KR200359817Y1

KR200359817Y1 - Structure for directly injecting lp gas into the manifold

Info

Publication number: KR200359817Y1
Application number: KR20-2004-0013420U
Authority: KR
Inventors: 황제구; 이치우; 윤상창
Original assignee: 황제구; 이치우
Priority date: 2004-05-14
Filing date: 2004-05-14
Publication date: 2004-08-21

Abstract

본 고안은 엘피지(LPG; Liquefied Petroleum Gas) 및 씨엔지(CNG; Compressed Natural Gas)와 같은 가스연료를 사용하는 가스연료 차량에 관한 것으로서, 특히 듀티 피드백 솔레노이드의 피드백 제어에 의하여 공급되는 가스연료를 흡기 매니폴드(Manifold)로 직접 공급하도록 개량함으로써 차량 연비향상은 물론 가속시의 출력 부족현상을 해소하고 응답성을 제고하는 가스연료 차량의 가스연료 분사장치에 관한 것이다.The present invention relates to a gas fuel vehicle using gas fuels such as LPG (Liquefied Petroleum Gas) and CNG (Compressed Natural Gas). In particular, the present invention intakes gas fuel supplied by feedback control of a duty feedback solenoid. The present invention relates to a gas fuel injection device for a gas fuel vehicle that improves vehicle fuel economy as well as improves fuel efficiency as well as a lack of output during acceleration and improves responsiveness.

본 고안은 상기와 같이 본 고안은 그 구성이 간단하기 때문에 적용이 용이하며, 일반 가스차량은 물론 구조변경된 가스차량의 경우 모두에 용이하게 적용될 수 있는 장점이 있다.The present invention, as described above, the present invention is easy to apply because the configuration is simple, there is an advantage that can be easily applied to both the case of the gas vehicle as well as the structural gas vehicle.

나아가 본 고안은 가스연료를 흡기관으로 직접 공급함에 따라, 차량의 가속시 출력과 응답성을 향상시킬 수 있는 장점이 있어, 자동차 엔진 성능개선에 매우 유용한 고안이다.Furthermore, the present invention has the advantage of improving the output and response when accelerating the vehicle by directly supplying gas fuel to the intake pipe, which is very useful for improving the engine performance of a vehicle.

Description

STRUCTURE FOR DIRECTLY INJECTING LP GAS INTO THE MANIFOLD}

일반적으로 자동차 가스연료인 엘피지와 씨엔지(이하, 엘피지와 씨엔지를 통칭하여 '가스연료'라 한다)는 가솔린보다 그 가격이 훨씬 저렴하고, 가스상태이기때문에 각 실린더로의 연료분배가 균일한 장점을 갖고 있다. 또한, 가스연료를 자동차 연료로서 사용할 때 그 옥탄가가 높기 때문에 노킹이 거의 발생하지 않으며, 윤활유의 손실이 적고 워밍업도 빠른 장점을 가지고 있다. 이와 같이 가솔린에 비해 상대적으로 많은 장점을 갖는 가스연료는 영업용 택시나 소형 승합차의 연료로 널리 사용되고 있으며, 최근에는 레저용 차량 및 버스 등에도 폭넓게 사용되고 있다.In general, automobile gas fuels, Elpji and CNG (hereinafter referred to as 'gas fuel' collectively referred to as 'gas fuel') are much cheaper than gasoline, and because they are gaseous, the fuel distribution to each cylinder is uniform. Have In addition, since the octane number is high when gas fuel is used as an automobile fuel, knocking hardly occurs, the loss of lubricant is low, and the warm up is also fast. As such, gas fuel, which has many advantages over gasoline, is widely used as a fuel for commercial taxis and small vans, and recently, is also widely used for recreational vehicles and buses.

또한, 유해 배기가스를 많이 배출하는 디젤엔진 차량이 대기 환경공해의 주범으로 인식되면서 우리나라를 비롯한 선진 각국에서는 디젤엔진 대신에 가스연료 엔진으로 많이 대체하고 있다.In addition, the diesel engine vehicle that emits a lot of harmful exhaust gas is recognized as the main culprit of the air pollution, and many countries including Korea have replaced it with a gas fuel engine instead of a diesel engine.

상기와 같은 가스연료를 사용하는 차량은, 가스연료를 사용하기 위해 일반적으로 도 1에 도시한 바와 같이 가스연료를 통상 고압으로 저장하는 가스연료 탱크(1)와, 탱크(1)에서 공급되는 가스연료를 기화시키는 기화기(2)와, 기화기(2) 후단에 설치되어 소정의 전기신호에 따라 상기 기화기(2)에서 기화된 가스연료를 공급 및 차단시키는 솔레노이드 밸브(3)와, 산소센서(4)/액셀 개도센서(TPS)(5) 등으로부터의 출력신호를 기초로 하여 여러가지 작동조건의 이상적인 조건을 구하여 해당 듀티 피드백 솔레노이드 밸브(10)를 작동시켜 공연비를 조절하는 전자제어장치(ECU; Electronic Control Unit)(20) 등을 구비한다.In the vehicle using the gas fuel as described above, a gas fuel tank 1 for storing gas fuel at a high pressure, and a gas supplied from the tank 1, as shown in FIG. A vaporizer 2 for vaporizing fuel, a solenoid valve 3 installed at the rear end of the vaporizer 2 and supplying and blocking gaseous gas fuel from the vaporizer 2 according to a predetermined electric signal, and an oxygen sensor 4 Electronic control unit (ECU; Electronic), which calculates an ideal condition of various operating conditions based on an output signal from an accelerator opening sensor (TPS) 5 or the like and operates the corresponding duty feedback solenoid valve 10 to adjust the air-fuel ratio. Control Unit 20 and the like.

여기서, 전자제어장치(20)의 제어에 의해 작동하는 듀티 피드백 솔레노이드 밸브(10)는 엔진(30)과 공기정화기(6) 사이에 설치되어 기화기(2)를 경유한 가스연료와 공기를 혼합시키는 믹서(mixer)(7)에 설치되는데, 이 듀티 피드백 솔레노이드 밸브(10)는 믹서(7)에서 공기와 혼합되는 가스연료량의 약 50% 정도를 제어한다. 즉, 도 1에 개략적으로 도시되어 있는 바와 같이 기화기(2)에서 공급되는 가스연료량의 약 50% 정도는 믹서(7)에 직접 공급되며, 나머지 약 50% 정도는 듀티 피드백 솔레노이드 밸브(10)에 의해 제어되어 믹서(7)에 공급된다. 믹서(7)에 직접 공급되는 가스연료량은 믹서(7)의 주조정 스크류(MAS; Main Adjust Screw)(8)에 의해 조정되며, 이 조정은 작업자의 수작업에 의해 세팅된다.Here, the duty feedback solenoid valve 10 operated by the control of the electronic controller 20 is installed between the engine 30 and the air purifier 6 to mix gas fuel and air via the vaporizer 2. Installed in the mixer 7, the duty feedback solenoid valve 10 controls about 50% of the amount of gas fuel mixed with air in the mixer 7. That is, as schematically shown in FIG. 1, about 50% of the amount of gas fuel supplied from the vaporizer 2 is directly supplied to the mixer 7, and the remaining about 50% is supplied to the duty feedback solenoid valve 10. Control is supplied to the mixer 7. The amount of gas fuel supplied directly to the mixer 7 is adjusted by the main adjust screw (MAS) 8 of the mixer 7, which adjustment is set by the operator's manual operation.

도 1에서 미설명된 도면부호에 해당하는 부재들은 당업자에게 자명한 것들로서, 11은 액상/기상 솔레노이드 밸브이고, 12는 머플러, 13은 삼원촉매, 14는 긴급차단 밸브, 15는 점화코일, 16은 배전기, 17은 점화 플러그, 18은 맵(MAP; Manifold Absolute Pressure) 센서, 19는 이.지.알(EGR) 밸브, 21은 EGR 솔레노이드, 22는 아이.에스.씨(ISC; Idle Speed Control) 밸브이다.The members corresponding to the reference numerals not described in FIG. 1 are obvious to those skilled in the art, 11 is a liquid / gas solenoid valve, 12 is a muffler, 13 is a three-way catalyst, 14 is an emergency shutoff valve, 15 is an ignition coil, and 16 Silver distributor, 17 spark plug, 18 MAP; Manifold Absolute Pressure (MAP) sensor, 19 EGR valve, 21 EGR solenoid, 22 IIS (Idle Speed Control) ) Valve.

그러나, 이와 같은 가스연료 차량은 믹서를 거치게 되므로 기화기(Vaporizer)에서부터 연소실까지의 공급관로가 길어질 수 밖에 없어, 드로틀밸브가 개방되더라도 가스연료 공급시스템의 특성상 가스연료가 엔진까지 도달하는데 시간이 지연되어 주행시 특히 가속시의 응답속도가 늦다는 문제점이 있다.However, since the gas fuel vehicle passes through a mixer, the supply line from the vaporizer to the combustion chamber becomes long, and even if the throttle valve is opened, the time delay for the gas fuel to reach the engine is due to the characteristics of the gas fuel supply system. There is a problem in that the response speed during driving, especially during acceleration.

또한, 가스연료 차량은 엔진 내부에서 발생되는 부압에 의한 자연 흡기방식이기 때문에, 흡기관 부압에 따라 연료와 공기의 공급량 및 혼합상태가 원활하지 못하여 주행시 차량의 주행성능이 저하되는 문제점이 있다.In addition, since the gas fuel vehicle is a natural intake method by the negative pressure generated inside the engine, the supply amount and the mixed state of the fuel and air are not smooth according to the intake pipe negative pressure, there is a problem that the running performance of the vehicle when driving.

본 고안은 상기와 같은 종래 가스연료 차량의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 기존의 차량에 간단하게 장착하여 가스연료차량의 연비와 엔진 성능을 향상시키고 응답성을 제고할 수 있는 연료 분사장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the problems of the conventional gas fuel vehicle as described above, by simply mounting on the existing vehicle fuel injection device that can improve the fuel efficiency and engine performance of the gas fuel vehicle and improve the responsiveness It aims to provide.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안의 가스연료 분사장치는, 주조정스크류(MAS)와 믹서(Mixer) 사이의 연결관로에서 분기되어 엔진의 흡기 매니폴더(Manifold)로 직접 연료를 공급하는 바이패스관을 구성하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the gas fuel injector of the present invention is diverted from the connecting pipe between the main adjusting screw (MAS) and the mixer (Mixer) to directly supply fuel to the intake manifold of the engine. It is characterized by constituting the tube.

도 1은 일반적인 가스연료 차량의 연료 공급시스템의 구성도1 is a configuration diagram of a fuel supply system of a general gas fuel vehicle

도 2는 본 고안에 의한 가스연료 차량의 연료 공급시스템 구성도2 is a configuration diagram of a fuel supply system for a gas fuel vehicle according to the present invention

이하, 본 고안을 첨부된 도 2에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, described in detail with reference to the accompanying the present invention as follows.

도 2는 본 고안에 의한 가스연료 분사장치의 개념을 도시한 구성도이다.2 is a block diagram showing the concept of a gas fuel injection device according to the present invention.

본 고안은 종래의 가스연료 차량의 연료분사장치가 갖는 모든 구성요소를 전부 포함한다.The present invention includes all the components of the fuel injection device of the conventional gas fuel vehicle.

즉, 본 고안의 일실시예에 따른 가스연료 분사장치는, 가스연료를 저장하고 공급하기 위한 연료탱크와, 상기 연료탱크에서 공급되는 가스연료를 기화시키기 위한 기화기와, 기화된 가스를 공기와 혼합하는 믹서와, 혼합연료를 서지탱크로 공급하기 위한 연료공급라인과, 가스연료가 믹서에 의하여 공기와 혼합되는 비율을 조절하기 위한 듀티제어 컨트롤러와, 상기 듀티제어 컨트롤러에 의하여 제어되는 듀티제어 솔레노이드 밸브와, 수작업에 의하여 듀티를 제어하기 위하여 기화기와 믹서 사이에 구비되는 주조정 스크류를 구비한 가스연료 차량의 연료 분사장치에 있어서,That is, a gas fuel injector according to an embodiment of the present invention, a fuel tank for storing and supplying gas fuel, a vaporizer for vaporizing the gas fuel supplied from the fuel tank, and mixed the vaporized gas with air A mixer, a fuel supply line for supplying the mixed fuel to the surge tank, a duty control controller for adjusting the rate at which the gas fuel is mixed with air by the mixer, and a duty control solenoid valve controlled by the duty control controller. In the fuel injector of the gas fuel vehicle having a main adjustment screw provided between the carburetor and the mixer to control the duty by hand,

상기 주조정 스크류(MAS)의 후단에서 분기되는 바이패스관(101)과, 상기 바이패스관에 연결되어 각 흡기관으로 가스연료를 분배·공급하는 다수개의 주입관(102)과, 상기 주입관의 끝단에 구비되어 각 흡기관에 가스연료를 분사하는 노즐(103)로 구성된다.A bypass tube 101 branched at the rear end of the main adjustment screw MAS, a plurality of injection tubes 102 connected to the bypass tubes for distributing and supplying gas fuel to each intake pipe, and the injection tubes It is provided at the end of the nozzle 103 for injecting gas fuel to each intake pipe.

이와 같이 구성함으로써, 본 고안에 의한 연료 분사장치는, 기화기를 통과한 가스연료 중의 상당량이 믹서와 드로틀밸브 및 써지탱크를 거치지 않고, 바이패스관을 통하여 곧바로 흡기 매니폴더로 유입될 수 있기 때문에, 흡기 매니폴더의 부압에 따라 연소실로 직접 공급된다.With this configuration, the fuel injector according to the present invention can be introduced into the intake manifold directly through the bypass pipe without a considerable amount of gas fuel passing through the carburetor through the mixer, the throttle valve and the surge tank, It is fed directly into the combustion chamber according to the negative pressure of the intake manifold.

즉, 본 고안의 가스연료 분사장치는 연소실로 공급되는 연료의 상당량을 ECU의 제어를 받지 않고, 또한 믹서와 드로틀 밸브 및 써지탱크를 거치지 않고 직접(Directly) 흡기 매니폴더로 공급되도록 한 것에 고안의 특징이 있는 것이다.That is, the gas fuel injector of the present invention is designed so that a considerable amount of fuel supplied to the combustion chamber is supplied to the intake manifold directly without being controlled by the ECU and without passing through the mixer, the throttle valve and the surge tank. There is a characteristic.

이와 같이 구성된 본 고안에 의한 연료분사장치는, 듀티제어 솔레노이드 밸브를 통과한 가스연료 및 주조정스크류(MAS)를 통과한 가스연료는 믹서를 거쳐 드로틀밸브를 통과하여 연소실로 공급되며, 이와 별도로 상기 주조정스크류(MAS)를 통과한 일부의 가스연료는 믹서, 드로틀밸브, 써지탱크를 거치지 않고 곧바로 직접연소실로 공급되는 것이다.The fuel injection device according to the present invention configured as described above, the gas fuel passing through the duty control solenoid valve and the gas fuel passing through the main adjustment screw (MAS) are supplied to the combustion chamber through the throttle valve through the mixer, and separately Some of the gas fuel passed through the main adjustment screw (MAS) is fed directly into the combustion chamber without going through a mixer, throttle valve or surge tank.

이와 같이, 본 고안의 가스연료 분사장치는 정상적인 ECU의 제어를 받지 않는 바이패스관을 통하여 연료가 연소실로 공급되기 때문에, 듀티비(Duty Ratio)를 최적의 조건으로 유지할 수 있도록 하는 조정작업이 병행되어 이루어져야만 한다.As described above, the gas fuel injector of the present invention is supplied with fuel to the combustion chamber through a bypass pipe not controlled by the normal ECU, so that the adjustment work for maintaining the duty ratio at an optimum condition is performed in parallel. It must be done.

즉, 본 고안에 의한 가스연료 분사장치를 설치하는 경우에는 반드시 주조정스크류 조작을 통해 듀티비를 낮추는 설정을 하여야 한다. 즉, 듀티비(duty ratio)를 20∼30% 정도가 되도록 주조정 스크류(MAS; Main Adjust Screw)를 셋팅한 후, 아이들(Idle)상태(모든 부하가 꺼지고 시동만 걸린 상태)에서의 듀티비가 50%가 되도록 기화기의 아이들 조정스크류(IAS; Idle Adjust Screw)를 다시 셋팅하는 것이 중요하다.That is, when installing the gas fuel injection device according to the present invention must be set to lower the duty ratio through the operation of the main adjustment screw. That is, after setting the Main Adjust Screw (MAS) so that the duty ratio is about 20 to 30%, the duty ratio in the idle state (all loads are turned off and only the starting is applied) It is important to reset the IAS (Idle Adjust Screw) of the carburetor to 50%.

이와 같이 듀티비를 조정하는 이유는, 앞서 설명한 바와 같이 정상적인 ECU의 제어를 받지 않는 바이패스관을 통하여, ECU의 최적 제어조건을 초과하는 다량의 연료가 연소실에 공급되기 때문에, ECU에 의한 제어범위를 제한하기 위함이다.The reason for adjusting the duty ratio as described above is that the control range by the ECU is supplied because a large amount of fuel that exceeds the optimum control conditions of the ECU is supplied to the combustion chamber through a bypass pipe not controlled by the normal ECU as described above. This is for limiting.

예를 들어, 만약 가스연료에 비하여 공기가 과다 공급되어 연소되는 경우, 산소센서에 의하여 신호를 받은 ECU는 듀티제어 컨트롤러를 제어하여 듀티제어 솔레노이드 밸브를 개방시켜 연료의 공급을 늘리려 할 것이다. 그러나 이 때 수작업에 의하여 MAS를 20∼30% 수준으로 사전 셋팅조정하였기 때문에 ECU의 제어는 제한적인 효과에 머무를 수 밖에 없고, 연소실의 부압에 의하여 바이패스관을 통한 가스연료가 공급되어 효율적인 연소가 이루어지게 되는 것이다. MAS의 조정범위에 대해서는 여러 차례의 실험을 거친 결과, 20∼30%가 가장 최적의 범위임을 확인하였다.For example, if the air is oversupplied and burned compared to gas fuel, the ECU, signaled by the oxygen sensor, will control the duty control controller to open the duty control solenoid valve to increase the fuel supply. At this time, however, the MAS was pre-set and adjusted to 20 to 30% by manual operation. Therefore, the control of the ECU is limited to a limited effect, and the gas fuel is supplied through the bypass pipe by the negative pressure of the combustion chamber, so that efficient combustion is achieved. Will be done. As for the adjustment range of MAS, after several experiments, it was confirmed that 20-30% is the optimal range.

이와 반대의 경우, 즉 정상을 초과하는 다량의 연료가 연소실에 공급되면, 산소센서는 실시간으로 엔진 ECU로 신호를 출력하고, 그에 따라 ECU는 듀티제어 솔레노이드 밸브를 차단함으로써 듀티를 일정하게 되도록 제어하게 되므로, 본 고안의 바이패스관 설치로 인한 영향은 ECU가 듀티제어 솔레노이드 밸브를 통한 연료 공급을 감소시킴으로써 연소효율을 그대로 유지할 수 있게 되는 것이다.In the opposite case, i.e., when a large amount of fuel is supplied to the combustion chamber in excess of the normal, the oxygen sensor outputs a signal to the engine ECU in real time, whereby the ECU controls the duty to be constant by shutting off the duty control solenoid valve. Therefore, the effect of the bypass pipe installation of the present invention is that the ECU can maintain the combustion efficiency as it is by reducing the fuel supply through the duty control solenoid valve.

본 고안에 있어서, 바이패스관(101)을 통과한 가스연료는 각 흡기관으로 연결된 주입관(102)을 거쳐 상기 주입관 끝단에 구비된 노즐(103)에 의하여 흡기 매니폴드 내로 분사되는데, 엔진의 종류에 따라 4흡기관 또는 6흡기관으로 분배시키기 위하여, 바이패스관과 각각의 주입관 사이에는 분배관(104)을 구비하는 것이 바람직하다.In the present invention, the gas fuel passing through the bypass pipe 101 is injected into the intake manifold by the nozzle 103 provided at the end of the injection pipe via the injection pipe 102 connected to each intake pipe. In order to distribute to 4 or 6 suction pipes according to the type of, it is preferable to have a distribution pipe 104 between the bypass pipe and each injection pipe.

이하 본 고안의 연료 분사장치에 대한 작용을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the operation of the fuel injector of the present invention will be described.

연료탱크에서 공급되는 가스연료는 기화기를 거치면서 기화되고, 메인조정스크류를 통과하여 바이패스관을 거쳐 흡기관으로 직접 공급된다.The gas fuel supplied from the fuel tank is vaporized through the carburetor, and is directly supplied to the intake pipe through the main adjusting screw and the bypass pipe.

이 때, 정상을 초과하는 다량의 연료가 연소실에 공급되기 때문에, 연소실의 산소센서는 연료 과다 공급상태를 실시간으로 ECU로 알리게 되고, 그에 따라 ECU는듀티제어 컨트롤러를 통하여 듀티제어 솔레노이드 밸브를 차단함으로써 듀티를 일정하게 유지하도록 제어한다. 따라서, 본 고안의 바이패스관 설치로 인한 영향은 ECU가 듀티제어 컨트롤러를 통한 연료 공급을 감소시킴으로써 연소효율을 그대로 유지할 수 있게 되는 것이다.At this time, since a large amount of fuel exceeding the normal is supplied to the combustion chamber, the oxygen sensor of the combustion chamber informs the ECU of the fuel oversupply state in real time, so that the ECU shuts down the duty control solenoid valve through the duty control controller. Control to keep the duty constant. Therefore, the impact of the bypass pipe installation of the present invention is that the ECU can maintain the combustion efficiency by reducing the fuel supply through the duty control controller.

상기 고안의 상세한 설명은 본 고안의 특정 실시예를 예로 들어서 설명하였으나, 본 고안은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 고안의 개념을 이탈하지 않는 범위 내에서 이 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 형태로 변형 또는 변경 실시하는 것 또한 본 고안의 개념에 포함되는 것은 물론이다.Although the detailed description of the subject innovation has been described by taking specific embodiments of the subject innovation as an example, the subject innovation is not limited thereto, and the present invention has a general knowledge in the technical field to which the subject innovation belongs without departing from the concept of the subject innovation. It is obvious that the modification or change in various forms by the person is also included in the concept of the present invention.

이상 설명한 바와 같이 본 고안은 상기와 같이 본 고안은 그 구성이 간단하기 때문에 적용이 용이하며, 일반 가스차량은 물론 구조변경된 가스차량의 경우 모두에 용이하게 적용될 수 있는 장점이 있다.As described above, the present invention is easy to apply because the present invention has a simple configuration as described above, and has the advantage that it can be easily applied to both the general gas vehicle and the changed gas vehicle.

Claims

A fuel tank for storing and supplying gas fuel, a vaporizer for vaporizing gas fuel supplied from the fuel tank, a mixer for mixing vaporized gas with air, and a fuel supply line for supplying mixed fuel to a surge tank And a duty control controller for adjusting the rate at which the gas fuel is mixed with air by the mixer, a duty control solenoid valve controlled by the duty control controller, and between the vaporizer and the mixer to control the duty by hand. In the fuel injector of a gas fuel vehicle having a main adjustment screw,

A bypass pipe branched at the rear end of the main adjustment screw MAS, a plurality of injection pipes connected to the bypass pipes for distributing and supplying gas fuel to each intake pipe, and provided at ends of the injection pipes. A fuel injector for a gas fuel vehicle, comprising a nozzle for injecting gas fuel into an intake pipe.

The method of claim 1,

A fuel injection device for a gas fuel vehicle, characterized in that a distribution pipe is provided between the bypass pipe and the plurality of injection pipes.

The method according to claim 1 or 2,

The main adjust screw (MAS) is set to have a duty ratio of 20 to 30%, and the duty ratio of the IAS (Idle Adjust Screw) of the vaporizer is set to 50%. The fuel injector of the gas fuel vehicle, characterized in that configured.