KR102100202B1 - Water injection injector for internal combustion engine equipped with heater - Google Patents

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KR102100202B1
KR102100202B1 KR1020180141542A KR20180141542A KR102100202B1 KR 102100202 B1 KR102100202 B1 KR 102100202B1 KR 1020180141542 A KR1020180141542 A KR 1020180141542A KR 20180141542 A KR20180141542 A KR 20180141542A KR 102100202 B1 KR102100202 B1 KR 102100202B1
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internal combustion
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이승주
우상현
원승현
이대엽
김종민
박정배
김주일
천민우
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주식회사 하나티이씨
인하대학교 산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a water injector for an internal combustion engine equipped with a heater. More specifically, the injector for injecting water into an intake pipe to reduce the temperature of a mixer of the internal combustion engine includes: an injector device coupled to be connected to the inside of the intake pipe of the internal combustion engine to inject water supplied from the outside at a high pressure; a nozzle unit which is coupled to an end of the injector device and is formed in a hollow tubular shape to spray the water supplied from the injector device into the intake pipe; and a heater unit which is coupled to the nozzle unit to surround the outer surface of the nozzle unit and is provided to heat the nozzle unit.

Description

히터가 구비된 내연기관용 물분사인젝터{WATER INJECTION INJECTOR FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE EQUIPPED WITH HEATER}WATER INJECTION INJECTOR FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE EQUIPPED WITH HEATER}

본 발명은 물분사인젝터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 내연기관의 혼합기의 온도를 감소시키도록 흡기배관에 물을 분사하는 인젝터가 구비된 내연기관용 물분사인젝터에 관한 것이다.The present invention relates to a water injection injector, and more particularly, to a water injection injector for an internal combustion engine equipped with an injector for injecting water into an intake pipe to reduce the temperature of the mixer of the internal combustion engine.

내연기관의 흡기배관에서 고압으로 물을 분사할 경우에 혼합기의 연소 온도를 낮출 수 있게 되고 내연기관의 출력을 증가시킬 수 있는 등의 여러 가지 장점을 얻을 수 있다.When water is injected at high pressure from the intake pipe of an internal combustion engine, various advantages such as being able to lower the combustion temperature of the mixer and increase the output of the internal combustion engine can be obtained.

이에 따른, 흡기배관에서 물분사의 목적은 물의 증발 잠열을 이용하여 공기와 연료로 구성된 혼합기의 온도를 낮추는 것으로, 물분사에 의하여 혼합기의 연소 온도를 낮추게 되면 압축비를 높일 수 있게 되어 내연기관의 출력을 증가시킬 수 있다.Accordingly, the purpose of water injection in the intake pipe is to lower the temperature of the mixer composed of air and fuel by using the latent heat of evaporation of water, and when the combustion temperature of the mixer is lowered by water injection, the compression ratio can be increased to output the internal combustion engine. Can increase

또한, 물분사에 의하여 혼합기의 연소 온도를 낮추게 되면 연소시 발생하는 질소산화물의 배출을 낮출 수 있고, 물분사에 의하여 질소산화물의 배출이 저감되게 되면 점화 시기를 진각시킬 수 있어 출력 증가와 연료 소모량 저감 효과를 얻을 수 있다.In addition, when the combustion temperature of the mixer is lowered by water injection, the emission of nitrogen oxides generated during combustion can be lowered, and when the emission of nitrogen oxides is reduced by water injection, the ignition timing can be advanced, resulting in increased output and fuel consumption. A reduction effect can be obtained.

이러한 물분사는 물의 증발을 이용하는 것이기 때문에 미립화된 내연기관의 흡기배관에서 물을 분사하여 공기와 혼합시켜 물이 증발하도록 하는 것이 중요하고, 미립화가 되지 않은 상태의 액체 물이 흡기배관 내에서 과도하게 공급되는 경우에 벽면에 젖음(wetting) 현상이 발생하여 장시간 사용에 따른 녹 발생 및 연소실에 물이 과도하게 들어갈 경우에 수소 폭발과 같은 이상 연소가 발생할 수 있다.Since this water spray uses evaporation of water, it is important to spray water from the intake pipe of the atomized internal combustion engine and mix it with air to evaporate the water, and the liquid water that is not atomized is excessively supplied in the intake pipe In some cases, wetting may occur on the wall surface, resulting in rust caused by prolonged use and abnormal combustion such as a hydrogen explosion when water enters the combustion chamber excessively.

따라서, 내연기관의 흡기배관 내에서 보다 효율적으로 필요한 양의 물을 분사할 수 있는 방안의 개발이 필요한 실정이다.Therefore, there is a need to develop a method capable of spraying the required amount of water more efficiently in the intake pipe of the internal combustion engine.

등록특허공보 제 10- 0953985호(2010.04.13.)Registered Patent Publication No. 10- 0953985 (2010.04.13.)

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 인젝터장치에 연장된 노즐부가 구비되어 연소실 입구에 가깝게 물을 분사할 수 있고, 노즐부의 외측면에 히터부가 장착되어 노즐부를 가열하여 물의 응집화를 방지하여 물의 미립화하여 흡기배관의 젖음현상을 감소시킬 수 있으며, 흡기배관 내로 더 많은 물을 분사할 수 있어 질소산화물배출을 줄이고 내연기관의 출력을 향상시킬 수 있는 내연기관용 물분사인젝터를 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is that the injector device is provided with an extended nozzle portion to spray water close to the inlet of the combustion chamber, and a heater portion is mounted on the outer surface of the nozzle portion to prevent agglomeration of water by heating the nozzle portion to atomize water. It is to provide a water injection injector for an internal combustion engine that can reduce the wetting phenomenon of the intake pipe and can inject more water into the intake pipe to reduce nitrogen oxide emissions and improve the output of the internal combustion engine.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the technical problem mentioned above, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs from the following description. There will be.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 내연기관의 혼합기의 온도를 감소시키도록 흡기배관에 물을 분사하는 인젝터에 있어서, 외부로부터 공급된 물을 높은 압력으로 분사하도록 내연기관의 흡기배관의 내부와 연결되도록 결합된 인젝터장치, 상기 인젝터장치의 끝단부에 결합되어 상기 인젝터장치로부터 공급된 물을 상기 흡기배관의 내부로 분사하도록 중공의 관형상으로 형성된 노즐부 및 상기 노즐부의 외측면을 감싸도록 상기 노즐부와 결합되고, 상기 노즐부를 가열하도록 구비된 히터부를 제공한다.In order to achieve the above technical problem, in an injector for injecting water into the intake pipe to reduce the temperature of the mixer of the internal combustion engine according to the present invention, the intake pipe of the internal combustion engine to inject water supplied from the outside at a high pressure An injector device coupled to be connected to the inside, coupled to an end portion of the injector device and surrounding a nozzle portion formed in a hollow tubular shape to spray water supplied from the injector device into the intake pipe and the outer surface of the nozzle part It provides a heater portion coupled to the nozzle portion, and provided to heat the nozzle portion.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 노즐부는 흡기배관의 벽면에서 분사되는 물이 공기와 효율적으로 혼합되면서 연소실 안으로 공급되도록 소정의 길이로 연장된 것도 가능하다.In an embodiment of the present invention, the nozzle unit may be extended to a predetermined length so that water sprayed from the wall surface of the intake pipe is efficiently mixed with air and supplied into the combustion chamber.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 히터부는 상기 노즐부의 외측면에 코일이 감싸지고, 상기 코일은 외부로부터 공급되는 전기에 의해 가열되어 상기 노즐부를 가열시키는 것도 가능하다.In an embodiment of the present invention, the heater portion is wrapped with a coil on the outer surface of the nozzle portion, the coil is heated by electricity supplied from the outside, it is also possible to heat the nozzle portion.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 히터부는 상기 노즐부의 내벽에서 물이 응집되는 것을 방지하도록 소정의 온도로 상기 노즐부를 가열시키는 것일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the heater portion may be to heat the nozzle portion to a predetermined temperature to prevent water from agglomerating on the inner wall of the nozzle portion.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 인젝터장치는 외부로부터 물과 공기를 각각 공급받고, 물의 응집을 감소시키도록 상기 물과 공기가 혼합된 형태로 상기 흡기배관에 공급하는 것도 가능하다.In an embodiment of the present invention, the injector device is supplied with water and air, respectively, from the outside, and it is also possible to supply the water and air in a mixed form to the intake pipe to reduce aggregation of water.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 인젝터장치의 일측에는 물을 공급하도록 물공급부가 결합되고, 상기 인젝터장치로 공기를 공급하는 공기공급부가 결합된 것도 가능하다.In an embodiment of the present invention, a water supply unit is coupled to one side of the injector device to supply water, and an air supply unit supplying air to the injector device may be combined.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 인젝터장치로부터 분사되는 물의 양을 조절하여 혼합기의 내부온도를 적정하게 유지하도록 상기 인적터장치의 일측에 인젝터제어기가 구비된 것도 가능하다.In an embodiment of the present invention, it is also possible to provide an injector controller on one side of the injector device to adjust the amount of water injected from the injector device to properly maintain the internal temperature of the mixer.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 노즐부의 온도를 조절하여 물의 응집을 방지함으로써, 혼합기의 내부온도를 적정하게 유지하도록 상기 노즐부의 일측에 결합되어 상기 히터부로 공급되는 전기를 제어하는 히터제어기가 구비된 것도 가능하다.In an embodiment of the present invention, by controlling the temperature of the nozzle portion to prevent agglomeration of water, a heater controller for controlling electricity supplied to the heater portion is coupled to one side of the nozzle portion to properly maintain the internal temperature of the mixer It is possible.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 흡기배관의 내부에는 상기 노즐부를 통해 분사되는 물을 균일하게 분포시키도록 팬의 회전을 통해 흡입력을 발생시키는 흡입팬이 구비된 것도 가능하다.In an embodiment of the present invention, it is also possible that the inside of the intake pipe is provided with a suction fan that generates suction force through rotation of the fan to uniformly distribute water sprayed through the nozzle unit.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 흡기배관의 내부에는 습도를 측정하여 인젝터장치를 통해 물이 과도하게 분사되지 않도록 습도측정장치가 구비된 것도 가능하다.In an embodiment of the present invention, it is also possible that the inside of the intake pipe is provided with a humidity measuring device to measure humidity so that water is not excessively injected through the injector device.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 히터가 구비된 내연기관용 물분사인젝터는 수송기계의 내연기관에 적용된 수행하는 수용기계의 내용기관용 물분사인젝터일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the water injection injector for an internal combustion engine equipped with the heater may be a water injection injector for an internal organ of a receiving machine applied to an internal combustion engine of a transportation machine.

본 발명의 실시예에 따르면, 히터가 구비된 내연기관용 물분사인젝터는 인젝터장치에 연장된 노즐부가 구비되어 연소실 입구에 가깝게 물을 분사할 수 있고, 노즐부의 외측면에 히터부가 장착되어 노즐부를 가열하여 물의 응집화를 방지하여 물의 미립화하여 흡기배관의 젖음현상을 감소시킬 수 있으며, 흡기배관 내로 더 많은 물을 분사할 수 있어 질소산화물배출을 줄이고 내연기관의 출력을 향상시키는 효과가 있다.According to an embodiment of the present invention, the water injection injector for an internal combustion engine equipped with a heater is provided with an extended nozzle portion in the injector device to spray water close to the inlet of the combustion chamber, and a heater portion is mounted on the outer surface of the nozzle portion to heat the nozzle portion By preventing agglomeration of water, water can be atomized to reduce the wetting phenomenon of the intake pipe, and more water can be injected into the intake pipe, reducing nitrogen oxide emissions and improving the output of the internal combustion engine.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the effects of the present invention are not limited to the above-described effects, and include all effects that can be deduced from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 히터가 구비된 내연기관용 물분사인젝터의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 히터가 구비된 내연기관용 물분사인젝터의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 도 2의 A-A의 단면도이다.1 is a perspective view of a water injection injector for an internal combustion engine equipped with a heater according to an embodiment of the present invention.
2 is a side view of a water injection injector for an internal combustion engine equipped with a heater according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view of AA of FIG. 2 according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be implemented in various different forms, and thus is not limited to the embodiments described herein. In addition, in order to clearly describe the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and like reference numerals are assigned to similar parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is "connected (connected, contacted, coupled)" to another part, this is not only when it is "directly connected", but also "indirectly" with another member in between. "It also includes the case where it is. Also, when a part is said to “include” a certain component, this means that other components may be further provided instead of excluding the other component unless otherwise stated.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in this specification are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this specification, terms such as “include” or “have” are intended to indicate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, and that one or more other features are present. It should be understood that the existence or addition possibilities of fields or numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof are not excluded in advance.

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

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 히터가 구비된 내연기관용 물분사인젝터의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 히터가 구비된 내연기관용 물분사인젝터의 측면도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 도 2의 A-A의 단면도이다.1 is a perspective view of a water injection injector for an internal combustion engine with a heater according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a side view of a water injection injector for an internal combustion engine with a heater according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 Is a cross-sectional view of AA of FIG. 2 according to an embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 히터가 구비된 내연기관용 물분사인젝터(100)는 내연기관의 혼합기의 온도를 감소시키도록 흡기배관(200)에 물을 분사하는 인젝터에 있어서, 외부로부터 공급된 물을 높은 압력으로 분사하도록 내연기관의 흡기배관(200)의 내부와 연결되도록 결합된 인젝터장치(110), 상기 인젝터장치(110)의 끝단부에 결합되어 상기 인젝터장치(110)로부터 공급된 물을 상기 흡기배관(200)의 내부로 분사하도록 중공의 관형상으로 형성된 노즐부(120), 상기 노즐부(120)의 외측면을 감싸도록 상기 노즐부(120)와 결합되고, 상기 노즐부(120)를 가열하도록 구비된 히터부(130) 제공한다.1 to 3, the water injection injector 100 for an internal combustion engine equipped with a heater according to the present invention is in an injector for injecting water into the intake pipe 200 to reduce the temperature of the mixer of the internal combustion engine, The injector device 110 coupled to be connected to the inside of the intake pipe 200 of the internal combustion engine to inject water supplied from the outside at a high pressure, and the injector device 110 is coupled to an end portion of the injector device 110 Combined with the nozzle unit 120 to surround the outer surface of the nozzle unit 120, the nozzle unit 120 formed in a hollow tubular shape to spray the water supplied from the intake pipe 200, A heater unit 130 provided to heat the nozzle unit 120 is provided.

본 발명의 실시예에 있어서, 히터가 구비된 내연기관용 물분사인젝터(100)는 외부로부터 공급된 물을 높은 압력으로 분사하도록 내연기관의 흡기배관(200)의 내부와 연결되도록 결합된 인젝터장치(110)를 포함한다.In an embodiment of the present invention, the water injection injector 100 for an internal combustion engine equipped with a heater is an injector device coupled to be connected to the interior of the intake pipe 200 of the internal combustion engine to inject water supplied from the outside at a high pressure ( 110).

보다 상세하게는, 상기 인젝터장치(110)는 물을 분사하는 장치로써, 물이 공기와 잘섞이도록 가는 안개 모양으로 물을 높은 압력으로 분사한다.More specifically, the injector device 110 is a device that injects water, and injects water at a high pressure in the form of a fine mist so that water mixes well with air.

따라서, 상기 인젝터장치(110)는 높은 압력으로 물을 내연기관의 흡기배관(200)의 내부로 분사하여 흡기배관(200)을 따라 연소실로 이동되어 연소온도를 낮출 수 있다. 낮은 연소온도를 통해 질소산화물의 배출을 감소시킬 수 있다.Accordingly, the injector device 110 may be moved to the combustion chamber along the intake pipe 200 by lowering the combustion temperature by injecting water into the intake pipe 200 of the internal combustion engine at a high pressure. Nitrogen oxide emissions can be reduced through low combustion temperatures.

또한, 인젝터장치(110)의 끝단부에 결합되어 상기 인젝터장치(110)로부터 공급된 물을 상기 흡기배관(200)의 내부로 분사하도록 중공의 관형상으로 형성된 노즐부(120)가 구비된다.In addition, a nozzle portion 120 formed in a hollow tube shape is provided to be coupled to an end portion of the injector apparatus 110 so as to spray water supplied from the injector apparatus 110 into the intake pipe 200.

보다 상세하게는, 상기 노즐부(120)는 상기 인젝터장치(110)의 끝단부에 결합되고, 상기 인젝터장치(110)로부터 공급된 물을 분사하게 된다.More specifically, the nozzle unit 120 is coupled to the end of the injector device 110, and sprays water supplied from the injector device 110.

따라서, 상기 노즐부(120)는 흡기배관(200)의 벽면에서 분사되는 물이 공기와 효율적으로 혼합되면서 연소실 안으로 공급되도록 소정의 길이로 연장되고, 상기 길이는 연소온도를 효과적으로 낮출 수 있다면 길이는 크게 제한되지 않지만 바람직하게는, 10cm로 설정되고, 흡입구에 가깝게 길이를 설정하여 연소실을 효과적으로 냉각하도록 한다.Therefore, the nozzle unit 120 is extended to a predetermined length so that water injected from the wall surface of the intake pipe 200 is efficiently mixed with air and supplied into the combustion chamber, and the length is the length if the combustion temperature can be effectively lowered. Although not greatly limited, it is preferably set to 10 cm, and the length is set close to the intake to effectively cool the combustion chamber.

이때, 연소실의 온도는

Figure 112018114161490-pat00001
의 관계에 의해서 흡기배관보다 2배가량 더 낮아지게 된다.At this time, the temperature of the combustion chamber
Figure 112018114161490-pat00001
According to the relationship, it is about 2 times lower than the intake pipe.

Figure 112018114161490-pat00002
: 연소실 온도
Figure 112018114161490-pat00002
: Combustion chamber temperature

Figure 112018114161490-pat00003
: 흡기배관 온도
Figure 112018114161490-pat00003
: Intake piping temperature

Figure 112018114161490-pat00004
: 압축비
Figure 112018114161490-pat00004
: Compression ratio

Figure 112018114161490-pat00005
: 비열비
Figure 112018114161490-pat00005
: Specific heat ratio

따라서, 물분사를 통해 흡기배관의 온도를 적절히 제어하여 연소실의 온도를 제어할 수 있다.Therefore, the temperature of the combustion chamber can be controlled by appropriately controlling the temperature of the intake pipe through water spray.

또한, 노즐부(120)의 외측면을 감싸도록 상기 노즐부(120)와 결합되고, 상기 노즐부(120)를 가열하도록 구비된 히터부(130)가 구비된다.In addition, the heater unit 130 is provided to be coupled to the nozzle unit 120 so as to surround the outer surface of the nozzle unit 120, and to heat the nozzle unit 120.

보다 상세하게는, 상기 히터부(130)는 상기 노즐부(120)의 외측면에 감싸도록 코일형상으로 형성되고, 상기 노즐부(120)의 외측면을 가열하여 상기 노즐부(120)의 내부를 유동하는 물을 가열하게 된다.In more detail, the heater unit 130 is formed in a coil shape so as to surround the outer surface of the nozzle unit 120, and heats the outer surface of the nozzle unit 120 to heat the inside of the nozzle unit 120. The water flowing is heated.

또한, 히터부(130)는 상기 노즐부(120)의 외측면에 코일이 감싸지고, 상기 코일은 외부로부터 공급되는 전기에 의해 가열되어 상기 노즐부(120)를 가열시킬 수 있다.In addition, the heater 130 is coiled around the outer surface of the nozzle unit 120, the coil is heated by electricity supplied from the outside to heat the nozzle unit 120.

보다 상세하게는, 상기 히터부(130)는 상기 노즐부(120)의 외측면에 코일이 감싸지고, 외부로부터 공급되는 전기를 통해 높은 온도로 상기 노즐부(120)를 가열하게 되며, 상기 노즐부(120)가 가열되어 상기 노즐부(120)의 내부에 있는 물을 가열하게 된다.In more detail, the heater unit 130 is coiled on the outer surface of the nozzle unit 120 and heats the nozzle unit 120 to a high temperature through electricity supplied from the outside. The unit 120 is heated to heat the water in the nozzle unit 120.

따라서, 상기 물이 가열되어 물의 응축을 방지하고, 인젝터장치(110)를 통해 분사되는 물이 미립화되어 분사될 수 있다.Accordingly, the water is heated to prevent condensation of water, and water sprayed through the injector 110 may be atomized and sprayed.

또한, 히터부(130)는 상기 노즐부(120)의 내벽에서 물이 응집되는 것을 방지하도록 소정의 온도로 상기 노즐부(120)를 가열시킬 수 있다.In addition, the heater unit 130 may heat the nozzle unit 120 to a predetermined temperature to prevent water from agglomerating on the inner wall of the nozzle unit 120.

보다 상세하게는, 상기 히터부(130)는 상기 노즐부(120)를 소정의 온도로 가열하게 되고, 상기 온도는 상기 노즐부(120)를 통해 분사되는 물이 미립화되어 효과적으로 분사될 수 있다면 크게 제한되지 않으나, 바람직하게는 상기 히터부는 상기 노즐부 내부의 물을 70℃~80℃의 온도로 가열시켜 이슬점 온도 이하로 하며 히터의 열에 의해 물이 증발되지 않도록 한다.In more detail, the heater unit 130 heats the nozzle unit 120 to a predetermined temperature, and the temperature is greatly increased if water sprayed through the nozzle unit 120 is atomized and can be effectively sprayed. Although not limited, preferably, the heater unit heats the water inside the nozzle unit to a temperature of 70 ° C to 80 ° C to be below the dew point temperature and prevents water from evaporating due to the heat of the heater.

또한, 인젝터장치(110)는 외부로부터 물과 공기를 각각 공급받고, 물의 응집을 감소시키도록 상기 물과 공기가 혼합된 형태로 상기 흡기배관(200)에 공급할 수 있다.In addition, the injector device 110 may receive water and air from the outside, respectively, and supply the water and air in a mixed form to the intake pipe 200 to reduce aggregation of water.

보다 상세하게는, 상기 인젝터장치(110)는 물의 응집을 감소시키도록 상기 물과 공기가 혼합된 형태로 상기 흡기배관(200)에 공급되도록 외부로부터 물과 공기를 각각 공급받을 수 있다.More specifically, the injector device 110 may be supplied with water and air, respectively, from the outside so as to be supplied to the intake pipe 200 in a mixed form of water and air to reduce aggregation of water.

또한, 인젝터장치(110)의 일측에는 물을 공급하도록 물공급부(141)가 결합되고, 상기 인젝터장치(110)로 공기를 공급하는 공기공급부(142)가 결합될 수 있다.In addition, a water supply unit 141 may be coupled to one side of the injector device 110 to supply water, and an air supply unit 142 for supplying air to the injector device 110 may be combined.

보다 상세하게는, 상기 인젝터장치(110)는 물의 응집을 감소시키도록 물과 공기가 혼합된 형태로 공급되고, 상기 물을 공급하도록 물공급부(141)가 결합되고, 공기를 공급하도록 공기공급부(142)가 상기 인젝터장치(110)의 일측에 결합될 수 있다.More specifically, the injector device 110 is supplied in a mixed form of water and air to reduce aggregation of water, and a water supply unit 141 is coupled to supply the water, and an air supply unit for supplying air ( 142) may be coupled to one side of the injector device (110).

또한, 인젝터장치(110)로부터 분사되는 물의 양을 조절하여 혼합기의 내부온도를 적정하게 유지하도록 상기 인젝터장치(110)의 일측에 인젝터제어기(111)가 구비된다.In addition, an injector controller 111 is provided on one side of the injector device 110 to control the amount of water injected from the injector device 110 to properly maintain the internal temperature of the mixer.

보다 상세하게는, 상기인젝터제어기(111)는 상기 인젝터장치(110)를 통해 흡기배관(200)에 물을 공급할 때, 연소온도가 과도하게 높아지거나 과도하게 낮아지는 것을 방지하도록 인젝터 장치로부터 분사되는 물의 양을 조절할 수 있다.More specifically, when the injector controller 111 supplies water to the intake pipe 200 through the injector device 110, the combustion temperature is injected from the injector device to prevent excessively high or excessively low combustion temperature. The amount of water can be adjusted.

따라서, 상기인젝터제어기(111)를 통해 인젝터장치(110)로 분사되는 물의 양을 제어할 수 있다.Therefore, the amount of water injected into the injector device 110 may be controlled through the injector controller 111.

또한, 노즐부(120)의 온도를 조절하여 물의 응집을 방지함으로써, 혼합기의 내부온도를 적정하게 유지하도록 상기 노즐부(120)의 일측에 결합되어 상기 히터부(130)로 공급되는 전기를 제어하는 히터부(130)가 구비될 수 있다.In addition, by controlling the temperature of the nozzle unit 120 to prevent agglomeration of water, it is coupled to one side of the nozzle unit 120 to properly maintain the internal temperature of the mixer to control the electricity supplied to the heater unit 130 The heater 130 may be provided.

보다 상세하게는, 상기 히터부(130)는 상기 인젝터장치(110)를 통해 공급된 물이 상기 노즐부(120)를 통해 분사될 때, 물이 응집되는 것을 방지하고 효과적으로 분사되도록 히터부(130)의 온도를 제어하도록 구비된다.In more detail, when the water supplied through the injector device 110 is sprayed through the nozzle unit 120, the heater unit 130 prevents water from agglomerating and is effectively sprayed by the heater unit 130. ) Is provided to control the temperature.

따라서, 상기 히터부(130)를 통해 히터부(130)의 온도를 제어하여 분사되는 물이 미립화되어 연소온도를 제어할 수 있다.Accordingly, the temperature of the heater 130 is controlled through the heater 130 to atomize water sprayed to control the combustion temperature.

또한, 흡기배관(200)의 내부에는 상기 노즐부(120)를 통해 분사되는 물을 균일하게 분포시키도록 팬의 회전을 통해 흡입력을 발생시키는 흡입팬이 구비될 수 있다.In addition, the inside of the intake pipe 200 may be provided with a suction fan that generates suction force through the rotation of the fan to uniformly distribute the water sprayed through the nozzle unit 120.

보다 상세하게는, 상기 흡입팬은 상기 헤드블록(300)과 상기 흡기배관(200)의 사이에 구비되고, 상기 흡입팬을 통해 공기를 흡입하여 상기 물이 균일하게 연소실로 공급될 수 있다.More specifically, the suction fan is provided between the head block 300 and the intake pipe 200, and the water can be uniformly supplied to the combustion chamber by sucking air through the suction fan.

또한, 흡기배관(200)의 내부에는 습도를 측정하여 인젝터장치(110)를 통해 물이 과도하게 분사되지 않도록 습도측정장치(210)가 구비될 수 있다.In addition, the inside of the intake pipe 200 may be provided with a humidity measuring device 210 to measure the humidity so that water is not excessively injected through the injector device 110.

보다 상세하게는, 상기 습도측정장치(210)는 흡기배관(200)의 내부에는 습도를 측정하여 인젝터장치(110)를 통해 물이 과도하게 분사되지 않도록 구비되고, 상기 습도측정장치(210)를 통해 흡기배관(200)의 내부에는 습도를 제어함으로써 효과적으로 연소온도를 제어할 수 있다.More specifically, the humidity measuring device 210 is provided so as not to over-inject water through the injector device 110 by measuring the humidity inside the intake pipe 200, the humidity measuring device 210 Through the inside of the intake pipe 200, it is possible to effectively control the combustion temperature by controlling the humidity.

따라서, 상기 습도측정장치(210)를 통해 물분사를 통해 흡기배관(200) 내부의 포화압력 이상으로 물이 분사되지 않도록 제어하여 적절한 연소온도를 달성할 수 있다.Therefore, it is possible to achieve an appropriate combustion temperature by controlling the water not to be injected above the saturation pressure inside the intake pipe 200 through water spray through the humidity measuring device 210.

또한, 히터가 구비된 내연기관용 물분사인젝터(100)는 수송기계의 내연기관에 적용된 인젝터로 수용기계의 내용기관용 물분사인젝터가 구비될 수 있다.In addition, the water injection injector 100 for an internal combustion engine equipped with a heater is an injector applied to an internal combustion engine of a transportation machine, and a water injection injector for an internal organ of a receiving machine may be provided.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above description of the present invention is for illustration only, and a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the following claims, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and equivalent concepts should be interpreted to be included in the scope of the present invention.

100: 히터가 구비된 내연기관용 물분사인젝터
110: 인젝터장치
111: 인젝터제어기
120: 노즐부
130: 히터부
131: 히터제어기
141: 물공급부
142: 공기공급부
200: 흡기배관
210: 습도측정장치
220: 흡기팬(220)
300: 헤드블록100: water injection injector for an internal combustion engine with a heater
110: injector device
111: injector controller
120: nozzle unit
130: heater unit
131: heater controller
141: water supply
142: air supply
200: intake pipe
210: humidity measuring device
220: intake fan (220)
300: head block

Claims (11)

내연기관의 혼합기의 온도를 감소시키도록 흡기배관에 물을 분사하는 인젝터에 있어서,
외부로부터 공급된 물을 분사하도록 내연기관의 흡기배관의 내부와 연결되도록 결합된 인젝터장치;
상기 인젝터장치의 끝단부에 결합되어 상기 인젝터장치로부터 공급된 물을 상기 흡기배관의 내부로 분사하도록 중공의 관형상으로 형성된 노즐부; 및
상기 노즐부의 외측면을 감싸도록 상기 노즐부와 결합되고, 상기 노즐부를 가열하도록 구비된 히터부;
를 포함하고,
상기 노즐부의 온도를 조절하여 물의 응집을 방지함으로써, 혼합기의 내부온도를 적정하게 유지하도록 상기 노즐부의 일측에 결합되어 상기 히터부로 공급되는 전기를 제어하는 히터제어기를 포함하며,
상기 히터부는 상기 노즐부 내부의 물을 70℃~80℃의 온도로 가열시키되, 상기 물이 증발되지 않도록 이슬점 온도 이하로 유지시켜 흡배기관의 젖음현상을 감소시키고,
헤드블록과 연통하는 연소실의 온도는 하기의 수식에 의해 상기 흡기배관의 온도보다 2배가 더 낮아지는 히터가 구비된 내연기관용 물분사인젝터.
Figure 112020500893618-pat00009

(Tc: 연소실 온도, Ti: 흡기배관 온도, CR: 압축비, K: 비열비)In the injector to inject water to the intake pipe to reduce the temperature of the mixer of the internal combustion engine,
An injector device coupled to be connected to the inside of the intake pipe of the internal combustion engine to spray water supplied from the outside;
A nozzle unit coupled to an end portion of the injector device and formed in a hollow tubular shape to spray water supplied from the injector device into the intake pipe; And
A heater unit coupled to the nozzle unit to surround the outer surface of the nozzle unit, and provided to heat the nozzle unit;
Including,
It includes a heater controller to control the electricity supplied to the heater unit is coupled to one side of the nozzle unit to maintain the proper internal temperature of the mixer by preventing the aggregation of water by adjusting the temperature of the nozzle unit,
The heater unit heats the water inside the nozzle unit to a temperature of 70 ° C to 80 ° C, and maintains the dew point temperature or lower to prevent the water from evaporating, thereby reducing the wetting phenomenon of the intake and exhaust pipes,
The temperature of the combustion chamber in communication with the head block is a water injection injector for an internal combustion engine equipped with a heater that is twice lower than the temperature of the intake pipe by the following formula.
Figure 112020500893618-pat00009

(Tc: combustion chamber temperature, Ti: intake pipe temperature, CR: compression ratio, K: specific heat ratio) 제 1 항에 있어서, 상기 노즐부는 흡기배관의 벽면에서 분사되는 물이 공기와 효율적으로 혼합되면서 연소실 안으로 공급되도록 소정의 길이로 연장된 것을 특징으로 하는 히터가 구비된 내연기관용 물분사인젝터.The water injection injector for an internal combustion engine with a heater according to claim 1, wherein the nozzle unit is extended to a predetermined length so that water injected from the wall surface of the intake pipe is efficiently mixed with air and supplied into the combustion chamber. 제 1 항에 있어서, 상기 히터부는 상기 노즐부의 외측면에 코일이 감싸지고, 상기 코일은 외부로부터 공급되는 전기에 의해 가열되어 상기 노즐부를 가열시키는 것을 특징으로 하는 히터가 구비된 내연기관용 물분사인젝터.The water injection injector for an internal combustion engine with a heater according to claim 1, wherein the heater portion is wrapped with a coil on an outer surface of the nozzle portion, and the coil is heated by electricity supplied from the outside to heat the nozzle portion. . 제 3 항에 있어서, 상기 히터부는 상기 노즐부의 내벽에서 물이 응집되는 것을 방지하도록 소정의 온도로 상기 노즐부를 가열시키는 것을 특징으로 하는 히터가 구비된 내연기관용 물분사인젝터.The water injection injector for an internal combustion engine with a heater according to claim 3, wherein the heater unit heats the nozzle unit at a predetermined temperature to prevent water from agglomerating on the inner wall of the nozzle unit. 제 1 항에 있어서, 상기 인젝터장치는 외부로부터 물과 공기를 각각 공급받고, 물의 응집을 감소시키도록 상기 물과 공기가 혼합된 형태로 상기 흡기배관에 공급하는 것을 특징으로 하는 히터가 구비된 내연기관용 물분사인젝터.According to claim 1, The injector device is supplied with water and air from the outside, and the heater and the internal combustion characterized in that the supply of water and air in a mixed form to reduce the aggregation of water to the intake pipe Institutional water injection injector. 제 5 항에 있어서, 상기 인젝터장치의 일측에는 물을 공급하도록 물공급부가 결합되고, 상기 인젝터장치로 공기를 공급하는 공기공급부가 결합된 것을 특징으로 하는 히터가 구비된 내연기관용 물분사인젝터.The water injection injector for an internal combustion engine with a heater according to claim 5, wherein a water supply unit is coupled to one side of the injector unit to supply water, and an air supply unit for supplying air to the injector unit is combined. 제 1 항에 있어서, 상기 인젝터장치로부터 분사되는 물의 양을 조절하여 혼합기의 내부온도를 적정하게 유지하도록 상기 인젝터장치의 일측에 인젝터제어기가 구비된 것을 특징으로 하는 히터가 구비된 내연기관용 물분사인젝터.The water injection injector for an internal combustion engine with a heater according to claim 1, wherein an injector controller is provided on one side of the injector apparatus to adjust the amount of water injected from the injector apparatus to properly maintain the internal temperature of the mixer. . 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 흡기배관의 내부에는 상기 노즐부를 통해 분사되는 물을 균일하게 분포시키도록 팬의 회전을 통해 흡입력을 발생시키는 흡입팬이 구비된 것을 특징으로 하는 히터가 구비된 내연기관용 물분사인젝터.The water for an internal combustion engine with a heater according to claim 1, wherein a suction fan for generating suction power through rotation of the fan is provided inside the intake pipe to uniformly distribute water sprayed through the nozzle unit. Injection injector. 제 1 항에 있어서, 상기 흡기배관의 내부에는 습도를 측정하여 인젝터장치를 통해 물이 과도하게 분사되지 않도록 습도측정장치가 구비된 것을 특징으로 하는 히터가 구비된 내연기관용 물분사인젝터.The water injection injector for an internal combustion engine with a heater according to claim 1, wherein the inside of the intake pipe is provided with a humidity measuring device to measure humidity and prevent excessive water injection through the injector device. 제 1 항에 따른, 상기 히터가 구비된 내연기관용 물분사인젝터는 수송기계의 내연기관에 적용된 인젝터인 것을 특징으로 하는 수용기계의 내용기관용 물분사인젝터.According to claim 1, The water injection injector for an internal combustion engine equipped with a heater is an injector applied to the internal combustion engine of a transportation machine, characterized in that the water injection injector for the contents engine of a receiving machine.
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