KR20160058348A - Engine device of vehicle and method for increasing fuel efficiency using the engine device - Google Patents

Engine device of vehicle and method for increasing fuel efficiency using the engine device Download PDF

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KR20160058348A KR1020140159090A KR20140159090A KR20160058348A KR 20160058348 A KR20160058348 A KR 20160058348A KR 1020140159090 A KR1020140159090 A KR 1020140159090A KR 20140159090 A KR20140159090 A KR 20140159090A KR 20160058348 A KR20160058348 A KR 20160058348A
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Abstract

Disclosed are an engine device of a vehicle, and a method for increasing fuel efficiency using the same. According to one embodiment of the present invention, the engine device of a vehicle can comprises: an injector injecting water into a cylinder; a high-pressure pump increasing pressure of the water injected from the injector; and a control unit applying a water injection signal to the injector when the exhaust temperature is greater than the preset temperature.

Description

차량의 엔진 장치 및 상기 엔진 장치를 이용한 연비 증대 방법{Engine device of vehicle and method for increasing fuel efficiency using the engine device}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an engine device,

본 발명은 차량의 엔진 장치 및 상기 엔진 장치를 이용한 연비 증대 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연소 후 팽창과정에서 물을 분무하는 인젝터를 포함하는 차량의 엔진 장치 및 상기 엔진 장치를 이용한 연비 증대 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an engine device for a vehicle and a fuel consumption increasing method using the engine device, and more particularly to an engine device for a vehicle including an injector for spraying water in a post- .

차량의 엔진 장치는 피스톤의 하강에 따라 연료와 공기의 혼합기가 엔진의 연소실 내로 흡입되고, 피스톤의 상승에 따라 혼합기가 압축되면, 점화 플러그의 점화를 통해 연료가 순간적으로 연소할 때 생성되는 팽창력으로 피스톤을 하강시킨 다음, 다시 피스톤을 상승시켜 실린더 내의 연소 가스를 배출시키는 과정에 의해 동작된다. In the engine device of the vehicle, as the piston descends, a mixture of fuel and air is sucked into the combustion chamber of the engine. When the mixer is compressed as the piston rises, an expansion force generated when the fuel instantaneously burns through ignition of the spark plug Lowering the piston, and then raising the piston again to discharge the combustion gas in the cylinder.

종래에 배기온도가 높은 경우, 배기매니폴드 및 촉매의 보호를 위해 연료를 증가시켜 배기온도를 낮춰줌으로써 배기매니폴드의 크랙 및 촉매의 멜팅(melting) 현상을 방지할 수 있도록 하는 기술이 대한민국 공개특허공보 KR10-2008-0042234에 개시되어 있다.A technique for preventing the cracking of the exhaust manifold and the melting of the catalyst by reducing the exhaust temperature by increasing the amount of fuel for protection of the exhaust manifold and the catalyst when the exhaust temperature is conventionally high is disclosed in Korean Patent Laid- It is disclosed in Publication No. KR10-2008-0042234.

그러나, COP(Catalyst Overheating Protection) 구간에서 연료를 배기가스 냉각 용도로 이용함에 의해 연비가 저하되는 문제점이 있다.However, there is a problem that the fuel efficiency is lowered by using the fuel for exhaust gas cooling in the COP (Catalyst Overheating Protection) section.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해, 물을 연료 대신 배기가스 냉각 용도로 분무시키기 위한 인젝터를 포함하는 차량의 엔진 장치 및 상기 엔진 장치를 이용한 연비 증대 방법을 제공함을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide an engine apparatus for a vehicle including an injector for spraying water in an exhaust gas cooling mode instead of fuel, and a fuel consumption increasing method using the engine apparatus.

본 발명의 실시예에 따른 차량의 엔진 장치는, 실린더 내부에 물을 분사하는 인젝터; 상기 인젝터에서 분사되는 물의 압력을 높이는 고압 펌프; 및 배기온도가 기설정된 온도보다 높은 경우 상기 인젝터로 물분사 신호를 인가하는 제어부를 포함할 수 있다.An engine device for a vehicle according to an embodiment of the present invention includes an injector for injecting water into a cylinder; A high pressure pump for increasing the pressure of water injected from the injector; And a controller for applying a water injection signal to the injector when the exhaust temperature is higher than a predetermined temperature.

상기 제어부는 상기 배기온도가 기설정된 온도보다 높고, 상기 실린더 내부의 피스톤이 팽창 행정에 있을 때, 상기 인젝터로 물분사 신호를 인가할 수 있다.The control unit may apply a water injection signal to the injector when the exhaust temperature is higher than a predetermined temperature and the piston in the cylinder is in an expansion stroke.

상기 인젝터는 상기 실린더 내부의 피스톤 상부면에 물을 분사하는 것을 특징으로 한다.And the injector injects water onto the upper surface of the piston in the cylinder.

상기 배기온도를 측정하는 온도 센서를 더 포함할 수 있다.And a temperature sensor for measuring the exhaust temperature.

본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 엔진 장치를 이용한 연비 증대 방법은, 측정된 배기온도 정보를 수신하는 제1 단계; 및 상기 수신된 배기온도 정보에 따라 배기온도가 기설정된 배기온도보다 높은 경우, 실린더 내부에 물을 분사하는 인젝터에 물분사 신호를 인가하는 제2 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a fuel consumption increasing method using an engine apparatus of a vehicle, comprising: a first step of receiving measured exhaust temperature information; And a second step of applying a water injection signal to an injector injecting water into the cylinder when the exhaust temperature is higher than a preset exhaust temperature according to the received exhaust temperature information.

상기 제2 단계는, 상기 배기온도가 기설정된 배기온도보다 높고, 상기 실린더 내부의 피스톤이 팽창 행정에 있을 때, 상기 인젝터로 물분사 신호를 인가하는 단계를 포함할 수 있다.The second step may include the step of applying a water injection signal to the injector when the exhaust temperature is higher than a predetermined exhaust temperature and the piston in the cylinder is in an expansion stroke.

상기 인젝터로 공급될 물을 가압하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include the step of pressurizing the water to be supplied to the injector.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 연료를 배기가스 냉각용도로 분무하지 않아 COP 구간에서 연료를 이용하지 않도록 하여 연비를 향상시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, since the fuel is not sprayed for cooling the exhaust gas, fuel consumption can be improved by not using the fuel in the COP section.

또한, 농후한 혼합기의 연소에서 발생되는 탄화수소의 배출을 COP 구간에서 줄일 수 있다.In addition, the emission of hydrocarbons generated in the combustion of a rich mixture can be reduced in the COP section.

연소가스의 열을 이용하여 물을 수증기로 증발시키는 과정에서 부피 증가에 따른 피스톤 상승력이 추가되어 열효율을 증가시킬 수 있다.In the process of evaporating water to water vapor using the heat of the combustion gas, the piston lifting force according to the volume increase can be added to increase the thermal efficiency.

연료를 연소에만 이용하여, 부분 부하에서 연비가 향상될 뿐만 아니라, 전부하에서 λ=0.85의 최고 토크 발휘 공연비로 운행이 가능하며, 수증기의 팽창으로 추가적인 동력을 얻을 수 있어 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.By using fuel only for combustion, not only the fuel efficiency is improved at partial load, but it can be operated at the maximum torque air-fuel ratio of λ = 0.85 at full load, and additional power can be obtained by expansion of water vapor, .

본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 상세한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 엔진 장치의 일부를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 엔진 장치를 이용하여 물을 분사한 경우 추가되는 일의 양을 도시한 도면이다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In order to more fully understand the drawings recited in the detailed description of the present invention, a detailed description of each drawing is provided.
1 is a view showing a part of an engine device of a vehicle according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a graph showing the amount of work to be performed when water is sprayed using an engine device of a vehicle according to an embodiment of the present invention.

본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. Specific structural and functional descriptions of the embodiments of the present invention disclosed herein are for illustrative purposes only and are not to be construed as limitations of the scope of the present invention. And should not be construed as limited to the embodiments set forth herein or in the application.

본 발명에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 형태를 가질 수 있으므로 특정실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. The embodiments according to the present invention are susceptible to various changes and may take various forms, so that specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in this specification or application. It is to be understood, however, that it is not intended to limit the embodiments according to the concepts of the present invention to the particular forms of disclosure, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기구성 요소들은 상기용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.The terms first and / or second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are intended to distinguish one element from another, for example, without departing from the scope of the invention in accordance with the concepts of the present invention, the first element may be termed the second element, The second component may also be referred to as a first component.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다. It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between. Other expressions that describe the relationship between components, such as "between" and "between" or "neighboring to" and "directly adjacent to" should be interpreted as well.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprises ", or" having ", or the like, specify that there is a stated feature, number, step, operation, , Steps, operations, components, parts, or combinations thereof, as a matter of principle.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be construed as meaning consistent with meaning in the context of the relevant art and are not to be construed as ideal or overly formal in meaning unless expressly defined herein .

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. Like reference symbols in the drawings denote like elements.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 엔진 장치의 일부를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 엔진 장치를 이용하여 물을 분사한 경우 추가되는 일의 양을 도시한 도면이다.FIG. 1 is a view showing a part of an engine apparatus of a vehicle according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a view showing a part of the engine of the vehicle according to an embodiment of the present invention, FIG.

차량의 엔진 장치(100)는 인젝터(110), 실린더(120), 피스톤(130), 고압펌프(140) 및 제어부(150)를 포함할 수 있다.The engine device 100 of the vehicle may include an injector 110, a cylinder 120, a piston 130, a high-pressure pump 140, and a control unit 150.

인젝터(110)는 실린더(120) 내부에 물을 분사하되, 피스톤(130)의 상부면에 고압펌프(140)에 의해 가압되어 공급된 물을 분사한다. 제어부(150)는 배기온도를 측정하는 온도 센서(미도시)에 의해 측정된 배기온도가 기설정된 온도보다 높은 경우 인젝터(110)로 물분사 신호를 인가할 수 있다. 또한 제어부(150)는 측정된 배기온도가 기설정된 온도보다 높고, 실린더(120) 내부의 피스톤(130)이 팽창 행정에 있을 때, 인젝터(110)로 물분사 신호를 인가할 수 있다.The injector 110 injects water into the cylinder 120 and pressurizes the supplied water by the high pressure pump 140 on the upper surface of the piston 130. The control unit 150 may apply the water injection signal to the injector 110 when the exhaust temperature measured by the temperature sensor (not shown) for measuring the exhaust temperature is higher than a predetermined temperature. The control unit 150 may apply a water injection signal to the injector 110 when the measured exhaust temperature is higher than a preset temperature and the piston 130 in the cylinder 120 is in the expansion stroke.

캠 축에 연결된 고압 펌프(140)에서 물을 고압으로 압축하고, 인젝터(110)에 공급되면, 인젝터(110)는 물분사 신호가 인가될 때 물을 분사하게 된다. The high pressure pump 140 connected to the camshaft compresses the water to a high pressure. When the water is supplied to the injector 110, the injector 110 injects water when the water injection signal is applied.

즉, 배기온도가 기설정된 온도보다 높다면, 촉매 보호를 위하여 연료를 분사하여 온도를 낮추어야 하는데, 연료 대신에 엔진 장치(100)에 구비된 인젝터(110)에서 고압의 물을 분사하도록 하여 온도를 낮추도록 하는 것이다. That is, if the exhaust temperature is higher than a preset temperature, fuel must be injected for protecting the catalyst to lower the temperature. In place of the fuel, high-pressure water is injected from the injector 110 provided in the engine 100, .

고압의 물을 분사할 수 있도록 하기 위하여 인젝터(110)에는 고압 펌프(140)가 연결되며, 물탱크(미도시)로부터 공급된 물이 고압 펌프(140)에서 가압되어 인젝터(110)로 공급될 수 있다. A high pressure pump 140 is connected to the injector 110 so that water supplied from a water tank (not shown) is pressurized by the high pressure pump 140 and supplied to the injector 110 .

가압된 물을 분사하는 이유는 무화가 잘 이루어질 수 있도록 하기 위함이며, 물이 피스톤(130)의 상부면에 분무되면, 뜨겁게 달구어진 상태의 피스톤(130)에 의해 물이 수증기로 증발되게 되고, 물이 수증기로 상변화함에 따라 부피가 증가함으로써 이러한 부피 증가에 의해 피스톤(130)을 하강시키는 에너지를 얻을 수 있다. 이에 따라 종래의 피스톤(130)의 버리는 열 에너지를 동력 에너지로 전환시킬 수 있다. 물을 분사하는 시점 이후에 증발한 수증기의 팽창 압력에 의한 추가적인 일이 도 2에 도시되어 있다.When the water is sprayed on the upper surface of the piston 130, the water is evaporated to the steam by the hot piston 130, As the water changes phase to water vapor, the volume increases, so that the energy to lower the piston 130 by this volume increase can be obtained. Accordingly, the conventional thermal energy of the piston 130 can be converted into the power energy. Additional work due to the expansion pressure of the water vapor evaporated after the point of spraying water is shown in FIG.

100 : 엔진 장치 110 : 인젝터
120 : 실린더 130 : 피스톤
140 : 고압 펌프100: engine device 110: injector
120: cylinder 130: piston
140: High pressure pump

Claims (7)

실린더 내부에 물을 분사하는 인젝터;
상기 인젝터에서 분사되는 물의 압력을 높이는 고압 펌프; 및
배기온도가 기설정된 온도보다 높은 경우 상기 인젝터로 물분사 신호를 인가하는 제어부를 포함하는,
차량의 엔진 장치.An injector for injecting water into the cylinder;
A high pressure pump for increasing the pressure of water injected from the injector; And
And a controller for applying a water injection signal to the injector when the exhaust temperature is higher than a preset temperature.
An engine device of a vehicle. 제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 배기온도가 기설정된 온도보다 높고, 상기 실린더 내부의 피스톤이 팽창 행정에 있을 때, 상기 인젝터로 물분사 신호를 인가하는,
차량의 엔진 장치.The method according to claim 1,
Wherein the controller applies a water injection signal to the injector when the exhaust temperature is higher than a predetermined temperature and the piston in the cylinder is in an expansion stroke,
An engine device of a vehicle. 제1항에 있어서,
상기 인젝터는 상기 실린더 내부의 피스톤 상부면에 물을 분사하는 것을 특징으로 하는,
차량의 엔진 장치.The method according to claim 1,
Wherein the injector injects water onto the upper surface of the piston in the cylinder.
An engine device of a vehicle. 제1항에 있어서,
상기 배기온도를 측정하는 온도 센서를 더 포함하는,
차량의 엔진 장치.The method according to claim 1,
Further comprising a temperature sensor for measuring the exhaust temperature,
An engine device of a vehicle. 측정된 배기온도 정보를 수신하는 제1 단계; 및
상기 수신된 배기온도 정보에 따라 배기온도가 기설정된 배기온도보다 높은 경우, 실린더 내부에 물을 분사하는 인젝터에 물분사 신호를 인가하는 제2 단계를 포함하는,
차량의 엔진 장치를 이용한 연비 증대 방법.A first step of receiving the measured exhaust temperature information; And
And a second step of applying a water injection signal to an injector injecting water into the cylinder when the exhaust temperature is higher than a predetermined exhaust temperature according to the received exhaust temperature information.
A method of increasing fuel economy using an engine device of a vehicle. 제5항에 있어서,
상기 제2 단계는,
상기 배기온도가 기설정된 배기온도보다 높고, 상기 실린더 내부의 피스톤이 팽창 행정에 있을 때, 상기 인젝터로 물분사 신호를 인가하는 단계를 포함하는,
차량의 엔진 장치를 이용한 연비 증대 방법.6. The method of claim 5,
The second step comprises:
Applying a water injection signal to the injector when the exhaust temperature is higher than a predetermined exhaust temperature and the piston in the cylinder is in an expansion stroke.
A method of increasing fuel economy using an engine device of a vehicle. 제5항에 있어서,
상기 인젝터로 공급될 물을 가압하는 단계를 더 포함하는,
차량의 엔진 장치를 이용한 연비 증대 방법.6. The method of claim 5,
Further comprising: pressurizing the water to be supplied to the injector.
A method of increasing fuel economy using an engine device of a vehicle.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101967458B1 (en) * 2017-12-13 2019-04-09 현대오트론 주식회사 Fault Diagnosing Method For Water Injector, And Fault Diagnosing Apparatus Operated Thereby

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