KR20090027810A - Diesel lng dual fuel system in common rail diesel engine - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 커먼레일 디젤엔진의 디젤 LNG 혼소 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 디젤과 LNG가 혼합되어 형성되는 연료가 연소됨으로써 기존의 커먼레일 디젤엔진에 비해 매연이 급격히 저감될 수 있는 커먼레일 디젤엔진의 디젤 LNG 혼소 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a diesel LNG blending system of a common rail diesel engine, and more particularly, a common rail diesel which can rapidly reduce soot compared to a conventional common rail diesel engine by burning a fuel formed by mixing diesel and LNG. A diesel LNG horn system of an engine.
일반적으로 디젤엔진은 가솔린엔진이나 가스엔진에 비해 더 큰 출력을 얻을 수 있다는 장점은 있으나, 가솔린엔진이나 가스엔진에 비해 배기가스의 배출량이 많을 뿐만 아니라 배기가스에 섞여 배출되는 NOX 또는 SOX 등에 의한 환경 오염의 문제점이 있으며, 또한 경제적으로 가스(LPG, LNG)부다 비싸다는 단점이 있다.In general, a diesel engine has an advantage of obtaining a larger output than a gasoline engine or a gas engine. However, a diesel engine has a larger amount of exhaust gas than a gasoline engine or a gas engine, and NO X or SO X that is mixed with the exhaust gas. There is a problem of environmental pollution due to, etc., and also has the disadvantage of being expensive to the gas (LPG, LNG) economically.
이러한 일반적인 디젤엔진을 보완하고자 최근에는 디젤엔진의 커먼레일 시스템이 상용화되고 있는데, 일반적인 커먼레일 시스템에 대한 개념도가 도 1에 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 커먼레일 시스템은 디젤탱크(1), 연료필터(2), 고압연료펌프(3), 커먼레일(5), 압력센서(4), 레일압력조절밸브(7), 인젝 터(6), 전자제어유닛(ECU)(9), 리턴라인(8)으로 이루어지며, 디젤탱크(1)에서 공급된 연료를 고압연료펌프(3)에서 필요한 압력으로 연료를 가압하여 커먼레일(5)로 압송하면 커먼레일에 저장되었던 고압의 연료를 전자제어유닛(ECU)(9)의 제어에 의해 인젝터(6)를 작동시킴으로써 실린더 내에 연료를 분사하게 되는 시스템이다. Recently, a common rail system of a diesel engine has been commercialized to complement such a general diesel engine, and a conceptual diagram of a common common rail system is shown in FIG. 1. As shown in FIG. 1, the common rail system includes a diesel tank 1, a
이러한 디젤엔진의 커먼레일 시스템은 엔진 ECU가 엔진이 속도 및 부하에 따라 적절한 양의 연료를 적절한 시기에 정밀 제어하여 분사하므로, 효율적인 연소가 가능하므로 배출가스를 감소시키고 엔진출력을 향상시킬 수 있다는 이점이 있다.The common rail system of diesel engines allows the engine ECU to precisely inject the appropriate amount of fuel at the right time according to the speed and load, so that efficient combustion is possible, which reduces emissions and improves engine output. There is this.
그러나, 상기 디젤엔진의 커먼레일 시스템에 의하면 배출가스가 다소 감소되기는 하지만, 엔진출력을 위해서는 일정량 이상의 디젤연료가 연소되어야 하므로 전술한 환경오염의 문제점이 여전히 존재하게 된다.However, according to the common rail system of the diesel engine, although the emission gas is slightly reduced, the above-mentioned problems of environmental pollution still exist because a certain amount of diesel fuel must be combusted for the engine output.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 기존의 커먼레일 디젤엔진에 비해 매연이 급격히 저감될 수 있도록 디젤과 LNG가 혼합되어 형성되는 연료가 연소될 수 있는 커먼레일 디젤엔진의 디젤 LNG 혼소 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above-described problems, the diesel LNG of the common rail diesel engine that can be burned fuel formed by mixing the diesel and LNG so that the smoke is rapidly reduced compared to the conventional common rail diesel engine The purpose is to provide a mixed system.
전술한 본 발명의 목적은,The above object of the present invention,
커먼레일 디젤엔진의 실린더 내부에서 디젤과 LNG가 혼합되어 함께 연소되도록 하는 시스템에 있어서, 디젤탱크와, 상기 디젤탱크에서 디젤을 흡입하여 고압으로 압축하여 송출하는 고압펌프와, 상기 디젤탱크 및 고압펌프의 사이에 마련되어 디젤의 불순물을 걸러내는 연료필터와, 상기 고압펌프와 연결되어 공급되는 고압의 디젤을 저장하는 커먼레일과, 상기 커먼레일에 장착되어 상기 커먼레일내의 압력을 감지하는 압력감지센서와, 상기 커먼레일과 연결되어 공급되는 디젤을 상기 실린더로 분사하는 인젝터와, 상기 디젤탱크 및 커먼레일에 연결되며 상기 인젝터에 의해 상기 실린더에 분사되고 남은 디젤을 상기 디젤탱크로 리턴시키는 리턴라인을 포함하는 디젤공급부;와, 상기 디젤공급부의 고압펌프, 압력감지센서 및 인젝터에 전기적으로 연결되어 각각을 제어하는 제어부;와, 외부에서 공기를 흡입하여 상기 실린더로 공급하는 흡기부;와, 상기 실린더로 LNG가 공기와 함께 공급될 수 있도록 상기 흡기부로 LNG를 공급하되, 전기적으로 연결되는 상기 제어부에 의해 제어되는 가스공급부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 커먼레일 디젤엔진의 디젤 LNG 혼소 시스템을 제공함에 의해 달성된다.In a system for mixing diesel and LNG in a cylinder of a common rail diesel engine to be combusted together, a diesel tank, a high pressure pump that sucks diesel from the diesel tank and compresses and delivers the diesel at high pressure, and the diesel tank and the high pressure pump A fuel filter disposed between the fuel filter for filtering impurities of the diesel, a common rail for storing the high pressure diesel connected to the high pressure pump, and a pressure sensor mounted on the common rail to sense pressure in the common rail; And an injector connected to the common rail to inject diesel supplied to the cylinder, and a return line connected to the diesel tank and the common rail and returning the remaining diesel injected into the cylinder by the injector to the diesel tank. A diesel supply unit; and electrically connected to the high pressure pump, the pressure sensor, and the injector. It is connected to the control unit; and an intake unit for sucking the air from the outside to supply to the cylinder; and supply the LNG to the intake unit so that the LNG can be supplied with air to the cylinder, but is electrically connected It is achieved by providing a diesel LNG mixing system of the common rail diesel engine comprising a; gas supply unit controlled by the control unit.
본 발명의 바람직한 특징에 의하면, 상기 제어부는 상기 디젤공급부의 고압펌프 및 인젝터를 제어하는 제1 ECU와, 상기 가스공급부를 제어하는 제2 ECU와, 상기 디젤공급부의 압력감지센서로부터 데이터를 전송받은 후 상기 제1 ECU가 상기 인젝터를 제어하여 상기 실린더로 분사되는 디젤의 분사량을 조절하도록 상기 데이터를 변조하여 상기 제1 ECU로 전송하는 제3 ECU를 포함한다.According to a preferred aspect of the present invention, the control unit receives data from the first ECU for controlling the high-pressure pump and the injector of the diesel supply unit, the second ECU for controlling the gas supply unit, and the pressure sensor of the diesel supply unit. And a third ECU that modulates the data and transmits the data to the first ECU so that the first ECU controls the injector to adjust the injection amount of diesel injected into the cylinder.
본 발명의 더욱 바람직한 특징에 의하면, 상기 흡기부는 외부에서 공기가 유입되는 흡기관과, 공기와 LNG가 혼합될 수 있도록 상기 흡기관과 결합되고 상기 가스공급부와 관으로 연결되는 믹서와, 상기 믹서와 결합되며 상기 공기와 LNG가 상기 실린더로 일정하게 분배되도록 가이드하는 흡기매니폴드를 포함한다.According to a more preferred feature of the invention, the intake unit is combined with the intake pipe and the gas supply unit and the pipe connected to the intake pipe through which air is introduced from the outside, the air and LNG can be mixed, the mixer and And an intake manifold that is coupled and guides the air and LNG to be uniformly distributed to the cylinder.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 의하면, 상기 가스공급부는 LNG 탱크와, 상기 LNG 탱크와 관으로 연결되며 액체상태로 공급되는 LNG를 가스화시키는 기화기와, 상기 기화기에 열을 제공할 수 있도록 마련되는 쿨링워터라인과, 상기 기화기와 상기 흡기부의 사이에 설치되되 상기 기화기를 통과하여 가스화된 LNG의 상기 흡기부로의 공급 및 차단이 제어될 수 있도록 상기 제2 ECU와 전기적으로 연결되는 가스공급차단밸브와, 상기 흡기부로 공급되는 LNG의 압력이 조절될 수 있도록 상기 가스공급차단밸브와 상기 흡기부의 사이에 설치되는 감압기를 포함한다.According to a further preferred feature of the present invention, the gas supply unit is connected to the LNG tank, the vaporizer and the vaporizer supplied to the gas supplied in a liquid state, and the cooling is provided to provide heat to the vaporizer A gas supply shutoff valve installed between the waterline and the carburetor and the intake unit, the gas supply shutoff valve being electrically connected to the second ECU so that supply and blocking of gasified LNG through the carburetor to the intake unit can be controlled; And a pressure reducer installed between the gas supply shutoff valve and the intake unit so that the pressure of the LNG supplied to the intake unit can be adjusted.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 의하면, 상기 가스공급부는 상기 감압기와 상기 흡기부의 사이에 설치되되 상기 흡기부로 LNG가 비례적으로 공급되는 것이 제어될 수 있도록 상기 제2 ECU와 전기적으로 연결되는 프로포셔널 밸브를 더 포함한다.According to a further preferred feature of the present invention, the gas supply unit is installed between the pressure reducer and the intake unit, the proportioner is electrically connected to the second ECU so that it can be controlled that the proportional supply of LNG to the intake unit It further includes a null valve.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 의하면, 상기 제어부는 제2 ECU에 연결되어 디젤연소모드 또는 디젤 LNG 혼소모드에 대한 데이터를 상기 제2 ECU로 전송하는 선택스위치와, 상기 제2 ECU에 적정 전압이 공급될 수 있도록 연결되는 트랜스포머를 더 포함한다.According to a further preferred feature of the invention, the control unit is connected to the second ECU selection switch for transmitting data for the diesel combustion mode or diesel LNG mixed mode to the second ECU, and the appropriate voltage is applied to the second ECU It further comprises a transformer connected to be supplied.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 의하면, 상기 제어부는 상기 제2 ECU에 연결되며 디젤 LNG 혼소모드 상태를 표시하는 램프를 더 포함한다.According to a further preferred feature of the invention, the controller further comprises a lamp connected to the second ECU and indicating the diesel LNG mixed mode mode status.
본 발명에 따른 커먼레일 디젤엔진의 디젤 LNG 혼소 시스템에 의하면, 디젤과 LNG가 혼합되어 형성되는 연료가 연소됨으로써 기존의 커먼레일 디젤엔진에 비해 매연이 급격히 저감될 수 있다.According to the diesel LNG blending system of the common rail diesel engine according to the present invention, the smoke formed by mixing the diesel and the LNG is combusted, so that the smoke can be drastically reduced as compared to the conventional common rail diesel engine.
또한, 자동차의 고속 주행시 디젤연료량이 감소되고 LNG연료량이 증가되도록 함으로써, 매연저감의 효과가 극대화될 수 있고 칼로리가 높은 LNG의 연소로 인해 더욱 큰 출력을 얻을 수 있다.In addition, the diesel fuel amount is reduced and the LNG fuel amount is increased during the high-speed driving of the vehicle, so the effect of the reduction of smoke can be maximized, and a larger output can be obtained due to the combustion of high calorie LNG.
이하에는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하는 것은 아니다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, this is only to describe in detail enough to be able to easily carry out the invention by those skilled in the art, which does not mean that the technical spirit and scope of the present invention is limited.
도 2는 본 발명에 따른 커먼레일 디젤엔진의 디젤 LNG 혼소 시스템에 대한 개략도이고, 도 3a는 본 발명에 따른 커먼레일 디젤엔진의 디젤 LNG 혼소 시스템에 대한 개념도이며, 도 3b는 본 발명에 따른 커먼레일 디젤엔진의 디젤 LNG 혼소 시스템에 대한 구성도이다.2 is a schematic diagram of a diesel LNG blending system of a common rail diesel engine according to the present invention, Figure 3a is a conceptual diagram of a diesel LNG blending system of a common rail diesel engine according to the present invention, Figure 3b is a common according to the present invention It is a block diagram of the diesel LNG mixing system of rail diesel engine.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 커먼레일 디젤엔진의 디젤 LNG 혼소 시스템은 디젤공급부(100), 제어부(200), 흡기부(300), 가스공급부(400)를 포함한다. 여기서, 디젤공급부(100)는 엔진(500)으로 디젤을 공급하고 흡기부(300)는 엔진으로 공기를 공급하며 가스공급부(400)는 흡기부(300)로 LNG를 공급하여 흡기부(300)에서 엔진(500)으로 공기와 LNG가 동시에 공급되도록 하는 역할을 한다. 따라서, 엔진(500)의 실린더에는 디젤과 LNG가 함께 공급될 수 있으며, 디젤과 LNG의 공급량은 제어부(200)에 의해 제어가 된다. 상기 디젤공급부(100), 제어부(200), 흡기부(300), 가스공급부(400)에 대한 더 상세한 특징은 도 3a 및 도 3b를 참조하여 설명하기로 한다.As shown in FIG. 2, the diesel LNG mixing system of the common rail diesel engine according to the present invention includes a
디젤공급부(100)는, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 엔진(500)의 실린더(510)로 디젤을 공급하는 역할을 하는 것으로서, 디젤탱크(110), 연료필터(120), 고압펌프(130), 커먼레일(140), 압력감지센서(150), 인젝터(160), 리턴라인(170)을 포함한다. 즉, 상기 디젤공급부(100)는 커먼레일 디젤엔진에 해당하는 것이다.As shown in FIGS. 3A and 3B, the
여기서, 디젤탱크(110)는 외부에서 전달되는 열을 차단하고 강성을 가진 단열재로 형성되는 것이 바람직하며, 과도한 압력 발생을 막기 위해 적당한 마개와 안전한 밸브가 장착되는 것이 바람직하다.Here, the
그리고, 연료필터(120)는 디젤이 고압 펌프에 공급되기 전에 디젤을 정화하고 고압펌프에서 원활한 작용이 이루어질 수 있도록 디젤탱크(110)와 고압펌프(130)의 사이에 마련되어 디젤의 불순물을 걸러내는 역할을 한다.In addition, the
그리고, 고압펌프(130)는 디젤탱크(110)에서 디젤을 흡입하여 고압으로 압축하여 송출하는 역할을 하는 것으로서, 캠축에 의해 구동되는 기계식 로터리 펌프이며, 디젤을 약 1,350bar의 압력으로 가압시켜 커먼레일(140)로 디젤을 이송하게 된다. 이러한 고압펌프(130)는 제어부(200)의 제1 ECU(210a)에 의해 제어된다.In addition, the
또한, 커먼레일(Common Rail)(140)은 고압펌프(130)에 압송되는 고압의 디젤을 저장하고, 인젝터(160)로 매회 분사되는 양만큼 연료를 보내주는 역할을 하는 것이며, 역류 방지를 위한 첵밸브 및 고압센서가 부착될 수 있다.In addition, the common rail (Common Rail) 140 is to store the high pressure diesel pumped to the
그리고, 압력감지센서(150)는 커먼레일(140)에 장착되어 커먼레일(140)내의 압력을 감지하는 역할을 하는 것으로서, 커먼레일(140)의 연료 압력을 측정하여 제어부(200)로 전송하고 제어부(200)는 이 데이터를 받아 디젤의 분사량과 분사시기를 조정하는 신호로 사용한다. 즉, 압력감지센서(150)는 제어부(200)의 제3 ECU(210c)로 커먼레일(140)의 연료 압력에 대한 데이터를 전송하고 제3 ECU(210c)는 이러한 데이터를 변조한 후 제1 ECU(210a)로 전송하여 제1 ECU(210a)에 의해 인젝터(160)가 제어되도록 함으로써 디젤의 분사량과 분사시기가 조절되도록 하는 것이다. 이에 대한 더 상세한 설명은 후술하기로 한다.In addition, the
또한, 인젝터(160)는 커먼레일(140)과 연결되어 커먼레일(140)로부터 공급되는 디젤을 제어부(200)로부터 전송되는 신호에 따라 엔진(500) 실린더(510)의 연소 실로 분사하는 역할을 하는 것이다. 이러한 인젝터(160)는 전기적 솔레노이드(미도시됨)와 니들(미도시됨) 및 노즐(미도시됨)로 이루어지며, 제어부(200)의 제어에 의해 디젤을 분사하게 되고, 인젝터(160)의 노즐이 열려 분사가 된 후 남은 디젤은 리턴라인(170)을 통해 디젤탱크(110)로 되돌아간다. 한편, 인젝터(160)에 의한 디젤의 분사시기 및 분사량은 제어부(200)의 제1 ECU(210a)에 의해 제어되는데, 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.In addition, the
한편, 디젤공급부(100)는, 도 3b에 도시된 바와 같이, 커먼레일(140)의 압력을 조정하는 역할을 하는 압력조절밸브(180)를 더 포함할 수 있는데, 압력조절밸브(180)는 커먼레일(140)의 압력을 제1 ECU(210a)에서 요구하는 압력으로 조정하는 밸브로서, 압력감지센서(150)가 커먼레일(140)내의 압력을 감지하여 제3 ECU(210c)로 데이터를 전송하면 제3 ECU(210b)는 이를 제1 ECU(210a)로 전송하고, 데이터를 전송받은 제1 ECU(210a)는 이를 분석하여 압력조절밸브(180)를 제어하게 된다. 이 때, 냉각수온, 배터리전압 및 흡기온에 따라 보정을 하게 되며 디젤온도가 높은 경우 온도를 제한하기 위해 압력을 특정 작동점 수준으로 낮추는 경우도 있다.On the other hand, the
제어부(200)는 디젤공급부(100)의 고압펌프(130), 압력감지센서(150), 인젝터(160)와 가스공급부(300)의 가스공급차단밸브(440), 프로포셔널 밸브(460)에 전기적으로 연결되어 각각을 제어하는 역할을 하는 것으로서, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 제1 ECU(210a), 제2 ECU(210b), 제3 ECU(210c)를 포함하며, 바람직하게는 선택스위치(230), 트랜스포머(240), 램프(250)를 더 포함할 수 있다.The
여기서, 제1 ECU(210a)는 디젤공급부(100)의 고압펌프(130)를 제어하여 디젤 이 고압으로 압송되도록 하고 인젝터(160)를 제어하여 실린더로 분사되는 디젤의 분사량과 분사시기를 제어하는 역할을 한다.Here, the first ECU (210a) controls the
그리고, 제2 ECU(210b)는 실린더로 LNG가 공급되도록 가스공급부(400)를 제어하는 역할을 하는데, 구체적으로 가스공급부(400)의 가스공급차단밸브(440)과 프로포셔널 밸브(480)와 전기적으로 연결되어 신호를 송신하여 제어한다. 즉, 제2 ECU(210b)는 가스공급차단밸브(440)를 제어하여 가스공급부(400)로부터 흡기부(300)로 LNG가 공급 또는 차단되도록 하며, 또한 프로포셔널 밸브(460)를 제어하여 가스공급부(400)로부터 흡기부(300)로 LNG가 비례적으로 공급되도록 한다. 또한, 제2 ECU(210b)는 후술하는 바와 같이 가속기 센서(520)로부터 받은 가속상태에 대한 데이터를 제3 ECU(210c)로 전송하는 역할을 한다.In addition, the second ECU 210b serves to control the
그리고, 제3 ECU(210c)는 제1 ECU(210a)가 인젝터(160)를 제어하여 실린더로 분사되는 디젤의 분사량을 조절하도록 데이터를 전송하는 역할을 하는 것으로서, 전기적으로 연결되는 압력감지센서(150)로부터 커먼레일(140)내의 압력에 대한 데이터를 전송받아 제1 ECU(210a)로 전송하여 제1 ECU(210a)가 인젝터(160)를 제어하도록 하는 것이다. 이 때, 제3 ECU(210c)는 압력감지센서(150)로부터 전송받은 데이터를 제2 ECU(210b)로 전송하고 제2 ECU(210b)로부터 가속상태에 대한 데이터를 전송받은 후 압력감지센서(150)로부터 전송받은 커먼레일(140)내의 압력에 대한 데이터를 변조하여 제1 ECU(210a)로 전송한다. 따라서, 제1 ECU(210a)는 제3 ECU(210b)로부터 변조된 데이터를 전송받아 인젝터(160)의 솔레노이드 밸브(미도시됨)를 제어하기 때문에 가속상태에 무관하게 디젤의 분사량을 조절하게 된다.In addition, the
참고로, 엔진(500)에는 가속기 센서(520)가 설치되는데, 가속기 센서(520)는 제2 ECU(210b)로 가속기의 상태에 대한 데이터를 전송하는 역할을 한다. 가속기 센서(520)로부터 데이터를 수신한 제2 ECU(210b)는 제3 ECU(210c)로 상기 데이터를 전송함과 동시에 가속상태에 따라 LNG가 공급되도록 가스공급부(400)를 제어하게 되는데, 이 때 실린더로 LNG가 공급되는 경우 실린더로 공급되는 디젤의 분사량이 줄어들도록 조절될 필요가 있으며, 제3 ECU(210c)가 이를 구현하는 역할을 한다. 즉, 압력감지센서(150)가 커먼레일(140)내의 압력에 대한 데이터를 제3 ECU(210c)로 전송하면, 제3 ECU(210c)는 전술한 바와 같이 전송받은 데이터를 변조한 후 제1 ECU(210a)로 전송하게 되고, 제1 ECU(210a)는 인젝터(160)를 제어하여 실린더로 분사되는 디젤의 분사량이 줄어들도록 하는 것이다.For reference, an
그리고, 선택스위치(230)는 제2 ECU(210b)에 연결되어 디젤연소모드 또는 디젤 LNG 혼소모드에 대한 데이터를 제2 ECU(210b)에 전송하는 역할을 하며, 선택스위치(230)가 디젤 LNG 혼소모드로 되어 있는 경우 신호를 받는 제2 ECU(210b)는 LNG가 공급될 수 있도록 가스공급부(400)로 데이터를 전송하게 된다. 그리고, 트랜스포머(240)는 제2 ECU(210b)에 적정 전압을 공급하는 역할을 하며, 램프(250)는 제2 ECU(210b)로부터 신호를 받아 엔진의 디젤 LNG 혼소모드 상태를 표시하는 역할을 한다.In addition, the
흡기부(300)는 외부에서 공기를 흡입하여 엔진(500)의 실린더(510)로 공급하는 역할을 하는 것으로서, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 흡기관(310), 믹서(320), 흡기매니폴드(330)를 포함하며, 흡기관(310)을 통해 외부에서 공기가 유 입되고 흡기매니폴드(330)를 통해 공기가 실린더(510)로 공급된다. 이 때, 흡기관(310)과 흡기매니폴드(330)의 사이에는 믹서(320)가 마련되는 것이 바람직한데, 믹서(320)에서 공기와 LNG의 혼합이 이루어지게 된다. 즉, 믹서(320)는 가스공급부(400)와 관으로 연결되어 있어 가스공급부(400)에서 믹서(320)로 LNG가 공급되고, 믹서(320)에서 공기와 LNG가 혼합되어 흡기매니폴드(330)를 통해 실린더(510)로 공급되는 것이다. 여기서, 흡기매니폴드(330)는 믹서(320)에서 혼합된 공기와 LNG를 일정하게 분배하여 실린더(510)로 가이드하는 역할을 한다.The
가스공급부(400)는 흡기부(300)로 LNG를 공급하여 흡기부(300)에서 공기와 LNG가 혼합된 상태로 실린더(510)로 공급되도록 하는 역할을 하는 것으로서, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, LNG 탱크(410), 기화기(420), 쿨링워터라인(430), 가스공급차단밸브(440), 감압기(450), 프로포셔널 밸브(460)를 포함한다.The
여기서, LNG 탱크(410)는 저온탱크로서 대략 -163℃의 온도조건에서 가스를 저장하게 된다. 따라서, LNG 탱크(410)에서는 LNG가 액체상태로 저장되어 있으며, 액체상태의 연료를 기화기(420)로 공급하게 된다.Here, the
그리고, 기화기(Vaporizer)(420)는 LNG 탱크(410)로부터 액체상태로 공급되는 LNG를 공기와 혼합되기 쉽게 기체상태로 변화시키는 역할을 한다. 이러한 기화기(420)에서 액체상태의 LNG가 가스화되기 위해서는 열이 제공되어야 하는데, 이를 위해 쿨링워터라인(430)이 마련된다. 즉, 쿨링워터라인(430)은 기화기(420)에 열을 제공하는 역할을 하는 것으로서, 엔진(500)과 기화기(420)를 순환하도록 설치된다. 따라서, 엔진(500)에서 배출되는 뜨거운 물에 의해 기화기(420)에서 액체상태의 LNG가 가스로 기화될 수 있으며, 기화기(420)에서 열을 빼앗기게 되는 차가운 물은 다시 엔진(500)으로 복귀하게 되며, 이러한 쿨링워터는 순환하게 된다.And, the vaporizer (Vaporizer) 420 serves to change the LNG supplied in the liquid state from the
그리고, 가스공급차단밸브(440)는 기화기(420)와 흡기부(300)의 사이에 설치되어 기화기(420)를 거쳐 가스로 된 LNG의 흡기부(300)로의 공급 차단이 제어되도록 하는 역할을 하며, 전기적으로 연결되는 제어부(200)의 제2 ECU(210b)에 의해 제어되는데, 제어부(200)의 선택스위치(230)가 디젤연소모드인 경우에는 가스공급차단밸브(440)는 항상 닫혀진 상태를 유지하게 되지만, 선택스위치(230)가 디젤 LNG 혼소모드인 경우에는 제2 ECU(210b)가 전송하는 신호에 따라 가스공급차단밸브(440)의 개폐가 제어되어 LNG가 공급 또는 차단이 제어되는 것이다.In addition, the gas
그리고, 감압기(Gas Regulator)(450)는 가스공급차단밸브(440)와 흡기부(300)의 사이에 마련되며, 가스공급차단밸브(440)가 개방됨으로써 흡기부(300)로 공급되는 LNG의 압력을 조절하는 역할을 한다. 더 상세하게는 감압기(450)는 기화기(420)를 통하여 가스화되어 공급되는 LNG의 압력을 적정한 압력으로 낮추는 역할을 하는 것이다.The
또한, 프로포셔널 밸브(Proportional gas control valve)(460)는 감압기(450)와 흡기부(300)의 사이에 마련되어, 감압기(450)에 의해 적정 압력으로 낮추어져 흡기부(300)로 공급되는 LNG를 비례적으로 공급되도록 하는 역할을 하는 것이며, 프로포셔널 밸브(460)를 통해 흡기부(300)의 믹서(320)로 LNG가 공급된다. 이러한 프로포셔널 밸브(460)는 전기적으로 연결되는 제어부(200)의 제2 ECU(210b)에 의해 제어되는데, 전술한 바와 같이 엔진(500)에 설치되는 가속기 센서(520)가 제2 ECU(210b)로 가속기의 상태에 대한 데이터를 전송하게 되면 제2 ECU(210b)가 상기 데이터를 분석하여 프로포셔널 밸브(460)를 제어하게 되는 것이다.In addition, a proportional
이하에서는 본 발명에 따른 커먼레일 디젤엔진의 디젤 LNG 혼소 시스템의 작동과정을 도 3a 및 도 3b를 참조하여 설명하기로 한다. 먼저, 엔진(500)의 시동을 걸게 되면 디젤공급부(100)에 의해 실린더(510)로 디젤이 공급되어 자동차가 구동되게 된다. 이를 구체적으로 설명하면, 디젤탱크(110)의 디젤을 고압펌프(130)가 흡입하여 커먼레일(140)로 압송하게 되고 이후 압력감지센서(150)가 커먼레일(140)내의 압력에 대한 데이터를 제3 ECU(210c)로 전송하고 제3 ECU(210c)는 제1 ECU(210a)로 데이터를 전송하며, 제1 ECU(210a)는 전송받은 데이터를 분석하여 인젝터(160)가 디젤을 분사하도록 제어함으로써 인젝터(160)를 통해 실린더(510)로 디젤이 분사공급되는 것이다.Hereinafter will be described the operation of the diesel LNG mixing system of the common rail diesel engine according to the present invention with reference to Figures 3a and 3b. First, when the
여기서, 제어부(200)의 선택스위치(230)가 디젤 LNG 혼소모드로 선택되어 있는 경우에는 가속기 센서(520)가 가속기의 상태에 대한 데이터를 제2 ECU(210b)로 전송하게 되고, 제2 ECU(210b)는 가스공급부(400)의 가스공급차단밸브(440)를 개방시켜 LNG가 흡기부(300)의 믹서(320)로 공급되도록 한다. 이 때, 제3 ECU(210c)는 제2 ECU(210b)로부터 가속상태에 대한 데이터를 전송받게 되고 압력감지센서(150)로부터 전송받은 커먼레일(140)내의 압력에 대한 데이터를 변조하여 제1 ECU(210a)로 전송하게 된다. 그리고, 제1 ECU(210a)는 제3 ECU(210c)으로부터 전송받은 변조된 데이터를 분석하여 인젝터(160)의 솔레노이드 밸브를 제어하여 디젤 분사량이 줄어들도록 한다.Here, when the
한편, 전술한 바와 같이 LNG는 대략 -163℃를 유지하는 LNG 탱크(410)에서 액체상태로 존재하지만 기화기(420)에서 쿨링워터라인(430)을 통해 순환되는 쿨링워터에 의해 가스화되고 감압기(450)에서 적정 압력으로 조절된 후 제2 ECU(210b)가 전송하는 신호로 제어되는 프로포셔널 밸브(460)에 의해 비례적으로 믹서(320)로 공급된다.Meanwhile, as described above, LNG exists in a liquid state in the
그리고, 가스공급차단밸브(440)가 개방되면 LNG가 믹서(320)와 연결된 공급라인을 통해 공급되게 되는데, 이 때 LNG 공급라인이 흡기부(300)의 압력보다 높기 때문에 LNG가 흡기부(300)로 빨려 들어가게 되고 믹서(320)에서 공기와 혼합된 후 흡기매니폴드(330)를 통해 일정하게 분배되어 실린더(510)로 공급된다.When the gas
한편, 가속페달을 밟아 고속으로 되는 경우에도 전술한 바와 같이 압력감지센서(150)로부터 전송받은 데이터를 제3 ECU(210c)가 변조하여 제1 ECU(210a)로 전송하기 때문에 제1 ECU(210a)는 실린더로 공급되는 디젤의 분사량이 증가되지 않도록 인젝터(160)의 솔레노이드 밸브를 제어하게 된다.On the other hand, even when the accelerator pedal becomes high speed, as described above, the
따라서, 실린더(510)로 공급되는 디젤의 양이 줄어드는 반면 상대적으로 LNG의 양은 늘어나게 되며, 이와 같이 실린더(510)로 공급되는 디젤의 양이 감소됨에 따라 디젤의 연소시 발생되는 NOX 또는 SOX 등 매연성분의 발생이 감소될 수 있어 매연저감의 효과를 얻을 수가 있게 될 뿐만 아니라 칼로리가 높은 LNG의 연소로 인해 더욱 큰 출력을 얻을 수가 있게 된다.Accordingly, while the amount of diesel supplied to the
도 1은 일반적인 커먼레일 시스템에 대한 개념도. 1 is a conceptual diagram of a common common rail system.
도 2는 본 발명에 따른 커먼레일 디젤엔진의 디젤 LNG 혼소 시스템에 대한 개략도.Figure 2 is a schematic diagram of a diesel LNG mixing system of a common rail diesel engine according to the present invention.
도 3a는 본 발명에 따른 커먼레일 디젤엔진의 디젤 LNG 혼소 시스템에 대한 개념도.3a is a conceptual diagram of a diesel LNG mixing system of a common rail diesel engine according to the present invention;
도 3b는 본 발명에 따른 커먼레일 디젤엔진의 디젤 LNG 혼소 시스템에 대한 구성도.Figure 3b is a block diagram of a diesel LNG mixed system of a common rail diesel engine according to the present invention.
※ 도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명※ Explanation of symbols used in main part of drawing
100 : 디젤공급부 110 : 디젤탱크100: diesel supply unit 110: diesel tank
120 : 연료필터 130 : 고압펌프120: fuel filter 130: high pressure pump
140 : 커먼레일 150 : 압력감지센서140: common rail 150: pressure sensor
160 : 인젝터 170 : 리턴라인160: injector 170: return line
200 : 제어부 210a : 제1 ECU200:
210b : 제2 ECU 210c : 제3 ECU210b:
230 : 선택스위치 240 : 트랜스포머230: selection switch 240: transformer
250 : 램프 300 : 흡기부250: lamp 300: intake portion
310 : 흡기관 320 : 믹서310: intake pipe 320: mixer
330 : 흡기매니폴드 400 : 가스공급부330: intake manifold 400: gas supply unit
410 : LNG 탱크 420 : 기화기410: LNG tank 420: carburetor
430 : 쿨링워터라인 440 : 가스공급차단밸브430: cooling water line 440: gas supply shutoff valve
450 : 감압기 460 : 프로포셔널 밸브450: pressure reducer 460: professional valve
500 : 엔진 510 : 실린더500: engine 510: cylinder
520 : 가속기 센서520: accelerator sensor
Claims (7)
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- 2007-09-13 KR KR1020070092902A patent/KR20090027810A/en not_active Application Discontinuation
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