KR20170126218A - System and control method for pre-heater combustion of vehicle - Google Patents

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KR20170126218A
KR20170126218A KR1020160056328A KR20160056328A KR20170126218A KR 20170126218 A KR20170126218 A KR 20170126218A KR 1020160056328 A KR1020160056328 A KR 1020160056328A KR 20160056328 A KR20160056328 A KR 20160056328A KR 20170126218 A KR20170126218 A KR 20170126218A
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Abstract

Disclosed are a preheater combustion system for a vehicle and a control method thereof. According to an embodiment of the present invention, the preheater combustion system for a vehicle comprises: a combustion chamber installed on a cooling water line between an engine and a heater, and heating cooling water by combusting fuel injected therein; a flame sensor sensing a fuel combustion state of the combustion chamber, and outputting the sensed combustion state information as an electrical signal; a fuel pump unit applying a transmission pressure to supply the fuel to the inside of the combustion chamber during operation of a preheater; a fuel injection nozzle spraying the fuel in a liquefied state, transferred by the transmission pressure of the fuel pump unit, into the combustion chamber in a thin-mist manner, and including a high-frequency generation unit pulverizing the fuel into a particulate form by vibrating the fuel to assist the injection in a thin-mist manner; and a control unit controlling the high-frequency vibration frequency of the high-frequency generation unit based on the combustion state information collected by the flame sensor, making the size of fuel particles into a combustion condition suitable for complete combustion, and controlling the fuel to be supplied into the combustion chamber.

Description

차량용 프리히터 연소 시스템 및 그 제어 방법{SYSTEM AND CONTROL METHOD FOR PRE-HEATER COMBUSTION OF VEHICLE}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a preheater combustion system and a control method thereof,

본 발명은 차량용 프리히터 연소 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량용 프리히터의 연소효율 상향을 위한 연료 분사구조를 가지는 차량용 프리히터 연소 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a preheater combustion system for a vehicle and a method thereof, and more particularly, to a preheater combustion system for a vehicle having a fuel injection structure for increasing the combustion efficiency of a preheater for a vehicle and a control method thereof.

일반적으로 디젤 엔진 차량은 가솔린 엔진 차량과 달리 열효율이 높아 초기 시동 시부터 엔진 냉각수가 가열되기까지의 시간이 오래 걸려 겨울철 실내 난방 성능이 저하되는 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 종래의 디젤 차량은 시동 초기에 냉각수를 가열하기 위한 프리히터(Pre-heater)를 장착하고 있다.Generally, since the diesel engine vehicle has a high thermal efficiency unlike the gasoline engine vehicle, it takes a long time from the initial start to the heating of the engine coolant, thereby deteriorating the indoor heating performance in winter. In order to solve this problem, a conventional diesel vehicle is equipped with a pre-heater for heating the cooling water at the initial stage of starting.

프리히터는 엔진과 히터 유닛 사이의 냉각수 라인상에 설치되며 외기온도가 낮은 경우 일정 시간 동안 작동되어 엔진에서 히터로 유입되는 냉각수온을 높여줌으로써 히터의 난방성능을 향상시키는 장치이다.The preheater is installed on the cooling water line between the engine and the heater unit. When the outside temperature is low, the preheater is operated for a certain period of time to improve the heating performance of the heater by increasing the cooling water temperature flowing from the engine to the heater.

종래의 프리히터는 가열식 프리히터와 연소식 프리히터로이 구분되며, 그 중 연소식 프리히터는 냉각수 라인에 연소실을 설치하여 디젤연료의 연소에 의한 가열을 하는 방식을 취하고 있다.The conventional preheater is divided into a preheating preheater and a combustion preheater. Of these, the preheater is a method in which a combustion chamber is provided in the cooling water line to heat by combustion of diesel fuel.

예컨대, 도 1은 종래의 연소식 프리히터의 구조를 개략적으로 나타낸다.For example, Fig. 1 schematically shows the structure of a conventional combustion type preheater.

첨부된 도 1을 참조하면, 종래의 프리히터 연소 시스템은 연소실(1), 연료펌프(2), 연료 분사 노즐(3) 및 전극봉(4)을 포함한다.1, a conventional preheater combustion system includes a combustion chamber 1, a fuel pump 2, a fuel injection nozzle 3, and an electrode rod 4. The preheater combustion system shown in Fig.

종래의 프리히터 연소 시스템은 액상의 연료가 연료펌프(2)의 밀어내는 압력에 의해 분사노즐(3)을 통과 하면서 비산 되고 전극봉(4)에 가해진 전기 스파크에 의해 점화되어 연소되는 방식이다.The conventional preheater combustion system is a system in which the liquid fuel is scattered while passing through the injection nozzle 3 by the pushing force of the fuel pump 2 and ignited and burned by the electric spark applied to the electrode rod 4. [

이때, 연소실(1)은 냉수 흡입구로 유입된 냉각수를 연료의 연소 열에 의해 가열한 후 온수 토출구로 흐르게 함으로써 시동 초기의 냉각수온을 높여주게 된다.At this time, the combustion chamber 1 heats the cooling water introduced into the cold water intake port by the combustion heat of the fuel and then flows to the hot water discharge port, thereby increasing the cooling water temperature at the initial startup.

이러한 종래의 프리히터 연소 시스템의 연소 효율을 위해서는 연료펌프의 토출 압력을 높게 하고 노즐 구멍을 작게하여 연료를 무화 상태로 비산시키는 것이 바람직한 구조이다.In order to improve the combustion efficiency of such a conventional preheater combustion system, it is preferable to increase the discharge pressure of the fuel pump and reduce the nozzle hole to scatter the fuel in an atomized state.

그러나, 종래에는 연료의 무화 상태를 연료펌프의 고압송출에만 의존하는 반면에 무한정 대용량 연료펌프를 사용하기에는 소음, 진동, 중량, 비용 등의 증가 문제로 확보가 어려운 문제점이 있다.However, conventionally, there is a problem that it is difficult to secure the fuel pump due to the increase of noise, vibration, weight, cost, and the like, while the fuel atomization state depends only on the high-pressure delivery of the fuel pump.

또한, 종래에는 연료 분사 노즐(3)의 비산 과정에서 연료가 과립형으로 분사되어 불완전 연소로 인한 열효율 및 난방성능이 저하되고 연료소모량이 증가되는 문제점이 존재한다.In addition, conventionally, there is a problem that the fuel is injected in a granular state during the scattering of the fuel injection nozzle 3, resulting in a decrease in thermal efficiency and heating performance due to incomplete combustion, and an increase in fuel consumption.

이는, 그을음의 과다 발생으로 인한 환경오염, 빈번한 연소실 청소 및 노즐 교환으로 이어질 수 있으며, 고압송출로 인한 연료펌프의 내구수명이 단축되는 문제점이 있다.This may lead to environmental contamination due to excessive occurrence of soot, frequent cleaning of the combustion chamber, and replacement of nozzles, and the lifetime of the fuel pump due to high-pressure delivery is shortened.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.The matters described in the background section are intended to enhance the understanding of the background of the invention and may include matters not previously known to those skilled in the art.

특허문헌 1 : 한국공개실용신안 제1989-0013019호 (2001.11.01. 공개)Patent Document 1: Korean Utility Model Application No. 1989-0013019 (published on November 1, 2001)

본 발명의 실시 예는 연료의 무화상태를 연료펌프의 고압송출에만 의존하지 않고 고주파 진동 시스템이 적용된 연료 분사 노즐을 통해 연료를 박무 형태로 연소실 내 비산시킴으로써 연소실내 전구간에서 고르게 연소가 가능한 차량용 프리히터 연소 시스템 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An embodiment of the present invention is a vehicle preheater capable of uniformly burning fuel in a combustion chamber by scattering fuel in a combustion chamber through a fuel injection nozzle to which a high frequency vibration system is applied, A combustion system and a control method thereof.

또한, 본 발명의 다른 목적은 연소실 내 각 구간에 적용된 화염 센서에서 수집된 정보를 바탕으로 고주파 진동 시스템의 진동 주파수, 연료 분사량, 공기 공급량, 연료펌프 토출 압력을 동시에 제어함으로써 최적의 연소상태 유지할 수 있는 차량용 프리히터 연소 시스템 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a method and apparatus for controlling a vibration frequency, a fuel injection amount, an air supply amount, and a fuel pump discharge pressure of a high frequency vibration system based on information collected from a flame sensor applied to each section of a combustion chamber, A preheater combustion system for a vehicle, and a control method thereof.

본 발명의 일 측면에 따르면, 차량용 프리히터 연소 시스템은, 엔진과 히터 사이의 냉각수 라인상에 설치되어 내부에 분사되는 연료를 연소시킴으로써 냉각수를 가열하는 연소실; 상기 연소실의 연료 연소상태를 감지하고, 감지된 연소 상태 정보를 전기적 신호로 출력하는 화염 센서; 프리히터의 작동 시 연료를 상기 연소실 내부로 공급하기 위한 송출 압력을 가하는 연료펌프부; 상기 연료펌프부의 송출압력에 의해 전달된 액화상태의 연료를 상기 연소실에 박무형으로 분사하되, 그 박무형 분사의 어시스트를 위해 연료를 진동시켜 미립자 형태로 분쇄하는 고주파 발생부를 포함하는 연료분사노즐; 및 상기 화염 센서에서 수집된 연소 상태 정보를 바탕으로 상기 고주파 발생부의 고주파 진동 주파수를 조절하여 연료입자 크기를 완전연소가 가능한 연소조건으로 만들어 상기 연소실 내 공급되도록 제어하는 제어부를 포함한다.According to an aspect of the present invention, a preheater combustion system for a vehicle includes: a combustion chamber installed on a cooling water line between an engine and a heater to heat cooling water by burning fuel injected therein; A flame sensor for detecting a fuel combustion state of the combustion chamber and outputting the detected combustion state information as an electrical signal; A fuel pump unit for applying a delivery pressure to supply fuel into the combustion chamber during operation of the preheater; A fuel injection nozzle including a high-frequency generator for injecting fuel in a liquefied state, which is delivered by the delivery pressure of the fuel pump unit, into the combustion chamber in the form of a droplet, and crushing the fuel into a particulate form by oscillating the fuel for assisting the instantaneous injection; And a control unit for controlling the high frequency vibration frequency of the high frequency generating unit based on the combustion state information collected by the flame sensor so as to make the fuel particle size into a combustion condition capable of complete combustion so as to be supplied into the combustion chamber.

또한, 상기 화염 센서는, 상기 연소실의 연료 연소에 따른 빛의 밝기를 감지하여 전류를 생성하고, 그 전류 값을 전압으로 변환하여 상기 제어부에 전달할 수 있다.The flame sensor generates a current by sensing the brightness of light according to the combustion of the fuel in the combustion chamber, converts the current into a voltage, and transmits the voltage to the control unit.

또한, 상기 화염 센서는, 상기 연소실에서 정상적인 연소가 이루어 지는 경우 밝은 빛을 감지하여 설정 기준 이상의 높은 전압을 전달하는 반면, 불완전 연소가 일어나는 경우 상대적으로 어두운 빛을 감지하여 설정 기준 미만의 낮은 전압을 제어부에 전달할 수 있다.The flame sensor senses bright light when normal combustion is performed in the combustion chamber, and transmits a high voltage higher than the set reference. On the other hand, when incomplete combustion occurs, the flame sensor senses relatively dark light, To the control unit.

또한, 상기 고주파 발생부는, 상기 연료분사노즐의 연료공급라인에 설치되어 인가되는 상기 고주파 진동 주파수에 따른 고주파 발생으로 송출되는 연료를 진동시켜 미립자 형태로 분쇄하는 고주파 발생 모듈; 상기 제어부에서 상기 연소 상태 정보에 따른 고주파 강약 조절 명령을 수신하면 가변 저항의 크기를 조절하여 상기 고주파 발생 모듈의 고주파 진동 주파수를 제어하는 고주파 제어 모듈; 및 2차 전지로 구성되거나 차량 내 배터리에 연결되어 고주파 발생을 위한 전원을 공급할 수 있다.The high frequency generating unit may include a high frequency generating module installed in the fuel supply line of the fuel injection nozzle and crushing the fuel sent out as high frequency generated according to the high frequency vibration frequency to be pulverized into a particulate form; A high frequency control module for controlling the high frequency oscillation frequency of the high frequency generating module by adjusting the size of the variable resistor when the control unit receives the high frequency intensity adjusting instruction according to the combustion state information; And a secondary battery, or may be connected to a battery in a vehicle to supply power for high frequency generation.

또한, 상기 제어부는, 상기 화염 센서로부터 수집된 연소 상태 정보에 따른 전압을 상기 고주파 진동 주파수 조절을 위한 저항 값으로 변환하여 상기 고주파 발생부의 제어지령으로 전달할 수 있다.The control unit may convert a voltage corresponding to the combustion state information collected from the flame sensor into a resistance value for adjusting the high frequency vibration frequency and transmit the resistance value to the control command of the high frequency generating unit.

또한, 상기 제어부는, 상기 연소 상태 정보에 따른 전압을 고주파 진동 주파수 조절을 위한 저항 값으로 변환하기 위한 제어맵을 설정하여 저장할 수 있다.The control unit may set and store a control map for converting the voltage according to the combustion state information into a resistance value for adjusting the high frequency vibration frequency.

또한, 차량용 프리히터 연소 시스템은, 상기 연소실 내에 박무형으로 분사되는 연료에 스파크를 가하여 점화시키는 전극봉; 및 구동 모터를 통해 외부 공기를 유입시켜 상기 연료펌프부 및 연소실에 필요한 공기를 공급하는 공기 공급부를 더 포함할 수 있다.The preheater combustion system for a vehicle further comprises: an electrode rod for applying a spark to the fuel injected in the air in the combustion chamber to ignite the fuel; And an air supply unit for supplying outside air to the fuel pump unit and the combustion chamber through the driving motor.

또한, 상기 제어부는, 상기 화염 센서에서 수집된 연소 상태 정보를 바탕으로 상기 고주파 진동 주파수와 함께 상기 연료분사노즐의 연료 분사량, 공기 공급부의 공기 공급량, 연료펌프부의 연료송출압력 중 적어도 하나를 더 제어하여 완전연소 상태를 유지 할 수 있다.The control unit may further control at least one of the fuel injection amount of the fuel injection nozzle, the air supply amount of the air supply unit, and the fuel delivery pressure of the fuel pump unit together with the high frequency vibration frequency based on the combustion state information collected from the flame sensor So that the complete combustion state can be maintained.

한편, 본 발명의 일 측면에 따른, 차량에 구비된 프리히터 연소 시스템의 차량용 프리히터 연소 제어 방법은, a) 차량의 시동 초기 프리히터가 작동되면 연료펌프부 및 공기 공급부를 제어하여 연소실로 연료 및 공기를 공급하는 단계; b) 상기 연료펌프부의 송출압력에 의해 연료분사노즐로 전달되는 연료에 고주파 발생부의 고주파 진동을 가하여 미립자 형태로 분쇄하는 단계; c) 상기 미립자 형태로 분쇄된 연료를 상기 연소실 내부에 박무형으로 분사하고, 분사되는 연료에 스파크를 가하여 점화하는 단계; 및 d) 연소실의 화염 센서를 통해 수집된 연소 상태 정보를 바탕으로 불완전 연소가 감지된 것으로 판단되면, 상기 고주파 발생부의 고주파 진동 주파수 진폭을 증가시키는 단계를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a preheater combustion control method for a vehicle in a preheater combustion system provided in a vehicle, comprising the steps of: a) controlling a fuel pump unit and an air supply unit when a pre- And supplying air; b) pulverizing the fuel delivered to the fuel injection nozzle by the delivery pressure of the fuel pump unit into a particulate form by applying high-frequency vibration of the high frequency generator; c) injecting the fuel pulverized in the particulate form into the combustion chamber in a bubbly manner, sparking the injected fuel and igniting the fuel; And d) increasing the amplitude of the high frequency oscillation frequency of the high frequency generator when it is determined that incomplete combustion is detected based on the combustion state information collected through the flame sensor of the combustion chamber.

또한, 상기 d) 단계는, 상기 화염 센서의 연소 상태 정보를 상기 연소실 내부 빛의 밝기 감지에 따른 전압 값으로 수집할 수 있다.In the step d), the combustion state information of the flame sensor may be collected as a voltage value corresponding to the brightness of the light in the combustion chamber.

또한, 상기 d) 단계는, 상기 연소 상태 정보인 전압 값이 설정 기준 값 이상인 경우 연료가 완전 연소된 것으로 판단하여, 선행 연소 제어 조건을 유지한 후 연소 상태를 계속 감지하는 단계를 포함할 수 있다.The step d) may include the step of determining that the fuel is completely burned when the voltage value of the combustion state information is equal to or greater than the set reference value, and continuing to detect the combustion state after maintaining the preceding combustion control condition .

상기 d) 단계는, 상기 연소 상태 정보인 전압 값이 설정 기준 값 미만인 경우 불완전 연소가 발생된 것으로 판단하되, 설정된 제어맵을 참조하여 상기 전압 값이 낮은 만큼 상향 조정된 저항 값으로 변환하여 상기 고주파 발생부의 고주파 진동 주파수의 진폭을 증가시킬 수 있다.In the step d), it is determined that incomplete combustion occurs when the voltage value, which is the combustion state information, is less than the set reference value, and the resistance value is converted into a resistance value adjusted upward by the voltage value with reference to the set control map, The amplitude of the high-frequency oscillation frequency of the generation portion can be increased.

또한, 상기 d) 단계는, 상기 불완전 연소 상태가 판단되면 상기 고주파 진동 주파수 제어와 함께, 상기 연료분사노즐의 연료 분사량 감소, 공기 공급부의 공기 공급량 증가 및 연료펌프부의 연료 송출압력 증가 중 적어도 하나를 동시에 제어하는 단계를 포함할 수 있다.If the incomplete combustion state is determined, the step (d) may include at least one of a decrease in the fuel injection amount of the fuel injection nozzle, an increase in the air supply amount of the air supply unit, and an increase in the fuel delivery pressure of the fuel pump unit And controlling at the same time.

본 발명의 실시 예에 따르면, 고주파 진동 시스템이 적용된 연료 분사 노즐을 통해 연료를 박무 형태로 연소실 내 비산시킴으로써 연료펌프의 고압송출에만 의존하지 않고 연소실내 전구간에서 최적의 연소상태를 유지할 수 있다.According to the embodiment of the present invention, the fuel is sprayed in the combustion chamber through the fuel injection nozzle through the high-frequency vibration system, so that the optimum combustion state can be maintained in the entire combustion chamber without depending on the high-pressure delivery of the fuel pump.

또한, 연소실의 연소상태 정보를 바탕으로 고주파 진동 시스템의 진동 주파수, 연료 분사량, 공기 공급량, 연료펌프 토출 압력을 통합 제어함으로써 완전연소를 실현할 수 있다.Further, based on the combustion state information of the combustion chamber, complete combustion can be realized by integrally controlling the vibration frequency, the fuel injection amount, the air supply amount, and the fuel pump discharge pressure of the high frequency vibration system.

그리고, 완전연소의 실연으로 연소효율 향상에 따른 난방성능의 향상뿐 아니라 노즐 수명연장, 매연저감에 따른 청소주기 단축, 연료펌프 수명 연장 등의 유지보수 비용 절감이 가능한 효과를 기대할 수 있다. In addition, it is expected that the improvement of the combustion efficiency and the improvement of the heating performance as well as the maintenance cost such as the extension of the nozzle life, the shortening of the cleaning period due to the reduction of the soot, and the extension of the life of the fuel pump can be expected.

도 1은 종래의 연소식 프리히터의 구조를 개략적으로 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 프리히터 연소 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 연소실에 화염 센서가 배치된 구조를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 연료 분사 조건 별 화염상태를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 고주파 발생부의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 고주파 제어 모듈의 회로구조와 출력 주파수를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 프리히터 연소 제어 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 프리히터 연소 시스템의 박무 연료 분사에 따른 평가 결과를 나타낸 그래프이다.Fig. 1 schematically shows the structure of a conventional combustion type preheater.
2 schematically shows a configuration of a preheater combustion system for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
3 shows a structure in which a flame sensor is disposed in a combustion chamber according to an embodiment of the present invention.
4 shows a flame state according to the fuel injection condition according to the embodiment of the present invention.
5 is a block diagram schematically showing a configuration of a high frequency generator according to an embodiment of the present invention.
6 shows a circuit structure and an output frequency of a high frequency control module according to an embodiment of the present invention.
7 is a flowchart schematically showing a preheater combustion control method for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a graph showing the evaluation results according to the burst fuel injection of the preheater combustion system according to the embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Throughout the specification, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise. Also, the terms " part, "" module," and " module ", etc. in the specification mean a unit for processing at least one function or operation and may be implemented by hardware or software or a combination of hardware and software have.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise.

명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 의미한다. Like numbers refer to like elements throughout the specification.

본 명세서에서 사용된 "차량", "차", "차량의", "자동차" 또는 다른 유사한 용어들은 스포츠 실용차(Sports utility vehicles; SUV), 버스, 트럭 등의 다양한 상용차를 포함한다.As used herein, the terms "vehicle", "car", "vehicle", "automobile" or other similar terms include various commercial vehicles such as sports utility vehicles (SUVs), buses, trucks and the like.

이제 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 프리히터 연소 시스템 및 그 방법에 대하여 도면을 참조로 하여 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A preheater combustion system and method for a vehicle according to an embodiment of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 프리히터 연소 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸다.2 schematically shows a configuration of a preheater combustion system for a vehicle according to an embodiment of the present invention.

첨부된 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 프리히터 연소 시스템(100)은 연소실(110), 화염 센서(120), 연료펌프부(130), 연료분사노즐(140), 고주파 발생부(150), 전극봉(160), 공기 공급부(170) 및 제어부(180)를 포함한다.2, a preheater combustion system 100 according to an embodiment of the present invention includes a combustion chamber 110, a flame sensor 120, a fuel pump unit 130, a fuel injection nozzle 140, An electrode 150, an electrode rod 160, an air supply unit 170, and a control unit 180.

연소실(110)은 엔진과 히터 사이의 냉각수 라인상에 설치되어 내부에 분사되는 연료를 연소시킴으로써 엔진에서 히터로 흐르는 냉각수를 가열한다.The combustion chamber 110 is provided on a cooling water line between the engine and the heater to burn the fuel injected therein, thereby heating the cooling water flowing from the engine to the heater.

연소실(110)은 냉수 흡입구(111)로 유입된 냉각수를 연료의 연소 열에 의해 가열한 후 온수 토출구(112)로 흐르게 함으로써 시동 초기의 냉각수온을 높여준다.The combustion chamber 110 heats the cooling water introduced into the cold water intake port 111 by the combustion heat of the fuel and then flows to the hot water discharge port 112 to increase the cooling water temperature at the initial startup.

화염 센서(120)는 연소실(110)의 여러 구간에 고르게 배치되어 연소실(110)내 연료 연소상태를 감지하고, 감지된 연소상태 정보를 제어부(180)에 전달한다.The flame sensor 120 is uniformly disposed in various sections of the combustion chamber 110 to sense the fuel combustion state in the combustion chamber 110 and transmit the sensed combustion state information to the controller 180.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 연소실에 화염 센서가 배치된 구조를 나타낸다.3 shows a structure in which a flame sensor is disposed in a combustion chamber according to an embodiment of the present invention.

첨부된 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 화염 센서(120)는 연소실(110)의 외주연 사방에 복수로 포설한 상태를 보여준다. 다만, 본 발명은 화염 센서(120)의 개수와 포설 위치가 이에 한정되지 않으며 연소실(110) 내 전구간의 연소상태를 감지하기에 적절한 개수 및 위치에 설치될 수 있다.Referring to FIG. 3, the flame sensor 120 according to the embodiment of the present invention is installed in a plurality of locations on the outer circumference of the combustion chamber 110. However, the present invention is not limited to the number and position of the flame sensors 120, and may be installed at a proper number and position to detect the combustion state of the entire combustion chamber 110.

화염 센서(120)는 연소실(110)에서의 연료 연소에 따른 빛의 밝기를 감지하여 전류를 생성하고, 그 전류 값을 전압으로 변환하여 제어부(180)에 전달한다. The flame sensor 120 senses the brightness of light according to the combustion of the fuel in the combustion chamber 110, generates a current, converts the current into a voltage, and transmits the voltage to the controller 180.

예컨대, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 연료 분사 조건 별 화염상태를 나타낸다.For example, FIG. 4 shows the flame state according to the fuel injection condition according to the embodiment of the present invention.

첨부된 도 4를 참조하면, 도 4의 (A)는 종래와 같이 연료가 과립형으로 분사되어 불완전 연소가 감지된 화염상태를 보여주고, (B)는 후술되는 본 발명의 실시 예에 따라 연료를 박무형으로 분사하여 완전 연소가 이루어진 화염상태를 보여준다.4 (A) shows a flame state in which a fuel is injected in a granular state to detect incomplete combustion, and FIG. 4 (B) And the flame state in which the complete combustion is performed is shown.

이때, 화염 센서(120)는 (B)와 같이 연소실(110)에서 정상적인 연소가 이루어 지는 경우 밝은 빛을 감지하여 설정 기준 이상의 높은 전압을 전달하는 반면, 불완전 연소가 일어나는 경우 상대적으로 어두운 빛을 감지하여 설정 기준 미만의 낮은 전압을 제어부(180)에 전달할 수 있다.At this time, the flame sensor 120 senses bright light when normal combustion is performed in the combustion chamber 110 as shown in (B), and transmits a high voltage higher than the set reference, whereas when the incomplete combustion occurs, And can transmit a voltage lower than the set reference to the control unit 180. [

연료펌프부(130)는 프리히터의 작동 시 연료를 연료분사노즐(140)을 통해 연소실(110)내부로 공급하기 위한 송출 압력을 가한다.The fuel pump unit 130 applies a delivery pressure to supply fuel into the combustion chamber 110 through the fuel injection nozzle 140 during operation of the preheater.

연료펌프부(130)의 송출압력은 화염 센서(120)의 연료상태 측정 정보에 따른 제어부(180)의 제어 지령으로 가변 될 수 있다.The delivery pressure of the fuel pump unit 130 may be varied by a control command of the controller 180 according to the fuel state measurement information of the flame sensor 120. [

연료분사노즐(140)은 연료펌프부(130)의 송출압력에 의해 전달된 액화상태의 연료를 연소실(110)에 박무형으로 분사하되, 이때, 상기 박무형 분사의 어시스트(Assist)를 위해 연료를 진동시켜 미립자 형태로 분쇄하는 고주파 발생부(150)를 포함 것을 특징으로 한다.The fuel injection nozzle 140 injects the fuel in a liquefied state, which is delivered by the delivery pressure of the fuel pump unit 130, into the combustion chamber 110 in a bell-shaped manner. At this time, And a high frequency generating part 150 for pulverizing the fine particles into a fine particle form.

고주파 발생부(150)는 연료분사노즐(140)에 설치되어 고주파 진동으로 연료펌프부(130)에서 압송된 연료의 입자를 박무 형태로 미세하게 분쇄한다. The high frequency generator 150 is disposed in the fuel injection nozzle 140 and finely pulverizes the particles of the fuel that has been pressure-fed by the fuel pump unit 130 in a high-frequency vibration.

따라서, 연료분사노즐(140)은 기존의 고압 송출압력에만 의존하지 않고 고주파 발생부(150)에 의해 미세하게 분쇄된 연료를 연소실(110) 내부에 박무 형태로 공급함으로써 연소실 전구간에서 고르게 연소되도록 하는 이점이 있다.Accordingly, the fuel injection nozzle 140 can supply fuel finely pulverized by the high frequency generator 150 to the inside of the combustion chamber 110 in the form of a thin film, without depending on the existing high-pressure delivery pressure, There is an advantage.

전극봉(160)은 연소실(110)내에 박무 형태로 분사되는 연료에 스파크를 가하여 점화시키는 역할을 한다.The electrode rod 160 serves to ignite the fuel injected into the combustion chamber 110 in the form of a thin film by applying a spark.

공기 공급부(170)는 구동 모터를 통해 외부 공기를 유입시켜 연료펌프부(130) 및 연소실(110)에 필요한 공기를 공급한다.The air supply unit 170 supplies external air to the fuel pump unit 130 and the combustion chamber 110 through the driving motor.

제어부(180)는 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 프리히터 연소 시스템(100)의 전반적인 동작을 제어하는 전자식 컨트롤러(Electronic Control Unit, ECU)로서, 최적의 연료 연소 상태를 유지할 수 있도록 상기 각 부(세부구성)의 동작을 제어한다.The control unit 180 is an electronic control unit (ECU) for controlling the overall operation of the vehicle preheater combustion system 100 according to an embodiment of the present invention. Detailed configuration).

제어부(180)는 연소실(110)의 각 구간에 설치된 화염 센서(120)에서 감지된 연소 상태 정보(즉, 연소상태에 따른 전압)를 수집한다.The control unit 180 collects the combustion state information (i.e., the voltage corresponding to the combustion state) sensed by the flame sensor 120 installed in each section of the combustion chamber 110.

제어부(180)는 화염 센서(120)에서 수집된 연소 상태 정보를 바탕으로 연료분사노즐(140)에 설치된 고주파 발생부(150)의 고주파 진동 주파수를 조절함으로써 연료입자 크기를 완전연소가 가능한 최적의 연소조건으로 만들어 연소실(110) 내 공급되도록 제어한다.The control unit 180 adjusts the frequency of the high frequency vibration of the high frequency generator 150 installed in the fuel injection nozzle 140 based on the combustion state information collected by the flame sensor 120, And is controlled so as to be supplied into the combustion chamber 110 in a combustion condition.

이때, 제어부(180)는 화염 센서(120)로부터 수집된 연소 상태 정보에 따른 전압을 고주파 진동 주파수 조절을 위한 저항 값으로 변환하여 고주파 발생부(150)의 제어지령으로 전달할 수 있다. 이를 위해 제어부(180)는 상기 연소 상태 정보에 따른 전압을 고주파 진동 주파수 조절을 위한 저항 값으로 변환하기 위한 제어맵을 설정하여 저장할 수 있다.At this time, the control unit 180 may convert the voltage according to the combustion state information collected from the flame sensor 120 into a resistance value for adjusting the high frequency vibration frequency, and may transmit the resistance value to the control command of the high frequency generating unit 150. For this, the controller 180 may set and store a control map for converting a voltage according to the combustion state information into a resistance value for adjusting the high frequency vibration frequency.

예컨대, 제어부(180)는 화염 센서(120)에서 감지된 연소상태 정보가 불완전 연소인 것으로 판단되면, 상기 제어맵에 따라 고주파 진동 주파수의 진폭을 증가하도록 상향 조정된 저항 값을 인가하여 고주파 발생부(150)를 제어할 수 있다.For example, when it is determined that the combustion state information detected by the flame sensor 120 is incomplete combustion, the control unit 180 applies an upwardly adjusted resistance value to increase the amplitude of the high frequency vibration frequency according to the control map, (150).

또한, 제어부(180)는 화염 센서(120)에서 수집된 정보를 바탕으로 상기 고주파 진동 주파수뿐 아니라, 연료 분사량, 공기 공급량, 연료송출압력 등을 동시에 제어 하여 최적의 연소상태를 유지 할 수 있다.The control unit 180 can simultaneously control the fuel injection amount, the air supply amount, the fuel delivery pressure, and the like in addition to the high frequency vibration frequency based on the information collected by the flame sensor 120, thereby maintaining the optimal combustion state.

예컨대, 제어부(180)는 상기 불완전 연소 상태가 판단되면 상기 고주파 진동 주파수 제어와 함께, 연료분사노즐(140)의 연료 분사량을 감소, 공기 공급부(170)의 공기 공급량을 증가 및 연료펌프부(130)의 연료송출압력 증가 중 적어도 하나를 동시에 제어할 수 있다.For example, when the incomplete combustion state is determined, the control unit 180 decreases the fuel injection amount of the fuel injection nozzle 140, increases the air supply amount of the air supply unit 170, ) Of the fuel delivery pressure of the fuel injection valve.

한편, 아래의 도 5 및 도 6을 통하여 본 발명의 실시 예에 따른 고주파 발생부(150)의 구성을 보다 구체적으로 설명한다.The configuration of the high frequency generator 150 according to the embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIGs. 5 and 6 below.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 고주파 발생부의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.5 is a block diagram schematically showing a configuration of a high frequency generator according to an embodiment of the present invention.

첨부된 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 고주파 발생부(150)는 연료분사노즐(140)의 연료공급라인에 설치되어 실질적인 고주파 진동을 발생하는 고주파 발생 모듈(151), 이의 발진을 제어하는 고주파 제어 모듈(152)의 고주파 발생을 위한 전원을 공급하는 전원 공급 모듈(153)을 포함한다.5, the high frequency generator 150 according to the embodiment of the present invention includes a high frequency generating module 151 installed in a fuel supply line of the fuel injection nozzle 140 to generate substantial high frequency vibration, And a power supply module 153 for supplying power for high frequency generation of the high frequency control module 152 for controlling the high frequency control module 152.

전원 공급 모듈(153)은 2차 전지로 구성되거나 차량 내 배터리(미도시)에 연결될 수 있다.The power supply module 153 may be constituted by a secondary battery or may be connected to a battery (not shown) in the vehicle.

고주파 발생 모듈(151)은 고주파 제어 모듈(152)에서 인가되는 고주파 진동 주파수에 따른 고주파 발생으로 송출되는 연료를 진동시켜 미립자 형태로 분쇄한다.The high frequency generating module 151 vibrates the fuel delivered in the high frequency generating frequency according to the high frequency vibration frequency applied from the high frequency controlling module 152 to crush it into a particulate form.

고주파 제어 모듈(152)은 제어부(180)에서 연소 상태 정보에 따른 고주파 강약 조절 명령을 수신하면 가변 저항의 크기를 조절하여 고주파 발생 모듈(151)의 고주파 진동 주파수를 제어한다.The high-frequency control module 152 controls the high-frequency oscillation frequency of the high-frequency generating module 151 by adjusting the size of the variable resistor when the controller 180 receives the high-frequency intensity adjusting command according to the combustion state information.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 고주파 제어 모듈의 회로구조와 출력 주파수를 나타낸다.6 shows a circuit structure and an output frequency of a high frequency control module according to an embodiment of the present invention.

첨부된 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 에에 따른 고주파 제어 모듈(152)은 제어부(150)의 명령에 따라 실질적으로 고주파 발생 모듈(151)의 고주파 진동을 제어하는 회로구조를 갖는다.Referring to FIG. 6, the high-frequency control module 152 according to the embodiment of the present invention has a circuit structure for substantially controlling the high-frequency vibration of the high-frequency generating module 151 in response to a command from the controller 150.

고주파 제어 모듈(152)은 복수의 비안정 멀티바이브레이터(Multivibrator) 회로가 결합된 형태로 회로1 및 회로2를 포함하는 회로구조를 갖는다.The high-frequency control module 152 has a circuit structure including a circuit 1 and a circuit 2 in the form of a combination of a plurality of unstable multivibrator circuits.

이러한 회로구조를 살펴보면, 상기 회로1에서는 큰 주기의 넒은 펄스 파형이 출력되고, 그 중에서 하이 레벨(High Level)일 때의 출력은 다이오드 D1을 통해서 커패시터 C3에 충전된다. 상기 충전으로 전압이 상승하고 상기 커패시터 C3에 충전된 전압은 가변저항(VR1)의 저항 크기 조절에 따라 회로2에 연결된 발진주기를 결정하는 저항 R6과 R7을 통해 커패시터 C4, C5에 충전되고 이 전압이 TR 베이스단에 인가되어 회로2가 발진 하게 되는 구조를 갖는다.In this circuit structure, a large pulse waveform of a large period is output in the circuit 1, and an output at a high level is charged to the capacitor C3 through the diode D1. The voltage increases and the voltage charged in the capacitor C3 is charged to the capacitors C4 and C5 through the resistors R6 and R7 which determine the oscillation period connected to the circuit 2 according to the resistance size adjustment of the variable resistor VR1, Is applied to the TR base stage and the circuit 2 oscillates.

이때, 회로2의 가변저항(VR1)은 연소실의 연소상태에 따라 제어부(180)로부터 수신된 저항 값으로 저항의 크기를 조절하여 진폭이 각기 다른 파형을 출력할 수 있다. At this time, the variable resistor VR1 of the circuit 2 can output a waveform having a different amplitude by adjusting the resistance of the variable resistor VR1 according to the resistance value received from the control unit 180 according to the combustion state of the combustion chamber.

이러한, 회로2의 출력은 좁은 펄스파형 안에 짧고 높은 주파수가 포함된 출력 파형으로 생성되고, 이 출력으로 고주파 발생 모듈(151)의 발진 상태를 제어한다.The output of the circuit 2 is generated as an output waveform including a short high frequency in a narrow pulse waveform, and the oscillation state of the high frequency generating module 151 is controlled by this output.

한편, 전술한 프리히터 연소 시스템(100)의 구성을 바탕으로 시동 초기 프리히터의 구동 시 최적의 연소상태 유지할 수 있는 차량용 프리히터 연소 방법을 설명하되 각 단계의 주체를 프리히터 연소 시스템(100)로하여 설명한다.In the preheater combustion system 100, a method of burning a preheater for a vehicle capable of maintaining an optimum combustion state at the time of starting the preheater at the beginning of the start will be described based on the configuration of the preheater combustion system 100, .

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 프리히터 연소 제어 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.7 is a flowchart schematically showing a preheater combustion control method for a vehicle according to an embodiment of the present invention.

첨부된 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 프리히터 연소 시스템(100)은 차량의 시동 초기 프리히터가 작동되면 연료펌프부(130) 및 공기 공급부(170)를 제어하여 연소실(110)에 연료 및 공기를 공급한다(S101).Referring to FIG. 7, the preheater combustion system 100 according to an embodiment of the present invention controls the fuel pump unit 130 and the air supply unit 170 when the preheater is actuated at the start of the vehicle, (S101). ≪ / RTI >

프리히터 연소 시스템(100)은 연료펌프부(130)의 송출압력에 의해 연료분사노즐(140)에 전달된 연료를 고주파 발생부(150)의 고주파 진동을 가하여 미립자 형태로 분쇄한다(S102).The preheater combustion system 100 crushes the fuel delivered to the fuel injection nozzle 140 by the delivery pressure of the fuel pump unit 130 into fine particles by applying the high frequency vibration of the high frequency generator 150 at step S102.

프리히터 연소 시스템(100)은 미립자 형태로 분쇄된 연료를 연소실(110) 내부에 박무형으로 분사한다(S103). 이때, 프리히터 연소 시스템(100)은 전극봉(160)으로 분사되는 연료에 스파크를 가하여 점화가 이루어 지도록 한다.The preheater combustion system 100 injects the pulverized fuel into the combustion chamber 110 in a bubble-like manner (S103). At this time, the preheater combustion system 100 applies spark to the fuel injected to the electrode rod 160 so that ignition is performed.

프리히터 연소 시스템(100)은 적어도 하나의 화염 센서(120)를 통해 연소실(110)내 연료 연소상태를 감지하고, 감지된 연료 연소상태 정보를 수집한다(S104). 이때, 상기 연료 연소상태 정보는 화염 센서(120)에서 연소실(110) 내부의 빛의 밝기 감지에 따른 전기적 신호인 전압 값으로 수집할 수 있다.The preheater combustion system 100 senses the fuel combustion state in the combustion chamber 110 through at least one flame sensor 120 and collects the sensed fuel combustion state information (S104). At this time, the fuel combustion state information can be collected as a voltage value, which is an electrical signal according to the detection of the brightness of light in the combustion chamber 110, by the flame sensor 120.

프리히터 연소 시스템(100)은 상기 연료 연소상태 정보를 분석하여 연료의 불완전 연소 발생 여부를 판단한다(S105).The preheater combustion system 100 analyzes the fuel combustion state information to determine whether incomplete combustion of the fuel occurs (S105).

이때, 프리히터 연소 시스템(100)은 상기 연료 연소상태 정보인 전압 값이 설정 기준 값 이상인 경우 연료가 완전 연소된 것으로 판단하여(S105; 아니오), 선행 연소 제어 조건을 유지한 후 연소 상태 정보를 계속 확인한다(S104).At this time, the preheater combustion system 100 determines that the fuel is completely burned when the voltage value, which is the fuel combustion state information, is equal to or higher than the set reference value (S105; No), and maintains the pre- (S104).

반면, 프리히터 연소 시스템(100)은 상기 전압 값이 설정 기준 값 미만인 경우 불완전 연소가 발생된 것으로 판단하여(S105; 예), 고주파 발생부(150)의 고주파 진동 주파수 진폭을 증가시킨다(S106). On the other hand, the preheater combustion system 100 determines that incomplete combustion occurs when the voltage value is less than the preset reference value (S105; YES), and increases the high frequency vibration frequency amplitude of the high frequency generating unit 150 (S106) .

이때, 프리히터 연소 시스템(100)은 제어맵을 참조하여 상기 전압 값이 낮은 만큼 상향 조정된 저항 값으로 변환하여 고주파 발생부(150)의 고주파 진동 주파수의 진폭을 증가시킬 수 있다.At this time, the preheater combustion system 100 may increase the amplitude of the high frequency oscillation frequency of the high frequency generator 150 by converting the resistance value upwardly adjusted by the voltage value by referring to the control map.

이후, 프리히터 연소 시스템(100)은 리턴 하여 증가된 고주파 진동으로 연료의 분쇄량을 증가시킴으로써 연료분사노즐(140)의 박무형 분사가 이루어질 수 있도록 한다.Thereafter, the preheater combustion system 100 returns to increase the amount of pulverization of the fuel with increased high-frequency vibration, so that the atomizing injection of the fuel injection nozzle 140 can be performed.

이러한 프리히터 연소 시스템(100)의 연소 제어 과정은 프리히터의 작동 정지 시까지 수행한다.The combustion control process of the preheater combustion system 100 is performed until the preheater stops operating.

이상에서는 본 발명의 실시 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에만 한정되는 것은 아니며 그 외의 다양한 변경이 가능하다.Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible.

예컨대, 도 7에 도시한 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 프리히터 연소 방법에서는 불완전 연소 발생이 판단된 경우 고주파 발생부(150)의 고주파 진동 주파수의 진폭을 증가시키는 것으로만 설명하였으나 이에 한정되지 않으며 연료 분사량, 공기 공급량, 연료펌프부의 송출압력 등을 통합 제어하여 완전연소를 실현할 수 있다.For example, in the preheater combustion method for a vehicle according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 7, when the occurrence of incomplete combustion is determined, only the amplitude of the high frequency oscillation frequency of the high frequency generator 150 is increased. However, The fuel injection amount, the air supply amount, the delivery pressure of the fuel pump unit, and the like can be integratedly controlled to realize the complete combustion.

한편, 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 프리히터 연소 시스템의 박무 연료 분사에 따른 평가 결과를 나타낸 그래프이다.Meanwhile, FIG. 8 is a graph showing the evaluation results of the pre-heater combustion system according to the embodiment of the present invention.

첨부된 도 8을 참조하면, 종래의 프리히터와 본 발명의 실시 예에 따른 프리히터 연소 시스템(100)의 박무 분사에 따른 히터 토출 냉각수온 변화를 비교하여 나타낸다.Referring to FIG. 8, there is shown a comparison between the conventional preheater and the heater discharging cooling water temperature change according to the spraying of the preheater combustion system 100 according to the embodiment of the present invention.

본 발명의 실시 예에 따른 프리히터 연소 시스템(100)은 종래의 프리히터에 비해 가동 초기부터 꾸준히 증가된 온도차를 나타내며, 이러한 평가 결과를 통해 박무 연료 분사 및 연료분사 통합 제어방식에 의한 최적의 연소상태 유지 및 연료 효율 증가 효과를 기대할 수 있다.The preheater combustion system 100 according to the embodiment of the present invention exhibits a steadily increased temperature difference from the beginning of operation compared to the conventional preheater. Based on the evaluation results, the optimum combustion State maintenance and fuel efficiency can be expected.

이와 같이 본 발명의 실시 예에 따르면, 고주파 진동 시스템이 적용된 연료분사노즐을 통해 연료를 박무 형태로 연소실 내 비산시킴으로써 연료펌프의 고압송출에만 의존하지 않고 연소실내 전구간에서 최적의 연소상태를 유지할 수있는 효과가 있다.As described above, according to the embodiment of the present invention, the fuel is sprayed in the combustion chamber through the fuel injection nozzle to which the high-frequency vibration system is applied, so that the optimum combustion state can be maintained in the entire combustion chamber without depending on the high- It is effective.

또한, 연소실의 연소상태 정보를 바탕으로 고주파 진동 시스템의 진동 주파수, 연료 분사량, 공기 공급량, 연료펌프 토출 압력을 통합 제어함으로써 완전연소를 실현할 수 있는 효과가 있다.Further, based on the combustion state information of the combustion chamber, the vibration frequency, the fuel injection amount, the air supply amount, and the fuel pump discharge pressure of the high-frequency vibration system are integrally controlled, thereby achieving complete combustion.

그리고, 완전연소의 실연으로 연소효율 향상에 따른 난방성능의 향상뿐 아니라 노즐 수명연장, 매연저감에 따른 청소주기 단축, 연료펌프부 수명 연장 등의 유지보수 비용 절감이 가능한 효과를 기대할 수 있다. In addition, it is expected that not only improvement of heating performance due to improvement of combustion efficiency but also reduction of maintenance cost such as prolongation of nozzle life, shortening of cleaning period due to soot reduction and prolongation of life of fuel pump can be expected.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, It belongs to the scope of right.

100: 프리히터 연소 시스템 110: 연소실
120: 화염 센서 130: 연표펌프부
140: 연료분사노즐 150: 고주파 발생부
160: 전극봉 170: 공기 공급부
180: 제어부100: Preheater combustion system 110: Combustion chamber
120: flame sensor 130:
140: fuel injection nozzle 150: high frequency generator
160: Electrode 170: Air supply
180:

Claims (13)

차량용 프리히터 연소 시스템에 있어서,
엔진과 히터 사이의 냉각수 라인상에 설치되어 내부에 분사되는 연료를 연소시킴으로써 냉각수를 가열하는 연소실;
상기 연소실의 연료 연소상태를 감지하고, 감지된 연소 상태 정보를 전기적 신호로 출력하는 화염 센서;
프리히터의 작동 시 연료를 상기 연소실 내부로 공급하기 위한 송출 압력을 가하는 연료펌프부;
상기 연료펌프부의 송출압력에 의해 전달된 액화상태의 연료를 상기 연소실에 박무형으로 분사하되, 그 박무형 분사의 어시스트를 위해 연료를 진동시켜 미립자 형태로 분쇄하는 고주파 발생부를 포함하는 연료분사노즐; 및
상기 화염 센서에서 수집된 연소 상태 정보를 바탕으로 상기 고주파 발생부의 고주파 진동 주파수를 조절하여 연료입자 크기를 완전연소가 가능한 연소조건으로 만들어 상기 연소실 내 공급되도록 제어하는 제어부
를 포함하는 차량용 프리히터 연소 시스템.In a preheater combustion system for a vehicle,
A combustion chamber provided on a cooling water line between the engine and the heater to heat the cooling water by burning fuel injected therein;
A flame sensor for detecting a fuel combustion state of the combustion chamber and outputting the detected combustion state information as an electrical signal;
A fuel pump unit for applying a delivery pressure to supply fuel into the combustion chamber during operation of the preheater;
A fuel injection nozzle including a high-frequency generator for injecting fuel in a liquefied state, which is delivered by the delivery pressure of the fuel pump unit, into the combustion chamber in a pulsatile manner, and pulverizing the fuel into a particulate form by oscillating the fuel to assist the pulverized injection; And
And controlling the high-frequency vibration frequency of the high-frequency generating unit based on the combustion state information collected by the flame sensor to make the fuel particle size into a combustion condition capable of complete combustion,
The preheater combustion system comprising: 제 1 항에 있어서,
상기 화염 센서는,
상기 연소실의 연료 연소에 따른 빛의 밝기를 감지하여 전류를 생성하고, 그 전류 값을 전압으로 변환하여 상기 제어부에 전달하는 차량용 프리히터 연소 시스템.The method according to claim 1,
The flame sensor includes:
Wherein the control unit generates a current by sensing the brightness of light according to fuel combustion in the combustion chamber, converts the current into a voltage, and transmits the voltage to the control unit. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 화염 센서는,
상기 연소실에서 정상적인 연소가 이루어 지는 경우 밝은 빛을 감지하여 설정 기준 이상의 높은 전압을 전달하는 반면, 불완전 연소가 일어나는 경우 상대적으로 어두운 빛을 감지하여 설정 기준 미만의 낮은 전압을 제어부에 전달하는 차량용 프리히터 연소 시스템.3. The method according to claim 1 or 2,
The flame sensor includes:
A pre-heater for the vehicle which detects a relatively dark light when the incomplete combustion occurs and transmits a low voltage lower than the set reference to the control unit when the normal combustion is performed in the combustion chamber, Combustion system. 제 1 항에 있어서,
상기 고주파 발생부는,
상기 연료분사노즐의 연료공급라인에 설치되어 인가되는 상기 고주파 진동 주파수에 따른 고주파 발생으로 송출되는 연료를 진동시켜 미립자 형태로 분쇄하는 고주파 발생 모듈;
상기 제어부에서 상기 연소 상태 정보에 따른 고주파 강약 조절 명령을 수신하면 가변 저항의 크기를 조절하여 상기 고주파 발생 모듈의 고주파 진동 주파수를 제어하는 고주파 제어 모듈; 및
2차 전지로 구성되거나 차량 내 배터리에 연결되어 고주파 발생을 위한 전원을 공급하는 전원 공급 모듈
을 포함하는 차량용 프리히터 연소 시스템.The method according to claim 1,
The high-
A high frequency generating module installed on the fuel supply line of the fuel injection nozzle and crushing the fuel delivered by the high frequency generation according to the high frequency vibration frequency into fine particles;
A high frequency control module for controlling the high frequency oscillation frequency of the high frequency generating module by adjusting the size of the variable resistor when the control unit receives the high frequency intensity adjusting instruction according to the combustion state information; And
A power supply module configured as a secondary battery or connected to a battery in a vehicle to supply power for generating high frequency
The preheater combustion system for a vehicle. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 화염 센서로부터 수집된 연소 상태 정보에 따른 전압을 상기 고주파 진동 주파수 조절을 위한 저항 값으로 변환하여 상기 고주파 발생부의 제어지령으로 전달하는 차량용 프리히터 연소 시스템.The method according to claim 1 or 4,
Wherein,
And a voltage corresponding to the combustion state information collected from the flame sensor is converted into a resistance value for the high frequency vibration frequency control and transmitted to a control command of the high frequency generator. 제 5 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 연소 상태 정보에 따른 전압을 고주파 진동 주파수 조절을 위한 저항 값으로 변환하기 위한 제어맵을 설정하여 저장하는 차량용 프리히터 연소 시스템.6. The method of claim 5,
Wherein,
And sets and stores a control map for converting the voltage according to the combustion state information into a resistance value for adjusting the high frequency vibration frequency. 제 1 항에 있어서,
상기 연소실 내에 박무형으로 분사되는 연료에 스파크를 가하여 점화시키는 전극봉; 및
구동 모터를 통해 외부 공기를 유입시켜 상기 연료펌프부 및 연소실에 필요한 공기를 공급하는 공기 공급부를 더 포함하는 차량용 프리히터 연소 시스템.The method according to claim 1,
An electrode rod for applying a spark to the fuel injected into the combustion chamber in a burst state to ignite the fuel; And
Further comprising an air supply unit for introducing outside air through a drive motor to supply air required for the fuel pump unit and the combustion chamber. 제 7 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 화염 센서에서 수집된 연소 상태 정보를 바탕으로 상기 고주파 진동 주파수와 함께 상기 연료분사노즐의 연료 분사량, 공기 공급부의 공기 공급량, 연료펌프부의 연료송출압력 중 적어도 하나를 더 제어하여 완전연소 상태를 유지 하는 차량용 프리히터 연소 시스템.8. The method of claim 7,
Wherein,
Wherein at least one of the fuel injection amount of the fuel injection nozzle, the air supply amount of the air supply unit, and the fuel delivery pressure of the fuel pump unit is further controlled along with the high frequency vibration frequency based on the combustion state information collected by the flame sensor, Preheater combustion system for vehicles. 차량에 구비된 프리히터 연소 시스템의 차량용 프리히터 연소 제어 방법에 있어서,
a) 차량의 시동 초기 프리히터가 작동되면 연료펌프부 및 공기 공급부를 제어하여 연소실로 연료 및 공기를 공급하는 단계;
b) 상기 연료펌프부의 송출압력에 의해 연료분사노즐로 전달되는 연료에 고주파 발생부의 고주파 진동을 가하여 미립자 형태로 분쇄하는 단계;
c) 상기 미립자 형태로 분쇄된 연료를 상기 연소실 내부에 박무형으로 분사하고, 분사되는 연료에 스파크를 가하여 점화하는 단계; 및
d) 연소실의 화염 센서를 통해 수집된 연소 상태 정보를 바탕으로 불완전 연소가 감지된 것으로 판단되면, 상기 고주파 발생부의 고주파 진동 주파수 진폭을 증가시키는 단계를 포함하는 차량용 프리히터 연소 제어 방법.A preheater combustion control method for a vehicle in a preheater combustion system provided in a vehicle,
a) controlling the fuel pump unit and the air supply unit to supply fuel and air to the combustion chamber when the preheater is operated at the beginning of the vehicle;
b) pulverizing the fuel delivered to the fuel injection nozzle by the delivery pressure of the fuel pump unit into a particulate form by applying high-frequency vibration of the high frequency generator;
c) injecting the fuel pulverized in the particulate form into the combustion chamber in a bubbly manner, sparking the injected fuel and igniting the fuel; And
d) increasing the amplitude of the high frequency vibration frequency of the high frequency generator when it is determined that incomplete combustion is detected based on the combustion state information collected through the flame sensor of the combustion chamber. 제 9 항에 있어서,
상기 d) 단계는,
상기 화염 센서의 연소 상태 정보를 상기 연소실 내부 빛의 밝기 감지에 따른 전압 값으로 수집하는 차량용 프리히터 연소 제어 방법.10. The method of claim 9,
The step d)
And the combustion state information of the flame sensor is collected as a voltage value according to the brightness of the light in the combustion chamber. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
상기 d) 단계는,
상기 연소 상태 정보인 전압 값이 설정 기준 값 이상인 경우 연료가 완전 연소된 것으로 판단하여, 선행 연소 제어 조건을 유지한 후 연소 상태를 계속 감지하는 단계를 포함하는 차량용 프리히터 연소 제어 방법.11. The method according to claim 9 or 10,
The step d)
Further comprising the step of determining that the fuel is completely burned when the voltage value, which is the combustion state information, is equal to or greater than the set reference value, and continuing to detect the combustion state after maintaining the preceding combustion control condition. 제 11 항에 있어서,
상기 연소 상태 정보인 전압 값이 설정 기준 값 미만인 경우 불완전 연소가 발생된 것으로 판단하되,
설정된 제어맵을 참조하여 상기 전압 값이 낮은 만큼 상향 조정된 저항 값으로 변환하여 상기 고주파 발생부의 고주파 진동 주파수의 진폭을 증가시키는 것을 특징으로 하는 차량용 프리히터 연소 제어 방법.12. The method of claim 11,
When the voltage value, which is the combustion state information, is less than a set reference value, it is determined that incomplete combustion has occurred,
Wherein the controller increases the amplitude of the high frequency oscillation frequency of the high frequency generator by converting the voltage value to an upwardly adjusted resistance value by referring to the set control map. 제 9 항에 있어서,
상기 d) 단계는,
상기 불완전 연소 상태가 판단되면 상기 고주파 진동 주파수 제어와 함께, 상기 연료분사노즐의 연료 분사량 감소, 공기 공급부의 공기 공급량 증가 및 연료펌프부의 연료 송출압력 증가 중 적어도 하나를 동시에 제어하는 단계를 포함하는 차량용 프리히터 연소 제어 방법.10. The method of claim 9,
The step d)
Controlling at least one of a decrease in the fuel injection amount of the fuel injection nozzle, an increase in the air supply amount of the air supply part, and an increase in the fuel delivery pressure of the fuel pump part simultaneously with the high frequency vibration frequency control when the incomplete combustion state is judged Preheater combustion control method.
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