KR100599274B1

KR100599274B1 - 엘피지 엔진에서의 연료분사 시스템의 역화방지장치

Info

Publication number: KR100599274B1
Application number: KR1020030100268A
Authority: KR
Inventors: 유재웅
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2003-12-30
Filing date: 2003-12-30
Publication date: 2006-07-14
Also published as: KR20050068624A

Abstract

본 발명은 흡기 매니폴드의 출구에 차단밸브를 설치하고 흡기밸브와 연동하여 개폐되도록 함으로써 역화현상(back fire)을 방지할 수 있는 엘피지 엔진에서의 연료분사 시스템의 역화방지장치에 관한 것으로서, 흡기 매니폴드의 출구쪽에 구비된 중심축에서 회전하면서 개폐작용을 하도록 설치된 차단밸브와, 연소실의 흡기밸브와 연동하여 개폐될 수 있도록 캠축에 구비된 기어와 구동축에 구비된 기어 및 체인으로 이루어진 구동장치로 구성된다.

본 발명에 의하면, 흡기 매니폴드내의 역화현상을 방지할 수 있고, 궁극적으로 흡기계통의 부품을 알루미늄 재질로 할 필요없이 가솔린 엔진과 같은 플라스틱 재질로 할 수 있기 때문에 제조비용 감소 및 엔진의 경량화에 기여할 수 있는 효과를 갖는다.

엘피지 엔진, 흡기 매니폴드, 차단밸브, 역화현상

Description

엘피지 엔진에서의 연료분사 시스템의 역화방지장치{Apparatus for back fire prevention in fuel injection system of L.P.G engine}

도 1은 종래의 엘피지 엔진의 연료분사 시스템을 나타내는 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 엘피지 엔진에서의 연료분사 시스템의 역화방지장치를 나타내는 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 차단밸브의 구동장치를 나타내는 개략도,

도 4는 본 발명에 따른 엘피지 엔진에서의 연료분사 시스템의 역화방지장치의 작동상태를 나타내는 작동상태도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 엘피지 엔진 50: 캠축

12: 흡기밸브 13: 로커암

20: 인젝터 22: 연료라인

24: 제어밸브 26: 베이퍼라이저

27: 연료공급관 28: 저장탱크

30: 흡기 매니폴드 31: 출구

32: 스로틀 밸브 34: 스로틀 바디

36: 에어클리너 40: 차단밸브

41: 구동축 42, 44: 기어

46: 체인 50: 캠축

52: 캠 53: 스프로켓

본 발명은 엘피지 엔진에서의 연료분사 시스템의 역화방지장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 흡기 매니폴드의 출구에 차단밸브를 설치하고 흡기밸브와 연동하여 개폐되도록 함으로써 역화현상(back fire)을 방지할 수 있는 엘피지 엔진에서의 연료분사 시스템의 역화방지장치에 관한 것이다.

일반적으로, 엘피지 엔진은 가솔린 엔진과 달리 엘피지 가스를 공기와 함께 흡입하여 연소실 내에서 폭발시키는 구조로서, 최근에는 경제성을 이유로 엘피지 엔진이 급격히 증가하는 추세이다.

종래의 엘피지 엔진의 연료분사 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 공기에 포함된 미세한 이물질을 제거하는 에어 클리너(36)와, 흡입공기의 양을 조절하는 스로틀 밸브(32)와, 연료인 엘피지 가스를 분무하는 인젝터(20)와, 연료를 대기압 상태로 변화시키는 베어퍼라이저(26) 및 엘피지 가스를 저장하는 저장탱크(28)로 구성된다.

상기 저장탱크(28)에 저장된 엘피지 연료는 연료공급관(27)을 통해 베이퍼라이저(26)에 보내져 상기 베이퍼라이저(26)에서 대기압의 압력으로 낮아진 후 인젝 터(20)에서 분사됨으로써, 스로틀 밸브(32)를 통해 유입된 공기와 혼합되어 혼합기를 형성한다.

즉, 엘피지 엔진에서는 연료가 가스상태로 분사되므로 확산이 자유로워 흡기 매니폴드(30)쪽으로 역류되고, 그 일부가 흡기 매니폴드(30)내에 충진된 상태로 남아 있는다.

따라서, 엘피지 엔진에서는 인젝터(20)에서 상기 흡기 매니폴드(30) 내에 충진되어 있는 잔여분의 연료만큼 분사되는 연료량을 보상시켜야 한다.

한편, 상기와 같은 흡기 매니폴드내에 충진되어 있는 연료가스의 잔여량은 역화현상(back fire)의 하나의 원인이 되고, 상기와 같은 역화현상(back fire)이 일어나면 흡기 매니폴드내의 연료 잔여량에 의해 2차적 발화가 일어나므로 에어 클리너 등 흡기계통의 엔진 부품이 크게 손상되는 문제점이 있다.

보통 가솔린 엔진에서는 흡기계통 부품을 플라스틱 재질로 형성하지만, 엘피지 엔진에서는 역화현상(back fire)으로 인해 플라스틱 부품들이 그 압력을 견디지 못하게 터지거나 깨져버리기 때문에 알루미늄 재질로 형성되므로 엔진의 제조비용 및 중량이 상승되는 문제점도 또한 발생된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 흡기 매니폴드 내로의 역화현상을 방지할 수 있는 엘피지 엔진에서의 연료분사 시스템의 역화방지장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 인젝터에 분사된 가스상태의 연료와 스로틀 밸브를 통해 공급된 공기가 흡기 매니폴드에서 혼합기를 형성하도록 구성된 엘피지 엔진의 연료분사시스템에 있어서, 상기 흡기 매니폴드의 출구쪽에 구동축과 작동판으로 이루어진 차단밸브가 설치되고, 상기 차단밸브의 구동축에 기어가 구비되며, 이 기어와 기어비가 동일한 기어가 캠축에 구비되고, 상기 두 기어가 체인으로 연결되어, 상기 차단밸브가 흡기밸브와 동일하게 개폐되도록 된 것을 특징으로 한다.

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이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 엘피지 엔진에서의 연료분사 시스템의 역화방지장치를 나타내는 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 차단밸브의 구동장치를 나타내는 개략도이며, 도 4는 본 발명에 따른 엘피지 엔진에서의 연료분사 시스템의 역화방지장치의 작동상태를 나타내는 작동상태도이다.

본 발명에 따른 엘피지 엔진에서의 연료분사 시스템의 역화방지장치는 도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 흡기 매니폴드(30)의 출구(31)쪽에 설치되는 차단밸브(40)와, 상기 차단밸브(40)가 흡기밸브(12)의 캠축(50)과 연동되어 회전되도록 동력을 제공하기 위해 설치된 구동장치로 구성된 것이다.

더욱 상세히 설명하면, 상기 차단밸브(40)는 흡기 매니폴드(30)의 양 측벽에 설치된 구동축과, 상기 구동축에 부착된 원판 형태의 작동판으로 이루어져 있는 것으로서, 흡기밸브(12)가 닫히는 시기에 상기 흡기 매니폴드(30)의 출구(31)를 폐쇄시키고, 흡기밸브(12)가 열리는 시기에 상기 흡기 매니폴드(30)의 출구(31)를 개방시키는 기능을 갖고 있다.

따라서, 상기 차단밸브(40)는 연소실의 흡기밸브(12)와 연동되어 회전할 필요가 있게 된다.

상기와 같이 차단밸브(40)의 개폐시기와 흡기밸브(12)의 개폐시기를 연동시키는 이유는, 혼합가스가 상기 흡기 매니폴드(30) 내로 역류되어 연료의 잔여분이 충진되는 것을 방지하고자 함이다.

한편, 상기 구동장치는 도 3에 도시된 바와 같이, 캠축(50)에 구비된 기어(44)와, 차단밸브(40)의 구동축(41)에 구비된 기어(42) 및 상기 양쪽 기어(42,44)를 연결하는 체인(46)으로 구성된다. 이때 상기 양쪽 기어(42,44)의 기어비는 1:1이다.

먼저 캠축(50)의 작용관계를 살펴보면, 상기 캠축(50)은 그 일단부에 구비된 스프로켓(53)에 연결된 타이밍 벨트를 통해 크랭크축의 회전력을 제공받으면서, 흡배기 밸브의 개폐작용을 작동시키는 장치이다.

즉, 상기 캠축(50)은 회전되면서 캠축(50)에 형성된 편심된 형태의 캠(52)과 이에 접촉된 로커암에 의해 흡배기 밸브의 개폐시기를 조절한다.

따라서, 상기 캠축(50)에 기어(44)를 구비시키고 차단밸브(40)의 구동축(41)에 기어(42)를 구비시킨 후 상기 양쪽 기어(42,44)를 체인(46)에 의해 연결시키면, 상기 차단밸브(40)의 구동축(41)은 상기 캠축(50)과 연동되어 같은 속도로 회전되므로, 상기 흡기밸브의 개폐시기와 상기 차단밸브(40)의 개폐시기는 일치하게 되는 것이다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 작용을 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

흡입행정시에는 도 4b에 도시된 바와 같이, 캠축(50)에 의해 흡기밸브(12)가 열림과 동시에 흡기 매니폴드(30)의 차단밸브(40)가 열려서, 외부공기가 연소실 내로 흡입되는 시기에 인젝터(20)에서 가스상태의 엘피지 연료가 분사된다.

이는, 도 3a에 도시된 것처럼, 상기 차단밸브(40)의 구동축(41)의 기어(42)가 캠축(50)의 기어(44)에 체인(46)에 의해 연결되어 있기 때문에 차단밸브(40)의 개폐시기는 흡기밸브(12)의 개폐시기와 동일해지는 것이다.

상기와 같은 흡입행정시에는 비록 상기 차단밸브(40)가 열려있더라도 상기 흡기 매니폴드(30)내의 공기흐름이 연소실쪽으로 이동중인 상태이므로, 인젝터(20)에서 분사된 연료가스가 흡기 매니폴드(30)내로 유입되지는 않는다.

그 후, 압축 행정시에는 도 4a에 도시된 바와 같이, 캠축(50)에 의해 흡기밸브(12)가 닫힘과 동시에 흡기 매니폴드(30)의 차단밸브(40)도 닫히므로, 연소실내의 연료 혼합기가 흡기 매니폴드(30)내로 역류되는 것이 방지된다.

상기와 같은 차단밸브(40)의 작동에 의해 흡기 매니폴드(30)내에 연료가스의 잔여량이 충진되는 것이 방지되고, 상기 흡기 매니폴드(30)내에는 오직 공기만이 존재하게 된다.

즉, 흡기밸브(12)가 열린 상태에서만 흡기 매니폴드(30)의 출구(31)쪽 차단밸브(40)가 열려 연료가스가 외부공기와 함께 연소실로 흡입되므로 흡기 매니폴드(30)에 연료가스가 충진되지 못하는 것이다.

따라서, 폭발 행정시에 실화에 의해 역화(back fire)현상이 발생하더라도, 1차적으로 상기 차단밸브(40)에 의해 화염이 흡기 계통으로 번지는 것을 방지할 수 있고, 설령 화염이 흡기 매니폴드(30)에까지 이르더라도 흡기 매니폴드(30)의 내부에는 연료가스가 존재하지 않고 공기만 존재하므로 2차적 발화를 방지할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형실시가 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 기술사상은 상기한 실시예에 한정되지 아니한다.

상술한 본 발명에 따른 엘피지 엔진에서의 연료분사 시스템의 역화방지장치에 의하면, 흡기밸브와 연동되어 작동되는 차단밸브에 의해 흡기 매니폴드내에 연료가스 잔류분이 충진되는 것이 방지됨으로써 흡기 매니폴드내의 역화현상을 방지할 수 있는 효과를 갖는다.

궁극적으로 본 발명은 역화현상에 의한 흡기 계통의 엔진부품의 손상이 방지되므로, 흡기계통의 부품을 알루미늄 재질로 할 필요없이 가솔린 엔진과 같이 플라스틱 재질로 할 수 있기 때문에 제조비용 감소 및 엔진의 경량화에 기여할 수 있는 효과를 갖는다.

Claims

인젝터에 분사된 가스상태의 연료와 스로틀 밸브를 통해 공급된 공기가 흡기 매니폴드에서 혼합기를 형성하도록 구성된 엘피지 엔진의 연료분사시스템에 있어서,

상기 흡기 매니폴드의 출구쪽에 구동축과 작동판으로 이루어진 차단밸브가 설치되고,

상기 차단밸브의 구동축에 기어가 구비되며, 이 기어와 기어비가 동일한 기어가 캠축에 구비되고,

상기 두 기어가 체인으로 연결되어,

상기 차단밸브가 흡기밸브와 동일하게 개폐되도록 된 것을 특징으로 하는 엘피지 엔진에서의 연료분사 시스템의 역화방지장치.
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