KR102151664B1

KR102151664B1 - 디젤 엔진용 연료절감장치

Info

Publication number: KR102151664B1
Application number: KR1020190152045A
Authority: KR
Inventors: 한석만
Original assignee: 한라대학교 산학협력단
Priority date: 2019-11-25
Filing date: 2019-11-25
Publication date: 2020-09-03

Abstract

본 발명은 디젤 엔진용 연료절감장치에 관한 것으로, 디젤 연료(예컨대, 선박용 벙커유, 트럭용 경유 등)를 저장하는 연료저장소와 디젤 엔진 사이에 개재되는 연료공급호스에 장착되는 호스연결관체의 외면 양전압과 음전압이 주기적으로 교번하는 전압신호를 공급하여 상기 호스연결관체를 통과하는 디젤 연료의 이온화를 강제함으로써 이온입자 단위로 분해된 디젤 연료가 직진흐름 방식에서 회전흐름 방식으로 전화되면서 압력이 증대하고 속도가 가속되어 디젤 엔진으로 공급되게 한다.
본 발명은 소형으로 제작하여 연료공급호스에 간단하게 장착할 수 있고, 특히 양전압과 음전압이 주기적으로 교번하는 전압신호를 공급하여 디젤 엔진으로 공급되는 디젤 연료를 이온입자 단위로 분해하여 회전흐름 방식으로 압력을 증대하고 속도를 가속시킬 수 있으므로 디젤 연료의 연소 효율을 증대시키고 연료 절감 효과를 기대할 수 있다.

Description

디젤 엔진용 연료절감장치{Fuel saving device for diesel engine}

본 발명은 디젤 엔진용 연료절감장치에 관한 것이며, 더욱 상세히는 디젤 연료를 저장하는 연료저장소와 디젤 엔진 사이에 개재되는 연료공급호스에 장착되는 디젤 엔진용 연료절감장치에 관한 것이다.

일반적으로 선박이나 트럭 등에 적용되는 디젤 엔진에서는 주로 벙커유를 사용하고 있는데, 디젤 엔진에서 벙커유를 원활하게 연소시킬 수 있도록 하기 위하여 벙커유를 활성화시키는 방법과 연료활성화장치가 사용되고 있다.

예컨대, 상기와 같이 벙커유를 활성화시키기 위한 방법으로는 촉매를 이용하여 액체연료 입자들을 세분화시키는 방법과 자기장을 이용하여 자기화시키는 방법 또는 연료를 분사시키는 방법 등이 알려져 있다.

또한, 연료효율을 향상시키기 위하여 전자력과 영구 자석 등의 자력을 적절하게 인가하여 액상연료를 활성화시키는 대표적인 기술로서, 전자기를 유도하는 유도코일을 장착하거나, 코발트 영구자석을 설치하는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 연료 활성화 장치와 연료의 완전연소를 위하여 세라믹판을 설치하고 자석을 연료에 침지되도록 다수 부착하는 것을 특징으로 하는 연료 절감장치가 있다.

그러나, 전자기 유도코일 또는 영구자석을 설치한 장치를 구성하거나, 세라믹판에 자석을 부착하여야 하는 번거로움이 있을 뿐만 아니라, 장치 추가에 따른 비용이 단점으로 대두되고 있다.

이러한 단점을 해결하기 위하여 탄화알루미늄, 인규석 등으로 제조된 다공성 산화반응 촉진볼 또는 다공성 화반응 타공판을 포함하는 연소촉진장치를 디젤 엔진에 연결하여 벙커유를 활성화시키는 연료활성화장치가 개발되었다.

그러나, 상기와 같은 벙커유를 활성화시키는 연료활성화장치는 벙커유가 활성화장치를 경유하여 디젤 엔진으로 공급되는 과정이 원활하게 이루어지지 않고 있어서 소기의 목적하는 바를 달성시킬 수 없는 등 구조적으로 많은 문제점이 있었다.

한편, 특허문헌1은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 개발된 것으로 디젤 엔진용 연료 절감을 위한 연료활성화장치에 관한 것이다.

특허문헌1에 따른 디젤 엔진용 연료 절감을 위한 연료활성화장치는 디젤 엔진에서 사용하는 연료 중에는 MF급 혼합유(이하, 벙커유라 함)를 연소하기에 적합하도록 벙커유를 활성화시키는 연료활성화장치가 원만하게 작동할 수 있도록 구성된 것으로서, 연료활성화장치의 본체에 1,2차 히터와 두 개의 필터와 연료촉진 반응조로 구성되며, 상기 1차 히터의 벙커유 유입구 관체에는 감압밸브가 설치되고, 2차 히터에서 1,2차 필터로 연결되는 관체에는 압력센서를 설치하여 콘트롤러에 신호를 보낼 수 있게 구성하고 1,2차 필터에서 엔진으로 연결되는 관체에는 연료촉진 반응조를 연결하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 특허문헌1에 따른 디젤 엔진용 연료 절감을 위한 연료활성화장치에 의하면, 벙커유에 열을 가하고 불순물을 제거하는 동시에 벙커유에 입자를 잘게 분쇄하여 디젤 엔진에서 원활하게 연소시킬 수 있게 하여 연료를 절감시키는 효과가 있으며, 특히, 1차 히터의 벙커유 유입구 관체에 설치된 감압밸브에 의해서 규정이 상의 압력에 도달하면 벙커유의 일부를 탱크로 회수하고, 필터에 이물질이 과다하게 쌓이게 되면 압력센서가 작동하여 필터를 교환할 수 있게 하여 필터의 교환시기를 정확하고 일정하게 해줌으로써 디젤 엔진용 연료 절감을 위한 연료활성화장치의 작동을 원활하게 하여 최상의 상태를 유지하고 수명도 연장할 수 있게 되는 효과가 있다.

하지만, 상기와 같이 구성되어 작동하는 특허문헌1에 따른 디젤 엔진용 연료 절감을 위한 연료활성화장치는 다수의 히터와 다수의 필터, 감압밸브와 압력센서, 세라믹볼들로 구성된 연료촉진 반응조 등을 포함하므로, 상기한 바와 같은 종래의 벙커유를 활성화시키기 위한 방법, 예컨대 촉매를 이용하여 액체연료 입자들을 세분화시키는 방법과 자기장을 이용하여 자기화시키는 방법 또는 연료를 분사시키는 방법 등의 기술과 대비하여 볼 때 장치가 크고 설치가 복잡하여 선박이나 트럭 등에 설치하기를 기피하는 문제점이 있다.

KR

10-2011-0031525

A

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 디젤 연료(예컨대, 선박용 벙커유, 트럭용 경유 등)를 저장하는 연료저장소와 디젤 엔진 사이에 개재되는 연료공급호스에 장착되는 호스연결관체의 외면 양전압과 음전압이 주기적으로 교번하는 전압신호를 공급하여 상기 호스연결관체를 통과하는 디젤 연료의 이온화를 강제함으로써 이온입자 단위로 분해된 디젤 연료가 직진흐름 방식에서 회전흐름 방식으로 전화되면서 압력이 증대하고 속도가 가속되어 디젤 엔진으로 공급되게 하는 디젤 엔진용 연료절감장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 디젤 엔진용 연료절감장치는, 디젤 연료를 저장하는 연료저장소와 디젤 엔진 사이에 개재되는 연료공급호스에 장착되는 호스연결관체와; 상기 호스연결관체의 외면을 감싸거나, 상기 외면에 부착되도록 설치되는 전극부; 및 상기 전극부로 양전압과 음전압이 주기적으로 교번하는 전압신호를 공급하여 상기 호스연결관체를 통과하는 디젤 연료의 이온화를 강제함으로써 이온입자 단위로 분해된 디젤 연료가 직진흐름 방식에서 회전흐름 방식으로 전화되면서 압력이 증대하고 속도가 가속되어 디젤 엔진으로 공급되게 하는 제어기;로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 디젤 엔진용 연료절감장치에 있어서, 상기 전극부는 디젤 연료를 직진흐름 방식에서 회전흐름 방식으로 전화시키기 위하여 상기 호스연결관체의 외면에서 정해진 간격을 두고 떨어진 상태로 배치되는 한 쌍의 음전극부와 상기 한 쌍의 음전극부 사이의 중간 지점에 배치되는 단일 양전극부로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 디젤 엔진용 연료절감장치에 있어서, 상기 전극부는 에나멜 전극테이프 혹은 에나멜선으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 소형으로 제작하여 연료공급호스에 간단하게 장착할 수 있고, 특히 양전압과 음전압이 주기적으로 교번하는 전압신호를 공급하여 디젤 엔진으로 공급되는 디젤 연료를 이온입자 단위로 분해하여 회전흐름 방식으로 압력을 증대하고 속도를 가속시킬 수 있으므로 디젤 연료의 연소 효율을 증대시키고 연료 절감 효과를 기대할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 디젤 엔진용 연료절감장치를 나타낸 실시예.
도 2는 본 발명에 따른 디젤 엔진용 연료절감장치가 연료공급호스에 장착된 상태를 나타낸 사시도.

이하, 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.

이하에서 설명하는 본 발명에 따른 디젤 엔진용 연료절감장치는 하기의 실시예들에 한정되지 않고, 청구범위에서 청구하는 기술의 요지를 벗어남이 없이 해당 기술분야에 대하여 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변경하여 실시할 수 있는 범위까지 그 기술적 정신이 있다.

도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 디젤 엔진용 연료절감장치(100)는 호스연결관체(110)와 전극부(120) 및 제어기(130)를 포함하여 구성된다.

상기 호스연결관체(110)는 디젤 연료를 저장하는 연료저장소와 디젤 엔진 사이에 개재되는 연료공급호스(200)에 장착된다.

상기 호스연결관체(110)는 상기 연료공급호스(200)에 삽착할 수 있는 금속 재질 혹은 비금속 재질로 제작할 수 있다.

상기 전극부(120)는 상기 호스연결관체(110)의 외면을 감싸거나, 상기 외면에 부착되도록 설치된다.

상기 전극부(120)는 디젤 연료를 직진흐름 방식에서 회전흐름 방식으로 전화시키기 위하여 상기 호스연결관체(110)의 외면에서 정해진 간격을 두고 떨어진 상태로 배치되는 한 쌍의 음전극부(121,121')와 상기 한 쌍의 음전극부(121,121') 사이의 중간 지점에 배치되는 단일 양전극부(122)로 구성된다.

상기 전극부(120)는 에나멜 전극테이프 혹은 에나멜선으로 구성되는 것이 바람직하다.

도 1 내지 도 2에서는 에나멜 전극테이프로 구성된 전극부(120)를 예시하고 있다.

상기 제어기(130)는 상기 전극부(120)로 양전압과 음전압이 주기적으로 교번하는 전압신호를 공급하여 상기 호스연결관체(110)를 통과하는 디젤 연료의 이온화를 강제함으로써 이온입자 단위로 분해된 디젤 연료가 직진흐름 방식에서 회전흐름 방식으로 전화되면서 압력이 증대하고 속도가 가속되어 디젤 엔진으로 공급되게 한다.

상기 제어기(130)는 양(+)전압과 음(-)전압이 주기적으로 교번하는 전압신호를 상기 전극부(120)로 공급할 때, 상기 연료공급호스(200)의 관경과 굵기와 상기 호스연결관체(110)의 관경과 굵기, 상기 전극부(120)를 구성하는 상기 에나멜 전극테이프의 크기나 두께, 혹은 상기 에나멜선의 권선수, 상기 에나멜 전극테이프일 경우 상기 한 쌍의 음전극부(121,121')와 상기 단일 양전극부(122)를 3분하는 간격, 상기 에나멜선일 경우 상기 한 쌍의 음전극부(121,121')와 상기 단일 양전극부(122) 각각의 권선 간격(pitch), 디젤 연료의 정압량 등을 고려하여 상기 전압신호의 주파수를 결정하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 디젤 엔진용 연료절감장치(100)는 다음과 같이 작동한다.

상기 호스연결관체(110)는 디젤 연료를 저장하는 연료저장소와 디젤 엔진 사이에 개재되는 연료공급호스(200)에 장착되는데, 연료공급호스(200)의 일부를 절단한 상태에서 상기 호스연결관체(110)의 양단부에 연료공급호스(200)의 절단부를 삽입하여 접착함으로써 밀봉 결합하는 것이 바람직하다.

이하에서는 이베코 덤프 트럭(25.5톤, 커민스 엔진 X Power Max 605HP)의 디젤 엔진에 본 발명에 따른 디젤 엔진용 연료절감장치(100)를 적용한 실시예를 설명한다.

또한, 상기 연료공급호스(200)의 굵기 10∼12 mm, 상기 호스연결관체(110)의 굵기 10∼12 mm, 상기 전극부(120)를 구성하는 상기 에나멜 전극테이프의 두께 0.1∼1 mm, 상기 0.1∼1 mm 두께의 에나멜 전극테이프로 구성된 상기 한 쌍의 음전극부(121,121')와 상기 단일 양전극부(122)를 3분하는 간격 10∼20 mm, 상기 디젤 연료의 정압량 154 cm³/min(혹은 0.15×10^-3m³/min)인 경우, 상기 제어기(130)에서 PWM 방식으로 제어되고 전압 크기는 12∼24V, 듀티비는 50∼100%, 주파수는 10Khz인 전압신호를 상기 전극부(120)를 통해 공급하는 실시예를 설명한다.

상기한 바와 같이, 디젤 연료를 저장하는 연료저장소와 디젤 엔진 사이에 개재되는 연료공급호스(200)에 호스연결관체(110)가 장착된 상태에서 디젤 연료는 연료공급호스(200)와 호스연결관체(110)를 경유하여 디젤 엔진으로 공급된다.

이처럼, 디젤 연료는 연료공급호스(200)와 호스연결관체(110)를 경유하여 디젤 엔진으로 공급되는 동안, 상기 제어기(130)에서 PWM 방식으로 제어되고 전압 크기는 12∼24V, 듀티비는 50∼100%, 주파수는 10Khz인 전압신호를 상기 전극부(120)를 통해 공급한다.

이때, 상기 10Khz 전압신호는 상기한 바와 같이 양(+)전압과 음(-)전압이 주기적으로 교번하는데, 이러한 양(+)전압과 음(-)전압의 주기적인 교번 공급에 의해 음(-)전압이 공급되는 한 쌍의 음전극부(121,121') 지점과 양(+)전압이 공급되는 상기 단일 양전극부(122) 지점에서 디젤 연료의 이온화가 강제된다.

또한, 음(-)전압이 공급되는 한 쌍의 음전극부(121,121') 지점과 양(+)전압이 공급되는 상기 단일 양전극부(122) 지점에서 디젤 연료의 이온화가 강제되면, 그 결과로 이온입자 단위로 분해된 디젤 연료가 직진흐름 방식에서 회전흐름 방식으로 전화되면서 압력이 증대하고 속도가 가속되어 디젤 엔진으로 공급된다.

또한, 상기 10Khz 전압신호를 공급하여 상기 호스연결관체(110)를 통과하는 디젤 연료의 이온화를 강제한 결과, 하기의 표 1에 나타낸 바에서 알 수 있듯이 상기한 이베코 덤프 트럭(25.5톤, 커민스 엔진 X Power Max 605HP)의 디젤 엔진에 대하여 상기한 정압량 154 cm³/min(혹은 0.15×10^-3m³/min) 디젤 연료의 연소 효율이 20% 이상 증대하여 5% 이상의 연료 절감 효과를 기대할 수 있었다.

하기의 표 1에 나타낸 테스트 결과를 얻기 위하여 사용한 상기의 이베코 덤프 트럭의 디젤 엔진은 평균 리터당 에너지 소모율 7.6km/ℓ, 연료통 사양은 380리터이며, 운행조건은 70km/hour, 측정횟수는 5회, 운행구간은 당진-인천 사이로 정하였다.

구분	1회	2회	3회	4회	5회	평균 (average)
운행거리(km)/리터	7.9	8.01	8.1	7.9	8.2	1207.311
실제운행거리(km)/300리터	2370	2403	2430	2370	2460	2406.6

100: 디젤 엔진용 연료절감장치
110: 호스연결관체 120: 전극부
121,121': 음전극부 122: 양전극부
130: 제어기 200: 연료공급호스

Claims

디젤 연료를 저장하는 연료저장소와 디젤 엔진 사이에 개재되는 연료공급호스(200)에 장착되는 호스연결관체(110)와;
상기 호스연결관체(110)의 외면을 감싸거나, 상기 외면에 부착되도록 설치되되, 디젤 연료를 직진흐름 방식에서 회전흐름 방식으로 전화시키기 위하여 상기 호스연결관체(110)의 외면에서 정해진 간격을 두고 떨어진 상태로 배치되는 한 쌍의 음전극부(121,121')와 상기 한 쌍의 음전극부(121,121') 사이의 중간 지점에 배치되는 단일 양전극부(122)로 구성되는 전극부(120); 및
상기 전극부(120)로 양전압과 음전압이 주기적으로 교번하는 전압신호를 공급하되, 음전압이 공급되는 상기 한 쌍의 음전극부(121,121') 지점과 양전압이 공급되는 상기 단일 양전극부(122) 지점에서 상기 호스연결관체(110)를 통과하는 디젤 연료의 이온화를 강제함으로써 이온입자 단위로 분해된 디젤 연료가 직진흐름 방식에서 회전흐름 방식으로 전화되면서 압력이 증대하고 속도가 가속되어 디젤 엔진으로 공급되게 하는 제어기(130);
로 구성되는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진용 연료절감장치.
제 1 항에 있어서, 상기 전극부(120)는 에나멜 전극테이프 혹은 에나멜선으로 구성되는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진용 연료절감장치.
삭제