or service costs are taken into account to determine the individual operating points for each internal combustion engine of the system of connected internal combustion engines. In this way, a particularly efficient operation of a system consisting of a plurality of connected internal combustion engines is possible.
또한, 바람직하게는 개별 작동점들을 결정할 때, 각각의 작동 중인 내연기관 및/또는 전체 시스템을 위한 예비 출력 및/또는 부하 부가 능력의 공급도 고려된다. 배출 한계값뿐만 아니라, 추가로 시스템을 위한 예비 출력 및/또는 부하 부가 능력도 고려된다면, 상기 시스템은 특히 바람직하게 작동될 수 있다.Also, when determining the individual operating points, preferably, provision of preliminary power and / or load addition capability for each active internal combustion engine and / or the entire system is also contemplated. The system can be particularly advantageously operated, if not only the emission limit value, but also the preliminary power and / or load addition capability for the system are also considered.
또한, 바람직하게는 작동 중인 내연기관들을 위한 개별 작동점들을 결정할 때, 특히 연료 비용에 따라서, 그리고/또는 유지보수 비용에 따라서, 그리고/또는 후속 서비스 시점까지 공급될 수 있는 잔여 구동 출력에 따라서 결정되는 우선순위 설정도 고려된다. 우선순위 설정은 조작자에 의해 사전 설정된 우선순위 설정의 고려하에 내연기관들을 위한 작동점들을 결정하는 것을 가능하게 한다.It is also preferably determined in accordance with the residual drive power which can be supplied in determining the individual operating points for the internal combustion engines in operation, in particular according to the fuel cost and / or according to the maintenance cost and / The priority setting is also considered. The priority setting makes it possible to determine the operating points for the internal combustion engines under consideration of the preset priority setting by the operator.
배기가스 후처리 장치가 제공되어 있는 경우, 통상적으로 최소 온도가 준수되어야 한다. 여기서도 본 발명에 따른 방법은 마찬가지로 적용된다. 이를 위해 내연기관들은, 최소의 작동 비용 조건에서, 통상적으로 증가된 의도하는 배기가스 온도가 제공되도록 작동된다. 공연비의 감소 또는 분사 개시점 조정과 같은 여타의 경우 통상적인 조치들을 통한 배기가스 온도의 증가는 상당한 연료 추가 소비량을 초래하기 때문에, 이 경우 본 발명에 따른 방법의 적용은 특히 효과가 크다. 이를 위해, 여러 엔진은 서로 상이한 부하들로 작동되며, 그럼으로써 서로 상이한 배기가스 온도들이 제공되거나, 또는 배기가스를 가열하기 위한 복잡성은 감소될 수 있다.Where exhaust aftertreatment equipment is provided, the minimum temperature should normally be observed. Here again the method according to the invention applies similarly. To this end, the internal combustion engines are operated to provide an increased intended exhaust gas temperature, typically at the lowest operating cost conditions. The application of the method according to the invention is particularly effective in this case, since an increase in the exhaust gas temperature through normal measures in other cases, such as a reduction in the air-fuel ratio or an adjustment of the injection start point, results in a considerable fuel consumption consumption. To this end, the different engines are operated with different loads from each other, thereby providing exhaust gas temperatures different from each other, or the complexity for heating the exhaust gas can be reduced.
본 발명에 따른 제어 장치는 본 발명에 따른 방법의 실행을 위한 수단들을 포함한다.The control device according to the invention comprises means for carrying out the method according to the invention.
본 발명의 바람직한 개선예들은 종속 청구항들과 하기의 기재내용에서 제시된다. 본 발명의 실시예들은, 이 실시예들로 국한되지 않으면서, 도면에 따라서 더 상세하게 설명된다.Preferred embodiments of the invention are set forth in the dependent claims and the following description. The embodiments of the present invention are not limited to these embodiments, but are described in more detail with reference to the drawings.
도 1은 복수의 내연기관으로 이루어진 제1 시스템을 도시한 블록회로도이다.
도 2는 복수의 내연기관으로 이루어진 제2 시스템을 도시한 블록회로도이다.1 is a block circuit diagram showing a first system composed of a plurality of internal combustion engines.
2 is a block circuit diagram showing a second system composed of a plurality of internal combustion engines.
본 발명은 복수의 내연기관으로 이루어진 시스템을 작동시키기 위한 방법, 그리고 이 방법의 실행을 위한 제어 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method for operating a system comprising a plurality of internal combustion engines, and to a control device for executing the method.
도 1에는, 복수의 내연기관(2, 3)으로 이루어진 제1 시스템(1)이 매우 개략화되어 블록회로도로 도시되어 있다. 도 1에 도시된 내연기관들(2, 3)은, 자신들로부터 공급되는 부분 구동 출력들이 하나의 공통 부하 장치(4)에 의해 소비되도록 연결된다. 상기 부하 장치(4)는 예컨대 유압 또는 전기 또는 기계 또는 기타 부하 장치일 수 있으며, 이런 부하 장치의 필요한 구동 출력은 두 내연기관(2 및 3)으로부터 모두 합산되어 공급된다. 도 1에 따라서, 내연기관들 각각으로 한편으로 연료(5 또는 6)가 공급되고 다른 한편으로는 연소 공기(7, 8)가 공급되며, 각각의 내연기관(2, 3) 내에서 연료(5, 6)가 연소되고, 각각의 내연기관(2, 3)으로부터는 배기가스(9, 10)가 배출된다. 도 1의 시스템(1)의 경우, 각각의 내연기관(2, 3)에는 개별 배기가스 후처리 장치(11, 12)가 할당되며, 이 배기가스 후처리 장치 내에서는 각각의 내연기관(2, 3)의 각각의 배기가스(9, 10)가 개별 배기가스 후처리를 겪는다. 그에 상응하게, 배기가스 후처리 장치(11, 12)에서는 정화된 배기가스(13, 14)가 배출된다. 내연기관(2, 3) 및/또는 배기가스 후처리 장치(11, 12)의 작동은 제어 장치(15)에 의해 개회로 및/또는 폐회로 제어로 제어된다.In Fig. 1, a
본 발명의 의미에서, 연결된 내연기관들(2, 3)로 이루어진 시스템(1)은, 공통 부하 장치(4)에 의해 요구되는 출력의 공급하에 시스템(1)의 각각의 작동 중인 내연기관(2, 3)을 위해 개별 작동점이 결정되고 각각의 내연기관(2, 3)은 상기 결정된 개별 작동점에서, 요컨대 시스템(1)에 대해 사전 설정된 배출 한계값들의 준수하에 최소의 작동 비용이 발생하도록 하는 식으로 작동된다.In the sense of the present invention, a
작동 비용의 경우 작동 재료 비용 및 유지보수 비용이 고려될 수 있다. 작동 재료 비용에 속하는 경우는 특히 내연기관들(2, 3)에서 연소되는 연료(5, 6)의 연료 비용이며, 그 밖에 배기가스 후처리 시스템들(11, 12)의 영역에서 내연기관들(2, 3)에서 배출되는 배기가스(9, 10)의 배기가스 후처리를 위해 필요한 환원제 및/또는 흡수제를 위한 비용도 작동 재료 비용에 속한다.For operating costs, operating material costs and maintenance costs can be considered. Particularly in the case of operating material costs is the fuel cost of the
이렇게, 배기가스 후처리 장치들(11, 12)이 예컨대 SCR 촉매 컨버터들이라면, 이 촉매 컨버터들 내에서는 환원제로서 암모니아 또는 요소와 같은 암모니아 전구체 물질, 구아니딘 포름산염, 암모늄 카르밤산염, 암모늄 포름산염 등이 배기가스 후처리를 위해 필요하다.Thus, if the
따라서 요소는 높은 온도에서 하기 방정식에 따라서 이소시안산과 암모니아로 분해되며,The element decomposes into isocyanate and ammonia according to the following equation at high temperature,
(NH2)2CO → NH3 + HNCO (NH 2) 2 CO → NH 3 + HNCO
이소시안산은 배기가스 내에 함유된 물과 반응하여 하기 방정식에 따라서 계속하여 분해된다.Isocyanate reacts with water contained in the exhaust gas and is decomposed continuously according to the following equation.
HNCO + H2O → NH3 + CO2 HNCO + H 2 O → NH 3 + CO 2
1 몰의 요소가 완전 가수분해되는 경우, 하기 방정식에 따라서 2 몰의 암모니아와 1 몰의 이산화탄소가 생성된다.When one mole of the element is completely hydrolyzed, two moles of ammonia and one mole of carbon dioxide are produced according to the following equation.
(NH2)2CO + H2O → 2NH3 + CO2 (NH 2 ) 2 CO + H 2 O → 2NH 3 + CO 2
그 결과, 요소의 가수분해를 통해, SCR 촉매 컨버터 내에서의 배기가스 후처리를 위해 환원제로서 암모니아가 이용 가능하게 된다.As a result, ammonia is available as a reducing agent for exhaust gas post-treatment in the SCR catalytic converter through hydrolysis of the element.
1 몰의 일산화질소의 변환을 위해서는 하기 방정식에 따라 1 몰의 암모니아가 필요하다.In order to convert 1 mole of nitrogen monoxide, 1 mole of ammonia is required according to the following equation.
4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O4NO + 4NH 3 + O 2 ? 4N 2 + 6H 2 O
이 경우, 암모니아와 질소산화물 사이의 비율은 공급 비율(feed radio) α=NH3/NOx로서 지칭되며, 이상적인 촉매 컨버터의 경우 공급 비율 α=1은 100%의 NOx 변환율이 달성됨에 따라 모든 질소산화물이 환원되는 것을 의미한다. 이 경우, NOx 변환율(XNOx)에 대해 하기 방정식이 적용된다.In this case, the ratio between ammonia and nitrogen oxides is referred to as feed ratio a = NH 3 / NO x, and in the case of ideal catalytic converters, the feed ratio α = 1 is the sum of all nitrogen oxides Is reduced. In this case, the following equation applies to the NOx conversion rate ( NO x ).
XNOx = (cNOx ,0-cNOx)/cNOx ,0 X NOx = (c NOx , 0- c NOx ) / c NOx , 0
예컨대 환원제가 연료 비용에 비해 증가한다면, 작동 중인 내연기관들의 작동점들은, 미처리 배출량의 감소를 통해 배기가스 후처리 장치들(11, 12) 내에서 보다 적은 환원제가 필요하도록 변위될 수 있다.For example, if the reducing agent increases relative to the fuel cost, the operating points of the operating internal combustion engines can be displaced through the reduction of the untreated emissions to require less reducing agent in the
동일한 방식으로, CH2O 산화 촉매 컨버터, NO 산화 촉매 컨버터, NOx 트랩 촉매 컨버터, CH4 산화 촉매 컨버터, 탈황 시스템 등에서도, 작동 재료 비용을 결정하는 배기가스 후처리를 위한 환원제 또는 흡수제가 필요하다. 앞서 열거한 것처럼, 시스템(1)의 작동 중인 내연기관들(2, 3)을 위한 개별 작동점들은, 전체 시스템(1)에 대해 최소의 작동 비용, 특히 최소의 작동 재료 비용이 발생하도록 결정된다.In the same way, a reducing agent or absorber for post-treatment of exhaust gases, which determines the operating material cost, is also required in CH 2 O oxidation catalytic converters, NO oxidation catalytic converters, NO x trap catalytic converters, CH 4 oxidation catalytic converters, . As mentioned above, the individual operating points for the operating
작동 재료 비용에 추가로, 마찬가지로 바람직하게는 시스템(1)의 내연기관들(2, 3)을 위한 개별 작동점들을 결정할 때 유지보수 비용도 고려된다.In addition to the operating material costs, also preferably the maintenance costs are taken into account when determining the individual operating points for the
따라서 내연기관들(2, 3)에서, 그리고 배기가스 후처리 장치들(11, 12)에서는, 정해진 간격으로, 마찬가지로 시스템(1)의 작동 비용에 영향을 미치는 유지보수 작업 또는 서비스 작업이 발생한다. 이 경우, 유지보수 간격 또는 서비스 간격은 특히 내연기관들(2, 3)이 어떠한 작동점들에서 작동되고 과거에는 어떠한 작동점들에서 작동되었는지에 따라서 결정된다. 그에 따라 바람직하게는 시스템(1)의 작동 중인 내연기관들(2, 3)을 위한 개별 작동점들을 결정할 때 유지보수 비용 또는 서비스 비용도 고려된다.Thus, at the
복수의 연결된 내연기관(2, 3)으로 이루어진 시스템(1)의 작동 중에 시스템(1)의 적어도 일측의 작동 중인 내연기관은, 이 일측의 내연기관의 NOx 미처리 배출량 및/또는 CO2 미처리 배출량 및/또는 과급 압력 및/또는 연료 분사 압력 및/또는 압축비 및/또는 공연비 및/또는 배기가스 온도가 시스템(1)의 해당 또는 각각의 타측의 작동 중인 내연기관(2, 3)의 상응하는 작동 매개변수와 상이하도록 개별 작동점에서 작동된다. 이 경우, 이미 열거한 것처럼, 작동 비용의 최소화 하에 배출 한계값들이 고려된다.An operating internal combustion engine of at least one side of the
특히 바람직한 구현예에 따라서, 적어도 일측의 작동 중인 내연기관의 상기 작동 매개변수들 중 하나 이상의 작동 매개변수는 해당 또는 각각의 타측의 작동 중인 내연기관의 상응하는 작동 매개변수와 10% 이상만큼, 바람직하게는 20% 이상만큼, 매우 바람직하게는 50% 이상만큼 다르다.According to a particularly preferred embodiment, the operating parameters of one or more of said operating parameters of at least one working internal combustion engine are preferably equal to or greater than 10% of the corresponding operating parameters of the respective or each other working internal combustion engine By 20% or more, and more preferably by 50% or more.
따라서 본 발명의 바람직한 구현예에서 연결된 내연기관들로 이루어진 시스템(1)의 각각의 내연기관(2, 3)을 위해, 내연기관들(2, 3)의 작동 재료 비용에 따라서, 배기가스 후처리 장치들(11, 12)의 작동 재료 비용에 따라서, 내연기관들(2, 3)의 유지보수 비용에 따라서, 그리고 배기가스 후처리 장치들(11, 12)의 유지보수 비용에 따라서 각각의 내연기관(2, 3)을 위해 개별 작동점이 결정되며, 더욱 정확하게 말하면, 모두 합산되어 총 출력으로서 내연기관들(2, 3)로부터 공급되는 출력이면서 해당 또는 각각의 공통 부하 장치(4)에 의해 요구되는 상기 출력의 공급하에, 그리고 시스템(1)에 대한 의무적인 배출 한계값들의 준수하에 작동 중에 최소의 작동 비용이 제공되는 정도로, 상기 개별 작동점이 결정된다. 이렇게 하여, 복수의 연결된 내연기관으로 이루어진 시스템의 특히 경제적이거나 효율적인 작동이 가능하다.Thus, in a preferred embodiment of the present invention, for each
또한, 본 발명의 바람직한 개선예에 따라서, 시스템(1)의 작동 중인 내연기관들(2, 3) 각각을 위한 개별 작동점의 결정은 시스템(1)의 공급될 예비 출력 및 그 공급될 부하 부가 능력의 고려하에 수행된다.Further, according to a preferred refinement of the invention, the determination of the individual operating point for each of the operating internal combustion engines (2, 3) of the system (1) It is performed under consideration of ability.
따라서, 해당 또는 각각의 공통 전기 부하 장치(4)에 의해 요구되는 출력에 추가로, 시스템(1)의 내연기관들(2, 3)로부터 공급되어야 하는 예비 출력을 고려할 수 있다. 또한, 최종적으로 시스템(1)이 충분한 부하 부가 능력을 보유하도록 내연기관들(2, 3)의 개별 작동점들을 선택하기 위해, 동적 가변 부하들도 고려될 수 있다. 그러므로 본 개선예에 따라서 시스템(1)의 내연기관들(2, 3)의 개별 작동점들의 결정은, 전체 시스템(1)의 작동 비용을 최소화하면서, 요구되는 출력, 예비 출력, 의도하는 부하 부가 능력 및 준수할 배출 한계값들의 고려하에 수행된다.Thus, in addition to the output required by the respective or each common
특히 바람직한 본 발명의 구현예에서, 작동 중인 내연기관들(2, 3)을 위한 개별 작동점들을 결정할 때 예컨대 조작자 측에서 사전 설정될 수 있는 우선순위 설정이 고려된다. 따라서 예컨대 연료 비용은 유지보수 비용에 비해 상대적으로 더 높은 우선순위로 설정될 수 있으며, 그럼으로써 연료 비용은 내연기관들(2, 3)을 위한 개별 작동점들의 결정에 유지보수 비용보다 더 강한 영향을 미치게 된다. 또한, 개별 내연기관들은 시스템(1)의 작동을 위해 요컨대 후속 서비스 시점까지 그 내연기관들로부터 공급될 수 있는 잔여 구동 출력의 고려하에 우선순위로 설정될 수 있다.In a particularly preferred embodiment of the invention, a priority setting which can be preset, for example, on the operator side, is taken into account when determining the individual operating points for the
예컨대 시스템(1)의 일측 내연기관의 경우 이 일측 내연기관의 과거의 부하의 결과로서 공급할 수 있는 잔여 구동 출력이 낮고, 이와 반대로 시스템(1)의 타측 내연기관의 경우에는 과거의 상대적으로 더 낮은 부하의 결과로서 그 타측 내연기관으로부터 공급될 수 있는 잔여 구동 출력이 상대적으로 더 높다면, 추가 작동을 위해, 필요한 후속 서비스까지 시스템(1)의 가능한 사용 기간을 증가시키기 위해, 상대적으로 더 높은 이용 가능한 잔여 구동 출력들을 갖는 내연기관들이 상대적으로 더 높은 우선순위로 설정될 수 있다.For example, in the case of one side internal combustion engine of the
상기 방법은, 내연기관들(2, 3)의 작동 및/또는 배기가스 후처리 장치들(11, 12)의 작동을 개회로 또는 폐회로 제어로 제어하는 제어 장치(15)에 의해 전자동으로 실행된다. 이를 위해, 제어 장치(15)는 파선 화살표들에 따라서 내연기관들(2, 3)과, 그리고 배기가스 후처리 장치들(11, 12)과 데이터를 교환한다. 또한, 제어 장치(15)는, 예컨대 해당 또는 각각의 공통 부하 장치(4)로부터 요구되는 출력을 검출하거나 결정하기 위해, 해당 또는 각각의 공통 부하 장치(4)와도 데이터를 교환한다.The method is fully executed by the
본원의 제어 장치(15)는 본원의 방법의 실행을 위한 수단들을 포함하며, 상기 수단들은 하드웨어 측 수단이며, 그리고 소프트웨어 측 수단이다. 하드웨어 측 수단들은 본 발명에 따르는 방법의 실행에 관여하는 모듈들과 데이터를 교환하기 위한 인터페이스들이다. 또한, 상기 하드웨어 측 수단들은 데이터 저장을 위한 저장 장치이고 데이터 처리를 위한 프로세서이다. 소프트웨어 측 수단들은 본 발명에 따르는 방법의 실행을 위한 프로그램 모듈들이다.The
특히 바람직한 본 발명의 구현예에서, 시스템(1)의 내연기관들(2, 3)은 부분 구동 출력들을 직류 전력 계통(direct current power system) 내로 제공하고 공통 부하 장치(4)로 공급한다. 이런 경우에, 내연기관들(2, 3)을 위한 작동점들은 교류 발전기들의 경우 통상적인 온보드 전기 시스템 주파수들과 무관하게 임의로 선택될 수 있으며, 그럼으로써 그런 다음엔 내연기관들과 그에 따른 전체 시스템(1)은 특히 효율적으로 또는 경제적으로 작동된다.In a particularly preferred embodiment of the invention, the
내연기관들은 디젤 엔진들, 오토 엔진들 또는 터보 엔진들일 수 있다.The internal combustion engines may be diesel engines, auto engines or turbo engines.
특히 바람직하게는 본 발명은, 결과적으로 내연기관들(2, 3)이 전형적으로 중유로 작동되는 선박 디젤 엔진으로서 구현되어 있는 선박용 구동 시스템에서 이용된다.Particularly preferably, the present invention is used in a marine drive system in which the
내연기관들(2, 3)의 하류에는, 특히 배기가스 촉매 컨버터들(11, 12)의 하류에는, 유체의 가열을 위해 배기가스 열을 이용하기 위해 열 교환기들이 배치될 수 있다. 이렇게 하여, 내연기관들(2, 3)로 이루어진 시스템(1)의 경제성은 계속하여 증가될 수 있다.Downstream of the
내연기관들(2 및 3)로 이루어진 도 1의 시스템의 경우, 각각의 내연기관(2, 3)의 하류에는 개별 배기가스 후처리 장치(11, 12)가 배치된다. 한편, 도 2에는, 공통 부하 장치(24)를 위한 부분 구동 출력들을 각각 공급하는 복수의 내연기관(22, 23)으로 이루어진 시스템(21)이 도시되어 있으며, 내연기관들(22, 23) 내에 연소 공기(27, 28)가 존재하는 조건에서 연료(25 또는 26)의 연소 동안 발생하는 내연기관들(22, 23)의 배기가스(29, 30)는 공통 배기가스 후처리 장치(31)를 경유하여 안내되며, 이 공통 배기가스 후처리 장치로부터는 정화된 배기가스(32)가 유출된다. 이 경우, 제어 장치(33)는, 도 1의 실시예와 관련하여 기재한 것처럼, 두 내연기관(22, 23) 및 공통 배기가스 후처리 장치(31)의 작동을 제어하며, 이때 공통 부하 장치(24)로부터 요구되는 출력의 공급하에 내연기관들(22, 23)을 위해 각각의 개별 작동점이 결정되며, 그리고 각각의 작동 중인 내연기관(22, 23)은 상기 개별 작동점에서, 요컨대 시스템(21)에 대해 바람직하게는 예비 출력 및/또는 의도하는 부하 부가 능력의 공급하에서처럼 배출 한계값들의 준수하에 최소의 작동 비용이 발생하도록 작동된다.In the case of the system of FIG. 1, comprised of
따라서 본 발명의 의미에서 복수의 연결된 내연기관들로 이루어진 시스템의 내연기관들을 위해 최적의 개별 작동점들을 결정하며, 더욱 정확하게 말하면 그 자체로서 각각의 내연기관의 최적화와 관련해서가 아니라, 전체 시스템의 최적화와 관련하여 상기 최적의 개별 작동점들을 결정하며, 그럼으로써 작동 재료 비용 및 유지보수 비용의 관점에서 최소의 작동 비용이 발생하고, 개별 요인들 및 내연기관들이 사용자에 따라서 우선순위로 설정될 수 있다. 이 경우, 전체 시스템의 준수할 배출 한계값들, 공급할 예비 출력들 및 부하 부가 능력의 의도하는 동적 거동이 고려된다. 특히 내연기관들과 그에 따른 전체 시스템의 예비 동적 거동의 고려는 복수의 내연기관으로 이루어진 시스템의 특히 바람직한 작동을 허용한다.Thus, in the sense of the present invention, it is possible to determine the optimum individual operating points for internal combustion engines of a system consisting of a plurality of connected internal combustion engines and, more precisely, not only in terms of optimization of each internal combustion engine per se, Determine the optimal individual operating points in connection with the optimization, so that minimal operating costs arise in terms of operating material costs and maintenance costs, and that individual factors and internal combustion engines can be prioritized according to the user have. In this case, the intended emission limit values of the overall system, the preliminary outputs to be supplied and the intended dynamic behavior of the load addition capability are taken into account. Particularly the consideration of the preliminary dynamic behavior of the internal combustion engines and therefore the overall system allows a particularly desirable operation of the system consisting of a plurality of internal combustion engines.
1: 시스템
2: 내연기관
3: 내연기관
4: 부하 장치
5: 연료
6: 연료
7: 과급 공기
8: 과급 공기
9: 배기가스
10: 배기가스
11: 배기가스 후처리 장치
12: 배기가스 후처리 장치
13: 배기가스
14: 배기가스
15: 제어 장치
21: 시스템
22: 내연기관
23: 내연기관
24: 부하 장치
25: 연료
26: 연료
27: 과급 공기
28: 과급 공기
29: 배기가스
30: 배기가스
31: 배기가스 후처리 장치
32: 배기가스
33: 제어 장치1: System
2: Internal combustion engine
3: Internal combustion engine
4: Load device
5: Fuel
6: Fuel
7: Charge air
8: Charge air
9: Exhaust gas
10: Exhaust gas
11: Exhaust gas post-treatment device
12: Exhaust gas post-treatment device
13: Exhaust gas
14: Exhaust gas
15: Control device
21: System
22: Internal combustion engine
23: Internal combustion engine
24: Load device
25: Fuel
26: Fuel
27: Charge air
28: Charge air
29: Exhaust gas
30: Exhaust gas
31: Exhaust gas post-treatment device
32: Exhaust gas
33: Control device
Claims (10)
요구되는 출력의 공급하에 각각의 작동 중인 내연기관(2, 3; 22, 23)을 위해 개별 작동점이 결정되며, 그리고 상기 각각의 내연기관(2, 3; 22, 23)은 상기 개별 작동점에서, 요컨대 상기 시스템(1; 21)에 대해 배출 한계값들의 준수하에 최소의 작동 비용이 발생하도록 작동되는 것을 특징으로 하는 복수의 내연기관으로 이루어진 시스템의 작동 방법.A method for operating a system (1; 21) comprising a plurality of internal combustion engines (2, 3; 22, 23), wherein the internal combustion engines (2,3; 22, 23) 3, 22, 23) are connected to be consumed by one or more common load devices (4; 24), and the internal combustion engines (2, 3; (2, 3; 22, 23) and the total drive output corresponding to the sum of the partial drive outputs is operated to correspond at least to the output required for the respective or each common load device (4; 24) A method of operating a system comprising an internal combustion engine,
An individual operating point is determined for each working internal combustion engine (2, 3; 22, 23) under the supply of the required output, and each said internal combustion engine (2, 3; 22, 23) , That is to say the minimum operating cost is generated for the system (1; 21) in compliance with the emission limit values.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |