KR200290555Y1

KR200290555Y1 - Auxiliary Fuel System for Engine

Info

Publication number: KR200290555Y1
Application number: KR2020020011427U
Authority: KR
Inventors: 김금선
Original assignee: 김금선
Priority date: 2002-04-16
Filing date: 2002-04-16
Publication date: 2002-09-28

Abstract

본 고안은 엔진의 연료 효율을 향상시킴과 동시에 매연의 발생을 최소화시킬 수 있는 보조 연료 시스템에 관한 것으로,The present invention relates to an auxiliary fuel system that can improve the fuel efficiency of the engine and minimize the generation of soot.

본 고안에 따른 보조 연료 시스템은, 보조 연료 탱크와; 엔진의 흡기 다기관에 설치되는 제1 보조 연료 분사노즐과; 엔진의 배기 관로 중에 설치되는 촉매 컨버터와; 상기 촉매 컨버터 전방의 배기 관로에 설치되는 제 2 보조 연료 분사 노즐과; 상기 보조 연료 탱크에 수용되어 있는 보조 연료를 상기 제1 및 제2 보조 연료 분사 노즐로 압송하는 보조 연료 펌프와; 상기 보조 연료 펌프와 상기 제1 및 제2 분사 노즐을 연결하는 보조 연료 공급관과; 상기 보조 연료 공급관에 설치되는 제어 밸브와; 상기 제어 밸브의 개도를 제어하는 제어부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 바,An auxiliary fuel system according to the present invention includes an auxiliary fuel tank; A first auxiliary fuel injection nozzle installed in an intake manifold of the engine; A catalytic converter installed in an exhaust pipe of the engine; A second auxiliary fuel injection nozzle installed in an exhaust pipe in front of the catalytic converter; An auxiliary fuel pump for pumping auxiliary fuel contained in the auxiliary fuel tank to the first and second auxiliary fuel injection nozzles; An auxiliary fuel supply pipe connecting the auxiliary fuel pump and the first and second injection nozzles; A control valve installed at the auxiliary fuel supply pipe; And a control unit for controlling the opening degree of the control valve.

엔진의 흡기 다기관에 분사되는 보조 연료에 의해 연소실 내의 연소 효율이 크게 향상되고, 특히 디젤 엔진의 경우 연료의 불완전 연소에 의한 탄소의 유리 현상이 방지되어 흑연의 발생이 억제되며, 또한, 촉매 컨버터의 전방에 분사되는 보조 연료가 촉매 컨버터의 반응열에 의해 연소되며 유해 가스의 산화 작용을 촉진시키게 된다.The auxiliary fuel injected into the intake manifold of the engine greatly improves the combustion efficiency in the combustion chamber. Especially in the case of diesel engines, the glass phenomenon of carbon due to incomplete combustion of the fuel is prevented and the generation of graphite is suppressed. The auxiliary fuel injected in the front is burned by the heat of reaction of the catalytic converter and promotes the oxidation of harmful gases.

또한, 촉매 컨버터에 흑연이 축적되는 현상이 방지되어 촉매 반응이 지속적으로 수행될 수 있게 되며, 따라서 배기 가스 중의 유해 가스가 보다 확실하게 제거될 수 있으며, 차량의 연비가 향상되어 에너지를 크게 절감시킬 수 있게 된다.In addition, the accumulation of graphite in the catalytic converter is prevented, so that the catalytic reaction can be continuously performed, and thus, harmful gases in the exhaust gas can be removed more reliably, and the fuel efficiency of the vehicle is improved, thereby greatly reducing energy. It becomes possible.

Description

Auxiliary Fuel System for Engine Purification

본 고안은 보조 연료 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 엔진의 연료 효율을 향상시킴과 동시에 매연의 발생을 최소화시킬 수 있는 배기 가스 정화용 보조 연료 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an auxiliary fuel system, and more particularly, to an auxiliary fuel system for exhaust gas purification that can improve fuel efficiency of an engine and minimize generation of soot.

가솔린 엔진이나 디젤 엔진은 연소실 내에서 연료와 공기의 혼합물을 점화 또는 압축 착화시켜 폭발시킴으로서 동력을 얻게 되는 것으로, 연료와 공기의 혼합비를 엔진의 상태에 맞게 최적으로 제어하여 완전 연소가 일어나도록 하는 것이 이상적이나, 실제 엔진에 있어서는 짧은 폭발 행정 중에 연료가 완벽하게 연소되지 못하고 불완전 연소나 고온 연소되어 대기 중으로 방출되기 쉬웠으며, 따라서, 일산화 탄소, 탄화 수소, 또는 질소 산화물 등 인체에 유해한 가스가 배기 가스중에 포함되어 대기중으로 배출됨으로서 대기 오염 및 에너지 손실의 주원인이 되어 왔다.Gasoline engines or diesel engines are powered by igniting or compressing and igniting a mixture of fuel and air in the combustion chamber. The optimal control of the fuel and air mixture to the condition of the engine ensures complete combustion. Ideally, in a real engine, the fuel was not completely burned during a short explosion stroke, and incomplete combustion or high temperature combustion was likely to be released into the atmosphere. Thus, gases harmful to the human body, such as carbon monoxide, hydrocarbons, or nitrogen oxides, were exhausted. In the air and into the atmosphere, it has become a major cause of air pollution and energy loss.

따라서, 배기 가스의 일부를 배기관으로부터 추출하여 엔진의 흡기 계통으로 재순환시켜 연소시키는 배기가스 재순환 장치나 배기 가스중의 유해 성분을 촉매의 도움을 받아 인체에 무해한 탄산 가스나 물로 변환하여 대기중으로 방출시키는 촉매 컨버터 장치 등 여러 가지 배기 가스 정화 장치가 사용되고 있으며, 한편으로는 알콜과 같이 인화성이 높은 연료을 보조 연료로 사용함으로서 연소 효율을 높여 배기 가스중의 유해 가스를 감소시키고자 하는 시도가 있어 왔다.Therefore, the exhaust gas recirculation apparatus which extracts a part of the exhaust gas from the exhaust pipe and recycles it to the intake system of the engine and converts harmful components in the exhaust gas into carbon dioxide or water that is harmless to the human body with the help of a catalyst and releases it into the atmosphere. Various exhaust gas purification apparatuses, such as catalytic converter devices, have been used. On the other hand, attempts have been made to reduce the harmful gas in the exhaust gas by increasing combustion efficiency by using a highly flammable fuel such as alcohol as an auxiliary fuel.

배기가스 재순환 장치는 연소에 기여하지 않는 이산화탄소, 질소 등의 불활성 가스가 다량 포함되어 있는 배기 가스의 일부를 흡입 혼합기내에 혼합함으로서 연료의 열용량을 높이고 연소 최고온도를 억제하여 질소산화물을 저감시키게 되나 이로 인해 엔진의 출력이 저하되거나 연소의 불균등이 커지는 원인이 되기 때문에 운전 상태에 적합한 배기 가스 순환량 및 시기를 제어하는 데 복잡한 기구 및 제어장치를 필요로 하였다.Exhaust gas recirculation unit mixes a part of exhaust gas containing a large amount of inert gas such as carbon dioxide and nitrogen which does not contribute to combustion in the intake mixer to increase the heat capacity of fuel and suppress the maximum temperature of combustion to reduce nitrogen oxide. As a result, the output of the engine is reduced or the inequality of combustion is increased. Therefore, a complicated mechanism and a control device are required to control the amount and timing of exhaust gas circulation suitable for the operating state.

촉매 컨버터 장치는 촉매 재연소 장치로도 불리는 것으로, 일단 산화 반응이 시작되면 자기 발열작용에 의해 반응이 반복되며, 배기 가스중의 일산화탄소, 탄화 수소 및 질소 산화물 등의 유해 성분을 촉매의 도움을 받아 탄산 가스와 물로 만들어 대기중으로 방출하게 되나, 디젤 엔진의 경우 가솔린 엔진과는 달리 그 사용되는 연료의 특성상 연료중의 탄소가 불완전 연소에 의해 유리되어 흑연을 배출하게 되는 바, 상기한 바와 같은 촉매 컨버터를 디젤 엔진의 배기측에 설치하는 경우 배기 중의 흑연이 촉매의 표면에 축적되어 촉매 작용을 정상적으로 수행하지 못한다는 문제점이 있었다.Catalytic converter devices are also called catalytic reburners, and once the oxidation reaction has started, the reaction is repeated by self-exothermic action, with the help of catalysts for harmful components such as carbon monoxide, hydrocarbons and nitrogen oxides in the exhaust gas. Carbon dioxide and water are released into the atmosphere. However, in the case of diesel engines, unlike in gasoline engines, the carbon in the fuel is released by incomplete combustion to release graphite due to the characteristics of the fuel used. The catalytic converter as described above. Is installed on the exhaust side of a diesel engine, there is a problem that graphite in exhaust gas accumulates on the surface of the catalyst and thus does not normally perform catalytic action.

한편, 알콜을 보조 연료로 사용하는 방식으로는, 알콜과 주 연료를 일정 비율로 섞어 주입하는 방식이나, 알콜을 별도로 저장하여 이를 연소실 또는 흡기측에 분사하여 주는 방식 등 여러 가지 시도가 있어 왔으나, 인화성이 높은 알콜로 인한 화재 또는 폭발의 위험성이 있으며, 배기 가스 정화 효과가 극히 미비하여 현재까지 실용화되지 못하고 있는 실정이었다.On the other hand, as a method of using alcohol as an auxiliary fuel, there have been various attempts such as a method of injecting a mixture of alcohol and the main fuel in a certain ratio, or a method of storing the alcohol separately and spraying it to the combustion chamber or the intake side, There is a risk of fire or explosion due to the highly flammable alcohol, and the exhaust gas purification effect is extremely insignificant, which has not been put to practical use.

본 고안은 상기한 바와 같은 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 엔진의 연료 효율을 향상시킴과 동시에 매연의 발생을 최소화시킬 수 있는 배기 가스 정화용 보조 연료 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an auxiliary fuel system for exhaust gas purification that can improve the fuel efficiency of the engine and minimize the generation of soot.

본 고안의 또 다른 목적은 화재나 폭발의 위험성이 없이 안정적으로 작동될 수 있는 배기 가스 정화용 보조 연료 시스템을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide an auxiliary fuel system for exhaust gas purification that can be operated stably without the risk of fire or explosion.

도 1은 본 고안의 일실시예에 따른 보조 연료 시스템의 계통도.1 is a system diagram of an auxiliary fuel system according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

21 : 보조 연료 탱크 22 : 보조 연료 펌프21: auxiliary fuel tank 22: auxiliary fuel pump

25, 26 : 분사 노즐 18 : 촉매 컨버터25, 26: injection nozzle 18: catalytic converter

27, 28 : 제어 밸브 19 : 제어부27, 28: control valve 19: control unit

전술한 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 배기 가스 정화용 보조 연료시스템은, 보조 연료 탱크와; 엔진의 흡기 다기관에 설치되는 제1 보조 연료 분사노즐과; 엔진의 배기 관로 중에 설치되는 촉매 컨버터와; 상기 촉매 컨버터 전방의 배기 관로에 설치되는 제 2 보조 연료 분사 노즐과; 상기 보조 연료 탱크에 수용되어 있는 보조 연료를 상기 제1 및 제2 보조 연료 분사 노즐로 압송하는 보조 연료 펌프와; 상기 보조 연료 펌프와 상기 제1 및 제2 분사 노즐을 연결하는 보조 연료 공급관과; 상기 보조 연료 공급관에 설치되는 제어 밸브와; 상기 제어 밸브의 개도를 제어하는 제어부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 바,Exhaust gas purification auxiliary fuel system according to the present invention for achieving the above object, the auxiliary fuel tank; A first auxiliary fuel injection nozzle installed in an intake manifold of the engine; A catalytic converter installed in an exhaust pipe of the engine; A second auxiliary fuel injection nozzle installed in an exhaust pipe in front of the catalytic converter; An auxiliary fuel pump for pumping auxiliary fuel contained in the auxiliary fuel tank to the first and second auxiliary fuel injection nozzles; An auxiliary fuel supply pipe connecting the auxiliary fuel pump and the first and second injection nozzles; A control valve installed at the auxiliary fuel supply pipe; And a control unit for controlling the opening degree of the control valve.

엔진의 흡기 다기관에 분사되는 보조 연료에 의해 연소실 내의 연소 효율이 크게 향상되고, 특히 디젤 엔진의 경우 연료의 불완전 연소에 의한 탄소의 유리 현상이 방지되어 흑연의 발생이 억제되며, 또한, 촉매 컨버터의 전방에 분사되는 보조 연료가 촉매 컨버터의 반응열에 의해 연소되며 배기 가스의 연소 작용을 촉진시키게 된다.The auxiliary fuel injected into the intake manifold of the engine greatly improves the combustion efficiency in the combustion chamber. Especially in the case of diesel engines, the glass phenomenon of carbon due to incomplete combustion of the fuel is prevented and the generation of graphite is suppressed. The auxiliary fuel injected in the front is burned by the heat of reaction of the catalytic converter and promotes the combustion action of the exhaust gas.

보조 연료로 사용되는 연료로는, 본 출원인의 선등록 고안 제210546호에 제안된 바와 같이, 알콜을 보조 연료 탱크에 수용하여 그 증기를 사용하는 것도 가능하지만, 안정성을 확보를 위한 갖가지 시험 결과에 따르면, 알콜과 물이 섞여 있는 수용액 즉, 약 35% 내지 65% 정도의 알콜 수용액을 펌프 및 노즐을 사용하여 소요 개소에 분사한 시험 결과, 연비 향상 및 매연 감소 효과의 큰 저하 없이 안정적인사용이 가능함을 확인할 수 있었다.As a fuel used as an auxiliary fuel, it is also possible to accommodate alcohol in an auxiliary fuel tank and use the vapor, as proposed in the applicant's prior registration designation No. 210546, but it is possible to use various vapors to ensure stability. According to the test results of spraying an aqueous solution containing alcohol and water, that is, about 35% to 65% of an aqueous alcohol solution to a required location using a pump and a nozzle, stable use is possible without a significant decrease in fuel efficiency and smoke reduction. Could confirm.

이하, 본 고안에 따른 보조 연료 시스템의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a preferred embodiment of the auxiliary fuel system according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 고안에 따른 보조 연료 시스템의 계통도를 나타내는 것으로, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 주연료 탱크(11)에 저장되어 있는 연료는 연료 공급 펌프(12)에 의해 일정 압력으로 가압되어 연료 분사 펌프(13)로 공급되며, 연료 분사 펌프(13)는 연료 공급 펌프로부터 공급 받은 연료를 고압으로 압축하여 엔진 본체(15)의 상부에, 즉 실린더 헤드에 설치되어 있는 인젝터(14)를 통해 분사 순서에 따라 실린더 내부로 분사되며, 실린더의 상부에 형성되어 있는 연소실에는 상기와 같이 연료가 분사됨과 동시에 흡기 다기관(16)을 통해 공기가 공급되어 폭발 행정이 수행됨은 됨은 종래와 같다.FIG. 1 shows a schematic diagram of an auxiliary fuel system according to the present invention. As shown in FIG. 1, fuel stored in the main fuel tank 11 is pressurized at a constant pressure by the fuel supply pump 12. It is supplied to the fuel injection pump 13, the fuel injection pump 13 compresses the fuel supplied from the fuel supply pump to a high pressure to the injector 14 installed on the upper portion of the engine main body 15, that is, the cylinder head Through the injection order is injected into the cylinder, the combustion chamber formed in the upper portion of the cylinder is injected as described above and at the same time as the air is supplied through the intake manifold 16, the explosion stroke is performed as in the prior art.

가솔린 엔진의 경우 배기 다기관(17)과 연결되어 있는 배기 관로중에 촉매 컨버터(18)가 설치되어 배기중의 배기 가스를 산화시키게 되는 데, 본 고안에 따르면, 디젤 엔진의 경우에도 배기 관로중에 촉매 컨버터를 적용하는 것이 가능하게 된다.In the case of the gasoline engine, the catalytic converter 18 is installed in the exhaust pipe connected to the exhaust manifold 17 to oxidize the exhaust gas in the exhaust. According to the present invention, even in the case of a diesel engine, the catalytic converter in the exhaust pipe It becomes possible to apply.

본 고안에 따른 배기 가스 정화용 보조 연료 시스템은, 보조 연료 수용되는 보조 연료 탱크(21)와, 엔진의 흡기 다기관(16)에 설치되는 제1 보조 연료 분사 노즐(25)와, 엔진의 배기 관로 중에 설치되는 촉매 컨버터(18)의 전방의 배기 관로에 설치되는 제 2 보조 연료 분사 노즐(26)과, 보조 연료 탱크에 수용되어 있는 보조 연료를 상기 제1 및 제2 보조 연료 분사 노즐로 압송하는 보조 연료 펌프(22)와,보조 연료 펌프와 제1 및 제2 분사 노즐을 연결하는 보조 연료 공급관(23, 24)와, 각각의 보조 연료 공급관에 설치되는 제어 밸브(27, 28)와, 제어 밸브의 개도를 제어하는 제어부(18)로 구성된다.The auxiliary fuel system for purifying exhaust gas according to the present invention includes an auxiliary fuel tank 21 accommodated in an auxiliary fuel, a first auxiliary fuel injection nozzle 25 provided in an intake manifold 16 of an engine, and an exhaust pipe of an engine. A second auxiliary fuel injection nozzle 26 provided in the exhaust pipe in front of the catalytic converter 18 to be installed, and an auxiliary fuel for transporting the auxiliary fuel contained in the auxiliary fuel tank to the first and second auxiliary fuel injection nozzles. A fuel pump 22, auxiliary fuel supply pipes 23 and 24 connecting the auxiliary fuel pump and the first and second injection nozzles, control valves 27 and 28 provided in the respective auxiliary fuel supply pipes, and a control valve It consists of a control unit 18 for controlling the degree of opening.

보조 연료 탱크(21)의 내부에 수용되는 보조 연료로는 약 35% 내지 65% 정도의 알콜 수용액이 사용되며, 수용액 중의 알콜로는 메틸 알콜, 에틸 알콜, 메틸 에틸 케톤 등이 적용될 수 있다.As the auxiliary fuel contained in the auxiliary fuel tank 21, about 35% to about 65% of an aqueous alcohol solution is used, and as the alcohol in the aqueous solution, methyl alcohol, ethyl alcohol, methyl ethyl ketone, or the like may be applied.

보조 연료 펌프(22)는 보조 연료를 소정 압력으로 공급할 수 있는 것이면 어느 것이라도 무관하며, 흡입 공기 및 촉매 컨버터 전방의 배기 관로 중에 분사되는 보조 연료는 연소실에 분사되는 주 연료처럼 고압으로 분사할 필요가 없으며, 각 실린더에 일정 주기로 공급되어야 한다는 제약 사항이 없음을 고려하여, 일반적으로 사용되는 연료 공급 펌프를 보조 연료 공급 펌프에 적용하여 시험해 본 결과 고가의 분사 펌프 없이 소기의 목적을 달성할 수 있음을 알 수 있었다.The auxiliary fuel pump 22 may be any supplying auxiliary fuel at a predetermined pressure, and the auxiliary fuel injected into the exhaust pipe in front of the intake air and the catalytic converter needs to be injected at high pressure as the main fuel injected into the combustion chamber. It is possible to achieve the desired purpose without expensive injection pumps by testing the commonly used fuel supply pump to the auxiliary fuel supply pump, considering that there is no restriction and that there is no restriction that the cylinder should be supplied at regular intervals. And it was found.

한편, 보조 연료의 분사량은 엔진의 상태에 따라 제어되는 바, 이는 제어부(19)(ECU; Engine Control Unit)에 의해 제어 밸브(27, 28)의 그 개도를 조절함으로서 이루어지게 된다.On the other hand, the injection amount of the auxiliary fuel is controlled in accordance with the state of the engine, which is made by adjusting the opening degree of the control valves 27 and 28 by an engine control unit (ECU).

상기와 같이 구성되는 본 고안에 따른 배기 가스 정화용 보조 연료 시스템에 의하면, 먼저, 흡기 공기에 분사되어 연소실에 흡입되는 보조 연료에 의해 연료의 완전 연소가 촉진되어 배기 가스중의 매연 물질이 감소됨과 동시에 차량의 연비가향상되게 되며, 특히 디젤 엔진의 경우 연료의 불완전 연소에 의해 발생하는 흑연의 양이 최소화되므로 배기 관로중 설치되는 촉매 컨버터가 본연의 작용을 원할히 수행할 수 있게 되며, 촉매 컨버터 전방의 배기 관로중에 보조 연료를 분사되어 촉매에 의한 산화 반응시 발생하는 열에 의해 보조 연료가 연소됨으로서 매연 물질을 산화시키는 산화 반응을 더욱 촉진시키게 된다.According to the auxiliary fuel system for exhaust gas purification according to the present invention configured as described above, first, the complete combustion of the fuel is promoted by the auxiliary fuel injected into the intake air and sucked into the combustion chamber to reduce the soot material in the exhaust gas The fuel efficiency of the vehicle is improved, and in the case of a diesel engine, the amount of graphite generated by incomplete combustion of fuel is minimized, so that the catalytic converter installed in the exhaust pipe can perform the natural function smoothly. The auxiliary fuel is injected into the exhaust pipe so that the auxiliary fuel is burned by the heat generated during the oxidation reaction by the catalyst, thereby further promoting the oxidation reaction for oxidizing the soot material.

따라서 본 고안에 의하면, 차량으로부터 배출되는 공해 물질, 특히, 차량에 의한 대기 오염의 주 요인이 되어 왔던 버스나 트럭 등 대형 디젤 차량으로부터 배출되는 공해 물질의 양을 최소화시킴으로서 대기 오염을 방지하는 데 크게 기여할 수 있게 된다.Therefore, according to the present invention, it is possible to greatly reduce air pollution by minimizing the amount of pollutants emitted from a vehicle, in particular, large diesel vehicles such as buses and trucks, which have been the main cause of air pollution by vehicles. You can contribute.

또한, 본 고안의 보조 연료 시스템은, 간단한 구조로 엔진을 크게 변경하지 않고도 기존의 차량에 쉽게 장착하여 사용할 수 있으며, 화재나 폭발의 위험성 없이 안정적으로 사용될 수 있으므로 이제까지 널리 적용되지 못했던 보조 연료 차량을 현실적으로 가능케 하여 준다는 효과가 있다.In addition, the auxiliary fuel system of the present invention can be easily mounted and used in an existing vehicle without changing the engine with a simple structure, and can be used stably without the risk of fire or explosion, and thus, the auxiliary fuel vehicle that has not been widely applied until now is used. The effect is to make it practical.

Claims

An auxiliary fuel tank;

A first auxiliary fuel injection nozzle installed in an intake manifold of the engine;

A catalytic converter installed in an exhaust pipe of the engine;

A second auxiliary fuel injection nozzle installed in an exhaust pipe in front of the catalytic converter;

An auxiliary fuel pump for pumping auxiliary fuel contained in the auxiliary fuel tank to the first and second auxiliary fuel injection nozzles;

An auxiliary fuel supply pipe connecting the auxiliary fuel pump and the first and second injection nozzles;

A control valve installed at the auxiliary fuel supply pipe;

And a control unit for controlling the opening degree of the control valve.

The auxiliary fuel system for purifying exhaust gas according to claim 1, wherein the auxiliary fuel contained in the auxiliary fuel tank is a mixture of alcohol and water.