KR101393536B1 - 폐열을 이용한 구동수단용 인젝터 아이싱 방지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐열을 이용한 구동수단용 인젝터 아이싱 방지장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 구동수단에서 발생되는 엔진의 발열 및 배기가스열이 흡기 매니폴드에 전달되도록 장치를 구성함으로써, 상기와 같은 폐열을 통해 흡기 매니폴드를 통해 흡입되는 외기의 열에너지가 증가되도록 하여, 연료를 분사하는 인젝터 단부에서 발생되는 결빙현상이 방지될 수 있도록 하고, 더불어, 폐열의 열교환 면적을 증대시키기 위해 흡기 매니폴드에 열교환기를 더 구비할 수 있는 폐열을 이용한 구동수단용 인젝터 아이싱 방지장치에 관한 것이다.

Description

폐열을 이용한 구동수단용 인젝터 아이싱 방지장치{An apparatus for preventing icing of injector using waste heat of vehicle}

본 발명은 구동수단에서 발생되는 다양한 폐열을 이용하여, 흡기 매니폴드 내 인젝터 연료분사시 발생되는 결빙현상이 방지되도록 한 인젝터 아이싱 방지장치에 관한 것이다.

일반적으로, 엘피지(LPG) 엔진에 연료를 공급하는 방식은, 봄베(Bombe)에서 공급된 연료가 압력 센서 및 압력 조절기에 의해 믹서와 기화기를 거쳐서 기화되어 인젝터(를 통해 엔진에 공급하도록 하는 시스템으로 구성되어 있다. 상기 인젝터는 흡기 매니폴드에 삽입 장착되어 있으며, 하나의 연료공급관에 직렬로 연결되어 있다.

엘피지 자동차에서 시동 키를 온으로 한 후에는 연료가 인젝터에서 엔진으로 분사시 엘피지액이 액상에서 기상으로 변화되며, 이때 주위로부터 기화하기 위한 열을 빼앗기 때문에 이 기화열로 인하여 분사구가 영하로 냉각되는 현상이 발생한다.

이때, 흡입되는 공기의 수분이 분사구에 흡착되면 아이싱(Icing, 결빙)이 발생되며, 이 아이싱 조각이 엔진에 떨어져서 HC의 증가 및 엔진 알피엠(RPM)의 불안정 등이 발생하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 인젝터의 분사노즐 단부에서 발생되는 결빙현상을 방지하기 위해, 분사노즐의 형상 및 인젝터와 흡기 매니폴드 상호간의 결합형상을 다양하게 변형하지 않고, 구동수단(ex: 각종 차량)에서 발생되는 폐열, 즉 엔진에서 발산되는 엔진 발열 및 배출되는 배기가스의 열을 이용해 흡기 매니폴드에서 흡입되는 외기의 온도를 상승시켜 인젝터 분사노즐의 결빙현상을 방지할 수 있도록 한 폐열을 이용한 구동수단용 인젝터 아이싱 방지장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시 예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 수단으로서, 구동수단의 엔진(E)으로 연료를 연소시킬 외기를 흡입하는 흡기 매니폴드(10); 상기 흡기 매니폴드(10) 내부에 일단이 내설되도록 설치되어, 액상연료를 엔진의 흡기통로에 분사하는 인젝터(20); 상기 인젝터(20)에서 연료분사시, 인젝터(20)의 분사노즐(21) 일단에서 발생되는 결빙현상을 방지하기 위해, 구동수단 내 폐열을 흡기 매니폴드(10)로 순환시켜, 흡입되는 외기의 열에너지가 상승되도록 하는 폐열 공급부(30); 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 구동수단에서 발생되는 폐열을 이용하여 인젝터의 분사노즐에서 발생되는 결빙현상이 방지되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 인젝터 분사노즐에서 발생되는 결빙현상을 방지하기 위해, 인젝터 형상 또는 흡기 매니폴드와의 결합형상을 변경하지 않아도 되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 활용되지 못하는 구동수단의 폐열을 이용함으로써, 결빙현상 방지를 위한 외기 온도상승을 위한 별도의 장비가 필요없는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 폐열을 통해 유입되는 외기의 열에너지가 높아질수록 아이싱 억제효과가 증대되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 폐열을 이용한 구동수단용 인젝터 아이싱 방지장치를 나타낸 일실시예의 구성도.

본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 또, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다. 또한, "제 1(first)", "제 2(second)"와 같은 용어는 설명을 위해 본원 및 첨부 청구항들에 사용되고 상대적인 중요성 또는 취지를 나타내거나 의미하는 것으로 의도되지 않는다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래의 특징을 갖는다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이러한 본 발명에 따른 일실시예를 살펴보면,

구동수단의 엔진(E)으로 연료를 연소시킬 외기를 흡입하는 흡기 매니폴드(10); 상기 흡기 매니폴드(10) 내부에 일단이 내설되도록 설치되어, 액상연료를 엔진의 흡기통로에 분사하는 인젝터(20); 상기 인젝터(20)에서 연료분사시, 인젝터(20)의 분사노즐(21) 일단에서 발생되는 결빙현상을 방지하기 위해, 구동수단 내 폐열을 흡기 매니폴드(10)로 순환시켜, 흡입되는 외기의 열에너지가 상승되도록 하는 폐열 공급부(30); 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 폐열은 구동수단의 엔진에서 발산되는 엔진 발열 또는 연료연소 후 배출되는 배기가스의 열인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 흡기 매니폴드(10)는 폐열의 열에너지가 전달되는 열교환기(40)를 내주연에 설치하여 열교환면적이 확장되도록 함으로써, 흡입되는 외기의 열에너지가 상승되도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 열교환기(40)는 판형 열교환기로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폐열을 이용한 구동수단용 인젝터 아이싱 방지장치를 상세히 설명하도록 한다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 폐열을 이용한 구동수단용 인젝터 아이싱 방지장치는 흡기 매니폴드(10), 인젝터(20), 폐열 공급부(30)를 포함한다.

상기 흡기 매니폴드(10)는 구동수단(ex: 차량 등)의 엔진(E)으로 연료를 연소시킬 외기를 흡입하는 흡기파이프로써, 상기 외기가 유동될 수 있도록 내부가 길이방향으로 흡기통로(11)가 천공된 형상을 가진다. 이러한 상기 흡기 매니폴드(10)는 대게 다수의 흡기 파이프 묶음으로 이루어져, 흡기 또는 연료가 각 실린더에 골고루 분배되도록 하기 위한 것이다.

상기 인젝터(20)는 전술된 흡기 매니폴드(10)에 설치되는 것으로서, 연료(ex: 액상의 LPG 등)를 전술된 흡기 매니폴드(10)의 내부로 분사하기 위한 것이며, 이를 위한 상기 인젝터(20)의 일단인 분사노즐(21)은 흡기 매니폴드(10) 내부로 관통되어 내입되어 있는 형태가 되도록 한다.

이러한 상기 인젝터(20)의 경우, 연료가 분사될 시, 연료가 분사되는 분사노즐(21)의 단부에서는 주위 공기중 포함된 수분의 결빙으로 인하여, 인젝터(20)의 분사노즐(21) 단부가 결빙되는 현상이 발생된다. 본 발명에서는 이러한 상기 인젝터(20)의 결빙현상(Icing)을 방지하기 위해, 후술될 폐열 공급부(30)를 더 구비한다.

상기 폐열 공급부(30)는 전술된 흡기 매니폴드(10)의 외주연에 연통설치되는 것으로서, 더욱 자세히는 외기가 유입되는 흡기 매니폴드(10)의 일단부와 인젝터(20)의 사이에 설치될 수 있도록 한다.

이러한 상기 폐열 공급부(30)는 구동수단에서 발생되는 폐열을 흡기 매니폴드(10)로 순환시켜, 차량 내 버려지는 열이 흡기 매니폴드(10)의 내부로 전달되어, 상기 흡기 매니폴드(10)로 흡입되는 외기의 열에너지를 상승(외기의 온도를 상승)시키는 것이다.

이로써, 폐열로 인해 온도가 상승된 외기가, 흡기 매니폴드(10)의 길이방향으로 이동하면서, 흡기 매니폴드(10) 내부로 연료를 분사하는 인젝터(20)의 분사노즐(21)에서 발생되는 결빙현상을 방지할 수 있게 되는 것이다.

물론, 이러한 상기 폐열 공급부(30)를 통해 흡기 매니폴드(10)에 전달되는 폐열은 차량의 엔진(E)이 발산하는 엔진발열 또는 연료가 연소된 후 배출되는 배기가스의 열이 이에 해당되는데, 이러한 엔진발열의 경우, 상기 폐열 공급부(30)가 일단이 엔진(E)에 근접하게 설치되어 다양한 이송수단(ex: 블로워(Blower))에 의해 엔진(E)에서 발생되는 열이 흡기 매니폴드(10)로 전달되도록 하거나, 상기 배기가스열의 경우, 배기가스가 배출되는 배출관이 폐열 공급부(30)에 분지되어 연결되도록 바이패스시킴으로써, 배기가스 일부가 흡기 매니폴드(10) 내부로 유입될 수 있도록 하여, 배기가스의 열이 흡기 매니폴드(10)에 전달되도록 하면 되는 것이다. 물론, 본 발명에서 사용하는 폐열이라 함은 전술된 엔진발열 및 배기가스열뿐만 아니라, 차량에서 발생되는 각종열(차량의 다양한 구성품들에서 발생되는 발열 등)이 이에 해당이 될 수 있고, 이러한 열을 흡기 매니폴드(10) 내부에 전달하고자 하는 목적이라면, 전술된 블로워 및 상호간의 관 연결 외에 다양한 방법이 사용될 수 있음은 당연하다.

상기 열교환기(40)는 전술된 흡기 매니폴드(10) 내주연에 설치되는 것으로서, 전술된 폐열이 흡기 매니폴드(10)의 외측에서 열교환기(40)로 전달되도록 하여, 흡기 매니폴드(10) 내부에서의 열전달면적이 증가되도록 한 것이다.

즉, 상기 폐열 공급부(30)를 통해 흡기 매니폴드(10) 내로 폐열의 열이 전달되어 흡기 매니폴드(10)로 흡입되는 외기의 온도를 상승시키되, 상기 폐열이 열교환기(40)를 통해 폐열 공급부(30) 내로 전달되도록 하여 흡입되는 외기의 온도가 더 상승되도록 함으로써, 온도상승 효율이 증대되도록 한 것이다.

물론, 사용자의 실시예에 따라서는 상기와 같이 폐열 공급부(30)와 열교환기(40)를 함께 사용하는 것 외에, 폐열 공급부(30)나 열교환기(40) 하나만을 개별적으로 사용하는 실시예 또한 가능할 것이다.

더불어, 이를 위한 상기 열교환기(40)로 본 발명에서는 다수의 판재로 이루어진 판형 열교환기(상기 판형 열교환기는 공지된 기술이기에 자세한 설명은 생략한다.)가 사용되었지만, 사용자의 다양한 선택에 의해 판형 열교환기 외에 다른 열교환기로 대체 사용될 수도 있을 것이며, 흡기 매니폴드(10) 내에 설치되는 열교환기(40)의 개수 또한 다양하게 변경이 가능할 것이다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변경이 가능함은 물론이다.

10: 흡기 매니폴드 11: 흡기통로
20: 인젝터 21: 분사노즐
30: 폐열 공급부 40: 열교환기

Claims (4)

1. 구동수단의 엔진(E)으로 연료를 연소시킬 외기를 흡입하는 흡기 매니폴드(10);
   상기 흡기 매니폴드(10) 내부에 일단이 내설되도록 설치되어, 액상연료를 엔진의 흡기통로에 분사하는 인젝터(20);
   상기 인젝터(20)에서 연료분사시, 인젝터(20)의 분사노즐(21) 일단에서 발생되는 결빙현상을 방지하기 위해, 구동수단 내 폐열을 흡기 매니폴드(10)로 순환시켜, 흡입되는 외기의 열에너지가 상승되도록 하는 폐열 공급부(30);로 이루어지며,
   상기 폐열은 구동수단의 엔진에서 발산되는 엔진 발열 또는 연료연소 후 배출되는 배기가스의 열이 사용되며,
   상기 흡기 매니폴드(10)는 폐열의 열에너지가 전달되는 열교환기(40)를 내주연에 설치하여 열교환면적이 확장되도록 함으로써, 흡입되는 외기의 열에너지가 상승되도록 하며,
   상기 열교환기(40)는 판형 열교환기로 이루어지며,
   상기 엔진 발열을 사용하는 경우, 상기 폐열 공급부(30) 일단이 엔진(E)에 근접하게 설치되어 이송수단에 의해 엔진(E)에서 발생되는 열이 흡기 매니폴드(10)로 전달되도록 하고, 상기 배기가스의 열을 사용하는 경우, 배기가스가 배출되는 배출관이 폐열 공급부(30)에 분지되어 연결되도록 바이패스시킴으로써, 배기가스 일부가 흡기 매니폴드(10) 내부로 유입될 수 있도록 하여, 배기가스의 열이 흡기 매니폴드(10)에 전달되도록 하며,
   상기 폐열 공급부(30)와 열교환기(40)는 함께 사용되거나, 또는 폐열 공급부(30)나 열교환기(40) 하나만이 개별적으로 사용가능한 것을 특징으로 하는 폐열을 이용한 구동수단용 인젝터 아이싱 방지장치.
   
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