KR101003787B1 - Fuel pre-treatment module for internal combustion engine - Google Patents

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권성구
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Abstract

PURPOSE: A fuel pre-treatment module for an internal combustion engine, capable of the improvement of combustion efficiency through the preprocessing of fuel, is provided to remarkably reduce toxic gas by using a fuel activation part. CONSTITUTION: A fuel pre-treatment module for an internal combustion engine comprises a flow path, a fuel activation part(400) and an injection system. Fuel flows along the flow path. The fuel activation part is arranged in the flow path and activates the fuel. The fuel activation part comprises at least one grooves in the direction in which the fuel flows. The injection system sprays the fuel activated in the fuel activation part. The fuel activation part has a carrier, a thin-film member and an activating member.

Description

내연기관용 연료 전처리모듈{Fuel pre-treatment module for internal combustion engine}Fuel pre-treatment module for internal combustion engine

본 발명은 내연기관용 연료 전처리모듈에 관한 것으로서, 더 상세하게는 유해가스를 저감시키는 내연기관용 연료 전처리모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel pretreatment module for an internal combustion engine, and more particularly, to a fuel pretreatment module for an internal combustion engine that reduces harmful gases.

일반적으로 내연기관은 화석연료를 사용하여 동력을 생산하는 장치를 말한다. 특히 내연기관에 사용되는 화석연료는 휘발유, 디젤 등을 사용하는 것이 일반적이다. 이 때, 휘발유, 디젤 등을 사용하는 경우, 배기가스에는 유해가스가 일부 포함되어 환경을 오염시킨다. In general, internal combustion engines refer to devices that use fossil fuels to produce power. In particular, fossil fuels used in internal combustion engines are usually gasoline or diesel. At this time, when gasoline, diesel or the like is used, some of the harmful gas is contained in the exhaust gas to contaminate the environment.

유해가스는 도시 내에서 이산화탄소(CO2), 황화물과 질화물의 가스형태로 배출되거나 미연소 탄화수소와 미세먼지 등과 같은 오염물질을 생성하여 온난화, 환경파괴와 질병유발을 통하여 인간의 수명을 단축시키기도 한다. 따라서 유해가스를 저감시키는 것이 중요한 문제로 대두되고 있다. Hazardous gases can be emitted in the form of carbon dioxide (CO 2 ), sulfides and nitrides in the city, or create pollutants such as unburned hydrocarbons and fine dust, which can shorten human life through warming, environmental degradation and disease. . Therefore, reducing the harmful gas has emerged as an important problem.

또한, 유해가스를 저감시키기 위하여 배기가스를 후처리 하는 경우에도, 추가적으로 화석연료나 발전된 전기에너지가 필요한 경우도 있다. 따라서 화석연료를 사용하는 내연기관의 경우 후처리과정에서 추가의 에너지 소모로 연비저하 등의 문제가 발생하여 내연기관의 효율이 저감된다. In addition, even in the case of post-treatment of exhaust gas to reduce harmful gas, fossil fuel or generated electric energy may be additionally required. Therefore, in the case of an internal combustion engine using fossil fuel, problems such as fuel consumption decrease due to additional energy consumption in the post-treatment process, thereby reducing the efficiency of the internal combustion engine.

본 발명은 화석연료를 사용하는 내연기관에서 연료의 전처리를 통하여 연소효율을 제고함으로써, 연소 시에 발생하는 유해가스를 저감시켜 환경을 보호하는 내연기관을 제공하는 것을 목적으로 한다. An object of the present invention is to provide an internal combustion engine that protects the environment by reducing combustion gas generated by combustion by improving combustion efficiency through pretreatment of fuel in an internal combustion engine using fossil fuel.

본 발명은, 연료가 유동하는 유로와, 상기 유로에 배치되어 상기 연료를 활성화시키며, 상기 연료가 유동하는 방향으로 적어도 하나의 홀을 구비하는 연료활성부와, 상기 연료활성부에서 활성화된 연료를 분사하는 분사장치를 포함하고, 상기 연료활성부는, 상기 적어도 하나의 홀의 외벽에 형성되는 담체와, 상기 담체의 일측에 형성되는 박막부재와, 상기 박막부재의 일측에 형성되는 활성소재를 포함하는 내연기관용 연료 전처리모듈을 제공한다.According to the present invention, there is provided a flow path through which fuel flows, a fuel active part disposed in the flow path to activate the fuel, and having at least one hole in a direction in which the fuel flows, and a fuel activated in the fuel active part. And an injector for injecting, wherein the fuel active part comprises an internal combustion material including a carrier formed on an outer wall of the at least one hole, a thin film member formed on one side of the support, and an active material formed on one side of the thin film member. Provides engine fuel pretreatment module.

또한, 상기 연료활성부는 적어도 하나의 홀을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 홀은 경사지게 형성될 수 있다. In addition, the fuel active part may include at least one hole. At least one hole may be formed to be inclined.

본 발명에 따른 내연기관용 연료 전처리모듈은 연료를 물리적, 화학적으로 변화시킨다. 따라서 내연기관용 연료 전처리모듈의 작동시 발생되는 배기가스에 포함된 유해가스를 저감시킨다. 또한, 내연기관용 연료 전처리모듈은 연료의 연소 효율을 증대시켜 연비를 개선한다. The fuel pretreatment module for an internal combustion engine according to the present invention physically and chemically changes fuel. Therefore, the harmful gas contained in the exhaust gas generated during operation of the fuel pretreatment module for the internal combustion engine is reduced. In addition, the fuel pretreatment module for the internal combustion engine increases fuel efficiency by increasing the combustion efficiency of the fuel.

도 1은 본 발명에 따른 내연기관용 연료 전처리모듈을 구비하는 내연기관의 일 시시예인 디젤엔진을 보여주는 개념도이다.
도 2는 도 1에 도시된 연료활성부를 보여주는 사시도이다.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ을 따라 취한 단면도이다.
도 4는 도 3의 A부분을 확대하여 보여주는 단면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 연료활성부를 장착한 내연기관용 연료 전처리모듈의 유해가스의 배출시험결과를 보여주는 그래프이다. 1 is a conceptual view showing a diesel engine as an example of an internal combustion engine having a fuel pretreatment module for an internal combustion engine according to the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing the fuel active part shown in FIG. 1. FIG.
3 is a cross-sectional view taken along line III-III of FIG. 2.
4 is an enlarged cross-sectional view of portion A of FIG. 3.
FIG. 5 is a graph showing a test result of toxic gas emission of a fuel pretreatment module for an internal combustion engine equipped with the fuel active part shown in FIG. 1.

본 발명에 따른 내연기관용 연료 전처리모듈을 사용하는 내연기관은 터빈엔진, 가솔린엔진, 가스엔진, 디젤엔진, 화력발전소용 엔진 등 화석연료를 사용하여 동력을 생산하는 모든 장치를 포함한다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 상기 내연기관의 일 실시예인 디젤엔진(W)에 대해서 설명하기로 한다. An internal combustion engine using the fuel pretreatment module for an internal combustion engine according to the present invention includes all devices for generating power using fossil fuels such as turbine engines, gasoline engines, gas engines, diesel engines, and engines for thermal power plants. Hereinafter, for convenience of description, a diesel engine (W) as an embodiment of the internal combustion engine will be described.

도 1은 본 발명에 따른 내연기관용 연료 전처리모듈을 구비하는 내연기관의 일 시시예인 디젤엔진(W)을 보여주는 개념도이다.1 is a conceptual diagram showing a diesel engine (W) as an example of an internal combustion engine having a fuel pretreatment module for an internal combustion engine according to the present invention.

도 1을 참고하면, 디젤엔진(W)은 연료가 저장되는 연료탱크(100)를 포함한다. 연료탱크(100)의 일측에는 연료전처리를 위한 연료활성부(400)가 체결된다.Referring to FIG. 1, the diesel engine W includes a fuel tank 100 in which fuel is stored. One side of the fuel tank 100 is fastened to the fuel active unit 400 for fuel pretreatment.

한편, 디젤엔진(W)은 내연기관용 연료 전처리모듈(미표기)을 포함한다. 상기 내연기관용 연료 전처리모듈은 유로(800), 연료활성부(400), 필터(200), 연료펌프(300)를 포함할 수 있다. On the other hand, the diesel engine (W) includes a fuel pretreatment module (not shown) for the internal combustion engine. The fuel pretreatment module for the internal combustion engine may include a flow path 800, a fuel active part 400, a filter 200, and a fuel pump 300.

연료활성부(400)의 일측에는 홀들(420)를 유동하는 연료의 이물질을 제거하는 연료필터(200)가 체결될 수 있다.The fuel filter 200 may be fastened to one side of the fuel active part 400 to remove foreign substances of fuel flowing through the holes 420.

연료필터(200)는 다양하게 형성될 수 있다. 연료필터(200)는 적어도 하나의 메쉬(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 적어도 하나의 메쉬는 복수개로 형성될 수 있다. 상기 복수개의 메쉬들은 원형으로 형성될 수 있다. 상기 복수개의 메쉬들은 사각형으로 형성될 수 있다.The fuel filter 200 may be formed in various ways. The fuel filter 200 may include at least one mesh (not shown). The at least one mesh may be formed in plural. The plurality of meshes may be formed in a circular shape. The plurality of meshes may be formed in a quadrangle.

연료필터(200)의 일측에는 유로(800) 상에 배치되어 유동하는 연료의 압력을 증가시키는 연료펌프(300)가 배치된다. 연료펌프(300)는 유로(800)를 유동하는 연료에 가압하여 연료활성부(400)로 제공한다. One side of the fuel filter 200 is disposed on the flow path 800 is a fuel pump 300 for increasing the pressure of the flow of fuel is disposed. The fuel pump 300 pressurizes the flow path 800 to the flowing fuel and provides the fuel active part 400.

연료펌프(300)의 일측에는 유로(800) 상에 배치되어 유동하는 연료를 활성화시키는 연료활성부(400)를 포함한다. 연료활성부(400)의 일측에는 유로(800)를 유동하는 유체가 분배되어 분사되는 상기 분사장치가 배치된다. One side of the fuel pump 300 includes a fuel activator 400 disposed on the flow path 800 to activate the flowing fuel. One side of the fuel activator 400 is disposed with the injector in which the fluid flowing in the flow path 800 is distributed and injected.

상기 분사장치는 유로(800)를 통하여 유입되는 연료를 분배하는 분배기(500)를 포함한다. 분배기(500)의 일측에는 분배된 연료를 실린더(700)로 분사하는 적어도 하나의 인젝터(600)가 체결된다. 적어도 하나의 인젝터(600)는 복수개로 형성될 수 있다. 복수개의 인젝터들(600)의 일측에는 실린더(700)가 배치된다. The injector includes a distributor 500 for distributing fuel introduced through the flow path 800. At least one injector 600 for injecting the dispensed fuel into the cylinder 700 is fastened to one side of the distributor 500. At least one injector 600 may be formed in plural. The cylinder 700 is disposed at one side of the plurality of injectors 600.

도 2는 도 1에 도시된 연료활성부(400)를 보여주는 사시도이다. 도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ을 따라 취한 단면도이다. 도 4는 도 3의 A부분을 확대하여 보여주는 단면도이다. FIG. 2 is a perspective view showing the fuel active part 400 shown in FIG. 1. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III of FIG. 2. 4 is an enlarged cross-sectional view of portion A of FIG. 3.

도 2 내지 도 4를 참고하면, 연료활성부(400)는 적어도 하나의 홀(420)을 구비한다. 적어도 하나의 홀(420)은 복수개로 형성될 수 있다. 연료활성부(400)는 원형으로 형성될 수 있다. 2 to 4, the fuel active part 400 includes at least one hole 420. At least one hole 420 may be formed in plural. The fuel active part 400 may be formed in a circular shape.

복수개의 홀들(420)은 연료활성부(400)의 일면에 형성되어 연료활성부(400)를 관통하도록 형성된다. 복수개의 홀들(420)은 각 홀(420)이 소정간격 이격되도록 형성될 수 있다. The plurality of holes 420 are formed in one surface of the fuel active part 400 to pass through the fuel active part 400. The plurality of holes 420 may be formed such that each hole 420 is spaced a predetermined distance apart.

한편, 각 홀(420)의 단면을 살펴보면, 각 홀(420)은 경사지도록 형성될 수 있다. 즉, 연료의 흐름방향에서 살펴보면, 각 홀(420)의 경사는 연료의 흐름방향으로 형성될 수 있다. 각 홀(420)의 경사는 연료가 입사하는 부분이 연료가 토출되는 부분보다 높게 형성될 수 있다. Meanwhile, looking at the cross section of each hole 420, each hole 420 may be formed to be inclined. That is, looking at the flow direction of the fuel, the inclination of each hole 420 may be formed in the flow direction of the fuel. The inclination of each hole 420 may be higher than the portion where the fuel is injected, the portion where the fuel is discharged.

각 홀(420)의 내측면에는 연료를 활성화시키도록 담체(411), 박막부재(412) 및 활성소재(413)가 배치된다. A carrier 411, a thin film member 412, and an active material 413 are disposed on the inner surface of each hole 420 to activate fuel.

연료활성부(400)는 담체(411)를 포함한다. 담체(411)는 다양한 재질의 재료를 포함할 수 있다. 담체(411)는 세라믹, 금속, 금속산화물, 폴리머, 활성탄, 활성탄소섬유 등 다양한 재료를 포함할 수 있다. The fuel active part 400 includes a carrier 411. The carrier 411 may include materials of various materials. The carrier 411 may include various materials such as ceramics, metals, metal oxides, polymers, activated carbon, and activated carbon fibers.

담체(411)의 상측에는 박막부재(412)가 배치된다. 박막부재(412)는 압전소재(412)를 포함한다. 압전소재(412)는 구성하는 재료에 따라 내부를 유동하는 연료의 압력에 의하여 표면상에 전자 또는 홀을 생성할 수 있다. The thin film member 412 is disposed above the carrier 411. The thin film member 412 includes a piezoelectric material 412. The piezoelectric material 412 may generate electrons or holes on the surface by the pressure of the fuel flowing through the interior of the piezoelectric material 412.

이때, 압전소재(412)는 우수한 물리적특성과 압전특성을 구성한 소재들이 바람직하다. 예를 들면, 압전소재(412)는 YSZ(Yttrial stabilized zicomia) 계열 압전세라믹, PZT(Plumbum - Zirconate - Titanate) 계열 압전세라믹, BST(Barium - Titanate - Batio3) 계열 압전세라믹 및 ZnO 계열 압전세라믹 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. At this time, the piezoelectric material 412 is preferably a material consisting of excellent physical properties and piezoelectric properties. For example, the piezoelectric material 412 may include at least one of YT (Yttrial stabilized zicomia) piezoelectric ceramic, PZT (Plumbum-Zirconate-Titanate) series piezoceramic, BST (Barium-Titanate-Batio3) series piezoceramic, and ZnO series piezoceramic It may include one.

압전소재(412)의 상측에는 활성소재(413)가 배치된다. 활성소재(413)는 압전소재(412)로부터 방출되는 전자를 통하여 연료의 산화?환원반응을 도와주는 촉매역활을 수행한다. 활성소재(413)는 귀금속류(미도시), 휘토류 금속(미도시), 전이금속(미도시) 및 무기소재 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. The active material 413 is disposed above the piezoelectric material 412. The active material 413 performs a catalytic role of assisting the oxidation / reduction reaction of the fuel through the electrons emitted from the piezoelectric material 412. The active material 413 may include at least one of noble metals (not shown), noble earth metals (not shown), transition metals (not shown), and inorganic materials.

연료활성부(400)는 연료활성촉매(미도시)와 소정의 구성부품 및 케이스를 포함할 수 있다. 상기 연료활성 촉매는 1개 이상의 경사진 홀을 포함하는 구조를 가지는 담체(411)와 압전소재(412) 및 활성소재(413)로 구성된다. 담체(411)는 유기소재의 가공 또는 금속소재의 가공 및 표면처리 또는 세라믹소재의 성형, 열처리 및 표면처리 등을 통해 제조되며, 계속해서 습식 또는 건식방법을 사용한 압전소재의 도포 후에 건식 또는 습식의 방법으로 활성소재를 담지시켜서 완성된다.The fuel active part 400 may include a fuel active catalyst (not shown), predetermined components, and a case. The fuel active catalyst includes a carrier 411 having a structure including one or more inclined holes, a piezoelectric material 412, and an active material 413. The carrier 411 is manufactured through processing of organic materials or processing of metal materials and surface treatment or molding of ceramic materials, heat treatment and surface treatment, and thereafter dry or wet after application of piezoelectric materials using wet or dry methods. It is completed by supporting the active material by the method.

더 구체적으로 예를 들어 설명하면, 담체(411)의 제조는 다수의 경사진 홀을 포함하도록 알루미늄 소재를 기계적으로 가공한 후에 세정을 실시하고, 계속해서 양극산화를 통해서 표면에 산화알루미늄을 두껍게 형성하도록 표면처리를 실시하여 제조할 수도 있으며, Al2O3, ZrO2, Y2O3, 등의 분말소재에 첨가물과 소결조재 및 바인더를 첨가하고, 계속해서 미리 제작된 성형틀로 가압성형후, 열처리를 통해서 하소 및 소결 후에 표면처리를 실시하여 제작할 수도 있다. 이러한 예는 일실시를 설명하기 위한 것이며, 다양한 변형 방법이 존재할 수 있으므로, 본 특허의 사상이 이러한 범주에 한정되지는 않는다. 압전소재(412)의 경우, 예를 들어 설명하면, 양질의 소재를 도포하는 방법으로 화학증기증착(CVD)을 사용하여 (002) 우선배향의 ZnO 박막을 1um 내외의 두께로 증착하여 우수한 막질과 압전 특성이 발현되도록 할 수 있다. 여타의 도포방법이나 소재를 사용할 수도 있지만, 본 발명에서 제시한 담체구조와 활성 구조와 막의 구성을 가지며, 유사한 효과를 거두는 경우에는 막의 도포순서의변경이나, 추가적인 막의 삽입이 포함되더라도 본 발명의 범주에 속한다. 즉, 담체(411)에는 다수의 유로가 포함되며, 유로의 표면에 압전소재를 포함하고 있으며, 압전소재(412)에 가해진 압력에너지를 화학작용의 에너지(전압, 전류, 전자, 정공)로 활용하는 모든 응용이 본 발명에 포함될 수 있다. More specifically, for example, the preparation of the carrier 411 may be performed after mechanically processing an aluminum material to include a plurality of inclined holes, followed by thickening aluminum oxide on the surface through anodization. It can also be manufactured by surface treatment so that additives, sintering aids and binders can be added to powder materials such as Al2O3, ZrO2, Y2O3, and the like. It can also produce by surface-treating later. This example is intended to illustrate one embodiment, and various modifications may exist, and thus the scope of the present patent is not limited to this category. For example, in the case of the piezoelectric material 412, a ZnO thin film of (002) preferred orientation is deposited to a thickness of about 1 μm using chemical vapor deposition (CVD) as a method of applying a high-quality material. Piezoelectric properties can be expressed. Although other coating methods or materials may be used, the carrier structure, the active structure, and the structure of the membrane of the present invention may be used, and in the case of achieving a similar effect, the scope of the present invention may be included even if a change in the coating order of the membrane or insertion of additional membranes is included. Belongs to. That is, the carrier 411 includes a plurality of flow paths, and includes a piezoelectric material on the surface of the flow path, and utilizes the pressure energy applied to the piezoelectric material 412 as energy of energy (voltage, current, electrons, holes). Any application that can be included in the present invention.

연료활성부(400)를 만드는 방법을 살펴보면, 소정간격으로 형성되는 돌기가 돌출되는 저장용기(미도시)에 담체(411)를 형성하는 재료를 삽입한다. 상기 저장용기의 상측에는 상기 재료를 압착하도록 실린더가 형성되는 누름부(미도시)가 삽입된다. Looking at the method of making the fuel active portion 400, a material for forming the carrier 411 is inserted into a storage container (not shown) protruding projections formed at a predetermined interval. An upper portion of the storage container is inserted with a pressing portion (not shown) in which a cylinder is formed to press the material.

상기 누름부에 고압의 압력을 가하여 상기 재료를 압착하면, 복수개의 홀(420)이 형성되는 담체(411)가 형성된다. 이 때, 담체(411)에 형성된 각 홀(420)에 압전소재(412)를 도포한다. When the material is pressed by applying a high pressure to the pressing portion, a carrier 411 is formed in which a plurality of holes 420 are formed. At this time, the piezoelectric material 412 is applied to each hole 420 formed in the carrier 411.

압전소재(412)의 도포가 완료되면, 압전소재(412) 상측에 활성소재(413)가 안착되도록 처리한다. 따라서 연료활성부(400)는 복수개의 홀(420)이 형성된다. 각 홀(420)의 내벽면에는 압전소재(412)와 활성소재(413)가 도포된다. When the application of the piezoelectric material 412 is completed, the active material 413 is disposed on the piezoelectric material 412. Therefore, the fuel active part 400 is formed with a plurality of holes 420. The piezoelectric material 412 and the active material 413 are coated on the inner wall surface of each hole 420.

한편, 연료의 유동을 살펴보면, 외부로부터 연료가 주입되어 연료탱크(100)에 연료가 저장된다. 저장된 연료는 연료펌프(300)의 작동에 의하여 홀들(420)를 통하여 연료필터(200)로 공급된다.On the other hand, looking at the flow of fuel, the fuel is injected from the outside is stored in the fuel tank 100. The stored fuel is supplied to the fuel filter 200 through the holes 420 by the operation of the fuel pump 300.

연료는 연료필터(200)를 통과하면서 연료에 희석되어 있는 이물질들이 제거된다. 또한, 연료필터(200)의 메쉬에 의하여 연료가 기계적으로 분할된다. As the fuel passes through the fuel filter 200, foreign substances diluted in the fuel are removed. In addition, the fuel is mechanically divided by the mesh of the fuel filter 200.

한편, 연료필터(200)를 통과한 연료는 연료펌프(300)를 통과한다. 연료펌프(300)는 유동하는 연료에 압력을 가하여 연료의 압력을 상승시킨다. 고압의 연료는 연료활성부(400)를 통과하게 된다. On the other hand, the fuel passing through the fuel filter 200 passes through the fuel pump 300. The fuel pump 300 increases the pressure of the fuel by applying pressure to the flowing fuel. The high pressure fuel passes through the fuel active part 400.

이 때, 연료는 복수개의 홀들(420)을 통과하게 된다. 복수개의 홀들(420)의 입구부분은 출구부분보다 크게 형성된다. 따라서 연료는 복수개의 홀들(420)을 통과하면서 압력이 추가적으로 상승한다. At this time, the fuel passes through the plurality of holes 420. The inlet portion of the plurality of holes 420 is formed larger than the outlet portion. Therefore, the pressure is further increased while the fuel passes through the plurality of holes 420.

또한, 연료활성부(400)에 포함된 연료활성촉매 내에 형성된 경사진 홀들(420) 로 인하여 연료의 유동에 저항이 발생하여 연료의 압력이 상승한다. 연료의 압력이 상승하여 연료의 압력이 유로의 벽면에 형성된 압전소재(412)에 압력을 인가하게 되며, 압전소재(412)의 한계압력보다 커지게 되면, 압전소재(412)로부터 전자와 정공이 생성되어 표면에 제공된다. In addition, due to the inclined holes 420 formed in the fuel active catalyst included in the fuel active unit 400, resistance to the flow of the fuel is generated, thereby increasing the pressure of the fuel. When the pressure of the fuel rises, the pressure of the fuel is applied to the piezoelectric material 412 formed on the wall surface of the flow path. When the pressure of the fuel becomes greater than the limit pressure of the piezoelectric material 412, electrons and holes are discharged from the piezoelectric material 412. Generated and provided to the surface.

생성된 전자는 압전소재(412)의 표면과 활성소재(413)에 공급되어 연료를 산화?환원시킨다. 또한, 연료는 연료활성부(400)의 각 홀(420)을 통과하면서 기계적으로 작은 입자로 분리된다. 따라서 분배기(500)로 유동하는 연료는 물리?화화적으로 활성화된다. The generated electrons are supplied to the surface of the piezoelectric material 412 and the active material 413 to oxidize and reduce fuel. In addition, the fuel is mechanically separated into small particles while passing through the holes 420 of the fuel active part 400. Therefore, the fuel flowing to the distributor 500 is physically and chemically activated.

상기와 같이 활성화된 연료는 분배기(500)로 공급된다. 분배기(500)로 유동한 연료는 적어도 하나의 인젝터(600)를 통하여 실린더(700)에 공급된다. The activated fuel as described above is supplied to the distributor 500. Fuel flowing into the distributor 500 is supplied to the cylinder 700 through at least one injector 600.

따라서 상기 활성화된 연료를 사용하는 경우 연소효율이 증대되어 배기가스에 포함되는 유해가스를 저감시킬 수 있다. Therefore, when the activated fuel is used, combustion efficiency may be increased to reduce harmful gas included in exhaust gas.

도 5는 도 1에 도시된 연료활성부(400)를 장착한 내연기관용 연료 전처리모듈의 유해가스의 배출시험결과를 보여주는 그래프이다. FIG. 5 is a graph showing a test result of toxic gas emission of a fuel pretreatment module for an internal combustion engine equipped with the fuel activator 400 shown in FIG. 1.

도 5를 참고하면, 연료활성부(400)를 장착하고 디젤엔진(W)의 배기가스 중 매연의 발생량을 측정한 실험이다. 실험과 관련하여 실험조건은 엔진회전속도를 변화시키고 엔진부하를 변화시키면서 발생하는 매연의 양을 측정하였다. 상기 배기가스의 측정과 관련하여 상기 배기가스내에 포함되는 유해가스의 비율을 측정하였다. 또한, 상기의 실험과 관련하여 실험군에는 연료활성부(400)를 장착하고, 대조군에는 연료활성부(400)가 장착되지 않은 경우를 비교하였다. Referring to FIG. 5, the fuel active part 400 is mounted and the amount of smoke generated in the exhaust gas of the diesel engine W is measured. In relation to the experiment, the experimental conditions measured the amount of smoke generated by changing the engine speed and the engine load. In relation to the measurement of the exhaust gas, the proportion of harmful gas contained in the exhaust gas was measured. In addition, in relation to the above experiment, the experimental group was equipped with the fuel active part 400, and the control group was compared with the case where the fuel active part 400 is not mounted.

도 5(a)는 디젤엔진(W)의 회전수가 1200rpm인 경우 엔진부하에 따른 유해가스의 배출량을 측정하였다. 상기의 실험결과를 살펴보면, 엔진부하가 올라갈수록 유해가스의 배출량이 증가한다. 특히 엔진부하가 80이상인 경우에는 유해가스의 배출량이 증가하는 것을 확인할 수 있다. Figure 5 (a) measured the emissions of harmful gases according to the engine load when the rotation speed of the diesel engine (W) is 1200rpm. Looking at the above test results, the emissions of the harmful gas increases as the engine load increases. In particular, when the engine load is more than 80, it can be seen that the emission of harmful gases increases.

상기의 실험결과 엔진부하가 90인 경우 유해가스의 발생이 저감되는 것을 방지할 수 있다. 반면, 엔진부하가 100인 경우 유해가스의 발생이 유사한 것을 확인할 수 있다. 따라서 엔진부하 90인 부근에서 유해가스의 발생이 일부 저감되는 것을 확인할 수 있다. As a result of the above experiment, when the engine load is 90, it is possible to prevent the generation of harmful gases. On the other hand, when the engine load is 100, it can be seen that the generation of harmful gases is similar. Therefore, it can be confirmed that the generation of harmful gas is partially reduced near the engine load of 90 people.

또한, 도 5(b)를 살펴보면, 디젤엔진(W)의 회전수가 1800rpm인 경우 엔진부하가 올라갈수록 유해가스가 발생하는 것을 확인할 수 있다. 특히, 엔진부하가 80이상인 경우에는 유해가스가 외부로 방출된다. 이 때, 연료활성부(400)를 장착하지 않은 경우에는 엔진부하가 80이상인 구간에서 유해가스 발생되는 것을 확인할 수 있다. 반면, 엔진부하 80이상인 경우 연료활성부(400)를 장착하면, 유해가스가 현저하게 감소하는 것을 확인할 수 있다. In addition, looking at Figure 5 (b), when the number of revolutions of the diesel engine (W) is 1800rpm it can be seen that the harmful gas generated as the engine load increases. In particular, when the engine load is 80 or more, harmful gas is released to the outside. At this time, when the fuel active unit 400 is not mounted, it can be confirmed that noxious gas is generated in a section in which the engine load is 80 or more. On the other hand, when the engine load is 80 or more when the fuel active unit 400 is installed, it can be seen that the harmful gas is significantly reduced.

도 5(c)를 살펴보면, 디젤엔진(W)의 회전수가 2100rpm인 경우 엔진부하가 90이상에서 유해가스가 발생한다. 이 때, 연료활성부(400)가 장착되지 않는 경우는 유해가스가 발생하지만, 연료활성부(400)가 장착되는 경우 유해가스의 배출량이 저감시키는 것을 확인할 수 있다. 또한, 엔진부하가 90이상인 경우에 있어서, 유해가스가 저감되는 것을 확인할 수 있다. Referring to Figure 5 (c), when the number of revolutions of the diesel engine (W) is 2100rpm harmful gas is generated when the engine load is more than 90. At this time, when the fuel active unit 400 is not mounted, harmful gas is generated, but when the fuel active unit 400 is mounted, it can be confirmed that the emission of harmful gas is reduced. In addition, when the engine load is 90 or more, it can be confirmed that the harmful gas is reduced.

도 5(d)를 살펴보면, 디젤엔진(W)의 회전수가 2400rpm인 경우 엔진부하에 따라 유해가스가 발생한다. 이 때, 연료활성부(400)가 장착되지 않는 경우 전 구간에 걸쳐서 유해가스가 발생한다. 그러나 연료활성부(400)가 장착되는 경우 엔진부하가 90이상인 경우에만 유해가스가 발생한다. 또한, 엔진부하가 90이상인 구간에 있어서도 연료활성부(400)가 존재하지 않는 경우의 경우보다 유해가스의 배출이 현저하게 저감된다. Referring to Figure 5 (d), when the rotation speed of the diesel engine (W) is 2400rpm harmful gas is generated according to the engine load. At this time, when the fuel active unit 400 is not mounted, harmful gas is generated over the entire section. However, when the fuel active part 400 is mounted, harmful gas is generated only when the engine load is 90 or more. In addition, even in a section where the engine load is 90 or more, emissions of harmful gases are significantly reduced than in the case where the fuel active portion 400 does not exist.

상기의 결과를 살펴보면, 일반적으로 유해가스는 디젤엔진(W)이 고속으로 회전하고 엔진부하가 많이 걸릴 때 발생한다. 또한, 디젤엔진(W)이 저속으로 회전하는 경우에도 엔진부하가 90이상인 경우에 유해가스가 많이 발생한다. Looking at the above results, the harmful gas generally occurs when the diesel engine (W) rotates at high speed and takes a lot of engine load. In addition, even when the diesel engine W rotates at a low speed, a lot of harmful gases are generated when the engine load is 90 or more.

그러나 상기 내연기관용 연료 전처리모듈은 유해가스가 많이 발생하는 구간에서 유해가스를 현저하게 줄이는 효과가 있다. 또한, 유해가스를 줄임으로써 대기오염을 방지하는 효과가 있다. However, the fuel pretreatment module for an internal combustion engine has an effect of significantly reducing harmful gases in a section in which harmful gases are generated. In addition, there is an effect of preventing air pollution by reducing harmful gases.

또한, 연료활성부(400)를 장착한 경우와 장착하지 않은 경우, 디젤엔진(W)의 RPM과 부하에 따른 운전조건에서 발생되는 유해 배기가스 중 스모크(smoke)를 측정한 결과이다. In addition, when the fuel active unit 400 is mounted or not, the smoke of the harmful exhaust gas generated under operating conditions according to the RPM and load of the diesel engine W is measured.

연료활성부(400)를 장착하지 않은 경우, 1200~2100 RPM 의 범위에서는 약 80~90%이상의 부하조건에서부터는 배기가스중의 스모크의 함량이 증가하는데, 이는 이러한 고부하조건에서는 출력을 증가시키기 위하여 연료의 양이 증가함에 따라 미연소 탄화수소와 각종염의 생성이 증가하기 때문이다. When the fuel active unit 400 is not installed, the smoke content in the exhaust gas increases from a load condition of about 80 to 90% or more in the range of 1200 to 2100 RPM, in order to increase the output under such a high load condition. As the amount of fuel increases, the production of unburned hydrocarbons and various salts increases.

엔진회전속도가 2400 RPM으로 증가하면 약 30~40 % 부하조건에서부터 매연의 발생이 증가하는데, 이러한 고속 고부하 조건에서는 연료의 양이 증가하기 때문이다. Increasing the engine speed to 2400 RPM increases the generation of soot from about 30 to 40% load conditions, as the amount of fuel increases under these high speed and high load conditions.

같은 조건에서 상기 내연기관용 연료 전처리모듈을 부착한 경우에는 모든 실험영역에서 매연발생이 감소하였으며, 특히 고속영역으로 갈수록 개선 폭이 증가하였다. When the fuel pretreatment module for the internal combustion engine was attached under the same conditions, the generation of smoke was reduced in all the experimental zones, and the width of improvement increased in the high speed zone.

즉 상기 내연기관용 연료 전처리모듈을 부착한 경우에는 실험범위내에서 엔진의 회적속도와 부하에 관계없이 동일한 연소환경을 제공하는 것으로 판단된다. That is, when the fuel pretreatment module for the internal combustion engine is attached, it is determined that the same combustion environment is provided regardless of the engine rotation speed and the load within the experimental range.

부하가 90% 이상의 경우에는 연료의 양이 매우 많이 증가하기 때문에, 촉매가 처리할 수 있는 연료의 분율이 감소하여 매연발생이 다소 증가하는 경향을 나타낸다. When the load is more than 90%, the amount of fuel increases very much, so that the fraction of fuel that the catalyst can process decreases, so that the soot generation tends to increase slightly.

상기 내연기관용 연료 전처리모듈은 경사진 유로를 지나가는 연료가 표면과 접촉하면서 개질되기 때문에, 접촉면적과 체류시간이 증가할수록 개질효과가 증가하는데, 반하여 고속고부하 영역에서는 연료의 공급량이 증가하면서 체류시간이 감소하기 때문에 충분한 개질이 부족한 상태에서 공기에 대한 연료의 비율이 높아지기 때문으로 사료된다. The fuel pretreatment module for the internal combustion engine is reformed while the fuel passing through the inclined flow path is brought into contact with the surface, so that the reforming effect increases as the contact area and residence time increase. It is believed that this is because the ratio of fuel to air increases due to the lack of sufficient reforming.

이러한 문제점을 개선하기 위해서는 촉매를 두껍게 제작하여 접촉면적과 체류시간을 증가시키는 방법과 다수의 촉매를 직렬로 연결하여 다단처리의 방식등을 사용한다면, 크게 개선될 수 있을 것으로 판단되며, 이러한 변화는 적용에서의 간단한 응용으로 본 발명의 범주에 속한다. In order to improve such a problem, if the catalyst is made thick and the contact area and residence time are increased, and a plurality of catalysts are connected in series, the multistage treatment method may be greatly improved. Simple application in application falls within the scope of the present invention.

실험결과를 보면 연소촉진을 통한 매연발생의 저감 효과가 뚜렷하며, 특히 고속/고부하 영역에서의 저감효과가 크기 때문에, 도심지역에서의 매연절감에 크게 기여할 수 있을 것으로 예상된다. According to the experimental results, the reduction effect of smoke generation through combustion promotion is obvious, and especially the reduction effect in the high speed / high load region is expected to be a great contributor to the reduction of smoke in the urban area.

따라서 상기 내연기관용 연료 전처리모듈은 유해가스가 많이 발생하는 구간에서 유해가스를 현저하게 줄이는 효과가 있다. 또한, 유해가스를 줄임으로써 대기오염을 방지하는 효과가 있다. Therefore, the fuel pretreatment module for the internal combustion engine has an effect of significantly reducing harmful gases in a section in which harmful gases are generated. In addition, there is an effect of preventing air pollution by reducing harmful gases.

100 : 연료탱크412 : 압전소재
200 : 연료필터413 : 활성소재
300 : 연료펌프420 : 홀
400 : 연료활성부
411 : 담체100: fuel tank 412: piezoelectric material
200: fuel filter 413: active material
300: fuel pump 420: hole
400: fuel active part
411 carrier

Claims (13)

연료가 유동하는 유로와,
상기 유로에 배치되어 상기 연료를 활성화시키며, 상기 연료가 유동하는 방향으로 적어도 하나의 홀을 구비하는 연료활성부와,
상기 연료활성부에서 활성화된 연료를 분사하는 분사장치를 포함하고,
상기 연료활성부는,
상기 적어도 하나의 홀의 외벽에 형성되는 담체와,
상기 담체의 일측에 형성되는 박막부재와,
상기 박막부재의 일측에 형성되는 활성소재를 포함하는 내연기관용 연료 전처리모듈.The flow path of fuel,
A fuel active part disposed in the flow path to activate the fuel and having at least one hole in a direction in which the fuel flows;
Injector for injecting the fuel activated in the fuel active portion,
The fuel active portion,
A carrier formed on an outer wall of the at least one hole,
A thin film member formed on one side of the carrier;
Fuel pretreatment module for an internal combustion engine comprising an active material formed on one side of the thin film member. 청구항 1에 있어서,
상기 유로에 배치되고 유동하는 상기 연료의 이물질을 제거하는 연료필터를 더 포함하는 내연기관용 연료 전처리모듈.The method according to claim 1,
A fuel pretreatment module for an internal combustion engine further comprising a fuel filter disposed in the flow path to remove foreign substances of the fuel. 청구항 2에 있어서,
상기 연료활성부는 상기 연료필터와 상기 분사장치 사이에 배치되는 내연기관용 연료 전처리모듈.The method according to claim 2,
And the fuel active part is disposed between the fuel filter and the injector. 청구항 1에 있어서,
상기 적어도 하나의 홀은 복수개로 형성되고,
복수개의 홀들은 상기 연료활성부의 길이방향으로 소정각도로 경사지게 형성되는 내연기관용 연료 전처리모듈.The method according to claim 1,
The at least one hole is formed in plural,
And a plurality of holes are inclined at a predetermined angle in a longitudinal direction of the fuel active part. 청구항 4에 있어서,
상기 복수개의 홀들은 상기 경사가 상기 연료의 진행방향을 따라 형성되고, 상기 연료가 유입되는 부분이 상기 연료가 유출되는 부분보다 높도록 형성되는 내연기관용 연료 전처리모듈.The method according to claim 4,
The plurality of holes are the fuel pretreatment module for the internal combustion engine is formed such that the inclination is formed along the traveling direction of the fuel, the portion into which the fuel is introduced is higher than the portion from which the fuel flows out. 청구항 1에 있어서,
상기 적어도 하나의 홀은 연료가 진입하는 입구면적이 연료가 토출되는 출구부분보다 넓게 형성되는 내연기관용 연료 전처리모듈.The method according to claim 1,
And the at least one hole has a larger inlet area through which fuel enters than an outlet portion through which fuel is discharged. 청구항 1에 있어서,
적어도 하나의 홀의 내벽면의 적어도 일부가 돌출되거나 인입되도록 형성되는 내연기관용 연료 전처리모듈.The method according to claim 1,
A fuel pretreatment module for an internal combustion engine, wherein at least a portion of an inner wall surface of at least one hole is formed to protrude or retract. 청구항 1에 있어서,
상기 담체는 세라믹, 금속, 금속산화물, 폴리머, 활성탄 및 활성탄섬유 중 적어도 하나를 포함하는 내연기관용 연료 전처리모듈.The method according to claim 1,
The carrier is a fuel pretreatment module for an internal combustion engine comprising at least one of ceramic, metal, metal oxide, polymer, activated carbon and activated carbon fiber. 청구항 1에 있어서,
상기 박막부재는 압전소재를 포함하는 내연기관용 연료 전처리모듈.The method according to claim 1,
The thin film member is a fuel pretreatment module for an internal combustion engine comprising a piezoelectric material. 청구항 9에 있어서,
상기 압전소재는 YSZ(Yttrial stabilized zicomia) 계열 압전세라믹, PZT(Plumbum-Zirconate-Titanate) 계열 압전세라믹, BST(Barium-Titanate- Batio3) 계열 압전세라믹 및 ZnO 압전세라믹 중 적어도 하나를 포함하는 내연기관용 연료 전처리모듈.The method according to claim 9,
The piezoelectric material is a fuel for an internal combustion engine including at least one of YSZ (Yttrial stabilized zicomia) piezoelectric ceramics, PZT (Plumbum-Zirconate-Titanate) series piezoelectric ceramics, Barium-Titanate-Batio3 series piezoelectric ceramics, and ZnO piezoelectric ceramics. Pretreatment module. 청구항 1에 있어서,
상기 활성소재는 귀금속류, 휘토류 금속, 전이금속 및 무기소재 중 적어도 하나를 포함하는 내연기관용 연료 전처리모듈.The method according to claim 1,
The active material is a fuel pretreatment module for an internal combustion engine comprising at least one of precious metals, earth metals, transition metals and inorganic materials. 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 유로 상에 배치되어 상기 연료활성부로 유입되는 연료의 압력을 증가시키는 연료펌프를 더 포함하는 내연기관용 연료 전처리모듈. The method according to claim 1,
A fuel pretreatment module for an internal combustion engine further comprising a fuel pump disposed on the flow path to increase the pressure of the fuel flowing into the fuel active portion.
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