KR100319307B1

KR100319307B1 - 모형용엔진의연료분사장치

Info

Publication number: KR100319307B1
Application number: KR1019970025285A
Authority: KR
Inventors: 노리오 마츠다
Original assignee: 니시무로 아츠시; 후다바 덴시 고교 가부시키가이샤
Priority date: 1996-06-19
Filing date: 1997-06-18
Publication date: 2002-03-08
Also published as: DE19725160A1; JP2950239B2; US6079392A; JPH109087A; TW341622B; KR980002804A

Abstract

(과제) 연소실에 직접 연료를 분사할 수 있고, 사용조건이 과혹한 모형용 엔진에 있어서 연료를 안정적으로 공급한다.

(해결수단) 케이싱체(31)내의 솔레노이드코일(32)은 공기유지공간(35)을 갖는 자심(34)을 구비한다. 케이싱체(31)내에서 이동가능한 밸브체(50)는 판스프링(54)으로 가세되어 연료분사구(43)를 폐쇄한다. 연료공급로(55)에서 공급된 연료는 케이싱체내의 연료유지공간(56)에 유지된다. 공기유지공간(35)은 공기제어밸브(39)가 폐쇄한다. 연료분사구(43)에는 역지밸브(47)가 있다. 밸브체(50)에 고정된 공기관(60)은 공기제어밸브(39)와 역지밸브(47) 사이에 배치된다. 공기유지공간에는 공기압이 공급된다. 코일에 통전하여 밸브체(50)가 좌로 이동하면 연료분사구(43)가 개방되고, 동시에 공기관(60)의 이동에 의해 공기제어밸브(39)가 개방된다. 공기관에서 분사노즐(46)을 향하여 분사되는 공기에 의해 연료는 미세한 안개모양이 되어 연소실내로 분사된다. 역지밸브(47)가 있기 때문에 연소실내의 고압에 의한 연료역류의 염려는 없다.

Description

모형용 엔진의 연료분사장치{FUEL INJECTION DEVICE FOR MODEL ENGINE}

(발명이 속한 기술분야)

본 발명은 모형용 엔진에 설치되는 전자제어방식의 연료분사장치에 관한 것이다.

(종래의 기술)

종래, 모형용 엔진으로 알려져 있는 2사이클 또는 4사이클의 글로엔진에 있어서는, 엔진연소실에 공급되는 연료량을 제어하는 수단으로서 도 6에 도시한 구조의 카뷰레터(100)가 사용되고 있었다.

이 카뷰레터(100)의 하우징(101) 내부에는 대략 원통형 밸브체(102)가 자신의 축선을 중심으로 회전가능하도록 설치되어 있다. 하우징(101)에는 상하에 관로(管路; 101a, 101b)가 관통해 있고, 상의 관로(101a)에서 공기가 공급된다. 밸브체(102)에는 유로(102a)가 관통해 있고, 밸브체(102)의 회전각도에 따른 개도(開度)로 하우징(101)의 관로(101a, 101b)에 연통한다. 하우징(101) 일단부에서 밖으로 돌출한 밸브체(102) 일부에는 조작암(103)이 연결되어 있다. 조작암(103)에는 도시하지 않는 서보기구 조작부가 연결되어 있고, 서보기구가 밸브체(102)를 하우징(101)내에서 회전시킨다. 밸브체(102)에는 니들(104)이 나사로 설치되어 있고, 니들(104)을 회전시키면 밸브체(102)내에의 돌출량을 조정할 수 있다.

하우징(101) 타단부에는 연료조절용 니들밸브(105)가 내장되어 있다. 니들밸브(105)는 관부(106)과, 그 관부(106) 내부에 설치된 니들(107)을 가지고 있다. 니들(107)은 관부(106)에 대하여 나사로 부착되어 있고, 니들(107) 기부에 설치된 손잡이(108)를 회동함으로써 관부(106)내에서 니들(107)을 진퇴시켜서 관부(106) 선단의 개도를 조정할 수 있다. 또, 밸브체(102)에 설치된 상기 니들(104) 선단은 니들밸브(105)의 관부(106) 선단개구부에 임하고 있다.

니들밸브(105)에 공급된 연료는 관부(106) 선단과 니들(107)의 틈새에서 밸브체(102) 내로 분출하고, 밸브체(102)내에 공급되는 공기와 혼합되어 엔진에 공급된다. 니들밸브(107)의 손잡이를 회전시킴으로써 연료의 유량을 조정할 수 있으므로, 엔진이 최고회전수를 얻을 수 있는 연료의 유량(내지 공연비; 空燃費)을 운전전에 미리 설정할 수 있다. 서보기구가 밸브체(102)를 회전시키면 밸브체(102)내에 유입되는 공기량이 조정되고, 엔진에 공급되는 연료량이 가감된다.

(발명이 해결하고자 하는 과제)

상기 카뷰레터(100)에 따르면 아이들링 등의 저속회전에서 급히 회전수를 올리고자 하면 대량의 공기가 밸브체내에 흡입되는데 비해 연료공급이 따르지 못하고, 공연비(空燃比)의 균형이 깨어져 버린다. 그리하여 엔진회전이 원활하게 상승하지 않고, 상승이 잘 안되거나, 최악의 경우, 엔진회전이 정지되어 버리는 일이 있었다. 또, 전체로서 응답성이 양호하다 할 수 없고, 저속회전에서 고속회전 혹은 고속회전에서 저속회전으로 이행하는데 시간이 걸리는 문제가 있었다. 또한, 모형용 엔진이 라디오 컨트롤(radio control)의 모형비행기에 탑재되어 사용될 경우 등에는 상기 카뷰레터에 공급되는 연료가 모형비행기의 비행에 의한 원심력 등의 영향을 받아 상기 카뷰레터에 적정하게 공급되지 않고 엔진 운전에 부조(不調)를 가져오는 수가 있었다.

본 발명자는 상기 문제점을 해결하기 위하여 모형용 엔진에 적용되는 신규의 연료분사장치를 발명하였다. 이 연료분사장치는 전자적으로 제어되고, 모형용 엔진의 크랭크실에서 발생하는 압력에 상당하는 압력으로 가압된 연료를 모형용 엔진의 연소실에 분사한다. 이 연료분사장치에 따르면 사용조건이 과혹한 모형용 엔진에 있어서, 연료를 안정적으로 공급하여 공연비의 균형을 유지하고, 양호한 응답성을 달성하기가 기대될 수 있게 되었다.

그러나, 본 발명자가 제안한 신규의 상기 연료분사장치에 있어서도 해결해야 할 과제가 있었다. 즉, 상기 연료분사장치는 모형용 엔진에 대하여 부착시의 부착위치에 제한이 있고, 연소실에 직접 부착하여 연소실내에 직접 연료를 분사하도록 할 수는 없는 점이다. 이것은, 엔진의 압축·폭발행정에 있어서 발생하는 압력 때문에 연료가 연료분사장치로 역류하거나, 연료분사장치내에서의 연료의 압축이 충분하게는 행해지지 않게 되기 때문이다.

이 때문에, 상기 연료분사장치에 있어서는 크랭크실에서 발생하는 압력을 이용하여 연료를 가압하기 보다는 특별한 연료가압장치를 설치하는 것이 필요하게 되고, 이 때문에 장치가 고가의 것이 되어 모형용 엔진에는 적용할 수 없었다.

또, 상기 연료분사장치에 있어서, 과잉공급에 의해 고연소·고출력을 도모하기 위해서는 과잉공급탱크나 가압기구가 필요해지고, 이 때문에 장치가 고가의 것이 되어 모형용 엔진에는 적용할 수 없었다.

본 발명은 공중회전 등의 곡예비행을 행하는 라디오 컨트롤의 모형비행기에 탑재되는 모형용 엔진과 같이, 사용조건이 가혹한 모형용 엔진에 있어서, 연료를 안정적으로 공급할 수 있기 때문에 공연비의 균형이 깨지기 어렵고, 엔진에 안정된 높은 성능을 발휘시킬 수 있음과 동시에, 분사한 연료의 역류가 없기 때문에 엔진에 대한 부착위치에 제한이 없는 연료분사장치의 제공을 목적으로 한다.

(과제를 해결하기 위한 수단)

청구항 1 기재의 모형용 엔진의 연료분사장치는, 케이싱체; 상기 케이싱체에 형성된 연료유지공간; 상기 연료유지공간에 연료가 공급되는 연료공급로; 상기 연료유지공간과 연통하고 모형용 엔진의 연소실내로 연료가 분사되도록 상기 케이싱체에 구비된 연료 분사구; 상기 케이싱체에 배열된 솔레노이드 코일; 상기 솔레노이트 코일내에 배열된 자심; 상기 연료 분사구로 뻗어 있고 상기 연료분사구를 에워싸는 환형 돌출부를 다이어프램이 구비하여 상기 연료 분사구를 통상적으로 폐쇄하고, 상기 솔레노이드 코일을 통전하여 상기 연료 분사구를 개방하므로, 상기 자심에 밸브체가자기적으로 끌어당겨지는 상태로, 상기 케이싱체에 배열되어 있고,상기 솔레노이드 코일내로 삽입된 플런저 및 상기 플런저의 앞에 장착된 다이어프램을 가지는 밸브체; 상기 밸브체를 상기 연료 분사구의 폐쇄 방향으로 가압하는 가압수단; 그리고 상기 연료 분사구로부터 상기 케이싱체의 내부로의 연료의 역류를 방지하기 위해 상기 연료분사구에 배열되어 있는 역지밸브를 포함하고 있다.

청구항 2 기재의 모형용 엔진의 연료분사장치는, 청구항 1 기재의 모형용 엔진의 연료분사장치에 있어서, 상기 케이싱체의 외부로부터 공급되는 가압 공기를 유지하기 위해, 상기 케이싱체내에 형성된 공기 유지 공간; 상기 공기 유지 공간과 연료 분사구가 서로 연통하도록 상기 밸브체상에 고정된 공기관; 상기 밸브체가 상기 연료 분사구를 폐쇄 하는 동안에는 상기 공기 유지 공간 및 상기 공기관 사이에 연통을 차단하고, 상기 밸브체가 상기 연료 분사구를 개방 하는 동안에는 상기 연통을 유지하기 위해 배열된 공기 제어 밸브를 더 포함하고 있다.

청구항 3 기재의 모형용 엔진의 연료분사장치는, 케이싱체; 상기 케이싱체에 형성된 연료유지공간; 상기 연료유지공간에 연료가 공급되는 연료공급로; 상기 연료유지공간과 연통하고 모형용 엔진의 연소실내로 연료가 분사되도록 상기 케이싱체에 구비된 연료 분사구; 상기 케이싱체에서 상기 연료 유지 공간 및 상기 연료 분사구 사이에 배열되어 있고, 상기 연료 유지 공간으로부터 상기 연료 분사구로의 유체 연통을 통상적으로 폐쇄하기 위해, 상기 연료 분사구로 뻗어 있고 상기 연료 분사구를 에워싸는 환형 돌출부를 구비하는 다이어프램을 가지는 밸브체; 그리고 연료 유지 공간으로부터 상기 연료분사 포트의 외부 위치로의 연료의 역류를 방지하기 위해 상기 유체 공급로에 위치된 역지밸브를 포함하고 있다.

도 1은 본 발명 실시형태의 제1예에 있어서의 연료분사장치를 사용한 엔진의 개략 구성도,

도 2는 본 발명 실시형태의 제1예에 있어서의 연료분사장치 단면도,

도 3은 본 발명 실시형태의 제1예에 있어서의 엔진의 작동과 크랭크실의 압력변동과, 밸브작동과, 연료분사장치 작동의 각 타이밍 표시도,

도 4는 본 발명 실시형태의 제1예에 있어서의 연료분사장치를 사용한 엔진의 개략 구성도,

도 5는 본 발명 실시형태의 제2예에 있어서의 엔진작동과, 실린더내 및 크랭크실내의 압력변동과, 연료분사장치 작동의 각 타이밍 표시도,

도 6은 종래의 카뷰레터 단면도.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

30 : 연료분사장치 31 : 케이싱체

32 : 솔레노이드코일 34 : 자심(磁芯)

35 : 공기유지공간 39 : 공기제어밸브

43 : 연료분사구

47 : 역류방지수단으로서의 역지밸브 48 : 역지밸브의 밸브체

49 : 역지밸브의 가압수단으로서의 스프링

50 : 밸브체

54 : 밸브체의 가압수단으로서의 판스프링

55 : 연료공급로 56 : 연료유지공간

60 : 공기관

(발명의 실시형태)

본 발명의 실시형태의 제1예를 도 1∼도 3을 참조하여 설명한다. 본 예는 전자제어의 연료분사장치를 구비한 모형용 엔진에 관한 것이다. 본 예의 모형용 엔진(1; 이하 엔진(1)이라 약칭)은 라디오 컨트롤의 모형비행기에 탑재된다. 도 1에 도시하는 이 엔진(1)은 4사이클이고, 윤활유나 니트로메탄 등의 첨가촉진제를 함유하는 메틸알콜계 연료를 사용한다. 연소실 용적은 1∼30cc 정도이다. 운전시에 크랭크실(2)내에 발생하는 압력은 대략 정압(正壓)의 피크치가 20KPa∼100KPa, 부압의 피크치가 -20KPa∼-100KPa 범위가 되는 맥동(脈動)이다. 여기서 정압과 부압은 크랭크실내의 평균압력을 기준으로 한다.

상기 엔진(1)은 라디오 컨트롤의 모형비행기에 탑재된 수신기(3) 제어부(4)에 의해 제어된다. 조종자가 송신기(5)를 조작하면 수신기(3)는 송신기(5)로부터의 전파를 받아 엔진(1)을 비롯한 모형비행기 각부를 제어한다.

도 1에 도시하는 엔진(1)은 스타터(6)에 의해 시동된다. 스타터(6)는 정류기(7)를 통하여 부여되는 배터리(8)의 전력이나 가압수단(9)으로부터의 가압된 공기공급 등에 의해 구동된다.

크랭크실(2)에는 회전하는 크랭크(11) 위치를 검출하는 행정검출수단으로서의 회전위치센서(12)가 설치되어 있고, 연료분사의 타이밍을 도모하기 위하여 엔진(1)의 구동사이클을 검출하고 있다. 회전위치센서(12)의 출력신호는 라디오 컨트롤 수신기(3)의 제어부(4)에 보내어져서, 엔진(1)의 제어에 이용된다.

엔진(1)의 흡기매니폴드(13)에는 흡입공기량을 가감하는 드로틀밸브(14)가 있다. 드로틀밸브(14) 개도는 구동수단(15)에 의해 제어된다. 구동수단(15)은 라디오 컨트롤 수신기(3) 제어부(4)에 의해 제어된다. 흡기매니폴드(13) 공기흡입구에는 흡입공기량·온도센서(16)가 설치되어 있고, 이들 센서로부터의 신호는 라디오 컨트롤 수신기(3) 제어부(4)에 입력되어 엔진(1) 제어에 이용된다.

흡기매니폴드(13)의 흡기밸브(17) 가까이에는 연료분사장치(30)가 설치되어 있다. 연료분사장치(30)와 연료탱크(20)는 필터(22)를 통하여 연결되어 있다. 연료탱크(20)에서 송출된 연료는 필터(22)를 통하여 연료분사장치(30)에 공급된다.

또한, 본 실시예의 연료분사장치(30)는 종래의 연료분사장치와는 다르고, 후에 상술하는 바와 같이, 연료의 역류 염려가 없기 때문에 도 1중에 가상선으로 표시한 바와 같이, 엔진(1)의 실린더 벽부에 직접 부착하고, 실린더내에 연료를 직접 분사하도록 구성할 수도 있다.

크랭크실(2) 내부와 연료분사장치(30)는 역지밸브(25)와 레귤레이터(26)를 통하여 접속되어 있고, 엔진구동에 따라 크랭크실(2)에 발생하는 공기압중, 정압의 공기압이 연료분사장치(30)내에 공급된다. 이 공기압은 연료탱크(20)에 공급되 있고, 연료탱크(20)내의 연료를 가압하고 있다. 상기 공기압은 크랭크실(2)내에서는 대략 정압이 20KPa∼100KPa이나 레귤레이터(26)를 통하여 공급되기 때문에 압력의 변동폭은 억제되어 있다. 또한, 크랭크실(2)에서 발생하는 공기압을 이용하는 대신 별도 설치한 가압수단(9)으로 연료분사장치(30)와 연료탱크(20)에 가압된 공기를 공급하여도 된다.

다음에, 상기 연료분사장치(30)의 구조에 대하여 설명한다. 도 2에 도시한 바와 같이, 연료분사장치(30)는 대략 원통형의 케이싱체(31)를 가지고 있다. 케이싱체(31) 내부에는 솔레노이드코일(32)이 수납되어 있다. 솔레노이드코일(32)에 공급하는 급전선(33)은 케이싱체(31)에 형성된 구멍에서 케이싱체(31) 밖으로 도출되고 있다. 상기 솔레노이드코일(32)내에는 자심(34)이 삽입되어 있다. 자심(34)에는 공기유지공간(35)이 형성되어 있다. 공기유지공간(35)은 자심(34)의 일단면으로 개구되어 있다. 공기유지공간(35)의 개구측에는 도입구(36)가 연통되어 있다. 공기유지공간(35) 타단에는 테이퍼상의 시트면(37)을 통하여 통공(通孔; 38)이 형성되어 있다. 통공(38)은 자심(34)의 타단면으로 개구되어 있다. 공기유지공간(35)내에는 공기제어밸브(39)가 설치되어 있다. 공기제어밸브(39)는 상기 시트면(37)에 압착하여 통공(38)을 폐쇄하는 구상의 밸브체(40)와, 밸브체(40)를 시트면(37)에 압착시키는 가압수단으로서의 스프링(41)을 가지고 있다. 상기 크랭크실(2)을 공급원으로 하는 공기압은 도입구(36)를 통하여 공기유지공간(35)내에 공급된다. 공기제어밸브(39)가 공기유지공간(35)과 통공(38) 사이를 차단한 상태에서는 공기유지공간(35)내에는 공기가 소정압력으로 유지된다.

케이싱체(31) 선단부에는 밸브상자(42)가 설치되어 있다. 밸브상자(42) 선단면에는 연료분사구(43)가 형성되어 있다. 연료분사구(43)는 테이퍼상의 시트면(44)을 통하여 내경이 확대한 분사구(45)에 연통하고, 또한 분사구(45)에는 시트면(44) 사이에는 연료의 역류를 방지하는 역류방지수단으로서의 역지밸브(47)가 설치되어 있다. 역지밸브(47)는 상기 시트면(44)에 압착하는 구상의밸브체(48)와, 밸브체(48)를 시트면(44)에 압착시키는 가압수단으로서의 스프링(49)을 가지고 있다.

밸브상자(42) 내부에는 상기 자심(34)의 타단부에 인접하여 대략 원반형의 밸브체(50)가 이동가능하게 설치되어 있다. 밸브체(50)는 솔레노이드코일(32)에 대략 반부(半部)가 삽입된 플랜저(51)와, 플랜저(51) 전면에 고정된 대략 원반상 다이어프램(52)을 가지고 있다. 다이어프램(52)의 외주가장자리는 케이싱체(31) 내주벽에 고정되어 있고, 다이어프램(52) 중앙부에는 환상의 돌기(53)가 설치되어 있다. 환상의 돌기(53)는 연료분사구(43)를 둘러싼 밸브상자(42) 내면에 맞닿기 가능하다. 밸브체(50)는 가압수단으로서의 판스프링(54)에 의해 연료분사구(43) 방향으로 가세되어 있다. 밸브체(50)는 판스프링(54)에 가세되어 상기 환상의 돌기부(53)를 연료분사구(43)를 둘러싸는 밸브상자(42) 내면에 압착시켜 연료분사구(43)를 폐쇄한다.

밸브상자(42) 측주면에는 외부로 연통하는 연료공급로(55)가 설치되어 있다. 연료공급로(55)는 상기 연료탱크(20)에서 인도된 연료공급관로(18)에 접속되고, 밸브상자(42) 내부 내지 상기 케이싱체(31) 내부에 설치된 연료유지공간(56)내에 연료를 인도한다. 연료공급로(55) 내부에는 역지밸브(47)가 있어, 연료유지공간(56)내에 유지된 연료가 외부로 역류하지 못하도록 되어 있다. 이 역지밸브(57)는 구상이 밸브체(58)와 가압수단으로서의 스프링(59)을 가지고 있다.

상기 밸브체 중심에는 공기관(60)이 관통하여 고정되어 있다. 이 공기관(60) 후단부는 상기 자심(34)에 형성된 통공(38)에 삽통해 있다. 이공기관(60) 전단부는 상기 연료분사구(43)에 삽통해 있다. 상기 밸브체(50)가 연료분사구(43)를 폐쇄한 상태에서는 공기관(60)이 공기제어밸브(39)의 밸브체(40)와 간섭하는 일은 없고, 공기유지공간(35)은 닫혀 있다. 또, 상기 밸브체(50)가 자심(34) 방향으로 이동하여 연료분사구(43)를 개방한 상태에서는 공기관(60)은 공기제어밸브(39)의 밸브체(40)를 시트면(37)에서 떨어지는 방향으로 이동시켜, 공기유지공간(35)은 개방된다.

다음에, 본 예에 있어서의 작용을 설명한다.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 예의 모형용 엔진(1)은 4사이클의 엔진으로, 흡입, 압축, 폭발, 배기의 각 행정을 반복하여, 운전을 계속한다. 운전중의 피스톤(P)의 왕복운동에 의해 크랭크실(2)내의 공기에는 압력변동이 생긴다. 배기행정에서 피스톤(P)이 상승해 있을 때는 크랭크실(2)내 압력은 저하한다. 흡기행정에서 피스톤(P)이 하강해 있을 때는 크랭크실(2)내 압력은 상승한다. 압축행정에서 피스톤(P)이 상승해 있을 때는 크랭크실(2)내 압력은 저하한다. 폭발행정에서 피스톤(P)이 하강해 있을 때는 크링크실(2)내 압력은 상승한다. 이와 같이 크랭크실(2)내에는 피스톤(P)의 움직임에 따라 맥동하는 압력(공기압력)이 발생한다. 이 압력은 크랭크실(2)내의 평균압력을 기준으로 하면 대략 정압의 피크치가 20KPa∼100KPa, 부압의 피크치가 -20KPa∼-100KPa 범위가 되는 맥동이다.

크랭크실(2)에서 공급되는 맥동하는 공기압은 역지밸브(25)에 의해 정압만을 뽑아내고, 그리고는 레귤레이터(26)를 통하여 뽑아내므로 압력변동이 억제된 정압의 공기압으로서 상기 연료분사장치(30)에 공급되고, 공기유지공간(35)내에 있어서공기는 가압된 상태로 유지된다. 한편, 연료탱크(20)내의 가압된 연료는 역지밸브(57)를 거쳐 연료공급로(55)에서 연료유지공간(56)내에 공급된다. 연료는 역지밸브(57)에 의해 역지밸브를 여는 압력이 된 것을 뽑아내고, 역류하지 않으므로 연료는 연료유지공간(56)내에 일정압력으로 유지된다.

연료분사장치(30)에 있어서, 솔레노이드코일(32)에 통전하지 않을 때는 밸브체(50)는 판스프링(54)의 가세력에 의해 연료분사구(43)쪽으로 가세되고, 밸브체(50) 전면에 설치된 다이어프램(52)의 환상의 돌기(53)가 연료분사구(43)의 주위를 밀폐한다. 따라서, 연료는 분사되지 않는다. 이 때, 공기유지공간(35)에 있어서는 공기제어밸브(39)가 기능하여 공기유지공간(35)과 통공(38)을 차단하고 있다. 따라서, 공기유지공간(35)내의 공기가 공기관(60)에 들어가는 일은 없다.

도 3에 도시한 바와 같이, 엔진의 행정에 대하여 소정 타이밍으로 연료분사장치(30)가 구동되고, 연료를 분사한다. 연료분사장치(30)의 구동은 상기 제어부(4)에 의해 제어된다. 연료의 분사타이밍은, 크랭크(11) 위치를 검출하는 회전위치센서(12)에 의해 정해진다. 회전위치센서(12)가 크랭크(11) 위치를 검출하고, 흡기밸브(17)의 열리기 시작함을 검출하면 동신호를 받은 제어부(4)는 도 3에 도시한 바와 같이 연료분사장치의 솔레노이드코일(32)에 통전하여 연료분사를 개시한다. 또, 4사이클엔진에서는 1행정 2회전하므로 분사타이밍 검출은 포펫캠샤프트에서 취하여도 된다(도시않음). 연료분사량은 드로틀밸브(14)의 개도, 흡기매니폴드(13)의 공기흡입구의 흡입공기량·온도센서(16)로부터의 신호 등에 의해 적당한 값으로 정할 수 있다.

솔레노이드코일(32)에 통전하면, 판스프링(54)의 가세력에 저항하여 솔레노이드코일(32)은 밸브체(50)를 자심(34)에 끌어당겨서 자착시킨다. 밸브체(50)의 환상의 돌기(53)와 밸브상자(42) 내면과의 사이에는 틈새가 생긴다. 연료유지공간(56)의 연료는 연료분사구(43)에 들어가 역지밸브(47)를 개방한다. 이 때, 밸브체(50)가 자심(34)측으로 이동하면 밸브체(50)와 일체인 공기관(60)도 동일방향으로 이동하고, 공기제어밸브(39)의 밸브체(40)를 밀어 시트면(37)에서 분리시킨다. 즉, 공기제어밸브(39)는 개방된다. 공기유지공간(35)내의 공기는 공기관(60)을 지나 연료분사구(43)에서 분사노즐(46)을 향하여 분사된다. 이 때문에 연료분사구(43)에서 분사된 연료는 공기관(60)에서 분사된 공기와 충분히 혼합되고, 더욱 미세한 안개모양이 되어 분사노즐(46)에서 밸브상자(42)의 외부전방을 향하여 분사된다.

다음에, 도 3을 이용하여 엔진(1)의 동작에 대하여 설명한다. 4사이클엔진의 경우, 흡입, 압축, 폭발, 배기의 각 행정이 독립하여 행해지고, 연료분사장치(30)는 흡입행정중에 작동되거나 또는 동작지연을 고려하여 흡입행정에 들기 직전에 작동시킨다. 흡기매니폴드(13)내에 있어서 연료분사장치(30)에서 분사된 연료는 흡입행정에 따라 흡기밸브(17)가 열리고, 피스톤(P)이 하사점(下死点) 방향으로 이동을 개시하면, 드로틀밸브(14)의 개도에 응하여 흡입된 공기와 혼합되어, 흡기밸브(17)에서 실린더내로 들어간다. 그 후 흡기밸브(17)가 닫히고, 피스톤(P)이 하사점에서 상사점 방향으로 이동을 개시하여 압축행정으로 이동한다. 상사점 부근에서 글로플러그(19)의 열로 혼합기가 착화되어 폭발한다. 이 때의 폭발력으로 피스톤(P)은 하사점 방향으로 이동을 개시한다. 피스톤(P)이 하사점에 도달한 후, 배기밸브(23)가 열리고, 피스톤(P)의 상승에 맞추어 연소가스가 실린더 밖으로 배출된다.

본 예의 연료분사장치(30)는 연료분사구(43)에 역지밸브(47)를 가지고 있으므로 연료를 분사하는 쪽 압력이 높더라도 연료가 연료분사장치(30)내에 역류하지 않는다. 이 때문에 도 1중에 가상선으로 표시하는 바와 같이, 실린더 자체에 연료분사장치(30)를 부착하여 연소실내에 직접 연료를 분사하도록 구성할 수 있다.

또, 가압된 공기를 연료분사시에만 과급(過給)하고, 연료와 공기의 혼합을 충분히 행하게 함과 동시에 연료의 분사속도를 증대시켜, 매우 미세한 안개모양으로 연료를 분사할 수 있다. 이 때문에, 사용조건이 과혹한 모형용 엔진에 있어서, 엔진의 점화효율이 향상되고, 출력이 향상되며, 연료를 안정적으로 공급할 수 있으므로 공연비 균형이 무너지기 어렵고, 엔진에 안정된 높은 성능을 발휘시킬 수 있다.

본 예에 있어서는, 연료는 크랭크실(2)의 공기압에 의해 일정 압력으로 가압되므로 분사상태가 안정된다. 또, 분사된 연료는 다시 연료분사시에만 분사되는 공기관(60)으로부터의 가압된 공기에 의해 미세한 안개모양으로 혼합되므로 흡기 매니폴드(13)나 흡기밸브(17) 부근에 부착하지 않고 확실하게 연소실내에 공급되고, 연소효율이 향상된다. 또, 상기 공기관(60)이 밀폐된 크랭크실(2)내의 공기를 외부로 도피시키는 작용을 하므로 피스톤(P)의 승강 저항이 경감되어 엔진효율이 향상된다.

본 예의 연료분사장치(30)를 갖는 모형용 엔진(1)이 탑재된 라디오 컨트롤의 모형비행기는 실기(實機)에서는 좀처럼 없는 공중회전 등의 아크로배트 비행을 가끔 행한다. 이같은 과혹한 이행조건하에서는 연료분사장치에 있어서의 연료분사는 불안정해지기 일수다. 즉, 연료탱크내의 연료나, 연료탱크와 연료분사장치를 접속하는 공급관로내의 연료는 모형비행기의 심한 조종에 응하여 중력·원심력을 받고, 그 크기·방향은 시시각각 변한다. 이 때문에 연료분사장치에 있어서의 연료의 분사상태를 일정하게 유지하기 곤란하고, 모형비행기에 탑재된 엔진에 있어서는 원심력이나 중력의 영향을 받아서 분사에 의한 연료공급이 불안정해지는 경우를 생각할 수 있다.

그러나, 본 예의 연료분사장치(30)에 의하면 일단 연료분사장치(30)내에 채워진 연료는 역지밸브(57)에 의해 폐쇄되므로 상기의 외적 요인 때문에 연료분사장치(30)에 공급되는 연료의 압력이 변화되더라도 연료분사장치(30)에서 연료가 외부로 역류하지 않는다.

그리고, 연료분사장치(30)는 흡입행정중에 작동시키나(동작시간을 고려하여 흡입행정 직전에 작동시킬 경우가 있다), 엔진(1)은 4사이클 엔진이고, 흡입행정중에는 실린더내의 압력이 내려가는 한편, 크랭크실(2)내의 압력은 상승으로 전환한다. 따라서, 실린더내의 압력보다 크랭크실(2)내의 압력이 커질 때에 공기유지공간(35)내에 공기가 공급되고, 이 공기유지공간(35)의 가압된 공기가 연료의 분사와 동기하여 분사되므로 연료를 미세한 안개모양으로 하여 실린더내에 효율좋게 분사할 수 있다. 이 때문에, 과혹은 운전조건하에서도 연료공급이 안정되고, 모형용엔진의 출력이 향상되며, 연료부족, 연료과다에 따른 엔진정지를 일으킬 염려는 적어진다.

본 발명의 실시형태의 제2예를 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다. 본 예는 전자제어의 연료분사장치를 구비한 2사이클의 모형용 엔진에 관한 것이다. 2사이클의 엔진은 4사이클 기관과 같이 흡입밸브나 배기밸브를 갖지 않고, 도 4에 도시하는 바와 같이, 실린더에는 배기공(70), 흡입공(71), 소기공(??氣孔; 72)이 직접 형성되고, 피스톤(P) 자체가 이들을 개폐한다. 기타, 도 4에 있어서, 도 1과 기능상 대응하는 부분에는 도 1과 동일부호를 부기하여 그 설명을 생략한다. 본 예의 연료분사장치(30)는 도 4에 도시한 ①∼③의 세 위치의 어느 하나를 선택하여 설치할 수 있다.

①은 실린더의 연소실내에 직접 분사할 경우이고, 종래는 이 곳에 연료분사장치를 부착할 수는 없었다. 본 예의 연료분사장치(30)는 역지밸브(47)를 가지고 있으므로 실린더내의 공기와 연료의 혼합기가 압축·폭발행정에 연료분사밸브(30)내에 역류하는 일이 없으므로 압축비를 유지할 수 있다. ②는 크랭크실내에 분사할 경우이다. ③은 카뷰레터측(드로틀밸브(14)측)에서 분사할 경우이다.

도 5를 참조하여 ①의 경우에 있어서의 본 엔진의 작동을 설명한다. 연소가스의 폭발에 의해 피스톤(P)이 하강하면 배기공(70)이 먼저 열려 연소가스배출이 시작되고, 다음에 소기공(72)이 열린다. 실린더내의 압력은 하강하고, 크랭크실(2)내의 압력은 상승한다. 크랭크실(2)내의 공기가 열린 소기공(72)에서 실린더내에 유입하고, 실린더내의 연소가스를 배기공(70)에서 압출한다.피스톤(P)이 상승으로 전환하면 크랭크실(2)은 부압으로 되고, 공기가 흡입공(71)에서 크랭크실(2)내에 유입하기 시작한다. 연료분사장치(30)는 배기행정 종기(終期)에 작동하여 압축시작 전까지 실린더내에 연료를 분사한다. 피스톤(P)이 상승하여 상사점에 가까우면 피스톤(P)은 배기공(70), 소기공(72)을 폐쇄하고, 실린더내는 기밀이 되고, 실린더내의 혼합가스가 압축된다. 피스톤(P)이 상사점에 오면 글로플러그(19)가 혼합가스에 착화하여 연소가 시작된다. 이 폭발력에 의해 피스톤(P)의 하강으로 전환하고, 배기행정으로 옮긴다.

연료분사장치(30)가 크랭크실(2)에 부착되어 있는 ②의 경우에는 도 5에 도시한 바와 같이, 피스톤(P)이 하강하고 있는 배기행정에서 피스톤(P)이 상승으로 전환한 흡입행정에 있어서 연료분사장치(30)가 작동하고, 무화(霧化)된 연료를 크랭크실(2)내에 분사한다.

연료분사장치(30)가 드로틀밸브(14)측에 부착되어 있는 ③의 경우에는, 도 5에 도시한 바와 같이, 흡입행정 종기에서 연료분사장치(30)가 작동하여 압축행정 동안에 무화된 연료를 크랭크실(2)내에 분사한다.

이상 설명한 각 예의 연료분사장치(30)는 라디오 컨트롤 조종의 모형비행기에 탑재하는 모형엔진에 설치하는 것으로 하였으나, 이 모형이란, 취미용 라디오 컨트롤 조종의 모형비행기에 한정되지 않고, 널리 산업용 일반에 이용되는 비교적 소형 엔진을 탑재한 이동체를 의미하며, 모형자동차·모형선박 등도 포함한다.

4사이클 엔진의 경우, 크랭크실에 발생하는 정압과 부압의 절대치는 대략 동등하나, 2사이클 엔진의 경우는 이와는 다르다. 2사이클 엔진에서는 압축행정에있어서 흡입공(71)에서 크랭크실내에 공기가 유입되므로 동행정에 있어서 크랭크실내에 발생하는 부압의 피크치의 절대되는 팽창행정에 있어서 크랭크실내에 발생하는 정압의 절대치보다 작아진다.

본 발명의 엔진의 연료분사장치에 의하면, 연료분사구에 역지밸브를 설치하여 연료의 역류를 방지하기 때문에 종래의 연료분사장치에서는 부착되지 않았던 실린더에 부착하여 연소실에 연료를 직접 분사할 수 있다. 또한, 공기유지수단에 유지된 가압공기를 연료분사시에만 연료와 함께 분사하는 구성으로 하면 연료를 미세한 안개모양으로 분사할 수 있다. 따라서, 다음과 같은 효과가 있다.

(1) 공연비 제어가 되고, 안정된 회전이 얻어진다.

(2) 연료분사장치내에서 공기와 연료를 혼합하여 분사하기 때문에 연소효율이 좋아지고 출력이 향상된다.

(3) 일정한 공기 과급을 행할 수 있으므로 출력이 향상된다.

Claims

모형용 엔진의 연료 분사 장치에 있어서,

케이싱체;

상기 케이싱체에 형성된 연료유지공간;

상기 연료유지공간에 연료가 공급되는 연료공급로;

상기 연료유지공간과 연통하고 모형용 엔진의 연소실내로 연료가 분사되도록 상기 케이싱체에 구비된 연료 분사구;

상기 케이싱체에 배열된 솔레노이드 코일;

상기 솔레노이트 코일내에 배열된 자심;

상기 연료 분사구로 뻗어 있고 상기 연료분사구를 에워싸는 환형 돌출부를 다이어프램이 구비하여 상기 연료 분사구를 통상적으로 폐쇄하고, 상기 솔레노이드 코일을 통전하여 상기 연료 분사구를 개방하므로, 상기 자심에 밸브체가자기적으로 끌어당겨지는 상태로, 상기 케이싱체에 배열되어 있고, 상기 솔레노이드 코일내로 삽입된 플런저 및 상기 플런저의 앞에 장착된 다이어프램을 가지는 밸브체;

상기 밸브체를 상기 연료 분사구의 폐쇄 방향으로 가압하는 가압수단; 그리고

상기 연료 분사구로부터 상기 케이싱체의 내부로의 연료의 역류를 방지하기 위해 상기 연료분사구에 배열되어 있는 역지밸브를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 모형용 엔진의 연료 분사 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 케이싱체의 외부로부터 공급되는 가압 공기를 유지하기 위해, 상기 케이싱체내에 형성된 공기 유지 공간;

상기 공기 유지 공간과 연료 분사구가 서로 연통하도록 상기 밸브체상에 고정된 공기관;

상기 밸브체가 상기 연료 분사구를 폐쇄 하는 동안에는 상기 공기 유지 공간 및 상기 공기관 사이에 연통을 차단하고, 상기 밸브체가 상기 연료 분사구를 개방 하는 동안에는 상기 연통을 유지하기 위해 배열된 공기 제어 밸브;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 분사 장치.
모형용 엔진의 연료 분사 장치에 있어서,

케이싱체;

상기 케이싱체에 형성된 연료유지공간;

상기 연료유지공간에 연료가 공급되는 연료공급로;

상기 연료유지공간과 연통하고 모형용 엔진의 연소실내로 연료가 분사되도록 상기 케이싱체에 구비된 연료 분사구;

상기 케이싱체에서 상기 연료 유지 공간 및 상기 연료 분사구 사이에 배열되어 있고, 상기 연료 유지 공간으로부터 상기 연료 분사구로의 유체 연통을 통상적으로 폐쇄하기 위해, 상기 연료 분사구로 뻗어 있고 상기 연료 분사구를 에워싸는환형 돌출부를 구비하는 다이어프램을 가지는 밸브체; 그리고

연료 유지 공간으로부터 상기 연료분사 포트의 외부 위치로의 연료의 역류를 방지하기 위해 상기 유체 공급로에 위치된 역지밸브를 포함하고 있는 것을 특징으로하는 모형용 엔진의 연료 분사 장치.