KR100284391B1 - 연료 혼합 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연료 혼합 장치에 관한 것으로서, 특히 연료 탱크 내의 연료를 소정의 압력으로 연료 파이프를 통하여 내연 기관으로 공급하는 내연 기관의 연료 장치에 있어서, 상기 연료 파이프에는 연료를 가속 및 확산시키는 복수 개의 가속 노즐 및 확산 노즐이 삽입된 노즐 홀더와, 상기 가속 및 확산 노즐에 의해 가속 및 확산된 연료를 분사하는 분사공을 갖는 중간 부재와, 상기 분사공을 통하여 분사된 연료를 미립화함과 동시에 와류를 형성시키는 복수 개의 분쇄 링이 내장된 링 홀더가 구비된 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명에서는 가솔린, 경유 등의 액체 연료는 물론 액체 연료에 물을 혼합시킨 연료를 사용하는 경우에도 연료가 미립화됨과 동시에 가속이 이루어짐으로써 연료의 혼합이 완전하게 되어 연료의 사용량이 현저하게 절감되고, 기화기 내에서 연료의 무화율이 상승되며, 연소 효율 및 연비가 향상됨과 동시에 소음 및 유해 배기 가스의 발생량이 최소화된다.

Description

연료 혼합 장치

본 발명은 연료 혼합 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자동차 등의 내연 기관에 공급되는 연료의 속도를 가속시킴과 동시에 미세하게 분쇄하여 연소 효율을 더욱 향상시킬 수 있는 연료 혼합 장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차용 연료는 대체 에너지와 무공해 에너지의 개발에 관심이 집중되고 있으나 자동차용 연료로서 주종을 이루고 있는 것은 아직도 여전히 휘발유와 경유 등의 석유계 연료이다.

그러나, 석유 연료 외에도 대체 연료로서 석탄계의 액화 가솔린, 가스계의 액화 석유 가스와 합성 천연 가스, 알코올계의 메탄올과 에탄올 등이 이미 사용되고 있거나 사용 단계에 있으며, 전기 자동차는 이미 상당한 수준에 도달했으며 태양열 자동차도 선을 보이고 있다.

이와 같은 연료를 사용하는 내연 기관 중에서 자동차의 연료 장치는 도 1 에 도시한 바와 같이 일정량의 연료가 저장되는 연료 탱크(10)와, 상기 연료 탱크(10)내의 연료 중에 포함된 이물질을 필터링하는 연료 필터(12)와, 상기 연료 탱크(10)내의 연료를 펌핑하는 연료 펌프(14)와, 상기 연료 펌프(14)에 의해 펌핑된 연료를 기화시켜 엔진의 내측으로 공급하는 기화기(16)로 이루어지며, 상기 연료 탱크(10) 내의 연료는 연료 파이프(18)를 통하여 기화기(16)로 보내진다.

그리고, 상기 기화기(16)로 공급된 액상의 연료는 무화된 후 공기와 적정의 비율로 혼합되어 엔진의 연소실 내로 분사되면 점화되어 폭발됨으로써 동력을 발생시키게 되는 것이다.

그러나, 종래에 이와 같이 액체 상태로 기화기내에 연료를 공급하는 경우에는 기화기 내에서 연료의 무화율이 낮게 됨으로써 연소 효율 및 연비가 저하되고 소음 및 유해 배기 가스의 발생량이 상승되는 등의 여러 가지 문제점들이 내재되어 있었다.

따라서, 본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 기화기 내로 공급되는 연료를 가속시킴과 동시에 입자를 미립화하여 기화기 내에서 연료의 무화율을 상승시키고, 연소 효율 및 연비를 향상시킴과 동시에 소음 및 유해 배기 가스의 발생량을 최소화할 수 있는 연료 혼합 장치를 제공하는데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 연료 혼합 장치는, 연료 탱크 내의 연료를 소정의 압력으로 연료 파이프를 통하여 내연 기관으로 공급하는 내연 기관의 연료 장치에 있어서, 상기 연료 파이프에는 연료를 가속 및 확산시키는 복수 개의 가속 노즐 및 확산 노즐이 삽입된 노즐 홀더와, 상기 가속 및 확산 노즐에 의해 가속 및 확산된 연료를 분사하는 분사공을 갖는 중간 부재와, 상기 분사공을 통하여 분사된 연료를 미립화함과 동시에 와류를 형성시키는 복수 개의 분쇄 링이 내장된 링 홀더가 구비된 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명에서는 가솔린, 경유 등의 액체 연료는 물론 액체 연료에 물을 혼합시킨 연료를 사용하는 경우에도 연료가 미립화됨과 동시에 가속이 이루어짐으로써 연료의 혼합이 완전하게 되어 연료의 사용량이 현저하게 절감되고, 기화기 내에서 연료의 무화율이 상승되며, 연소 효율 및 연비가 향상됨과 동시에 소음 및 유해 배기 가스의 발생량이 최소화되는 것이다.

도 1 은 일반적인 자동차의 연료 개통을 나타내는 개략도이다.

도 2 는 본 발명에 의한 연료 혼합 장치를 나타내는 결합 단면도이다.

도 3 은 본 발명에 의한 연료 혼합 장치의 요부를 나타내는 사시도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

20: 노즐 홀더 22: 중간 부재

22a: 분사공 24: 링 홀더

26: 제1 가속 노즐 28: 제2 가속 노즐

30: 제3 가속 노즐 26a,28a,30a: 가속 홈

32: 제1 확산 노즐 34: 제2 확산 노즐

32a,34a: 확산공 36: 제1 메쉬

38: 제2 메쉬 50 : 분쇄 링

50a: 분쇄 돌기 50b: 유입구

52: 연료 파이프

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 더욱 상세히 설명한다.

도 2 는 본 발명에 의한 연료 혼합 장치를 나타내는 결합 단면도로서, 본 발명의 장치는 연료 탱크와 기화기와의 사이에 설치되는데, 가장 바람직하게는 기화기의 부근에 설치된다.

도면에서 일측에 연료 유입구(20a)를 갖는 노즐 홀더(20)의 타측에는 중간 부재(22)가 결합되어 있고, 상기 중간 부재(22)에는 연료 유출구(24a)를 갖는 링 홀더(24)가 결합되어 있다.

상기 중간 부재(22)의 내측에는 적정의 간격을 두고 복수 개의 제1, 제2 및 제3 가속 노즐(26)(28)(30)이 삽입되어 있으며, 상기 제1, 제2 및 제3 가속 노즐(26)(28)(30)은 도 3 에 도시한 바와 같이 외주면에 복수 개의 가속 홈(26a)(28a)(30a)이 형성되어 있다.

상기 가속 홈(26a)(28a)(30a)은 상측으로 갈수록 폭이 점차 작아지도록 형성되어 연료를 가속시키게 된다.

그리고, 상기 제1, 제2 가속 노즐(26)(28)의 일측에는 가속된 연료를 확산시키는 확산공(32a)(34a)을 갖는 제1 및 제2 확산 노즐(32)(34)이 설치되어 있고, 상기 확산공(32a)(34a)의 배면 측에는 점차 직경이 확대되는 확산부(32b)(34b)가 형성되어 있다.

상기 제1 및 제2 확산 노즐(32)(34)의 일측에는 확산된 연료를 미세하게 하는 제1 및 제2 메쉬(36)(38)가 장착되어 있고, 상기 제1 및 제2 메쉬(36)(38)는 와셔(40)(42) 및 메쉬 홀더(44)(46)에 의해 고정되어 있다.

상기 제1 및 제2 메쉬(36)(38)는 1장이 장착될 수 있으나, 2장의 메쉬를 1mm정도의 간격을 두고 배열함이 더욱 바람직하다.

상기 제3 가속 노즐(30)의 선단 외측에는 스페이서(48)가 삽입되어 있다.

상기 중간 부재(22)의 내측에는 가속된 연료가 분사되는 분사공(22a)이 형성되어 있다.

한편, 상기 링 홀더(24)의 내측에는 복수 개의 분쇄링(50)이 삽입되며, 상기 분쇄링(50)은 연료를 분쇄시키도록 외주면에 복수 개의 분쇄 돌기(50a)가 돌출 형성되어 있고, 그 하측에는 분쇄된 연료가 유입되는 유입구(50b)가 형성되어 있다.

상기 각각의 분쇄링(50)사이의 간격은 0.01∼0.05mm 정도로 형성됨이 바람직하다.

도면중 노즐 홀더(20) 및 링 홀더(24)에는 연료 파이프(52)가 접속되어 이고, 상기 노즐 홀더(20), 중간 부재(22) 및 링 홀더(24)는 시일링(54a)(54b)에 의해 기밀이 유지된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 연료 혼합 장치는 도시하지 않은 연료 탱크에서 연료 펌프의 작동에 의해 소정의 압력으로 펌핑되어 연료 파이프(52)를 통하여 노즐 홀더(20)의 연료 유입구(20a)내로 유입되면, 제1 가속 노즐(26)의 가속 홈(26a)을 통하여 1차적으로 가속이 이루어진 후 제1 확산 노즐(32)의 확산공(32a)을 통하여 확산이 이루어지게 된다.

그리고, 상기 제1 확산 노즐(32)에서 확산된 연료는 제1 메쉬(36)에 의해 미립자로 분쇄된 후 다시 제2 가속 노즐(28)의 가속 홈(28a)을 통하여 가속이 이루어지게 된다.

이어서, 상기 제2 가속 노즐(28)에서 가속된 연료는 다시 제2 확산 노즐(34)의 확산공(34a)을 통하여 확산 된 후 제2 메쉬(38)에서 더욱 미세한 미립자로 분쇄되어 제3 가속 노즐(30)의 가속 홈(30a)을 통과하면서 고속으로 가속이 이루어지게 된다.

상기 제3 가속 노즐(30)에서 가속된 연료는 다시 중간 부재(22)의 분사공(22a)을 통하여 분사된 후 링 홀더(24)의 내측으로 분사된다.

상기 링 홀더(24)의 내측으로 분사된 연료는 서로 밀접하게 위치된 복수 개의 분쇄링(50)의 사이를 통과하면서 더욱 분쇄가 이루어지게 된다.

그리고, 상기 분쇄링(50)을 통과하는 연료는 외주면에 형성된 복수 개의 분쇄 돌기(50a)에 의해 분쇄가 이루어짐과 동시에 와류로 형성되어 유입구(50b)를 통하여 유입된 후 연료 유출구(24a)를 통하여 연료 파이프(52)내로 분사된다.

상기 연료 파이프(52)내로 분사된 연료는 가속이 이루어짐과 동시에 미립자로 분쇄되어 기화기내에서 무화된 후 엔진의 연소실로 분사된다.

본 실시예에서는 연료를 내연 기관의 가솔린이나 경유 등의 액체 연료를 사용하는 경우에 적용하고 있지만, 액체 연료와 물을 사용하는 경우에도 적용할 수 있다.

액체 연료와 물을 사용하는 경우에는 그 비율을 85 : 15 또는 90 : 10 정도의 비율로 혼합시킨 혼합 연료를 본 장치의 내부로 유입시키면 상술한 바와 같은 작용 들에 의해 액체 연료와 물이 서로 미세하게 미립자로 분쇄됨으로써 완전한 혼합이 이루어지게 되고, 이에 따라 연료를 물을 혼합하지 않는 경우와 비교할 경우 10∼30% 정도 절감하는 것이 가능케 된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 가솔린, 경유 등의 액체 연료는 물론 액체 연료에 물을 혼합시킨 연료를 사용하는 경우에도 연료가 미립화됨과 동시에 가속이 이루어짐으로써 연료의 혼합이 완전하게 되어 연료의 사용량이 현저하게 절감되고, 기화기 내에서 연료의 무화율이 상승되며, 연소 효율 및 연비가 향상됨과 동시에 소음 및 유해 배기 가스의 발생량이 최소화되는 등의 여러 가지 효과가 있다.

Claims (5)

1. 연료 탱크 내의 연료를 소정의 압력으로 연료 파이프를 통하여 내연 기관으로 공급하는 내연 기관의 연료 장치에 있어서,

   상기 연료 파이프에는 연료를 가속 및 확산시키는 복수 개의 가속 노즐 및 확산 노즐이 삽입된 노즐 홀더와, 상기 가속 및 확산 노즐에 의해 가속 및 확산된 연료를 분사하는 분사공을 갖는 중간 부재와, 상기 분사공을 통하여 분사된 연료를 미립화함과 동시에 와류를 형성시키는 복수 개의 분쇄 링이 내장된 링 홀더가 구비된 것을 특징으로 하는 연료 혼합 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 가속 노즐은 외주면에 복수 개의 가속 홈이 나선 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 연료 혼합 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상가 확산 노즐은 가속된 연료를 확산하는 확산공과, 상기 확산공에 접하여 직경이 점차 크게 형성된 확산부를 포함하는 연료 혼합 장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 분쇄 링은 외주면에 복수 개의 분쇄 돌기가 돌출 형성되고, 하측에는 연료가 유입되는 복수 개의 유입구가 형성된 것을 특징으로 하는 연료 혼합 장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 가속 노즐과 확산 노즐의 사이에는 연료를 미세하게 분쇄하는 메쉬가 장착된 것을 특징으로 하는 연료 혼합 장치.

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