KR101143825B1 - Plasma injector and engine with the same - Google Patents

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KR101143825B1
KR101143825B1 KR1020110118474A KR20110118474A KR101143825B1 KR 101143825 B1 KR101143825 B1 KR 101143825B1 KR 1020110118474 A KR1020110118474 A KR 1020110118474A KR 20110118474 A KR20110118474 A KR 20110118474A KR 101143825 B1 KR101143825 B1 KR 101143825B1
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fuel
plasma injector
plasma
tip
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Application number
KR1020110118474A
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이대훈
김창업
이재옥
김관태
송영훈
허민
강우석
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한국기계연구원
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M51/00—Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/06—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M27/00—Apparatus for treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture, by catalysts, electric means, magnetism, rays, sound waves, or the like
    • F02M27/04—Apparatus for treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture, by catalysts, electric means, magnetism, rays, sound waves, or the like by electric means, ionisation, polarisation or magnetism
    • F02M27/042—Apparatus for treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture, by catalysts, electric means, magnetism, rays, sound waves, or the like by electric means, ionisation, polarisation or magnetism by plasma

Abstract

PURPOSE: A plasma injector and engine having the same is provided to reduce pollutants of the exhaust gas by reforming a fuel and processing the fuel with plasma using a first and a second electrode. CONSTITUTION: A plasma injector(10) comprises a body(11), a tip(13), a needle(16), a pair of a first electrodes(14) and a pair of a second electrodes(15). The body sprays a high-pressure fuel and returns the residual fuel. The tip is installed in one side of the body. The tip has a nozzle(12) and an air passage. The air passage supplies the air to the nozzle. The needle is placed in the back of the tip in the body. The needle opens and closes the nozzle. The first and second electrodes are placed in an outer part of the nozzle in the tip. The first and second electrodes generates arc by voltages and reforms the fuel with the plasma.

Description

플라즈마 인젝터 및 이를 가지는 엔진 {PLASMA INJECTOR AND ENGINE WITH THE SAME}Plasma Injector and Engine Having It {PLASMA INJECTOR AND ENGINE WITH THE SAME}

본 발명은 플라즈마 인젝터 및 이를 가지는 엔진에 관한 것으로, 보다 상세하게는 분사되는 연료를 플라즈마 처리하여 개질 하는 플라즈마 인젝터 및 이를 가지는 엔진에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma injector and an engine having the same, and more particularly, to a plasma injector and a engine having the same by reforming the injected fuel by plasma treatment.

일반적으로, 엔진의 배기가스에 포함되는 오염물질을 줄이기 위하여 배기관에 연결되는 배기가스 후처리 시스템이 사용된다. 즉 배기가스 후처리 시스템은 기상 또는 액상의 탄화수소를 연료로 하는 엔진에서 연소되어 배출되는 배기가스를 후처리 하여 오염물질 저감시킨다.In general, an exhaust gas aftertreatment system connected to the exhaust pipe is used to reduce the pollutants contained in the exhaust gas of the engine. In other words, the exhaust gas aftertreatment system post-processes exhaust gas discharged by combustion from an engine using hydrocarbon gas or liquid hydrocarbon to reduce pollutants.

그러나 배기가스를 후처리 하는 방법은 발생된 오염물질을 제거하므로 오염물질의 제거율에 한계를 가진다. 따라서 엔진으로 공급되는 연료로부터 오염물질의 발생 원인을 줄일 필요성이 제기된다. 오염물질의 발생이 줄어들도록 연료를 전처리 할 수 있다.However, the post-treatment method of exhaust gas removes pollutants generated, which limits the removal rate of pollutants. Therefore, there is a need to reduce the cause of the generation of pollutants from the fuel supplied to the engine. Fuel can be pretreated to reduce the generation of pollutants.

본 발명의 목적은 연소 후 오염물질이 줄어들도록 분사되는 연료를 적은 탄소 개수를 가지는 탄화수소 연료, 탄소 입자 또는 수소로 개질 하는 플라즈마 인젝터 및 이를 가지는 엔진을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a plasma injector for reforming a fuel injected to reduce pollutants after combustion with a hydrocarbon fuel, carbon particles or hydrogen having a low carbon number and an engine having the same.

본 발명의 목적은 플라즈마에 의해 액상의 연료가 기상으로 변화하여 공기와의 혼합 및 연소를 원활하게 하여 오염물질을 줄이는 플라즈마 인젝터 및 이를 가지는 엔진을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a plasma injector and an engine having the same, which reduce pollutants by smoothly mixing and combusting with air to change liquid fuel into a gas phase by plasma.

본 발명의 목적은 분사되는 연료를 플라즈마 처리하여 개질 하는 플라즈마 인젝터 및 이를 가지는 엔진을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a plasma injector and a engine having the same by plasma treatment of injected fuel.

본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 인젝터는, 일측으로 공급되는 고압의 연료를 분사하고 잔여 연료를 리턴 시키는 바디, 상기 바디의 일측에 구비되어 분사구를 형성하는 팁, 상기 바디의 내부에서 상기 팁의 후방에 배치되어 상기 분사구를 개폐하는 니들, 및 상기 팁에서 상기 분사구의 외곽에 배치되어, 인가되는 전압으로 아크를 발생시켜 분사되는 연료를 플라즈마 처리하여 개질 하는 1쌍의 제1 전극과 제2 전극을 포함한다.Plasma injector according to an embodiment of the present invention, a body for injecting a high-pressure fuel supplied to one side and return the remaining fuel, a tip provided on one side of the body to form an injection hole, the tip of the inside of the body A pair of first and second electrodes disposed behind the needle to open and close the injection hole, and disposed at an outer side of the injection hole at the tip to generate an arc with an applied voltage and to reform the injected fuel by plasma treatment; It includes.

상기 제1 전극과 상기 제2 전극은, 상기 분사구의 관통 방향을 따라 이격 배치될 수 있다.The first electrode and the second electrode may be spaced apart along the penetrating direction of the injection hole.

상기 제1 전극과 상기 제2 전극은, 고리 원판으로 형성되어, 관통구의 내면을 상기 분사구의 내측에 노출할 수 있다.The first electrode and the second electrode may be formed of a ring disc to expose an inner surface of the through hole to the inside of the injection hole.

상기 관통구의 내면은 상기 분사구의 내면에 일치하여 형성될 수 있다.The inner surface of the through hole may be formed to match the inner surface of the injection hole.

상기 제1 전극과 상기 제2 전극은, 상기 관통구의 관통 방향으로 설정되는 제1 두께 및 제2 두께를 형성하며, 상기 제1 두께 및 상기 제2 두께 각각은, 상기 관통구의 관통 방향으로 이격되는 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 이격 거리보다 작을 수 있다.The first electrode and the second electrode form a first thickness and a second thickness that are set in the through direction of the through hole, and the first thickness and the second thickness are each spaced apart in the through direction of the through hole. It may be smaller than the separation distance between the first electrode and the second electrode.

상기 제1 전극과 상기 제2 전극은, 원통으로 형성되어, 상기 팁에 매립될 수 있다.The first electrode and the second electrode may be formed in a cylinder and embedded in the tip.

상기 제1 전극과 상기 제2 전극은, 상기 관통구의 관통 방향으로 설정되는 제1 높이 및 제2 높이를 형성하며, 상기 제1 높이 및 상기 제2 높이 각각은, 상기 관통구의 관통 방향으로 이격되는 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 이격 거리보다 클 수 있다.The first electrode and the second electrode form a first height and a second height that are set in the through direction of the through hole, and the first height and the second height are each spaced apart in the through direction of the through hole. The distance between the first electrode and the second electrode may be greater than.

상기 팁은, 전기 절연재로 형성될 수 있다.The tip may be formed of an electrical insulation material.

상기 팁은, 상기 분사구로 공기를 공급하는 공기 통로를 더 형성할 수 있다.The tip may further form an air passage for supplying air to the injection hole.

본 발명의 일 실시예에 따른 엔진은, 상기 플라즈마 인젝터, 상기 플라즈마 인젝터를 설치하여 공기, 연료 및 상기 플라즈마 인젝터에서 개질된 개질 연료를 공급하는 흡기관, 상기 흡기관에 연결되어 동력을 발생시키는 엔진 본체, 및 상기 엔진 본체에 연결되어 배기가스를 배출하는 배기관을 포함한다.An engine according to an embodiment of the present invention includes an engine configured to install the plasma injector and the plasma injector to supply air, fuel, and reformed fuel modified by the plasma injector, and to generate power by being connected to the intake pipe. A main body and an exhaust pipe connected to the engine main body to exhaust the exhaust gas.

본 발명의 일 실시예에 따른 엔진은, 상기 팁에 형성되는 공기 통로를 상기 흡기관에 연결하는 공기 공급관을 더 포함할 수 있다.The engine according to an embodiment of the present invention may further include an air supply pipe connecting the air passage formed at the tip to the intake pipe.

상기 공기 통로는, 상기 분사구 상에서 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 후방에 형성될 수 있다.The air passage may be formed behind the first electrode and the second electrode on the injection hole.

이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면, 분사구의 외곽에 제1, 제2 전극을 구비하여 분사되는 연료를 플라즈마 처리하여 개질 함으로써, 연소 후 배기가스에 포함되는 오염물질을 줄이는 효과가 있다.Thus, according to one embodiment of the present invention, by reforming the fuel injected by having the first and second electrodes on the outside of the injection port by plasma treatment, there is an effect of reducing the contaminants contained in the exhaust gas after combustion.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 인젝터를 적용하는 엔진의 구성도이다.
도 2는 도 1에 적용되는 플라즈마 인젝터의 단면도이다.
도 3은 도 2에 적용되는 제1 전극과 제2 전극의 부분 단면 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 플라즈마 인젝터의 단면도이다.
도 5는 도 4에 적용되는 제1 전극과 제2 전극의 부분 단면 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 플라즈마 인젝터를 적용하는 엔진의 구성도이다.
도 7은 도 6에 적용되는 플라즈마 인젝터의 단면도이다.1 is a configuration diagram of an engine to which a plasma injector according to a first embodiment of the present invention is applied.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the plasma injector applied to FIG. 1.
3 is a partial cross-sectional perspective view of the first electrode and the second electrode applied to FIG. 2.
4 is a cross-sectional view of a plasma injector according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a partial cross-sectional perspective view of the first electrode and the second electrode applied to FIG. 4.
6 is a configuration diagram of an engine to which a plasma injector according to a third embodiment of the present invention is applied.
FIG. 7 is a cross-sectional view of the plasma injector applied to FIG. 6.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same or similar components are denoted by the same reference numerals throughout the specification.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 인젝터(10)를 적용하는 엔진(20)의 구성도이다. 제1 실시예의 엔진(20)은 연료를 공급하는 플라즈마 인젝터(10), 공기를 공급하는 흡기관(31), 흡기관(31)에 연결되어 공기와 연료로 동력을 발생시키도록 내연기관으로 이루어지는 엔진 본체(32) 및 엔진 본체(32)에 연결되어 엔진 본체(32)에서 발생되는 배기가스를 배출하는 배기관(33)을 포함한다.1 is a configuration diagram of an engine 20 to which a plasma injector 10 according to a first embodiment of the present invention is applied. The engine 20 of the first embodiment is composed of an internal combustion engine connected to the plasma injector 10 for supplying fuel, the intake pipe 31 for supplying air, and the intake pipe 31 for generating power from air and fuel. And an exhaust pipe 33 connected to the engine main body 32 and the engine main body 32 to exhaust the exhaust gas generated from the engine main body 32.

플라즈마 인젝터(10)는 흡기관(31)에 설치되어, 분사되는 연료 중 일부를 플라즈마 처리하여 개질된 연료를 흡기관(31)으로 공급하도록 형성된다. 따라서 흡기관(31)은 공기, 연료, 및 개질 연료를 엔진 본체(32)로 공급한다. 즉 플라즈마 인젝터(10)는 배기가스에 포함되는 오염물질이 줄어들도록 엔진 본체(32)의 전방에서 연료를 전처리 한다.The plasma injector 10 is installed in the intake pipe 31, and is formed to supply a reformed fuel to the intake pipe 31 by plasma-processing a part of the injected fuel. Accordingly, the intake pipe 31 supplies air, fuel, and reformed fuel to the engine body 32. That is, the plasma injector 10 pre-processes the fuel in front of the engine main body 32 so that the pollutants contained in the exhaust gas are reduced.

플라즈마 인젝터(10)는 연료 공급구(41)로 공급되는 연료를 분사하고, 남은 잔여 연료를 리턴 시키는 연료 리턴구(42)를 구비한다. 연료 공급구(41)는 연료 펌프(미도시)에 연결되어 고압의 연료를 플라즈마 인젝터(10)로 공급하며, 연료 리턴구(42)는 연료탱크(미도시)에 연결되어 잔여 연료를 플라즈마 인젝터(10)에서 연료탱크로 리턴 시킨다.The plasma injector 10 includes a fuel return port 42 for injecting fuel supplied to the fuel supply port 41 and returning remaining fuel. The fuel supply port 41 is connected to a fuel pump (not shown) to supply high-pressure fuel to the plasma injector 10, and the fuel return port 42 is connected to a fuel tank (not shown) to supply residual fuel to the plasma injector. Return to fuel tank at (10).

도 2는 도 1에 적용되는 플라즈마 인젝터(10)의 단면도이다. 도 2를 참조하면, 플라즈마 인젝터(10)는 바디(11), 분사구(12)를 형성하는 팁(13), 분사구(12)를 개폐하는 니들(16) 및 팁(13)에서 분사구(12)의 외곽에 배치되는 제1 전극(14)과 제2 전극(15)을 포함한다.FIG. 2 is a cross-sectional view of the plasma injector 10 applied to FIG. 1. Referring to FIG. 2, the plasma injector 10 includes a body 11, a tip 13 forming the injection hole 12, a needle 16 opening and closing the injection hole 12, and an injection hole 12 at the tip 13. It includes a first electrode 14 and the second electrode 15 disposed on the outside of the.

바디(11)는 니들(16)을 내장하고 니들(16)의 작동 공간을 제공하며 니들(16)의 외측으로 연료의 공급 통로를 형성한다. 연료 공급구(41)와 연료 리턴구(42)는 바디(11)의 일측에 각각 형성되어, 바디(11)로 연료를 공급하고 잔여 연료를 리턴 시킨다.The body 11 houses the needle 16 and provides a working space for the needle 16 and forms a supply passage of fuel to the outside of the needle 16. The fuel supply port 41 and the fuel return port 42 are formed at one side of the body 11 to supply fuel to the body 11 and return the remaining fuel.

팁(13)은 바디(11)의 일측 단부에 결합되어 니들(16)의 단부에 대응하여 분사구(12)를 형성한다. 니들(16)은 바디(11) 내부에서 팁(13)의 후방에 배치되어 분사구(12)를 개폐한다. 예를 들면, 니들(16)은 솔레노이드(미도시)로 작동되어 분사구(12)를 개폐할 수 있다.The tip 13 is coupled to one end of the body 11 to form an injection hole 12 corresponding to the end of the needle 16. The needle 16 is disposed behind the tip 13 in the body 11 to open and close the injection hole 12. For example, the needle 16 may be operated by a solenoid (not shown) to open and close the injection hole 12.

플라즈마 인젝터(10)의 바디(11) 내에서 니들(16)이 분사구(12)에 대하여 전후진 작동함에 따라서, 연료 공급구(41)로 공급되는 고압의 연료는 분사구(12)를 통하여 설정된 양으로 분사되고, 잔여 연료는 연료 리턴구(42)로 리턴 된다.As the needle 16 moves forward and backward with respect to the injection hole 12 in the body 11 of the plasma injector 10, the high-pressure fuel supplied to the fuel supply hole 41 is set by the injection hole 12. Is injected into the fuel return port 42.

팁(13)은 흡기관(31) 내부에 설치되므로 분사구(12)로 분사되는 연료는 흡기관(31) 내부로 분사되어 흡기관(31)으로 공급되는 공기와 혼합되어 엔진 본체(32)로 공급된다. 이때, 흡기관(31)으로 분사되는 연료는 개질된 연료를 포함한다.Since the tip 13 is installed in the intake pipe 31, the fuel injected into the injection hole 12 is injected into the intake pipe 31 and mixed with the air supplied to the intake pipe 31 to the engine main body 32. Supplied. At this time, the fuel injected into the intake pipe 31 includes the reformed fuel.

이를 위하여, 제1, 제2 전극(14, 15)은 분사구(12)의 외곽을 둘러싸는 구조로 팁(13)에 구비되어, 인가되는 전압에 의하여 아크를 발생시키고, 아크에 의하여 분사구(12)를 경유하는 일부 연료로 플라즈마를 발생시킨다. 즉 일부 연료는 플라즈마 처리되어 개질 된다.To this end, the first and second electrodes 14 and 15 are provided at the tip 13 in a structure surrounding the outer portion of the injection hole 12 to generate an arc by an applied voltage and generate the injection hole 12 by the arc. The plasma is generated with some fuel via). In other words, some fuels are plasma treated and reformed.

제1, 제2 전극(14, 15)은 분사구(12)의 관통 방향(도 2에서 상하 방향)을 따라 이격 배치된다. 제1 전극(14)을 접지하고 제2 전극(15)에 고전압(HV)을 인가하면, 제1, 제2 전극(14, 15) 사이에 아크가 발생되어 연료 중 일부로 플라즈마를 형성한다. 일부 연료가 플라즈마 처리된다.The first and second electrodes 14 and 15 are spaced apart along the penetrating direction (up and down direction in FIG. 2) of the injection hole 12. When the first electrode 14 is grounded and a high voltage HV is applied to the second electrode 15, an arc is generated between the first and second electrodes 14 and 15 to form plasma as part of the fuel. Some fuel is plasma treated.

연료는, 일부 연료가 플라즈마 처리됨에 따라 연소시 오염물질의 발생을 줄일 수 있는 상태로 개질 된다. 즉 연료는 적은 탄소 개수를 가지는 탄화수소 연료 또는 수소로 개질 된다.The fuel is reformed to reduce the generation of pollutants during combustion as some of the fuel is plasma treated. That is, the fuel is reformed to hydrocarbon fuel or hydrogen with a low carbon number.

도 3은 도 2에 적용되는 제1 전극(14)과 제2 전극(15)의 부분 단면 사시도이다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 제1, 제2 전극(14, 15)은 고리 원판으로 형성되어, 관통구(141, 151)의 내면을 분사구(12)의 내측에 노출하여 형성된다.3 is a partial cross-sectional perspective view of the first electrode 14 and the second electrode 15 applied to FIG. 2. 2 and 3, the first and second electrodes 14 and 15 are formed as ring discs, and are formed by exposing the inner surfaces of the through holes 141 and 151 to the inside of the injection hole 12.

따라서 제1, 제2 전극(14, 15)에서 관통구(141, 151)의 내면은 이격 거리(D1)를 두고 면방전 구조를 형성한다. 이격 거리(D1)의 대소에 따라 아크의 강도가 조절되고, 이에 따라 연료 중의 플라즈마 처리되는 연료의 양이 조절될 수 있다.Accordingly, the inner surfaces of the through holes 141 and 151 in the first and second electrodes 14 and 15 form a surface discharge structure with a distance D1. The intensity of the arc is adjusted according to the magnitude of the separation distance D1, and thus the amount of the plasma-treated fuel in the fuel can be adjusted.

또한, 관통구(141, 151)의 내면은 분사구(12)의 내면에 일치하므로 분사구(12)로 분사되는 연료의 분사 저항을 최소화할 수 있다. 즉 분사구(12)의 작은 공간 내에서 관통구(141, 151)의 내면에 의하여 플라즈마가 발생되므로 분사되는 연료의 플라즈마 처리 효율이 높아질 수 있다.In addition, since the inner surfaces of the through holes 141 and 151 correspond to the inner surfaces of the injection hole 12, the injection resistance of the fuel injected into the injection hole 12 may be minimized. That is, since plasma is generated by the inner surfaces of the through holes 141 and 151 in the small space of the injection hole 12, the plasma treatment efficiency of the injected fuel may be increased.

한편, 제1, 제2 전극(14, 15) 각각은 관통구(141, 151)의 관통 방향(도 3의 상하 방향)으로 설정되는 제1, 제2 두께(T1, T2)를 형성한다. 제1, 제2 두께(T1, T2) 각각은 제1, 제2 전극(14, 15)의 이격 거리(D1)보다 작다.On the other hand, each of the first and second electrodes 14 and 15 forms first and second thicknesses T1 and T2 set in the penetrating direction (vertical direction of FIG. 3) of the through holes 141 and 151. Each of the first and second thicknesses T1 and T2 is smaller than the separation distance D1 of the first and second electrodes 14 and 15.

즉 팁(13)에서 제1, 제2 두께(T1, T2)의 점유율이 낮으므로 제1, 제2 전극(14, 15)에 의한 팁(13)의 성형성 및 기계적 강도 저하를 최소화 할 수 있다. 팁(13)은 전기 절연재로 형성된다.That is, since the occupancy of the first and second thicknesses T1 and T2 in the tip 13 is low, the deterioration of formability and mechanical strength of the tip 13 by the first and second electrodes 14 and 15 can be minimized. have. The tip 13 is formed of an electrical insulation material.

또한, 제1 실시예의 플라즈마 인젝터(10)는 팁(13)에 제1, 제2 전극(14, 15)을 형성하므로 플라즈마 발생을 위한 전극을 설치하기 위한 별도의 전극 지지 구조물을 필요로 하지 않는다. 따라서 플라즈마 인젝터(10)의 컴팩트화가 가능하다.In addition, the plasma injector 10 of the first embodiment forms the first and second electrodes 14 and 15 at the tip 13, and thus does not require a separate electrode support structure for installing electrodes for plasma generation. . Therefore, the plasma injector 10 can be made compact.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 플라즈마 인젝터(50)의 단면도이고, 도 5는 도 4에 적용되는 제1 전극(61)과 제2 전극(62)의 부분 단면 사시도이다. 도 4 및 도 5를 참조하면, 제1, 제2 전극(61, 62)은 원통으로 형성되어, 분사구(22)를 가지는 팁(23)에 매립된다.4 is a cross-sectional view of the plasma injector 50 according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a partial cross-sectional perspective view of the first electrode 61 and the second electrode 62 applied to FIG. 4. 4 and 5, the first and second electrodes 61 and 62 are formed in a cylinder and embedded in the tip 23 having the injection holes 22.

팁(23)은 유전체로 형성될 수 있다. 이 경우, 제1 전극(61)을 접지하고 제2 전극(62)에 전압을 인가하면, 제1, 제2 전극(61, 62)를 둘러싸는 팁(23)에 벽전하가 형성되어 방전하는 유전체 장벽 방전 방식으로 플라즈마가 발생된다.Tip 23 may be formed of a dielectric. In this case, when the first electrode 61 is grounded and a voltage is applied to the second electrode 62, wall charges are formed and discharged at the tips 23 surrounding the first and second electrodes 61 and 62. Plasma is generated by the dielectric barrier discharge method.

유전체의 팁(23)에 벽전하가 쌓이므로 벽전하를 형성하지 않는 경우의 구동 전압에 비하여, 제1, 제2 전극(61, 62)은 저전압으로 플라즈마를 발생시킬 수 있다.Since wall charges are accumulated on the tip 23 of the dielectric, the first and second electrodes 61 and 62 may generate plasma at a low voltage, compared to the driving voltage when no wall charge is formed.

제1, 제2 전극(61, 62) 각각은 관통구(611, 621)의 관통 방향(도 5에서 상하 방향)으로 설정되는 제1, 제2 높이(H1, H2)를 형성한다. 제1, 제2 높이(H1, H2) 각각은 관통구(611, 621)의 관통 방향으로 이격되는 제1, 제2 전극(61, 62)의 이격 거리(D2)보다 크다.Each of the first and second electrodes 61 and 62 forms first and second heights H1 and H2 that are set in the penetrating direction (vertical direction in FIG. 5) of the through holes 611 and 621. Each of the first and second heights H1 and H2 is greater than the separation distance D2 of the first and second electrodes 61 and 62 spaced apart in the through direction of the through holes 611 and 621.

분사구(22)의 관통 방향(도 4의 상항 방향)으로 설정되는 전체 범위에 대하여, 제1, 제2 전극(61, 62)의 제1, 제2 높이(H1, H2)의 점유 범위가 길어진다. 따라서 분사되는 연료는 제1, 제2 전극(61, 62)에 오랫동안 노출된다. 즉 분사되는 연료 중 개질된 연료량이 증대될 수 있다. 개질 연료량의 증가는 배기가스에 포함되는 오염물질을 더욱 줄일 수 있다.The occupation range of the first and second heights H1 and H2 of the first and second electrodes 61 and 62 is long with respect to the entire range set in the penetrating direction (upward direction in FIG. 4) of the injection port 22. Lose. Therefore, the injected fuel is exposed to the first and second electrodes 61 and 62 for a long time. That is, the amount of reformed fuel in the fuel injected can be increased. Increasing the amount of reformed fuel can further reduce the pollutants contained in the exhaust gas.

도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 플라즈마 인젝터(70)를 적용하는 엔진(80)의 구성도이고, 도 7은 도 6에 적용되는 플라즈마 인젝터(70)의 단면도이다.6 is a configuration diagram of an engine 80 to which the plasma injector 70 according to the third embodiment of the present invention is applied, and FIG. 7 is a cross-sectional view of the plasma injector 70 applied to FIG. 6.

제1, 제2 실시예의 플라즈마 인젝터(10, 50)는 연료를 플라즈마 처리하여 단순 분해하여 개질 한다. 이에 비하여, 제3 실시예의 플라즈마 인젝터(70)는 연료의 단순 분해가 아니라 연료의 부분 산화를 통하여 연료의 개질을 유도한다.The plasma injectors 10 and 50 of the first and second embodiments are reformed by simply decomposing the fuel by plasma treatment. In contrast, the plasma injector 70 of the third embodiment induces reforming of the fuel through partial oxidation of the fuel rather than simple decomposition of the fuel.

도 6 및 도 7을 참조하면, 제3 실시예의 플라즈마 인젝터(70)는 연료의 부분 산화를 통하여 연료를 개질 하도록 흡기관(31)에서 일부 공기를 분기하여 분사구(74)로 공급하도록 구성된다.6 and 7, the plasma injector 70 of the third embodiment is configured to branch some air from the intake pipe 31 and supply it to the injection port 74 so as to reform the fuel through partial oxidation of the fuel.

즉 플라즈마 인젝터(70)에서 팁(73)은 공기 통로(75)를 더 형성한다. 공기 통로(75)는 팁(73) 내에 형성되는 분사구(74)에 연결되어 분사구(74)로 공기를 공급한다.That is, the tip 73 in the plasma injector 70 further forms an air passage 75. The air passage 75 is connected to an injection hole 74 formed in the tip 73 to supply air to the injection hole 74.

공기 통로(75)는 분사구(72) 상에서 제1, 제2 전극(71, 72)의 후방에 배치된다. 플라즈마 인젝터(70)를 적용하는 엔진(80)은 팁(73)에 형성되는 공기 통로(75)를 공기 공급관(76)으로 흡기관(31)에 연결한다.The air passage 75 is disposed behind the first and second electrodes 71 and 72 on the injection hole 72. The engine 80 to which the plasma injector 70 is applied connects the air passage 75 formed at the tip 73 to the intake pipe 31 through the air supply pipe 76.

공기 통로(75)를 통하여 분사구(72)로 유입되는 공기의 유입량은 분사 연료 전체의 부분 산화를 가능하게 하도록 적정 수준 이하로 설정됨으로써, 공기 통로(75)로 공급되는 공기와 분사구(74) 내로 공급되는 연료에 의한 연소 폭발을 방지할 수 있다.The amount of air flowing into the injection hole 72 through the air passage 75 is set below an appropriate level to enable partial oxidation of the entire injection fuel, into the air and the injection hole 74 supplied to the air passage 75. Combustion explosion by the fuel supplied can be prevented.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. Naturally, it belongs to the scope of the invention.

10, 60, 70 : 플라즈마 인젝터 11 : 바디
12, 22, 74 : 분사구 13, 23, 73 : 팁
14, 61, 71 : 제1 전극 15, 62, 72 : 제2 전극
16 : 니들 20, 80 : 엔진
31 : 흡기관 32 : 엔진 본체
33 : 배기관 41 : 연료 공급구
42 : 연료 리턴구 75 : 공기 통로
76 : 공기 공급관 141, 151, 611, 621 : 관통구
D1, D2 : 이격 거리 H1, H2 : 제1, 제2 높이
T1, T2 : 제1, 제2 두께10, 60, 70: plasma injector 11: body
12, 22, 74: nozzle 13, 23, 73: tip
14, 61, 71: first electrode 15, 62, 72: second electrode
16: needle 20, 80: engine
31: intake pipe 32: engine body
33: exhaust pipe 41: fuel supply port
42: fuel return port 75: air passage
76: air supply pipe 141, 151, 611, 621: through hole
D1, D2: separation distance H1, H2: first and second heights
T1, T2: first and second thickness

Claims (12)

일측으로 공급되는 고압의 연료를 분사하고 잔여 연료를 리턴 시키는 바디(11);
상기 바디의 일측에 구비되어 분사구(12, 22, 74)를 형성하는 팁(13, 23, 73);
상기 바디의 내부에서 상기 팁의 후방에 배치되어 상기 분사구를 개폐하는 니들(16); 및
상기 팁에서 상기 분사구의 외곽에 배치되어, 인가되는 전압으로 아크를 발생시켜 분사되는 연료를 플라즈마 처리하여 개질 하는 1쌍의 제1 전극(14, 61, 71)과 제2 전극(15, 62, 72)
을 포함하며,
상기 팁(13, 23, 73)은,
상기 분사구(12, 22, 74)로 공기를 공급하는 공기 통로(75)를 더 형성하는 플라즈마 인젝터.
A body 11 for injecting high pressure fuel supplied to one side and returning residual fuel;
Tip (13, 23, 73) provided on one side of the body to form the injection holes (12, 22, 74);
A needle (16) disposed at the rear of the tip in the body to open and close the injection hole; And
A pair of first electrodes 14, 61, 71 and second electrodes 15, 62, which are disposed at the tip of the injection hole and are reformed by plasma treatment of fuel injected by generating an arc with an applied voltage. 72)
Including;
The tips 13, 23, 73,
And an air passage (75) for supplying air to the injection holes (12, 22, 74).
제1 항에 있어서,
상기 제1 전극(14, 61, 71)과 상기 제2 전극(15, 62, 72)은,
상기 분사구(12, 22, 74)의 관통 방향을 따라 이격 배치되는 플라즈마 인젝터.
The method according to claim 1,
The first electrode 14, 61, 71 and the second electrode 15, 62, 72,
Plasma injector spaced apart along the penetration direction of the injection hole (12, 22, 74).
제1 항에 있어서,
상기 제1 전극(14)과 상기 제2 전극(15)은,
고리 원판으로 형성되어, 관통구(141, 151)의 내면을 상기 분사구(12)의 내측에 노출하는
플라즈마 인젝터.
The method according to claim 1,
The first electrode 14 and the second electrode 15,
It is formed of a ring disk to expose the inner surface of the through holes (141, 151) to the inside of the injection hole 12
Plasma injector.
제3 항에 있어서,
상기 관통구(141, 151)의 내면은 상기 분사구(12)의 내면에 일치하여 형성되는
플라즈마 인젝터.
The method of claim 3,
Inner surfaces of the through holes 141 and 151 are formed to coincide with inner surfaces of the injection hole 12.
Plasma injector.
제4 항에 있어서,
상기 제1 전극(14)과 상기 제2 전극(15)은,
상기 관통구(141, 151)의 관통 방향으로 설정되는 제1 두께(T1) 및 제2 두께(T2)를 형성하며,
상기 제1 두께(T1) 및 상기 제2 두께(T2) 각각은,
상기 관통구(141, 151)의 관통 방향으로 이격되는 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 이격 거리(D1)보다 작은
플라즈마 인젝터.
The method of claim 4, wherein
The first electrode 14 and the second electrode 15,
Forming a first thickness T1 and a second thickness T2 set in the penetrating direction of the through holes 141 and 151,
Each of the first thickness T1 and the second thickness T2 is
Smaller than the separation distance D1 between the first electrode and the second electrode spaced apart in the through direction of the through holes 141 and 151.
Plasma injector.
제1 항에 있어서,
상기 제1 전극(61)과 상기 제2 전극(62)은,
원통으로 형성되어, 상기 팁(23)에 매립되는
플라즈마 인젝터.
The method according to claim 1,
The first electrode 61 and the second electrode 62,
Is formed in a cylinder, embedded in the tip 23
Plasma injector.
제6 항에 있어서,
상기 제1 전극(61)과 상기 제2 전극(62)은,
관통구(22)의 관통 방향으로 설정되는 제1 높이(H1) 및 제2 높이(H2)를 형성하며,
상기 제1 높이(H1) 및 상기 제2 높이(H2) 각각은,
관통구(22)의 관통 방향으로 이격되는 상기 제1 전극(61)과 상기 제2 전극(62)의 이격 거리(D2)보다 큰
플라즈마 인젝터.
The method of claim 6,
The first electrode 61 and the second electrode 62,
Forming a first height H1 and a second height H2 set in the penetrating direction of the through hole 22,
Each of the first height H1 and the second height H2 is
Larger than the separation distance D2 between the first electrode 61 and the second electrode 62 spaced apart in the penetrating direction of the through hole 22.
Plasma injector.
제1 항에 있어서,
상기 팁(13, 23, 73)은,
전기 절연재로 형성되는
플라즈마 인젝터.
The method according to claim 1,
The tips 13, 23, 73,
Formed with electrical insulation material
Plasma injector.
삭제delete 제1 항 내지 제7 항 중 어느 한 항의 플라즈마 인젝터(10, 60, 70);
상기 플라즈마 인젝터를 설치하여 공기, 연료 및 상기 플라즈마 인젝터에서 개질된 개질 연료를 공급하는 흡기관(31);
상기 흡기관에 연결되어 동력을 발생시키는 엔진 본체(32); 및
상기 엔진 본체에 연결되어 배기가스를 배출하는 배기관(33)
을 포함하는 엔진.
A plasma injector (10, 60, 70) of any one of claims 1-7;
An intake pipe (31) for installing the plasma injector to supply air, fuel, and reformed fuel modified in the plasma injector;
An engine body 32 connected to the intake pipe to generate power; And
An exhaust pipe 33 connected to the engine body to exhaust the exhaust gas
Engine that includes.
제10 항에 있어서,
상기 팁(73)에 형성되는 상기 공기 통로(75)를 상기 흡기관에 연결하는 공기 공급관(76)을 더 포함하는 엔진.
The method of claim 10,
And an air supply pipe (76) connecting the air passage (75) formed at the tip (73) to the intake pipe.
제11 항에 있어서,
상기 공기 통로(75)는,
상기 분사구(74) 상에서 상기 제1 전극(71)과 상기 제2 전극(72)의 후방에 형성되는 엔진.The method of claim 11, wherein
The air passage 75,
The engine is formed behind the first electrode (71) and the second electrode (72) on the injection port (74).
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