KR200142142Y1

KR200142142Y1 - 압축 천연가스 자동차의 연료분사장치

Info

Publication number: KR200142142Y1
Application number: KR2019960018775U
Authority: KR
Inventors: 이인수
Original assignee: 양재신; 대우자동차주식회사
Priority date: 1996-06-29
Filing date: 1996-06-29
Publication date: 1999-06-01
Also published as: KR980003634U

Abstract

1. 청구범위에 기재된 고안이 속하는 기술분야

압축천연가스 자동차의 연료 분사장치.

2. 고안이 해결하고자 하는 기술적 과제

감압된 연료가 고속 주행시에 일정 압력상태를 유지하지 못한 문제점을 개선하고자 함.

3. 고안의 해결방법의 요지

압축 천연가스 자동차 연료 공급장치에 있어서, 상기 감압수단(다)과 상기 분사수단(라)사이에 흡입연료의 맥동이나 간섭 없이 일정하게 압력을 유지시키는 완충수단(마)를 포함하여 고속 주행상태에서도 일정한 압력의 연료가 분배되는 압축 천연가스 자동차의 연료분사장치.

4. 고안의 중요한 용도

압축천연가스 자동차의 고속 주행에 필요한 출력을 얻을 수 있게 됨.

Description

압축 천연가스 자동차의 연료분사장치

본 고안은 CNG(Compressed Natural Gas, 이하 압축 천연가스라 약함) 자동차의 인젝터 압력조절장치에 관한 것으로 상세하게는 천연가스 자동차 엔진으로 압축천연가스를 공급함에 있어 일정속도에서 많은 량의 가스가 분사되는 고속 운전시에 인젝터에서의 낮은 분사력을 보완한 압축천연가스 자동차의 연료분사장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 엔진은 사용하고자 하는 연료에 따라 가솔린 엔진과 디젤엔진, LPG 엔진 및 압축천연가스 엔진등으로 분류하고 있다. 가솔린 엔진의 경우에는 연료탱크에서 여과기를 거쳐 연료 펌프에서 펌핑압력을 받아 기화기로 공급되며 이와 별도로 공기청정기에서 흡입된 공기가 상기 기화기에서 공급연료와 함께 혼합기체로 각 실린더로 분사된다.

또한 디젤엔진이나, LPG 연료 및 압축천연가스를 쓰는 엔진들의 연료공급 라인도 이와 흡사하나 각 방식마다 약간의 차이가 있다.

여기서는 압축천연가스를 연료로 사용하는 자동차의 연료공급구조를 설명하고 몇가지 문제점을 살펴본다.

즉, 종래에는 첨부도면 제1도에서 도시하는 바와같이 주유구(101)에서 압축천연가스 탱크(103)로 압축천연가스를 저장하게 되고 이 압축천연가스는 자동차 시동과 함께 열리고 시동 꺼짐과 함께 닫히는 솔레노이드 밸브(102)에서 수동스위치(104)로 공급되고, 솔레노이드 밸브(102)는 연료가 약간 남은 상태와 연료의 누설상태를 비상적으로 알려주기 위하여 클러스터(100)에서 비상 잠금스위치(105)에 전달되게 연결되며, 수동 스위치(104)를 지나면 공급상태의 압축천연가스 압력을 나타내는 압력스위치(107)를 통과하도록 함과 동시에 압력을 낮추는 감압기(108)에 연결된다.

이때 압력스위치(107)의 압력상태가 불안정할 경우에는 클러스터(100)의 경고등(106)이 발광하게 되고, 상기 감압기(108)에는 압축천연가스 압력을 검출하는 센서(109)에 의하여 압축천연가스의 공급상태를 게이지(110)에 나타내게 된다.

특히, 상기 감압기(108)에는 압축천연가스 감압시 발생되는 냉각상태를 해동시키기 위하여 온수가 순환되며, 이 감압기(108)를 거친 저압의 압축천연가스는 연료분배기(112)를 통하여 인젝터(114)로 공급되면서 ECU(111)에 의하여 분사시기를 조절하면서 엔진(115) 내부의 각 실린더로 분사된후 다기관(113)을 통하여 배기되고 가솔린 엔진과 같이 산소센서(116)에 의하여 배기된 가스의 산소농도를 검출하여 압축천연가스의 분사조건을 제어하게 되면서 배기정화장치(117)를 지나 머플러로 배기된다.

이와같은 과정을 따르는 종래 알려진 압축천연가스를 연료로 사용하는 엔진장치는 다음과 같은 몇가지 문제점이 있다.

첫째, 약 750Bar의 압력을 갖는 압축 천연가스는 감압기를 거쳐 약 7Bar를 유지하면서 분배기에 공급되며, 그 상태로 인젝터에서 실린더 내부로 분사되어 소정의 흡입, 압축, 폭발, 배기와 같은 피스톤 행정에 따라 주행상태를 유지하는 것이며, 이때의 연료의 압력은 약 7Bar를 유지하게 되나, 고속 주행(5000RPM)으로 연료가 많이 소요되는 경우에는 그 압력이 약 4-6Bar 정도로 떨어지는 이상 현상이 발생된다.

이와같은 현상으로 인해 충분한 연료가 실린더 내부로 분사되지 못하여 소정의 출력을 얻을 수 없어 결국 고속 주행이 원활하게 이루어지지 않는 문제점이 발생되었다.

둘째, 최근에는 기존의 가솔린엔진에 그대로 압축천연가스를 사용하기 위한 여러 가지 방안이 강구되고 있으나, 연료 분배수단(퓨얼레일)을 천연가스에 맞는 수단으로 대체하더라도 흡입 매니폴드의 크기에 맞출 수 밖에 없고 이로 인하여 실린더 주변의 연소계통에서 각종 간섭 현상이 발생되어 원활한 연소효과를 얻을 수 없었으며 더욱이 순간 많은 량이 소요되는 고속 출력상태에서는 당연히 대응하지 못하므로 연료분배기의 크기에 상관없이 소요연료를 대응 공급할 수 있는 구조가 필요로 되는 것이다.

본 고안은 고압가스 상태로 공급되어 분사되는 압축천연가스의 인젝터 분사압이 고속 주행시에도 일정한 상태로 유지되도록 하는 분사장치를 제공하는데에 그 목적이 있다.

이러한 본 고안의 목적은 압축 천연가스를 주입함과 아울러 이를 저장하는 수단과, 저장된 압축 천연가스를 개폐함과 아울러 그 상태를 클러스터에 표시토록 하는 개폐 및 표시수단과, 공급 가스의 압력을 낮추면서 압력 상태를 상기 표시수단에 전달하는 감압수단과, 감압된 연료를 분배시켜 각 인젝터에서 실린더로 분사토록 하는 분사수단과, 상기 분사수단을 제어하는 제어수단과, 다기관과 각종 센서를 구비하면서 상기 분사수단으로부터 연료를 공급받는 연소수단 및 배기수단으로 이루어지는 압축천연가스 자동차 연료 공급장치에 있어서, 상기 감압수단과 상기 분사수단사이에 흡입연료의 맥동이나 간섭없이 일정하게 유지하도록 하기위한 서지탱크를 포함하는 압축 천연가스 자동차의 연료공급장치에 의하여 달성되는 것으로 인젝터를 통한 가스의 분출량이 자동차의 저속, 고속의 주행상황에 적절히 대응하여 항시 일정 압력을 유지하도록 하는 압축 천연가스 자동차의 연료 공급장치를 제공하게 된다.

제1도는 종래 압축천연가스 자동차의 연료 공급과정을 나타내는 계통도.

제2도는 본 고안 압축천연가스 자동차의 연료 공급과정을 나타내는 계통도.

제3도는 본 고안 압축천연가스 자동차의 연료분사구조를 나타내는 개략도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 클러스터 11 : 주유구

12 : 솔레노이드 13 : 가스봄베

14 : 수동스위치 15 : 비상 스위치

16 : 경고등 17 : 압력 스위치

18 : 감압기 19 : 압력센서

20 : 서지탱크 21 : 가스량 게이지

22 : 분배기 23 : 인젝터

24 : 다기관 25 : 엔진실린더

26 : 산소센서 27 : 배기정화장치

28 : E.C.U

이하 본 고안의 실시예를 첨부 도면에 의거하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

첨부도면중 제2도는 본 고안의 압축 천연가스의 공급구조를 나타내는 계통도로서 이에 따르면 본 고안은 크게 압축 천연가스를 주입함과 아울러 이를 저장하는 저장수단(가)과, 저장된 압축 천연가스를 개폐함과 아울러 그 상태를 클러스터에 표시토록 하는 개폐 및 표시수단(나)과, 공급 가스의 압력을 낮추면서 압력 상태를 상기 표시수단에 전달하는 감압수단(다)과, 감압된 연료를 분배시켜 각 인터에서 실린더로 분사토록 하는 분사수단(라)과, 상기 감압수단(다)과 상기 분사수단(라)사이에 흡입연료의 맥동이나 간섭 없이 일정하게 유지하도록 하기 위한 서지탱크를 구비한 완충수단(마)과, 상기 분사수단(라)을 제어하는 제어수단(바)와, 다기관과 각종 센서를 구비하면서 상기 분사수단(라)으로 부터 연료를 공급받는 연소수단(사) 및 배기수단(아)으로 이루어진다. 구체적으로 상기 저장수단(가)은 연료 주입구(11)로 부터 압축 천연가스를 공급받아 가스봄베(13)에 충진하게 되며, 솔레노이드 밸브(12)로서 출구가 개폐되며 비상시에는 자동 폐쇄되도록 상기 클러스터(10)의 비상스위치(15)와 연결된다.

상기 개폐 및 표시수단(나)은 저장된 압축 천연가스를 수동스위치(14)로 개폐할 수 있도록 함과 아울러 압력스위치(17)로서 압축천연가스의 압력이상상태를 클러스터(10)의 경고등(16)에 경고되게 하며, 아울러 상기 솔레노이드 밸브(12)에서도 공급되는 압축 천연가스의 이상압력이 발생할 경우 상기 제어수단(바)을 통하여 비상스위치(15)를 자동 폐쇄시키게 된다.

상기 감압수단(다)은 상기 압력스위치(17)를 지난 고압가스는 감압기(18)의 압력센서(19)에 연결되며, 압력센서(19)는 상기 클러스터(10)의 가스량 게이지(21)에 의하여 그 압력을 표시하게 되며, 이 감압기(18)에 입력되기 전에는 공급 가스의 압력이 약 750Bar를 유지하고 있으나, 감압기(18)를 거치면서 약 7Bar로 낮아진 압력을 유지하면서 상기 완충수단(마)에 공급하게 된다.

상기 완충수단(마)은 상기 감압수단(다)을 통과한 저압의 압축천연가스를 서지탱크(20)에서 일단 모아지게 하여 상기 분사수단(라)으로 흡입되는 연료의 급격한 흡입 등에 따라 분사시의 맥동이나 간섭없이 일정하게 압력이 유지되면서 공급되게 된다.

상기 분사수단(라)은 상기 완충수단(마)의 서지탱크(20)로부터 공급되는 저압의 천연가스가 분배기(22)로 공급되어 실린더내부로 일정량씩 제어되면서 분사되도록 각각의 인젝터(23)로 분배되는 구조로 이루어진다.

특히 본 고안은 첨부도면 제3도에서 도시하는 바와같이 분사수단(라)의 분배기(22)에 가열수단(29)을 설치하고 이 가열수단(29)을 스위칭하는 스위치(30)를 설치하여 많은 연료의 분사가 필요로 되는 순간 연료의 기화상태를 개선하여 보다 향상된 출력을 얻을 수 있다.

상기 제어수단(바)은 자동차 전체 전기적 신호를 제어하면서 상기 분사수단(라)의 인젝터를 통한 연료의 분사량을 제어하기 위한 ECU(28)를 구비하여서 된다.

연소수단(사)은 실린더(25)와 다기관(24) 및 산소센서(26) 등을 구비하여 상기 분사수단(라)으로부터 압축천연가스를 공급받는다.

상기 배기수단(아)는 배기정화장치(27) 및 머플러 등으로 이루어진다.

이와 같이 구성된 본 고안은 자동차를 주행함에 따라 압축 천연가스를 저장한 저장수단(가)의 봄베(13)로부터 저장된 압축 천연가스가 솔레노이드 밸브(12)를 통하여 개폐 및 표시수단(나)의 수동스위치(14)와 압력스위치(17)를 지나 감압수단(다)의 감압기(18)에 공급된다.

이 감압기(18)에서는 약 750Bar의 고압상태 천연가스를 약 7Bar로 감압시킨 뒤 완충수단(마)의 서지탱크(20)로 보내어 이 압력상태가 유지되면서 다시 출력하게 되며, 분사수단(라)의 분배기(22)에서는 약 7Bar의 압축천연가스가 ECU(28)에 의하여 제어받는 인젝터(23)를 통하여 실린더 내부로 분사되는 것이다.

이때 주행차량이 고속 상태로 변환할 경우 ECU(28)에 의하여 제어받는 인젝터(23)는 많은 량의 연료를 분사하여야 하며, 순간적으로 감압된 많은 량의 연료가 이미 충분한 량을 충진하고 있던 완충수단(마)의 서지탱크(20)로부터 쉽게 공급되어 자동차의 고속주행시 필요로 하는 연소량에 정밀하게 대응되는 것이다.

특히, 본 고안은 인젝터(23)에서 분사되는 연료가 고속주행과 같은 순간 동력이 필요로 되는 상황에서는 가열수단(29)을 턴온 시키므로써 연료의 연소율을 높여 상기와 같은 연료의 정압상태와 함께 인젝터(23)에서의 연소율을 높일 수 있게 되는 것이다.

이와같이 본 고안은 종래 7Bar로 감압된 연료가 곧바로 분배기로 공급되는 시스템에서는 약 5000RPM의 고속주행시에 4-6Bar로 압력이 낮아지면서 연소율도 떨어져 고속 주행이 어렵던 문제점을 개선하게 되는 효과가 있으며, 가솔린 엔진을 약간 변경하여 압축천연가스의 사용이 가능하게 하기 위한 시스템으로 변경하는 경우 발생되는 분배기의 부조화가 갖는 출력 저하의 문제점도 극복할 수 있게 되는 것이다.

Claims

압축 천연가스를 주입함과 아울러 이를 저장하는 저장수단(가)과; 저장된 압축 천연가스를 개폐함과 아울러 그 상태를 클러스터(10)에 표시토록 하는 개폐 및 표시수단(나); 공급 가스의 압력을 낮추면서 압력 상태를 상기 표시수단에 전달하는 감압수단(다); 감압된 연료를 분배시켜 각 인제터에서 실린더로 분사토록 하는 분사수단(라); 상기 분사수단(라)을 제어하는 제어수단(바); 다기관과 각종센서를 구비하면서 상기 분사수단(라)으로부터 연료를 공급받는 연소수단(사) 및 배기수단(아)으로 이루어지는 압축 천연가스 자동차 연료 공급장치에 있어서, 상기 감압수단(다)과 분사수단(라) 사이에 흡입연료의 맥동이나 간섭없이 7Bar의 압력을 유지시키는 완충수단(마)을 구비하고, 상기 분사수단(라)의 분배기(22)에 스위칭수단(30)을 포함하여 가열수단(29)을 구비하는 것을 특징으로 압축 천연가스 자동차의 연료공급장치.