KR900011152Y1

KR900011152Y1 - 액화가스(lpg, cng) 분사기

Info

Publication number: KR900011152Y1
Application number: KR2019880010795U
Authority: KR
Inventors: 김문영
Original assignee: 국제인젝터 주식회사; 엄익채; 김문영
Priority date: 1988-07-01
Filing date: 1988-07-01
Publication date: 1990-12-20
Also published as: KR900003091U

Abstract

내용 없음.

Description

액화가스(LPG, CNG) 분사기

제1도는 본 고안의 분사기를 흡기 매니폴드에 장착하여 사용하는 상태를 나타낸 계통도.

제2도는 본 고안의 분사기의 종단면도

제3a도는 볼 보유기의 종단면도.

제3b도는 제3a도의 선 3B-3B에 따른 단면도.

제4a도는 압압핀 조립체의 종단면도.

제4b도는 제4a도의 압압핀 조립체를 제4a도의 좌측에서 본 측면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 분사기 12 : 하우징

14 : 가동 부재 18 : 오리피스

20 : 전자 마그네틱 본체 24 : 압압핀

28 :볼 30 : 볼보유기

본 고안은 액화 연료, 예컨대 LPG(액화석유 가스), CNG(압축천연 가스)등을 유동하는 공기 흐름내로 분사하여 기화시키는 액화 가스연료 분사기에 관한 것이며, 특히 자동차용 디젤엔진의 흡기 매니폴드 내로 액화가스연료, 특히 LPG, CNG등을 분사하여 흡기 중에서 직접 기화될 수 있도록 하는 분사기에 관한 것이다.

자동차 연료로는 가솔린, 경유, LPG, CNG등이 사용된다. 이중 LPG는 경제성이 좋고 또한 오염물질의 배출정도가 다른 연료에 비해 상당히 적다. 한편 디젤엔진은 경제성이 좋기 때문에 대형 차량을 위시하여 중형차에 까지 그 적용 범위가 점차 넓혀져 가는 추세이다. 디젤 자동차의 배기 가스중에는 일산화탄소, 탄화수소, 질소산화물, 황산화물 및 입자상물질이 많이 포함된다.

특히 디젤자동차에서 배출되는 흑연(黑燃)은 시정을 악화시키고 이에 포함된 입상물질은 그 입자가 매우 작아 도시의 부유 분진을 증가시키는 원인이 되며, 인체에도 심각한 영향을 미치게 된다.

디젤 자동차의 매연을 감소시키기 위한 시도로서, 경유와 LPG를 혼합하여 연소시켜 경유가 완전 연소되도록 하는 방법이 제안되었다. 예컨대 1985. 3. 15. 자 일본국 공개 특허공보 제60-47829호 및 1986. 10. 29자 일본국 특허공보 제61-49497호에는 디젤 엔진에 액화 가스, 예컨대 LPG 또는 CNG를 분사시켜 연소시킴으로써, 디젤 엔질에서 발생되는 매연을 감소시키는 방법이 기재되어 있다. 실험보고에 의하면 경유의 약 30% 정도를 LPG로 교체하면, 배출되는 흑연가스는 상당히 감소되게 된다. 이러한 방법에 있어서, LPG는 통상 디젤 엔진의 흡기매니폴드 내로 공급하여, 엔진 작동중에 단열압축되는 공기중에 설정된 양의 기체 상태의 LPG를 포함시켜, 분사되는 경유와 함께 연소되도록 한다. LPG를 흡기 매니폴드 내로 공급하기 위해 사용되는 종래의 장치는 기화기를 사용하나, 기화된 LPG는 배압을 충분히 받지 못하고, 또한 기화상태의 LPG의 자체 압력이 낮기 때문에 예컨대 펌프와 같은 보조장치를 사용하지 않고서는 흡기 매니폴드내로 만족할 만한 유량으로 송출할 수 없게 된다. 따라서 기화된 LPG를 흡기 매니폴드 내로 송출하기 위해서는 별도의 송출 시스템이 필요하게 되어 기존 디젤 엔진에 장착하기가 매우 어렵고 경비가 많이 들게된다.

디젤 자동차에서 발생되는 매연을 감소시키기 위해서는 엔진의 주행상태, 예컨대 회전속도나 부하등에 따라 공급할 LPG의 양을 정확하게 제어함으로써 가능하게 된다.

본 고안은 별도의 송출 시스템을 필요로 하지 않아 기존의 디젤엔진의 흡기 매니폴드 내에 용이하게 장착할 수 있고, 엔진의 회전속도, 부하등 엔진의 제반 주행 상태에 따라 분사한 LPG의 양을 정확하게 조절할 수 있는, 디젤엔진의 흡기내로 액체 상태의 LPG를 직접 분사하여 흡기중에서 직접 기화되도록 하는 분사기를 제공하기 위한 것이다. 또한 본 고안에 따른 분사기는 액화가스연료, 예컨데 LPG또는 CNG를 주연료로 사용하는 차량의 주연료 기화기로도 사용할 수 있다. LPG의 공급량 및 공급시기는 엔진의 모든 운정상태를 마이크로 컴퓨터로 분석처리하여, 자동적으로 제어되도록 한다. 마이크로 컴퓨터를 이용하여 운전상태에 따른 LPG의 공급량 및 공급시기를 정확히 제어함으로써, 각종 배기 가스중 특히 탄화수소 및 일산화탄소의 배출정도를 감소시키고 매연 절감을 극대화시키게 된다. 또한 엔진의 운전상태를 정확히 감지하여 이를 분석하고 이에 따른 제어 작동을 수행함으로써, 배기 가스를 감소시킴과 동시에 경유를 절감할 수 있는 부가적인 장점도 얻게 된다. 본 고안에 따른 분사기는 이와같이 마이크로 컴퓨터에 의해 완전하게 제어됨으로 해서, LPG의 분사량 및 분사시기를 정확하게 조절할 수 있고, 그 효율을 극대화시키게 된다. LPG는 통상 7kg/cm²의 압력하에 액화 상태로 저장되므로, 액체 상태의 LPG를 흡기 매니폴드내로 직접 분사하여 매니폴드내에서 기화시키게 되면, 액화 LPG자체의 압력이 상당히 높기 때문에 별도의 송출 시스템은 필요하지 않게 된다. 이하 첨부도면을 참조로 하여 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 고안의 분사기(10)을 기존 디젤 엔진에 설치한 상태를 개략적으로 도시한 것이다. LPG(이하, LPG는 CNG를 포함한다) 연료는 탱크(1)로부터 솔레노이드 밸브(2)를 통하여 분사기(10)으로부터, 공기 청정기(3)을 통과하여 엔진(5)의 흡기 매니폴드(4)내로 유입되는 흡기내로 액체 상태로 분사된다. 분사된 LPG는 압력차에 의해 흡기 매니폴드 내에서 직접 기화되며, 분사되는 LPG의 압력은 액화 상태로 분사되어 따라서 상당한 압력하에 주입되므로, LPG외 유동통로를 적절히 조절함으로써 LPG의 분사량을 적절히 재어할 수 있게 된다.

제2도에는 본 고안의 분사기(10)을 횡단면도로 도시하였다. 분사기(10)은 하우징(12), 하우징내에 마련되어 분사기의 종축방향을 따라 가동될 수 있는 가동부재(14), 가동 부재를 분사기의 종축방향으로 이동시키게 되는 전자 마그네트 본체(20), 연료의 통로를 개폐하는 볼(28)을 압압하는 압압핀 조립체(24), 상기 볼(28)을 보유하는 볼보유기(30)으로 구성된다. 하우징(12)의 전면단부는 중앙으로부터 도시된 바와같이 돌출시켜, 흡기매니폴드내에 위치되게 하고 그 중앙에는 오리피스(18)을 마련하는데, 오리피스(18)은 매니폴드내로 확개시켜 분사되는 연료의 압력 강하 정도를 크게 하여 보다 신속한 기화가 이루어질 수 있도록 한다. 전자 마그네틱 본체(20)내의 코일(22)는 마이크로 컴퓨터로부터의 엔진의 주행 상태에 따른 분사기의 작동을 요구하는 적절한 전기적 신호를 수신하는 도선(21)에 연결되어, 그로부터 공급되는, 전류에 따라 자화 되어 가동 부재(14) 연료 분사 오리퍼스(18)의 반대방향, 즉 제2도의 좌측방향으로 분사기(10)의 종방향으로 이동시킨다. 코일(22)는 저임피던스화하여 넓은 영역의 펄스폭변조 신호를 사용할 수 있게 하여, LPG공급량의 제어 범위를 화장시키도륵 한다. 가동부재(14)가 전자 마그네트 본체(20)의 자화에 의해 이동되면, 가동부재(14)와 견부(38)에서 계합되어 있는 압압핀 조립체(24)도 함께 동일방향으로 이동된다. 압압핀 조립체(24)가 예컨대 도면에서 볼때 좌측으로 이동하게 되면, 그 설단의 핀(40)은 스프링(32)의 힘을 극복하고 핀과 접촉하고 있던 볼(28)을 역시 연료 유입구(36) 방향, 즉 도면에서 볼 때 좌측으로 밀어, 볼(25)을 그 밸브 시트(34)로부터 격설시키게 된다. 볼 밸브시트로부터 격설되면 제3B도에 상세히 도시되어 있는 바와 같이 볼(28) 주위의 홈(40)을 통하여 연료가 통과하게 된다. 이에 의해 연료는 유입구(36)으로부터 볼보유기(30) 내부의 스프링(32)를 통과하고 다음에 핀압압조립체(24)내의 주연부 슬로트를 통하여 오리피스(18)부터 흡기 매니폴드 내로 분사되게 된다.

하우징(12)와 가동부재(14) 사이에는 보유스프링(10)을 마련하여, 마그네틱 본체(20)의 전원이 차단되어 마그네틱 본채의 자화력이 소실될 때 가동부재(14)를 원래의 위치로 복귀시키도록 한다. 이를 위해 보유 스프링(16)의 양단부는 적절한 방법으로 가동부재(14) 및 하우징(12)에 각각 부착된다. 가동부재(14)와 전자 마그네트 본체(20)의 대향면들에는 자력 절연체를 피복하여, 전자 마그네트 본체(20)과 가동부재(14)사이의 잔류자기 현상을 피할 수 있도록 하고 또한 피막의 두께를 조절함으로써 전자 마그네트 본체(20)과 가동부재(14)의 설정거리를 조절할 수 있게 한다.

밸브시트(34)는 중간에 원판이 마련된 원통형으로서, 그 일단부는 볼 보유기(30)상으로 연장되고, 그 타단부는 압압핀 조립체(24)상으로 연장된다. 압압핀 조립체상으로 연장된 밸브 시트의 내측면과 압압핀 조립체 주연부 사이에 밀봉 0-링을 마련하여 연료가 전기적인 부품 내로 누설되지 않도록 한다. 밸브시트(34)의 중간 원판에는 내정이 볼(28)의 외경보다 작은 중심공을 마련하여, 분사기가 작동되지 않을 때 상기 중심공을 볼이 폐쇄하도록 한다. 볼과 계합되는 중심공이 주연부는 테이퍼상으로 하여, 볼의 격설정도에 따라 연료 유출량을 가변적으로 조절 할 수 있게 한다.

유입구(36)은 그 주연부에서 하우징의 일단부 및 마그네틱 본체(20)의 측벽, 및 코일(22)와 계합한다. 제3A도 및 제3B도는 볼 보유기(30)을 종단면 및 횡단면으로 하여 도시한 것이다. 제1도에서 볼 수 있는 바와같이, 볼보유기 조립체(30)은 볼(28)의 외경과 그 내경이 대략 동일한 관통공을 가지며, 그 일단부는 연료유입구(36)과 연통되고 그 하단부는 압압핀 조립체(24)를 향하여 연통되어 있으며, 볼 보유기(30)의 출구단 부분에는 반경 방향 홈(40)을 마련하여, 볼이 점유하게 되는 중심공(42) 외측으로 연료가 통과될 수 있도록 한다. 제2도에서 알 수 있는 바와같이, 볼 보유기의 일단부는 원통형 밸브시트(34)의 중간원판에 대해 밀봉 접촉되므로, 볼(28)이 스프링 (32) 및 연료의 압력에 의해 원판에 대해 압압된 때 볼(28)은 밸브 시트 중간 원판의 중심공을 폐쇄하여 연료의 유동을 차단하게 된다. 반경방향 홈(40)은 볼 보유기(30)의 전체 길이에 걸쳐 형성할 수도 있으나, 볼(28)이 밸브 시트(34)로부터 완전히 격설되는 거리보다 약간더 길게 하는 것이 좋다. 도면에는 단지 4개의 홈을 도시하였으나, 3개 또는 4개이상의 홈을 마련할 수 있으며, 등각도 또는 상이한 각도로 배치할 수도 있다.

제4B도 및 4A도는 압압핀 조립체(24)를 종단면 및 횡단면으로 도시한 것이다. 제4A도에 도시한 바와 같이, 압압핀 조립체(24)의 핀(46)에 인접된 부분에는 압압핀 조립체의 내부 구멍(48)과 연통되도록 반경 방향 슬로트(44)틀 마련하여 연료 통로를 형성한다. 상기 슬로트(44)는 핀(46)의 반대방향으로 내부구멍(48)의 약절반 정도의 길이로 연장된다. 내부구멍(48)의 핀에 근접된 단부는 폐색되어 있으며, 그 타단부는 오리피스(18)을 향해 개구된다.

이제 연료 유입구(36)에서 오리피스(18)까지 연료의 유통 경로를 고찰하여 보면, 유입구(36)을 통해 유입된 연료는 스프링(32)의 내부 공간을 통하여 볼 보유기(30)내로 진입되고, 볼(28)이 전자 마그네틱 본체(20)의 자화에 의해 중심공으로부터 격설될 때에 볼 주위를 지나 홈(40)을 통해 압압핀 조립체(24)로 진입되고, 압압핀 조립체의 슬로트(44)를 통해 압압핀 조립체 내부구멍(48)로 진입되어 오리피스(18)을 향하게 된다. 이와 같이, 연료의 유동 통로를 볼 보유기 내외 반경방향 홈(40), 볼(28)과 밸브시트(34)의 중심공사이의 개폐 정도 또한 압압핀 조립체(24)내의 반경 방향 슬로트(44)를 사용하여 다단계로 제한하므로, 분사 또는 연료의 양을, 엔진의 주행 특성에 따라 마이크로 컴퓨터에 의해 지시되는 신호에 따라 정밀하게 제어할 수 있게 되므로 엔진으로 공급되는 경우 및 LPG의 상대적인 양을 적정수준으로 하여 완전 연소를 이를 수 있게 되다.

베어링볼(28) 및 밸브시트(34)는 쉽게 교체할 수 있도륵 하여, 차종 또는 차량 상태에 따라 볼 및 밸브시트를 교체함으로써 연료공급량의 조절 범위를 더욱 확대시킬 수도 있다.

분사기의 본체 외부는 플라스틱으로 감싸 산화의 속도를 늦추고 나머지 부분은 포팅(potting)처리를 하여 밀봉 특성을 증진시킨다.

액화가스의 기화시 기화열에 의해 유동통로가 결빙되는 것을 방지하기 위해, 분사기 외부에 가열수단, 예컨대 엔진 냉각수의 일부를 순환시켜, 분사기의 온도를 적정수준으로 유지토록 할 수도 있다.

적접하게는, 본 고안의 분사기를 흡기 매니폴드의 직경과 동일한 파이프와 함께 일체로 제작하여, 기존 차량에 적합하게 부착시킬 수 있도록 하는 것이 좋다.

Claims

일단부에 연료분사 오리피스(18)을 갖는 하우징(12), 상기 하우징(12)내에 내장되어 있고 마이크로컴퓨터로부터의 제어신호에 따라 가변적으로 제어되는 전자 마그네틱 본체(20), 전자 마그네틱 본체(20)의 자화에 의해 연료통로를 개방하는 방향으로 이동되는 가동부재(14), 상기 가동부재(14)의 작동에 따라 연료통로를 폐쇄하고 있는 볼(28)을 개방시키는 방향으로 이동시키는 압압핀(46)과 연료통로를 형성하는 반경방향슬로트(44) 및 내분 구멍(48)을 갖는 압압핀 조립체(24), 내부에 볼(28)을 압압하는 스프링(32)를 내장하고 있으며 볼 주위로 연료가 통과할 수 있도록 반경방향 홈(40)이 형성된, 상기 볼(28)을 보유하는 볼 보유기(30), 및 연료 유입구(36)으로 구성되는 액화 연료 분사 밸브.
제1항에 있어서. 연료 공급량의 범위를 조절할 수 있도록 마그네틱 코일을 저임피던스화하여 넓은 범위의 펄스폭 변조 신호를 사용할 수 있도록 된 액화 연료 분사 밸브.
제1항에 있어서. 상기 볼(28) 빛 밸브시트(34)가 호환성을 갖는 액화연료 분사밸브.
제1항에 있어서, 전자마그네트 본체와 가동부재 사이의 잔류자기 현상을 최소로 하고 또한 전자마그네트 본체와 가동부재 사이의 거리도 또한 조절할 수 있도록 전자 마그네트 본체(20)과 가동부재(14)사이가 자력 절연체 피막으로 도포된 액화연료 분사밸브.
제1항에 있어서, 분사기의 외부가 플라스틱으로 감싸여진 액화연료 분사 밸브.
제1항에 있어서, 상기 분사 밸브가 디젤엔진의 흡입기에 장착되어 흡입기를 통해 유입되는 흡기내로 액화가스연료를 액체 상태로 분사하여, 배기가스를 정화시키고 엔진의 효율을 증진시킬 수 있도록 된 액화가스 연료 분사기.
제1항에 있어서, 상기 분사 밸브가 전자 제어장치의 제어하에 주연료인 액화가스 연료, 예컨대 LPG 또는 CNG를 흡기 매니폴드 내로 직접 분사하도록 장착되는 액화가스연료 분사밸브.
제1항에 있어서. 액화가스의 기화열에 의해 가스유동통로가 결빙되는 것을 방지하도록 액화가스 분사오리피스(18) 주위에 가열장치가 장설된 액화가스 연료분사 밸브.