KR101262384B1 - Fuel suppling and Exhaust gas purified system in gasoline engine - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가솔린 엔진의 연료 공급 및 배기 시스템에 관한 것으로, 연료인 가솔린을 개질화 가스로 생성한 후 가솔린과 함께 혼합해 엔진의 희박 연소 구간을 확대시켜, 질소 산화물의 배출을 줄여 주면서 질소 산화물 정화를 위한 배기계의 촉매사용량을 작게 하면서도 정화 성능을 향상함에 그 목적이 있다.The present invention relates to a fuel supply and exhaust system of a gasoline engine, and produces gasoline as a reforming gas and mixes it with gasoline to expand the lean combustion section of the engine, thereby purifying nitrogen oxides while reducing the emission of nitrogen oxides. The purpose is to improve the purification performance while reducing the catalyst usage of the exhaust system for.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 엔진(1)의 일측에 장착된 흡기매니폴드(2)와 함께 형성되어 연소실로 혼합기를 공급하는 혼합기공급부와, 연소실로 유입되는 일부 연료를 개질화 시켜 혼합기쪽으로 공급하는 개질화 연료공급부, 연료 개질화를 위해 요구되는 공기를 배기가스 재순환장치(EGR)를 통해 공급하는 배기가스공급부 및 흡기매니폴드(2)가 장착된 반대쪽 엔진(1)부위에서 연소 후 발생된 배기가스를 배기매니폴드(8)를 통해 집중하면서 개질화 가스 중 일부를 혼합해 촉매컨버터(10)를 거쳐 외부로 배출하는 배기가스정화부로 이루어진 것을 특징으로 한다. The present invention for achieving the above object, reforming the mixer supply portion formed with the intake manifold (2) mounted on one side of the engine (1) to supply the mixer to the combustion chamber, and some fuel flowing into the combustion chamber On the other side of the engine (1) equipped with an inlet manifold (2) and a reforming fuel supply unit for supplying the fuel to the mixer and supplying the air required for the fuel reforming through an exhaust gas recirculation device (EGR). The exhaust gas generated after combustion is concentrated through an exhaust manifold 8, and a portion of the reformed gas is mixed and discharged to the outside through the catalytic converter 10.

Description

가솔린 엔진의 연료 공급 및 배기 시스템{Fuel suppling and Exhaust gas purified system in gasoline engine}Fuel suppling and Exhaust gas purified system in gasoline engine

도 1은 본 발명에 따른 가솔린 엔진의 연료 공급 및 배기 시스템의 구성도1 is a block diagram of a fuel supply and exhaust system of a gasoline engine according to the present invention

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>    <Description of the symbols for the main parts of the drawings>

1 : 엔진 2 : 흡기매니폴드1: engine 2: intake manifold

3 : 외부공기공급라인 4 : 연료공급라인3: external air supply line 4: fuel supply line

5 : 리포머 6 : 개질가스공급라인5: reformer 6: reforming gas supply line

6a : 개질가스분기라인 7 : EGR라인6a: reforming gas branch line 7: EGR line

7a : EGR분기라인 8 : 배기매니폴드7a: EGR branch line 8: exhaust manifold

9 : 배기가스배출라인 10 : 촉매컨버터9: exhaust gas discharge line 10: catalytic converter

본 발명은 가솔린 엔진에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가솔린 엔진의 연료 공급 및 배기 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a gasoline engine, and more particularly to a fuel supply and exhaust system of a gasoline engine.

일반적으로 차량의 엔진에서 연소된 배기가스는 인체에 유해하고 환경을 오 염시킬 수 있는 성분들을 다량 함유하고 있기 때문에, 외부로 배출 전 반드시 정화처리를 하도록 규제한다.In general, exhaust gases burned in the engine of a vehicle contain a large amount of components that can be harmful to humans and pollute the environment. Therefore, the exhaust gas must be cleaned before being discharged to the outside.

이러한 배기 가스 중 특히 탄화수소와 일산화탄소 및 질소산화물과 같은 유해한 가스는 배출기준은 강력하게 규제되어, 배기가스의 외부 배출시 특정 규제 조건에 대한 기준을 충족시켜야 함은 물론이다.Of these exhaust gases, especially harmful gases such as hydrocarbons and carbon monoxide and nitrogen oxides, the emission standards are strongly regulated, so that the emission requirements for external emissions must meet certain regulatory requirements.

그러나, 가솔린 엔진은 연소 영역을 확장시키는데 한계가 있어 더욱 강화되는 배기가스 규제 법규를 만족하기 위해 삼원촉매를 사용하게 되지만, 이는 배기 가스 정화 최적화를 위해 공기와 가솔린의 당량비가 1에서 벗어나지 못하는 한계성을 갖게 되며, 이로 인해 냉 시동 영역에서는 농후한 조건으로 연료를 분사해야 만 되어, 배기 가스 규제의 85%를 차지하는 탄화수소물을 배출하는 악영향을 주게 되는 한계가 있게 된다.However, gasoline engines have limitations in expanding their combustion zones, and use three-way catalysts to meet more stringent emissions regulations, but this limits the equivalence ratio between air and gasoline to less than 1 to optimize exhaust gas purification. This leads to the limitation that the cold start zone must inject fuel in rich conditions, which adversely affects the emission of hydrocarbons, which account for 85% of the exhaust gas regulations.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 것으로, 연료인 가솔린을 개질화 가스로 생성한 후 가솔린과 함께 혼합해 엔진의 희박 연소 구간을 확대시켜, 질소 산화물의 배출을 줄여 주면서 질소 산화물 정화를 위한 배기계의 촉매사용량을 작게 하면서도 정화 성능을 향상함에 그 목적이 있다.Therefore, the present invention has been invented in view of the above, and the generation of gasoline as a fuel as a reforming gas, and then mixed with gasoline to expand the lean combustion section of the engine, purifying nitrogen oxides while reducing the emission of nitrogen oxides The purpose is to improve the purification performance while reducing the catalyst usage of the exhaust system for.

또한, 본 발명의 목적은 가솔린을 개질화 하기 위한 리포머를 플라즈마 타입으로 하여, 개질화 가스의 연소안정성을 향상하는데 그 목적이 있다.In addition, an object of the present invention is to improve the combustion stability of the reformed gas by using a plasma type reformer for reforming gasoline.

또한, 본 발명은 가솔린을 개질화 하기 위한 플라즈마 타입 리포머에 공급되 는 공기를 배기가스 재 순환장치(EGR, Exhaust Gas Recirculation)를 통해 공급하여, 배기가스 재 순환량을 최대화하면서 재 순환되는 배기가스를 이용해 질소산화물 발생을 줄여주는데 그 목적이 있다.In addition, the present invention is to supply the air supplied to the plasma reformer for reforming gasoline through an exhaust gas recirculation (EGR), to maximize the exhaust gas recirculation while circulating the exhaust gas recirculated The purpose is to reduce the generation of nitrogen oxides.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 가솔린 엔진의 연료 공급 및 배기 시스템이 엔진의 일측에 장착된 흡기매니폴드와 함께 형성되어 연소실로 혼합기를 공급하는 혼합기공급부와, The present invention for achieving the above object, the fuel supply and exhaust system of the gasoline engine is formed with an intake manifold mounted on one side of the engine is a mixer supply unit for supplying the mixer to the combustion chamber,

연소실로 유입되는 일부 연료를 개질화 시켜 혼합기쪽으로 공급하는 개질화 연료공급부, A reforming fuel supply unit for reforming and supplying some fuel introduced into the combustion chamber to the mixer;

연료 개질화를 위해 요구되는 공기를 배기가스 재순환장치(EGR)를 통해 공급하면서 산화제 역할을 부여하는 배기가스공급부 및 An exhaust gas supply unit for supplying air required for fuel reforming through an exhaust gas recirculation apparatus (EGR) and giving an oxidant role;

흡기매니폴드가 장착된 반대쪽 엔진부위에서 연소 후 발생된 배기가스를 배기매니폴드를 통해 집중하면서 개질화 가스 중 일부를 혼합해 촉매컨버터를 거쳐 외부로 배출하는 배기가스정화부The exhaust gas purification unit that mixes some of the reformed gas and exhausts it out through the catalytic converter while concentrating the exhaust gas generated after combustion in the opposite engine part equipped with the intake manifold through the exhaust manifold.

로 이루어진 것을 특징으로 한다..

여기서, 상기 혼합기공급부는 외부에서 유입하는 외부 공기를 정화한 후 흡기매니폴드쪽으로 공급하는 외부공기공급라인과, 연료 탱크로부터 배출되는 연료를 외부 흡입공기와 섞어 연소실로 공급하는 연료공급라인, 배기가스 재순환장치(EGR)를 이루어 ECU의 제어에 의해 배기가스를 연료와 외부공기의 혼합기와 함께 연소실로 공급하는 EGR라인으로 이루어진 것을 특징으로 한다.Here, the mixer supply unit purifies the outside air introduced from the outside, and then supplies the external air supply line to the intake manifold, and the fuel supply line to mix the fuel discharged from the fuel tank with the external intake air to the combustion chamber and the exhaust gas. A recirculation apparatus (EGR) is characterized by consisting of an EGR line for supplying exhaust gas to the combustion chamber together with a mixture of fuel and external air under the control of the ECU.

또한, 상기 개질화 연료공급부는 연료공급라인에서 분기되어 일부 연료를 유 입함과 더불어 EGR라인에서 분기된 EGR분기라인을 통해 배기가스를 유입하여 연료를 개질화 시키도록 전원이 공급되어 작동되는 리포머와, 상기 리포머에서 개질화된 가스를 연료와 외부공기의 혼합기와 함께 연소실로 공급하는 개질가스공급라인으로 구성되어진 것을 특징으로 한다.In addition, the reforming fuel supply unit and the reformer which is supplied with power to operate to reform the fuel by introducing the exhaust gas through the EGR branch line branched from the EGR line in addition to injecting some fuel. And a reformed gas supply line for supplying the reformed gas from the reformer to the combustion chamber together with a mixture of fuel and external air.

이와 더불어, 상기 배기가스공급부는 배기매니폴드에서 배출되는 배기 가스를 연소실쪽으로 재 공급하도록 ECU에 의해 제어되는 배기가스 재순환장치(EGR)를 이루는 EGR라인과, 상기 EGR라인에서 분기되어 연료 개질화를 위해 요구되는 공기대신 배기가스를 공급하는 배기가스분기라인으로 이루어진 것을 특징으로 한다.In addition, the exhaust gas supply unit comprises an EGR line forming an exhaust gas recirculation device (EGR) controlled by an ECU so as to supply the exhaust gas discharged from the exhaust manifold to the combustion chamber, and branched from the EGR line to perform fuel reforming. Characterized in that the exhaust gas branch line for supplying the exhaust gas instead of the air required for.

또한, 상기 배기가스정화부는 엔진에서 배출되는 배기가스를 집중하는 배기매니폴드에서 이어져 EGR이 연결되면서 배기가스를 외부로 배출하는 흐름 통로인 배기가스배출라인과, 연소실로 공급되는 개질 가스 중 일부를 배기가스배출라인으로 유입시키도록 연결된 개질가스분기라인 및 상기 배기가스배출라인상에서 배기 가스 내 유해 성분인 질소 산화물을 정화하는 촉매컨버터로 이루어진 것을 특징으로 한다.In addition, the exhaust gas purifying unit is connected to an exhaust manifold concentrating the exhaust gas discharged from the engine, the exhaust gas discharge line, which is a flow passage for discharging the exhaust gas to the outside while the EGR is connected, and some of the reformed gas supplied to the combustion chamber. A reformed gas branch line connected to enter the exhaust gas discharge line and a catalytic converter for purifying nitrogen oxides, which are harmful components in the exhaust gas, on the exhaust gas discharge line.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 가솔린 엔진의 연료 공급 및 배기 시스템의 구성도를 도시한 것인바, 본 발명은 엔진(1)의 일측에 장착된 흡기매니폴드(2)와 함께 형성되어 연소실로 혼합기를 공급하는 혼합기공급부와, 연소실로 유입되는 일부 연료를 개질화 시켜 혼합기쪽으로 공급하는 개질화 연료공급부, 연료 개질화를 위해 요구되는 공기를 배기가스 재순환장치(EGR)를 통해 공급하면서 산화제 역할을 부여하는 배기가스공급부 및 흡기매니폴드(2)가 장착된 반대쪽 엔진(1)부위에서 연소 후 발생된 배기가스를 배기매니폴드(8)를 통해 집중하면서 개질화 가스 중 일부를 혼합해 촉매컨버터(10)를 거쳐 외부로 배출하는 배기가스정화부로 이루어진다.Figure 1 shows the configuration of the fuel supply and exhaust system of the gasoline engine according to the present invention, the present invention is formed with an intake manifold (2) mounted on one side of the engine (1) to the mixer in the combustion chamber The mixer supply unit for supplying, the reforming fuel supply unit for reforming and supplying some of the fuel introduced into the combustion chamber to the mixer, and supplying the air required for the fuel reforming through the exhaust gas recirculation unit (EGR) to give an oxidant role The catalytic converter 10 mixes a portion of the reforming gas while concentrating the exhaust gas generated after combustion in the engine 1 part on which the exhaust gas supply unit and the intake manifold 2 are mounted through the exhaust manifold 8. The exhaust gas purification unit is discharged to the outside through.

여기서, 상기 혼합기공급부는 외부에서 유입하는 외부 공기를 필터링(Filtering)한 후 흡기매니폴드(2)쪽으로 공급하는 외부공기공급라인(3)과, 연료 탱크로부터 배출되는 연료를 외부 흡입공기와 섞어 연소실로 공급하는 연료공급라인(4), 배기가스 재순환장치(EGR)를 이루어 ECU의 제어에 의해 배기가스를 연료와 외부공기의 혼합기와 함께 연소실로 공급하는 EGR라인(7)으로 이루어진다.Here, the mixer supply unit filters the external air flowing in from the outside, and then mixes the external air supply line 3 that supplies the intake manifold 2 to the intake manifold 2, and mixes the fuel discharged from the fuel tank with the external suction air. A fuel supply line (4) for supplying the fuel cell and an exhaust gas recirculation device (EGR) are provided, and the EGR line (7) for supplying the exhaust gas to the combustion chamber together with a mixture of fuel and external air is controlled by the ECU.

또한, 상기 개질화 연료공급부는 연료공급라인(4)에서 분기되어 일부 연료를 유입함과 더불어 EGR라인(7)에서 분기된 EGR분기라인(7a)을 통해 배기가스를 유입하여 연료를 개질화 시키도록 전원이 공급되어 작동되는 리포머(5)와, 상기 리포머(5)에서 개질화된 가스를 연료와 외부공기의 혼합기와 함께 연소실로 공급하는 개질가스공급라인(6)으로 구성되어진다.In addition, the reforming fuel supply unit branches in the fuel supply line 4 to introduce some fuel and reformates the fuel by introducing the exhaust gas through the EGR branch line 7a branched from the EGR line 7. It is composed of a reformer (5) which is powered and operated so as to operate, and a reformed gas supply line (6) for supplying the reformed gas from the reformer (5) to the combustion chamber together with a mixture of fuel and external air.

여기서, 상기 리포머(5)는 플라즈마(Plasma)타입 리포머로서, 이는 빠른 응답성과 다양한 연료의 개질 시 추가적인 개발이 요구되지 않는 성능을 구현하는 특징이 있음은 물론이다.Here, the reformer 5 is a plasma-type reformer, which is of course characterized by implementing fast performance and performance that does not require additional development when reforming various fuels.

그리고, 상기 리포머(5)를 작동시키는 전원은 통상적인 연료 개질기를 구성하는 전원 라인을 이용함은 물론이다.The power source for operating the reformer 5 is, of course, using a power source line constituting a conventional fuel reformer.

또한, 상기 배기가스공급부는 배기매니폴드(8)에서 배출되는 배기 가스를 연소실쪽으로 재 공급하도록 ECU에 의해 제어되는 배기가스 재순환장치(EGR)를 이루는 EGR라인(7)과, 상기 EGR라인(7)에서 분기되어 연료 개질화를 위해 요구되는 공기대신 배기가스를 공급하는 배기가스분기라인(7a)으로 이루어진다.In addition, the exhaust gas supply unit comprises an EGR line 7 forming an exhaust gas recirculation apparatus (EGR) controlled by an ECU so as to supply the exhaust gas discharged from the exhaust manifold 8 to the combustion chamber, and the EGR line 7 And an exhaust gas branching line 7a which supplies exhaust gas instead of air required for fuel reforming.

여기서, 상기 EGR은 EGR작용 측면에서 통상적인 경우와 같이, 엔진의 배기매니폴드와 흡기매니폴드 사이에 배기가스 흐름 경로인 라인을 연결하고, 상기 라인에 EGR 밸브를 설치하여 ECU나 또는 흡기매니폴드의 부압에 의하여 제어하는 것으로, 이때 상기 ECU는 엔진 회전속도와 엔진 온도, 흡입 공기량, 흡기매니폴드의 진공도 등에 의하여 질소산화물(NOx)의 배출량이 많은 운전 영역에서 EGR 밸브를 개방하여, 배기가스가 외부로 배출되기 전 엔진으로 다시 배기가스를 재 순환시키게 됨은 물론이다.Here, the EGR is connected to the exhaust gas flow path between the exhaust manifold and the intake manifold of the engine, as in the usual case in terms of the EGR action, by installing an EGR valve in the line ECU or intake manifold By controlling the negative pressure of the ECU, the ECU opens the EGR valve in an operating region with a large amount of nitrogen oxides (NOx) due to the engine rotation speed, the engine temperature, the intake air amount, and the vacuum degree of the intake manifold. Of course, the exhaust gas is recycled back to the engine before being discharged to the outside.

그리고, 상기 배기가스정화부는 엔진(1)에서 배출되는 배기가스를 집중하는 배기매니폴드(8)에서 이어져 EGR이 연결되면서 배기가스를 외부로 배출하는 흐름 통로인 배기가스배출라인(9)과, 연소실로 공급되는 개질 가스 중 일부를 배기가스배출라인(9)으로 유입시키도록 연결된 개질가스분기라인(6a) 및 상기 배기가스배출라인(9)상에서 배기 가스 내 유해 성분인 질소 산화물을 정화하는 촉매컨버터(10)로 이루어진다.The exhaust gas purifying unit is connected to an exhaust manifold 8 that concentrates the exhaust gas discharged from the engine 1, and the exhaust gas discharge line 9, which is a flow passage for discharging the exhaust gas to the outside while the EGR is connected, A catalyst for purifying nitrogen oxides, which are harmful components in the exhaust gas, on the reformed gas branch line 6a and the exhaust gas exhaust line 9 which are connected to introduce a part of the reformed gas supplied to the combustion chamber into the exhaust gas discharge line 9. It consists of a converter 10.

이때, 상기 개질가스분기라인(6a)은 리포머(5)에서 연소실쪽으로 연결되는 개질가스공급라인(6)에서 분기되어져 배기가스배출라인(9)으로 연결되되, EGR라인(7)과 촉매컨버터(10)사이에 위치되어진다. At this time, the reformed gas branch line 6a is branched from the reformed gas supply line 6 connected to the combustion chamber from the reformer 5 and connected to the exhaust gas exhaust line 9, and the EGR line 7 and the catalytic converter ( 10) is located between.

그리고, 상기 촉매컨버터(10)는 통상적인 촉매 변환기(CATALYTIC CONVERTER)로서, 그 자신은 변화하지 않으면서 다른 물질의 화학반응을 촉진시켜 주는 물질인 촉매(CATALYST)를 이용하여 자동차의 배기가스 중에서 유해 물질인 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC), 질소산화물(NOx) 등을 산화(OXIDATION) 또는 환원(REDUCTION) 반응으로 정화시켜 무해한 물질로 변환시켜주는 장치로, 자동차의 배기 장치에 사용됨은 물론이다.In addition, the catalytic converter 10 is a conventional catalytic converter (CATALYTIC CONVERTER), itself is harmful in the exhaust gas of the vehicle by using a catalyst (CATALYST), which is a material that promotes the chemical reaction of other materials without changing Carbon monoxide (CO), hydrocarbons (HC), and nitrogen oxides (NOx), which are substances, are purified by OXIDATION or REDUCTION reaction and converted into harmless materials. .

또한, 상기 촉매컨버터(10)는 여러 가지 다양한 종류를 사용하는데 예를 들어, 3원촉매방식(THREE-WAY CATALYST, TWC)을 사용함으로써 상기 언급한 배출가스의 3가지 유해성분 즉, 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC), 질소산화물(NOx)을 동시에 정화시키는 방식을 사용하고, 유입된 가스의 재혼합을 위해 2단으로 나뉘어져 촉매가 활성화되고 담체 및 촉매의 열적노화현상(이하 열화현상)이 발생하지 않는 400-800℃ 영역에서 정화성능이 활발하게 일어나는 타입을 사용하게 된다.In addition, the catalytic converter 10 uses a variety of different types, for example, by using a three-way catalyst (THREE-WAY CATALYST, TWC) three harmful components of the above-mentioned exhaust gas, that is, carbon monoxide (CO) ), Hydrocarbon (HC) and nitrogen oxide (NOx) are purged at the same time.The catalyst is divided into two stages for remixing of the introduced gas to activate the catalyst and thermal aging of carrier and catalyst In the 400-800 ℃ area that does not occur, the type of active purification is used.

이하 본 발명의 작동을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다. Hereinafter, the operation of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 연료 개질기인 리포머(5)를 플라즈마 타입으로 하여 성능을 최적화함에 따라 보다 많은 양의 개질가스를 연료로부터 추출해 연료인 가솔린과 혼합하므로서, 연소 시 엔진의 희박 연소구간을 확대하여 자동차 평균 운전 구간시 연비 향상에 큰 도움을 주도록 작용하게 된다.According to the present invention, the reformer 5, which is a fuel reformer, is used as a plasma type to optimize performance, thereby extracting a larger amount of reformed gas from the fuel and mixing it with gasoline, which is a fuel. It will act as a great help to improve fuel efficiency in the section.

이는, 개질가스의 화학적 특성이 연료와 희석제(Diluents)로 구성 즉, 가솔린 개질하면 연료로 쓰이는 수소 및 일산화탄소와 더불어 희석제(Diluents)로 쓰이 는 일산화탄소와 질소가 생성되는데, 이중 수소는 가솔린 대비 빠른 화염 속도와 공연비 측면에서 희박 구간 확장에 용이하여 수소의 당량비가 약 17정도인 가솔린에 비해 약 32.4까지 2배 증가시키게 된다.This is because the chemical properties of the reformed gas consist of fuel and diluents, that is, when gasoline reforming produces hydrogen and carbon monoxide as fuels, as well as carbon monoxide and nitrogen as diluents, of which hydrogen is a faster flame than gasoline. In terms of speed and air-fuel ratio, it is easy to expand the lean section, and it doubles up to about 32.4 compared to gasoline, which has an equivalent ratio of hydrogen of about 17.

또한, 희석제(Diluents)로 쓰이는 질소는 연소실 온도를 저감을 유도하므로, 수소와 공기 연소 시 발생되는 질소산화물 생성을 억제하는 작용을 하게 됨은 물론이다.In addition, since nitrogen used as diluents induces a reduction in the combustion chamber temperature, it acts to suppress the generation of nitrogen oxides generated during hydrogen and air combustion.

이와 같이, 연소 후 질소산화물의 생성이 상대적으로 줄어듬에 따라 배기가스내 질소산화물을 정화하는 후처리 시스템을, 단순한 3원방식 촉매컨버터(10)을 이용하여도 배기 가스 규제법규를 만족할 수 있게 됨은 물론이다.As described above, since the generation of nitrogen oxides after combustion is relatively reduced, even after using a simple three-way catalytic converter 10 for a post-treatment system for purifying nitrogen oxides in exhaust gas, it is possible to satisfy the exhaust gas regulations. Of course.

이러한 작용을 위해 본 발명은, 엔진(1)운전 시 ECU의 제어에 의해 배기가스 재순환장치(EGR)가 작동되면서 일부 연료를 개질화 하면서 연소실로 공급하게 되는데 즉, 도 1에 도시된 바와 같이 외부공기공급라인(3)을 통해 필터링(Filtering)한 후 흡기매니폴드(2)를 거쳐 공급되는 외부 공기에 연료와 더불어 연료의 개질 가스를 함께 섞어 엔진(1)의 연소실로 공급하게 된다.To this end, the present invention, while operating the engine (1) is operated by the exhaust gas recirculation device (EGR) under the control of the ECU to supply some fuel to the combustion chamber while reforming, that is, as shown in FIG. After filtering through the air supply line 3, the reformed gas of the fuel is mixed together with the fuel to the outside air supplied through the intake manifold 2 to be supplied to the combustion chamber of the engine 1.

즉, 연료 탱크로부터 배출되는 연료의 흐름 통로인 연료공급라인(4)으로 공급되는 연료를 흡기매니폴드(2)부위에서 함께 섞어주면서 동시에 연료 중 일부 연료를 리포머(5)로 유입시키고, 상기 리포머(5)로 배기가스 재순환장치(EGR)의 EGR라인(7)에서 분기된 EGR분기라인(7a)을 통해 배기가스를 유입하여, 전원이 통전되어 작동되는 리포머(5)내에서 배기가스의 산화제 작용을 통해 연료를 개질 가스(수소 및 일산화탄소와 질소)를 생성시켜 주게 된다.That is, the fuel supplied to the fuel supply line 4, which is a flow passage of the fuel discharged from the fuel tank, is mixed together at the intake manifold 2 portion, and at the same time, some of the fuel is introduced into the reformer 5, and the reformer (5) Inflow of exhaust gas through the EGR branch line (7a) branched from the EGR line (7) of the exhaust gas recirculation device (EGR), the oxidant of the exhaust gas in the reformer (5) in which the power is energized This action causes the fuel to produce reformed gases (hydrogen and carbon monoxide and nitrogen).

이때, 상기 리포머(5)로 유입되는 배기가스의 높은 고온에 의해 플라즈마 타입의 리포머(5)의 응답성이 크게 향상되는데 이는, 외부 공기를 유입하는 경우에 반드시 요구되는 공기 가열장치가 필요 없음을 의미함은 물론이다.At this time, the responsiveness of the plasma type reformer 5 is greatly improved by the high temperature of the exhaust gas flowing into the reformer 5, which means that an air heating device which is not required for inflow of external air is not required. Of course it means.

이어, 상기 리포머(5)에서 발생된 개질 가스는 흡기매니폴드(2)로 연결되는 외부공기공급라인(3)에 연결된 개질가스공급라인(6)으로 보내지고, 이와 같은 개질 가스는 공기와 연료 및 개질 가스가 함께 혼합된 상태로 엔진(1)의 연소실로 공급되어 진다.Subsequently, the reformed gas generated in the reformer 5 is sent to the reformed gas supply line 6 connected to the external air supply line 3 connected to the intake manifold 2, and the reformed gas is air and fuel. And the reformed gas are supplied to the combustion chamber of the engine 1 in a state where they are mixed together.

이때, 상기 배기가스의 유입을 위한 배기가스 재순환장치(EGR)와 리포머(5)의 작동은 ECU를 통해 이루어짐은 물론이다.At this time, the operation of the exhaust gas recirculation device (EGR) and the reformer 5 for the inflow of the exhaust gas is of course made through the ECU.

또한, 상기 배기가스 재순환장치(EGR)를 통한 배기가스의 연소실 공급은 ECU에 의해 이루어지며, 이는 ECU의 제어에 따라 함께 섞이는 공기와 연료 및 개질 가스와 더불어 배기 가스도 함께 공급될 수 있음은 물론이다.In addition, the combustion chamber supply of the exhaust gas through the exhaust gas recirculation device (EGR) is made by the ECU, which can be supplied with the exhaust gas as well as the air and fuel and the reformed gas mixed together under the control of the ECU to be.

그리고, 상기 ECU는 배기가스의 리포머(5)유입량과 개질 가스의 혼합 량을 엔진 상태등에 따라 최적으로 제어되며, 이는 모든 엔진에서 운전 제어를 위해 필수적으로 제어되는 사항임은 물론이다.In addition, the ECU is optimally controlled according to the engine state, such as the mixing amount of the reformer (5) inflow of the exhaust gas and the reformed gas, which is of course essential to control the operation in all engines.

이어, 엔진(1)의 연소실로 유입된 혼합기(공기와 연료 및 개질 가스)의 연소 후 발생된 배기가스는, 엔진(1)에서 배출되는 배기가스를 집중하는 배기매니폴드(8)에 연결된 배기가스배출라인(9)을 통해 외부로 배출되며, 이와 같이 배기가스배출라인(9)을 통해 외부로 배출되는 배기 가스는 리포머(5)에서 연소실쪽으로 연결되는 개질가스공급라인(6)에서 분기된 개질가스분기라인(6a)을 통해 개질 가스 중 일부가 함께 섞여지게 된다.Subsequently, the exhaust gas generated after the combustion of the mixer (air, fuel and reformed gas) introduced into the combustion chamber of the engine 1 is exhausted connected to the exhaust manifold 8 which concentrates the exhaust gas discharged from the engine 1. Exhaust gas is discharged to the outside through the gas discharge line (9), and the exhaust gas discharged to the outside through the exhaust gas discharge line (9) branched from the reformed gas supply line (6) connected to the combustion chamber from the reformer (5) Some of the reformed gas is mixed together through the reformed gas branch line 6a.

이와 같이, 배기가스배출라인(9)을 흐르는 배기가스는, 배기가스배출라인(9)상에 장착된 촉매컨버터(10)를 지나면서 질소산화물을 중점적으로 제거한 후 외부로 배출되며 이는, 상기 촉매컨버터(10)가 3원촉매방식(THREE-WAY CATALYST, TWC)을 사용함으로써 상기 언급한 배출가스의 3가지 유해성분 즉, 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC), 질소산화물(NOx)을 동시에 정화시키는 작용을 함은 물론이다.As described above, the exhaust gas flowing through the exhaust gas discharge line 9 passes through the catalytic converter 10 mounted on the exhaust gas discharge line 9, and then is discharged to the outside after the nitrogen oxides have been mainly removed. The converter 10 simultaneously uses three-way catalyst (THREE-WAY CATALYST, TWC) to simultaneously purify all three harmful components of the above-mentioned exhaust gases: carbon monoxide (CO), hydrocarbons (HC), and nitrogen oxides (NOx). Of course, to act.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 배기가스 재 순환장치를 이용해 배기 가스를 개질기의 산화제로 공급함에 따라 공기 가열기가 요구되지 않으면서도, 개질기로의 공기 공급을 위한 공기 공급 계통의 형성이 요구되지 않아 전체적인 시스템을 간략화 할 수 있는 효과가 있게 된다.As described above, according to the present invention, since the exhaust gas is supplied to the reformer using the exhaust gas recirculator, no air heater is required, and no air supply system for supplying air to the reformer is required. The effect is to simplify the whole system.

또한, 본 발명은 개질기를 플라즈마 타입으로 하여 응답성을 크게 높이면서도 개질 가스의 연소에 따른 질소 산화물 발생 저감을 통해, 후처리 시스템에서 요구되는 촉매 컨버터의 용량을 크게 하지 않아도 질소 산화물에 대한 규제 법규를 충족할 수 있는 효과가 있게 됨은 물론이다.In addition, the present invention provides a reformer as a plasma type, and greatly improves the responsiveness while reducing nitrogen oxide generation due to the combustion of the reformed gas, without restricting the capacity of the catalytic converter required in the aftertreatment system. Of course, there is an effect that can be satisfied.

Claims (8)

엔진(1)의 일측에 장착된 흡기매니폴드(2)와 함께 형성되어 연소실로 혼합기를 공급하는 혼합기공급부와, A mixer supply unit which is formed together with the intake manifold 2 mounted on one side of the engine 1 and supplies the mixer to the combustion chamber; 연소실로 유입되는 일부 연료를 개질화 시켜 혼합기쪽으로 공급하는 개질화 연료공급부, A reforming fuel supply unit for reforming and supplying some fuel introduced into the combustion chamber to the mixer; 연료 개질화를 위해 요구되는 공기를 배기가스 재순환장치(EGR)를 통해 공급하면서 산화제 역할을 부여하는 배기가스공급부 및 An exhaust gas supply unit for supplying air required for fuel reforming through an exhaust gas recirculation apparatus (EGR) and giving an oxidant role; 흡기매니폴드(2)가 장착된 반대쪽 엔진(1)부위에서 연소 후 발생된 배기가스를 배기매니폴드(8)를 통해 집중하면서 개질화 가스 중 일부를 혼합해 촉매컨버터(10)를 거쳐 외부로 배출하는 배기가스정화부가 포함되고,The exhaust gas generated after combustion is concentrated on the opposite side of the engine 1 on which the intake manifold 2 is mounted through the exhaust manifold 8, and a part of the reforming gas is mixed to the outside through the catalytic converter 10. Exhaust gas purification unit for exhausting is included, 상기 배기가스공급부는 배기매니폴드(8)에서 배출되는 배기 가스를 연소실쪽으로 재 공급하도록 ECU에 의해 제어되는 배기가스 재순환장치(EGR)를 이루는 EGR라인(7)과, 상기 EGR라인(7)에서 분기되어 연료 개질화를 위해 요구되는 공기대신 배기가스를 공급하는 배기가스분기라인(7a)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 가솔린 엔진의 연료 공급 및 배기 시스템.The exhaust gas supply unit comprises an EGR line 7 which constitutes an exhaust gas recirculation apparatus (EGR) controlled by the ECU so as to supply the exhaust gas discharged from the exhaust manifold 8 to the combustion chamber, and in the EGR line 7 A fuel supply and exhaust system for a gasoline engine, characterized in that it consists of an exhaust gas branch line (7a) which is branched and supplies exhaust gas instead of air required for fuel reformation. 청구항 1에 있어서, 상기 혼합기공급부는 외부에서 유입하는 외부 공기를 정화한 후 흡기매니폴드(2)쪽으로 공급하는 외부공기공급라인(3)과, 연료 탱크로부터 배출되는 연료를 외부 흡입공기와 섞어 연소실로 공급하는 연료공급라인(4), 배기가스 재순환장치(EGR)를 이루어 ECU의 제어에 의해 배기가스를 연료와 외부공기의 혼합기와 함께 연소실로 공급하는 EGR라인(7)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 가솔린 엔진의 연료 공급 및 배기 시스템.The combustion chamber of claim 1, wherein the mixer supply unit mixes an external air supply line 3 for purifying external air introduced from the outside and then supplies the air to the intake manifold 2 and a fuel discharged from the fuel tank with the external suction air. And an EGR line (7) for supplying exhaust gas to the combustion chamber together with a mixture of fuel and external air under the control of the ECU by forming an exhaust gas recirculation device (EGR) for supplying gas to the fuel supply line 4. Fuel supply and exhaust system of gasoline engine. 청구항 1에 있어서, 상기 개질화 연료공급부는 연료공급라인(4)에서 분기되어 일부 연료를 유입함과 더불어 EGR라인(7)에서 분기된 EGR분기라인(7a)을 통해 배기가스를 유입하여 연료를 개질화 시키도록 전원이 공급되어 작동되는 리포머(5)와, 상기 리포머(5)에서 개질화된 가스를 연료와 외부공기의 혼합기와 함께 연소실로 공급하는 개질가스공급라인(6)으로 구성되어진 것을 특징으로 하는 가솔린 엔진의 연료 공급 및 배기 시스템.The method of claim 1, wherein the reforming fuel supply unit is branched in the fuel supply line (4) to introduce a portion of the fuel and in addition to the exhaust gas through the EGR branch line (7a) branched from the EGR line (7) It consists of a reformer (5) that is powered and operated to reform, and a reformed gas supply line (6) for supplying the reformed gas from the reformer (5) to the combustion chamber together with a mixture of fuel and external air. A fuel supply and exhaust system for a gasoline engine. 청구항 3에 있어서, 상기 리포머(5)는 플라즈마(Plasma)타입인 것을 특징으로 하는 가솔린 엔진의 연료 공급 및 배기 시스템. The fuel supply and exhaust system of a gasoline engine according to claim 3, wherein the reformer is plasma type. 삭제delete 청구항 1에 있어서, 상기 개질가스분기라인(6a)은 EGR라인(7)과 상기 촉매컨버터(10)사이에서 배기가스배출라인(9)으로 연결되는 것을 특징으로 하는 가솔린 엔진의 연료 공급 및 배기 시스템. The fuel supply and exhaust system of a gasoline engine according to claim 1, wherein the reformed gas branch line 6a is connected to an exhaust gas discharge line 9 between an EGR line 7 and the catalytic converter 10. . 청구항 6에 있어서, 상기 촉매컨버터(10)는 3원 촉매 방식인 것을 특징으로 하는 가솔린 엔진의 연료 공급 및 배기 시스템. The fuel supply and exhaust system of a gasoline engine according to claim 6, wherein the catalytic converter (10) is a three-way catalytic system. 청구항 1에 있어서, 상기 배기가스정화부는 엔진(1)에서 배출되는 배기가스를 집중하는 배기매니폴드(8)에서 이어져 EGR이 연결되면서 배기가스를 외부로 배출하는 흐름 통로인 배기가스배출라인(9)과, 연소실로 공급되는 개질 가스 중 일부를 배기가스배출라인(9)으로 유입시키도록 연결된 개질가스분기라인(6a) 및 상기 배기가스배출라인(9)상에서 배기 가스 내 유해 성분인 질소 산화물을 정화하는 촉매컨버터(10)로 이루어진 것을 특징으로 하는 가솔린 엔진의 연료 공급 및 배기 시스템.The exhaust gas purifying line (9) according to claim 1, wherein the exhaust gas purifying part is connected to an exhaust manifold (8) concentrating the exhaust gas discharged from the engine (1) and is connected to an EGR and flow path for discharging the exhaust gas to the outside. And nitrogen oxides, which are harmful components in the exhaust gas, on the reformed gas branch line 6a and the exhaust gas exhaust line 9 which are connected to introduce some of the reformed gas supplied to the combustion chamber into the exhaust gas exhaust line 9. Fuel supply and exhaust system of a gasoline engine, characterized in that consisting of the catalytic converter (10) to purify.
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