KR900003862B1 - 공기-연료혼합물 공급장치의 연료제어장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

공기-연료혼합물 공급장치의 연료제어장치

제 1 도는 종래의 기화기(carburetor)의 개략적인 기본원리 설명도.

제 2 도는 본 발명에 의한 연료제어장치를 고정벤튜리(Venturi)형 기화기의 주연료장치에 부착시킨 한 실시예의 기본구조의 개략설명도.

제 3 도는 본 발명에 의한 연료제어장치를 고정벤튜리형 기화기의 주연료장치에 부착시킨 제 2 실시예의 기본구조의 개략설명도.

제 4 도는 연료유량을 제어하는데 사용되는 유단모터(stepping motor)의 개략설명도.

제 5 도는 본 발명에 의한 연료제어장치를 일정한 진공형(constant vacuum type)기화기의 주연료장치에 부착시킨 제 3 실시예의 기본구조의 개략설명도.

제 6 도는 본 발명에 의한 연료제어장치를 일정한 진공형 기화기의 주연료장치에 부착시킨 제 4 실시예의 기본구조의 개략설명도.

제 7 도는 본 발명에 의한 연료제어장치를 일정한 진공형 기화기의 저속 연료장치에 부착시킨 제 5 실시예의 기본구조의 개략설명도.

제 8 도 내지 제 10 도는 레벨검출수단(level detecting means)의 서로다른 구체적 실시예를 나타낸 부분확대설명도.

제 11 도 및 제 12 도는 서로다른 제어회로를 나타낸 블록도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 주흡입혼합물통로 1'a : 지속벤튜리(slow Venturi)

1' : 바이패스 에어통로(bypass air passageway)

2 : 나비형 드로틀밸브(throttle valve) 3 : 화살표

4 : 고정벤튜리(flixed venturi) 5 : 주연료젯(main fueljet)

6 : 주연료노즐(main fuel nozzle) 7 : 주연료통로

8 : 연료전자밸브 8' : 밸브장치

8a : 연료전자밸브 8b : 저속제어전자밸브

9 : 고정벤튜리섹션

10 : 부압통로(negative pressure passage)

11 : 부자참버(f1oat chamber)

12 : 레벨검출수단(level detecting means)

l22 : 수광장치 121 : 발광장치

123 : 부자(float) 12' :저속레벨 검출수단

13 : 블리이드에어통로(bleed air passage) 13 : 가변벤튜리섹션

15 : 진공피스톤 16 : 부압격막

17 : 스프링 18 : 부압실

19 : 대기압실 20 : 대기압유입통로

21 : 플레이트밸브(plate valve) 22 : 레버(lever)

23 : 결합로드(coupling rod) 24 : 통로

25 : 저속연료젯 26 : 저속노즐

27 : 저속연료통로 28 : 저속부압통로

29 : 미터링 니이들(metering needle) 124 : 암(arm)

124 : 차단(가동접점) 125 : 축

126 : 고정접점 127 : 검출회로

31 : 비교기(comparator) 32 : 3각파 발생기

33 : 구동기 34 : 표준 전압전력공급원

본 발명은 공기-연료혼합물 공급장치(supply device)의 연료제어장치(fuel control system)에 관한 것으로, 위 장치(system)는 혼합물을 엔진에 공급하는 흡입혼합물통로를 통하여 이동하는 흡입혼합물의 유량신호로서 작용하는 부압(negative pressure; 負歷)과, 그 연료를 흡입혼합물통로로 흡입하는 부압원(negative pressure source)을 서로 별도로 형성되는 타입으로 구성되어 있다.

제 1 도에 나타낸 바와같이 간단하게 구성된 혼합물 공급장치로서 하나의 기화기를 여기서 종래 설명의 편의상 가정할 때 그 기화기에 의해 형성된 혼합물의 공기-연료비는 그 공기유량의 변화에도 불구하고 이론상 일정하게 된다.

더 구체적으로 말하면 제 1 도에서 공기가 드로틀밸브(throttle valve) 2의 개방정도에 비례하는 유량으로 하여 주 흡입혼합물통로 1을 통하여 화살표 3의 방향으로 흐를때 공기유량의 제곱(square)에 비례하는 부압이 벤튜리섹션(Venturi section) 4에서 나타나며 그 공기유량의 제곱에 비례하는 압력차는 연료미터링젯(fuel metering jet) 5 양측으로 나타난다.

따라서 공기유량에 비례하는 유량을 가진 연료가 주흡입혼합물통로 1내로 공급되도록 한다. 그러나 실제로 그 공기-연료비는 위에서 설명한 바와같이 하여 단순히 결정되는 공기-연료비는 아니다. 즉, 연료미터링젯 5에서 벤튜리섹션 4로 개방되어 있는 연료노즐 6에 이르기까지 구성되는 연료통로 7은 그 연료통로 7의 단면적에 대한 실제길이를 가진다.

따라서, 연료유량에 비례하는 크기의 연료유량 저항을 나타낸다. 어느 경우에서는 그 흐름이 층류(Laminar flow)로 되고, 또 어느 경우에는 그 흐름이 그 유속의 변화에 의해 발생되는 레이노울드수(reynolds number)의 변화때문에 그 유량의 변화에 의해 난류를 나타낸다.

더우기 그 연료통로 7은 반드시 직선으로 형성될 필요는 없으며, 따라서 그 흐름상태는 일정하지 않게 된다. 또 블리이드에어(bleed air)가 도입될 경우 그 흐름저항은 복잡하게 변화된다.

각각 서로다른 구조의 기화기에 있어서 또 기화기를 사용하는 각각 서로다른 엔진구조에 있어서, 연료제어장치(Control system)를 공동으로 구성하는 각각의 작동부의 크기를 선택하는데 시간과 노력이 종래에는 필요로 하였다.

종래에는 모든 작동조건에 대한 이론치에서 그 혼합물이 공기-연료비를 유지하기 위한 노력으로 전자제어 기화기의 각종타입이 제안되었다. 그 한가지예로서, 종래에는 아래와 같은 전자제어 기화기가 공지되어 있었다.

즉, 그 기화기는 혼합물의 공기-연료비가 앞서 설명한 각종 입력데이터에 의해 행하여진 계산(computation)결과 그 컴퓨터에서 나오는 출력신호에 의한 이론치임을 명백히 보장받을 수 있도록 연료유량을 결정하기 위하여 입력되는 배출가스의 산소함량을 컴퓨터로 검출하기 위한 O₂감지기와, 그 O₂감지기에서 출력되는 신호와 그 엔진의 각종 작동변수(parameter)를 제공함으로써 전자 밸브를 통과하는 블리드에어(bleed air)가 충격제어를 하도록 배열되어 있다.

위 O₂감지기에서 전달되는 신호를 피이드백(feed beck)시킴으로써 그 연료유량을 제어하도록 구성한 앞서 설명한 전자제어 기화기에서 그 공기 -연료비와 이론치 사이의 동시성(coincidence)을 얻기 위한 엔진의 다수의 작동변수를 각 제어회로에 입력시킬 필요가 있다.

따라서, 종래의 기화기에서 필요로한 다수의 고정 작동단계(setting work steps)이외에, 종래의 고정-작동단계 이외에 제어하는 상기 피이드백의 또다른 작동단계를 추가해야 한다. 이것은 바람직하지 않는 작동단계의 수의 증가를 초래하여 제작비를 증가시킨다.

또, 제어회로에서의 출력에 의해 전기일그러짐 진동기(electrostriction vibrator)를 작동시킴으로써 주연료통로의 밸브-개방시간의 사용제어(duty-control)를 하기 위하여 그 주혼합물 통로내에서의 흡입혼합물유량을 그 진공피스톤의 인양량에 의한 전기신호로서 입력시키도록 배치시킨 전자제어의 일정한 진공형 기화기는 공지되어 있다.(일본국 공개특허 공보 소 56-47649호 참조).

이와같은 타입의 전자제어 기화기에서 알려진 가장 명백한 문제점은 그 진공피스톤의 활동면(sliding surface)상의 마찰저항이 존재하기 때문에 그 진공피스톤의 활동방향위치에서 그 가변벤튜리섹션에서의 부압변화(negative pressure variations) 히스테리시스(hysteresis)가 존재하여 그 진공피스톤의 위치검출신호가 정확한 공기유량을 나타내지 않는데 있다.

또 진공피스톤의 인양량에 의하며 주혼합물통로내의 공기유량을 나타내는 전기신호와, 또 연료유량의 피이드백(feed back) 신호로서 작용하는 주연료 미터링젯의 상류측과 하류측간의 압력차에 의한 전기신호가 제어신호에 입력되고 유단모터(Etepping motor)가 상기 제어회로에서 전달되는 펄스출력에 의해 구동되도록 함으로써 그 블리드에어(bleed air)의 량을 제어하도록 배치된 전자제어의 일정한 진공형의 기화기는 공지되어 있다.(일본국 공개특허 공보 소 57-124062호 참조).

후자의 예에서, 또 그 진공피스톤의 인장량은 방금 앞서 설명한 전자의 예에서와 같이 정확하게 그 공기유량을 나타내지 못한다. 또 그 일정한 진공형의 기화기에서 그 기화기내에서 발생할 수 있는 부압변화는 거의 없으며, 그 주연료 미터링젯(main fuel metering jet)의 상류측과 하류측 사이의 압력차는 그 블리드 에어유량(bleed air now rate)에 의해 주로 제어된다. 따라서 연료제어를 만족스럽게 행할 수 없는 결점이 발생한다.

이에 또, 냉각수의 온도에 의한 전기신호, 그 엔진의 회전속도 및 그 엔진의 각 혼합물 유통로의 부압을 그 제어회로에 입력시키고, 상기 제어회로에서 전달된 펄스출력에 의해 그 블리드에어가 전자밸브를 통해 충격제어를 함으로써 그 연료유량을 제어하도록 배치된 일정한 진공타입의 기화기가 공지되어 있다.(일본국 공개특허 공보 소 60-43160호)이 예에서 진공피스톤은 인양량감지기(lift amount sensor)를 갖고 있지 않다.

그러나, 앞서말한 인양량의 차이(vanance)는 진공피스톤에 의해 형성된 가변벤튜리섹션에서 발생한 부압의 차이를 초래하여도 그 부압의 차이에 대하여 보상하는 요소가 그 제어회로에 전달하는 입력에 포함되어 있지 않다. 이와같이, 종래의 기술에서는 정확한 제어를 기대할 수 없다.

이에 또, 본 발명에서와 같이 미국 특허 제 4,201,166호에 기재된 장치에서 그 연료유량은 주연료미터링젯의 하류측의 연료압과 벤튜리섹션의 부압사이의 압력차를 이용하여 제어되나, 일반적으로 상기 압력차를 검출하기 위한 정밀도가 높은 감지기를 얻을 수가 없다.

그밖에 그 부압의 흡입이 주노즐을 개방한 벤튜리섹션에 위치되고 그 벤튜리섹션은 연료에 노출되어 있다. 따라서, 이 장치는 그 연료가 그 부압통로에 유입되고 그 부압의 검출이 부정확한 결점이 있다.

따라서, 본 발명의 주목적은 흡입혼합물통로를 통하여 이동하는 공기의 유량에 비례한 유량을 가진 연료를 공급함으로써 그 흡입혼합물통로를 통하여 이동하는 공기의 유량이 변화된때에도 엔진에 공급되는 혼합물의 공기-연료비를 일정하게 유지시키기 위하여 제어하도록 매치된 공기-연료혼합물 공급장치의 연료제어장치를 제공하는데 있다.

본 발명에 의해 그 흡입혼합물통로에는 제 1 부압 발생섹션(first negative pressure generating section)과 제 2 부압 발생섹션을 구성하여 제 2 부압 발생섹션은 그 제 1 부압 발생섹션에 대하여 상류에 위치되고 제 1 부압 발생섹션에서 발생하는 부압이므로 발생하며, 제 1 부압 발생섹션으로 일단이 개방된 연료통로는 타단이 연료미터링젯을 통하여 연료공급원에 연결되어 있고, 그 연료통로를 통하여 흐르도록 한 연료의 유량을 제어하는 전기연료유량 제어수단을 이 연료통로내에 구성시키며, 일단이 제 2 부압 발생섹션으로 개방되는 부압통로는 타단이 연료미터링젯과 연료유량 제어수단 사이의 위치(site)에서 그 연료통로로 연결되고, 그 부압통로를 연료통로에 접속시킨 영역에서의 연료압과 제 2 부압 발생섹션에서 발생한 부압사이의 차이에 의해 그 부압통로를 통해 상승되는 연료컬럼(fuel column)의 레벨이 미리 설정된 레벨보다 더 높으냐의 여부를 나타내는 전기신호를 발생할 수 있는 레벨검출수단을 부압통로 가까이에 설정하여 배치함으로써 본 발명의 목적을 달성할 수 있다.

연료유량 제어수단은 그 레벨검출수단에서 발생한 신호에 의해 작동되어 그 흡입혼합물통로에 공급되도록하는 연료량을 제어한다.

본 발명의 또다른 목적은 고정벤튜리형 기화기의 주연료장치에 부가시킴으로써 드로틀밸브(throttle valve)의 중위 내지 상위 개구도의 영역에 위치한 혼합물의 공기-연료비를 항상 일정하게 유지시킬 수 있도록 하는 연료제어장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또다른 목적은 일정한 진공타입의 기화기의 주연료장치에 부가시킴으로써 그 드로틀밸브의 중위 내지 상위 개구도 영역에 위치한 혼합물의 공기-연료비를 항상 일정하게 유지시키도록 하고, 그 진공피스톤의 인양량의 가능한 변하는 연료유량의 용량정도(precision)에 의해 역효과를 나타내지 않도록 보장받을 수 있는 연료제어장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또다른 하나의 목적은 일정한 진공타입의 기화기의 저속연료장치에 부가시킴으로써 드로틀밸브의 하위 개방영역(1ow-opening degree region)에 위치한 혼합물의 공기-연료비를 일정하게 항상 유지시키도록 하는 연료제어장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또다른 목적은 확인할 수 없는 여러가지의 복잡한 요소에 의해 연료유량이 방해를 받지 않도록 보장을 받으며 통상적으로 필요로 하는 여러가지의 다수의 설정작동을 감소시킬 수 있는 연료제어장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적 및 특징은 첨부도면에 의한 실시예의 구체적 설명에서 알 수 있다.

아래에서 도면에 따라 본 발명을 설명한다.

제 2 도 및 제 3 도는 본 발명의 연료제어장치를 고정벤튜리타입 기화기에 각각 부착시킨 실시예를 나타낸다. 제 2 도 및 제 3 도에서, 부호 1은 기화기(carburetor)의 주흡입혼합물통로(main intake mixturepassageway)를 나타내며, 부호 2는 주흡입혼합물통로 1내에 설치된 나비형 드로틀밸브(butterfly type throttle valve)이고, 부호 3은 주흡입혼합물통로를 통과하는 흡입혼합물 흐름방향을 나타내는 화살표이며,부호 4는 고정벤튜리(fixed venturi)이고, 부호 5는 주연료젯(main fuel jet)이며 부호 6은 고정벤튜리 4내로 개방되어 있는 주연료노즐(main fuel nozzle)이고, 부호 7은 주연료젯 5와 주연료노즐 6사이에 연통되어 있는 주연료통로이다.

부호 8은 그 연료통로내에 설치된 공지의 연료전자 밸브이며, 다음에 설명되는 레벨검출수단에서 발생하는 전기신호에 의해 그 연료통를 개폐하는 충격제어(duty-control)를 행하는 타입이며, 또 상기 전기신호의 변화에 의해 그 개폐는 행하거나 주연료통로 7의 개구점도를 제어하는 타입이다. 또 제 4 도중에서 나타낸 바와같이 유단모터(stepping motor)등을 사용하고 있는 밸브장치 8'는 연료전사 밸브 8대신 사용할 수있다.

부호 9는 고정벤튜리 4의 상류측상에 설치된 고정벤튜리(fixed venturi)를 나타내며, 부압통로 10은 고정벤튜리 9로 개방되어 있다.

그 부압통로 10은 주연료젯 5의 중간위치에 있는 연료통로 7과 연료전자밸브 8에 연통되어 있다. 반면에, 그 연료는 주연료통로 7을 통해 유입되고 그 주연료젯 5의 하류측에 위치한 연료의 압력은 주연료젯 5의 상류측에 위치한 연료압력에 대한 유량의 제곱에 정비례하여 떨어진다.

즉, 부장참버(float chamber) 11내의 연료압력보다 크다. 그 연료통로 7내에 있는 연료는 주연료젯 5의 하류측상에 위치한 연료압력과 고정벤튜리 9의 부압 사이의 압력차에 의해 그 부압통로 10을 통해 상승되도록 한다.

부압통로 10을 통하여 상승하는 연료의 컬럼(column) 레벨이 미리 설정된 레벨보다 더 높은지의 여부를 결정하는 수단 12는 부압통로 10상에 구성되어 있다.(아래에서는 이 수단을 레벨검출수단이라 함).

이 레벨검출수단 12는 예로서 발광장치(light-emitting device)와 수광장치(light-receiving device)가 서로 대향하여 설치되고 이들 장치 사이에 상기 부압통로 10을 삽입시키거나, 아래에 더 구체적으로 설명하는 바와같이 전기접점으로 구성된 부자(float)인 배열장치로 형성할 수 있다. 그 레벨검출수단 12에 의해 발생된 전기신호가 다음에 더 구체적으로 설명되는 제어회로를 통하여 연료전자 밸브 8에 입력되고, 이와같이 하여 연료유량은 제어된다.

제 3 도에서, 부호 13은 블리드에어(bleed air)를 주연료통로 7로 도입되는 블리드에어통로(bleed air passageway)를 나타낸다. 전자밸브 8a는 블리드에어통로 13에 설치되어 있고 따라서, 그 블리드에어의 유량을 제어함으로써 그 연료의 유량이 제어된다. 주연료통로 7의 중간에 설치된 연료전자밸브 8의 예와 동일하게 전자밸브 8a도 또한 그 레벨검출수단 12에서 발생하는 전기신호에 의해 충격제어(duty-controll)되는 타입으로 구성할 수 있고, 또 그 전기신호의 변화에 의해 개폐작동을 하거나 그 블리드에어통로 13의 개방정도를 제어하도록 배치된 타입으로 구성할 수 있다.

이에 또, 제 4 도에 나타낸 바와같이 밸브장치 8'는 전자밸브 8a대신에 사용할 수 있다.

제 3 도에 나타낸 다른부호는 제 2 도에 주어진 동일부호로 설정된 동일부분을 나타낸다. 제 5 도는 본 발명의 연료제어장치를 일정한 진공형 기화기의 주연료장치에 부착시킨 실시예를 나타낸다. 제 5 도에서 부호 1내지 3 및 5 내지 12는 제 2 도에서 동일 부호에 의한 동일부분을 나타낸 것과 동일하다. 그밖에, 부호 14는 가변벤튜리(variable venturi)이고, 부호 15는 진공피스톤, 부호 16은 부압격막, 부호 17은 가변벤튜리 14의 개구면적이 최저가 되는 방향으로 진공피스톤 15를 작동시키는 스프링이다. 부호 18은 그 가변벤튜리유니트와 연통되는 부압실을 나타내며 부호 19은 대기압실이고 부호 20은 대기압을 대기압실 19내로 유입시키는 대기압유입통로이고, 주연료노즐 6이 가변벤튜리 14내로 개방되는 이외에는 제 2 도의 실시예와 정확하게 동일한 구조를 가진다.

또, 도면에는 도시되어 있지 않으나 하나의 배열장치가 구성됨으로써 주연료통로 7에 연료전자밸브 8을 설치하는 대신에 블리드에어통로 13을 구성시켜 전자밸브 8a를 제 3 도의 경우에서와 같이 블리드에어통로 13에 설치할 수 있다.

이에 또, 제 6 도에 나타낸 바와같이 가변벤튜리 14를 형성시키기 위하여 배열장치를 구성시킴으로써 플레이트밸브(plate valve) 21이 진공피스톤 15 대신에 설치되고 이 플레이트밸브 21은 통로 24를 통하여 가변벤튜리섹션 14와 연통되는 부압실 18을 갖도록 하기 위하여 레버 22와 결합로드(coupling rod) 23을 통하여 부압격막 16과 결합됨으로써 제 5 도에서와 동일하게 일정한 진공형 기화기를 구성할 수 있다.

제 6 도는 본 발명의 연료제어장치를 제 7 도에 대한 다음에 설명하는 장치와 다른 저속 연료장치에 부착시킨 실시예를 나타낸다. 즉, 이 저속 연료장치에서 플레이트밸브 21의 상류측과 하류측 사이에는 저속부압통로 28이 개방되어 있는 저속벤튜리(slow venturi) 1'a를 가진 바이패스에어통로(bypass air passageway)1'를 구성한다.

저속제어전자밸브 8b는 주연료장치의 제어에서와 동일하게, 저속레벨검출수단 12'에서 발생하는 전기신호에 의해 작동된다. 제 6 도에서, 부호 1 내지 3,5 내지 8,11과 12,17은 제 5 도에서와 같은 부호와 부재를 나타낸다. 부호 25는 저속연료젯(jet)이고, 부호 26은 저속노즐, 부호 27은 저속연료젯 25와 저속노즐 26사이에 연통되는 저속연료통로를 나타낸다.

제 7 도는 본 발명의 연료제어장치를 일정한 진공형 기화기의 저속 연료장치에 부착시킨 실시예를 나타낸 것이다.

제 7 도의 실시예에서, 본 발명의 연료제어장치가 주연료장치에 부착되지 않는다는 점에 유의해야 한다.

제 7 도에서 부호1 내지 3,5 내지 8,11및 12,14 내지 20은 각각 제 5 도의 부호 및 부재와 동일하다. 부호 25는 저속연료젯(jet)이고, 부호 26은 저속노즐을 나타낸다. 저속노즐 26은 나비형 드로틀밸브 2의 외주단에 의해, 또 주흡입혼합물통로 1의 내주변면에 의해 형성된 부압발생섹션으로 개방되어 있다.

제 7 도에서, 저속노즐 26은 바이패스포오트(bypass port)와 파이롯유출구(pilot outlet)로 구성된 두 개구에 의해 형성되어 있다.

그러나, 이 노즐 26은 단일구멍(single bore)으로 구성시킬 수 있다. 부호 27은 저속연료젯 25와 저속노즐 26사이에 연통되는 저속연료통로를 나타내며, 이 통로의 중간에 연료전자밸브 8을 설치한다. 부호 28은 일단이 그 가변벤튜리섹션 14로, 그리고 저속연료젯 25와 연료전자밸브 8사이의 위치에서 그 타단이 저속연료통로 27로 개방되어 있는 부압통로를 나타내며 이 부압통로에 레벨검출장치 12가 설치되어 있다.

저속노즐 26에 의해 작동되는 나비형 드로틀밸브 2의 저위개방영역(1ow opening degree region)에서는 그 진공피스톤 15가 이 드로틀밸브 2의 최저개방위치에서 유지된다.

따라서, 그 가변벤튜리 14는 공기유량신호를 발생하도록 하는 부압공급원으로 사용하는 고정벤튜리로 작용한다. 또 제 7 도의 실시예에서는 제 3 도의 실시예에서와 같이 블리드에어통로가 저속연료통로와 연통되도록 구성시키고 전자밸브 8a가 상기 블리드에어통로에 설치시켜 그 블리드에어를 제어함으로써 저속연료량을 제어하는 배열장치를 제공할 수 있다.

여기서 부호 29는 미터링니이들(metering needle)이다. 따라서, 이 장치에서 주연료장치의 연료제어는 통상의 방법과 같이 미터링 니이들 29에 의해 행하여 진다. 그러나, 본 발명의 연료제어장치는 또 주연료장치 대신 사용할수도 있다.

그 다음으로, 제 2, 3, 5 내지 6 도에서 부호 12에 의해 나타낸 레벨검출수단을 제 8 도 내지 제 10 도에 의해 아래에 구체적으로 설명한다.

제 8 도 내지 10 도에서 부호 121은 발광장치이며 부호 122는 수광장치로서 그 수광장치는 이들의 발광 및 수광장치 사이에 간삽된 부압통로 10을 통하여 발광장치 121와 대향하여 설치되어 있다. 그 부압통로 10에 있는 연료컬럼(fuel column)의 상기 레벨이 적어도 미리 설정된 레벨에서 위치될때 그 상부단 위치에 위치한 연료컬럼의 특정부분은 투명성 본체로 형성된다.

제 8 도에 나타낸 구조에서 그 연료컬럼이 미리 설정된 레벨 이하의 레벨에 위치될때 발광장치 121에서 발광되는 빛은 부압통로 10을 통해 이동할때 분산(scatter)되도록 한다.

그 결과, 수광장치 122에 의해 발생하는 기전력이 감소되고, 반면에 그 연료컬럼이 미리 설정된 레벨을 초과함으로써 상승될 때 그 발광장치 121에서 오는 빛을 수광장치 122에서 회수된다.

따라서, 그 수광장치 122는 큰 기전력을 발생한다. 제 9 도의 구조에서 불투명 재료로된 부자(float) 123을 구성시켜 연료컬럼의 상부면에 부동된다. 연료컬럼 레벨이 미리 설정된 레벨 이하의 위치에 있을때 그 부자 123은 발광장치 121과 수광장치 122사이의 공간을 완전히 차단한다. 따라서, 수광장치 122에서 발생하는 기전력은 거의 O(zero)이 된다.

반면에, 연료컬럼 헤드(fuel column head)의 레벨이 미리 설정된 레벨 이상의 위치에 있을 때 큰 기전력은 수광장치 122에서 발생한다. 이에 또, 제 10 도의 구조에서 부자 123이 암 124의 일단에 고정되고, 그 암은 축 125에 회전할 수 있게 지지되며 반면에 이 암 124의 타단 124a는 가동접점의 형상으로 구성되어 있다. 검출회로 127에 접속되는 고정접점 126은 상기 가동접점 124a와 대향하도록 위치 되어 있다.

이 실시예의 구조에서 제 8 도의 구조와 같이 연료컬럼의 적어도 미리 설정된 레벨의 위치에 있을 때 그 가동접점 124a는 도면에서와 같이 고정접점 126에서 떨어져 분리되며 그 결과 높은 레벨의 출력이 그 검출회로 127에서 전달된다.

반면에, 그 연료컬럼의 레벨이 미리 설정된 레벨 이하일때, 그 암 124는 반시계방향의 회전을 하며, 따라서 가동접점 124a는 고정접점 126과 접촉하게 된다. 그 결과 낮은 레벨의 출력이 그 검출회로에서 발생한다. 부자(Float)가 제 9 및 제 10 도의 구조에서와 같이 사용될 경우에 그 부자가 이동하는 상하한 위치(upper and lower limit position)를 정하는 정지구(stoppers)를 구성시켜 전자밸브 또는 유단모터밸브의 작동이 불규칙적으로 되는 것을 방지할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

연료유량 제어수단을 구성하는 연료전자밸브 8,8a 또는 8b와 레벨검출수단 12의 상호 작용에 대하여 아래에서 구체적으로 설명한다. 본 발명에 의한 연료제어장치의 작동을 아래에 기술한다.

본 발명의 연료제어장치를 다음 연료장치중 어느 하나, 즉 고정벤튜리형 기화기의 주연료장치, 일정한 진공형 기화기의 주연료장치, 및 저속연료장치에 부착시킬 경우 그 공기-연료비를 일정하게 유지하기 위한 이 연료제어장치의 작동은 변화됨이 없이 동일하다. 따라서, 그 작동은 제 2 도에 나타낸 고정벤튜리형 기화기에 본 발명을 부착시킨 실시예에 대하여 주로 기술한다.

본 발명의 연료장치를 사용함으로써 그 공기-연료비는 공기유량이 변화에서도 불구하고 일정하게 항상 유지시킬 수 있는 근본적인 원리는 주연료장치에서 주연료젯 5로 구성되고 저속 연료장치에서 저속연료젯 25로 구성되는 연료미터링젯(fuel meterin jet) 바로뒤에 위치된 하류측의 연료압력이 공기유량을 정확하게 나타내는 고정벤튜리섹션 9의 부압을 정확하게 뒤따를 수 있게 연료유량제어수단(연료전자 밸브 8,8a 또는 8b)에 의해 연료유량을 제어하는데 있다. 고정벤튜리섹션 9 또는 가변벤튜리섹션 14가 개방되어 있는 부압통로 10 또는 28내에는 연료유량이 없기 때문에 일정한 공기연료비를 가진 연료유량제어는 일정한 레벨에서 그 부압통로 10 또는 28을 통해 상승되는 연료컬럼을 유지할 수 있게 그 연료유량을 제어함으로써 실현할 수 있다. 이 제어의 경로 또는 과정을 아래에 더 정확하게 설명한다.

그 부압통로 10을 통하여 상승되는 연료컬럼의 레벨이 미리 설정된 레벨이하일 경우, 즉 앞서 설명한 경우 그 연료통로를 통하여 유입하는 연료의 유량은 대량이며, 연료압력이 이미 설정된 압력값 이하일 경우 그 연료유량은 고정벤튜리 9에서 발생하는 부압에 대응하는 공기유량에 대하여 과도하게 대량으로 된다. 따라서, 그 혼합물은 과도하게 많아진다. 반면에, 그 레벨검출장치 12의 수광장치 122에 충돌하는 빛이 위에서 설명한 바와같이 약하기 때문에 (weak) 그 수광장치 122의 기전력은 적다.

제 11 도에 나타낸 제어회로 구조에서는 배열장치가 구성되어 그 비교기(comparator) 31은 3각파 발생기(triangular wave generator) 32에 의해 발생한 출력으로 정상상태에서 입력되어 그 레벨검출장치 12의 신호전압(즉 수광장치 122의 기전력)이 낮아질때 비교기 31이 협소한 펄스폭을 가진 펄스를 출력하도록 하는 작용을 보장받을수 있다.

따라서, 그 연료유량 제어수단(연료전자밸브 8)의 충격계수(duty factor)가 적어져 연료유량이 감소되며, 이것은 결국 주연료젯 5의 상류측과 하류측 사이의 적은 압력차를 초래하고, 그 하류측에서 주연료메터링젯 5의 압력이 상승됨으로(즉, 부압이 약해짐) 연료컬럼 레벨이 상승된다.

그 부압통로 10내의 연료컬럼 레벨이 미리 설정된 레벨이상일 경우, 즉 연료통로를 통하여 유입되는 연료의 유량이 소량일때, 따라서 연료압력이 미리 설정된 압력이상으로 될 때 그 연료유량은 고정벤튜리 9에서 발생한 부압에 대응하는 공기유량에 대하여 과도하게 소량으로 되고 그 혼합물은 과도하게 묽어진다.(lean).

이 경우 앞서 설명한 바와같이 레벨검출수단 12의 신호전압(수광장치 122의 기전력)이 증가되어 제 11 도의 제어회로의 비교기 31에 의해 발생한 펄스의 펄스폭이 커져 연료유량제어수단(연료전자 밸브 8)의 충격계수가 증가되고 연료유량이 증가하게 된다.

그 결과 연료압력이 저하되며 따라서 연료컬럼 레벨도 역시 저하된다.

앞서 설명한 작용을 교대로 반복하여 그 공기-연료비는 그 주흡입혼합물통로 1을 통하여 이동하는 공기의 유량이 변화할 때에도 항상 일정하게 할 수 있다.

제 12 도에 나타낸 제어회로에서 표준전압 전력공급원 34가 제 11 도의 3각파 발생회로 32대신 비교기 31에 접속되고, 연료압력 검출수단 12의 신호전압(수광장치 122의 기전력)이 변화되므로 연료유량 제어수단(전자밸브 8)의 개폐제어를 행한다.

연료유량 제어수단(전자밸브 8)은 충분히 개폐하도록 구성된 타입으로 할 필요는 없으며 서로 다른 두 개 방크기 사이에서 절환(changeover)하도록 구성한 타입으로 할 수 있다. 이에 또, 제 4 도에 나타낸 바와같이 유단모터(stepping motor)에 의해 구동되는 밸브장치 8'를 전자밸브 8,8a 및/또는 8b대신 사용할 수 있다. 그 연료유량이 제3도에서와 같이 블리드에어에 의해 제어할 수 있는 것은 전자제어 기화기에서 통상적으로 사용된 기술이다. 따라서 그 구체적 설명을 생략한다.

제 5 도는 본 발명의 연료제어장치를 일정한 진공형의 기화기에 부착한 실시예를 나타낸 것이다. 그러나, 제 5 도의 구조에서, 종래의 일정한 진공형의 기화기와는 달리 진공피스톤 15에 부착되어 있는 미터링 니이들이 주연료노즐 6에 삽입되어 있지 않다.

종래의 일정한 진공형 기화기에서 드로틀밸브 2가 개방되어 공기유량이 증가될 경우 진공피스톤 15는 가변벤튜리 14의 부근에 존재하는 부압의 증가와 함께 상승하도록 한다.

그 결과, 그 가변벤튜리섹션 14 부근의 부압이 약해져 그 가변벤튜리섹션 14의 영역이 일정한 부압으로 유지된다. 그리고, 진공피스톤 15에 부착된 미터링 니이들과 이 미터링 니이들을 삽입한 주연료노즐 6사이에 존재하는 주위의 간극(gap)이 증감되어 연료유출량을 제어한다.

이 경우, 그 진공피스톤 15가 그 흡입혼합물통로 1에 대하여 수직운동을 할때 그 진공피스톤의 이들 운동이 주위활동방향 저항(ambient sliding oriented resistances) 및 기타 이유에 의해 가변벤튜리섹션 14에서 부압의 상승변화를 뒤따르지 못할 경우 주연료노즐 6에서 유출되는 연료량의 변화가 발생한다. 따라서 그 공기-연료비는 일정하게 되지 않는다.

이와 대비하여 본 발명에서는 미터링니이들을 사용하는 상기 타입과 다른 배열장치가 구성되어 가변벤튜리섹션 14의 상류를 구성한 고정벤튜리 9의 부압과, 그 연료통로를 통하여 흐르는 유체압력사이의 균형에 의한 유량제어수단을 작동함으로써 그 연료유량은 제어된다.

따라서, 본 발명은 진공피스톤 15의 인양량의 변화가 발생할때라도 공기-연료비는 항상 일정하게 유지시킬 수 있는 현저한 이점이 있다.

본 발명의 연료장치는 미터링니이들이 진공피스톤 15에 부착되고 그 미터링니이들이 주연료노즐 6에 삽입되어 있는 종래의 기화기에 부착시킬 수 있음은 물론이다.

그러나, 이 경우 이 니이들의 구성은 주로 분무(atomization) 향상에 있으며 유량의 제어와는 아무런 관련이 없다.

상기 이점은 제 5 도에 나타낸 실시예에서 현저하게 발휘한다. 더 구체적으로 플레이트밸브(plate valve)21의 개방정도의 변화가 발생될때라도 그 공기-연료비를 일정하게 유지시킬 수 있다. 또, 제 7 도에 의해 이미 설명한 바와같이 일정한 진공형의 기화기에서, 본 발명에 의한 연료제어장치를 저속연료장치에 부착시킬 수 있고, 개항정도를 저하할 때 공기-연료비를 일정하게 유지시킬 수 있다.

일정한 진공형 기화기의 진공피스톤 위치가 가변벤튜리섹션 14의 부압변화의 히스테리스(hysteresis)에 의해 중위 내지 상위 개방정도시에 변화되나, 하위개방정도에 대하여 그 중위 개방정도는 일정하게 유지할수 있고, 따라서 공기유량 신호로서 작용하는 부압을 발생하는 고정벤튜리로서 피스톤작동을 가질 수 있다.

하위개방영역에서 주연료노즐 6에 부착한 부압이 빈약하므로 따라서 그 주연료노즐 6에서 연료유출이 별로 없기 때문에 앞서 설명한 바와같이 그 저속연료장치에서 나오는 연료의 유량을 제어하므로써 공기-연료비를 일정하게 유지할 수 있다.

앞서 설명한 바와같이, 본 발명에 의한 연료제어장치는 제 1 부압 발생섹션과 제 2 부압 발생섹션을 구성시켜 제 2 부압 발생섹션에서 발생한 흡입부압을 사용하여 연료유량을 제어하도록 배열되어 있다.

따라서, 주노즐에서 분사되는 연료는 부압통로로 거의 유입되지 않는다.

그리고 검출되는 부압이 드로틀밸브에서 떨어져 위치된 각 벤튜리섹션에서 유입되므로 그 벤튜리섹션은 엔진의 역화(逆火)(back fire)로 오염됨이 없이 청결하게 유지시킬 수 있다. 그 결과 부압검출은 항상 정확하게 할 수 있다.

이에 또, 본 발명에 의해 그 부압통로내의 연료컬럼 레벨을 직접 검출하기 때문에 그 연료가 부음통로로 유입되어도 그 검출정도(precision)에는 영향을 미치지 않는다.

더 나아가서, 그 연료컬럼 레벨을 수두(water head)보다 더 높은 정도(precisin)±1mm로 측정할 수 있으므로 제어신호로서 사용되는 레벨검출신호는 응답이 양호하고 정도(preclslon)가 높다.

Claims (16)

1. 공기-연료혼합물 공급장치의 연료제어장치에 있어서, 제 1 부압 발생섹션과 제 2 부압 발생섹션을 구성하여 상기 제 1 부압 발생섹션에서 발생한 부압보다 더 빈약한 부압을 발생하는 제 1 부압 발생섹션 상류에 설치된 흡입혼합물통로와, 일단이 상기 흡입혼합물통로의 제 1 부압 발생섹션에 개방되고 그 타단이 연료미터링젯(fuel metering jet)를 지나 연료공급원에 접속된 연료통로와 상기 연료통로를 통하여 유입되는 연료유량을 제어하기 위한 상기 연료통로와 결합하여 구성된 제 1 의 연료유량 전기제어수단(first electric fuel flow rate controlling means)과, 일단이 상기 흡입혼합물통로의 제 2 부압 발생섹션으로 개방되고 타단이 상기 연료미터링젯과 상기 연료유량 전기제어수단 사이에 위치된 장소에서 상기 연료통로에 접속시킨 부압통로와, 상기 부압통로에 근접한 위치에서 설치되고, 상기 부압통로를 통하여 상승되는 연료컬럼 레벨이 상기 부압통로가 연료통로에 접속되는 영역의 연료압과 상기 제 2 부압 발생섹션에서 발생하는 부압사이의 압력차에 의해 미리 설정된 레벨보다 더 높으냐의 여부를 나타내는 전기신호를 발생할 수 있는 레벨 검출수단(level detectlng means)을 구성시켜 상기 제 1연료량 제어수단은 상기 연료통로에서 상기 흡입혼합물통로로 공급되도록 하는 연료의 유량을 제어하기 위하여 상기 레벨검출수단에 의해 발생된 신호에 의해 작동됨을 특징으로 한 상기 연료제어장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 부압 발생섹션이 각각 고정벤튜리(fixed venturis)와 같이 형성되고, 상기 연료통로가 주연료노즐을 가진 주연료통로이며, 상기 연료미터링젯(fuel metering jet)은 주연료젯(main fuel jet)임을 특징으로 한 상기 연료제어장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 부압 발생섹션은 진공피스톤에 의해 제어되는 가변벤튜리(variable venturi)로 형성되고, 상기 제 2 부압 발생섹션은 고정벤튜리(fixed venturi)로 형성되며, 상기 연료통로는 상기 진공피스톤의 저면과 대향하는 주연료노즐을 가진 주연료통로이고, 상기 연료미터링젯은 주연료젯임을 특징으로 한 상기 연료제어장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 부압 발생섹션은 상기 흡입혼합물통로에 구성된 플레이트밸브(plate valve)에 의해 형성되고, 상기 제 1 부압 발생섹션에서 발생된 부압을 일정한 값으로 유지시키기 위하여 상기 제 1 부압 발생섹션의 부압변동에 따라 개방정도(opening degree)를 변경(alter)시킬 수 있도록 하며; 상기 제 2 부압 발생섹션이 고정벤튜리로 형성되고; 상기 연료통로가 상기 플레이트밸브의 하류측 위치와 드로틀밸브 사이에 구성된 주연료노즐을 가진 주연료통로이며; 상기 연료미터링젯이 주연료젯임을 특징으로 한 상기 연료제어장치.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 제 1 부압 발생섹션이 하위개구(lower opening degree) 위치에 구성된 나비형 드로틀밸브에 의해 형성되고, 상기 제 2 부음 발생섹션이 최소개구에 지지된 진공피스톤에 의해 형성되며, 상기 진공피스톤은 상기 흡입혼합물 통로의 안쪽 둘레면(inner circumferential surface)에 개방된 주연료노즐내에 끼워진 미터링 니이들(metering needle)을 가지며, 상기 연료통로는 상기 드로틀밸브의 주변단부에 인접하여 설치된 저속노즐을 가진 저속연료통로이고, 상기 연료미터링젯은 저속연료젯임을 특징으로 한 상기 연료제어장치.
6. 제 4 항에 있어서, 상기 플레이트밸브의 상류측과 하류측 사이에 구성되고 저속벤튜리섹션(slow venturi section)을 가진 바이패스에어통로(bypas air passageway)와, 일단이 상기 바이패스에어통로의 저속벤튜리섹션으로 개방되고, 타단이 저속연료젯을 지나 상기 연료통로와 연통되어 있는 저속연료통로에 접속되어 있는 저속부압통로와, 상기 저속부압통로에 근접한 위치에 설치되고, 상기 저속부압통로를 통하여 상승되는 연료컬럼(fuel column)레벨이 상기 저속부압통로가 상기 저속연료통로에 접속되는 영역의 연료압력과 상기 저속벤튜리섹션에서 발생한 부압사이의 압력차에 의해 미리 설정된 레벨보다 더 높으냐의 여부를 나타내는 전기신호를 발생할 수 있는 저속레벨검출수단과, 드로틀밸브의 외주단(cuter peripheral edge)에 의해 그리고 상기 흡입혼합물통로의 내주면(內周面)에 의해 형성된 부압발생섹션으로 개방되어 있는 저속노즐과, 상기 저속연료통로를 통해 유입되는 연료유량을 제어하는 제 2 연료유량 전기제어수단을 구성하며, 상기 제 2 연료유량 전기제어수단은 상기 저속노즐에서 상기 흡입혼합물통로로 공급되는 연료의 유량을 제어하기 위하여 상기 저속레벨 감속수단에 의해 발생한 신호에 의해 작동됨을 특징으로 한 상기 연료제어장치.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 연료유량 제어수단은 상기 연료통로를 개폐하기 위하여 상기 레벨검출수단에서 전달된 신호에서 발생된 전기신호에 의해 충격제어(duty-controlled)를 한 전자밸브임을 특징으로 한 상기 연료제어장치.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 연료유량 제어수단은 상기 연료통로에 접속된 블리드에어통로를 개폐하기 위하여 상기 레벨검출수단에서 전달된 신호에서 발생된 전기신호에 의해 충격제어를 한 전자밸브임을 특징으로 한 상기 연료제어장치.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 연료유량 제어수단은 상기 레벨검출수단에서 전달된 신호에서 발생된 전기신호의 변화에 의해 서로 다른 두 크기 사이에 있는 상기 연료통로의 횡단면적을 전환하도록 제어시킨 전자밸브임을 특징으로 한 상기 연료제어장치.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 연료유량 제어수단은 상기 레벨검출수단에서 전달된 신호에서 발생된 전기신호의 변화에 의해 서로다른 두 크기 사이에 있는 상기 연료통로에 접속된 블리드에어 통로의 단면적을 전환하도록 제어한 전자밸브임을 특징으로 한 상기 연료제어장치.
11. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 연료유량 제어수단은 상기 레벨검출수단에서 전달된 신호에서 발생된 전기신호의 변화에 의해 상기 연료통로의 개방정도(opening degree)를 상대적으로 제어하는 전자밸브임을 특징으로 한 상기 연료제어장치.
12. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 연료유량 제어장치는 상기 레벨검출수단에서 전달된 신호에서 발생된 전기신호의 변동에 의해 상기 연료통로에 접속된 블리드에어통로(bleed air passageway)의 개방정도를 상대적으로 제어하는 전자밸브임을 특징으로 한 상기 연료제어장치.
13. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 연료유량 제어수단은 유단모터(stepping moter)에 의해 구동되며, 상기 레벨검출수단에서 전달된 신호에서 발생되는 전기신호의 변동에 의해 상기 연료통로의 개방정도(opening degree)를 상대적으로 제어하는 제어밸브임을 특징으로 한 상기 연료제어장치.
14. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 연료유량 제어수단을 유단모터에 의해 구동되고, 상기 레벨검출수단에서 전달된 신호에서 발생된 전기신호의 변동에 의해 상기 연료통로에 접속된 블리드에어통로의 개구정도를 상대적으로 제어하는 제어밸브임을 특징으로 한 상기 연료제어장치.
15. 제 1 항에 있어서, 상기 레벨검출수단은 발광장치와 수광장치를 구성하며 이들의 장치가 그사이에 간삽된 상기 부압통로를 지나 미리 설정된 레벨의 위치에서 서로 대향하도록 설정됨을 특징으로 한 상기 연료제어장치.
16. 제 1 항에 있어서, 상기 레벨검출수단은 상기 부압통로에 접속된 부자실(f1oat chamber)이며, 상기 부자실에서 전기접점을 구성함을 특징으로 한 상기 연료제어장치.

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