KR102019278B1 - Multi-fuel systems for internal combustion engines - Google Patents

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Abstract

디젤 엔진용 멀티 연료 시스템에서, 천연 가스는 디젤 연료와 혼합되고 엔진의 연소 챔버로 분사되기 전에 혼합 챔버에서 컨디셔닝된다. 전산화된 컨트롤러는 디젤 연료와 천연 가스 연료의 비율, 이들 연료의 혼합과 컨디셔닝 및 여과된 블로 바이 가스의 공급을 결정하고 제어하는데 사용된다.In a multi-fuel system for a diesel engine, natural gas is mixed with the diesel fuel and conditioned in the mixing chamber before being injected into the combustion chamber of the engine. Computerized controllers are used to determine and control the ratio of diesel fuel and natural gas fuel, the mixing and conditioning of these fuels, and the supply of filtered blow-by gas.

Description

내연 엔진용 멀티 연료 시스템Multi-fuel systems for internal combustion engines

본 발명은 일반적으로 내연 엔진용 연료 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 디젤 및 천연 가스를 모두 사용하는 내연 엔진용 멀티(multi, 다중) 연료 시스템에 관한 것이다.The present invention relates generally to fuel systems for internal combustion engines. More specifically, the present invention relates to a multi fuel system for an internal combustion engine using both diesel and natural gas.

현재 미국 도로에는 3억대의 차량이 있다고 추정된다. 매일 평균적인 미국인은 자동차로 거의 1시간 운전한다. 또한 미국에서 배송되는 상품의 약 70%가 상업용 차량으로 여행한다. 분명히, 자동차는 미국에서 일상생활에서 없어서는 안될 부분이다. 전 세계 대부분의 국가에서도 마찬가지다. 자동차에 대한 세계의 의존성은 이러한 자동차에 동력을 공급하는 연료 원에 대한 유사한 의존성을 창출한다. 오늘날 도로에 있는 대부분의 차량은 휘발유 또는 디젤 연료로 연료가 공급된다. 대부분의 상업용 차량은 디젤 연료로 연료가 공급된다.There are an estimated 300 million vehicles on US roads. Every day the average American drives almost an hour by car. In addition, about 70% of goods shipped from the United States travel in commercial vehicles. Clearly, cars are an integral part of everyday life in the United States. The same is true in most countries around the world. The world's dependence on cars creates a similar dependency on the fuel sources that power these cars. Most vehicles on the road today are fueled with gasoline or diesel fuel. Most commercial vehicles are fueled by diesel fuel.

화석 연료에 대한 의존은 많은 문제를 야기한다. 디젤 연료 가격은 매일 변동하지만, 연료 가격에 대한 확실한 상승 추세가 있다. 이러한 연료 가격이 가까운 장래에 하락할 것이라고 말할 지표는 없다. 가솔린 연료 및 디젤 유 연료 내연 엔진의 작동에 내재된 대기오염 문제는 잘 알려져 있다. 이러한 대기오염 물질에는 일산화탄소, 이산화질소, 미립자 물질, 오존, 이산화황 및 납이 포함된다. 이 모든 오염 물질은 환경에서 오존붕괴와 산성비뿐만 아니라 인간의 다양한 건강문제의 원인으로 알려져 있다. 많은 사람들은 대기오염이 지구 온난화의 점진적이고 돌이킬 수없는 원인이 되고 있다고 추측한다.Dependence on fossil fuels causes many problems. Diesel fuel prices fluctuate daily, but there is a clear upward trend in fuel prices. There is no indication that these fuel prices will fall in the near future. The air pollution problem inherent in the operation of gasoline fuel and diesel fuel internal combustion engines is well known. Such air pollutants include carbon monoxide, nitrogen dioxide, particulate matter, ozone, sulfur dioxide and lead. All of these pollutants are known to cause ozone decay and acid rain in the environment, as well as various human health problems. Many people speculate that air pollution is the gradual and irreversible cause of global warming.

이러한 이유로, 다양한 배기가스(emission) 제어 장치가 현재 사용되고 있으며, 내연 엔진에 의해 대기 중에 방출되는 오염 물질의 양을 줄이기 위해 연방 규정에 의해 요구 될 수도 있다. 이러한 배기가스 제어 장치는 청정공기법(Clean Air Act)을 포함하여 EPA(Environmental Protection Agency)에서 정한 다양한 대기질 표준에 부합한다. 또한 각 주에는 자체 환경보호규정 및 집행방법이 있다. 캘리포니아 대기자원 위원회(California's Air Resources Board, CARB)는 국내의 오염과 관련된 가장 엄격한 규제기관이다. CARB에 의해 설정된 배기가스기준은 특히 스모그가 되는 탄화수소 및 질소 산화물 배기가스과 관련하여 연방 EPA 요구사항보다 엄격하다. 현재 16개의 다른 주들이 캘리포니아의 엄격한 배기가스 기준을 채택했거나 채택 중에 있다.For this reason, various emission control devices are currently in use and may be required by federal regulations to reduce the amount of pollutants released into the atmosphere by internal combustion engines. These emissions control devices meet various air quality standards set by the Environmental Protection Agency (EPA), including the Clean Air Act. Each state also has its own environmental protection regulations and methods of enforcement. The California's Air Resources Board (CARB) is the strictest regulatory body in the country for pollution. The emission standards set by CARB are stricter than the federal EPA requirements, particularly with regard to smog hydrocarbons and nitrogen oxide emissions. Sixteen other states have adopted or are adopting California's stringent emission standards.

그러나, 배기가스 제어 장치는 오염 물질의 일부만을 제거하고 시간 경과에 따라 열화될 수 있다. 또한, 배기가스 제어 장치는 엔진이 최고 효율로 작동하는 것을 방해하기도 한다. 또한, 이러한 배기가스 제어 장치는 오염 물질을 제거하는 능력이 다소 제한적이며, 자동차의 비용을 상당히 증가시킨다.However, the exhaust gas control device may remove only a part of the pollutants and degrade over time. In addition, the exhaust gas control device also prevents the engine from operating at maximum efficiency. In addition, these exhaust gas control devices are somewhat limited in their ability to remove contaminants and significantly increase the cost of automobiles.

또한, 블로 바이 가스의 배기 또는 연소가 배기가스에 기여한다. 디젤 엔진에서, 크랭크 샤프트 및 커넥팅 로드 베어링을 윤활하기 위해 오일이 사용된다. 크랭크 케이스는 주로 공기와 기름으로 채워져 있다. 흡기 매니 폴드는 별도의 소스에서 연료와 공기를 받아들이고 혼합한다. 흡기 매니 폴드 내의 연료/공기 혼합물은 연소 챔버 내로 흡입되고, 연소 챔버에서 점화 플러그에 의해 또는 피스톤 샤프트의 움직임으로 인해 압축되어 점화된다. 피스톤 실린더 내의 피스톤의 외경 둘레에 배치된 피스톤 링은 미연소 및 연소된 연료 그리고 연소 챔버 내로 주입된 공기를 크랭크 케이스로부터 밀봉하도록 의도되지만, 피스톤 링은 피스톤 실린더를 완전히 밀봉할 수는 없다. 따라서 폐가스는 크랭크 케이스로 들어가는데, 이를 일반적으로 "블로 바이(blow-by)" 가스라고 부른다.In addition, exhaust or combustion of the blow-by gas contributes to the exhaust gas. In diesel engines, oil is used to lubricate the crankshaft and connecting rod bearings. The crankcase is mainly filled with air and oil. Intake manifolds accept and mix fuel and air from separate sources. The fuel / air mixture in the intake manifold is sucked into the combustion chamber and compressed and ignited by the spark plug in the combustion chamber or by the movement of the piston shaft. The piston ring disposed around the outer diameter of the piston in the piston cylinder is intended to seal unburned and combusted fuel and air injected into the combustion chamber from the crankcase, but the piston ring cannot completely seal the piston cylinder. The waste gas thus enters the crankcase, which is generally referred to as a "blow-by" gas.

블로 바이 가스는 주로 탄화수소(미연소 연료), 이산화탄소 및/또는 수증기와 같은 오염 물질로 구성되는데, 이들 모두는 엔진 크랭크 케이스에 유해하다. 크랭크 케이스 내 블로 바이 가스의 포획은 오염 물질이 엔진 크랭크 케이스 내에서 시간이 지나면서 응축되고 축적되도록 한다. 응축된 오염 물질은 크랭크 케이스 내부에 부식성 산과 슬러지를 형성한다. 이것은 크랭크 케이스 내의 엔진 오일이 실린더 및 크랭크 샤프트에 윤활유를 공급하는 능력을 감소시킨다. 크랭크 샤프트 구성 요소를 적절하게 윤활하지 못하는 성능이 저하된 오일은 엔진성능 저하뿐만 아니라 엔진의 마모 및 파손의 증가 요소가 될 수 있다.Blow by gas consists mainly of contaminants such as hydrocarbons (unburned fuel), carbon dioxide and / or water vapor, all of which are harmful to the engine crankcase. The capture of blow-by gas in the crankcase allows contaminants to condense and accumulate over time in the engine crankcase. Condensed contaminants form sludge and corrosive acids inside the crankcase. This reduces the ability of the engine oil in the crankcase to lubricate the cylinder and the crankshaft. Degraded oils that fail to properly lubricate crankshaft components can be a factor in engine wear and failure as well as engine performance degradation.

블로 바이 가스를 포지티브 크랭크 케이스 환기(positive crankcase ventilation, PCV) 밸브로부터 재순환되는 흡기 매니 폴드로 배출하기 위한 크랭크 케이스 환기 시스템이 개발되었다. 그러나, 크랭크 케이스로부터 제거된 이러한 블로 바이 가스는 종종 비교적 높은 수준의 윤활유 등을 포함하며, 이는 공기 흡기 매니 폴드로 유입되고, 따라서 연소 챔버로 유입되어 차량에 의해 발생되는 오염을 증가시킨다.A crankcase ventilation system has been developed for evacuating blow-by gas from positive crankcase ventilation (PCV) valves to an intake manifold that is recirculated. However, such blow-by gas removed from the crankcase often contains a relatively high level of lubricating oil and the like, which enters the air intake manifold and thus enters the combustion chamber to increase the contamination generated by the vehicle.

이러한 이슈는 특히 디젤 엔진에서 문제되는데, 디젤 엔진은 가솔린보다 훨씬 기름지고 무거운 디젤 연료를 연소시키기 때문이다. 따라서, 디젤 엔진의 크랭크 케이스에 의해 생성된 블로 바이 가스는 가솔린 블로 바이 가스보다 훨씬 기름지고 무겁다. 물론, 디젤 블로 바이 가스의 연소는 더 큰 오염 우려를 야기한다.This issue is particularly a problem for diesel engines because they burn much diesel fuel that is much oilier and heavier than gasoline. Thus, the blow by gas produced by the crankcase of the diesel engine is much oilier and heavier than gasoline blow by gas. Of course, the combustion of diesel blow-by-gas causes greater pollution concerns.

최근 미국 내에서 방대한 양의 천연 가스가 발견되었다. 천연 가스 또한 내연 엔진의 연료로 사용되기도 한다. 천연 가스는 복잡한 배기가스 제어 장치없이 연소 오염 물질을 적게 배출하고 엔진 작동 비용을 절감할 수 있다. 천연 가스의 사용은 세계 화석 연료 소비율을 감소시킬 것으로 예상된다.Recently, a vast amount of natural gas has been discovered in the United States. Natural gas is also used as fuel for internal combustion engines. Natural gas can emit less combustion pollutants and reduce engine operating costs without complicated exhaust control devices. The use of natural gas is expected to reduce global fossil fuel consumption.

현재의 운송 기반 시설에는 광범위하게 분포하는 차량용 천연 가스 소매 공급 업체가 많지 않기 때문에, 범위 제한으로 인해 천연 가스와 같은 가스 연료만으로 연료를 공급하는 차량을 생산하는 것은 비현실적이다. 대신, 차량에 디젤 연료와 같은 액체 연료와, 천연 가스와 같은 가스 연료를 보조로 모두 공급하는 것이 더 실용적이다.Due to the limited distribution of natural gas retail suppliers for vehicles in the current transportation infrastructure, it is impractical to produce vehicles fueled solely with gaseous fuels such as natural gas due to range limitations. Instead, it is more practical to supplement the vehicle with both liquid fuel, such as diesel fuel, and gaseous fuel, such as natural gas.

따라서, 디젤 연료뿐만 아니라 천연 가스와 혼합된 디젤 연료를 연소시켜 디젤 연소 엔진의 배기가스를 감소시킬 수 있는 시스템이 지속적으로 필요하다. 시스템의 복잡성 및 비용을 줄이고 기존의 디젤 엔진을 개조할 수 있도록, 기존의 연료 흡입 시스템 및 구성에 가능한 한 적은 개조로 그렇게 하는 시스템이 더 필요하다. 또한, 연소 챔버 내로 유입되는 블로 바이 가스의 환경적 영향을 줄이는 반면, 크랭크 케이스 내에서 청정하고 필터링된 윤활유를 유지하도록, 디젤 엔진 크랭크 케이스의 블로 바이 가스를 여과하는 시스템이 필요하다. 본 발명은 이러한 필요성을 충족시키고 다른 관련 이점을 제공한다.Therefore, there is a continuing need for a system capable of burning not only diesel fuel but also diesel fuel mixed with natural gas to reduce exhaust gas of diesel combustion engines. In order to reduce the complexity and cost of the system and to retrofit existing diesel engines, there is a need for a system that does so with as few modifications as possible to existing fuel intake systems and configurations. There is also a need for a system that filters the blow-by gas of the diesel engine crankcase to reduce the environmental impact of the blow-by gas entering the combustion chamber while maintaining a clean and filtered lubricant in the crankcase. The present invention fulfills this need and provides other related advantages.

본 발명은 멀티 연료 엔진 시스템에 관한 것이다. 멀티 연료 엔진 시스템은 제1 공급 라인에 의해 연소 챔버에 유체적으로 연결된 디젤 탱크를 갖는 디젤 엔진으로 시작한다. 디젤 엔진은 연료 분사기 레일 및 연소 챔버 내로 연장되는 연료 분사기를 포함할 수 있으며, 이 경우 제1 공급 라인은 연료 분사기 레일 및 연료 분사기를 통해 연소 챔버에 유체적으로 연결된다. 연료 분사기는 하기에 설명된 마이크로 컨트롤러에 응답한다. The present invention relates to a multi-fuel engine system. The multi-fuel engine system starts with a diesel engine having a diesel tank fluidly connected to the combustion chamber by a first supply line. The diesel engine may comprise a fuel injector rail and a fuel injector extending into the combustion chamber, in which case the first supply line is fluidly connected to the combustion chamber via the fuel injector rail and the fuel injector. The fuel injector is responsive to the microcontroller described below.

엔진은 바람직하게는 엔진 내의 복수의 피스톤 중 임의의 수에 대응하는 복수의 연소 챔버를 갖는다. 복수의 피스톤 및 연소 챔버와 함께, 엔진은 또한 연료 분사기 레일로부터 각각의 연소 챔버로 연장되는 복수의 연료 분사기를 포함할 수 있다.The engine preferably has a plurality of combustion chambers corresponding to any number of the plurality of pistons in the engine. In addition to the plurality of pistons and combustion chambers, the engine may also include a plurality of fuel injectors extending from the fuel injector rails to each combustion chamber.

상기 시스템은 또한 연료 분사기 레일 및 연료 분사기가 존재하는 경우 이를 통과할 수 있는 제2 공급 라인에 의해 연소 챔버에 유체적으로 연결된 천연 가스 탱크를 구비한다. 천연 가스 탱크는 펑크 저항 물질 또는 탄소 섬유로 제조되는 것이 바람직하다. 천연 가스 탱크 및 제2 공급 라인은 가압되는 것이 바람직하다.The system also has a fuel injector rail and a natural gas tank fluidly connected to the combustion chamber by a second supply line that can pass through the fuel injector if present. The natural gas tank is preferably made of puncture resistant material or carbon fiber. The natural gas tank and the second supply line are preferably pressurized.

상기 시스템은 또한 제1 및 제2 공급 라인과 연결되도록 배치된 혼합 챔버를 가지며, 혼합 챔버는 디젤 탱크로부터의 디젤 연료와 천연 가스 탱크로부터의 천연 가스를 혼합하여 연소 챔버 전에 멀티 연료 혼합물을 형성한다. 마이크로 컨트롤러는 디젤 엔진의 작동 특성, 특히 엔진 온도, 배터리 충전량, 엔진 RPM, 가속율, 배기 특성 또는 PCV 밸브 위치를 모니터링하는 센서에 연결된다.The system also has a mixing chamber arranged to connect with the first and second supply lines, the mixing chamber mixing diesel fuel from the diesel tank with natural gas from the natural gas tank to form a multi-fuel mixture before the combustion chamber. . The microcontroller is connected to sensors that monitor the operating characteristics of diesel engines, in particular engine temperature, battery charge, engine RPM, acceleration rate, exhaust characteristics or PCV valve position.

혼합 챔버는 멀티 연료 혼합물의 형성을 선택적으로 조절하기 위해 마이크로 컨트롤러에 반응한다. 혼합 챔버는 바람직하게는 마이크로 컨트롤러로부터의 신호에 응답하여 수행되는 팽창, 통기, 가압, 가열 또는 냉각에 의해 멀티 연료 혼합물을 처리한다. 혼합 챔버는 바람직하게는 디젤 연료와 천연 가스를 순수한 디젤에서 1:1의 비율의 범위로, 또한 마이크로 컨트롤러로부터의 신호에 응답하여 혼합한다.The mixing chamber reacts to the microcontroller to selectively control the formation of the multi-fuel mixture. The mixing chamber preferably processes the multi-fuel mixture by expansion, aeration, pressurization, heating or cooling performed in response to a signal from the microcontroller. The mixing chamber preferably mixes diesel fuel and natural gas in a ratio of 1: 1 in pure diesel, and also in response to a signal from the microcontroller.

디젤 탱크는 바람직하게는 마이크로 컨트롤러에 무선으로 연결된 디젤 레벨 센서를 포함한다. 또한, 천연 가스 탱크는 바람직하게는 마이크로 컨트롤러에 무선으로 연결된 천연 가스 레벨 센서를 갖는다. 마이크로 컨트롤러는 디젤 레벨 센서 및 천연 가스 레벨 센서로부터의 신호에 응답하여 멀티 연료 혼합물의 형성을 선택적으로 조절하도록 구성된다. 마이크로 컨트롤러는 바람직하게는 엔진의 증가되는 토크, 증가되는 부하 또는 증가되는 고도에 응답하여 혼합 챔버에서 디젤 연료를 증가시키도록 구성된다. 엔진의 증가되는 토크, 증가되는 부하 또는 증가되는 고도는 센서에 의한 디젤 엔진의 작동 특성 분석에 의해 결정된다.The diesel tank preferably comprises a diesel level sensor wirelessly connected to the microcontroller. The natural gas tank also preferably has a natural gas level sensor wirelessly connected to the microcontroller. The microcontroller is configured to selectively regulate the formation of the multi-fuel mixture in response to signals from the diesel level sensor and the natural gas level sensor. The microcontroller is preferably configured to increase diesel fuel in the mixing chamber in response to increased torque, increased load or increased altitude of the engine. The increased torque, increased load or increased altitude of the engine are determined by analyzing the operating characteristics of the diesel engine by sensors.

상기 시스템은 바람직하게는 디젤 엔진의 크랭크 케이스로부터 혼합 챔버로 연장되는 재순환 라인과 연결되도록 배치된 PCV 밸브를 포함하는 블로 바이 가스 시스템을 포함한다. 블로 바이 가스 시스템은 크랭크 케이스와 PCV 밸브 사이의 재순환 라인에 오일 필터를 더 포함한다.The system preferably includes a blow-by-gas system comprising a PCV valve arranged to connect with a recirculation line extending from the crankcase of the diesel engine to the mixing chamber. The blow by gas system further includes an oil filter in the recirculation line between the crankcase and the PCV valve.

상기 시스템은 또한 마이크로 컨트롤러, 디젤 레벨 센서 및 천연 가스 레벨 센서에 무선으로 연결된 디스플레이 장치를 포함할 수 있다. 디스플레이 장치는 디젤 탱크 내의 디젤 연료의 레벨, 천연 가스 탱크 내의 천연 가스의 레벨 및 혼합 챔버 내의 멀티 연료 혼합물 내의 천연 가스에 대한 디젤 연료의 비율을 표시하도록 구성될 수 있다. 디스플레이 장치는 스마트 폰 또는 매니 폴드 보드에 장착 된 모니터 일 수 있다. 디스플레이 장치는 사용자 입력을 수신하고 제어 신호를 마이크로 컨트롤러에 전송하도록 구성 될 수 있다. 제어 신호는 멀티 연료 혼합물의 형성을 수동으로 조절할 수 있다. 사용자 입력은 터치 스크린, 버튼 또는 음성 인식에 의해 수신될 수 있다.The system may also include a display device wirelessly connected to the microcontroller, the diesel level sensor and the natural gas level sensor. The display device may be configured to display the level of diesel fuel in the diesel tank, the level of natural gas in the natural gas tank, and the ratio of diesel fuel to natural gas in the multi-fuel mixture in the mixing chamber. The display device may be a smartphone or a monitor mounted on a manifold board. The display device can be configured to receive user input and send control signals to the microcontroller. The control signal can manually adjust the formation of the multi fuel mixture. User input may be received by touch screen, button or voice recognition.

본 발명의 다른 특징 및 이점은, 본 발명의 원리를 예로서 나타내는 첨부 도면과 관련하여 취해진 다음의 보다 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.Other features and advantages of the present invention will become apparent from the following more detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, which illustrate by way of example the principles of the invention.

첨부된 도면은 본 발명을 설명한다. 도면에서:
도 1은 본 발명의 멀티 연료 시스템을 갖는 차량의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 멀티 연료 시스템을 포함하는 엔진의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 멀티 연료 시스템의 연료 분사기 레일 및 연료 분사기의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 멀티 연료 시스템의 개략도이다.
도 5는 다수의 센서 및 PCV 밸브에 동작 가능하게 연결된 마이크로 컨트롤러를 갖는 본 발명의 멀티 연료 시스템의 개략도이다.
도 6은 본 발명의 멀티 연료 시스템의 일반적인 기능의 개략도이다.
도 7은 흡기, 배기 및 오일 배출 포트의 배치를 도시하는 블로 바이 필터의 입면도이다.
도 8은 블로 바이 필터의 캐니스터(canister)의 닫힌 상단부를 나타내는, 도 7의 원(8)으로 표시된 영역의 확대된 측면도이다.
도 9는 블로 바이 필터의 캐니스터의 하부를 도시하는, 도 7의 원(9)으로부터 취한 확대된 분해도이다.
도 10은 상이한 게이지의 금속 메쉬의 멀티 층을 갖는 필터링 어셈블리를 도시하는 블로 바이 필터의 절개된 측면도이다.
도 11은 본 발명의 멀티 연료 시스템의 다른 실시 예의 개략도이다.
The accompanying drawings illustrate the present invention. In the drawing:
1 is a schematic diagram of a vehicle having a multi-fuel system of the present invention.
2 is a schematic diagram of an engine including a multi-fuel system of the present invention.
3 is a schematic diagram of a fuel injector rail and a fuel injector of a multi-fuel system of the present invention.
4 is a schematic diagram of a multi-fuel system of the present invention.
5 is a schematic diagram of a multi-fuel system of the present invention having a microcontroller operatively connected to multiple sensors and a PCV valve.
6 is a schematic diagram of the general functionality of the multi-fuel system of the present invention.
7 is an elevational view of the blow-by filter showing the arrangement of the intake, exhaust and oil discharge ports.
FIG. 8 is an enlarged side view of the area indicated by the circle 8 of FIG. 7 showing the closed upper end of the canister of the blow-by filter.
FIG. 9 is an enlarged exploded view taken from the circle 9 of FIG. 7 showing the bottom of the canister of the blow-by filter.
10 is a cut away side view of a blow-by filter showing a filtering assembly with multiple layers of metal mesh of different gauges.
11 is a schematic diagram of another embodiment of a multi-fuel system of the present invention.

첨부된 도면에 도시된 바와 같이, 예시의 목적으로, 본 발명은 디젤 연소 엔진용 이중 디젤 및 천연 가스 시스템에 존재한다. 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 디젤 엔진 시스템은 디젤 연료와 천연 가스 연료의 조합으로 작동하는 멀티 연료 엔진으로 변환된다. 바람직한 실시 예에서, 멀티 연료 시스템은 제1 연료로서 디젤에서 작동하고 제2 연료로서 천연 가스는 디젤과 결합되어 배기가스를 감소시킨다. 본 발명의 시스템은 또한 사용자가 표준 디젤 엔진에 연료를 공급하는데 드는 것보다 훨씬 적게 연료를 공급할 수 있도록 함으로써, 잠재적으로 엔진 효율의 극적인 증가를 야기할 수 있다.As shown in the accompanying drawings, for purposes of illustration, the present invention is present in dual diesel and natural gas systems for diesel combustion engines. According to one embodiment of the invention, the diesel engine system is converted to a multi-fuel engine operating on a combination of diesel fuel and natural gas fuel. In a preferred embodiment, the multi-fuel system operates on diesel as the first fuel and natural gas as the second fuel is combined with diesel to reduce the exhaust gas. The system of the present invention also allows a user to fuel much less than it would cost to fuel a standard diesel engine, potentially causing a dramatic increase in engine efficiency.

본 발명에 따르면, 기존의 디젤 엔진은 가능한 한 표준 디젤 엔진을 거의 개조하지 않고 개량될 수 있다. 예를 들어, 표준 디젤 엔진에 요구되는 추가는 천연 가스 및 연료 라인을 위한 탱크, 연료의 혼합을 위한 혼합 챔버, 마이크로 컨트롤러, 그리고 일 실시 예의 PCV 밸브 및 블로 바이 가스 필터뿐이다. 보정된(calibrated) 연료 분사기가 사용될 수 있지만, 이것들은 필요하지 않으며, 실제 엔진에는 추가 변경이 필요하지 않다.According to the invention, existing diesel engines can be retrofitted with as little modification as possible to standard diesel engines. For example, the only additions required for a standard diesel engine are tanks for natural gas and fuel lines, mixing chambers for mixing fuel, microcontrollers, and PCV valves and blow-by-gas filters in one embodiment. Calibrated fuel injectors can be used, but these are not needed and no further changes are required to the actual engine.

도 1을 참조하면, 이중 연료 시스템은 일반적으로 본 명세서에서 참조 번호 10으로 지칭된다. 차량(12)은 엔진(14), 연료 분사기 레일(24) 및 4개의 연료 분사기(26)를 구비하여 도시되어 있다. 대체로, 연료 분사 시스템은 구식 기화기(carburetor) 시스템을 대체하였다. 기화기는 흡입을 기반으로 엔진에 연료를 공급하고, 연료 분사 시스템은 직접 분사 스프레이를 통해 연료를 공급한다. 엔진의 연소 챔버에 분사되는 연료의 양은 엔진에 유입되는 공기량에 상응할 수 있어, 연료 분사 시스템이 엔진을 훨씬 더 효율적으로 만든다.Referring to FIG. 1, a dual fuel system is generally referred to herein by reference numeral 10. The vehicle 12 is shown with an engine 14, a fuel injector rail 24 and four fuel injectors 26. In general, fuel injection systems have replaced the old carburetor systems. The carburetor supplies fuel to the engine based on the intake, and the fuel injection system supplies fuel via direct injection spray. The amount of fuel injected into the combustion chamber of the engine can correspond to the amount of air entering the engine, so that the fuel injection system makes the engine much more efficient.

일반적으로, 연료 분사 시스템은 한 종류의 연료만으로 작동한다. 본 발명의 이중 연료 시스템은 천연 가스 연료뿐만 아니라 표준 디젤과도 기능한다. 이중 연료 시스템(10)은 기존의 차량에 개량될 수 있거나 공장에 새로운 차량에 설치 될 수 있다. 도 1에 도시된 차량(12)은 단지 예시적이고 설명을 위한 것이다. 본 발명의 시스템(10)은 다양한 차량에 사용될 수 있고, 실제로 차량의 일부가 아닌 디젤 엔진과 함께 사용될 수도 있다는 것을 알 수 있을 것이다.In general, fuel injection systems operate with only one type of fuel. The dual fuel system of the present invention functions with standard diesel as well as natural gas fuels. The dual fuel system 10 can be retrofitted into an existing vehicle or installed in a new vehicle at a factory. The vehicle 12 shown in FIG. 1 is merely illustrative and illustrative. It will be appreciated that the system 10 of the present invention may be used in a variety of vehicles and may also be used with a diesel engine that is not actually part of the vehicle.

본 발명의 시스템(10)은 표준 디젤 탱크(16)뿐만 아니라 별도의 천연 가스 탱크(18)를 필요로 한다. 천연 가스 탱크(18)는 탄소 섬유로 제조되거나, 또는 펑크 저항성이며 가압하에서 물질을 운반할 수 있는 다른 물질로 제조될 수 있다. The system 10 of the present invention requires a separate natural gas tank 18 as well as a standard diesel tank 16. The natural gas tank 18 may be made of carbon fiber or of other materials that are puncture resistant and capable of carrying the material under pressure.

전형적으로, 천연 가스 탱크(18)가 차량의 충분히 넓은 공간, 차량(12)의 하부 구조, 또는 탱크(18)가 차량(12)의 안전성 및 기능성을 손상시키지 않도록 적합한 다른 장소에 장착되도록 차량은 개량된다.Typically, the vehicle is mounted such that the natural gas tank 18 is mounted in a sufficiently large space of the vehicle, the undercarriage of the vehicle 12, or in another location suitable so that the tank 18 does not impair the safety and functionality of the vehicle 12. Is improved.

도 2를 참조하면, 전형적인 엔진의 부분 단면도 및 개략도가 도시된다. 흡기 캠 샤프트(42)가 위로 당겨지면서 공기는 흡기 매니 폴드(30)를 통해 연소 챔버(38) 내로 수용된다. 이것은 공기를 흡입하는 데 필요한 진공을 생성한다. 흡기 캠 샤프트(42)가 하강하면, 연료 분사기(26)에 의해 연료가 연소 챔버(38) 내로 분사된다. 연료 분사기(26)는 기본적으로 분무기로서 작용하여, 피스톤(32)이 크랭크 샤프트(36)에 의해 상승되어 점화 지점으로 연료를 압축함에 따라 글로 플러그(glow plug)(40)에 의해 쉽게 점화되는 연료의 미세 스프레이를 생성한다. 결과적인 연소는 피스톤(32)을 크랭크 케이스(34) 내로 가압하고, 차례대로 크랭크 샤프트(36)를 회전시킨다. 이 지점에서, 배기 캠 샤프트(44)는 배기 매니 폴드(46)를 통해 연소 챔버(38) 밖으로 배기를 시키는데 필요한 진공을 생성하도록 끌어 당긴다. 2, a partial cross-sectional view and schematic view of a typical engine is shown. As the intake cam shaft 42 is pulled up, air is received into the combustion chamber 38 through the intake manifold 30. This creates the vacuum needed to inhale the air. When the intake cam shaft 42 is lowered, fuel is injected into the combustion chamber 38 by the fuel injector 26. The fuel injector 26 basically acts as a nebulizer so that the fuel is easily ignited by a glow plug 40 as the piston 32 is lifted by the crankshaft 36 and compresses the fuel to the ignition point. To generate a fine spray. The resulting combustion presses the piston 32 into the crankcase 34 and in turn rotates the crankshaft 36. At this point, the exhaust camshaft 44 is pulled through the exhaust manifold 46 to create the vacuum necessary to exhaust the combustion chamber 38.

연료 분사기(26)는 탱크(16)로부터 디젤 연료(52) 및/또는 탱크(18)로부터 천연 가스(54)가 공급되는 팽창 및 혼합 챔버(20)로부터 연료 공급 라인(50)에 의해 제공된다. 전형적으로, 엔진은 공급 라인(52) 단독으로부터의 디젤 연료, 또는 라인(52)으로부터의 디젤 연료와 라인(54)으로부터의 천연 가스의 조합 중 어느 하나에서 작동 할 것이다.The fuel injector 26 is provided by the fuel supply line 50 from the expansion and mixing chamber 20 from which the diesel fuel 52 from the tank 16 and / or the natural gas 54 from the tank 18 is supplied. . Typically, the engine will operate on either diesel fuel from supply line 52 alone or a combination of diesel fuel from line 52 and natural gas from line 54.

호스 또는 연료 공급 라인(28)은 디젤 및 천연 가스 탱크(16, 18)를 혼합 및 팽창 챔버(20)와 상호 연결시킨다. 도 3을 참조하면, 탱크(16)로부터의 디젤 연료 공급은 혼합 및 팽창 챔버(20)에 연결된 그 공급 라인(52)과 함께 도시되어 있다. 유사하게, 천연 가스 공급 탱크(18)는 혼합 및 팽창 챔버(20)에 연결된 공급 라인(54)과 함께 도시되어 있다. 팽창 및 혼합 챔버(20)에서, 연료는 적절한 혼합 및 사용을 위해 필요에 따라 통기되고 컨디셔닝된다. 공급되는 각 연료의 비율은 엔진 파라미터에 따라 달라질 수 있다. 연료는 혼합 챔버(20)에서 가열되거나 냉각 될 수 있다. 혼합되고 컨디셔닝 된 연료는 연료 인젝터(26) 자체로 이르는 구멍(56)을 갖는 도시된 연료 분사기 레일(24)과 같은 엔진에 직접적으로 라인(50)을 통해 보내진다. 전자 제어 유닛(ECU)(58)은 연료 분사기(26)에 연료 분사시기와 연료 분사량을 알려준다. ECU(58)는 전형적으로 차량의 컴퓨터 제어 시스템의 일부이다. 혼합 연료가 실린더 및 연소 챔버(38) 내로 도입되기 위해, 공기의 일부와 혼합되는 흡기 매니 폴드(30)에 전달되는 것도 본 발명에 의해 고려된다.A hose or fuel supply line 28 interconnects the diesel and natural gas tanks 16, 18 with the mixing and expansion chamber 20. Referring to FIG. 3, the diesel fuel supply from the tank 16 is shown with its supply line 52 connected to the mixing and expansion chamber 20. Similarly, natural gas supply tank 18 is shown with supply line 54 connected to mixing and expansion chamber 20. In the expansion and mixing chamber 20, the fuel is vented and conditioned as needed for proper mixing and use. The proportion of each fuel supplied can vary depending on engine parameters. The fuel may be heated or cooled in the mixing chamber 20. The mixed and conditioned fuel is sent via line 50 directly to an engine, such as the illustrated fuel injector rail 24 having a hole 56 leading to the fuel injector 26 itself. The electronic control unit (ECU) 58 informs the fuel injector 26 of the fuel injection timing and the fuel injection amount. The ECU 58 is typically part of the computer control system of the vehicle. It is also contemplated by the present invention that the mixed fuel is delivered to the intake manifold 30 which is mixed with a portion of the air for introduction into the cylinder and combustion chamber 38.

도 4를 참조하면, 본 발명의 시스템의 개략도가 도시된다. 디젤 연료(16) 및 천연 가스 연료(18)의 공급물은 팽창 및 혼합 챔버(20)로 공급된다. 센서 입력을 갖는 마이크로 컨트롤러(60)는 임의의 주어진 시간에 천연 가스 연료에 대한 디젤 연료의 비율을 결정하는데 사용된다. 통기, 가압, 가열 또는 냉각 등과 같은 혼합 연료의 컨디셔닝도 마이크로 컨트롤러(60)에 의해 제어된다. 마이크로 컨트롤러(60)는 ECU(58)와는 별도의 마이크로 컨트롤러일 수 있지만, ECU(58) 또는 수정된 ECU(58)를 포함할 수도 있다. 4, a schematic diagram of the system of the present invention is shown. Feeds of diesel fuel 16 and natural gas fuel 18 are fed to expansion and mixing chamber 20. Microcontroller 60 with sensor input is used to determine the ratio of diesel fuel to natural gas fuel at any given time. Conditioning of the mixed fuel, such as aeration, pressurization, heating or cooling, is also controlled by the microcontroller 60. The microcontroller 60 may be a microcontroller separate from the ECU 58, but may also include an ECU 58 or a modified ECU 58.

도 5를 참조하면, 제어기(58 및/또는 60)는 이들 결정을 행하기 위한 센서 입력을 갖는다. 센서는 엔진 온도 센서(62), 배터리 센서(64), PCV 밸브 센서(66), 엔진 RPM 센서(68), 가속도계 센서(70) 및 배기 센서(72)를 포함 할 수 있다. 일반적으로 차량에서 발견되고 ECU(58)에 데이터 및 신호를 제공하는 다른 센서가 또한 사용될 수 있다. 실제로, 센서로부터의 데이터는 마이크로 컨트롤러(60) 또는 ECU(58)에 직접 공급될 수 있으며, ECU(58)는 마이크로 컨트롤러(60)에 데이터를 공급한다.5, controller 58 and / or 60 have sensor inputs for making these decisions. The sensor may include an engine temperature sensor 62, a battery sensor 64, a PCV valve sensor 66, an engine RPM sensor 68, an accelerometer sensor 70, and an exhaust sensor 72. Other sensors generally found in vehicles and providing data and signals to the ECU 58 may also be used. Indeed, the data from the sensors can be supplied directly to the microcontroller 60 or the ECU 58, and the ECU 58 supplies the data to the microcontroller 60.

도 11에 도시된 바와 같이, 시스템의 다른 실시 예는 다양한 구성 요소에 대한 무선 특징을 포함할 수 있다. 디젤 연료 공급부(16) 및 천연 가스 연료 공급부(18) 각각은 연료 레벨 센서(16a, 18a)를 포함할 수 있다. 또한, 각각의 연료 공급부(16, 18)는 연료 레벨 센서(16a, 18a)에 의해 얻어진 정보를 전달하도록 구성된 무선 안테나(16b, 18b)를 포함할 수 있다. 연료 레벨 센서(16a, 18a)는 정보를 계기판(dash) 장착 모니터 또는 스마트 폰(116)과 같은 디스플레이 장치에 전달할 수 있다. 이러한 무선 구성의 목적은 시스템의 애프터 마켓 설치를 허용하여 엔진 또는 자동차의 OEM 시스템에 직접 배선하지 않아도 되도록 하는 것이다.As shown in FIG. 11, another embodiment of a system may include wireless features for various components. Each of the diesel fuel supply unit 16 and the natural gas fuel supply unit 18 may include fuel level sensors 16a and 18a. In addition, each fuel supply 16, 18 may include wireless antennas 16b, 18b configured to convey information obtained by fuel level sensors 16a, 18a. Fuel level sensors 16a and 18a may communicate information to a dash-mounted monitor or display device, such as smartphone 116. The purpose of this wireless configuration is to allow aftermarket installation of the system so that there is no need to wire directly to the engine or OEM system of the vehicle.

마이크로 컨트롤러(60)는 또한 무선 통신을 가능하게 하는 안테나(60a)를 포함할 수 있다. 마이크로 컨트롤러(60)는 센서(16a, 18a)로부터 연료 레벨 정보를 무선으로 수신하고, 그 정보를 사용하여 각각의 남은 양에 기초하여 혼합 챔버(20)로 도입 된 천연 가스 연료에 대한 디젤 연료의 비율을 제어할 수 있다. 계기판에 장착 모니터 또는 스마트 폰(116)은 또한 터치 스크린, 버튼 또는 유사한 입력 장치와 같은 수동 입력을 수신하여, 혼합 챔버(20)에서 천연 가스에 대한 디젤 연료의 비율을 수동으로 제어하도록 제어 신호를 마이크로 컨트롤러(60)에 전송할 수 있다. 계기판 장착 모니터 또는 스마트 폰(116)에는 연료 비율의 수동 제어를 허용하는 그래픽 사용자 인터페이스를 제공하는 어플리케이션이 구비될 수 있다. 동일한 앱을 물리적 조작을 요구하지 않고 연료 비율의 전환을 제어하기 위해 음성 명령에 응답하도록 프로그래밍할 수도 있다.The microcontroller 60 may also include an antenna 60a that enables wireless communication. Microcontroller 60 wirelessly receives fuel level information from sensors 16a and 18a and uses that information to determine diesel fuel for natural gas fuel introduced into mixing chamber 20 based on each remaining amount. You can control the rate. The monitor or smartphone 116 mounted on the instrument panel also receives a manual input, such as a touch screen, a button or similar input device, to provide a control signal to manually control the ratio of diesel fuel to natural gas in the mixing chamber 20. It can transmit to the microcontroller 60. The instrument panel mounted monitor or smartphone 116 may be equipped with an application that provides a graphical user interface that allows manual control of the fuel ratio. The same app can also be programmed to respond to voice commands to control the change in fuel ratio without requiring physical manipulation.

시스템은 또한 증가된 토크, 증가된 부하 또는 증가된 고도와 같은 엔진 상태를 검출하기 위해 엔진 센서(62-72)를 사용할 수 있다. 이러한 경우, 마이크로 컨트롤러(60)는 디젤 연료 및 천연 가스 연료의 비율을 보다 유리한 혼합물이 되도록 조정할 수 있다. 이러한 엔진 조건은 혼합물 중 더 많은 양의 디젤 연료로부터 이익을 얻는다. 시스템은 증가 된 토크, 증가 된 하중 및/또는 증가 된 고도 중 하나 이상의 감지에 기초하여 연료 비율을 자동 전환하도록 구성될 수 있다.The system may also use engine sensors 62-72 to detect engine conditions such as increased torque, increased load or increased altitude. In this case, the microcontroller 60 can adjust the ratio of diesel fuel and natural gas fuel to be a more advantageous mixture. These engine conditions benefit from higher amounts of diesel fuel in the mixture. The system may be configured to automatically switch fuel ratios based on detection of one or more of increased torque, increased load, and / or increased altitude.

다시 도 3을 참조하면, 본 발명은 조합되고 혼합된 디젤 및 천연 가스 연료를 엔진의 실린더의 연소 챔버에 공급하도록 설계된 고유한 연료 분사기 레일(24)의 사용을 고려함을 알 것이다. 이러한 경우에, 이미 사전 혼합된 연료 공급물을 공급하기 위해 엔진의 각 실린더의 각각의 연소 챔버에서 단일 연료 분사기(26)가 사용될 것으로 여전히 고려된다. 엔진의 차량 또는 엔진을 개량하는 복잡성 및 비용을 최소화하도록 엔진을 가능한 한 적게 변경하기 위해, 기존 연료 흡기 및 분사 시스템을 사용하는 것 또한 본 발명에 의해 고려된다.Referring again to FIG. 3, it will be appreciated that the present invention contemplates the use of a unique fuel injector rail 24 designed to supply the combined and mixed diesel and natural gas fuel to the combustion chamber of the engine's cylinder. In this case, it is still contemplated that a single fuel injector 26 will be used in each combustion chamber of each cylinder of the engine to supply the already premixed fuel feed. It is also contemplated by the present invention to use existing fuel intake and injection systems to change the engine as little as possible to minimize the complexity and cost of retrofitting the vehicle or engine of the engine.

도 4 및 도 5를 참조하면, 특히 바람직한 실시 예에서, 마이크로 컨트롤러(60)에 의해 제어되는 PCV 밸브(74)는 엔진 크랭크 케이스(34)로부터 인출되어 연소를 위해 엔진에 공급되는 블로 바이 가스의 흐름을 조절한다. 이는 예를 들어 PCV 밸브(74)의 디지털 제어를 통해 연소 엔진에서 엔진 진공을 조절함으로써 수행될 수 있다. 제어기(58 및/또는 60)에 의해 센서(62-72)로부터 얻어진 데이터는 오일 필터(76)뿐만 아니라 PCV 밸브(74)를 조절하는데 사용될 수 있다. 4 and 5, in a particularly preferred embodiment, the PCV valve 74 controlled by the microcontroller 60 is drawn from the engine crankcase 34 and blown off of the blow-by gas supplied to the engine for combustion. Adjust the flow This can be done, for example, by adjusting the engine vacuum in the combustion engine via digital control of the PCV valve 74. Data obtained from the sensors 62-72 by the controller 58 and / or 60 can be used to regulate the PCV valve 74 as well as the oil filter 76.

도 4에 도시된 바와 같이, 필터(76)는 블로 바이 가스를 필터링하는데 사용되고, 여과된 오일을 엔진(14)의 크랭크 케이스(34)로 되돌려 보내고, 디젤 및/또는 천연 가스 연료와 결합되도록 팽창 챔버(20) 내로 여과된 블로 바이 가스를 도입하는 것과 같이, 여과된 순수 블로 바이 가스를 엔진에서 연소되도록 PCV 밸브(74)로 공급한다. 도 11은 안테나(74a)를 포함하는 PCV 밸브(74)를 도시한다. 이 안테나(74a)에 의해 PCV 밸브(74)의 상태(개폐)는 마이크로 컨트롤러(60)에 의해 무선으로 감시될 수 있다. 마이크로 컨트롤러(60)는 또한 엔진(14)의 감지된 상태에 기초하여 PCV 밸브(74)의 상태를 무선으로 제어할 수 있다.As shown in FIG. 4, the filter 76 is used to filter the blow-by gas, return the filtered oil to the crankcase 34 of the engine 14, and expand to combine with diesel and / or natural gas fuel. The filtered pure blow by gas is fed to the PCV valve 74 for combustion in the engine, such as by introducing filtered blow by gas into the chamber 20. 11 shows a PCV valve 74 that includes an antenna 74a. The state (opening and closing) of the PCV valve 74 can be wirelessly monitored by the microcontroller 60 by this antenna 74a. The microcontroller 60 may also wirelessly control the state of the PCV valve 74 based on the sensed state of the engine 14.

본 명세서의 도면에 도시된 오일 필터(76)는 통상의 오일 필터에 더하여 오염 물질을 제거하기 위해 오일 자체가 여과된다. 대신에, 이 필터(76)는 크랭크 케이스로부터 제거된 블로 바이 가스로부터 오일을 여과하기 위한 것이다. 통상적으로 원통형인 필터(76)는 필요에 따라 제 위치에 고정되거나 제자리로 나사 결합 될 수 있다. 시판되는 분리기(separator) 또는 오일 필터 또는 본 명세서에 도시되고 설명된 고유하게 설계된 필터(76)로 기성품(off-the-shelf)이 사용될 수 있다. 크랭크 케이스로 되돌아 온 오일이 여과되고 더 나은 효능 및 수명을 갖도록, 오일로부터의 불순물이 제거될 수 있지만, 오일 또는 오염 물질을 연소 챔버로 도입시키지 않기 위해 본 발명에서 특히 중요한 관심사는 블로 바이 가스로부터 액체 오일을 제거하는 것이고, 이는 감소된 배기가스 대신에 증가된 배기가스를 초래할 것이다.The oil filter 76 shown in the drawings herein is filtered by the oil itself to remove contaminants in addition to the conventional oil filter. Instead, this filter 76 is for filtering oil from blow by gas removed from the crankcase. The generally cylindrical filter 76 may be fixed in place or screwed into place as needed. Off-the-shelf may be used with a commercially available separator or oil filter or the uniquely designed filter 76 shown and described herein. Although oil from the oil can be removed so that the oil returned to the crankcase is filtered and has better efficacy and longevity, a particularly important concern in the present invention is to avoid oil or contaminants into the combustion chamber from blow-by gas. It is to remove the liquid oil, which will result in increased exhaust gas instead of reduced exhaust gas.

도 6을 참조하면, 엔진(14)의 개략도와 PCV 밸브(74)와 함께 블로 바이 필터(76)의 작동이 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 블로 바이 필터(76) 및 PCV 밸브(74)는 엔진(14)의 크랭크 케이스(34)와 흡기 매니 폴드(30) 및 엔진(14)의 연료 라인(50) 사이의 재순환 라인(75)과 연결되도록 배치된다. 디젤 엔진에서, 흡기 매니 폴드(30)는 연료 라인(50) 및 공기 라인(78)을 통해 연료 및 공기의 혼합물을 수용한다. 연료 라인(50)은 또한 연소 챔버(38)로의 직접 분사용 연료를 제공한다. 가솔린 엔진에서, 연료 라인(50)은 연료를 연소 챔버(38)로 직접 분사하지 않고, 연료 라인(50)은 흡기 매니 폴드(30)에만 연결된다. 공기 필터(80)는 피스톤(32)이 실린더(84) 내에서 상사점으로부터 아래로 하강함에 따라 흡기 매니 폴드(30)를 통해 피스톤 실린더 및 연소 챔버(38)로 전달되는 신선한 공기(82)를 수용한다. 피스톤(32)이 실린더(84) 내에서 아래쪽으로 하강함에 따라, 연소 챔버(38) 내에 진공이 생성된다. 따라서, 크랭크 샤프트(36)와 타이밍된 속도로 회전하는 흡기 캠 샤프트(42)는 입력 밸브(88)를 개방하여 흡기 매니 폴드(30)에 엔진 진공을 가하도록 설계된다. 따라서, 공기는 흡기 매니 폴드(30)로부터 연소 챔버(38)로 흡입된다.Referring to FIG. 6, there is shown a schematic of the engine 14 and the operation of the blow-by filter 76 with the PCV valve 74. As shown, blow-by filter 76 and PCV valve 74 are recirculation line between crankcase 34 of engine 14 and intake manifold 30 and fuel line 50 of engine 14. It is arranged to be connected with 75. In a diesel engine, the intake manifold 30 receives a mixture of fuel and air via fuel line 50 and air line 78. Fuel line 50 also provides fuel for direct injection into combustion chamber 38. In a gasoline engine, the fuel line 50 does not directly inject fuel into the combustion chamber 38, and the fuel line 50 is connected only to the intake manifold 30. The air filter 80 receives fresh air 82 delivered to the piston cylinder and combustion chamber 38 through the intake manifold 30 as the piston 32 descends from top dead center within the cylinder 84. Accept. As the piston 32 descends downward in the cylinder 84, a vacuum is created in the combustion chamber 38. Thus, the intake cam shaft 42 that rotates at a speed timed with the crankshaft 36 is designed to open the input valve 88 to apply engine vacuum to the intake manifold 30. Thus, air is sucked into the combustion chamber 38 from the intake manifold 30.

일단 피스톤(32)이 피스톤 실린더의 바닥에 있으면, 진공 효과는 끝나고 공기는 더이상 흡기 매니 폴드(30)로부터 연소 챔버(38)로 흡입되지 않는다. 이 시점에서, 피스톤(32)은 피스톤 실린더(84) 위로 다시 움직이기 시작하고, 연소 챔버(38) 내의 공기는 압축된다. 디젤 엔진에서, 연료는 연료 라인(50)으로부터 연소 챔버(38) 내로 직접 분사된다. 이러한 분사는 압축 공기 라인(90)으로부터 더 압축된 공기에 의해 추가로 도움을받을 수 있다. 압축 공기 라인(90)은 가솔린 엔진에 존재하지 않는다. 연소 챔버(38) 내의 공기 및 연료가 압축되면, 연료가 점화되어 연소될 때까지 가열된다.Once the piston 32 is at the bottom of the piston cylinder, the vacuum effect is over and air is no longer drawn from the intake manifold 30 into the combustion chamber 38. At this point, the piston 32 begins to move over the piston cylinder 84 again, and the air in the combustion chamber 38 is compressed. In a diesel engine, fuel is injected directly from the fuel line 50 into the combustion chamber 38. Such injection may be further assisted by more compressed air from the compressed air line 90. Compressed air line 90 is not present in the gasoline engine. When air and fuel in the combustion chamber 38 are compressed, the fuel is ignited and heated until it is combusted.

연소 챔버(38)에서 점화된 연료/공기의 급격한 팽창은 피스톤(36)이 실린더(84) 내에서 아래쪽으로 움직이도록 한다. 연소 후에, 배기 캠 샤프트(44)는 연소 가스를 연소 챔버(38)로부터 배기 매니 폴드(46) 밖으로 배출시키도록 배기 밸브(92)를 개방한다.Rapid expansion of the fuel / air ignited in the combustion chamber 38 causes the piston 36 to move downward in the cylinder 84. After combustion, the exhaust cam shaft 44 opens the exhaust valve 92 to exhaust combustion gas from the combustion chamber 38 out of the exhaust manifold 46.

전형적으로, 연소 사이클 중에, 과잉 배기 가스(exhaust gas)는 피스톤(32)의 헤드(96)에 장착 된 한 쌍의 피스톤 링(94)에 의해 미끄러진다. 이들 "블로 바이 가스"는 고압 및 고온 가스로서 크랭크 케이스(34)에 진입한다. 시간이 지남에 따라, 탄화수소, 일산화탄소, 아산화질소 및 이산화탄소와 같은 유해 배기 가스는 가스 상태로부터 응축되어 크랭크 케이스(34)의 내부를 코팅할 수 있고 크랭크 케이스(34) 내의 기계 장치를 윤활시키는 오일(95)과 혼합될 수 있다. 전술한 바와 같이, PCV 밸브(74)는 엔진(14)에 의해 재연소되기 위해 크랭크 케이스(34)로부터 이들 블로 바이 가스를 재순환시키도록 설계된다. 이는 크랭크 케이스(34)와 흡기 매니 폴드(30) 사이의 압력차를 사용함으로써 달성된다. 이 과정은 마이크로 컨트롤러에 의해 디지털 방식으로 조정될 수 있다.Typically, during the combustion cycle, excess gas is slipped by a pair of piston rings 94 mounted to the head 96 of the piston 32. These "blow by gas" enter the crankcase 34 as high pressure and hot gas. Over time, harmful exhaust gases such as hydrocarbons, carbon monoxide, nitrous oxide and carbon dioxide can condense from the gaseous state to coat the interior of the crankcase 34 and to lubricate the mechanism within the crankcase 34. 95). As noted above, the PCV valve 74 is designed to recycle these blow-by gases from the crankcase 34 to be reburned by the engine 14. This is accomplished by using a pressure difference between the crankcase 34 and the intake manifold 30. This process can be digitally adjusted by the microcontroller.

PCV 밸브(74)는 흡기 매니 폴드(30)와 크랭크 케이스(34) 사이의 진공이 충분히 강할 때 블로 바이 가스가 밸브(74)를 통과하는 것을 허용하도록 개방되는 단방향 체크 밸브(도시하지 않음)를 포함한다. 체크 밸브가 개방된 상태에서, 블로 바이 가스는 PCV 밸브(74)를 통과하여 흡기 매니 폴드(30)를 통해 재순환된다. 체크 밸브는 연료 효율성을 높이기 위해 마이크로 컨트롤러로 제어될 수도 있다.The PCV valve 74 includes a unidirectional check valve (not shown) that opens to allow blow-by gas to pass through the valve 74 when the vacuum between the intake manifold 30 and the crankcase 34 is sufficiently strong. Include. With the check valve open, the blow-by gas passes through the PCV valve 74 and is recycled through the intake manifold 30. The check valve can also be controlled by a microcontroller to increase fuel efficiency.

블로우 바이 가스는 순수한 연료 증기가 아니다. 오히려, 점화되지 않은 연료가 피스톤 링(94)을 지나서 크랭크 케이스(34) 내로 끌려들어 갈 때, 연료 증기는 크랭크 케이스(34) 내의 기계 장치를 윤활시키는 오일(95)과 혼합된다. 시간이 지남에 따라, 탄화수소, 일산화탄소, 아산화 질소 및 이산화탄소와 같은 유해 배기 가스는 가스 상태로부터 응축되어 오일(95) 및 연료 증기와 혼합될 수 있다. 따라서, 생성된 블로 바이 가스는 유해한 불순물을 함유하여 엔진에서 재연소하기에 부적합하다. 디젤 엔진에서, 디젤 연료는 휘발유보다 많은 오일을 함유하고 있기 때문에 블로 바이 가스가 훨씬 더 기름지다. 기름지고 질퍽한(sludgy) 블로우 바이 가스는 재연소용으로 적합하지 않을 뿐만 아니라, PCV 밸브(74)를 굳어버리게 하여 블로우 바이 가스를 전혀 재활용할 수 없게 한다. Blow by gas is not pure fuel vapor. Rather, when unignited fuel is drawn into the crankcase 34 past the piston ring 94, fuel vapor is mixed with oil 95 to lubricate the mechanism in the crankcase 34. Over time, harmful exhaust gases such as hydrocarbons, carbon monoxide, nitrous oxide and carbon dioxide can condense out of the gaseous state and mix with oil 95 and fuel vapors. Therefore, the blow-by gas produced contains harmful impurities and is not suitable for reburn in the engine. In diesel engines, blow-by gas is much more oily because diesel fuel contains more oil than gasoline. The oily, sluggy blow-by gas is not only suitable for reburn, but also hardens the PCV valve 74, making it impossible to recycle the blow-by gas at all.

따라서, 본 발명은 블로 바이 가스가 PCV 밸브(74)로 들어가기 전에 블로 바이 가스로부터 불순물을 제거하기 위한 필터(76)를 포함한다. 블로우 바이 필터(76)는 또한 여과된 엔진 오일(95)을 더 사용하기 위해 리턴 라인(77)에 의해 크랭크 케이스(34) 내로 되돌려 보낸다. 일 실시 예에서, 체크 밸브가 크랭크 케이스 내로 오일을 복귀시키는데 사용된다. 이는 처리되지 않은 오일이 필터(76)의 오일 배출 포트로 들어가는 것을 방지한다. 필터(76)가 가득 차 있는지를 검출하는데 센서가 사용될 수 있고, 정화 시스템은 OEM에 의지하여 사용될 수 있다. 경보, LED 조명 등을 포함한 경고 시스템을 사용하여 작업자에게 그러한 상황을 알릴 수 있다.Thus, the present invention includes a filter 76 for removing impurities from the blow by gas before the blow by gas enters the PCV valve 74. Blow-by filter 76 is also sent back into crankcase 34 by return line 77 for further use of filtered engine oil 95. In one embodiment, a check valve is used to return oil into the crankcase. This prevents untreated oil from entering the oil drain port of the filter 76. A sensor can be used to detect if filter 76 is full, and the purification system can be used to rely on the OEM. Warning systems, including alarms and LED lights, can be used to inform the operator of such situations.

블로 바이 필터(76)는 특히 도 7 내지 도 10에 도시되어 있다. 도 7에서는, 블로 바이 필터(76)가 측면도로 도시되어 있다. 블로 바이 필터(76)는 폐쇄 상부 또는 덮개(100) 및 바닥부(102)를 갖는 캐니스터(98)를 포함한다. 캐니스터(98)는 금속, 플라스틱, 또는 고온, 고압 작업에서의 사용에 적합한 임의의 다른 재료 또는 합성물로 제조될 수 있다. 캐니스터(98)의 폐쇄 상부(100)는 블로 바이 흡기 포트(104) 및 연료 증기 배출 포트(106)를 포함한다. 블로 바이 흡기 포트(104)는 캐니스터(98)의 내부로 블로 바이 가스를 수용한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 연료 증기 배출 포트(106)는 정제된 블로 바이 가스를 캐니스터(98)의 내부로부터 PCV 밸브(74)로 배출시킨다.Blow-by filter 76 is shown in particular in FIGS. 7-10. In FIG. 7, the blow by filter 76 is shown in a side view. Blow-by filter 76 includes canister 98 having a closed top or lid 100 and a bottom 102. Canister 98 may be made of metal, plastic, or any other material or composite suitable for use in high temperature, high pressure operation. The closed top 100 of the canister 98 includes a blow by intake port 104 and a fuel vapor discharge port 106. The blow-by intake port 104 receives blow-by gas into the canister 98. As shown in FIG. 6, fuel vapor discharge port 106 discharges purified blow-by gas from the interior of canister 98 to PCV valve 74.

도 7에 도시 된 바와 같이, 캐니스터(98)의 폐쇄 상부(100)는 일반적으로 캐니스터(98)로부터 제거 가능하지 않다. 그러나, 캐니스터(98)의 바닥부(102)는 클램프(110)를 갖는 제거 가능한 커버(108)를 포함한다. 제거 가능한 커버(108)는 정화된 오일(95)이 엔진(14)의 크랭크 케이스(34)로 다시 배출되게 하는 오일 배출 포트(112)를 포함한다. 도 8 및 도 9는 오일 필터 캐니스터(98)의 상부(100) 및 하부(102)를 도시하는도 7의 영역 "8" 및 "9"의 확대도이다. 도 9를 참조하면, 오일 배출 포트(112)는 차량(12)에 대해 장착될 때 블로 바이 필터(76)의 각도를 확인하기 위해 제거 가능한 커버(108)의 중심으로부터 오프셋 될 수 있다. 제거 가능한 커버(108)는 캐니스터(98)의 내부로 쉽게 접근할 수 있게 하여, 캐니스터(98)의 내용물을 쉽게 청소하고 교체할 수 있게 한다.As shown in FIG. 7, the closed top 100 of canister 98 is generally not removable from canister 98. However, the bottom portion 102 of the canister 98 includes a removable cover 108 with a clamp 110. The removable cover 108 includes an oil drain port 112 that allows the purified oil 95 to be drained back to the crankcase 34 of the engine 14. 8 and 9 are enlarged views of regions " 8 " and " 9 " in FIG. 7, showing the top 100 and bottom 102 of oil filter canister 98. FIG. Referring to FIG. 9, the oil discharge port 112 may be offset from the center of the removable cover 108 to ascertain the angle of the blow-by filter 76 when mounted relative to the vehicle 12. The removable cover 108 provides easy access to the interior of the canister 98, so that the contents of the canister 98 can be easily cleaned and replaced.

도 10을 참조하면, 블로 바이 필터(76)가 절개된 측면도로 도시되어 있다. 여기서, 필터링 어셈블리(114)가 상세히 도시된다. 필터링 어셈블리(114)는 상이한 게이지의 금속 메쉬(86)의 다중 층을 포함한다. 이러한 금속 메쉬(86) 층은 커버(108)를 제거한 후에 캐니스터의 개방 단부를 통해 캐니스터(98) 내로 로딩된다. 금속 메쉬(86) 층은 동일한 유형의 금속이거나 상이한 유형의 금속일 수 있다. 사용될 수 있는 금속의 유형은 강철, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 구리, 황동, 청동 등을 포함하지만 이에 국한되지는 않는다.Referring to FIG. 10, a blow-by filter 76 is shown in a cutaway side view. Here, the filtering assembly 114 is shown in detail. The filtering assembly 114 includes multiple layers of metal mesh 86 of different gauges. This metal mesh 86 layer is loaded into the canister 98 through the open end of the canister after removing the cover 108. The metal mesh 86 layer can be the same type of metal or a different type of metal. Types of metals that may be used include, but are not limited to, steel, stainless steel, aluminum, copper, brass, bronze, and the like.

작동시에, 여과되지 않은 블로 바이 가스는 캐니스터(98)의 폐쇄된 상부(100)의 블로 바이 흡기 포트(104)에 의해 수용된다. 블로 바이 가스는 캐니스터(98) 내의 금속 메쉬(86) 층을 통해 순환하기 시작한다. 메쉬의 게이지 및 금속의 종류에 따라 상이한 오염물 및 불순물이 금속 메쉬(86)의 각 층에 포획된다. 더 큰 오염 물질은 금속 메쉬(86)의 더 큰 게이지에 의해 여과된다. 더 작은 오염 물질과 불순물은 금속 메쉬(86)의 더 미세한 게이지에 의해 여과된다. 마찬가지로, 일부 불순물은 특정 유형의 금속에 포획될 수 있다. 블로 바이 가스가 필터링 어셈블리(114)를 통과함에 따라, 2개의 주요 부산물, 즉 세정된 엔진 오일(95) 및 정제된 연료 증기를 남기고 오염물 및 불순물이 포획된다. 세정된 엔진 오일(95)은 결국 캐니스터(98)의 바닥부(102)에 모이고, 여기서 오일 배출 포트(112)를 통해 엔진(14)의 크랭크 케이스(34)로 다시 배출된다. 정제 된 연료 증기는 캐니스터(98)의 폐쇄 상부(100) 내의 연료 증기 배출 포트(106)를 통해 배출되어, PCV 밸브(74)로 전달되어 흡기 매니 폴드(30)를 통해 재순환되거나 엔진(14)의 연소 챔버(38)로 도입되기 전에 팽창 챔버에서 디젤 및/또는 천연 가스 연료 혼합물에 추가된다. In operation, unfiltered blow by gas is received by the blow by intake port 104 of the closed top 100 of the canister 98. Blow by gas begins to circulate through the layer of metal mesh 86 in canister 98. Different contaminants and impurities are captured in each layer of the metal mesh 86 depending on the gauge of the mesh and the type of metal. Larger contaminants are filtered by the larger gauge of the metal mesh 86. Smaller contaminants and impurities are filtered by the finer gauge of metal mesh 86. Likewise, some impurities may be trapped in certain types of metals. As the blow-by gas passes through the filtering assembly 114, contaminants and impurities are captured leaving behind two major byproducts: the cleaned engine oil 95 and the purified fuel vapors. The cleaned engine oil 95 eventually collects at the bottom 102 of the canister 98, where it is discharged back to the crankcase 34 of the engine 14 through the oil discharge port 112. The purified fuel vapor is discharged through the fuel vapor discharge port 106 in the closed top 100 of the canister 98 and delivered to the PCV valve 74 for recirculation through the intake manifold 30 or the engine 14. Is added to the diesel and / or natural gas fuel mixture in the expansion chamber before it is introduced into the combustion chamber 38.

필터링 어셈블리(114)가 주기적인 청소 및 유지 보수를 필요로 할 때, 클램프(110)를 잠금해제하고 캐니스터(98)의 하부로부터 커버(108)을 제거함으로써 필터링 어셈블리(114)는 캐니스터(98)로부터 쉽게 제거될 수 있다. 블로 바이 오일 필터(76)는 오일 및 다른 오염물이 새는 것을 방지하기 위해, 필요에 따라 캐니스터(98)와 제거 가능한 커버(108) 사이에 시일(seal)을 위해 시일 개스킷 등을 포함할 수 있음을 이해할 것이다. 본 발명은 필터링 어셈블리(114)의 오일 분리기/필터 요소를 교환할 때 프라이밍(priming)이 수반될 수 있음을 고려한다.When the filtering assembly 114 requires periodic cleaning and maintenance, the filtering assembly 114 is removed from the canister 98 by unlocking the clamp 110 and removing the cover 108 from the bottom of the canister 98. It can be easily removed from. Blow by oil filter 76 may include a seal gasket or the like for seal between canister 98 and removable cover 108 as needed to prevent leakage of oil and other contaminants. I will understand. The present invention contemplates that priming may be involved when exchanging the oil separator / filter element of the filtering assembly 114.

전산화된 컨트롤러(60)는 블로 바이 가스 및 PCV 밸브(74)의 필터링 프로세스를 모니터링하고, 정제된 블로 바이 가스가 PCV 밸브(74)를 통과하여 연료 라인(50), 팽창 및 혼합 챔버(20) 또는, 직접 공기 흡기 매니 폴드(30) 또는 공기 라인(78)으로 통과할지 여부 및 그 정도를 제어하는데 사용될 수 있다. 결국, 여과된 블로 바이 가스는 바람직하지 않은 배기가스를 보다 적게 생성하는 훨씬 청정한 가스를 제공한다.The computerized controller 60 monitors the filtering process of the blow by gas and the PCV valve 74, and the purified blow by gas passes through the PCV valve 74 to fuel line 50, the expansion and mixing chamber 20. Alternatively, it can be used to control whether and how much to pass directly to the air intake manifold 30 or the air line 78. As a result, the filtered blow-by gas provides a much cleaner gas that produces less undesirable exhaust gases.

여러 실시 예가 예시의 목적으로 상세하게 설명되었지만, 본 발명의 범위 및 사상을 벗어나지 않고 다양한 변형이 이루어질 수있다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구 범위 이외에는 제한되지 않는다.While various embodiments have been described in detail for purposes of illustration, various modifications may be made without departing from the scope and spirit of the invention. Accordingly, the invention is not limited except as by the appended claims.

Claims (29)

제1 공급 라인에 의해 연소 챔버에 유체적으로 연결되는 디젤 탱크를 갖는 디젤 엔진;
제2 공급 라인에 의해 상기 연소 챔버에 유체적으로 연결되는 천연 가스 탱크;
상기 제1 및 제2 공급 라인과 연결되도록 배치되는 혼합 챔버 - 상기 디젤 탱크로부터의 디젤 연료는 상기 천연 가스 탱크로부터의 천연 가스와 결합되어 상기 연소 챔버 이전에 멀티 연료 혼합물을 형성한다;
상기 혼합 챔버 및 상기 디젤 엔진의 작동 특성을 모니터링하는 센서에 연결되는 마이크로 컨트롤러 - 상기 마이크로 컨트롤러는 상기 멀티 연료 혼합물을 형성하기 위해, 상기 제1 공급 라인으로부터 상기 혼합 챔버로 진입하는 디젤 연료의 양 및 상기 제2 공급 라인으로부터 상기 혼합 챔버로 진입하는 천연 가스의 양을 선택적으로 조절한다;
상기 마이크로 컨트롤러에 무선으로 연결되는 상기 디젤 탱크 내의 디젤 레벨 센서와, 상기 마이크로 컨트롤러에 무선으로 연결되는 상기 천연 가스 탱크 내의 천연 가스 레벨 센서 - 상기 마이크로 컨트롤러는 상기 디젤 레벨 센서 및 상기 천연 가스 레벨 센서로부터의 신호에 응답하여 상기 멀티 연료 혼합물의 형성을 선택적으로 조절하도록 구성된다; 및
상기 디젤 엔진의 크랭크 케이스로부터 상기 혼합 챔버로 연장되는 재순환 라인과 연결되도록 배치되는 PCV 밸브를 포함하는 블로 바이 가스 시스템;을 포함하고,
상기 마이크로 컨트롤러는 엔진의 증가되는 토크, 증가되는 부하 또는 증가되는 고도에 응답하여 상기 제1 공급 라인으로부터 상기 혼합 챔버로 진입하는 디젤 연료의 양을 증가시키도록 구성되며,
엔진의 증가되는 토크, 증가되는 부하 또는 증가되는 고도는 상기 센서에 의한 상기 디젤 엔진의 작동 특성의 분석에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 멀티 연료 엔진 시스템.
A diesel engine having a diesel tank fluidly connected to the combustion chamber by a first supply line;
A natural gas tank fluidly connected to the combustion chamber by a second supply line;
A mixing chamber arranged to be connected with the first and second supply lines, wherein the diesel fuel from the diesel tank is combined with the natural gas from the natural gas tank to form a multi-fuel mixture before the combustion chamber;
A microcontroller connected to the mixing chamber and a sensor for monitoring the operating characteristics of the diesel engine, the microcontroller having an amount of diesel fuel entering the mixing chamber from the first supply line to form the multi-fuel mixture; Selectively adjust the amount of natural gas entering the mixing chamber from the second supply line;
A diesel level sensor in the diesel tank wirelessly connected to the microcontroller, and a natural gas level sensor in the natural gas tank wirelessly connected to the microcontroller, the microcontroller from the diesel level sensor and the natural gas level sensor And selectively adjust the formation of the multi-fuel mixture in response to a signal of; And
And a blow-by-gas system including a PCV valve disposed to be connected to a recirculation line extending from the crankcase of the diesel engine to the mixing chamber.
The microcontroller is configured to increase the amount of diesel fuel entering the mixing chamber from the first supply line in response to increasing torque, increasing load or increasing altitude of the engine,
The increased torque, the increased load or the increased altitude of the engine are determined by analysis of the operating characteristics of the diesel engine by the sensor.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 마이크로 컨트롤러로부터의 신호에 응답하여, 디젤 연료는 순수한 디젤에서 1:1의 비율의 범위로 상기 혼합 챔버에서 천연 가스와 결합되는 것을 특징으로 하는 멀티 연료 엔진 시스템.
The method of claim 1,
In response to a signal from the microcontroller, diesel fuel is combined with natural gas in the mixing chamber in a ratio of 1: 1 in pure diesel.
제1항에 있어서,
상기 천연 가스 탱크는 펑크 저항 물질 또는 탄소 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 연료 엔진 시스템.
The method of claim 1,
And the natural gas tank comprises a puncture resistant material or carbon fiber.
제1항에 있어서,
상기 천연 가스 탱크 및 상기 제2 공급 라인은 가압되는 것을 특징으로 하는 멀티 연료 엔진 시스템.
The method of claim 1,
The natural gas tank and the second supply line are pressurized.
제1항에 있어서,
상기 센서에 의해 모니터링되는 상기 작동 특성은 엔진 온도, 배터리 충전량, 엔진 RPM, 가속율, 배기 특성 및/또는 PCV 밸브 위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 연료 엔진 시스템.
The method of claim 1,
The operating characteristic monitored by the sensor includes engine temperature, battery charge, engine RPM, acceleration rate, exhaust characteristic and / or PCV valve position.
제1항에 있어서,
상기 블로 바이 가스 시스템의 상기 재순환 라인은 상기 크랭크 케이스와 상기 PCV 밸브 사이에 오일 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 연료 엔진 시스템.
The method of claim 1,
And said recirculation line of said blow by gas system further comprises an oil filter between said crankcase and said PCV valve.
제1항, 및 제4항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 디젤 엔진 상의 연료 분사기 레일과 상기 연료 분사기 레일로부터 상기 연소 챔버로 연장되는 연료 분사기를 더 포함하며,
상기 연료 분사기는 상기 마이크로 컨트롤러에 응답하는 것을 특징으로 하는 멀티 연료 엔진 시스템.
The method according to any one of claims 1 and 4 to 8,
Further comprising a fuel injector rail on the diesel engine and a fuel injector extending from the fuel injector rail to the combustion chamber,
And the fuel injector is responsive to the microcontroller.
제1항에 있어서,
상기 마이크로 컨트롤러, 디젤 레벨 센서 및 천연 가스 레벨 센서에 무선으로 연결되는 디스플레이 장치를 더 포함하고,
상기 디스플레이 장치는 상기 디젤 탱크 내의 디젤 연료의 레벨, 상기 천연 가스 탱크 내의 천연 가스의 레벨, 및 상기 혼합 챔버 내의 상기 멀티 연료 혼합물 내의 천연 가스에 대한 디젤 연료의 비율을 표시하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 멀티 연료 엔진 시스템.
The method of claim 1,
And a display device wirelessly connected to the microcontroller, the diesel level sensor and the natural gas level sensor.
The display device is configured to display a level of diesel fuel in the diesel tank, a level of natural gas in the natural gas tank, and a ratio of diesel fuel to natural gas in the multi-fuel mixture in the mixing chamber. Multi fuel engine system.
제10항에 있어서,
상기 디스플레이 장치는 스마트 폰 또는 대시 보드 탑재형 모니터를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 연료 엔진 시스템.
The method of claim 10,
The display device is a multi-fuel engine system, characterized in that it comprises a smart phone or dashboard mounted monitor.
제10항에 있어서,
상기 디스플레이 장치는 상기 멀티 연료 혼합물의 형성을 수동으로 조절하기 위해, 사용자 입력을 수신하고 상기 마이크로 컨트롤러에 제어 신호를 전송하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 멀티 연료 엔진 시스템.
The method of claim 10,
And the display device is configured to receive a user input and send a control signal to the microcontroller to manually adjust the formation of the multi-fuel mixture.
제12항에 있어서,
상기 디스플레이 장치는 터치 스크린, 버튼 또는 음성 인식에 의한 사용자 입력을 수신하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 멀티 연료 엔진 시스템.
The method of claim 12,
And the display device is configured to receive a user input by touch screen, button or voice recognition.
제1항에 따른 멀티 연료 엔진 시스템을 포함하고,
제1 공급 라인에 의해 연소 챔버에 유체적으로 연결되는 디젤 탱크를 갖는 디젤 엔진;
제2 공급 라인에 의해 상기 연소 챔버에 유체적으로 연결되는 천연 가스 탱크;
상기 제1 및 제2 공급 라인과 연결되도록 배치되는 혼합 챔버 - 상기 디젤 탱크로부터의 디젤 연료는 상기 천연 가스 탱크로부터의 천연 가스와 순수한 디젤에서 1:1의 비율의 범위로 결합되어 상기 연소 챔버 이전에 멀티 연료 혼합물을 형성하고, 상기 멀티 연료 혼합물은 상기 혼합 챔버 내에서 통기, 가열 또는 냉각에 의해 처리된다;
상기 디젤 엔진의 크랭크 케이스로부터 상기 혼합 챔버로 연장되는 재순환 라인과 연결되도록 배치되는 PCV 밸브를 포함하는 블로 바이 가스 시스템;
상기 혼합 챔버 및 상기 디젤 엔진의 작동 특성을 모니터링하는 센서에 연결되는 마이크로 컨트롤러 - 상기 마이크로 컨트롤러는 상기 멀티 연료 혼합물을 형성하기 위해, 상기 제1 공급 라인으로부터 상기 혼합 챔버로 진입하는 디젤 연료의 양 및 상기 제2 공급 라인으로부터 상기 혼합 챔버로 진입하는 천연 가스의 양을 선택적으로 조절하고, 상기 혼합 챔버는 상기 멀티 연료 혼합물을 처리하기 위해 상기 마이크로 컨트롤러에 응답한다;
상기 마이크로 컨트롤러에 무선으로 연결되는 상기 디젤 탱크 내의 디젤 레벨 센서와, 상기 마이크로 컨트롤러에 무선으로 연결되는 상기 천연 가스 탱크 내의 천연 가스 레벨 센서 - 상기 마이크로 컨트롤러는 상기 디젤 레벨 센서 및 상기 천연 가스 레벨 센서로부터의 신호에 응답하여 상기 멀티 연료 혼합물의 형성을 선택적으로 조절하도록 구성된다; 및
상기 마이크로 컨트롤러, 디젤 레벨 센서 및 천연 가스 레벨 센서에 무선으로 연결되는 디스플레이 장치 - 상기 디스플레이 장치는 상기 디젤 탱크 내의 디젤 연료의 레벨, 상기 천연 가스 탱크 내의 천연 가스의 레벨, 및 상기 혼합 챔버 내의 상기 멀티 연료 혼합물 내의 천연 가스에 대한 디젤 연료의 비율을 표시하도록 구성된다;
를 포함하는
멀티 연료 엔진 시스템.
A multi-fuel engine system according to claim 1,
A diesel engine having a diesel tank fluidly connected to the combustion chamber by a first supply line;
A natural gas tank fluidly connected to the combustion chamber by a second supply line;
A mixing chamber arranged to be connected with the first and second supply lines—the diesel fuel from the diesel tank is combined in a ratio of 1: 1 in pure gas and natural gas from the natural gas tank before the combustion chamber Forming a multi-fuel mixture in which the multi-fuel mixture is treated by aeration, heating or cooling in the mixing chamber;
A blow-by-gas system comprising a PCV valve disposed to be connected to a recirculation line extending from the crankcase of the diesel engine to the mixing chamber;
A microcontroller connected to the mixing chamber and a sensor for monitoring the operating characteristics of the diesel engine, the microcontroller having an amount of diesel fuel entering the mixing chamber from the first supply line to form the multi-fuel mixture; Selectively adjust the amount of natural gas entering the mixing chamber from the second supply line, the mixing chamber responsive to the microcontroller to process the multi-fuel mixture;
A diesel level sensor in the diesel tank wirelessly connected to the microcontroller, and a natural gas level sensor in the natural gas tank wirelessly connected to the microcontroller, the microcontroller from the diesel level sensor and the natural gas level sensor And selectively adjust the formation of the multi-fuel mixture in response to a signal of; And
A display device wirelessly connected to the microcontroller, diesel level sensor and natural gas level sensor, the display device comprising: a level of diesel fuel in the diesel tank, a level of natural gas in the natural gas tank, and the multi in the mixing chamber. To indicate the ratio of diesel fuel to natural gas in the fuel mixture;
Containing
Multi fuel engine system.
제14항에 있어서,
상기 천연 가스 탱크는 펑크 저항 물질 또는 탄소 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 연료 엔진 시스템.
The method of claim 14,
And the natural gas tank comprises a puncture resistant material or carbon fiber.
제14항에 있어서,
상기 천연 가스 탱크 및 상기 제2 공급 라인은 가압되는 것을 특징으로 하는 멀티 연료 엔진 시스템.
The method of claim 14,
The natural gas tank and the second supply line are pressurized.
제14항에 있어서,
상기 센서에 의해 모니터링되는 상기 작동 특성은 엔진 온도, 배터리 충전량, 엔진 RPM, 가속율, 배기 특성 및/또는 PCV 밸브 위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 연료 엔진 시스템.
The method of claim 14,
The operating characteristic monitored by the sensor includes engine temperature, battery charge, engine RPM, acceleration rate, exhaust characteristic and / or PCV valve position.
제14항에 있어서,
상기 블로 바이 가스 시스템의 상기 재순환 라인은 상기 크랭크 케이스와 상기 PCV 밸브 사이에 오일 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 연료 엔진 시스템.
The method of claim 14,
And said recirculation line of said blow by gas system further comprises an oil filter between said crankcase and said PCV valve.
제14항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 디젤 엔진 상의 연료 분사기 레일과 상기 연료 분사기 레일로부터 상기 연소 챔버로 연장되는 연료 분사기를 더 포함하며,
상기 연료 분사기는 상기 마이크로 컨트롤러에 응답하는 것을 특징으로 하는 멀티 연료 엔진 시스템.
The method according to any one of claims 14 to 18,
Further comprising a fuel injector rail on the diesel engine and a fuel injector extending from the fuel injector rail to the combustion chamber,
And the fuel injector is responsive to the microcontroller.
제14항에 있어서,
상기 디스플레이 장치는 스마트 폰 또는 대시 보드 탑재형 모니터를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 연료 엔진 시스템.
The method of claim 14,
The display device is a multi-fuel engine system, characterized in that it comprises a smart phone or dashboard mounted monitor.
제14항에 있어서,
상기 디스플레이 장치는 상기 멀티 연료 혼합물의 형성을 수동으로 조절하기 위해, 사용자 입력을 수신하고 상기 마이크로 컨트롤러에 제어 신호를 전송하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 멀티 연료 엔진 시스템.
The method of claim 14,
And the display device is configured to receive a user input and send a control signal to the microcontroller to manually adjust the formation of the multi-fuel mixture.
제21항에 있어서,
상기 디스플레이 장치는 터치 스크린, 버튼 또는 음성 인식에 의한 사용자 입력을 수신하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 멀티 연료 엔진 시스템.
The method of claim 21,
And the display device is configured to receive a user input by touch screen, button or voice recognition.
제1항에 따른 멀티 연료 엔진 시스템을 포함하고,
연료 분사기 레일과, 상기 연료 분사기 레일로부터 연소 챔버 내로 연장되는 연료 분사기와, 상기 연료 분사기 레일 및 연료 분사기를 통해 제1 공급 라인에 의해 상기 연소 챔버에 유체적으로 연결되는 디젤 탱크를 갖는 디젤 엔진;
제2 공급 라인에 의해 상기 연소 챔버에 유체적으로 연결되는 천연 가스 탱크;
상기 제1 및 제2 공급 라인과 연결되도록 배치되는 혼합 챔버 - 상기 디젤 탱크로부터의 디젤 연료는 상기 천연 가스 탱크로부터의 천연 가스와 순수한 디젤에서 1:1의 비율의 범위로 결합되어 상기 연소 챔버 이전에 멀티 연료 혼합물을 형성한다;
상기 혼합 챔버, 상기 연료 분사기 및 상기 디젤 엔진의 작동 특성을 모니터링하는 센서에 연결되는 마이크로 컨트롤러 - 상기 마이크로 컨트롤러는 상기 멀티 연료 혼합물을 형성하기 위해, 상기 제1 공급 라인으로부터 상기 혼합 챔버로 진입하는 디젤 연료의 양 및 상기 제2 공급 라인으로부터 상기 혼합 챔버로 진입하는 천연 가스의 양을 선택적으로 조절하고, 상기 연료 분사기는 상기 멀티 연료 혼합물을 상기 연소 챔버에 부가하기 위해 상기 마이크로 컨트롤러에 응답한다;
상기 마이크로 컨트롤러에 무선으로 연결되는 상기 디젤 탱크 내의 디젤 레벨 센서와, 상기 마이크로 컨트롤러에 무선으로 연결되는 상기 천연 가스 탱크 내의 천연 가스 레벨 센서 - 상기 마이크로 컨트롤러는 상기 디젤 레벨 센서 및 상기 천연 가스 레벨 센서로부터의 신호에 응답하여 상기 멀티 연료 혼합물의 형성을 선택적으로 조절하도록 구성된다; 및
상기 디젤 엔진의 크랭크 케이스로부터 상기 혼합 챔버로 연장되는 재순환 라인과 연결되도록 배치되는 PCV 밸브를 포함하는 블로 바이 가스 시스템
을 포함하는
멀티 연료 엔진 시스템.
A multi-fuel engine system according to claim 1,
A diesel engine having a fuel injector rail, a fuel injector extending from the fuel injector rail into the combustion chamber, and a diesel tank fluidly connected to the combustion chamber by a first supply line through the fuel injector rail and the fuel injector;
A natural gas tank fluidly connected to the combustion chamber by a second supply line;
A mixing chamber arranged to be connected with the first and second supply lines—the diesel fuel from the diesel tank is combined in a ratio of 1: 1 in pure gas and natural gas from the natural gas tank before the combustion chamber To form a multi-fuel mixture;
A microcontroller coupled to a sensor for monitoring operating characteristics of the mixing chamber, the fuel injector and the diesel engine, the microcontroller entering a mixing chamber from the first supply line to form the multi-fuel mixture Selectively adjusting the amount of fuel and the amount of natural gas entering the mixing chamber from the second supply line, the fuel injector responsive to the microcontroller to add the multi-fuel mixture to the combustion chamber;
A diesel level sensor in the diesel tank wirelessly connected to the microcontroller, and a natural gas level sensor in the natural gas tank wirelessly connected to the microcontroller, the microcontroller from the diesel level sensor and the natural gas level sensor And selectively adjust the formation of the multi-fuel mixture in response to a signal of; And
A blow-by-gas system comprising a PCV valve disposed to be connected to a recirculation line extending from the crankcase of the diesel engine to the mixing chamber.
Containing
Multi fuel engine system.
제23항에 있어서,
상기 천연 가스 탱크는 펑크 저항 물질 또는 탄소 섬유를 포함하고, 상기 천연 가스 탱크 및 상기 제2 공급 라인은 가압되는 것을 특징으로 하는 멀티 연료 엔진 시스템.
The method of claim 23, wherein
The natural gas tank comprises a puncture resistant material or carbon fiber, and the natural gas tank and the second supply line are pressurized.
제23항에 있어서,
상기 센서에 의해 모니터링되는 상기 작동 특성은 엔진 온도, 배터리 충전량, 엔진 RPM, 가속율, 배기 특성 및/또는 PCV 밸브 위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 연료 엔진 시스템.
The method of claim 23, wherein
The operating characteristic monitored by the sensor includes engine temperature, battery charge, engine RPM, acceleration rate, exhaust characteristic and / or PCV valve position.
제23항에 있어서,
상기 마이크로 컨트롤러, 디젤 레벨 센서 및 천연 가스 레벨 센서에 무선으로 연결되는 디스플레이 장치를 더 포함하고,
상기 디스플레이 장치는 상기 디젤 탱크 내의 디젤 연료의 레벨, 상기 천연 가스 탱크 내의 천연 가스의 레벨, 및 상기 혼합 챔버 내의 상기 멀티 연료 혼합물 내의 천연 가스에 대한 디젤 연료의 비율을 표시하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 멀티 연료 엔진 시스템.
The method of claim 23, wherein
And a display device wirelessly connected to the microcontroller, the diesel level sensor and the natural gas level sensor.
The display device is configured to display a level of diesel fuel in the diesel tank, a level of natural gas in the natural gas tank, and a ratio of diesel fuel to natural gas in the multi-fuel mixture in the mixing chamber. Multi fuel engine system.
제26항에 있어서,
상기 디스플레이 장치는 스마트 폰 또는 대시 보드 탑재형 모니터를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 연료 엔진 시스템.
The method of claim 26,
The display device is a multi-fuel engine system, characterized in that it comprises a smart phone or dashboard mounted monitor.
제26항에 있어서,
상기 디스플레이 장치는 상기 멀티 연료 혼합물의 형성을 수동으로 조절하기 위해, 사용자 입력을 수신하고 상기 마이크로 컨트롤러에 제어 신호를 전송하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 멀티 연료 엔진 시스템.
The method of claim 26,
And the display device is configured to receive a user input and send a control signal to the microcontroller to manually adjust the formation of the multi-fuel mixture.
제28항에 있어서,
상기 디스플레이 장치는 터치 스크린, 버튼 또는 음성 인식에 의한 사용자 입력을 수신하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 멀티 연료 엔진 시스템.
The method of claim 28,
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