KR20000045745A - 엘피지 자동차용 베이퍼라이저의 히팅구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 LPG 자동차용 베이퍼라이저의 히팅구조에 관한 것으로서, LPG 자동차용 엔진(1)의 배기파이프(9) 일측으로부터 상기 베이퍼라이저(6)의 일측으로 연결된 제 1연결관(30)과; 상기 제 1연결관(30)이 베이퍼라이저(6)의 내부를 거치고 상기 베이퍼라이저(6)의 타측으로부터 배기파이프(9)로 연결된 제 2연결관(31)과; 상기 제 1연결관(30)의 입구측에 설치된 개폐밸브(33)와; 상기 제 2연결관(31)과 배기파이프(9)의 연결부위에 설치되어서 배기가스가 일방향으로만 유동하도록 하는 체크밸브(33)와; 상기 엔진내의 냉각수 수온을 감지하는 수온스위치로부터 상기 냉각수의 온도를 신호로 인가받아서 상기 냉각수의 온도가 설정값 이하이면, 상기 개폐밸브(33)에 개방신호를 인가하고, 상기 냉각수의 온도가 설정값 이상이면, 상기 개폐밸브(33)에 차단신호를 인가하는 ECM(34);을 포함하여 구성된 LPG 자동차용 베이퍼라이저의 히팅구조를 제공함으로써, LPG 자동차의 냉간시동시 베이퍼라이저에 고온의 배기가스를 순환시켜 충분히 가열시켜서 상기 베이퍼라이저가 액체 LPG를 제대로 기화시키게 됨으로써, 불완전연소에 따른 엔진성능의 저하를 방지할 수 있게 되는 효과가 있다.

Description

엘피지 자동차용 베이퍼라이저의 히팅구조

본 발명은 LPG 자동차용 베이퍼라이저의 히팅구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 LPG 자동차의 냉간운전시 상기 LPG 자동차용 베이퍼라이저를 보다 신속하게 히팅시켜서 액체의 LPG를 보다 확실하게 기화하도록 함으로써, 결국 LPG 자동차의 운전성능을 향상시키도록 한 LPG 자동차용 베이퍼라이저의 히팅구조에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차는 연료와 공기가 혼합된 혼합기를 연소시키면서 동력을 얻게 되는데, 종래에는 가솔린과 디젤을 주로 연료로 사용하였으나, 최근에는 그 가격이 저렴하고, 배기가스중 일산화탄소의 함유량이 적은 등의 장점이 있는 LPG(Liquified Petroleum Gas)연료를 사용하는 자동차가 증가되고 있는 추세에 있다.

잘 알다시피, 상기 LPG는 원유를 정제하는 도중에 나오는 부산물의 하나로서 프로판과 부탄이 주성분이며, 이에 프로틸렌과 브틸렌등이 포함된 혼합물로서, 냉각이나 가압에 의해 쉽게 가압되고 가열이나 감압에 의해 쉽게 기화하는 특성을 가지고 있으며, 기체화된 것은 공기의 약 1.5∼2배 정도 무겁다.

첨부된 도면 도 1은 일반적인 LPG 자동차의 연료공급계통을 나타낸 분해사시도이고, 도 2는 일반적인 LPG 자동차의 연료공급계통을 나타낸 계통흐름도이다.

도시된 바와같이, 상기와 같은 LPG는 이 연료를 저장하는 연료탱크(3)에서 기체 및 액체상태로 유출되어 프리히터(5)와 베이퍼라이저(6) 및 메인호스(7)를 거쳐서 흡기계통을 거친 공기와 믹서(8)에서 혼합한 후, 엔진(1)의 연소실(2)로 공급되게 된다.

상기 연료탱크(3)에 저장되어 있는 연료중 엔진의 냉각수 수온이 낮을 경우에는 기화되어 있는 LPG를 사용하는 것이 시동성이 양호하며, 시동 후에는 양호한 주행성능을 얻기 위해 액체 LPG의 공급이 필요하다.

이에 관하여는 후술하기로 한다.

첨부된 도면에서 미설명부호 (4)는 냉각수의 수온에 따라 연료탱크내의 기체 LPG와 액체 LPG를 선택적으로 베이퍼라이저에 공급하는 LPG 솔레노이드 밸브이다.

상기 베이퍼라이저는(6) 액체 LPG에 소정의 증발잠열을 공급하여 일정한 압력을 지닌 기체 LPG로 전환시키는 장치로서, 가솔린 엔진의 기화기에 해당되고, LPG를 감압 기화시켜 일정한 압력으로 유지시키며 엔진의 부하 증감에 따라 기화량을 조절한다.

즉, 연료탱크(3)에 포함되어 있는 기체 LPG만을 사용하면 혹한시에 시동성을 대폭 향상시킬 수 있으나 고속시에는 엔진이 필요로 하는 연료량에 비해 연료탱크내에 액체 LPG가 기체 LPG로 변화되는 양이 적기 때문에 연료 부족 현상을 일으켜 엔진의 출력이 저하되며 정상 주행이 불가능하게 된다.

또한, 기체 LPG만을 사용하자면 연료탱크(3)의 용량을 크게 하여야 하므로써, 상기 베이퍼라이저(6)는 액체 LPG를 강제적으로 증발시켜서 엔진(1)에 필요로 하는 기체 LPG를 공급하는 기능을 담당하게 된다.

이러한 베이퍼라이저(6)는 상기와 같이 액체 LPG를 강제적으로 증발시키는 것으로, 이와 같은 작용은 엔진의 냉각수에 의하여 이루어진다.

첨부 도면 도 3은 상기 베이퍼라이저에 냉각수가 순환하게 되는 구조를 도시한 도면이다.

잘 알다시피, LPG 자동차의 엔진 또한, 가솔린 엔진등과 같이 엔진의 과열을 방지하기 위한 냉각수가 순환되며, 자동차의 냉간시동시 이 냉각수는 엔진내부를 순환하여 적정온도로 웜웝된 후, 적정온도를 넘어서면 냉각장치를 거쳐 냉각되어 다시 엔진내부로 순환되는 구조로 이루어져 있다.

즉, 자동차의 냉간시동시 저온이던 냉각수가 적정온도로 가열되면 상기 엔진(1)의 일측에 설치된 서머스텟 하우징(10)내의 서머스텟(11)이 개방되고, 이에따라 냉각수는 라디에이터 상부호스(12)를 거쳐 라디에이터(13)를 통과하면서 냉각팬(15)에 의해 냉각된 후, 라디에이터 하부호스(14)와, 워터 파이프(16)를 거치고 다시 워터펌프(미도시됨)에 의해 엔진(1)내로 유입된다.

그런데, 이때 상기 워터파이프(16)의 일측에는 베이퍼라이저(6)와 연결되는 베이퍼라이저 리턴 호스(17)가 구비되며, 상기 베이퍼라이저(6)의 일측에는 베이퍼라이저 출구 호스(18)가 엔진(1)과 연결되어 있다.

따라서, LPG 자동차의 냉간시동시 엔진(1)내의 냉각수가 적정온도를 넘어서면, 서머스텟(11)이 열리면서 가열된 냉각수는 라디에이터(13)를 거쳐 냉각된 후, 다시 워터파이프(16)를 거쳐 워터펌프에 의해 엔진(1)으로 유입되고, 일부분은 상기 워터파이프(16)의 일측에 연결된 베이퍼라이저 리턴 호스(17)를 통해 베이퍼라이저(6)로 유입되어 상기 베이퍼라이저(6)에 증발잠열을 제공하게 된다.

그리고, 상기 베이퍼라이저(6)에 유입된 냉각수는 상기 베이퍼라이저(6)의 냉각수 통로(미도시됨)를 순환한후 다시 상기 베이퍼라이저 출구 호스(18)를 거쳐 엔진(1)내로 유입되는 순환구조를 가지게 된다.

이와 같이 냉각수의 순환구조에 의하여 베이퍼라이저(6)가 증발잠열을 제공받아 액체의 LPG를 기화시키게 되는 것이다.

그러나, 어떤 운전 조건하에서는 상기 베이퍼라이저(6)로 순환되는 엔진 냉각수의 가열만으로는 충분한 증발잠열을 공급할 수 없으므로 LPG의 일부가 기화되지 못하여 여러 가지 작동 불량을 초래하는 경우가 있었다.

이에, 도 2에 도시된 바와같이 베이퍼라이저(6) 직전에 LPG를 가열하여 LPG의 일부 또는 전부를 기화시켜 베이퍼라이저(6)에 공급하기 위하여 프리히터(5)를 설치하여 이러한 문제를 해결하였다.

그러나, 상기 프리히터 또한 가스통로 아래에 벽을 사이에 두고 순환하는 냉각수에 의해 가열되어 베이퍼라이저에 증발잠열을 공급하는 것이므로, 자동차의 냉간시동시에는 냉각수가 베이퍼라이저 뿐만 아니라 상기 프리히터 가스통로 아래로 순환하지 못하게 되는 바, 상기와 같이 LPG 자동차의 냉간시동시에는 상기 프리히터가 그 역할을 수행하지 못하게 된다.

따라서, 상기 LPG 자동차의 냉간시동시 연료탱크내의 기체 LPG양이 적어서 액체 LPG가 공급되는 경우에는 상기 베이퍼라이저가 액체 LPG를 제대로 기화시키지 못하여 불완전연소가 발생하게 됨으로써, 결국 엔진성능이 저하되는 문제점이 있었다.

이에, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서, LPG 자동차의 냉간시동시 배기가스의 고열로 인하여 베이퍼라이저를 신속히 히팅시켜 액체의 LPG를 보다 확실하게 기화시키도록 함으로써, 결국 LPG 자동차의 운전성능을 향상시키도록 한 LPG 자동차용 베이퍼라이저의 히팅구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 LPG 자동차용 엔진의 냉간시동시 상기 엔진내부를 순환하는 냉각수가 적정온도로 가열되면, 라디에이터를 거쳐 베이퍼라이저를 순환하여 상기 베이퍼라이저에 증발잠열을 제공함으로써, 상기 베이퍼라이저가 액체 LPG를 기화시키도록 하는 LPG 자동차용 베이퍼라이저의 히팅구조에 있어서, 상기 LPG 자동차용 엔진의 배기파이프 일측으로부터 상기 베이퍼라이저의 일측으로 연결된 제 1연결관과; 상기 제 1연결관이 베이퍼라이저의 내부를 거치고 상기 베이퍼라이저의 타측으로부터 배기파이프로 연결된 제 2연결관과; 상기 제 1연결관의 입구측에 설치된 개폐밸브와; 상기 제 2연결관과 배기파이프의 연결부위에 설치되어서 배기가스가 일방향으로만 유동하도록 하는 체크밸브와; 상기 엔진내의 냉각수 수온을 감지하는 수온스위치로부터 상기 냉각수의 온도를 신호로 인가받아서 상기 냉각수의 온도가 설정값 이하이면, 상기 개폐밸브에 개방신호를 인가하고, 상기 냉각수의 온도가 설정값 이상이면, 상기 개폐밸브에 차단신호를 인가하는 ECM;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

도 1은 일반적인 LPG 자동차의 연료공급계통을 도시한 분해사시도,

도 2는 일반적인 LPG 자동차의 연료공급계통을 도시한 계통흐름도,

도 3은 일반적인 LPG 자동차용 베이퍼라이저의 히팅구조를 도시한 분해사시도,

도 4는 본 발명에 의한 LPG 자동차용 베이퍼라이저의 히팅구조를 도시한 계통흐름도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

6 : 베이퍼라이저 9 : 배기파이프

17 : 베이퍼라이저 리턴 호스 18 : 베이퍼라이저 출구 호스

30 : 제 1연결관 31 : 제 2연결관

32 : 개폐밸브 33 : 체크밸브

34 : ECM

이하, 본 발명의 바람직한 일실시예를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

종래에 있어서와 동일한 부분에 대하여는 동일부호를 부여하여 설명하고, 그 반복되는 설명은 생략한다.

첨부 도면 도 4는 본 발명에 의한 LPG 자동차용 베이퍼라이저의 히팅구조를 도시한 계통흐름도이다.

도시된 바와같이, LPG 자동차의 엔진(1)에 있어서, 연소된 배기가스가 배출되는 배기파이프(9)의 일측으로부터 베이퍼라이저(6) 일측으로 제 1연결관(30)이 연결되어 있고, 상기 베이퍼라이저(6)의 타측으로부터 상기 배기파이프(9)으로 제 2연결관(31)이 연결되어 있다.

그리고, 도시하지는 않았지만 상기 제 1연결관(30)과 제 2연결관(31)은 베이퍼라이저(6)내를 순환하는 구조로 연결되어 있다.

이때, 상기 배기파이프(9)에 각각 그 일단이 연결되는 제 1연결관(30) 및 제 2연결관(31)은 상기 제 1연결관(30)이 엔진(1)측에서 가까운측에 연결하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제 1연결관(30)의 입구측에는 개폐밸브(32)가 설치되어 있고, 이 개폐밸브(32)는 엔진(1)내의 냉각수 온도를 감지하는 수온스위치(미도시됨)와 회로연결된 ECM(34)과 역시 회로연결되어 있다.

이 경우 상기 개폐밸브(32)는 ECM(34)으로부터 신호를 인가받아 전기적으로 작동하는 솔레노이드 밸브로 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제 2연결관(31)과 배기파이프(9)의 연결부위에는 배기가스가 일측방향으로만 즉, 배기파이프(9)측으로만 유동하도록 하는 체크밸브(33)가 설치되어 있다.

따라서, LPG 자동차의 냉간시동시 연료탱크(3)내에 존재하는 기체 LPG가 베이퍼라이저(6)를 거쳐 흡기와 믹서(8)에서 혼합된 후, 엔진(1)의 연소실(2)로 공급되어 연소되고, 이와같이 연소된 배기가스가 배기파이프(9)을 통해 배출될 때, 엔진(1)내의 냉각수는 저온상태를 유지하고 있으므로 수온스위치는 냉각수가 저온이라는 신호를 ECM(34)에 인가하게 된다. 이와같이 수온스위치로부터 냉각수가 적정온도(ECM에 설정된 온도)이하라는 신호를 인가받은 ECM(34)은 상기 배기파이프(9)의 일측에 그 일단이 연결되어진 제 1연결관(30)의 입구측에 설치되어 있는 개폐밸브(32)에 개방신호를 인가하게 된다.

따라서, 상기 배기파이프(9)을 통해 배출되는 배기가스중 일부가 상기 제 1연결관(30)을 통해 베이퍼라이저(6)로 유동하여 상기 베이퍼라이저(6)내부를 순환하게 되며, 이때 상기 배기가스는 고온이므로, 상기 베이퍼라이저(6)에 증발잠열을 제공하게 된다.

따라서, 최초의 냉간시동시 연료탱크(3)로부터 공급된 기체 LPG가 모두 소모되고 액체 LPG가 공급되면 상기와 같이 고온의 배기가스에 의해 액체 LPG가 기화되게 되는 것이다.

이와 같이 베이퍼라이저(6)의 내부를 순환하여 증발잠열을 제공한 배기가스는 다시 제 2연결관(31)을 통해 배기파이프(9)로 흘러 외부로 배출되게 된다.

이때, 상기 제 2연결관(30)과 배기파이프(6)와의 연결부위에는 상기 배기가스가 베이퍼라이저(6)측에서 배기파이프(9)측으로만 유동하도록 하는 체크밸브(33)가 설치되어 있으므로, 상기 배기파이프(9)를 유동하는 배기가스는 상기 제 2연결관(31)으로 유입되지 못하게 된다.

한편, 상기 LPG 자동차의 냉간시동후 엔진(1)이 충분히 웜업되어서 냉각수가 적정온도를 넘어서게 되면, 고온의 냉각수가 베이퍼라이저(6)로 유동하여 증발잠열을 제공하게 되므로써, 이 경우에 수온스위치로부터 냉각수의 온도가 적정온도 이상이라는 신호를 ECM(34)이 받으면, 상기 ECM(34)은 이 신호를 제 1연결관(30)에 설치된 개폐밸브(32)에 인가하여 상기 개폐밸브(32)가 닫히도록 함으로써, 배기가스가 베이퍼라이저(6)로 순환하는 것을 차단하게 된다.

이상에서 설명한 바와같이, 본 발명에 따른 LPG 자동차용 베이퍼라이저의 히팅구조에 따르면, LPG 자동차의 냉간시동시 베이퍼라이저에 고온의 배기가스를 순환시켜 충분히 가열시켜서 상기 베이퍼라이저가 액체 LPG를 제대로 기화시키게 됨으로써, 불완전연소에 따른 엔진성능의 저하를 방지할 수 있게 되는 효과가 있다.

Claims (1)

1. LPG 자동차용 엔진(1)의 냉간시동시 상기 엔진(1)내부를 순환하는 냉각수가 적정온도로 가열되면, 라디에이터(13)를 거쳐 베이퍼라이저(6)를 순환하여 상기 베이퍼라이저(6)에 증발잠열을 제공함으로써, 상기 베이퍼라이저(6)가 액체 LPG를 기화시키도록 하는 LPG 자동차용 베이퍼라이저의 히팅구조에 있어서,

   상기 LPG 자동차용 엔진(1)의 배기파이프(9) 일측으로부터 상기 베이퍼라이저(6)의 일측으로 연결된 제 1연결관(30)과;

   상기 제 1연결관(30)이 베이퍼라이저(6)의 내부를 거치고 상기 베이퍼라이저(6)의 타측으로부터 배기파이프(9)로 연결된 제 2연결관(31)과;

   상기 제 1연결관(30)의 입구측에 설치된 개폐밸브(33)와;

   상기 제 2연결관(31)과 배기파이프(9)의 연결부위에 설치되어서 배기가스가 일방향으로만 유동하도록 하는 체크밸브(33)와;

   상기 엔진내의 냉각수 수온을 감지하는 수온스위치로부터 상기 냉각수의 온도를 신호로 인가받아서 상기 냉각수의 온도가 설정값 이하이면, 상기 개폐밸브(33)에 개방신호를 인가하고, 상기 냉각수의 온도가 설정값 이상이면, 상기 개폐밸브(33)에 차단신호를 인가하는 ECM(34);을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 LPG 자동차용 베이퍼라이저의 히팅구조.