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KR20170046986A - Method for testing pilot fuel injection system of dual fuel engine - Google Patents

Method for testing pilot fuel injection system of dual fuel engine Download PDF

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KR20170046986A
KR20170046986A KR1020150147288A KR20150147288A KR20170046986A KR 20170046986 A KR20170046986 A KR 20170046986A KR 1020150147288 A KR1020150147288 A KR 1020150147288A KR 20150147288 A KR20150147288 A KR 20150147288A KR 20170046986 A KR20170046986 A KR 20170046986A
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KR
South Korea
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fuel
pilot
temperature
pilot fuel
exhaust gas
Prior art date
Application number
KR1020150147288A
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Korean (ko)
Inventor
정창민
최효환
류영석
박영준
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.)
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Publication date
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Abstract

The present invention relates to a method of testing a pilot fuel system of a dual fuel engine, including: a step of allowing a mode to run in an oil fuel driving mode; a step of spraying main oil fuel through an oil fuel injector; a step of monitoring temperature of first exhaust gas flowing in an exhaust port; a step of post-spraying pilot fuel through the pilot injector of a pilot fuel system while maintaining a spraying amount of the main oil fuel; a step of monitoring temperature of second exhaust gas flowing in the exhaust port; and a step of determining whether the pilot fuel system is abnormal by analyzing the temperature of the first and the second monitored exhaust gas. Accordingly, the present invention can help check whether a pilot fuel system normally operates only through a method of spraying a small amount of pilot fuel, thus reducing the intrinsic volume of the pilot fuel system.

Description

이중연료 엔진의 파일럿 연료 시스템 테스트 방법{METHOD FOR TESTING PILOT FUEL INJECTION SYSTEM OF DUAL FUEL ENGINE}FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a dual fuel engine,

본 발명은 이중연료 엔진의 파일럿 연료 시스템 테스트 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a pilot fuel system test method for a dual fuel engine.

액화천연가스(LNG) 등의 가스 운반선에서는, 저장 탱크 내에 저장되어 있는 가스연료를 쉽게 연료로 사용하는 한편 탱크 내에서 기화되는 가스를 재액화시키지 않고 선박 추진용 엔진의 연료로 활용하기 위해 가스 연료를 사용하는 가스 엔진을 탑재하거나, 오일연료와 가스연료를 선택적으로 또는 동시에 사용하는 이중연료 엔진을 탑재하는 경우가 있다. 또한, LNG나 LPG와 같은 가스를 사용하는 해상 부유물, 해상 구조물, 또는 플랜트의 발전설비에서 사용하는 대형 디젤 엔진의 경우에도 가스 연료를 함께 쓸 수 있는 이중연료 엔진을 도입하고 있다.In a gas carrier such as liquefied natural gas (LNG), gas fuel stored in a storage tank is easily used as a fuel, while gas that is vaporized in a tank is not re-liquefied, , Or a dual-fuel engine in which an oil fuel and a gaseous fuel are selectively or simultaneously used may be mounted. 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. 가스 엔진(가솔린 엔진)의 경우는 가스 연료 운전 모드를 가짐은 물론이다.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. Of course, the gas engine (gasoline engine) has a gas fuel operating mode.

오일연료는 각각의 실린더 헤드 블록에 구비된 파일럿 연료 시스템의 파일럿 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 the pilot injector of the pilot fuel system provided in each cylinder head block, the gaseous fuel is distributed from the main feed pipe to each cylinder distribution pipe, and then the gas admission valve (GAV) The amount of gas in the assembly is adjusted and injected through the gas injector into the intake port of the cylinder head.

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 파일럿 인젝터(Micro Pilot Injector)를 더 구비한다.Since the dual fuel engine is based on a diesel engine that self-ignition (self-ignition) the intake air by compressing the intake air to high temperature and high pressure unlike the gasoline engine that ignites the fuel by the spark plug, (Micro Pilot 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 연료(Marine Diesel Oil, Marine Gas Oil 등)을 미량 분사하여 점화를 유도하여(pilot injection 과정), 가스연료의 안정적인 점화를 도모할 수 있다.The gas fuel, such as natural gas, has a low self-ignition temperature and a high flash point of around 550 ° C. Therefore, just before injecting the main fuel gas fuel in the gas fuel operation mode By injecting a pilot fuel (Marine Diesel Oil, Marine Gas Oil, etc.) through the pilot injector, the ignition can be induced (pilot injection process) to stably ignite the gaseous fuel.

또한, 오일연료 운전 모드에서도, 주연료인 디젤연료를 분사하기 직전에 파일럿 인젝터를 통해 파일럿 연료을 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 fuel through the pilot injector immediately before injecting the diesel fuel as the main fuel.

위와 같이 이중연료 엔진에 있어서, 두 가지의 주연료와 파일럿 연료의 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.As described above, in a dual fuel engine, a separate supply system must be provided for supplying two main fuel and pilot fuel, and the system must be operated in two operation modes or more. Therefore, The control system is also very complicated.

특히, 이중연료 엔진은 디젤 엔진을 기반으로 하기 때문에 가스연료 모드에서의 정밀한 운전 제어는 가스연료 모드로 운전할 수 있는지의 여부를 결정하는 매우 중요한 요소이다. 예를 들어, 오일연료 운전 모드에서는 일반적인 디젤엔진과 같이 연료의 압축착화를 통해 연소가 일어나지만, 가스연료 운전 모드에서는 파일럿 인젝션을 미리 수행하여 가스연료의 점화를 유도하여야 한다. 그 때문에 가스연료 운전 모드에서는 가스연료에 의한 점화시기를 동일하게 설정하더라도 연소(폭발)의 진행, 연소 압력, 최고압력 발생 시점 등이 실린더마다 차이가 발생하게 된다.In particular, since the dual fuel engine is based on a diesel engine, precise operation control in the gas fuel mode is a very important factor in determining whether or not it can operate in the gas fuel mode. 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 of the gaseous fuel. Therefore, even if the ignition timing by the gaseous fuel is set to be the same in the gas fuel operation mode, the progress of the combustion (explosion), the combustion pressure, and the timing of occurrence of the maximum pressure are different for each cylinder.

따라서, 위와 같은 이중연료 엔진에서는, 엔진의 운전 특성을 안정적으로 유지하기 위해서 파일럿 연료 시스템의 상태가 매우 중요하며, 이에 따라 파일럿 연료 시스템의 이상 유무를 확인하기 위한 테스트가 이루어지고 있다.Therefore, in the above-described dual fuel engine, the state of the pilot fuel system is very important in order to stably maintain the operation characteristics of the engine, and accordingly, a test for confirming the abnormality of the pilot fuel system has been conducted.

기존의 파일럿 연료 시스템의 테스트는 메인 오일연료 시스템의 동작을 정지시키고 파일럿 연료 시스템으로만 엔진 운전이 가능하도록 해야 했기 때문에 파일럿 연료 시스템이 상당한 양의 연료를 분사할 수 있도록 자체의 용량을 과다하게 크게 할 수 밖에 없었다.Testing of existing pilot fuel systems has required that the pilot fuel system be over-enriched to allow a significant amount of fuel to be injected, because the operation of the main oil fuel system must be stopped and the engine running only with the pilot fuel system I had to do it.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 소량의 파일럿 연료 분사만으로 파일럿 연료 시스템의 정상동작 여부를 확인할 수 있도록 하여 파일럿 연료 시스템의 자체 용량을 줄일 수 있도록 하는 이중연료 엔진의 파일럿 연료 시스템 테스트 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide a pilot fuel system capable of confirming whether a pilot fuel system operates normally by only a small amount of pilot fuel injection, And a method for testing a pilot fuel system of a dual fuel engine.

본 발명의 일 측면에 따른 이중연료 엔진의 파일럿 연료 시스템 테스트 방법은, 오일연료 운전 모드로 세팅하는 단계; 오일연료 인젝터를 통해 메인 오일연료를 분사하는 단계; 배기 포트를 유동하는 제1 배기가스의 온도를 모니터링하는 단계; 상기 메인 오일연료의 분사량을 유지하면서 파일럿 연료 시스템의 파일럿 인젝터를 통해 파일럿 연료를 후분사하는 단계; 상기 배기 포트를 유동하는 제2 배기가스의 온도를 모니터링하는 단계; 및 모니터링된 상기 제1 및 제2 배기가스의 온도를 분석하여 상기 파일럿 연료 시스템의 이상 유무를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.A method for testing a pilot fuel system of a dual fuel engine according to an aspect of the present invention includes: setting an oil fuel operating mode; Injecting a main oil fuel through an oil fuel injector; Monitoring the temperature of the first exhaust flowing through the exhaust port; Injecting pilot fuel through the pilot injector of the pilot fuel system while maintaining the injection amount of the main oil fuel; Monitoring the temperature of the second exhaust gas flowing through the exhaust port; And monitoring the temperature of the first and second exhaust gases to determine whether the pilot fuel system is abnormal.

구체적으로, 상기 오일연료 운전 모드로 세팅하는 단계에서, 상기 오일연료 운전 모드로의 세팅은, 이중연료 엔진을 제작하여 선박에 탑재하기 전에 상기 파일럿 연료 시스템의 이상 유무를 확인할 때 실시하거나, 상기 선박에 탑재하여 사용중인 상태에서 상기 파일럿 연료 시스템의 이상 유무에 대한 정기 점검할 때 실시하거나, 상기 오일연료 운전 모드로부터 가스연료 운전 모드로 전환하는 시점에서 상기 파일럿 연료 시스템의 이상 유무를 확인할 때 실시할 수 있다.Specifically, in the step of setting to the oil fuel operation mode, the setting to the oil fuel operation mode may be performed when the double fuel engine is manufactured and the abnormality of the pilot fuel system is confirmed before the boat is mounted on the ship, Is carried out at the time of periodical inspection for the abnormality of the pilot fuel system in the state of being loaded in use or when the abnormality of the pilot fuel system is checked at the time of switching from the oil fuel operation mode to the gas fuel operation mode .

구체적으로, 상기 배기 포트를 유동하는 상기 제1 배기가스의 온도를 모니터링하는 단계에서, 상기 제1 배기가스는 상기 메인 오일연료의 연소에 의해 발생하며, 상기 제1 배기가스의 온도는 상기 배기 포트에 구비되는 온도 센서에 의해 실시간으로 감지되어 단말기를 통해 모니터링될 수 있다.Specifically, in the step of monitoring the temperature of the first exhaust gas flowing in the exhaust port, the first exhaust gas is generated by combustion of the main oil fuel, and the temperature of the first exhaust gas is higher than the temperature of the exhaust port And can be monitored through the terminal.

구체적으로, 상기 메인 오일연료의 분사량을 유지하면서 상기 파일럿 연료 시스템의 상기 파일럿 인젝터를 통해 상기 파일럿 연료를 후분사하는 단계에서, 상기 파일럿 연료는 피스톤이 하사점을 향하는 과정에서 분사하며, 상기 파일럿 연료의 분사량은 상기 제1 배기가스의 온도에 영향을 미칠 정도의 양일 수 있다.Specifically, in the step of post-injecting the pilot fuel through the pilot injector of the pilot fuel system while maintaining the injection amount of the main oil fuel, the pilot fuel injects in the course of the piston toward the bottom dead point, May be an amount that affects the temperature of the first exhaust gas.

구체적으로, 상기 배기 포트를 유동하는 상기 제2 배기가스의 온도를 모니터링하는 단계에서, 상기 제2 배기가스는 상기 메인 오일연료에 더하여 상기 파일럿 연료의 연소에 의해 발생하며, 상기 제2 배기가스의 온도는 상기 배기 포트에 구비되는 온도 센서에 의해 실시간으로 감지되어 단말기를 통해 모니터링될 수 있다.Specifically, in monitoring the temperature of the second exhaust flowing through the exhaust port, the second exhaust gas is generated by combustion of the pilot fuel in addition to the main oil fuel, and the second exhaust gas The temperature can be sensed in real time by the temperature sensor provided in the exhaust port and monitored through the terminal.

구체적으로, 상기 모니터링된 상기 제1 및 제2 배기가스의 온도를 분석하여 상기 파일럿 연료 시스템의 이상 유무를 판단하는 단계에서, 상기 제2 배기가스의 온도가 상기 제1 배기가스의 온도보다 높게 모니터링되는 경우, 상기 파일럿 연료 시스템은 정상적인 것으로 판단할 수 있다.Specifically, the temperature of the second exhaust gas may be monitored to be higher than the temperature of the first exhaust gas by analyzing the temperatures of the first and second monitored exhaust gases, The pilot fuel system can be judged to be normal.

구체적으로, 상기 모니터링된 상기 제1 및 제2 배기가스의 온도를 분석하여 상기 파일럿 연료 시스템의 이상 유무를 판단하는 단계에서, 상기 제2 배기가스의 온도가 상기 제1 배기가스의 온도와 유사하게 모니터링되는 경우, 상기 파일럿 연료 시스템은 비정상적인 것으로 판단할 수 있다.Specifically, in the step of analyzing the monitored temperatures of the first and second exhaust gases to determine whether or not the pilot fuel system is abnormal, the temperature of the second exhaust gas is similar to the temperature of the first exhaust gas If monitored, the pilot fuel system can be determined to be abnormal.

본 발명에 따른 이중연료 엔진의 파일럿 연료 시스템 테스트 방법은, 메인 오일연료 분사를 유지한 상태에서 배기가스 온도에 영향을 미칠 정도의 소량의 파일럿 연료를 후분사(post-pilot injection)하여 배기가스 온도의 변화를 모니터링함으로써, 파일럿 연료 시스템의 정상동작 여부를 확인할 수 있어, 파일럿 연료 시스템의 자체 용량을 줄일 수 있다.A pilot fuel system test method for a dual fuel engine according to the present invention includes post-pilot injection of a small amount of pilot fuel to affect the exhaust gas temperature while maintaining the main oil fuel injection, It is possible to confirm whether or not the pilot fuel system is operating normally, and the capacity of the pilot fuel system can be reduced.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 적용되는 파일럿 연료 시스템이 구비되는 이중연료 엔진의 일부 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중연료 엔진의 파일럿 연료 시스템 테스트 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 오일연료 인젝터를 통해 메인 오일연료의 분사를 유지하면서 파일럿 인젝터를 통해 파일럿 연료를 후분사할 때 배기가스의 온도 변화를 나타낸 그래프이다.1 is a partial perspective view of a dual fuel engine with a pilot fuel system applied to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a method of testing a pilot fuel system of a dual fuel engine according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph showing the temperature change of the exhaust gas when the pilot fuel is injected through the pilot injector while maintaining the injection of the main oil fuel through the oil fuel injector.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The objects, particular advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG. It should be noted that, in the present specification, the reference numerals are added to the constituent elements of the drawings, and the same constituent elements are assigned the same number as much as possible even if they are displayed on different drawings. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 적용되는 파일럿 연료 시스템이 구비되는 이중연료 엔진의 일부 사시도이다.1 is a partial perspective view of a dual fuel engine with a pilot fuel system applied to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 이중연료 엔진(1)은, 실린더 블록(100)과, 실린더 블록(100)의 상부에 탑재되는 실린더 헤드 블록(110)을 포함한다.As shown in FIG. 1, the dual fuel engine 1 includes a cylinder block 100 and a cylinder head block 110 mounted on the top of the cylinder block 100.

실린더 블록(100)은 실린더(102)와 피스톤(104)을 포함한다.The cylinder block 100 includes a cylinder 102 and a piston 104.

실린더 헤드 블록(110)의 하단부는 연소실의 상단부를 형성하며, 흡기 포트(112), 배기 포트(114) 등이 형성될 수 있다. 배기 포트(114)에는 온도 센서(도시하지 않음)가 구비되며, 배기 포트(114)를 통해 유동되는 배기가스의 온도를 단말기(도시하지 않음)를 통해 모니터링할 수 있다.The lower end of the cylinder head block 110 forms the upper end of the combustion chamber, and the intake port 112, the exhaust port 114, and the like may be formed. The exhaust port 114 is provided with a temperature sensor (not shown), and the temperature of the exhaust gas flowing through the exhaust port 114 can be monitored through a terminal (not shown).

또한, 실린더 헤드 블록(110)에는 연소실에 오일연료를 분사하기 위한 오일연료 인젝터(120)와, 파일럿 연료를 분사하기 위한 파일럿 인젝터를 포함하는 파일럿 연료 시스템(130)과, 흡기 밸브(140) 및 배기 밸브(150)가 설치될 수 있다.The cylinder head block 110 also includes a pilot fuel system 130 including an oil fuel injector 120 for injecting oil fuel into the combustion chamber and a pilot injector for injecting pilot fuel, An exhaust valve 150 may be provided.

또한, 실린더 헤드 블록(110)에는 최초 시동 시 고압의 공기를 분사하여 피스톤을 강제로 밀어주기 위한 에어 스타트 밸브(160)가 설치될 수 있다.In addition, the cylinder head block 110 may be provided with an air start valve 160 for injecting high-pressure air at the time of initial start to forcibly push the piston.

또한, 실린더 헤드 블록(110)의 상면에는 가스연료 분배 파이프(도시하지 않음)의 말단에 연결되는 가스 유입밸브 조립체(도시하지 않음)의 내부에 구비되는 가스 유입 밸브(170)가 설치될 수 있다.A gas inlet valve 170 provided in a gas inlet valve assembly (not shown) connected to the end of a gas fuel distribution pipe (not shown) may be installed on the upper surface of the cylinder head block 110 .

가스 유입 밸브(170)는 제어부의 제어 신호에 의해 동작하는 컨트롤 기구와 가스 인젝터를 구비하며, 가스 인젝터의 노즐을 통해 흡기 포트(112)의 내부로 가스를 토출할 수 있다.The gas inlet valve 170 has a control mechanism and a gas injector, which are operated by a control signal of the control unit, and can discharge the gas into the intake port 112 through the nozzle of the gas injector.

상기한 이중연료 엔진에서, 파일럿 연료 시스템(130)은, 가스연료 운전 모드에서 주연료인 가스연료를 분사하기 직전에 파일럿 인젝터를 통해 파일럿 연료를 미량 분사하여 점화를 유도하여 가스연료의 안정적인 점화를 도모하고, 또한, 오일연료 운전 모드에서도, 주연료인 디젤연료를 분사하기 직전에 파일럿 인젝터를 통해 파일럿 연료를 미량 분사하여 연소실의 연소환경을 개선함으로써 NOx 개선 및 연소 성능을 향상시키는 등, 이중연료 엔진의 운전 특성을 안정적으로 유지하기 위한 중요한 구성 요소중 하나이다. 이에 따라 파일럿 연료 시스템(130)이 정상적으로 동작하고 있는지에 대한 테스트가 이루어지고 있으며, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중연료 엔진의 파일럿 연료 시스템 테스트 방법을 도 2 및 도 3을 참고하여 이하에서 설명한다.In the dual fuel engine described above, the pilot fuel system 130 injects a pilot fuel through the pilot injector immediately before injecting the gaseous fuel as the main fuel in the gaseous fuel operation mode to induce ignition to stabilize ignition of the gaseous fuel In addition, even in the oil fuel operation mode, a pilot fuel is injected through the pilot injector immediately before injection of the diesel fuel as the main fuel to improve the combustion environment of the combustion chamber, thereby improving the NOx and improving the combustion performance. This is one of the important components for stably maintaining the operating characteristics of the engine. Accordingly, a test is made as to whether the pilot fuel system 130 is operating normally, and a pilot fuel system test method for a dual fuel engine according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 2 and 3 do.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중연료 엔진의 파일럿 연료 시스템 테스트 방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 3은 오일연료 인젝터를 통해 메인 오일연료의 분사를 유지하면서 파일럿 인젝터를 통해 파일럿 연료를 후분사할 때 배기가스의 온도 변화를 나타낸 그래프이다.FIG. 2 is a flow chart for explaining a method of testing a pilot fuel system of a dual fuel engine according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a flowchart illustrating a pilot fuel system test method of a dual fuel engine, FIG. 5 is a graph showing the temperature change of the exhaust gas at the time of post-injection. FIG.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중연료 엔진의 파일럿 연료 시스템 테스트 방법은, 오일연료 운전 모드로 세팅하는 단계(S210); 오일연료 인젝터(120)를 통해 메인 오일연료를 분사하는 단계(S220); 배기 포트(114)를 유동하는 제1 배기가스의 온도를 모니터링하는 단계(S230); 메인 오일연료의 분사량을 유지하면서 파일럿 연료 시스템(130)의 파일럿 인젝터를 통해 파일럿 연료를 후분사(post-pilot injection)하는 단계(S240); 배기 포트(114)를 유동하는 제2 배기가스의 온도를 모니터링하는 단계(S250); 및 모니터링된 제1 및 제2 배기가스의 온도를 분석하여 파일럿 연료 시스템(130)의 이상 유무를 판단하는 단계(S260)를 포함한다.As shown in FIG. 2, the method for testing a pilot fuel system of a dual fuel engine according to an embodiment of the present invention includes setting (S210) an oil fuel operation mode; Injecting main oil fuel through the oil fuel injector 120 (S220); Monitoring (S230) the temperature of the first exhaust flowing through the exhaust port 114; Post-pilot injection (S240) of the pilot fuel through the pilot injector of the pilot fuel system 130 while maintaining the injection amount of the main oil fuel; Monitoring (S250) the temperature of the second exhaust gas flowing through the exhaust port (114); And a step S260 of analyzing the temperature of the monitored first and second exhaust gases to determine whether or not the pilot fuel system 130 is abnormal.

단계 S210에서는, 오일연료 운전 모드로 세팅한다.In step S210, the oil fuel operating mode is set.

단계 S210에서, 오일연료 운전 모드로의 세팅은, 이중연료 엔진(1)을 제작하여 선박 등에 탑재하기 전에 파일럿 연료 시스템(130)의 이상 유무를 확인할 때, 또는 선박 등에 탑재하여 사용중인 상태에서 파일럿 연료 시스템(130)의 이상 유무에 대한 정기 점검할 때, 또는 오일연료 운전 모드로부터 가스연료 운전 모드로 전환하는 시점에서 파일럿 연료 시스템(130)의 이상 유무를 확인할 때 실시할 수 있다.In step S210, the setting of the oil fuel operation mode is performed when confirming the abnormality of the pilot fuel system 130 before manufacturing the dual fuel engine 1 and mounting it on a ship or the like, This can be carried out when checking the abnormality of the fuel system 130 or checking the abnormality of the pilot fuel system 130 at the time of switching from the oil fuel operation mode to the gas fuel operation mode.

단계 S220에서는, 오일연료 인젝터(120)를 통해 메인 오일연료를 분사한다.In step S220, the main oil fuel is injected through the oil fuel injector 120.

단계 S220에서, 메인 오일연료는 이중연료 엔진(1)이 정상적으로 구동될 수 있는 양으로 분사한다.In step S220, the main oil fuel is injected in an amount such that the double fuel engine 1 can be normally driven.

단계 S230에서는, 배기 포트(114)를 유동하는 제1 배기가스의 온도를 모니터링한다.In step S230, the temperature of the first exhaust gas flowing through the exhaust port 114 is monitored.

단계 S230에서, 제1 배기가스는 메인 오일연료의 연소에 의해 발생하는 것이며, 이때 제1 배기가스의 온도는 배기 포트(114)에 구비되는 온도 센서에 의해 실시간으로 감지되어 단말기 등을 통해 모니터링될 수 있다. 제1 배기가스의 온도는 메인 오일연료의 분사량이 일정하게 유지되기 때문에 도 3에 도시된 바와 같이, 변화의 폭이 거의 없다.In step S230, the first exhaust gas is generated by combustion of the main oil fuel, and the temperature of the first exhaust gas is sensed in real time by the temperature sensor provided in the exhaust port 114 and monitored through the terminal or the like . The temperature of the first exhaust gas has almost no variation range, as shown in Fig. 3, because the injection amount of the main oil fuel is kept constant.

단계 S240에서는, 메인 오일연료의 분사량을 유지하면서 파일럿 연료 시스템(130)의 파일럿 인젝터를 통해 파일럿 연료를 후분사한다.In step S240, the pilot fuel is injected through the pilot injector of the pilot fuel system 130 while maintaining the injection amount of the main oil fuel.

단계 S240에서, 파일럿 연료는 피스톤(104)이 하사점을 향하는 과정에서 분사 즉, 후분사되며, 이때 분사량은 제1 배기가스의 온도에 영향을 미칠 정도의 양일 수 있다.In step S240, the pilot fuel is injected or post-injected in the course of the piston 104 facing the bottom dead center, at which time the injection quantity may be such an amount as to affect the temperature of the first exhaust gas.

예를 들어, H35DF 엔진 적용 시, 기존 방법(메인 오일연료 시스템의 동작을 정지시키고 파일럿 연료 시스템으로만 이중연료 엔진의 운전이 가능하도록 함)으로는 파일럿 연료 시스템의 파일럿 인젝터의 경우 500mm2/injection, 고압 펌프의 경우 2liter/min의 용량이 되어야 했으나, 본 발명에 따른 방법에서는 파일럿 연료 시스템(130)의 파일럿 인젝터의 경우 150mm2/injection, 고압 펌프의 경우 0.7liter/min의 용량이면 충분하였다.For example, when H35DF engine application, an existing method (also stops the operation of the main oil fuel system and also to enable the operation of the pilot fuel system only dual fuel engine) in the case of the pilot injector in a pilot fuel system 500mm 2 / injection Min. In the case of the high-pressure pump, the capacity was required to be 2 liters / min. However, in the method according to the present invention, a capacity of 150 mm 2 / injection for the pilot injector of the pilot fuel system 130 and 0.7 liter / min for the high-

단계 S250에서는, 배기 포트(114)를 유동하는 제2 배기가스의 온도를 모니터링한다.In step S250, the temperature of the second exhaust gas flowing through the exhaust port 114 is monitored.

단계 S250에서, 제2 배기가스는 메인 오일연료에 더하여 파일럿 연료의 연소에 의해 발생하는 것이며, 이때 제2 배기가스의 온도는 배기 포트(114)에 구비되는 온도 센서에 의해 실시간으로 감지되어 단말기 등을 통해 모니터링될 수 있다. 제2 배기가스의 온도는 메인 오일연료의 분사량에 더하여 파일럿 연료의 분사량이 합해지기 때문에 연소온도가 높아지며, 이에 따라 제1 배기가스의 온도 분포와 연속 선상에서 비교할 때 파일럿 연료가 후분사되는 순간부터 변화의 폭이 나타나야 하는 것이 정상적일 것이다.In step S250, the second exhaust gas is generated by the combustion of the pilot fuel in addition to the main oil fuel. At this time, the temperature of the second exhaust gas is detected in real time by the temperature sensor provided in the exhaust port 114, ≪ / RTI > Since the temperature of the second exhaust gas is higher than the injection amount of the main oil fuel plus the injection amount of the pilot fuel, the combustion temperature becomes higher, and accordingly, when the pilot fuel is post-injected when compared with the temperature distribution of the first exhaust gas on a continuous line It would be normal for the extent of change to appear.

단계 S260에서는, 모니터링된 제1 및 제2 배기가스의 온도를 분석하여 파일럿 연료 시스템(130)의 이상 유무를 판단한다.In step S260, the monitored temperatures of the first and second exhaust gases are analyzed to determine whether or not the pilot fuel system 130 is abnormal.

전술한 바와 같이, 제1 배기가스의 온도는 메인 오일연료의 분사량에 의한 연소온도에 비례할 것이고, 제2 배기가스의 온도는 메인 오일연료의 분사량에 더하여 파일럿 연료의 분사량이 합해진 것에 의한 연소온도에 비례할 것이므로, 도 3에 도시된 바와 같이, 파일럿 연료 후분사 지점 이후부터는 제2 배기가스의 온도가 제1 배기가스의 온도보다 높게 모니터링되어야 하는 것이 정상적일 것이다.As described above, the temperature of the first exhaust gas will be proportional to the combustion temperature by the injection amount of the main oil fuel, and the temperature of the second exhaust gas is the sum of the injection amount of the main oil fuel and the combustion temperature It will be normal that the temperature of the second exhaust gas should be monitored higher than the temperature of the first exhaust gas after the pilot fuel post injection point as shown in Fig.

즉, 파일럿 연료 후분사 지점(도 3 참고) 이후의 제2 배기가스의 온도가 파일럿 연료 후분사 지점 이전의 제1 배기가스의 온도보다 높게 모니터링될 경우, 파일럿 연료 시스템(130)은 "정상"이라 판단한다.That is, if the temperature of the second exhaust gas after the pilot fuel post injection point (see FIG. 3) is monitored to be higher than the temperature of the first exhaust gas before the pilot fuel post injection point, .

반면에, 파일럿 연료 후분사 지점 이후의 제2 배기가스의 온도가 파일럿 연료 후분사 지점 이전의 제1 배기가스의 온도와 유사하게 모니터링되는 경우, 파일럿 연료 시스템(130)은 "비정상"이라 판단하고, 파일럿 인젝터의 분사 구멍이 탄소나 기타 이물질에 의해 막혔는지를 점검하거나 시스템 내부를 점검하여, 파일럿 연료 시스템(130)이 정상 동작될 수 있도록 유지 보수할 수 있다.On the other hand, if the temperature of the second exhaust gas after the pilot fuel post injection point is monitored similar to the temperature of the first exhaust gas before the pilot fuel post injection point, then the pilot fuel system 130 determines "abnormal" , It is possible to check whether the injection hole of the pilot injector is clogged by carbon or other foreign matter or inspect the inside of the system so that the pilot fuel system 130 can be maintained in a normal operation.

이와 같이 본 실시예는, 메인 오일연료 분사를 유지한 상태에서 배기가스 온도에 영향을 미칠 정도의 소량의 파일럿 연료를 후분사(post-pilot injection)하여 배기가스 온도의 변화를 모니터링함으로써, 파일럿 연료 시스템(130)의 정상동작 여부를 확인할 수 있어, 파일럿 연료 시스템(130)의 자체 용량을 줄일 수 있다.Thus, in this embodiment, by monitoring the change of the exhaust gas temperature by post-pilot injection of a small amount of pilot fuel to affect the exhaust gas temperature while maintaining the main oil fuel injection, It is possible to confirm whether or not the system 130 is operating normally, thereby reducing the capacity of the pilot fuel system 130 itself.

이상에서는 본 발명의 실시예들을 중심으로 본 발명을 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 기술내용을 벗어나지 않는 범위에서 실시예에 예시되지 않은 여러 가지의 조합 또는 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 실시예들로부터 용이하게 도출 가능한 변형과 응용에 관계된 기술내용들은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be apparent to those skilled in the art that various combinations and modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Therefore, it should be understood that the technical contents related to the modifications and applications that can be easily derived from the embodiments of the present invention are included in the present invention.

1: 이중연료 엔진 100: 실린더 블록
102: 실린더 104: 피스톤
110: 실린더 헤드 블록 112: 흡기 포트
114: 배기 포트 120: 오일연료 인젝터
130: 파일럿 연료 시스템 140: 흡기 밸브
150: 배기 밸브 160: 에어 스타트 밸브
170: 가스 유입 밸브1: dual fuel engine 100: cylinder block
102: cylinder 104: piston
110: cylinder head block 112: intake port
114: exhaust port 120: oil fuel injector
130: pilot fuel system 140: intake valve
150: exhaust valve 160: air start valve
170: gas inlet valve

Claims (7)

오일연료 운전 모드로 세팅하는 단계;
오일연료 인젝터를 통해 메인 오일연료를 분사하는 단계;
배기 포트를 유동하는 제1 배기가스의 온도를 모니터링하는 단계;
상기 메인 오일연료의 분사량을 유지하면서 파일럿 연료 시스템의 파일럿 인젝터를 통해 파일럿 연료를 후분사하는 단계;
상기 배기 포트를 유동하는 제2 배기가스의 온도를 모니터링하는 단계; 및
모니터링된 상기 제1 및 제2 배기가스의 온도를 분석하여 상기 파일럿 연료 시스템의 이상 유무를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중연료 엔진의 파일럿 연료 시스템 테스트 방법.Setting an oil fuel operating mode;
Injecting a main oil fuel through an oil fuel injector;
Monitoring the temperature of the first exhaust flowing through the exhaust port;
Injecting pilot fuel through the pilot injector of the pilot fuel system while maintaining the injection amount of the main oil fuel;
Monitoring the temperature of the second exhaust gas flowing through the exhaust port; And
And analyzing the temperatures of the first and second exhaust gases to determine whether the pilot fuel system is abnormal or not. 제 1 항에 있어서, 상기 오일연료 운전 모드로 세팅하는 단계에서,
상기 오일연료 운전 모드로의 세팅은,
이중연료 엔진을 제작하여 선박에 탑재하기 전에 상기 파일럿 연료 시스템의 이상 유무를 확인할 때 실시하거나,
상기 선박에 탑재하여 사용중인 상태에서 상기 파일럿 연료 시스템의 이상 유무에 대한 정기 점검할 때 실시하거나,
상기 오일연료 운전 모드로부터 가스연료 운전 모드로 전환하는 시점에서 상기 파일럿 연료 시스템의 이상 유무를 확인할 때 실시하는 것을 특징으로 하는 이중연료 엔진의 파일럿 연료 시스템 테스트 방법.The method according to claim 1, wherein in the setting of the oil fuel operation mode,
The setting of the oil-fuel-
Fuel engine is built and checked for the presence or absence of an abnormality in the pilot fuel system before being mounted on a ship,
When the pilot fuel system is in a state of being mounted on the ship and is being used,
And when the abnormality of the pilot fuel system is checked at the time of switching from the oil fuel operation mode to the gas fuel operation mode. 제 1 항에 있어서, 상기 배기 포트를 유동하는 상기 제1 배기가스의 온도를 모니터링하는 단계에서,
상기 제1 배기가스는 상기 메인 오일연료의 연소에 의해 발생하며,
상기 제1 배기가스의 온도는 상기 배기 포트에 구비되는 온도 센서에 의해 실시간으로 감지되어 단말기를 통해 모니터링되는 것을 특징으로 하는 이중연료 엔진의 파일럿 연료 시스템 테스트 방법.2. The method of claim 1, wherein in monitoring the temperature of the first exhaust flowing through the exhaust port,
Wherein the first exhaust gas is generated by combustion of the main oil fuel,
Wherein the temperature of the first exhaust gas is sensed in real time by a temperature sensor provided in the exhaust port and monitored through the terminal. 제 1 항에 있어서, 상기 메인 오일연료의 분사량을 유지하면서 상기 파일럿 연료 시스템의 상기 파일럿 인젝터를 통해 상기 파일럿 연료를 후분사하는 단계에서,
상기 파일럿 연료는 피스톤이 하사점을 향하는 과정에서 분사하며,
상기 파일럿 연료의 분사량은 상기 제1 배기가스의 온도에 영향을 미칠 정도의 양인 것을 특징으로 하는 이중연료 엔진의 파일럿 연료 시스템 테스트 방법.2. The method of claim 1, wherein in the step of post-injecting the pilot fuel through the pilot injector of the pilot fuel system while maintaining the injection amount of the main oil fuel,
The pilot fuel is injected in the course of the piston toward the bottom dead center,
Wherein the injection amount of the pilot fuel is an amount enough to affect the temperature of the first exhaust gas. 제 1 항에 있어서, 상기 배기 포트를 유동하는 상기 제2 배기가스의 온도를 모니터링하는 단계에서,
상기 제2 배기가스는 상기 메인 오일연료에 더하여 상기 파일럿 연료의 연소에 의해 발생하며,
상기 제2 배기가스의 온도는 상기 배기 포트에 구비되는 온도 센서에 의해 실시간으로 감지되어 단말기를 통해 모니터링되는 것을 특징으로 하는 이중연료 엔진의 파일럿 연료 시스템 테스트 방법.2. The method of claim 1, wherein monitoring the temperature of the second exhaust gas flowing through the exhaust port,
The second exhaust gas being generated by combustion of the pilot fuel in addition to the main oil fuel,
Wherein the temperature of the second exhaust gas is sensed in real time by a temperature sensor provided in the exhaust port and monitored through the terminal. 제 1 항에 있어서, 상기 모니터링된 상기 제1 및 제2 배기가스의 온도를 분석하여 상기 파일럿 연료 시스템의 이상 유무를 판단하는 단계에서,
상기 제2 배기가스의 온도가 상기 제1 배기가스의 온도보다 높게 모니터링되는 경우, 상기 파일럿 연료 시스템은 정상적인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 이중연료 엔진의 파일럿 연료 시스템 테스트 방법.2. The method of claim 1, wherein in the step of determining the abnormality of the pilot fuel system by analyzing the temperatures of the first and second monitored exhaust gases,
Wherein the pilot fuel system is determined to be normal if the temperature of the second exhaust gas is monitored to be higher than the temperature of the first exhaust gas. 제 1 항에 있어서, 상기 모니터링된 상기 제1 및 제2 배기가스의 온도를 분석하여 상기 파일럿 연료 시스템의 이상 유무를 판단하는 단계에서,
상기 제2 배기가스의 온도가 상기 제1 배기가스의 온도와 유사하게 모니터링되는 경우, 상기 파일럿 연료 시스템은 비정상적인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 이중연료 엔진의 파일럿 연료 시스템 테스트 방법.2. The method of claim 1, wherein in the step of determining the abnormality of the pilot fuel system by analyzing the temperatures of the first and second monitored exhaust gases,
Wherein the pilot fuel system is determined to be abnormal if the temperature of the second exhaust gas is monitored similar to the temperature of the first exhaust gas.
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CN112539940A (en) * 2020-12-14 2021-03-23 中船动力有限公司 Dual-fuel engine detection test bed

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