KR20000072931A - 인화성이 높은 기체 연료를 만드는 디젤 엔진 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인화성이 높은 기체 연료를 만드는 디젤 엔진에 관한 것으로서 더 상세하게는 디젤 엔진의 연료 공급 파이프라인이 실린더 블록 안쪽을 통과하도록 설치하여 실린더에서 발생되는 고온의 열을 이용하여 액체 연료를 착화되기 쉬운 고온 고압의 기체 상태로 만들어 실린더 내부로 분사하여 폭발이 쉽게 일어날 수 있도록 하여 디젤 엔진이 장착된 차량이 디젤 엔진의 단점인 출력 저하, 진동, 소음, 불완전 연소, 연료 소모 과다 등의 문제점을 해결한 디젤 엔진에 관한 것이다.

연료 탱크(28) 내에 위치하는 연료가 연료 여과기(30)로 유입되게 파이프라인(20)으로 연결하고, 상기 연료 여과기(30)에 연결된 파이프라인(21)을 엔진 블록(10)에 내장이 되면서 수분 증발 장치(14)에 결합하고, 상기 수분 증발 장치(14)에 연결된 또 다른 파이프라인(22)을 연료 분사 펌프(16)에 연결하며 연료 분사 펌프(16)에서 다시 압력 조절 장치(18)까지 파이프라인(23)으로 연결하며 압력 조절 장치(18)로부터 초고온 상태인 각각의 실린더(12)에 파이프라인(24)을 연결하되 실린더(12)에 나선형의 형상으로 초고온 상태인 각각의 실린더(12)에 감기도록 구성되어진 인화성이 높은 기체 연료를 만드는 디젤 엔진이다.

Description

인화성이 높은 기체 연료를 만드는 디젤 엔진{Diesel engine for manufacturing gaseous fuel with high-inflammability}

본 발명은 인화성이 높은 기체 연료를 만드는 디젤 엔진에 관한 것으로서, 더 상세하게는 디젤 엔진의 연료 공급 파이프라인이 실린더 블록 안쪽을 통과하도록 설치하여 실린더에서 발생되는 고온의 열을 이용하여 액체 연료를 착화되기 쉬운 고온 고압의 기체 상태로 만들어 실린더 내부로 분사하여 폭발이 쉽게 일어날 수 있도록 하여 디젤 엔진이 장착된 차량이 디젤 엔진의 단점인 출력 저하, 진동, 소음, 불완전 연소, 연료 소모 과다 등의 문제점을 해결한 디젤 엔진에 관한 것이다.

디젤 엔진이란, 실린더 내에 공기만을 흡입 압축하여 공기의 온도가 높아졌을 때 연료를 안개 모양으로 분사시켜 이 안개 모양의 연료가 공기의 압축 열에 의해 자기 착화되어 연소하며 운전을 계속하는 것이다.

따라서 연료와 공기의 혼합기를 흡입 압축하여 점화 연소시키는 가솔린 엔진과 비교하면 다음과 같은 장단점이 있다.

열효율이 높기 때문에 연료 소비율이 적다. 즉 공기만을 압축하기 때문에 압축 비를 크게 할 수 있으므로 열 효율이 가솔린 엔진의 25∼28%에 비해 30∼35%로 연료 소비율이 적다.

또한 사용 연료의 단가가 낮기 때문에 운전 경비가 적게 들며, 가솔린 엔진에 있어서 노킹 문제 때문에 실린더 지름이 큰 것을 만들기 어렵지만 노킹의 발생이 가솔린 엔진과 다르기 때문에 실린더 지름에 제한을 받지 않는 장점이 있으며, 회전의 넓은 범위에 걸쳐 토크의 변화가 적고, 운전이 편하고, 가솔린 엔진에서의 문제가 많은 전기 점화 장치가 없기 때문에 고장 율이 적으며, 연료의 인하점이 가솔린 엔진의 －40℃에 비해 ＋50℃로 높아 화재의 위험이 적으면서 시동성이 좋으며, 압축 착화 방식임이며, 가연 범위가 넓기 때문에 한번 시동된 후에는 가솔린 엔진에서만 볼 수 있는 실화가 없으며 원활한 운전을 할 수 있는 등 장점이 있다.

그러나 폭발 압력이 높기 때문에 각 부분을 튼튼하게 만들 필요가 있으며, 이로 인해 엔진의 중량이 증가함으로 이로 인해 어느 정도의 진동 및 소리는 피할 수 없다.

또한 압축 착화 방식이므로 주로 연소상의 문제로 연료의 최대 분사량이 제한을 받는 경우가 있으며, 고속 회전에 제한을 받기 때문에 같은 배기량에서는 가솔린 엔진보다 출력이 낮아지는 등 단점이 있다.

상기와 같은 장단점이 있는 디젤 엔진은 도 1과 도2에 도시한 바와 같이 디젤 엔진의 연료 탱크(104) 내의 연료유를 공급 펌프(100)에 의해 연료 여과기(106)를 통과시킨 후 상온 상태에서 연료 분사 펌프(110)가 고압 연료 파이프(102)로 보내고 다시 분사 밸브에 의해 실린더(108) 내에 분사된 연료유를 압축 공기의 고열에 의해 증발하여 공기와 혼합한 혼합기가 착화 연소하는 것으로 출력 저하는 물론 진동 , 소음, 불완전 연소, 연료 소모 과다 등의 문제점을 갖고 있었으며 이러한 폭발 공정이 분간할 수 없을 정도의 아주 극히 짧은 순식간에 이루어지므로 이를 제어 및 조절하여 디젤 엔진을 가솔린 엔진과 같은 고출력을 낼 수 있도록 구조를 변경하는 문제는 매우 까다로우며 거의 불가능 하는 등 문제점이 존재하였다.

즉 고출력을 얻기 위한 방법으로 분사 연료유를 극히 미세화 시키는 무화와 분사된 연료유의 입자가 실린더내의 압축 공기 층을 뚫고 나가는 관통과 연료 분사 밸브의 노즐로부터 원뿔형으로 분무되어 퍼지는 분산 및 실린더 내 각부에 분사된 연료유와 그 부분의 공기와 혼합이 균등하게 하는 분포 등을 다루는 것에 있어서는 상당한 애로점이 발생하였다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 디젤 엔진의 시동 후 자연 발생되는 실린더 주변의 고온의 열을 이용하여 실린더 내로 유입되는 연료유를 가열 기체화시키는 방법으로 연료 공급 파이프라인을 엔진 블록의 실린더에 피복 되게 설치하여 실린더 주변의 1200℃∼1500℃ 열로 연료유를 가열하여 액체 연료를 고온 고압의 기체 연료가 되게 하며, 기체 상태가 된 연료를 압력 조절 장치를 통과하게 하여 디젤 연료를 가솔린 연료의 압축 압력인 10∼50kgf/㎠의 압력이 되도록 노즐에 기체를 공급하여 가솔린 엔진의 장점인 고출력을 얻을 수 있도록 하는데 그 목적이 있는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 연료 탱크 내의 연료가 연료 여과기로 유입되게 파이프라인으로 연결하고, 상기 연료 여과기에 연결된 파이프라인을 엔진 블록에 내장이 되면서 수분 증발 장치에 결합하고, 상기 수분 증발 장치에 연결된 또 다른 파이프라인을 연료 분사 펌프에 연결하며 연료 분사 펌프에서 다시 압력 조절 장치까지 파이프라인으로 연결하며 압력 조절 장치로부터 각각의 실린더에 파이프라인을 연결하되 실린더에 나선형의 형상으로 실린더에 감기도록 구성되어진 것을 제공함에 있다.

도 1은 종래 디젤 엔진의 연료 공급장치의 전체 구성도

도 2는 종래 디젤 엔진의 냉각 장치의 구성도

도 3은 본 발명 디젤 엔진의 연료 공급 장치의 전체 구성도

도 4는 본 발명 디젤 엔진의 냉각 장치에 장착된 연료 파이프의 위치 상태도 <도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

(10) : 엔진 블록 (12) : 실린더

(14) : 수분 증발 장치 (16) : 연료 분사 펌프

(18) : 압력 조절 장치

(20)(21)(22)(23)(24) : 연료 공급 파이프라인

(26) : 라디에이터 (28) : 연료 탱크

(30) : 연료 여과기 (32) : 공급 펌프

첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명 디젤 엔진의 연료 공급 장치의 전체 구성도,

도 4는 본 발명 디젤 엔진의 냉각 장치에 장착된 연료 파이프의 위치 상태도를 도시한 것이다.

연료 탱크(28) 내에 위치하는 연료가 연료 여과기(30)로 유입되게 파이프라인(20)으로 연결하고, 상기 연료 여과기(30)에 연결된 파이프라인(21)을 엔진 블록(10)에 내장이 되면서 수분 증발 장치(14)에 결합하고, 상기 수분 증발 장치(14)에 연결된 또 다른 파이프라인(22)을 연료 분사 펌프(16)에 연결하며 연료 분사 펌프(16)에서 다시 압력 조절 장치(18)까지 파이프라인(23)으로 연결하며 압력 조절 장치(18)로부터 초고온 상태인 각각의 실린더(12)에 파이프라인(24)을 연결하되 실린더(12)에 나선형의 형상으로 실린더(12)에 감기도록 구성되어진 것이다.

본 발명의 작용은 다음과 같다.

연료 탱크(28) 내에 위치하던 연료가 공급 펌프(32)에 의해 연료 공급 파이프라인(20)을 따라 연료를 여과하는 기능을 수행하는 연료 여과기(30)로 유입되고, 연료 여과기(30)에서 유입된 연료가 여과된 후 엔진 블록(10)에 접촉되게 부착된 연료 공급 파이프라인(21)을 따라 유동이 된다.

상기 연료 여과기(30)를 통과한 상온 상태의 연료는 엔진 블록(10)의 내부 중 비교적 저온 부위(250℃∼400℃)에 설치된 파이프(21)를 통과하면서 250℃∼ 400℃의 중, 고온 상태가 되고 이를 수분 증발 장치(14)에 의해 수분을 증발시킨 후 파이프(22)를 통해 연료 분사 펌프(16)를 통과하고 다시 파이프(23)를 통해 압력 조절 장치(22)를 통과한 연료는 실린더(12) 주변의 초고온 부위(1200℃∼ 1500℃)에 나선형으로 감겨 있는 파이프(24)에 의해 고온 고압의 증기 상태로 노즐에 분사되게 되는 것이다.

상기 수분 증발 장치(14)에서는 250℃∼400℃의 연료유 상태를 수분 증발을 하는 것이다.

연료 분사 펌프(16)에서 다시 연료 공급 파이프라인(23)을 따라 압력 조절 장치(18)로 연료가 유입이 되며 압력 조절 장치(18)는 유입되는 연료를 가솔린 수준에 가까운 10∼50kgf/㎠의 압축 압력이 되게 조절하는 것이다.

상기 압력 조절 장치(18)를 통과한 연료는 파이프라인(24)을 따라 실린더(12)로 유입되며 상기 파이프라인(24)은 각각 모든 실린더(12)를 나선형으로 감겨져 있는 실린더(12) 내측으로 연결되면서 노즐(도시하지 않음)과 결합되어 있는 것이다.

미 설명 부호(26)는 라디에이터이다.

그러므로 본 발명은 저질유인 디젤 연료를 가열 기체화시켜 고속 회전이 가능하게 하여 가솔린 기관처럼 고출력을 얻을 수 있게 하여 경제적이며 디젤 엔진의 단점인 소음이나 진동을 감소시켜 정숙 운전 및 저소음, 완전 연소가 가능하게 하여 경제적인 효과를 거둘 수 있는 것이다.

Claims (1)

1. 연료 탱크(28) 내에 위치하는 연료가 연료 여과기(30)로 유입되게 파이프라인(20)으로 연결하고, 상기 연료 여과기(30)에 연결된 파이프라인(21)을 엔진 블록(10)에 내장이 되면서 수분 증발 장치(14)에 결합하고, 상기 수분 증발 장치(14)에 연결된 또 다른 파이프라인(22)을 연료 분사 펌프(16)에 연결하며 연료 분사 펌프(16)에서 다시 압력 조절 장치(18)까지 파이프라인(23)으로 연결하며 압력 조절 장치(18)로부터 각각의 실린더(12)에 파이프라인(24)을 연결하되 실린더(12)에 나선형의 형상으로 초고온 상태인 각각의 실린더(12)에 감기도록 구성되어진 것을 특징으로 하는 인화성이 높은 기체 연료를 만드는 디젤 엔진.