KR20040017643A - 엘피지 차량의 연료혼합기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엘피지(LPG) 차량의 기관에 설치되어 엘피가스와 유입공기를 연소에 적당한 상태로 혼합하여 공급하는 엘피지 차량의 연료혼합기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연료혼합기의 벤튜리측으로 공기를 유입시키는 공기유입공간과, 베이퍼라이저에서 기화 및 감압된 엘피가스를 벤튜리측으로 유입시키는 연료흡입공간의 사이에 보조공기유입통로를 추가적으로 설치하므로서, 차량의 감속, 정속, 가속, 급가속과 같은 운행상태 변화에 따른 공기유입공간측의 압력과 밀도변화를 보조공기유입통로로 인가시켜 엘피가스의 유입량을 자동적으로 조절할 수 있도록 하고, 이로 인하여 차량의 운행상태 조작시점과 거의 동시에 변화된 운행상태에 적합한 최적 연료비를 유지시킬 수 있도록 하며, 기존의 기계적, 전자적 제어장치에 비하여 그 제어속도가 매우 빠르면서도 그 설치비용과 설치부피는 최소화시킬 수 있을 뿐만 아니라, 차량의 급가속시 발생하는 역화현상까지 완벽하게 방지할 수 있는 엘피지 차량의 연료혼합기에 관한 것이다.

본 발명에 의한 엘피지(LPG) 차량의 연료혼합기는, 공기유입관(7)과 연료공급관(5a)이 몸체(10)의 양측에 연결 설치되고, 상기 몸체(10)의 상측에는 조절나사(16)가 체결된 연료유입밸브(15)에 의하여 연료유입관(4a)이 연결 설치되며, 상기 몸체(10)의 내부에는 그 내주면을 따라 연료흡입공간(12)이 형성되도록 벤튜리(11)가 설치되고, 상기 연료공급관(5a)에 대응하는 벤튜리(11)측에는 연료분사구(13)가 형성된 것에 있어서, 상기 몸체(10)의 상측에는 연료흡입공간(12)과 연통되도록 T자형 연결관(17)이 설치되어 그 일측에 상기 연료유입밸브(15)가 연결되고, 상기 T자형 연결관(17)의 타측에는 그 일단이 T자형 연결관(17)에 연결되고 그 타단이 상기 공기유입관(7)에 관통되는 보조공기유입관(18)이 설치되는 것을 특징으로 하며, 상기 T자형 연결관(17)이나 보조공기유입관(18) 대신에 공기유입관(7)에 대응하는 벤튜리(11)측에 공기유입공간과 연료흡입공간(12)을 연통시키는 보조공기유입홀(19)을 형성시킨 것을 특징으로 한다.

Description

엘피지 차량의 연료혼합기{Device for mixing fuel of a LPG car}

본 발명은 엘피지(LPG) 차량의 기관에 설치되어 엘피가스와 유입공기를 연소에 적당한 상태로 혼합하여 공급하는 엘피지 차량의 연료혼합기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연료혼합기의 벤튜리측으로 공기를 유입시키는 공기유입공간과, 베이퍼라이저에서 기화 및 감압된 엘피가스를 벤튜리측으로 유입시키는 연료흡입공간의 사이에 보조공기유입통로를 추가적으로 설치하므로서, 차량의 감속, 정속, 가속, 급가속과 같은 운행상태 변화에 따른 공기유입공간측의 압력과 밀도변화를 보조공기유입통로로 인가시켜 엘피가스의 유입량을 자동적으로 조절할 수 있도록 하고, 이로 인하여 차량의 운행상태 조작시점과 거의 동시에 변화된 운행상태에 적합한 최적 연료비를 유지시킬 수 있도록 하며, 기존의 기계적, 전자적 제어장치에 비하여 그 제어속도가 매우 빠르면서도 그 설치비용과 설치부피는 최소화시킬 수 있을 뿐만 아니라, 차량의 급가속시 발생하는 역화현상까지 완벽하게 방지할 수 있는 엘피지 차량의 연료혼합기에 관한 것이다.

일반적으로 엘피지 차량은 프로판이나 부탄 등과 같은 액화석유가스(LPG)를 연료로 하여 달리는 자동차를 말하는 것으로서, 그 구조는 기본적으로 가솔린 엔진과 유사하나 가솔린을 기화하는 기화기 대신에 엘피지를 기화 및 감압하는 베이퍼라이저를 사용한다는 점에서 차이가 있으며, 동일한 가솔린 엔진에 비하여 출력은 다소 떨어지지만 연료비가 싸고 경제적이어서 각종 영업용 차량에 많이 적용될 뿐만 아니라 혼합기가 가스상태이기 때문에 실린더로의 분배가 균일하고 옥탄가가 높아 녹킹(Knocking)이 적으며 배기가스 또한 깨끗한 장점이 있다.

상기와 같은 엘피지 차량의 일반적인 연료공급경로는 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 엘피지 탱크(1)로부터 배출된 액체 상태의 엘피(LP)가스가 여과기(2)에서 여과된 다음, 전자밸브(3)와 베이퍼라이저(4)를 거치면서 기화 및 감압되고, 이와 같이 기화 및 감압된 엘피가스가 연료유입관(4a)을 통하여 연료혼합기(5)의 내부로 유입되며, 이와 동시에 에어클리너(6)에서 여과된 공기가 공기유입관(7)을 거쳐 연료혼합기(5)의 내부로 유입되므로서, 연료혼합기(5)의 내부에서 엘피가스와 공기가 일정비율로 혼합되어 혼합기를 형성하게 되고, 이와 같이 형성된 혼합기로서의 연료가 드로틀밸브(8)를 구비하는 연료공급관(5a)을 거쳐 엔진(9)의 연소실로 공급되는 과정을 거친다.

상기 베이퍼라이저(4)(Vaporizer)는 엘피지 차량의 연료공급장치 중에서 가장 중요한 역할을 하는 것으로서, 엘피지 탱크(1)로부터 공급된 엘피가스의 기화 및 감압을 수행하는 1차 감압실과, 1차 감압실에서 감압된 엘피가스를 다시 대기압에 가깝게 감암하여 압력을 조절하는 2차 감압실로 이루어지며, 이 외에도 여러 가지 부품을 가지는 다소 복잡한 구성으로 이루어지지만, 베이퍼라이저(4)에 대한 세부적인 기술적 구성은 이미 공지된 상태이므로 이에 대한 세부적인 설명은 생략하기로 한다.

그리고, 상기 베이퍼라이저(4)에 의하여 기화 및 감압된 엘피가스를 공기와 혼합하여 연료로서의 혼합기를 생성하기 위한 종래의 연료혼합기(5)는 도 2 및 도3에 도시되어 있는 바와 같이, 실린더 형태의 몸체(10) 일측으로 연장 형성된 공기유입구(14)에는 상기 공기유입관(7)이 일체로 연결 설치되고, 상기 몸체(10)의 타측에는 드로틀밸브(8)를 구비하는 상기 연료공급관(5a)이 일체로 연결 설치되며, 몸체(10)의 상측에는 조절나사(16)가 체결된 연료유입밸브(15)에 의하여 상기 연료유입관(4a)이 연료혼합기(5)와 연통되도록 설치되어 있다.

또한, 상기 몸체(10)의 내부 중앙에는 연료유입관(4a)으로부터 유입되는 엘피가스를 유체의 압력차에 의하여 연료혼합기(5)의 내부로 흡입시키기 위한 벤튜리(11)가 설치되며, 이와 같이 설치된 벤튜리(11)에 의하여 연료혼합기(5)의 몸체 내주면을 따라 연료흡입공간(12)이 형성되고, 이 연료흡입공간(12)이 연료유입밸브(15)에 의하여 연료유입관(4a)과 연통되도록 설치되는 것이며, 상기 연료공급관(5a)에 대응하는 벤튜리(11)측에는 연료유입관(4a)을 통하여 연료흡입공간(12)으로 흡입된 엘피가스를 연료공급관(5a)측으로 분사시키기 위한 연료분사구(13)가 형성된 구성으로 이루어진다.

상기와 같은 종래의 연료혼합기(5)는 공기유입관(7)측과 연료유입관(4a)측에 공기와 엘피가스가 각각 대기압 수준으로 유지되는 최초의 상태에서, 엔진(9)의 가동으로 인하여 드로틀밸브(8)가 일정각도 만큼 개방되면서 차량이 주행상태로 바뀔 경우, 공기유입관(7)측에서 대기압 수준으로 유지되던 공기가 엔진(9)의 연소실로부터 발생하는 부압에 의하여 벤튜리(11)를 통하여 빠른 속도로 유동을 하게 되고, 이로 인하여 연료유입관(4a)측에서 대기압 상태로 유지되던 엘피가스 또한 낮아진 벤튜리(11) 압력에 의하여 연료흡입공간(12)과 연료분사구(13)를 통하여 연료공급관(5a)측으로 분사되므로서 공기와 엘피가스의 혼합기를 엔진(9)의 연소실로 공급시킬 수 있게 되는 것이다.

그러나, 상기와 같은 종래의 연료혼합기(5)는 공기의 유동통로를 이루는 공기유입관(7)의 유동면적에 비하여 벤튜리(11)측에 형성된 연료분사구(13)의 분사면적이 매우 좁기 때문에, 차량의 가속시나 급가속시 벤튜리(11)를 지나는 공기의 빠른 유속을 엘피가스가 미처 따라 잡지 못하므로서 연료분사구(13)로부터 분사되는 엘피가스의 양이 차량의 가속이나 급가속에 적합할 정도의 양으로 분사되지 못하는 문제점이 있었으며, 이로 인하여 엘피지 차량의 출력이 저하될 뿐만 아니라 엘피지 차량의 고질적인 문제인 역화현상이 발생하게 된다.

또한, 차량의 감속운행시나 변속시에는 운전자가 가속페달에서 발을 떼게 되므로서 드로틀밸브(8)가 닫혀지면서 엔진(9)으로는 소량의 혼합기만이 공급되고 대부분의 혼합기는 다시 벤튜리(11)측으로 역류하여 벤튜리(11)부의 압력이 순간적으로 상승하게 되는 데, 위에서 설명되어진 바와 같이 공기의 유동면적에 비하여 엘피가스의 분사면적이 매우 좁기 때문에 상승된 압력의 대부분이 공기유입관(7)측으로 작용하게 되므로서 연료분사구(13)를 통한 엘피가스의 분사량을 적절하게 억제시켜 주지 못하는 문제점이 있었으며, 이로 인하여 연료분사구(13)로부터 분사되는 엘피가스의 양이 차량의 감속운행에 적합한 양보다 다소 많은 양으로 분사되어 연료의 낭비를 초래하는 문제점이 있었다.

상기와 같이 공기 유동면적과 엘피가스 분사면적의 차이로 인하여 차량의 감속이나 가속 또는 급가속시 발생하는 종래 연료혼합기(5)의 문제점을 보완하기 위한 것으로서, 차량의 주행속도에 따라 벤튜리(11)의 직경이 변하는 가변벤튜리를 사용하므로서 벤튜리(11)를 통과하는 공기의 유속을 일정하게 유지시키도록 한 기계적 제어장치와, 가속밸브나 드로틀밸브(8)가 열리는 각도를 전기적인 신호로 변환시켜 전자제어장치에 인가시키고, 이 전자제어장치가 엘피가스를 공급하는 밸브를 작동시키므로서 공기와 엘피가스의 혼합비를 적절하게 조절하도록 한 전자적 제어장치가 알려져 있다.

그러나, 상기한 기계적 제어장치의 경우에는 차량의 운행상태 조작과 거의 동시에 연료 혼합비의 조절이 가능한 장점은 있으나, 가변벤튜리 장치의 가격이 고가일 뿐만 아니라 배기가스에 대한 피드백(Feedback) 제어가 어려운 문제점이 있었으며, 상기한 전자적 제어장치의 경우에는 가속밸브나 드로틀밸브(8)로부터 발생한 전기적인 신호를 전자제어장치가 인가받아 이를 다시 밸브에 전송하여 밸브를 작동시키는 여러 단계를 거쳐야 하므로서, 차량의 운행상태 조작과 동시에 순간적으로 일어나는 연료의 희박현상이나 농후현상을 실질적으로 제어하기 힘든 문제점이 있었으며, 이와 같은 기계적, 전자적 제어장치가 모두 강제적 제어방식을 택하고 있기 때문에 그 제어에 따른 정밀도가 떨어질 뿐만 아니라 복잡한 장치구성으로 인하여 고장율이 다소 높은 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명에 의한 엘피지 차량의 연료혼합기는 벤튜리측으로 공기를 유입시키는 공기유입공간과, 베이퍼라이저에서 기화 및 감압된 엘피가스를 벤튜리측으로 유입시키는 연료흡입공간의 사이에 보조공기유입통로를 추가적으로 설치하므로서, 차량의 감속, 정속, 가속, 급가속과 같은 운행상태 변화에 따른 공기유입공간측의 압력과 밀도변화를 보조공기유입통로로 인가시켜 엘피가스의 유입량을 자동적으로 조절할 수 있도록 하고, 이로 인하여 차량의 운행상태 조작시점과 거의 동시에 변화된 운행상태에 적합한 최적 연료비를 유지시킬 수 있도록 하며, 기존의 기계적, 전자적 제어장치에 비하여 그 제어속도가 매우 빠르면서도 그 설치비용과 설치부피는 최소화시킬 수 있을 뿐만 아니라, 차량의 급가속시 발생하는 역화현상까지 완벽하게 방지할 수 있도록 하는 것을 기술적 과제로 한다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은, 공기유입관과 연료공급관이 몸체의 양측에 연결 설치되고, 상기 몸체의 상측에는 조절나사가 체결된 연료유입밸브에 의하여 연료유입관이 연결 설치되며, 상기 몸체의 내부에는 그 내주면을 따라 연료흡입공간이 형성되도록 벤튜리가 설치되고, 상기 연료공급관에 대응하는 벤튜리측에는 연료분사구가 형성된 것에 있어서, 상기 몸체의 상측에는 연료흡입공간과 연통되도록 T자형 연결관이 설치되어 그 일측에 상기 연료유입밸브가 연결되고, 상기 T자형 연결관의 타측에는 그 일단이 T자형 연결관에 연결되고 그 타단이 상기 공기유입관에 관통되는 보조공기유입관이 설치되는 것을 특징으로 하며, 상기 T자형 연결관이나 보조공기유입관 대신에 공기유입관에 대응하는 벤튜리측에 공기유입공간과 연료흡입공간을 연통시키는 보조공기유입홀을 형성시킨 것을 특징으로 한다.

도 1은 일반적인 엘피지 차량의 연료공급배관을 나타내는 개략도.

도 2는 종래의 연료혼합기를 나태내는 단면도.

도 3은 도 2에 도시된 종래 연료혼합기의 우측면도.

도 4는 본 발명에 따른 엘피지 차량의 연료혼합기에 대한 일실시예를 나타내는 단면도.

도 5는 본 발명에 따른 엘피지 차량의 연료혼합기에 대한 다른 실시예를 나타내는 단면도.

도 6은 도 5에 도시된 연료혼합기의 좌측면도.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 엘피지(LPG) 탱크 2 : 여과기 3 : 전자밸브

4 : 베이퍼라이저 4a : 연료유입관 5 : 연료혼합기

5a : 연료공급관 6 : 에어클리너 7 : 공기유입관

8 : 드로틀밸브 9 : 엔진 10 : 몸체

11 : 벤튜리 12 : 연료흡입공간 13 : 연료분사구

14 : 공기유입구 15 : 연료유입밸브 16 : 조절나사

17 : T자형 연결관 18 : 보조공기유입관 19 : 보조공기유입홀

이하, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명에 따른 엘피지 차량의 연료혼합기에 대한 일실시예를 나타내는 단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 엘피지 차량의 연료혼합기에 대한 다른 실시예를 나타내는 단면도이며, 도 6은 도 5에 도시된 연료혼합기의 좌측면도로서, 도면에 대한 부호의 설명 중 미설명 된 부호 17a와 17b는 T자형 연결관의 수나사부와 암나사부, 18a와 18b는 보조공기유입관의 밀폐단부와 수나사부를 각각 나타내는 것이다.

본 발명에 따른 엘피지 차량의 연료혼합기에 대한 일실시예는 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 실린더 형태의 몸체(10) 일측으로 연장 형성된 공기유입구(14)에는 공기유입관(7)이 일체로 연결 설치되고, 상기 몸체(10)의 타측에는 드로틀밸브(8)를 구비하는 연료공급관(5a)이 일체로 연결 설치되며, 종래 기술내용에서 설명되어진 바와 같이, 상기 공기유입관(7)은 에어클리너(6)에서 여과된 공기를 연료혼합기(5)측으로 공급시키는 역할을 하고, 상기 연료공급관(5a)은 연료혼합기(5)에서 혼합된 연료를 엔진(9)으로 공급시키는 역할을 하게 된다.

그리고, 상기 몸체(10)의 상측에는 T자형 연결관(17)이 관통 설치되어 그 일측에 조절나사(16)가 체결된 연료유입밸브(15)가 연결되므로서, 연료유입관(4a)이 연료유입밸브(15)와 T자형 연결관(17)을 통하여 연료혼합기(5)의 몸체(10)와 연통되도록 설치되고, 상기 T자형 연결관(17)의 타측에는 그 일단이 T자형 연결관(17)에 연결되고 그 타단이 상기 공기유입관(7)에 관통되는 보조공기유입관(18)이 설치되며, 상기 연료유입관(4a) 또한 종래 기술내용에서 설명되어진 바와 같이 엘피지 탱크(1)로부터 베이퍼라이저(4)를 통하여 기화 및 감압된 엘피가스를 연료혼합기(5)로 공급시키는 역할을 하게 된다.

그리고, 상기 몸체(10)의 내부 중앙에는 연료유입관(4a)으로부터 유입되는 엘피가스를 유체의 압력차에 의하여 연료혼합기(5)의 내부로 흡입시키기 위한 벤튜리(11)가 설치되며, 이와 같이 설치된 벤튜리(11)에 의하여 연료혼합기(5)의 몸체 내주면을 따라 연료흡입공간(12)이 형성되고, 이 연료흡입공간(12)이 T자형 연결관(17)에 의하여 연료유입밸브(15) 및 연료유입관(4a)과 연통되도록 설치되는 것이며, 상기 연료공급관(5a)에 대응하는 벤튜리(11)측에는 연료유입관(4a)과 연료유입밸브(15) 및 T자형 연결관(17)을 통하여 연료흡입공간(12)으로 흡입된 엘피가스를 연료공급관(5a)측으로 분사시키기 위한 연료분사구(13)가 형성된 구성으로 이루어진다.

본 발명의 일실시예에 따른 연료혼합기(5)에서는 그 다리부에 연료혼합기(5)의 몸체(10)에 체결되는 수나사부(17a)가 형성되고, 양팔에 해당하는 부분에는 보조공기유입관(18)과 연료유입밸브(15)를 체결하기 위한 암나사부(17b)가 형성된 T자형 연결관(17)을 제시하였으나, 나사체결 이외에 용접이나 끼움결합과 같은 다른 고정수단을 사용하여 T자형 연결관(17)을 각 부분에 연결시킬 수 있고, T자형 연결관(17)의 일측 팔에 해당하는 부분을 연료혼합기(5)의 몸체(10)에 체결하고, 나머지 팔과 다리에 해당하는 부분에 보조공기유입관(18)과 연료유입밸브(15)를 각각 체결하여도 무방하나, 보조공기유입관(18)을 통하여 인가된 공기압을 엘피가스의유입량 조절에 보다 효율적으로 적용시키기 위해서는, 도 4에 도시된 바와 같이 보조공기유입관(18)과 연료유입밸브(15)가 서로 대향되도록 T자형 연결관(17)을 설치하는 것이 바람직하며, 보조공기유입관(18)의 밀폐단부(18a)측을 포함하여 T자형 연결관(17)의 각 연결부에는 팩킹과 같은 유체(공기,엘피가스)의 누설방지수단을 설치하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 엘피지 차량의 연료혼합기에 대한 다른 실시예는 도 5 및 도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 보조공기의 유입통로로서 상기한 T자형 연결관(17)과 보조공기유입관(18) 대신에 공기유입관(7)에 대응하는 벤튜리(11)측에 공기유입공간과 연료흡입공간(12)을 연통시키는 보조공기유입홀(19)을 형성시킨 구성으로 이루어지며, 연료혼합기(5)의 몸체(10) 상측에는 종래의 연료혼합기(5)와 마찬가지로 조절나사(16)가 체결된 연료유입밸브(15)가 연료흡입공간(12)과 연통되도록 몸체(10)에 바로 체결 설치되어 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 연료혼합기(5)에서는 도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 벤튜리(11)의 상측부에 원호상으로 절개 형성된 보조공기유입홀(19)을 제시하였으나, 보조공기유입홀(19)은 2 ~ 3개의 원형구멍이 될 수도 있고, 이와 다른 여러 가지 형태의 구멍으로 형성될 수 있으며, 벤튜리(11)의 상하측에 서로 대응되는 2개의 보조공기유입홀(19)을 형성시키거나 벤튜리(11)를 따라 다수 개의 보조공기유입홀(19)을 형성시킬 수도 있다.

이하, 상기와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명에 따른 연료혼합기(5)의 작용관계를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하며, 본 발명의 일실시예에서는보조공기 유입통로를 통한 엘피가스의 유입량 조절이 연료혼합기(5)의 몸체(10) 외부에 위치한 T자형 연결관(17)에서 이루어지는 것이고, 본 발명의 다른 실시예에서는 상기한 엘피가스의 유입량 조절이 몸체(10)의 내부에 위치한 연료흡입공간(12)에서 이루어지는 것이므로, 엘피가스의 유입량이 조절되는 위치면에서는 다소 차이가 있느나 엘피가스의 유입량을 조절하는 원리적인 측면에서는 서로 동일한 것이기 때문에 본 발명의 작용관계에 대한 설명에서는 본 발명의 일실시예에 의한 구성을 중심으로 설명하고자 한다.

또한, 본 발명에 따른 연료혼합기(5)의 실질적인 작용관계는 차량의 운행상태 조작에 따라 매우 다양한 형태로 설명되어질 수 있으나, 차량의 운행상태는 크게 가속, 정속, 급가속, 감속의 4가지 상태에 포함되는 것이므로, 본 발명에 따른 연료혼합기(5)의 작용관계에 대한 설명에서는 최초 차량의 정지상태에서 일정한 속도로 차량을 가속시킨 다음, 가속된 속도로 정속운전을 하다가 다시 차량을 급가속 또는 감속시키는 순서대로 설명하고자 한다.

또한, 본 발명에 의한 연료혼합기(5)는 공기와 엘피가스가 T자형 연결관(17) 또는 연료흡입공간(12)의 내부에서 일차적으로 혼합된 다음, 이 혼합기가 벤튜리(11)의 연료분사구(13)를 통하여 연료공급관(5a)으로 분사되므로서 이차적으로 최종 혼합기{완전연소 혼합비는 15(공기) : 1(엘피가스)정도가 된다}를 형성하게 되는 데, 이후에 기술되는 공기와 엘피가스의 혼합비율은 T자형 연결관(17) 또는 연료흡입공간(12)에서 공기와 엘피가스가 일차적으로 혼합되어 분사되는 비율을 말하는 것이다.

먼저, 본 발명에 따른 연료혼합기(5)는 상기에서 언급된 바와 같이, 종래의 연료혼합기와는 달리 연료유입밸브(15)와 T자형 연결관(17)을 통하여 엘피가스가 연료흡입공간(12)으로 흡입되는 과정에서 보조공기유입관(18)을 통하여 유입된 공기유입관(7)측의 압력과 공기밀도에 영향을 받기 때문에, 정속주행에 적합한 혼합비를 맞추기 위해서는 공기유입관(7)측과 연료유입관(4a)측으로 유입되는 공기와 엘피가스가 각각 대기압 수준으로 세팅되도록 한 초기상태에서, 드로틀밸브(8)을 일정각도만큼 개방하여 정속상태와 비슷한 조건을 만든 다음, 연료유입밸브(15)의 조절나사(16)를 풀어내어 종래의 연료혼합기 보다 엘피가스가 약 1.5 ~ 2배 정도로 더 유입될 수 있는 상태로 세팅하여야 한다.

다시 말해서, 종래의 연료혼합기는 벤튜리(11)의 압력이 저하될 경우 연료분사구(13)를 통하여 엘피가스만을 빨아들이면 되지만, 본 발명에 따른 연료혼합기(5)는 벤튜리(11)의 압력이 저하될 경우 보조공기유입관(18)을 통하여 유입된 공기와 연료유입밸브(15)를 통하여 유입된 엘피가스를 동시에 빨아들여야 하기 때문에, 동일한 흡입력으로 동일한 양의 연료를 빨아들일 수 있도록 하기 위해서는 종래의 연료혼합기에 비하여 연료유입밸브(15)를 통한 엘피가스의 유입량을 증가시킬 수 있도록 조절나사(16)를 풀어 주어야 하는 것이다.

본 발명에 따른 연료혼합기(5)를 상기와 같이 세팅시키게 되면, 차량의 정지시에는 드로틀밸브(8)가 완전히 닫힌 상태에서 연료공급관(5a)으로부터 엔진(9)의 연소실측으로 혼합기의 유동이 발생하기 않기 때문에, 공기유입관(7) 내부의 공기와 연료공급관(5a) 내부의 혼합기가 대기압 수준으로 유지 및 정체되고, 보조공기유입관(18)을 통하여 유입되는 공기와 연료유입밸브(15)를 통하여 유입되는 엘피가스 또한 T자형 연결관(17)의 내부에서 각각 대기압 수준으로 유지 및 정체되므로서 벤튜리(11)의 연료분사구(13)를 통한 별도의 연료분사가 이루어지지 않게 된다.

상기와 같은 정지상태에서 차량을 출발시키기 위하여 시동을 건 다음, 차량의 가속을 위하여 가속페달을 밟게 되면, 드로틀밸브(8)가 일정각도 만큼 개방됨과 동시에 엔진(9)이 가동되어 차량이 주행상태로 바뀌게 되는 데, 이 경우에는 공기유입관(7)측에서 대기압 수준으로 유지되던 공기가 엔진(9)의 연소실로부터 발생하는 부압에 의하여 벤튜리(11)를 통하여 빠른 속도로 유동을 하게 되고, 이로 인하여 T자형 연결관(17)의 내부에서 대기압 상태로 유지되던 엘피가스 또한 낮아진 벤튜리(11) 압력에 의하여 보조공기유입관(18)을 통하여 유입된 공기와 함께 연료분사구(13)를 통하여 연료공급관(5a)측으로 분사된다.

상기와 같이 T자형 연결관(17)으로부터 연료공급관(5a)측으로 분사되는 엘피가스량은 드로틀밸브(8)의 개방각도 즉 가속정도에 따라 자연적으로 조절되는 데, 드로틀밸브(8)의 개방각도가 적게 되면, 공기유입관(7)측의 압력과 공기밀도가 대기압보다 다소 낮은 폭으로 떨어지게 되고, 이로 인하여 보조공기유입관(18)측의 압력과 공기밀도 또한 동일한 폭으로 떨어지게 되므로서, 최초 대기압 수준으로 유지되어 50 : 50 정도의 비율로 분사되도록 세팅된 T자형 연결관(17) 내부의 공기와 엘피가스가 공기의 압력과 밀도저하로 인하여 40(공기) : 60(엘피가스) 정도의 비율로 분사되어 연료공급관(5a)측으로 공급되는 전체 혼합기의 농도를 소폭으로 상승시키게 된다.

또한, 드로틀밸브(8)의 개방각도가 다소 크게 되면, 공기유입관(7)측의 압력과 공기밀도가 대기압보다 다소 큰 폭으로 떨어지게 되고, 이로 인하여 보조공기유입관(18)측의 압력과 공기밀도 또한 동일한 폭으로 떨어지게 되므로서, 최초 대기압 수준으로 유지되어 50 : 50 정도의 비율로 분사되도록 세팅된 T자형 연결관(17) 내부의 공기와 엘피가스가 공기의 압력과 밀도저하로 인하여 30(공기) : 70(엘피가스) 정도의 비율로 분사되어 연료공급관(5a)측으로 공급되는 혼합기의 농도를 보다 더 상승시키게 되는 것이다.

상기와 같은 차량의 가속운행상태를 지나 차량이 일정 속도만큼 가속되면, 그 속도를 유지하면서 정속운행을 하게 되는 데, 이와 같은 정속운행시에는 차량의 가속과정에서 개방된 드로틀밸브(8)의 개방각도가 일정하게 유지되고, 이로 인하여 공기유입관(7)측의 압력과 공기밀도 또한 정속운행 속도에 해당하는 드로틀밸브(8)의 개방각도에 맞도록 유지되므로서, T자형 연결관(17)으로부터 공기와 함께 분사되는 엘피가스의 양과 연료공급관(5a)을 통하여 공급되는 혼합기의 혼합비 또한 최초에 세팅된 정속상태를 기준으로 하여 그 운행속도에 비례하는 농도로 일정하게 유지되는 것이다.

상기와 같은 정속운행을 일정 시간동안 지속적으로 수행하게 되면, 정속운행에 따른 차량 자체의 관성력으로 인하여 최초 소모되었던 연료량보다 적은 연료량으로도 차량이 정속운행 속도를 유지할 수 있도록 차량에 탄력이 붙게 되는 데, 본 발명에 의한 연료혼합기(5)는 이와 같은 경우에도 엔진(9)으로 유입되는 혼합기의 혼합비를 자동적으로 조절하여 차량의 정속운행 조건을 최상으로 유지시킴과 동시에 연료의 낭비를 방지할 수 있게 된다.

즉, 정속주행 과정에서 차량에 탄력이 붙어 동일한 속도하에서도 연료의 사용량이 줄어들게 되면, 연료공급관(5a)측의 혼합기 밀도가 상승하게 되고, 이로 인하여 공기유입관(7)측의 압력과 공기밀도 또한 더불어 상승하게 되며, 이와 같이 상승된 공기유입관(7)측의 압력과 공기밀도가 보조공기유입관(18)을 통하여 T자형 연결관(17)으로 인가되므로서, 상승된 공기압과 공기밀도가 연료분사구(13)를 통한 엘피가스의 분사량을 억제시켜 혼합기의 농도를 상기한 정속운행 상태에 적합하도록 낮추어 주게 되는 것이다.

상기와 같은 정속운행 상태에서 차량의 급가속을 위하여 운전자가 가속페달을 매우 강하게 밟을 경우에는, 드로틀밸브(8)의 개방각도와 엔진(9)에 의한 연료의 소모량이 매우 크게 되어 공기유입관(7)측의 압력과 공기밀도가 매우 큰 폭으로 떨어지게 되고, 이로 인하여 보조공기유입관(18)측의 압력과 공기밀도 또한 매우 큰 폭으로 떨어지게 되므로서, 최초 대기압 수준으로 유지되어 50 : 50 정도의 비율로 분사되도록 세팅된 T자형 연결관(17) 내부의 공기와 엘피가스가 공기의 압력과 밀도저하로 인하여 20(공기) : 80(엘피가스) 정도의 비율로 분사되고, 이로 인하여 연료공급관(5a)측으로 공급되는 혼합기의 농도를 정속상태 이상으로 매우 농후(Dense)하게 유지시킬 수 있게 된다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 연료혼합기(5)의 경우에는 상기와 같은 차량의 급가속시 연료흡입공간(12)측으로 흡입된 다량의 엘피가스 중 일부가 보조공기유입홀(19)을 통하여 압력과 밀도가 저하된 공기유입관(7)측으로 역류할 수도 있으나, 엘피가스가 역류되는 부분이 벤튜리(11)측이기 때문에 역류된 엘피가스가 벤튜리(11)부의 빠른 공기 유동에 의하여 곧바로 연료공급관(5a)측으로 유동하게 되므로서, 혼합기의 전체적인 혼합비에는 거의 영향을 미치지 않게 된다.

또한, 상기와 같은 정속운행 상태에서 차량의 감속운행이나 변속을 위하여 운전자가 가속페달에서 발을 떼게 되면, 드로틀밸브(8)가 순간적으로 닫혀지면서 엔진(9)으로는 소량의 혼합기만이 공급되고 대부분의 혼합기는 다시 벤튜리(11)측으로 역류하여 벤튜리(11)부의 압력이 순간적으로 상승하게 되는 데, 이와 같이 벤튜리부(11)의 압력이 순간적으로 상승하게 되면, 공기유입관(7)측의 압력과 공기밀도 또한 더불어 큰 폭으로 상승하게 되고, 이와 같이 상승된 공기유입관(7)측의 압력과 공기밀도가 보조공기유입관(18)을 통하여 T자형 연결관(17)으로 인가되므로서, 최초 대기압 수준으로 유지되어 50 : 50 정도의 비율로 분사되도록 세팅된 T자형 연결관(17) 내부의 공기와 엘피가스가 공기의 압력과 밀도상승으로 인하여 70(공기) : 30(엘피가스) 정도의 비율로 분사되고, 이로 인하여 연료공급관(5a)측으로 공급되는 혼합기의 농도를 감속운행이나 변속에 적합할 정도로 희박(Lean)하게 유지시킬 수 있게 되는 것이다.

상기와 같이 본 발명에 따른 엘피지 차량의 연료혼합기는, 벤튜리(11)측으로 공기를 유입시키는 공기유입공간과, 베이퍼라이저(4)에서 기화 및 감압된 엘피가스를 벤튜리(11)측으로 유입시키는 연료흡입공간(12)의 사이에 보조공기유입관(18) 또는 보조공기유입홀(19)과 같은 공기의 유입통로를 추가적으로 설치하여, 차량의 감속, 정속, 가속, 급가속과 같은 운행상태 변화에 따른 공기유입공간측의 압력과밀도변화가 보조공기 유입통로를 통하여 연료흡입공간(12)측으로 인가될 수 있도록 하므로서, 연료공급관(5a)측으로 분사되는 엘피가스의 분사량이 공기유입공간에서 발생한 압력과 밀도변화에 반비례하도록 자동적으로 조절된다.

또한, 운전자가 차량의 운행상태를 조작함과 동시에 운행상태의 조작에 따른 공기유입공간측의 압력과 밀도변화가 연료흡입공간(12)측으로 즉시 인가되므로서, 매우 빠른 시간안에 차량의 운행상태에 적합한 혼합비율의 혼합기를 엔진(9)에 공급할 수 있게 되며, 이로 인하여 엘피지 차량의 주행상태를 항상 최적의 상태로 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 연료의 부족으로 인한 엘피지 차량의 출력저하나 연료의 과잉공급으로 인한 연료의 낭비를 방지할 수 있게 된다.

특히, 보조공기 유입통로를 통하여 유입된 공기와, 연료유입밸브(15)를 통하여 유입된 엘피가스가 연료흡입공간(12)에 공존하는 상태에서 벤튜리(11)부에서 발생하는 동일한 흡입력으로 기존의 연료혼합기와 동일한 양의 엘피가스를 빨아들일 수 있도록 엘피가스의 유입량을 증가시킨 상태로 연료혼합기(5)가 세팅되어 있기 때문에, 차량의 급가속시에는 공기유입공간측의 현저한 압력과 밀도저하로 인하여 연료흡입공간(12)으로부터 매우 많은 양의 엘피가스가 연료공급관(5a)측으로 분사되므로서, 종래의 경우와 같이 엘피지 차량의 급가속시 고질적인 문제점으로 대두되었던 출력저하와 역화현상을 거의 완벽하게 방지할 수 있게 된다.

또한, 엘피지 차량의 감속이나 가속 또는 급가속시 발생하는 문제점을 해결하기 위하여 사용되었던 가변벤투리와 같은 기계적 제어장치에 비하여, 장치의 설치비용과 설치부피는 최소화시키면서도 차량의 운행상태 조작시점으로부터 연료 혼합비의 조절시점까지 소요되는 시간은 더욱 단축시킬 수 있을 뿐만 아니라, 가변벤투리가 가지는 피드백(Feedback) 제어에 대한 문제점이 전혀 발생하지 않게 된다.

또한, 전자제어장치와 밸브를 사용한 경우에 비해서도 장치의 설치비용과 설치부피를 최소화시킬 수 있을 뿐만 아니라, 차량의 운행상태 조작시점으로부터 연료 혼합비의 조절시점까지 소요되는 시간은 현저히 단축시킬 수 있으며, 본 발명에 따른 연료혼합기(5)의 경우에는 상기한 기계적, 전자적 제어장치와는 달리 공기유입공간측의 압력과 밀도변화를 이용한 자연적 제어방식이므로 그 제어에 따른 정밀도를 매우 높은 수준까지 끌어올릴 수 있게 되는 것이다.

상기와 같이 본 발명에 따른 엘피지 차량의 연료혼합기는, 연료혼합기의 벤튜리측으로 공기를 유입시키는 공기유입공간과, 베이퍼라이저에서 기화 및 감압된 엘피가스를 벤튜리측으로 유입시키는 연료흡입공간의 사이에 보조공기유입통로를 추가적으로 설치하므로서, 차량의 감속, 정속, 가속, 급가속과 같은 운행상태 변화에 따른 공기유입공간측의 압력과 밀도변화를 보조공기유입통로로 인가시켜 엘피가스의 유입량을 자동적으로 조절할 수 있는 효과가 있으며, 이로 인하여 차량의 운행상태 조작시점과 거의 동시에 변화된 운행상태에 적합한 최적 연료비를 유지시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 기계적, 전자적 제어장치에 의존하였던 종래의 연료혼합기에 비하여 그 제어속도가 매우 빠르면서도 그 설치비용과 설치부피는 최소화시킬 수 있는 효과가 있고, 이로 인하여 제어에 따른 정밀도를 매우 높은 수준까지 끌어올리면서도장치의 고장이 거의 없는 우수한 연료혼합기를 제공할 수 있는 효과가 있으며, 차량의 급가속시 발생하는 역화현상과 이에 따른 출력저하와 같은 엘피지 차량의 고질적인 문제점까지 완벽하게 방지할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (2)

1. 공기유입관(7)과 연료공급관(5a)이 몸체(10)의 양측에 연결 설치되고, 상기 몸체(10)의 상측에는 조절나사(16)가 체결된 연료유입밸브(15)에 의하여 연료유입관(4a)이 연결 설치되며, 상기 몸체(10)의 내부에는 그 내주면을 따라 연료흡입공간(12)이 형성되도록 벤튜리(11)가 설치되고, 상기 연료공급관(5a)에 대응하는 벤튜리(11)측에는 연료분사구(13)가 형성된 것에 있어서,

   상기 몸체(10)의 상측에는 연료흡입공간(12)과 연통되도록 T자형 연결관(17)이 설치되어 그 일측에 상기 연료유입밸브(15)가 연결되고,

   상기 T자형 연결관(17)의 타측에는 그 일단이 T자형 연결관(17)에 연결되고 그 타단이 상기 공기유입관(7)에 관통되는 보조공기유입관(18)이 설치되는 것을 특징으로 하는 엘피지(LPG) 차량의 연료혼합기.
2. 공기유입관(7)과 연료공급관(5a)이 몸체(10)의 양측에 연결 설치되고, 상기 몸체(10)의 상측에는 조절나사(16)가 체결된 연료유입밸브(15)에 의하여 연료유입관(4a)이 연결 설치되며, 상기 몸체(10)의 내부에는 그 내주면을 따라 연료흡입공간(12)이 형성되도록 벤튜리(11)가 설치되고, 상기 연료공급관(5a)에 대응하는 벤튜리(11)측에는 연료분사구(13)가 형성된 것에 있어서,

   상기 공기유입관(7)에 대응하는 벤튜리(11)측에는 공기유입공간과 연료흡입공간(12)을 연통시키는 보조공기유입홀(19)이 형성되는 것을 특징으로 하는엘피지(LPG) 차량의 연료혼합기.