KR20070109606A - High attitude fuel rate efficiency improving device in diesel typed vehicle - Google Patents

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KR20070109606A
KR20070109606A KR1020060042814A KR20060042814A KR20070109606A KR 20070109606 A KR20070109606 A KR 20070109606A KR 1020060042814 A KR1020060042814 A KR 1020060042814A KR 20060042814 A KR20060042814 A KR 20060042814A KR 20070109606 A KR20070109606 A KR 20070109606A
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구기홍
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현대자동차주식회사
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Abstract

An apparatus for improving combustion efficiency in high attitudes for a diesel vehicle is provided to raise combustion efficiency by compensating for the lack of air supplied to a combustor by using steam obtained by vaporizing water. An apparatus for improving combustion efficiency in high attitudes for a diesel vehicle comprises a steam supply tank(6) mounted at an exhaust manifold(2). The steam supply tank(6) is connected to a water tank(3) through a water supply line(5). A steam exhaust line(7) exhausts steam generated from the steam supply tank(6) to the outside. A steam supply line(8) is connected to the steam exhaust line(7). A venturi(11) is installed in an intake manifold(13) and connected to an end of the steam supply line(8). A plurality of control valves are provided at the water tank(3) and the steam supply line(8), respectively, to be turned on or off.

Description

디젤 차량의 고지대 연소효율 향상 장치{High attitude fuel rate efficiency improving device in diesel typed vehicle}High attitude fuel rate efficiency improving device in diesel typed vehicle

도 1은 본 발명에 따른 디젤 차량의 고지대 연소효율 향상 장치의 구성도1 is a block diagram of a high-altitude combustion efficiency improving apparatus of a diesel vehicle according to the present invention

도 2는 본 발명에 따른 고지대 연소효율 향상 장치의 작동도2 is an operation of the high-altitude combustion efficiency improving apparatus according to the present invention

도 3은 본 발명에 따른 고지대 연소효율 향상 장치의 제어 흐름도3 is a control flowchart of a high-altitude combustion efficiency improving apparatus according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>    <Description of the symbols for the main parts of the drawings>

1 : 엔진 2 : 배기매니폴드1: engine 2: exhaust manifold

2a : 배기관 3 : 물탱크2a: exhaust pipe 3: water tank

4 : 유량제어밸브 5 : 물공급라인4: Flow control valve 5: Water supply line

6 : 수증기공급탱크 7 : 수증기배출라인6: steam supply tank 7: steam discharge line

8 : 수증기공급라인 9 : 공급제어밸브8: steam supply line 9: supply control valve

10 : 배출제어밸브 11 : 벤츄리10: discharge control valve 11: venturi

12 : 수위센서 13 : 흡기매니폴드12 level sensor 13 intake manifold

13a : 흡기관 14 : ECU13a: intake pipe 14: ECU

15 : 측정센서 15a : 대기압센서15: measuring sensor 15a: atmospheric pressure sensor

15b : 흡기량센서15b: Intake air volume sensor

본 발명은 디젤 차량에 관한 것으로, 보다 상세하게는 700~800℃의 고온으로 유지되는 배기가스 열을 이용해 고지대 연소효율을 향상하도록 된 디젤 차량에 관한 것이다.The present invention relates to a diesel vehicle, and more particularly, to a diesel vehicle to improve high-altitude combustion efficiency by using exhaust gas heat maintained at a high temperature of 700 ~ 800 ℃.

일반적으로 디젤 엔진(Diesel Engine)은 열에너지를 기계적 에너지로 바꾸는 엔진 주요부의 구조가 가솔린 엔진과 큰차이는 없지만 연료의 공급과 연소 과정이 다르다. 흡입 행정에서 공기만을 흡입하여 고압축비(15 ∼ 22 : 1)로 압축하면500 ∼ 600℃의 높은 압축열이 발생되며, 이 때 분사 노즐을 통하여 연료를 분사하면 압축 착화(자기 착화)되는 엔진이다.In general, a diesel engine has a major structure of an engine that converts thermal energy into mechanical energy, but is different from a gasoline engine, but a fuel supply and combustion process is different. When only the air is sucked in the intake stroke and compressed at a high compression ratio (15 to 22: 1), a high compression heat of 500 to 600 ° C is generated, and when the fuel is injected through the injection nozzle, it is compression ignition (self ignition). .

이러한 디젤엔진은 연소 상태를 결정하는데 있어 연소실의 형상은 물론 분사시기·기간과 분사량 및 분사 상태 즉, 연소실 내에서 분무의 도달 거리 또는 관통력과 분포 상태 및 무화 정도등이 주요한 영향을 주게되고 특히, 상기 분사량과 분사시기의 최적 제어는 가장 중요한 요인으로 이를 제어하기 위해 기계적인 방식과 근래에 들어 많이 사용되는 마이컴을 이용한 전자 제어 방식을 사용하게 된다.In determining the combustion state, such a diesel engine has a major influence not only on the shape of the combustion chamber but also on the timing, duration, injection amount, and injection state, that is, the spraying distance, penetration, distribution, and degree of atomization in the combustion chamber. Optimal control of the injection amount and the injection timing is the most important factor in order to control this, using a mechanical method and an electronic control method using a microcomputer which is used in recent years.

그러나, 이와 같은 디젤 엔진은 대기압이 하강하는 고지로 올라감에 따라 공급되는 공기 유량이 감소됨에 따라, 엔진의 출력저하와 배기 온도 상승이 발생되어 내구성문제가 발생된다.However, such a diesel engine, as the flow rate of air supplied decreases as the atmospheric pressure decreases to the high ground, the engine output decreases and the exhaust temperature rises, resulting in durability problems.

이에 따라, 현재는 고 지대에서는 VGT의 적용 즉, 터빈의 입구면적제어로 터 빈속도를 증대시켜 부스트(Boost)압을 상승시켜 유입 공기를 배가시키는데 예를 들어, 약 1000M의 상승시 대기압은 약 11.3Kpa정도가 하강될 때 약 10%정도의 유입 공기량 감소가 발생되므로 이를 보상하여 전술한 제반 현상을 방지하지만, 이와 같이 유입 공기량을 보정하도록 부스트(boost)압을 높이려면 터빈 회전수를 증가시켜야 하므로 결국, 이와 같은 보상 시 터빈의 내구성에 한계가 발생되어 원하는 효과를 얻을 수 없는 취약성이 있게 된다.Accordingly, in the highlands, the application of the VGT, that is, the inlet area control of the turbine, increases the turbine speed, boosts the boost pressure, and doubles the inflow air. When 11.3 Kpa is lowered, about 10% decrease in inflow air volume is compensated for, and the above-mentioned phenomenon is prevented.However, in order to increase the boost pressure to correct the inflow air amount, the turbine speed must be increased. Therefore, in the event of such compensation, a limit occurs in the durability of the turbine, there is a vulnerability that can not achieve the desired effect.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 것으로, 대기압이 저하되는 고지대에서 높은 배기가스 열을 통해 기화된 물(Water)을 흡기 유입 공기에 부가해 최적의 엔진 출력을 유지하도록 함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made in view of the above, and the purpose is to maintain optimum engine output by adding vaporized water to intake air inlet through high exhaust gas heat in high altitude where atmospheric pressure is lowered. There is this.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 엔진의 연소 가스를 배출하는 통로인 배기매니폴드에 접촉되도록 장착된 수증기공급탱크와, 상기 수증기공급탱크에 물공급라인으로 연결된 물탱크, 상기 수증기공급탱크로부터 발생된 수증기를 외부로 배출하는 수증기배출라인, 배기매니폴드의 배기관에서 엔진으로 유입공기를 유입시키는 흡기매니폴드로 이어져 상기 수증기배출라인이 연결된 수증기공급라인, 상기 흡기매니폴드내에 구비되어 좁은 유입 공기 통로를 형성하면서 수증기공급라인의 끝단이 연결된 벤츄리, 상기 물탱크와 수증기공급라인에 각각 구비되어 온(On)·오프(Off)되는 다수의 제어밸브 및 수증기공급탱크로 유입되는 유량과 기화된 수증기의 흡기매니폴드쪽으로의 공급 정도를 제어하는 ECU로 구성되어진 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object, the water vapor supply tank mounted to contact the exhaust manifold which is a passage for discharging the combustion gas of the engine, the water tank connected to the water supply line to the steam supply tank, the steam supply A steam discharge line for discharging the steam generated from the tank to the outside, an intake manifold for introducing the inlet air from the exhaust pipe of the exhaust manifold to the engine, and a steam supply line to which the steam discharge line is connected; Venturi connected to the end of the steam supply line while forming an inlet air passage, a plurality of control valves provided on and off in the water tank and the steam supply line, and the flow rate and vaporization flowing into the steam supply tank It is characterized by consisting of an ECU for controlling the degree of supply of the water vapor to the intake manifold.

또한, 본 발명은 상기 ECU는 외부 공기가 유입되는 흡기매니폴드의 흡기관에 구비된 측정센서인 대기압센서와 흡기량센서의 신호에 따라 고지대에서 흡입 공기량 부족을 판단하게 되면, 흡기매니폴드쪽으로 공급되는 수증기를 유입시키기 위해 배기매니폴드의 배기관에 연결된 수증기공급라인을 차단하도록 제어밸브 중 배출제어밸브를 닫고(Close), 상기 흡기매니폴드쪽으로 이어진 수증기공급라인을 열도록 제어밸브 중 공급제어밸브를 열어(Open)주는 것을 특징으로 한다. In addition, the ECU of the present invention is supplied to the intake manifold when it determines the lack of intake air in the high ground according to the signals of the atmospheric pressure sensor and the intake air volume sensor, which is a measurement sensor provided in the intake pipe of the intake manifold through which the outside air is introduced Close the discharge control valve of the control valve to close the steam supply line connected to the exhaust pipe of the exhaust manifold to introduce water vapor, and open the supply control valve of the control valve to open the steam supply line leading to the intake manifold. It is characterized by giving (Open).

이때, 상기 ECU는 물탱크와 수증기공급탱크에 장착된 수위센서들의 측정 신호를 통해 상기 수증기공급탱크의 수위를 제어하며, 상기 물탱크에서 수증기공급탱크로 연결된 물공급라인에 구비된 유량제어밸브를 제어해 물의 흐름을 제어하는 기능이 더 부가된 것을 특징으로 한다. At this time, the ECU controls the water level of the steam supply tank through the measurement signals of the water level sensors mounted on the water tank and the steam supply tank, the flow control valve provided in the water supply line connected to the steam supply tank from the water tank It is characterized in that the further control to control the flow of water to control.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 디젤 차량의 고지대 연소효율 향상 장치의 구성도를 도시한 것인바, 본 발명의 디젤 엔진의 고지대 연소효율 향상 장치는 엔진(1)의 연소 가스를 배출하는 통로인 배기매니폴드(2)에 접촉되도록 장착된 수증기공급탱크(6)와, 상기 수증기공급탱크(6)에 물공급라인(5)으로 연결된 물탱크(3), 상기 수증기공급탱크(6)로부터 발생된 수증기를 외부로 배출하면서 EGR 쿨러(EGR Cooler)를 통과하는 수증기배출라인(7), 배기매니폴드(2)의 배기관(2a)에서 엔진(1)으로 유입공기를 유입시키는 흡기매니폴드(13)로 이어져 상기 수증기배출라인(7)이 연결된 수증기공급라인(8), 상기 흡기매니폴드(13)내에 구비되어 좁은 유입 공기 통로를 형성하면서 수증기공급라인(8)의 끝단이 연결된 벤츄리(11), 상기 물탱크(3)와 수증기공급라인(8)에 각각 구비되어 온(On)·오프(Off)되는 다수의 제어밸브 및 수증기공급탱크(6)로 유입되는 유량과 기화된 수증기의 흡기매니폴드(13)쪽으로의 공급 정도를 제어하는 ECU(14)로 구성되어진다.1 is a block diagram of a high-altitude combustion efficiency improving apparatus of a diesel vehicle according to the present invention, the high-altitude combustion efficiency improving apparatus of the diesel engine of the present invention is an exhaust manifold which is a passage for discharging the combustion gas of the engine (1) Steam supply tank (6) mounted to contact the fold (2), the water tank (3) connected to the water supply line (5) to the steam supply tank (6), water vapor generated from the steam supply tank (6) To the intake manifold 13 which introduces inlet air into the engine 1 from the exhaust line 2a of the exhaust manifold 2 and the exhaust line 2a passing through the EGR cooler Subsequently, the steam supply line 8 connected to the steam discharge line 7 and the venturi 11 connected to the end of the steam supply line 8 are formed in the intake manifold 13 to form a narrow inlet air passage. O each provided in the water tank (3) and the steam supply line (8) n) A plurality of control valves to be turned off and an ECU 14 for controlling the flow rate flowing into the steam supply tank 6 and the degree of supply of vaporized steam to the intake manifold 13.

여기서, 상기 ECU(14)는 외부 공기가 유입되는 흡기매니폴드(13)의 흡기관(13a)에 구비된 측정센서(15)의 신호에 따라 고지대에서 흡입 공기량 부족을 판단하게 되면, 흡기매니폴드(13)쪽으로 공급되는 수증기를 유입시키기 위해 배기매니폴드(2)의 배기관(2a)에 연결된 수증기공급라인(8)을 차단하도록 배출제어밸브(10)를 닫고(Close), 상기 흡기매니폴드(13)쪽으로 이어진 수증기공급라인(8)을 열도록 공급제어밸브(9)를 열어(Open)주게 된다.Here, when the ECU 14 determines that the intake air amount is insufficient in the highlands according to the signal of the measurement sensor 15 provided in the intake pipe 13a of the intake manifold 13 into which outside air is introduced, the intake manifold The discharge control valve 10 is closed to close the steam supply line 8 connected to the exhaust pipe 2a of the exhaust manifold 2 so as to introduce the water vapor supplied to (13), and the intake manifold ( The supply control valve 9 is opened to open the steam supply line 8 directed to 13).

이때, 상기 배출제어밸브(10)는 배기매니폴드(2)의 배기관(2a)과 수증기공급라인(8)의 연결부에 구비되며, 상기 공급제어밸브(9)는 흡기매니폴드(13)와 수증기공급라인(8)의 연결부에 구비되는 것이 바람직하게 된다.At this time, the discharge control valve 10 is provided in the connection portion of the exhaust pipe (2a) and the steam supply line (8) of the exhaust manifold (2), the supply control valve (9) is the intake manifold (13) and steam It is preferably provided at the connection part of the supply line 8.

그리고, 상기 측정센서(15)는 흡기매니폴드(13)의 흡기관(13a)으로 유입되는 외부 공기의 압력을 측정하는 대기압센서(15a)와, 유입되어 흡기매니폴드(13)쪽으로 공급되는 공기량을 측정하는 흡기량센서(15b)이다.In addition, the measurement sensor 15 is an atmospheric pressure sensor 15a for measuring the pressure of the outside air flowing into the intake pipe 13a of the intake manifold 13, and the amount of air introduced and supplied to the intake manifold 13. Is an intake air amount sensor 15b.

또한, 상기 ECU(14)는 물탱크(3)에서 수증기공급탱크(6)로 공급되는 유량을 제어하도록 물공급라인(5)에 구비된 유량제어밸브(4)를 제어하게 되는데, 이때 상 기 유량제어밸브(4)의 제어를 위해 수증기공급탱크(6)에 장착된 수위센서(12)의 측정 신호를 이용하게 된다. In addition, the ECU 14 controls the flow control valve 4 provided in the water supply line 5 to control the flow rate supplied from the water tank 3 to the water vapor supply tank 6, wherein In order to control the flow control valve 4, the measurement signal of the water level sensor 12 mounted on the water vapor supply tank 6 is used.

이때, 상기 수증기공급탱크(6)에 장착된 수위센서(12)는 수증기공급탱크(6)의 상부와 하부부위에 설치되며, 상기 물탱크(3)에는 물 부족 시 물을 보충하기 위해 물탱크(3)의 수위를 측정하여 ECU(14)로 전송하는 수위센서(12)가 장착됨은 물론이다.At this time, the water level sensor 12 mounted on the steam supply tank (6) is installed on the upper and lower portions of the steam supply tank (6), the water tank (3) to the water tank to replenish water when water is insufficient It goes without saying that the water level sensor 12 which measures the water level of (3) and transmits it to the ECU 14 is installed.

또한, 상기 벤츄리(11)는 흡기매니폴드(13)가 엔진(1)의 연소실로 분기되기 전 위치에 구비되어지는데, 보다 구체적으로는 흡기매니폴드(13)에 장착된 터보차져의 후방 부위에 구비되어짐은 물론이다.In addition, the venturi 11 is provided at a position before the intake manifold 13 branches into the combustion chamber of the engine 1, more specifically, at a rear portion of the turbocharger mounted on the intake manifold 13. Of course it is provided.

그리고, 상기 벤츄리(11)는 통상적인 스로틀바디(Throttle Body)와 같은 구조이면서 별도의 부품으로 흡기매니폴드(13)내에 장착되거나 또는, 흡기매니폴드(13)의 형상을 변경하여 이용할 수 도 있게 됨은 물론이다.In addition, the venturi 11 has a structure similar to that of a conventional throttle body and is mounted in the intake manifold 13 as a separate component, or may be used by changing the shape of the intake manifold 13. Of course.

이하 본 발명의 작동을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.Hereinafter, the operation of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 디젤 엔진 차량은 대기압이 하강하는 고지대에서 운행되는 경우, 흡기매니폴드(13)의 흡기관(13a)부위에 구비된 대기압센서(15a)와 흡기량센서(15b)의 측정 신호를 전송 받는 ECU(14)를 통해 대기압 감소와 흡기량 감소를 인식해 내장된 로드맵(Load Map)과 일치되는 조건을 선택한 후, 고지대 연소효율 향상 장치를 가동 즉, 연소실쪽으로 유입되는 흡입 공기에 기화된 수증기를 공급하여 엔진 출력 저하를 방지하게 된다.When the diesel engine vehicle of the present invention is operated in a high altitude where atmospheric pressure falls, the measurement signals of the atmospheric pressure sensor 15a and the intake air volume sensor 15b provided at the intake pipe 13a of the intake manifold 13 are transmitted. The ECU 14 recognizes a decrease in atmospheric pressure and a decrease in intake air amount, selects a condition that matches the built-in road map, and then operates a high-altitude combustion efficiency improving device, that is, supplies vaporized water vapor to the intake air flowing into the combustion chamber. This prevents a decrease in engine power.

이때, 상기 ECU(14)의 로드맵은 대기압과 흡입공기량 변화 및 엔진 출력등과 같은 여러 조건들에 따른 최적 엔진 출력을 발생할 수 있도록 엔진을 제어할 수 있도록 된 것으로, 통상 실험적인 데이터(Data)를 이용하여 얻게 됨은 물론이다.At this time, the road map of the ECU 14 is to control the engine to generate the optimum engine output according to various conditions such as atmospheric pressure, intake air volume change, engine output, etc., and generally the experimental data (Data) Of course you get it.

즉, 도 3에 도시된 바와 같이 차량이 운행되는 지대의 대기압을 측정하는 대기압센서(15a)를 통해 ECU(14)가 인식하게 되면, 상기 ECU(14)는 측정 대기압이 기준 대기압과 특정 값 이상으로 차이 즉, 기준 대기압에 비해 약 10%정도 낮은 값인지를 판단하게 된다.That is, when the ECU 14 recognizes the atmospheric pressure sensor 15a for measuring the atmospheric pressure of the zone in which the vehicle is driven as shown in FIG. 3, the ECU 14 determines that the measured atmospheric pressure is equal to or greater than the reference atmospheric pressure and a specific value. In other words, it is determined whether the difference is about 10% lower than the reference atmospheric pressure.

이어, 측정된 대기압이 기준 대기압에 비해 약 10%정도 낮은 값인 경우에는, 흡기매니폴드(13)의 공기 유량을 흡기량센서(15b)를 통해 측정해 현재 유입되는 공기 유량이 적절한지 ECU(14)가 판단하게 된다.Subsequently, when the measured atmospheric pressure is about 10% lower than the reference atmospheric pressure, the air flow rate of the intake manifold 13 is measured through the intake air volume sensor 15b to determine whether the current flow rate is appropriate. Will be judged.

즉, 상기 ECU(14)는 엔진 출력에 따른 공기유량(ECU 맵(Map),이때 EGR 공급가스유량(EGR 맵(Map)을 결정하게 된다.)을 산출해 현재 유입되는 공기 유량 값과의 차이를 보정하게 되는데 즉, 상기 ECU(14)는 유입 공기량이 부족하다고 판단되면 공기 감소량을 산출한 후, 연소실로 유입되는 공기에 보충해야할 수증기 량을 산출하여 흡기매니폴드(13)로 연결되는 수증기공급라인(8)에 구비된 공급제어밸브(9)를 PWM(Duty 제어방식)제어하게 되고, 이는 차량이 주행중인 지대의 대기압이 기준 대기압에 비해 약 10% 이내 값일 때까지 지속적으로 수행되어진다.That is, the ECU 14 calculates the air flow rate (ECU Map) according to the engine output, and at this time, the EGR supply gas flow rate (which determines the EGR map). In other words, if it is determined that the inflow air amount is insufficient, the ECU 14 calculates an air reduction amount, calculates an amount of water vapor to be replenished in the air flowing into the combustion chamber, and supplies water vapor to the intake manifold 13. Supply control valve 9 provided in line 8 controls PWM (Duty Control Method), which is continuously performed until the atmospheric pressure of the zone in which the vehicle is running is less than about 10% of the reference atmospheric pressure.

이때, 상기 ECU(14)는 공급제어밸브(9)를 제어하면서 필요에 따라 배출제어밸브(10)를 제어해 배기매니폴드(2)의 배기관(2a)을 통해 수증기를 외부로 배출하게 됨은 물론이다.At this time, the ECU 14 controls the discharge control valve 10 as necessary while controlling the supply control valve 9 to discharge the water vapor to the outside through the exhaust pipe (2a) of the exhaust manifold (2) to be.

이와 같이, 상기 ECU(14)에 의해 제어되면서 수증기를 공급하는 연소효율 향상 장치의 작동을 보다 상세히 설명하면, 도 2에 도시된 바와 같이 ECU(14)에 의해 제어되는 물공급라인(5)의 유량제어밸브(4)를 통해 물탱크(3)에서 공급되어 물이 충진 된 수증기공급탱크(6)는, 엔진 작동 중에는 배기가스의 열에 의해 기화되어 수증기를 발생시켜 주게 된다.As described above, the operation of the combustion efficiency improving apparatus for supplying water vapor while being controlled by the ECU 14 will be described in detail. As shown in FIG. 2, the water supply line 5 controlled by the ECU 14 is controlled. The water vapor supply tank 6, which is supplied from the water tank 3 through the flow control valve 4 and filled with water, is vaporized by heat of exhaust gas during engine operation to generate water vapor.

즉, 엔진의 작동에 따라 발생된 700~800℃ 고온의 배기가스가 배기매니폴드(2)의 배기관(2a)을 지나면서, 상기 배기매니폴드(2) 부위에 장착된 수증기공급탱크(6)에 열을 전달해 내부에 충진 된 물을 가열해 수증기로 기화시켜 주게 되고, 이와 같이 기화된 수증기는 EGR 쿨러(EGR Cooler)를 통과하는 수증기배출라인(7)을 통해 배출되어 온도가 낮추어진 상태로 수증기공급라인(8)으로 흘러가게 된다.That is, the 700 ~ 800 ℃ high temperature exhaust gas generated by the operation of the engine passes through the exhaust pipe (2a) of the exhaust manifold (2), the steam supply tank (6) mounted on the exhaust manifold (2) Heat is transferred to the inside to heat the water filled to vaporize with steam, and the vaporized water vapor is discharged through the steam discharge line (7) passing through the EGR cooler (EGR Cooler) to the temperature is lowered It flows to the steam supply line (8).

이때, ECU(14)는 기준 대기압에 비해 10% 이상으로 낮은 대기압으로 인해 저하된 흡입 공기량을 보상하기 위한 수증기를 흡기매니폴드(13)쪽으로 공급하게 되는데, 즉 상기 ECU(14)는 배기매니폴드(2)의 배기관(2a)에 연결된 수증기공급라인(8)을 차단하도록 배출제어밸브(10)를 닫고(Close), 상기 흡기매니폴드(13)쪽으로 이어진 수증기공급라인(8)을 열도록 공급제어밸브(9)를 열어(Open, 열림량은 ECU(14)가 산출한 공급량에 따라 정함)주게 된다.At this time, the ECU 14 supplies water vapor to the intake manifold 13 to compensate for the intake air amount lowered due to the atmospheric pressure lower than 10% of the reference atmospheric pressure, that is, the ECU 14 exhaust exhaust manifold Close the discharge control valve 10 to shut off the steam supply line 8 connected to the exhaust pipe 2a of (2), and supply it to open the steam supply line 8 which leads to the intake manifold 13. The control valve 9 is opened (Open, the opening amount is determined according to the supply amount calculated by the ECU 14).

이와 같이, 상기 공급제어밸브(9)만 열리게 되면 EGR 쿨러(EGR Cooler)를 거친 수증기배출라인(7)에 연결된 수증기공급라인(8)으로 온도가 낮아진 수증기가 유입되면, 수증기 공급량에 비례하여 열려진 공급제어밸브(9)를 통과해 흡기매니폴드(13)에 구비된 벤츄리(11)로 분사되고, 이에 따라 유입되는 외부 공기와 함께 수 증기가 혼합되면서 엔진(1)의 연소실로 유입되어진다.As such, when only the supply control valve 9 is opened, when the temperature of the water vapor lowered into the steam supply line 8 connected to the steam discharge line 7 through the EGR cooler is opened, it is opened in proportion to the steam supply amount. Through the supply control valve 9 is injected into the venturi 11 provided in the intake manifold 13, water vapor is mixed into the combustion chamber of the engine 1 while the water vapor is mixed with the incoming outside air.

이러한 제어 수행하는 과정에서 대기압센서(15a)를 통해 측정된 대기압이 기준 대기압에 대해 10%이내 인 경우에는, ECU(14)는 공급제어밸브(9)를 닫고 발생된 배출제어밸브(10)를 열어 수증기공급라인(8)에 남아 있는 수증기를 배기관(2a)으로 배출하여 주게 된다.If the atmospheric pressure measured by the atmospheric pressure sensor 15a is within 10% of the reference atmospheric pressure in the course of performing such control, the ECU 14 closes the supply control valve 9 and closes the generated discharge control valve 10. Open to discharge the steam remaining in the steam supply line (8) to the exhaust pipe (2a).

한편, ECU(14)는 수증기를 발생시키는 수증기공급탱크(6)의 수위를 제어하는데 즉, 상기 수증기공급탱크(6)에 구비된 수위센서(12)에 의해 감지된 수위가 낮은 경우(즉, 하부에 위치된 수위센서의 신호가 발생되는 경우)에는 유량제어밸브(4)를 열어 물탱크(3)로부터 물이 공급되어 충진되도록 하고, 또한 상기 수증기공급탱크(6)에 구비된 수위센서(12)에 의해 감지된 수위가 높은 경우(즉, 상부에 위치된 수위센서의 신호가 발생되는 경우)에는 유량제어밸브(4)를 닫아 물 공급을 중단해주게 된다.On the other hand, the ECU 14 controls the water level of the water vapor supply tank 6 that generates water vapor, that is, when the water level detected by the water level sensor 12 provided in the water vapor supply tank 6 is low (that is, When a signal of the water level sensor located at the lower side is generated, the flow rate control valve 4 is opened so that water is supplied from the water tank 3 to be filled, and the water level sensor provided in the water vapor supply tank 6 When the water level detected by 12) is high (that is, when a signal of the water level sensor located at the top is generated), the flow control valve 4 is closed to stop the water supply.

이와 같이, 차량이 고지대를 주행할 때 대기압이 기준 대기압에 비해 10%이하로 저하되는 경우에는, 엔진으로 부족하게 공급되는 공기 유량을 수증기를 통해 보충하게 되므로 고지대에서도 충분한 엔진 출력을 유지할 수 있게 된다.In this manner, when the atmospheric pressure is lowered to 10% or less than the reference atmospheric pressure when the vehicle travels at a high altitude, the air flow rate insufficiently supplied to the engine is supplemented by water vapor so that sufficient engine power can be maintained even at high altitudes. .

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 연소 후 배출되는 700℃ ~ 800℃의 고온 배기가스의 열을 이용하여 물을 기화시켜 고지대의 대기압 저하에 따른 연소실로의 유입 공기량 부족을 기화된 수증기로 보충하게 되므로, 운행중인 지역의 고저에 따른 대기압 변화에 관계없이 항상 최적의 엔진 출력을 유지할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, the water is vaporized using the heat of the hot exhaust gas of 700 ° C. to 800 ° C. discharged after combustion to compensate for the shortage of inflow air into the combustion chamber due to the decrease in atmospheric pressure in the highlands. Therefore, there is an effect that can always maintain the optimum engine output regardless of the atmospheric pressure change according to the elevation of the operating area.

또한, 본 발명은 고 지대에서 터빈 회전수를 증가시켜 유입 공기량 보정을 하지 않으므로, 터빈의 내구성 한계에 따른 유입 공기량의 보상 효과 미비와 더불어 무리한 회전수 증가에 따른 터빈 내구성 저하 현상도 방지도리 수 있는 효과가 있게 된다.In addition, since the present invention does not compensate the inflow air amount by increasing the turbine speed in the highlands, the effect of compensating the inflow air amount according to the durability limit of the turbine and the turbine durability deterioration due to excessive speed increase can be prevented. It will work.

Claims (7)

엔진(1)의 연소 가스를 배출하는 통로인 배기매니폴드(2)에 접촉되도록 장착된 수증기공급탱크(6)와, 상기 수증기공급탱크(6)에 물공급라인(5)으로 연결된 물탱크(3), 상기 수증기공급탱크(6)로부터 발생된 수증기를 외부로 배출하는 수증기배출라인(7), 배기매니폴드(2)의 배기관(2a)에서 엔진(1)으로 유입공기를 유입시키는 흡기매니폴드(13)로 이어져 상기 수증기배출라인(7)이 연결된 수증기공급라인(8), 상기 흡기매니폴드(13)내에 구비되어 좁은 유입 공기 통로를 형성하면서 수증기공급라인(8)의 끝단이 연결된 벤츄리(11), 상기 물탱크(3)와 수증기공급라인(8)에 각각 구비되어 온(On)·오프(Off)되는 다수의 제어밸브 및 수증기공급탱크(6)로 유입되는 유량과 기화된 수증기의 흡기매니폴드(13)쪽으로의 공급 정도를 제어하는 ECU(14)로 구성되어진 디젤 차량의 고지대 연소효율 향상 장치.A water supply tank (6) mounted to contact the exhaust manifold (2), which is a passage for discharging combustion gas of the engine (1), and a water tank connected to the water supply line (5) by the water supply line (5) ( 3), an intake manifold for introducing inflow air into the engine 1 from an exhaust pipe 2a of the exhaust manifold 2 and a steam discharge line 7 for discharging water vapor generated from the steam supply tank 6 to the outside; A vent supply line 8 connected to the fold 13 to which the steam discharge line 7 is connected and provided in the intake manifold 13 to form a narrow inlet air passage while the end of the steam supply line 8 is connected to the venturi (11), the flow rate and the vaporized water vapor flowing into the plurality of control valves and the steam supply tank (6) which is provided (On) and off (Off), respectively, in the water tank (3) and the steam supply line (8) Of a diesel vehicle comprising an ECU 14 for controlling the degree of supply to the intake manifold 13 Zone combustion efficiency improvement device. 청구항 1에 있어서, 상기 수증기배출라인(7)은 EGR 쿨러(EGR Cooler)를 통과하는 것을 특징으로 하는 디젤 차량의 고지대 연소효율 향상 장치.2. The apparatus of claim 1, wherein the steam discharge line passes through an EGR cooler. 3. 청구항 1에 있어서, 상기 ECU(14)는 외부 공기가 유입되는 흡기매니폴드(13)의 흡기관(13a)에 구비된 측정센서(15)인 대기압센서(15a)와 흡기량센서(15b)의 신 호에 따라 고지대에서 흡입 공기량 부족을 판단하게 되면, 흡기매니폴드(13)쪽으로 공급되는 수증기를 유입시키기 위해 배기매니폴드(2)의 배기관(2a)에 연결된 수증기공급라인(8)을 차단하도록 제어밸브 중 배출제어밸브(10)를 닫고(Close), 상기 흡기매니폴드(13)쪽으로 이어진 수증기공급라인(8)을 열도록 제어밸브 중 공급제어밸브(9)를 열어(Open)주는 것을 특징으로 하는 디젤 차량의 고지대 연소효율 향상 장치.The method of claim 1, wherein the ECU (14) is a new sensor of the atmospheric pressure sensor (15a) and the intake air amount sensor (15b), which is a measurement sensor 15 provided in the intake pipe (13a) of the intake manifold (13) into which outside air is introduced. When it is determined that the intake air amount is insufficient in the high ground according to the call, the control unit shuts off the steam supply line 8 connected to the exhaust pipe 2a of the exhaust manifold 2 to introduce water vapor supplied to the intake manifold 13. Close the discharge control valve (10) of the valve (Close), open the supply control valve (9) of the control valve to open the steam supply line (8) leading to the intake manifold (13) High-efficiency combustion efficiency improvement device for diesel vehicles. 청구항 3에 있어서, 상기 ECU(14)는 물탱크(3)와 수증기공급탱크(6)에 장착된 수위센서(12)들의 측정 신호를 통해 상기 수증기공급탱크(6)의 수위를 제어하며, 상기 물탱크(3)에서 수증기공급탱크(6)로 연결된 물공급라인(5)에 구비된 유량제어밸브(4)를 제어해 물의 흐름을 제어하는 기능이 더 부가된 것을 특징으로 하는 디젤 차량의 고지대 연소효율 향상 장치. The method of claim 3, wherein the ECU 14 controls the water level of the steam supply tank 6 through the measurement signal of the water level sensor 12 mounted on the water tank (3) and the steam supply tank (6), Highland of a diesel vehicle, characterized in that the flow control valve 4 provided in the water supply line (5) connected from the water tank (3) to the steam supply tank (6) further controls the flow of water Combustion efficiency improvement device. 청구항 4에 있어서, 상기 수증기공급탱크(6)에는 상부와 하부부위에 각각 수위센서(12)를 설치하는 것을 특징으로 하는 디젤 차량의 고지대 연소효율 향상 장치.5. The apparatus of claim 4, wherein the water vapor supply tank is provided with a water level sensor 12 at an upper portion and a lower portion, respectively. 6. 청구항 1에 있어서, 상기 벤츄리(11)는 흡기매니폴드(13)가 엔진(1)의 연소실로 분기되기 전 위치에 구비되어지는 것을 특징으로 하는 디젤 차량의 고지대 연소효율 향상 장치.2. The apparatus for improving high-altitude combustion efficiency of a diesel vehicle according to claim 1, wherein the venturi (11) is provided at a position before the intake manifold (13) branches into the combustion chamber of the engine (1). 청구항 6에 있어서, 상기 연소실로 분기되기 전 위치는 터보차져의 후방 부위인 것을 특징으로 하는 디젤 차량의 고지대 연소효율 향상 장치.The high-land combustion efficiency improving apparatus of claim 6, wherein a position before branching to the combustion chamber is a rear portion of the turbocharger.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN108661825A (en) * 2018-06-26 2018-10-16 胡清萍 Internal combustion engine oil-water mixed combustion apparatus

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