KR20020060141A

KR20020060141A - Lpg(lng)기화기를 사용하는 lpg연료 장치 내 불순물 유입방지 방법

Info

Publication number: KR20020060141A
Application number: KR1020020035110A
Authority: KR
Inventors: 김재국
Original assignee: 김재국
Priority date: 2002-06-21
Filing date: 2002-06-21
Publication date: 2002-07-16

Abstract

본 발명은 LPG(LNG)기화기를 사용하는 LPG(LNG)차량에 있어서, 액체LPG(LNG)연료 자체내에 용존되어 있는 불순물들이 LPG(LNG)기화기내에서 기화할 때 고형화 형태로 발생되는 타르와 LPG(LNG)용기 및 배관내, 또는 LPG(LNG) 연료 자체 내에 함유된 철분, 먼지등의 일반 여과기로는 여과할 수 없는 미립화된 불순물들에 의하여 LPG(LNG)연료 장치가 오염되어 주행거리가 축적되었을 때 자주 발생되는 자동차 악성 배출가스의 과다 배출 및 엔진 공회전 불안정 또는 엔진 역화 등의 문제를 방지하기 위하여 근본적으로 LPG(LNG)연료 장치내로 타르를 포함한 불순물 유입을 방지함과 동시에 외부로 자동 배출되도록 하는 방법과 장치를 제공하는데 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기의 불순물들이 LPG(LNG)연료 장치로 유입되는 것을 방지하기 위하여 항시 엔진이 정지할 때마다 불순물을 자동 제거시킴으로써, 종래와 같이 일정시간(일정량)이 경과해야 불순물을 배출시키는 방식에서의 문제점인 엔진 운전중의 엔진 흡입력에 의해 LPG(LNG)기화기내에 축적된 불순물들이 강제로 비산되어 LPG(LNG)믹서기로 유입되는 현상을 없앴고, 또한 축적된 불순물 제거를 위한 어떠한 조작도 할 수 없는 엔진이 운전중인 상태에서도 LPG연료 장치의 오염을 방지하기 위하여 불순물을 채집한 후 엔진 정지시에 자동 배출시키는 불순물 집적기를 사용하여 LPG(LNG)연료 장치의 내구성을 높이며,

또한 본 발명은 상기의 자동 배출 장치가 고장등의 비상시라도 운전자가 직접 수동으로 타르를 포함한 불순물을 제거할 수 있도록 기계식 또는 전자식으로 수동 조작이 가능한 불순물 수동 배출 장치가 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

LPG(LNG)기화기를 사용하는 LPG연료 장치 내 불순물 유입 방지 방법{The method against the Remnants contamination of LPG(LNG) fuel control compartment with LPG(LNG) vaporizer}

본 발명은 LPG기화기를 사용하는 LPG 자동차의 연료 장치에 대한 것으로서, 더 상세하게는 엔진 정지시에는 항시 LPG기화기 내부에 축적되어 있는 불순물들을 자동으로 제거시키는 LPG불순물 자동 배출기(Automatic LPG Remnants Ventilator)와 축적된 불순물들을 제거시킬 수 없는 조건인 엔진이 운전중인 상태에서도 불순물을 채집한 후 엔진 정지시에 자동 배출시키는 불순물 집적기(LPG Remnants Accumulator)를 이용하여 LPG 연료 장치 오염을 방지하는 방법에 대한 것이다.

일반적으로 LPG기화기는 LPG용기로부터 공급된 액체 상태의 LPG를 감압 및 기화시키는 장치로서, LPG 기화기내에서는 항시 액체 LPG가 기화되는 과정에서 연료내 함유된 불순물들이 고형화(슬러지)된 형태인 타르로 바뀌어 잔류하며, LPG용기 및 배관, 또는 LPG연료 자체 내에 혼입된 먼지, 철분 등의 일반 여과기로는 여과되지 않는 불순물들과 함께 LPG기화기의 하부에 축적된다. 그러나 엔진 운전중에는 축적되어 있던 타르를 포함한 불순물중의 일부가 엔진 흡입력에 의해 강제 비산되어 LPG믹서기로 유입되기도 하며, 일부 상당량의 불순물들은 아예 LPG기화기내에 축적되기도 전에 엔진 흡입력에 의해 LPG믹서기로 유입된다.

종래 기술의 경우 차량 운행 초기에는 생성된 불순물량이 적기 때문에 LPG 연료장치의 오염이 적으나, 주행거리가 축적되면 상기와 같은 이유로 점차적으로 집적된 불순물량이 많아져 LPG 기화기내의 기화실 공간을 감소시켜 가속시 공급 연료부족 현상을 발생시킨다. 또한 엔진 운전중에는 LPG기화기로부터 유출되는 타르를 포함한 불순물들에의해 LPG믹서기를 심하게 오염시켜 각종 밸브의 작동 불량 및 연료통로 막힘 현상이 발생되어 공기-연료 조성비의 변화를 초래시키고,이로 인한 엔진 공회전 부조, 엔진역화, 악성배출가스 증가 및 출력부족 등의 문제점이 발생되기 때문에 LPG기화기내에 축적된 불순물들만이라도 배출시키기 위하여 매5,000㎞ 또는 10,000㎞ 마다 주기별로 LPG 기화기 하부에 설치된 개폐레버를 이용하여 불순물 제거와 함께 LPG 연료장치들의 내부를 청소하지 않으면 안되었다.

더군다나 불순물 배출을 위한 개폐 레버는 운전자가 직접 수동으로 작동시켜야 하기 때문에 조작에 번거로움이 있어 해당 주기에서 제대로 하는 경우가 드물다.따라서 LPG기화기내 불순물이 일정량 이상 축적되면 자동으로 배출시키는 방식이 강구되고 있기는 하나, 불순물들이 제거되기 전까지는 항시 일정량의 불순물들이 LPG기화기내에 축적된 상태이기 때문에 엔진 운전중 엔진 흡입력에 의해 비산되어 LPG연료 장치들을 오염시키는 문제점을 그대로 갖고 있으며, 또한 LPG기화기내축적되지 않고 곧바로 LPG믹서로 유입되는 불순물들의 유입방지 및 제거는 전혀 이루어지지 않는 고질적인 문제점을 갖고 있다.

상기한 LPG연료 장치내 불순물 유입 방지 방법에 있어서, 종래 방식과 같이 일정주기마다 불순물을 제거하는 방식은 차량 노후화 정도 및 운행 조건등에 따라 불순물 생성량이 불규칙적이기 때문에 동일한 시점에서 불순물을 제거시킨다손 치더라도 일부 주행여건이 혹독한 차량에서는 LPG연료장치의 심각한 오염을 피할수 없다.

이를 해결하기 위해 불순물 생성량이 일정량에 도달되었을 때 항시 자동으로 배출하는 방식이 강구되고 있기는 하나, 이 또한 상시 LPG 기화기내의 잔류하는 축적 불순물들이 엔진 운전 중 엔진 흡입력에 의해 비산되어 LPG 연료 장치들을 오염시키는 문제는 불가피하게 발생됨은 물론 비상시의 경우 수동으로는 불순물 배출이 불가한 문제점을 갖는다.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 고안된 것으로서, 항시 엔진이 정지시에는 운전자의 별도 조작 없이도 불순물이 자동으로 배출되도록 함으로써 LPG기화기내에 상시 잔류하는 불순물들이 아예 없도록 하여 엔진 운전중이라도 비산되는 일부 축적 불순물에 의한 LPG 연료장치의 오염을 방지하는 방법 및 그 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 불순물의 배출 조작이 불가한 조건, 즉 엔진이 운전되고 있는 경우라도 LPG기화기내에 미처 축적되지 않고 LPG믹서기로 바로 유입되는 불순물들을 LPG믹서기 이전 지점에서 채집한 후 엔진 정지시에 외부로 배출시키는 방법 및 그 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기의 불순물 자동 배출기가 고장 등의 비상시이거나 특정 목적상 수동으로 불순물을 배출할 수 있도록 기계적 또는 전기적으로 수동 조작이 가능토록 한 방법 및 그 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

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상기목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 액체LPG를 기화시키는 기화기를 갖는 LPG연료 장치에 있어서, LPG기화기 하부에 축적되어 있는 불순물들이 외부로 배출되도록 하는 통로를 컷-오프 솔레노이드 밸브의 작동에 의해 개폐할 수 있는 구조로 되어 있으며, 엔진이 운전 중에는 전기적 신호가 인가되어 배출통로가 폐쇄되었다가 엔진이 정지하면 전기적 신호가 소멸되어 배출 통로가 개방되도록 릴레이 구동 회로를 사용하였으며, 타이머를 이용하여 일정시간동안 작동지연이 가능한 컷-오프 솔레노이드 밸브 작동을 제어하는 방법과 그 장치가 제공된다.

본 발명의 바람직한 또 다른 실시 예에 따르면,LPG 믹서기 이전 지점에 집적기를 설치하여 불순물들을 채집하고, 채집된 불순물들이 LPG 기화기 하부에서 합류되도록 연결 통로를 설치하여 LPG기화기 하부에 이미 축적된 불순물들이 배출될 때 동시에 배출되도록 하는 구조로 되어 있으며, 엔진 운전시의 흡입력으로 인해 LPG기화기 하부에 이미 축적된 불순물이 집적기로 역류되지 못하도록 역류 방지 밸브를 갖도록 하는 방법과 그 장치가 제공된다.

본 발명의 바람직한 또 다른 실시 예에 따르면,불순물 배출기의 컷-오프 솔레노이드 밸브작동에 이상이 있을 경우 또는 특정 목적상 수동으로라도 불순물 배출이 필요할 때 운전석에서 전기적으로 또는 LPG기화기 하부에서 기계적으로 운전자가 직접 불순물을 배출 할 수 있는 방법과 그 장치가 제공된다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시 예로 첨부도면을 참조하여 상세하게 기술하기로 한다.

도1은 LPG 연료장치의 불순물 유입 방지 시스템의 구성도를 도시한 것이다.

상기 LPG 기화기(10)의 2차실 내부에는 액체 LPG가 기화할 때 생성되는 타르와 LPG용기(80)및 배관등지에서 이미 혼입된 불순물들이 항시 존재하고 그 중 공기보다 무거운 불순물들은 항시 기화기 하부에 축적하게 되며, 엔진이 정지하여 일정시간이 지연된 후에 타이머 릴레이 컨트롤러(40)로부터 전기적 신호가 컷-오프 솔레노이드 밸브(20)에 가해지면 불순물 자동 배출구가 개방되도록 하였다.

또한 엔진 운전시 발생되는 엔진흡입력에 의해 LPG기화기 2차실로부터 유출되는 불순물들을 LPG 믹서기(50) 이전 지점에 설치된 불순물 집적기(30) 내부의 격막(32)에 충돌시켜 유동 저항을 크게 함으로써 불순물들이 자체 중량에 의해서 집적기(30)하부에 축적되도록 하였고, 축적된 불순물들이 일방향성의 역류 방지용 리드밸브(33)와 연결관(31)을 통하여 LPG 기화기(10)의 2차실 하부에 상시 합류되도록하여 LPG기화기(10)의 2차실 하부의 불순물 배출 통로가 개방될 때마다 불순물 집적기(30)내의 축적되었었던 불순물도 동시에 LPG기화기(10) 외부로 배출하도록 하였다.

도2는 컷-오프 솔레노이드 밸브(20)의 작동 시기 제어 개념 설명도이다.

도1에 도시된 구성도를 참조할 때,일반적으로 엔진을 정지하였을 때 LPG기화 연료는 LPG기화기(10)의 2차실에서부터 LPG믹서기(50) 및 엔진내부에 항시 잔류해 있는 것이 아니며. 1시간 정도 이상이 경과되면 대기와 통해 있는 에어크리너를 통해 차량 외부로 자연 증발하며, 상기와 같이 LPG연료 장치내에 LPG연료가 잔류치 않으면 시동성이 저하되는 문제점을 갖고 있다.

따라서 자연 증발이 완료되기 이전(약 1시간)에 불순물을 배출하는 경우는 착화성이 높은 LPG기화 연료도 동시에 배출되기 때문에 높은 엔진 온도에 의해 자연 착화되어 가스 폭발 사고가 발생될 가능성이 높기 때문에 항시 자연 증발이 완료된 후에 불순물 배출이 되도록 하였으며, 또한 엔진을 정지하여도 자연 증발 완료 이전에는 LPG기화기내에 연료가 잔유하고 하고 있기 때문에 재시동시라도 시동성 저하등의 문제가 발생치 않도록 컷-오프 솔레노이드 밸브(20)의 작동 조건을 결정하였다.

또한 장기간 엔진 정지시라도 불순물 배출 통로를 계속 개방된 채로 유지시키지 않고 약 1분 정도의 불순물 배출에 필요한 최소한의 시간만큼만 개방시킨 후 다시 폐쇄시킴으로써, 익일 엔진 시동시 예기치 않은 불필요한 공기 및 이물질의 유입을 방지하도록 컷-오프 솔레노이드 밸브(20)의 작동 조건을 결정하였다.

도3은 타이머 릴레이 컨트롤러(40)의 내부 회로도를 도시한 것이다.

엔진이 정지된 초기 상태시에는 타이머1(43)과 타이머2(44)의 'a'측에는 밧데리 전원이 인가되나, 'b'측으로는 통전이 안되어 릴레이1(41)과 릴레이2(42)의솔레노이드부의 구동이 없는 상태가 되고, 컷-오프 솔레노이드 밸브(20) 또한 전원이 인가되지 아니한 상태가 되어 구동을 않는다.

엔진이 운전시에는 이그니션 스위치(60)의 접점이 'ON'이 되면서 타이머1(43)의 'b'점으로 전원이 통전됨으로써 릴레이1(41)의 솔레노이드부가 구동되어 스윗칭레버(45)의 접점'C'가 'B'로 이동하면서 동시에 릴레이2(42)의 솔레노이드부와 타이머2(44)로 전원을 인가시키는 상태가 된다.

따라서 밧데리 전원이 타이머2(44)의 'b'점으로 통전이 되는 상태가 되나, 릴레이2(42)의 솔레노이드부가 구동되어 접점'C'가 'B'로 이동하면서 아직까지 컷-오프 솔레노이드 밸브(20)는 전원이 인가되지 않는 상태로 유지된다.

엔진을 운전하다 정지시킨 경우는 이그니션 스위치(60)의 접점이 'OFF'되면서 전기 소멸 신호가 타이머1(43)로 전달되어 일정 시간(지연 설정 시간;약1시간)동안 작동이 지연된 후 타이머1(43)의 'b'점의 전원이 소멸되면 릴레이1(41)의 솔레노이드부의 전원이 소멸되어 스위칭레버(45)의 접점'C'가 'A'위치로 환원되면서 타이머2(44)에 전기 소멸 신호를 주게 됨과 동시에 릴레이2(42)의 솔레노이드부에 인가되었던 전원 또한 소멸되어 스위칭레버(46)의 접점'C'가 'A'위치로 환원되게 된다.

이때 타이머2(44)의 'b'점에 통전된 전원은 컷-오프 솔레노이드 밸브(20)를 구동시켜 배출 통로를 개방시키나, 타이머2(44)는 릴레이1(41)로부터 전기 소멸 신호받았기 때문에 일정 시간(지연 설정 시간 ;약 1분간)동안 지연된후 자동적으로 'b'점의 전원을 소멸시키며, 이 때 컷-오프 솔레노이드밸브(20)의 전원도 자연히소멸되어 구동을 멈춘다.

도4는 LPG 믹서기 이전 지점에 설치되는 역류방지 장치(33)가 내장된 불순물 집적기(30)의 내부 단면도를 도시한 것이다.

불순물 집적기(30)내에는 LPG기화 연료내 함유된 공기보다 무거운 불순물들을 입구측과 출구측에 설치된 'ㄱ'자 형상의 격막들(32)에 충돌시킴으로써 유동 저항을 증가시켜 불순물들의 자체 중량에 의해 집적기 하부에 잘 고여지도록 하였으며, 집적기(30)의 하부에는 엔진 흡입 부압의 맥동을 이용하여 정압이 발생시에는 불순물을 LPG기화기(10)의 2차실 하부쪽으로 유출시키고, 부압 발생시에는 통로를 폐쇄하여 역류가 방지되는 리드밸브(33)가 설치되어 있다.

도5는 기계식 불순물 수동 배출기의 내부 단면도를 도시한 것이다.

LPG기화기(10)의 하부에 설치되며, 누름 버튼 형태로 되어 있으며 내부의 스프링(23)은 수동 배출기 본체와 누름 버튼(24)에 반력을 가하는 구조로 되어 있어, 평상시에는 스프링(23)의 반력이 누름 버튼(24)에 작용하여 밸브(25)와 밸브시트가 기밀이 되어 축적된 불순물이 배출 공간으로 유입되는 것을 차단하였고 ,누름 버튼(24)을 눌렀을 경우는 축적된 불순물이 더욱 빨리 배출되도록 배출기 본체에 배출공간을 설치하였다.

도6은 전자식 솔레노이드 밸브를 이용한 불순물 수동 배출기의 내부 단면도를 도시한 것이다.

LPG기화기(10)의 하부에 설치되며, 운전석에 별도의 전원 스위치를 설치하여 스윗치의 접점을 'ON'하였을 시에만 전자석(28)에 자력을 발생시켜,케이스(29)와플런저(27)에 반력을 가하는 스프링(26)의 반력을 이기면서 플런저(27)가 이동하여 배출 통로가 개방되고, 전원이 소멸되면 전자석(28)의 자력이 소멸되어 스프링(26)의 반력에 의하여 플런저(27)가 배출 통로를 폐쇄하도록 되어 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 LPG기화기를 사용하는 LPG연료 장치 내 불순물 유입 방지 방법에 따르면 사용자가 일일이 불순물을 제거해야 하는 번거로움 때문에 이를 제대로 이행치 않아 발생하는 LPG연료 장치의 과오염을 방지하기 위하여 운전자의 별도 조작 없이도 불순물이 자동으로 배출되도록 하였고,

종래 방법인 불순물 생성이 일정량 이상 되었을 시에만 수동 또는 자동으로 배출하였을 경우에 발생되는 필연적인 LPG 연료장치의 오염을 최대한 방지하기 위하여, 항시 엔진을 일정시간 이상 정지 하였을 시에는 LPG 기화기 내부의 불순물들이 자동 배출되게 함으로써 상시 잔류하는 불순물들중 엔진 흡입력에 의해 비산되어 LPG 연료장치 내로 유입되는 일부 불순물들 조차도 발생하는 것을 근본적으로 방지하였으며,

불순물 배출이 불가한 조건인 엔진 운전중이라도 불순물들을 강제로 채집 후 제거시킴으로써 LPG 연료 장치들의 오염방지를 극대화 함으로써

LPG믹서 방식 또는 LPG 기체 인젝션 방식등의 액체LPG 연료를 기화하여 사용하는 연료 장치의 불순물 오염에 따른 차량의 고질적인 문제점인 공회전 엔진 부조 및 엔진 역화, 자동차 악성 배기가스의 과다 배출을 방지 할 수 있도록 연료 장치 부품들의 내구성을 향상시킬 수 있으며,

자동 배출 장치의 고장 등 비상시라도 수동으로 조작할 수 있도록 함은 물론 종래방식보다 더욱 간편하고 손쉽게 조작할 수 있는 편리성이 있다.

또한 본 발명은 이에 한정하지 아니하며 LPG 연료 이외에도 액화 천연 가스(LNG) 연료를 기화하여 사용하는 자동차용 연료 장치 내 불순물 유입 방지 방법에 대해서도 응용이 가능하며, 당업자라면 여러 가지 그 변형과 응용이 가능할 것이다.

Claims

액체 LPG(LNG) 연료를 기화하여 사용하는 LPG(LNG)연료 장치 내로 LPG 불순물이 유입되는 것을 방지하기 위한 방법에 있어서

(a)엔진이 정지된 경우

이그니션 스윗치(60)으로부터 전원이 인가되지 않아 타이머 릴레이 콘트롤러(40)로부터 전원이 출력되지 않도록 하여 불순물 배출용 엑츄에이터인 컷-오프 솔레노이드 밸브(20)가 구동이 안되어 배출 통로를 폐쇄한 상태가 되고

(b)엔진이 운전중인 경우

이그니션 스윗치(60)으로부터 전원이 인가된 상태가 되어도 타이머 릴레이 콘트롤러(40)로부터의 전원이 출력되지 않도록 하여 불순물 배출용 엑츄에이터인 컷-오프 솔레노이드 밸브(20)가 구동되지 않도록 하여 배출 통로를 폐쇄한 상태가 되도록 하고

(c)운전중이던 엔진이 정지하는 경우

LPG 기화기(10)의 2차실부터 엔진내 잔류하는 LPG연료가 자연 증발되기 전까지는 타이머 릴레이 콘트롤러(40)로부터의 전원이 출력되지 않도록 하여 컷-오프 솔레노이드 밸브(20)에 전원이 인가되지 않아 배출 통로를 폐쇄하는 상태로 하고,

LPG연료가 자연 증발 완료후 일정시간이 경과한 조건이 되면 타이머 릴레이 콘트롤러(40)로부터의 전원이 일정시간 동안만 출력되어 컷-오프 솔레노이드 밸브(20)가 일정 시간 동안만 구동되다가 자동으로 차단됨으로써, 불순물 통로도일정시간 동안만 개방되었다가 폐쇄되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서 LPG불순물이 자동 배출 및 차단되기 위해서 시간 지연 타이머를 이용한 릴레이(40)를 제어하는 방법과 불순물 배출통로의 개폐를 제어할 수 있는 컷-오프 솔레노이드 밸브를 사용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
엔진이 운전중이라도 LPG기화기(10)에서 유출되는 불순물들이 별도의 불순물 집적기(30)에서 채집하는 방법과 채집된 불순물들이 LPG기화기(10)내의 불순물 축적장소로 이송되어 컷-오프 솔레노이드 밸브(20)가 구동될 때 불순물이 동시에 자동배출되도록 하면서 LPG기화기(10)내의 불순물이 역류가 되지 않도록 하는 방법 및 수단을 특징으로 하는 방법.
운전자가 비상시를 대비해서 임의로 LPG불순물을 수동 배출하기 위해서 기계식이나 전기 장치를 이용하여 운전석에서 간단히 조작할 수 있도록 한 수단을 특징으로 하는 방법.