KR100410767B1

KR100410767B1 - 차량 엔진의 연소가스 누출 실험시스템

Info

Publication number: KR100410767B1
Application number: KR10-2001-0060935A
Authority: KR
Inventors: 유동근
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2001-09-29
Filing date: 2001-09-29
Publication date: 2003-12-18
Also published as: KR20030027581A

Abstract

본 발명은 차량 엔진의 연소가스 누출 실험시스템에 관한 것으로, 엔진과 라디에이터를 순환하는 냉각수와 함께 배출되는 가스를 지속적으로 모니터링하여 발생 가스량에 따라 신속하고 적절히 대응해 엔진 고장을 방지함은 물론 자동이나 수동으로 실험과정을 수행함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 엔진(E)으로 냉각수를 순환시키는 라디에이터(R)로부터 배출되는 냉각수가 배출라인(10)을 통해 유입되는 측정탱크(20)와, 이 측정탱크(20)로 냉각수와 함께 유입된 누출 연소가스를 포집라인(30)을 통해 유입시켜 그 양을 측정하는 가스검출기(40), 이 가스검출기(40)의 측정 신호를 컨버터(40a)를 거쳐 분석하는 DAS(50, Data Acquisition System), 이 DAS(50)를 통해 판단된 신호에 따라 누출가스에 대한 정보를 알려주는 DCP(60, Dynamometer Control Panel) 및 상기 DAS(50)의 제어에 따라 측정탱크(20)의 냉각수를 공급라인(70)을 통해 엔진(E)으로 공급하는 펌프(80)로 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

차량 엔진의 연소가스 누출 실험시스템{Laboratory system for leaking engine burning gas in vehicle}

본 발명은 차량 엔진의 연소가스 누출 실험시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 누출가스의 측정과 분석을 자동·수동으로 이루어질 수 있도록 된 차량 엔진의 연소가스 실험시스템에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 경우 내부에서 고온·고압으로 폭발하여 회전력을 얻는 내연기관을 엔진으로 사용하게 되는데, 이와 같은 엔진은 동력을 발생하는 부분으로서 실린더블락과 크랭크케이스, 실린더헤드, 피스톤, 크랭크축, 플라이휠, 캠축, 밸브기구등과 같이 많은 장치들로 이루어지게 된다.

즉, 이와 같이 여러 장치들로 이루어진 엔진은 실린더헤드부위에 구비된 밸브기구를 작동시켜 외부 공기와 인젝터에서 분사되는 연료를 실린더에 형성된 밀폐된 연소실로 공급하여 압축하면서 폭발시켜 작동되는 피스톤의 왕복운동을 크랭크케이스에 구비된 크랭크샤프트를 통해 회전운동으로 변환하여 차량의 동력을 얻게 된다.

이와 같은 차량용 엔진은 고온·고압을 형성하는 연소실의 기밀이 매우 중요하고 이를 위해 통상, 연소실이 형성된 실린더블락과 실린더헤드사이에 기밀을 유지하는 개스켓을 개재시키게 되지만, 차량용 엔진의 개발 시에는 실제 엔진을 작동시켜 연소된 가스가 실린더블락과 실린더헤드사이를 통해 누출되는지 여부를 반드시 실험하게 되고, 이와 같은 실험은 엔진을 순환하는 엔진 냉각수를 이용하여 누출되는 가스를 포집하여 파악하게 된다.

즉, 도 1에 도시된 바와 같이 엔진의 작동 시 엔진에서 배출되는 냉각수의 양을 조절하는 서모스테틱(Thermostatic)밸브(1)와, 이 밸브(1)를 통해 유입된 고온의 냉각수를 냉각시키도록 열교환을 하는 냉각수냉각기(2), 이 냉각기(2)로부터 냉각된 냉각수를 유입하면서 냉각수의 잔존 용량 부족 시 플로터(3a)를 매개로 감지하여 보충함과 더불어 엔진으로 냉각수를 순환펌프(4)를 통해 재 공급하는 냉각수공급기(3) 및 이 공급기(3)의 상부로 구비되어 엔진으로부터 유입되는 냉각수와 함께 유입된 연소가스의 배출 시 눈으로 확인할 수 있도록 투명한 튜브(5a)가 구비된 압력캡(5)으로 이루어진다.

여기서, 상기 냉각수냉각기(2)는 통상적인 열교환기로서 차량의 라디에이터를 이용할 수 도 있음은 물론이다.

한편, 상기 압력캡(5)으로 배출되는 가스의 발생은 열교환기인 냉각수냉각기(2)나 또는 라디에이터내에서 발생된 공기가 상기 냉각수공급기(3)로 유입되는 경우나 또는, 엔진내를 순환하는 냉각수가 증발되어 수증기형태로 상기 냉각수냉각기(2)로 들어온 후 냉각수공급기(3)로 유입되는 경우 또는, 엔진의 실린더블락과 실린더헤드사이의 헤드 개스켓에서 누출된 연소가스가 엔진의 냉각수 홀을 통해 냉각수로 들어온 후 냉각수공급기(3)로 유입되는 경우 등 여러 가지가 존재하게 된다.

이때, 엔진내를 순환하는 냉각수가 증발되는 경우나 또는 실린더블락과 실린더헤드사이의 헤드 개스켓에서 연소가스가 누출되는 경우는 매우 심각한 문제 즉,엔진이 과열되어 피스톤의 소착등이 발생될 수 있어 이와 같은 현상의 발생 시 실험을 즉각 중단하고 엔진의 설계 사양을 재 고려해야 되는 상황으로 가게됨은 물론이다.

그러나, 이와 같이 엔진에 심각한 영향을 주는 냉각수 증발에 의한 공기나 연소가스의 확인 작업이 냉각수공급기(3)의 상부로 구비된 압력캡(5)을 통해 투명 튜브(5a)로 물과 함께 배출되는 현상을 실험자가 육안으로 확인하는 수준에 그치게 되면, 이미 가스가 리크된 후 측정이 되므로 엔진 고장을 가져옴은 물론 또한, 엔진내나 실험실 주위 공간에 가스가 잔존되어 그 발생원인과 장소의 파악도 매우 어려운 문제가 있게 된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 것으로, 엔진과 라디에이터를 순환하는 냉각수와 함께 배출되는 가스를 지속적으로 모니터링하여 발생 가스량에 따라 신속하고 적절히 대응해 엔진 고장을 방지함은 물론 자동이나 수동으로 실험과정을 수행함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 엔진으로 냉각수를 순환시키는 라디에이터로부터 배출되는 냉각수가 배출라인을 통해 유입되는 측정탱크와, 이 측정탱크로 냉각수와 함께 유입된 누출 연소가스를 포집라인을 통해 유입시켜 그 양을 측정하는 가스검출기, 이 가스검출기의 측정 신호를 컨버터를 거쳐 분석하는 DAS, 이 DAS를 통해 판단된 신호에 따라 누출가스에 대한 정보를 알려주는 DCP 및상기 DAS의 제어에 따라 측정탱크의 냉각수를 공급라인을 통해 엔진(E)으로 공급하는 펌프로 이루어진 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래에 따른 차량 엔진의 연소가스 누출 실험시스템의 구성도

도 2는 본 발명에 따른 차량 엔진의 연소가스 누출 실험시스템의 구성도

도 3은 본 발명에 따른 차량 엔진의 연소가스 누출 측정 순서도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 배출라인

10',30',80' : 제1·2·3 솔레노이드밸브

20 : 측정탱크 20a : 레벨게이지

20' : 보조탱크 30 : 포집라인

40 : 가스검출기 40a : 컨버터

50 : DAS 60 : DCP

60a : 경고부 60b : 표시부

70 : 공급라인 80 : 펌프

D : 드레인밸브 E : 엔진

R : 워터쿨러

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 차량 엔진의 연소가스 누출 실험시스템의 구성도를 도시한 것인바, 본 발명은 엔진(E)으로 냉각수를 순환시키는 라디에이터(R)로부터 배출되는 냉각수가 배출라인(10)을 통해 유입되는 측정탱크(20)와, 이 측정탱크(20)로 냉각수와 함께 유입된 누출 연소가스를 포집라인(30)을 통해 유입시켜 그 양을 측정하는 가스검출기(40), 이 가스검출기(40)의 측정 신호를 컨버터(40a)를 거쳐 분석하는 DAS(50, Data Acquisition System), 이 DAS(50)를 통해 판단된 신호에 따라 누출가스에 대한 정보를 알려주는 DCP(60, Dynamometer Control Panel) 및 상기 DAS(50)의 제어에 따라 측정탱크(20)의 냉각수를 공급라인(70)을 통해 엔진(E)으로 공급하는 펌프(80)로 이루어진다.

여기서, 상기 각 라인(10,30,70)상에는 DAS(50)의 제어에 따라 온(On)·오프(Off)되어 그 통로를 개·폐하는 솔레노이드밸브(10',30',80')가 각각 구비되어진다.

또한, 상기 라디에이터(R)와 측정탱크(20)사이를 연결하는 배출라인(10')에는 배출되는 냉각수를 바이패스(Bypass)시켜주는 보조탱크(20')가 연결되어진다.

그리고, 상기 측정탱크(20)에는 유입된 냉각수에 의한 레벨(Level)을 측정하는 레벨게이지(20a)가 구비됨과 더불어 과도한 냉각수 유입 시 외부로 배출하기 위한 드레인밸브(D)가 구비됨은 물론이다.

또한, 상기 DCP(60)에는 DAC(50)로부터 전송된 신호에 따라 측정된 누출가스 양이 설정 값을 초과할 때 이를 경고하기 위한 경고부(60a)와, 연속적으로 측정된 누출가스 양을 알려주는 표시부(60b)로 이루어짐은 물론이다.

이하 본 발명을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

본 발명은 수동과 자동으로 누출가스 측정을 모두 수행할 수 있게 되는데 먼저, 수동으로 측정하는 경우에 대해 설명하면 엔진(E)을 가동시켜 엔진(E)과 라디에이터(R)내로 냉각수를 순환시켜 일정시간이 흐른 후, DAS(50)를 통해 상기 라디에이터(R)와 측정탱크(20)사이에 연결된 배출라인(10)에 구비된 제1솔레노이드밸브(10')를 온(On)시켜 라디에이터(R)의 냉각수를 측정탱크(20)로 유입시키게 된다.

이어, 상기 측정탱크(20)로 유입된 냉각수와 함께 유입된 가스 양이 많아지면 DAS(50)를 통해 포집라인(30)에 구비된 제2솔레노이드밸브(30')를 온(On)시켜 측정탱크(20)의 가스를 가스검출기(40)로 유입시키게 되고, 이 검출기(40)로 유입된 가스 농도를 측정하여 컨버터(40a)를 통해 DAS(50)로 보내 DCP(60)의 표시부(60b)에서 수치로 환산하여 실험자에게 알려주게 되는데 만약, 측정된 가스 양이 설정 값을 넘어서는 경우에는 DCP(60)의 경고부(60a)를 통해 실험자에게 알려주게 된다.

또한, 상기 측정탱크(20)의 유입된 냉각수의 양을 레벨게이지(20a)를 통해 측정하여 적정치를 넘게 되면 드레인밸브(D)를 통해 드레인(Drain)시키거나 또는 DAS(50)를 통해 공급라인(70)에 구비된 제3솔레노이드밸브(30')를 온(On)시키면서 펌프(80)를 온(On)시켜 측정탱크(20)의 냉각수를 엔진(E)쪽으로 공급하게 된다.

한편, 이와 같은 가스 누출 측정 과정은 DAS(50)를 통해 자동으로 수행되는데 즉, 도 3에 도시된 바와 같이 DAS(50)를 통해 엔진(E)의 가동에 따른 엔진(E)과 라디에이터(R)의 냉각수 순환시간인 인터발(Interval)시간을 미리 설정해 인터발시간 경과 후 제1솔레노이드밸브(10')를 온(On)시켜 측정탱크(20)로 냉각수를 유입하게 된다.

이어, 상기 측정탱크(20)의 냉각수 레벨이 하이(High)레벨로 되면 제1솔레노이드밸브(10')를 오프(Off)시키고 제2솔레노이드밸브(30')를 온(On)시켜 측정탱크(20)내 가스를 설정시간 동안 가스검출기(40)로 유입시켜 발생된 가스 양을 측정한 후 설정 시간 경과 시 다시 제2솔레노이드밸브(30')를 오프(Off)시켜준다.

이때, 상기 가스검출기(40)에서 측정된 가스 농도는 컨버터(40a)를 통해 DAS(50)로 보내 DCP(60)의 표시부(60b)에서 수치로 환산하여 실험자에게 알려주게 되는데 만약, 측정된 가스 양이 설정 값을 넘어서는 경우에는 DCP(60)의 경고부(60a)를 통해 실험자에게 알려주게 된다.

이후, 상기 제2솔레노이드밸브(30')가 오프(Off)되면 제3솔레노이드밸브(80')를 온(On)시킴과 동시에 워터 펌프(80)를 온(On)시켜 측정탱크(20)의 냉각수 레벨이 로우(Low)될 때까지 다시 엔진(E)쪽으로 공급시키게 된다.

이때, 이와 같은 실험 과정은 실험자에 의해 필요시 DAC(50)를 통해 언제든지 인터럽트(Interrupt)될 수 있게 됨은 물론이다.

이와 같이, 본 발명은 엔진(E)의 작동 시 엔진에서 누출되는 가스양을 지속적으로 모니터링(Monitering)하게 됨은 물론 실험 중 측정 가스 양이 위험 수준을 넘어서는 경우 즉시 실험을 중단할 수 있어 엔진(E)을 보호할 수 있게 됨은 물론이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 엔진과 라디에이터의 냉각수 순환 경로상에 냉각수를 배출시켜 냉각수에 포함된 가스를 측정하도록 가스검출기와 이를 분석하고 표시하는 DAS와 DCP를 구비하여, 엔진과 라디에이터를 순환하는 냉각수와 함께 배출되는 가스를 지속적으로 모니터링하여 발생 가스량에 따라 신속하고 적절히 대응해 엔진 고장을 방지함은 물론 자동이나 수동으로 실험과정을 수행할 수 있는 편리함이 있는 효과가 있게 된다.

Claims

엔진(E)으로 냉각수를 순환시키는 라디에이터(R)로부터 배출되는 냉각수가 배출라인(10)을 통해 유입되는 측정탱크(20)와, 이 측정탱크(20)로 냉각수와 함께 유입된 누출 연소가스를 포집라인(30)을 통해 유입시켜 그 양을 측정하는 가스검출기(40), 이 가스검출기(40)의 측정 신호를 컨버터(40a)를 거쳐 분석하는 DAS(50), 이 DAS(50)를 통해 판단된 신호에 따라 누출가스에 대한 정보를 알려주는 DCP(60) 및 상기 DAS(50)의 제어에 따라 측정탱크(20)의 냉각수를 공급라인(70)을 통해 엔진(E)으로 공급하는 펌프(80)로 이루어진 차량 엔진의 연소가스 누출 실험시스템.
제 1항에 있어서, 상기 각 라인(10,30,70)상에는 DAS(50)의 제어에 따라 온(On)·오프(Off)되어 그 통로를 개·폐하는 솔레노이드밸브(10',30',80')가 각각 구비되어진 것을 특징으로 하는 차량 엔진의 연소가스 누출 실험시스템.
제 1항에 있어서, 상기 라디에이터(R)와 측정탱크(20)사이를 연결하는 배출라인(10')에는 배출되는 냉각수를 바이패스시켜주는 보조탱크(20')가 연결되어진 것을 특징으로 하는 차량 엔진의 연소가스 누출 실험시스템.
제 1항에 있어서, 상기 측정탱크(20)에는 유입된 냉각수에 의한 레벨을 측정하는 레벨게이지(20a)가 구비됨과 더불어 과도한 냉각수 유입 시 외부로 배출하기 위한 드레인밸브(D)가 구비되어진 것을 특징으로 하는 차량 엔진의 연소가스 누출 실험시스템.
제 1항에 있어서, 상기 DCP(60)에는 DAC(50)로부터 전송된 신호에 따라 측정된 누출가스 양이 설정 값을 초과할 때 이를 경고하기 위한 경고부(60a)와, 연속적으로 측정된 누출가스 양을 알려주는 표시부(60b)로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량 엔진의 연소가스 누출 실험시스템.
제 1항에 있어서, 상기 밸브(10',30',80')와 펌프(80)는 DAC(50)를 통해 제어되어 설정된 로직에 따라 자동으로 작동될 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 차량 엔진의 연소가스 누출 실험시스템.