KR200227777Y1 - High efficiency fuel suppling system using an ultrasonic vibrator - Google Patents

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KR200227777Y1 KR2020010000096U KR20010000096U KR200227777Y1 KR 200227777 Y1 KR200227777 Y1 KR 200227777Y1 KR 2020010000096 U KR2020010000096 U KR 2020010000096U KR 20010000096 U KR20010000096 U KR 20010000096U KR 200227777 Y1 KR200227777 Y1 KR 200227777Y1
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Abstract

본 고안은 연료펌프의 작동에 의해서 연료탱크로부터 압송된 연료가 통과하는 연료 파이프 상에 초음파 진동자를 설치하고, 엔진의 운전상태에 따라서 연료를 미립화하여 실린더 내부의 연소실로 공급함으로써 연소효율을 높이고 연료소비를 줄일 수 있는 초음파 진동자를 이용한 고효율 연료공급장치에 관한 것으로, 이 연소장치는 연료휠터(6)와 분사밸브(20)간의 연료 파이프(36)에 장착되며, 초음파에 의해서 연료 파이프(36)를 통과하는 연료에 진동을 가해 미립화시키는 초음파 진동자(10)와, 엔진 회전수를 검출하는 엔진회전수 센서(26), 크랭크축의 회전각도를 검출하는 크랭크각 센서(28), 대기온도를 검출하는 외기온도 센서(30), 냉각수의 온도를 검출하는 냉각수온도 센서(32) 및 엔진의 실린더로 공급되는 흡입공기량을 검출하는 공기비 센서(34)로부터 전달되는 입력신호를 바탕으로 초음파 진동자(10)에 제어신호를 출력하는 제어유닛(24)을 구비하고 있다.The present invention installs an ultrasonic vibrator on the fuel pipe through which the fuel pumped from the fuel tank passes by the operation of the fuel pump, increases the fuel efficiency by increasing the fuel efficiency by atomizing the fuel and supplying it to the combustion chamber inside the cylinder. A high efficiency fuel supply apparatus using an ultrasonic vibrator capable of reducing consumption, the combustion apparatus is mounted on the fuel pipe 36 between the fuel filter 6 and the injection valve 20, the ultrasonic fuel pipe 36 Ultrasonic vibrator 10 for vibrating and atomizing the fuel passing through the fuel, engine speed sensor 26 for detecting the engine speed, crank angle sensor 28 for detecting the rotation angle of the crankshaft, detecting the atmospheric temperature With an outside air temperature sensor 30, a coolant temperature sensor 32 for detecting the temperature of the coolant, and an air ratio sensor 34 for detecting the amount of intake air supplied to the cylinder of the engine. It is provided with a control unit 24 for outputting a control signal to the ultrasonic vibrator 10 based on the input signal transmitted from.

Description

초음파 진동자를 이용한 고효율 연료공급장치{HIGH EFFICIENCY FUEL SUPPLING SYSTEM USING AN ULTRASONIC VIBRATOR}High efficiency fuel supply device using ultrasonic vibrator {HIGH EFFICIENCY FUEL SUPPLING SYSTEM USING AN ULTRASONIC VIBRATOR}

본 고안은 초음파 진동자를 이용한 고효율 연료공급장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 연료펌프의 작동에 의해서 연료탱크로부터 압송된 연료가 통과하는 연료 파이프 상에 초음파 진동자를 설치한 다음, 엔진의 운전상태에 따라서 진동자를 작동시켜 연료파이프에 진동을 가해 연료를 미립화함으로써 연소효율을 증대시킬 수 있는 초음파 진동자를 이용한 고효율 연료공급장치에 관한 것이다.The present invention relates to a high efficiency fuel supply apparatus using an ultrasonic vibrator, and more particularly, by installing an ultrasonic vibrator on a fuel pipe through which fuel fed from the fuel tank passes by the operation of the fuel pump, and then operates an engine. The present invention relates to a high-efficiency fuel supply apparatus using an ultrasonic vibrator capable of increasing the combustion efficiency by operating the vibrator to apply vibration to the fuel pipe to atomize fuel.

통상, 자동차나, 선박, 트레일러와 같은 산업용 운송장비를 비롯하여, 보일러, 전기 발전기, 콤프레셔와 같은 각종 산업용 생산장비에는 필요한 동력을 얻기 위한 엔진이 구비되어 있다. 이와 같은 산업용 엔진의 작동을 위해서는 가솔린이나, 디젤 및 LPG등의 연료를 지속적으로 공급하여야 하며, 공급된 연료는 실린더 내의 연소실에서 흡입공기에 의해 연소되면서 필요한 동력을 발생하게 된다.Typically, various industrial production equipment such as boilers, electric generators, compressors, as well as industrial transportation equipment such as automobiles, ships, trailers are equipped with an engine for obtaining the required power. In order to operate such an industrial engine, fuel such as gasoline, diesel, and LPG must be continuously supplied, and the supplied fuel generates necessary power as it is burned by intake air in a combustion chamber in a cylinder.

이와 같이, 엔진의 작동상태에 따라 필요로 하는 충분한 양의 연료를 실린더 내의 연소실로 공급하는 역할을 하는 연료 공급장치의 전체적인 구성을 보면, 연료를 저장하고 있는 연료탱크와, 연료탱크내의 연료를 압송하는 연료펌프와, 연료펌프에 의해서 연료탱크로부터 압송된 연료 중에 함유된 이물질을 걸러내기 위한 연료필터와, 연료필터를 지나면서 정화된 연료를 실린더 내의 연소실로 공급하는 연료공급수단으로 이루어져 있다. 연료공급수단으로는 압축착화방식의 디젤엔진에서는 주로 연료 분사노즐을 사용하지만, 가솔린엔진의 경우에는 기화기를 이용하여 연료와 공기의 혼합기를 연소실로 공급하거나 디젤엔진과 같이 분사노즐을 통해서 실린더 내의 연소실로 연료를 직접 분사하게 된다.As described above, in the overall configuration of the fuel supply device which serves to supply a sufficient amount of fuel required by the operating state of the engine to the combustion chamber in the cylinder, the fuel tank storing the fuel and the fuel in the fuel tank are transported. It consists of a fuel pump, a fuel filter for filtering foreign matter contained in the fuel pumped from the fuel tank by the fuel pump, and fuel supply means for supplying the purified fuel passing through the fuel filter to the combustion chamber in the cylinder. As a fuel supply means, a fuel injection nozzle is mainly used in a compression ignition type diesel engine, but a gasoline engine uses a vaporizer to supply a mixture of fuel and air to a combustion chamber or a combustion chamber in a cylinder through an injection nozzle like a diesel engine. Fuel directly.

이러한 종래의 가솔린엔진 및 디젤엔진에서는 연료펌프의 작동에 따라서 연료탱크로부터 압송된 연료를 실린더 내의 연소실로 직접 공급하기 때문에 연료입자간의 미립화가 이루어지지 않아 연소효율이 낮으며 엔진출력에 비해 연료소모량이 증대되는 문제가 있다.In the conventional gasoline engine and diesel engine, the fuel pumped from the fuel tank is directly supplied to the combustion chamber in the cylinder according to the operation of the fuel pump, so that atomization between fuel particles is not achieved, resulting in low combustion efficiency and lower fuel consumption than the engine output. There is a growing problem.

이와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 고안은 연료가 통과하는 연료 파이프 내의 연료 입자를 미립화시킨 상태로 실린더 내부의 연소실로 공급하여 연소효율을 증대시키고 연료의 소비를 줄일 수 있는 초음파 진동자를 이용한 고효율 연료공급장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention for solving the above problems is to supply high efficiency fuel using ultrasonic vibrator which can increase the combustion efficiency and reduce fuel consumption by supplying the fuel particles in the fuel pipe through which the fuel passes to the combustion chamber inside the cylinder. The purpose is to provide a device.

도 1은 본 고안에 따른 초음파 진동자를 이용한 고효율 연료공급장치의 구성을 보인 블록도,1 is a block diagram showing the configuration of a high efficiency fuel supply apparatus using an ultrasonic vibrator according to the present invention,

도 2는 본 고안에 따른 초음파 진동자의 장착상태를 보인 사시도,Figure 2 is a perspective view showing the mounting state of the ultrasonic vibrator according to the present invention,

도 3은 본 고안에 따른 고효율 연료공급장치의 전기회로도.3 is an electrical circuit diagram of a high efficiency fuel supply apparatus according to the present invention.

♣도면의 주요부분에 대한 부호의 설명♣♣ Explanation of symbols for main part of drawing ♣

2:연료탱크 4:연료펌프2: fuel tank 4: fuel pump

6:연료휠터 10:초음파 진동자6: fuel filter 10: ultrasonic oscillator

20:분사밸브 22:엔진20: injection valve 22: engine

24:제어유닛 26:엔진회전수 센서24: control unit 26: engine speed sensor

28:크랭크각 센서 30:외기온도 센서28: crank angle sensor 30: outside temperature sensor

32:냉각수온도 센서 34:공기비 센서32: coolant temperature sensor 34: air ratio sensor

36:연료 파이프36: fuel pipe

상술한 목적을 달성하기 위한 본 고안의 초음파 진동자를 이용한 고효율 연료공급장치는 연료를 저장하고 있는 연료탱크와, 연료탱크내의 연료를 압송하는 연료펌프와, 연료펌프의 작동으로 압송되는 연료 중에 포함된 이물질을 제거하는 연료휠터와, 연료휠터를 지나면서 정화된 연료를 엔진의 실린더 내로 공급하는 분사밸브로 이루어진 연료공급장치에 있어서, 연료휠터와 분사밸브간의 연료 파이프에 장착되며, 초음파에 의해서 연료 파이프를 통과하는 연료에 진동을 가해 미립화시키는 초음파 진동자와, 엔진 회전수를 검출하는 엔진회전수 센서, 크랭크축의 회전각도를 검출하는 크랭크각 센서, 대기온도를 검출하는 외기온도 센서, 냉각수의 온도를 검출하는 냉각수온도 센서 및 엔진의 실린더로 공급되는 흡입공기량을 검출하는 공기비 센서로부터 전달되는 입력신호를 바탕으로 초음파 진동자에 제어신호를 출력하는 제어유닛을 구비하는 것을 특징으로 한다.The high efficiency fuel supply apparatus using the ultrasonic vibrator of the present invention for achieving the above object is included in the fuel tank for storing the fuel, the fuel pump for pumping the fuel in the fuel tank, and the fuel pumped by the operation of the fuel pump A fuel supply device comprising a fuel filter for removing foreign substances and an injection valve for supplying purified fuel through a fuel filter into a cylinder of an engine, the fuel supply device being mounted on a fuel pipe between the fuel filter and the injection valve, and ultrasonically connected to the fuel pipe. Ultrasonic vibrator to vibrate and atomize the fuel passing through the engine, engine speed sensor to detect the engine speed, crank angle sensor to detect the rotation angle of the crankshaft, air temperature sensor to detect the atmospheric temperature, temperature of the coolant Coolant temperature sensor and air ratio sensor to detect the amount of intake air supplied to the cylinder of the engine It characterized in that it comprises a control unit for outputting a control signal to the ultrasonic vibrator based on the input signal transmitted from.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 초음파 진동자를 이용한 고효율 연료공급장치에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a high efficiency fuel supply apparatus using an ultrasonic vibrator according to a preferred embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings will be described in detail.

도 1은 본 고안에 따른 초음파 진동자를 이용한 고효율 연료공급장치의 구성을 보인 블록도이고, 도 2는 본 고안에 따른 초음파 진동자의 장착상태를 보인 사시도이며, 도 3은 본 고안에 따른 고효율 연료공급장치의 전기회로도이다.1 is a block diagram showing the configuration of a high efficiency fuel supply apparatus using an ultrasonic vibrator according to the present invention, Figure 2 is a perspective view showing the mounting state of the ultrasonic vibrator according to the present invention, Figure 3 is a high efficiency fuel supply according to the present invention An electrical circuit diagram of the device.

먼저, 도 1을 참고로 일예로서 차량의 연료공급장치를 설명하면, 디젤 또는 가솔린 등의 연료가 저장되어 있는 연료탱크(2)와, 밧데리 전원에 의해 작동하면서 연료탱크(2)내의 연료를 압송하는 연료펌프(4)와, 이 연료펌프(4)의 작동으로 연료탱크(2)로부터 압송되는 연료 중에 함유되어 있는 이물질을 제거하는 연료휠터(6)와, 연료휠터(6)를 지나면서 정화된 깨끗한 연료를 엔진의 실린더 내로 고압 분사하는 분사밸브(20)로 이루어져 있다.First, referring to FIG. 1, a vehicle fuel supply apparatus will be described as an example. A fuel tank 2 in which fuel such as diesel or gasoline is stored, and the fuel in the fuel tank 2 are operated while being operated by a battery power source. The fuel pump 4 and the fuel filter 6 which removes the foreign substances contained in the fuel conveyed from the fuel tank 2 by the operation of this fuel pump 4, and the fuel filter 6, the purification | purification while passing through the fuel filter 6 It is composed of an injection valve 20 for injecting a high pressure clean fuel into the cylinder of the engine.

이러한 구성의 연료공급장치에서, 엔진의 실린더로 공급되는 연료를 미립화시켜 연소효율을 증대시키기 위한 방안으로 본 고안의 바람직한 실시예에서는 초음파를 이용한 진동자를 연료파이프(36)에 장착하는 구조를 예시하였다. 이를 위해서 연료휠터(6)와 분사밸브(20)간의 연료 파이프(36)에 초음파 진동자(10)를 장착하였다. 초음파 진동자(10)는 제어유닛(24)으로부터 전달되는 제어신호에 의해서 초음파를 발생하여 연료 파이프(36)를 통과하는 연료를 진동시켜 미립화하게 된다.In the fuel supply device having such a configuration, as a method for increasing the combustion efficiency by atomizing the fuel supplied to the cylinder of the engine, a preferred embodiment of the present invention illustrates a structure in which a vibrator using ultrasonic waves is mounted on the fuel pipe 36. . To this end, the ultrasonic vibrator 10 is mounted on the fuel pipe 36 between the fuel filter 6 and the injection valve 20. The ultrasonic vibrator 10 generates ultrasonic waves by the control signal transmitted from the control unit 24 to vibrate the fuel passing through the fuel pipe 36 to atomize.

한편, 제어유닛(24)은 엔진 회전수를 검출하는 엔진회전수 센서(26), 크랭크축의 회전각도를 검출하는 크랭크각 센서(28), 대기온도를 검출하는 외기온도 센서(30), 냉각수의 온도를 검출하는 냉각수온도 센서(32) 및 엔진의 실린더로 공급되는 흡입공기량을 검출하는 공기비 센서(34)로부터 전달되는 입력신호를 바탕으로 초음파 진동자(10)에 제어신호를 출력한다. 즉, 초기시동시나 겨울철 냉시동시 및 급가속시에는 보다 농후한 연료를 필요로 하므로 이때에는 초음파 진동자(10)의 작동을 일시 정지시켜 보다 많은 연료가 공급되도록 할 필요가 있다. 그러나, 엔진이 기동된 후에 정상 주행시에는 도 2에 도시한 바와 같은 초음파 진동자(10)에 밧데리 전원을 공급하여 연료파이프(36)를 통과하는 연료를 미립화시켜 연소효율을 증대시키게 된다.On the other hand, the control unit 24 includes the engine speed sensor 26 for detecting the engine speed, the crank angle sensor 28 for detecting the rotation angle of the crankshaft, the outside temperature sensor 30 for detecting the atmospheric temperature, and the cooling water. The control signal is output to the ultrasonic vibrator 10 based on the input signal transmitted from the coolant temperature sensor 32 detecting the temperature and the air ratio sensor 34 detecting the amount of intake air supplied to the cylinder of the engine. That is, since the fuel is required for the initial start-up, cold start-up and rapid acceleration during the winter, it is necessary to temporarily stop the operation of the ultrasonic vibrator 10 to supply more fuel. However, during normal driving after the engine is started, the battery power is supplied to the ultrasonic vibrator 10 as shown in FIG. 2 to atomize the fuel passing through the fuel pipe 36 to increase combustion efficiency.

도 2를 보면, 연료휠터(6)를 통과하여 화살표 방향(P1)으로 유입된 연료는 화살표 방향(P2)을 따라 분사밸브(20)로 공급되는데, 이때 연료파이프(36)에는 본 고안의 초음파 진동자(10)가 설치되어 있다. 이 초음파 진동자(10)는 다양한 형상 및 구조를 지닐 수 있으며, 여기에서는 일예로서 2개의 케이스(12, 12')를 접합하여 만든 구조를 예시하였다. 초음파 진동자(10)에는 체결홀(16a)이 형성된 브라켓(16)이 부착되어 있어 차체 등에 용이하게 고정할 수 있다. 초음파 진동자(10)에는 와이어(18)를 통해 공급되는 밧데리 전원에 의해 초음파를 발생하는 초음파 발생기(14)가 구비되어 있다.2, the fuel flowing through the fuel filter 6 in the arrow direction P1 is supplied to the injection valve 20 along the arrow direction P2, wherein the fuel pipe 36 has ultrasonic waves of the present invention. The vibrator 10 is provided. The ultrasonic vibrator 10 may have various shapes and structures. Here, as an example, the ultrasonic vibrator 10 illustrates a structure formed by joining two cases 12 and 12 '. The ultrasonic vibrator 10 has a bracket 16 having a fastening hole 16a attached thereto, so that the ultrasonic vibrator 10 can be easily fixed to a vehicle body. The ultrasonic vibrator 10 is provided with an ultrasonic generator 14 for generating ultrasonic waves by the battery power supplied through the wire 18.

다음에, 도 3을 보면, 본 고안에 따른 고효율 연료공급장치의 전기회로도가 도시되어 있다. 제어유닛(24)은 가령, 외기온도센서에서 입력되는 기준전압(V1)과 밧데리전압(V2)을 바탕으로 전압차를 비교한 다음, 엔진의 상태에 따라 초음파 진동자(10)에 출력전압(V3, V4)을 보내 초음파를 발생시켜 연료를 미립화시킨다. 이 회로 상에는 초음파 발생에 필요한 다수의 저항(R1∼R7)과 콘덴서(C1∼C3) 및 다이오드가 직렬 또는 병렬로 구성되어 있다. 가령, 외기온도센서로부터 입력되는 기준전압(V1)은 다이오드(D1) 및 제 4저항(R4)을 거쳐 제어유닛(24)으로 입력됨과 동시에 이 제어유닛(24)에는 제 1저항(R1)과 제 2저항(R2)이 병렬 연결되어 있고, 제 2저항(R2)은 다시 제 1콘덴서(C1)와 직렬 연결되어 있다. 한편, 제 3저항(R3)은 제 2콘덴서(C2)를 경유하여 접지되어 있으며, 제 5저항(R5)은 제 3콘덴서(C3)와 직결 연결되어 있다. 제어유닛(24)으로부터 출력되는 전압(V3, V4)은 각각 저항(R7, R6)을 통해서 초음파 진동자(10)로 전달되는 구성을 지닌다.Next, referring to FIG. 3, an electric circuit diagram of the high efficiency fuel supply apparatus according to the present invention is shown. For example, the control unit 24 compares the voltage difference based on the reference voltage V1 input from the outside temperature sensor and the battery voltage V2, and then outputs the output voltage V3 to the ultrasonic vibrator 10 according to the engine condition. , V4) to generate ultrasonic waves to atomize the fuel. On this circuit, a plurality of resistors R1 to R7, capacitors C1 to C3, and diodes necessary for generating ultrasonic waves are configured in series or in parallel. For example, the reference voltage V1 input from the outside temperature sensor is input to the control unit 24 through the diode D1 and the fourth resistor R4, and at the same time, the control unit 24 has a first resistor R1 and The second resistor R2 is connected in parallel, and the second resistor R2 is again connected in series with the first capacitor C1. Meanwhile, the third resistor R3 is grounded via the second capacitor C2, and the fifth resistor R5 is directly connected to the third capacitor C3. The voltages V3 and V4 output from the control unit 24 have a configuration that is transmitted to the ultrasonic vibrator 10 through the resistors R7 and R6, respectively.

이상으로 설명한 본 고안에 의하면, 연료펌프의 작동에 의해서 연료탱크로부터 압송된 연료가 통과하는 연료 파이프 상에 초음파 진동자가 설치되어 있으므로, 엔진의 운전상태에 따라서 초음파 진동자를 작동시켜 연료를 미립화함으로써 단위 체적당 연료의 충진효율이 높아져 연소효율이 증대되며 그로 인해 연료의 소모량을 줄일 수 있다.According to the present invention described above, since the ultrasonic vibrator is installed on the fuel pipe through which the fuel fed from the fuel tank passes by the operation of the fuel pump, the ultrasonic vibrator is operated according to the operating state of the engine to atomize the fuel. The filling efficiency of the fuel per volume is increased to increase the combustion efficiency, thereby reducing the fuel consumption.

Claims (1)

연료를 저장하고 있는 연료탱크(2)와, 연료탱크(2)내의 연료를 압송하는 연료펌프(4)와, 연료펌프(4)의 작동으로 압송되는 연료 중에 포함된 이물질을 제거하는 연료휠터(6)와, 연료휠터(6)를 지나면서 정화된 연료를 엔진의 실린더 내로 공급하는 분사밸브(20)로 이루어진 연료공급장치에 있어서,A fuel tank (2) storing fuel, a fuel pump (4) for transporting fuel in the fuel tank (2), and a fuel filter (2) for removing foreign substances contained in fuel transported by the operation of the fuel pump ( 6) and the injection valve 20 for supplying the purified fuel through the fuel filter 6 into the cylinder of the engine, 상기 연료휠터(6)와 상기 분사밸브(20)간의 연료 파이프(36)에 장착되며, 초음파에 의해서 연료 파이프(36)를 통과하는 연료에 진동을 가해 미립화시키는 초음파 진동자(10)와,An ultrasonic vibrator (10) mounted on the fuel pipe (36) between the fuel filter (6) and the injection valve (20) and applying and vibrating the fuel passing through the fuel pipe (36) by ultrasonic waves; 엔진 회전수를 검출하는 엔진회전수 센서(26), 크랭크축의 회전각도를 검출하는 크랭크각 센서(28), 대기온도를 검출하는 외기온도 센서(30), 냉각수의 온도를 검출하는 냉각수온도 센서(32) 및 엔진의 실린더로 공급되는 흡입공기량을 검출하는 공기비 센서(34)로부터 전달되는 입력신호를 바탕으로 상기 초음파 진동자(10)에 제어신호를 출력하는 제어유닛(24)을 구비하는 것을 특징으로 하는 초음파 진동자를 이용한 고효율 연료공급장치.Engine speed sensor 26 for detecting the engine speed, crank angle sensor 28 for detecting the rotation angle of the crankshaft, outside air temperature sensor 30 for detecting the ambient temperature, coolant temperature sensor for detecting the temperature of the coolant ( 32) and a control unit 24 for outputting a control signal to the ultrasonic vibrator 10 based on an input signal transmitted from an air ratio sensor 34 for detecting the amount of intake air supplied to the cylinder of the engine. High efficiency fuel supply device using an ultrasonic vibrator.
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KR101853307B1 (en) * 2017-03-02 2018-04-30 서울대학교산학협력단 Experimental apparatus for dynamics of non-premixed jet flame and method for experimenting dynamics of non-premixed jet flame using the same

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