KR920009659B1 - 기화기 - Google Patents

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KR920009659B1
KR920009659B1 KR1019860004119A KR860004119A KR920009659B1 KR 920009659 B1 KR920009659 B1 KR 920009659B1 KR 1019860004119 A KR1019860004119 A KR 1019860004119A KR 860004119 A KR860004119 A KR 860004119A KR 920009659 B1 KR920009659 B1 KR 920009659B1
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Abstract

내용 없음.

Description

기화기
제1도는 일반적으로 공지된 이련초크기화기를 도시한 단면도.
제2도는 본 발명을 구현하는 완속제트의 확대정면도.
제3도는 본 발명을 구현하는 교호완속제트의 확대축방향 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
2,4 : 드로트(throat) 6,8 : 버터플라이밸브
10,12 : 주제트 14,16 : 벤튜리
18,20 : 플로트실 22 : 완속제트
24 : 저속제트 26 : 원뿔형팀
28 : 개구부 32 : 스프링
34 : 통로 50 : 필터
52 : 스위치 56 : 포트
본 발명은 내연기관, 특히 내연기관에 송급(送給)되는 공기, 연료혼합물의 조정에 관한 것이다. 잘 알려진 바와같이, 내연기관에 송급되는 공기, 연료혼합물의 조정은 연소되는 연료의 양을 최소화시킬뿐 아니라, 연소되지 아니하거나 부분적으로만 연소된 연료를 방출함으로써 생기는 대기의 오염도 감소시키는데 도움이 된다. 본 발명은 특히 차량에 사용하는 것이다.
이제까지 내연기관내에서의 연료소비를 감소시키기 위한 많은 제안이 있었으나, 이러한 제안들은 주로 특정한 엔진 운전조건하에서 연료의 공급을 감소하거나 중단하는 것에 관한 것이다. 본 발명은 어느 정도는 이와 비슷한 기능을 하지만, 내연기관에 추가공기를 송급함으로써 엔진에 송급되는 연료, 공기혼합물을 희석하는 것을 추가로 제안하는 것이다.
현대식 내연기관에 사용하는 기화기(carburator)는 통상적으로 연료, 공기혼합물을 만들고, 이를 공동관을 통하여 엔진에 송급하는 2개의 시스템이 포함되어 있다. 제1시스템은 상당한 출력을 송급함이 없이 엔진을 최저속도 또는 완속으로 운전할 정도의 혼합물을 제공하게 되어있다. 제2시스템은 엔진이 동력을 필요로 할때 제1시스템에 추가하여 작동하게 된다. 기화기의 기본설계에 있어서는 제2시스템이 작동하고 있는 동안에 제1시스템의 작동효과는 무시할 수 있는 것으로 보았고, 제2시스템이 제1시스템의 역할을 효율적으로 수행하는 때에도 제1시스템의 운전을 중단시킬 필요가 업는 것으로 보았다. 최근에는 연료소비를 줄이기 위하여 전술한 제1시스템을 완전히 중지시키고자 시도하였고, 이러한 시도는 어느정도 연료를 절약하게 하였다.
전술한 2개의 시스템은 액체 연료가 엔진내로 유입되면서 공기의 흐름속을 타고 가도록 작동한다. 제1시스템은 저엔진속도에서 고정량의 혼합물을 송급하게 설계되어 있기 때문에, 엔진에서 연료에 대한 수요가 증가하는 때에는 이 시스템으로부터 송급되는 연료의 양이 상당히 변동된다. 따라서, 엔진이 부하를 받고 있을때 시스템을 완전중단하는 것이 명백히 유리한 것은 사실이나, 제2시스템의 하류에서 혼합물에 보조공기를 송급함으로써 공기, 연료혼합물을 직접 희석하는 수단으로 제1시스템을 이용하면 엔진의 성능을 더 높일 수 있다는 것을 발견하였다.
본 발명에 의한 기화기에서는 연료가 공기의 흐름을 타고 엔진으로 송급되는 관의 범위를 드로트가 한정한다. 연료는 관의 단면적을 조절하기 위하여 밸브의 상ㆍ하에 각각 배치된 적어도 하나 이상의 완속제트와 주제트에서 공기흐름을 통과하여 송급된다. 완속에서는 밸브가 폐쇄되고, 연료, 공기혼합물은 완속제트만을 통하여 관으로 송급된다. 엔진속도를 높이기 위하여 밸브가 개방되면 연료는 주제트를 통하여 송급되고, 이제는 증가된 공기의 흐름을 타고 드로트를 통하여 엔진내로 들어간다. 특정한 엔진속도에서는 완속제트에 대한 연료의 송급이 중단되고, 완속제트로부터 드로트내로 송급되는 연료, 공기혼합물은 공기만으로 대치된다. 그러나, 완속제트로의 연료통로는 개방된 상태로 남아있다. 연료의 흐름은 제트 자체를 통하여 흐르는 공기에 의하여 방해된다. 제트를 통과하는 통로는 대기가 안쪽으로 통과할 수 있도록 선택적으로 개방될 수 있는 밸브에 연결되어 있다. 밸브를 작동시키는 스위치 기구는 엔진의 속도가 사전 설정된 속도 이상 또는 이하가 되었을 때 이에 대응하여 동작된다. 엔진속도가 이 사전 설정된 속도를 넘어서면 밸브가 개방되고, 공기가 우선적으로 관으로 흘러들어간다. 엔진속도가 이 사전 서정된 속도 이하가 되면 밸브가 폐쇄되고, 제트는 계속적으로 작동되어 완속에 필요한 연료, 공기혼합물을 송급한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 완속제트를 통과하는 통로는 제트로부터 폭방향으로 공기를 방출함으로써 연료 또는 공기가 관속에 송급되는 실내로 방출할 수 있게 설계되었다. 이러한 경우에는 제트에 중앙 천공과 이로부터 실에 통하는 하나 이상의 개구부가 제공되어 있다. 통상적으로는 적어도 하나 이상의 다른 개구부나 포트도 사용되지만, 연료의 송급에 대한 폐색효과를 최대화하기 위하여 적어도 하나의 개구부를 연료의 제트로의 통로에 대향하게 할 수 있다. 이러한 개구부들을 제트 주위에 원주방향 또는 축방향으로 균일한 간격으로 배열하는 것도 유리하다는 사실이 판명되었다. 이와같은 배열에 대하여는 다음에 설명하는 실시예에서 더 상세히 예시한다. 특히, 연료 또는 공기를 관으로 송급하는 실에 대한 연료 송급에 대하여 공기의 흐름이 균형되도록 배열하는 것이 가장 좋은 결과를 얻는다는 사실이 판명되었다.
공기가 완속제트를 통하여 유입될 수 있도록 밸브가 개방되는 특정한 엔진속도는 통상적으로 엔진의 특성에 따라 500 내지 1200r.p.m.이다. 현대식 자동차 엔진에 대한 전형적인 스위치 속도는 1000 내지 1100r.p.m. 바람직하기로는 1100r.p.m.이다.
일반적으로, 내연기관에 송급되는 혼합물의 이상적인 공기, 연료비는 중량 %로 약 15 : 1이다. 그러나, 실제로는 이러한 이상적인 비율이 조작조건에 따라 달라지게 된다. 예를들면, 최대출력을 얻기 위하여는 통상적으로 약 13.5 : 1의 비율이 필요하나, 경제적 운전을 위하여는 16 : 1의 비율도 인정할 수 있는 것으로 본다. 최대출력은 통상적으로 저엔진속도에서 필요하지만, 본 발명은 저엔진 속도에서도 더 높은 혼합비를 달성할 수 있으며, 엔진속도가 높아짐에 따라 비율을 낮출 수 있다. 완속제트를 통과하는 공기의 흐름은 제트로의 연료공급을 차단하는 에어커튼(air curtain)을 만드는 동시에, 보충공기를 기화기 드로트내의 공기, 연료혼합물에 송급한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 완속제트에는 공기가 이를 통하여 제트의 끝에 형성된 원뿔형팁의 바로 상류지점에 송급되는 통로가 제공되어 있다. 밸브가 개방되었을대, 드로트내의 부압(負壓)에 의하여 공기가 팁 주위로 유입되어 전술한 에어커튼을 만든다.
일부 기화기에 있어서는 완석제트에 연료를 공급하는 관이 완속 또는 틱오버(tick-over) 속도보다 더 높은 저엔진 속도로도 조작되는 저속제트용 소스(source)로도 된다. 특정한 경우에는 고엔진 속도에서 완속제트를 통과하는 공기흐름은 저속제트로의 연료 송급도 방해한다. 이러한 현상이 생기면 저속제트와 완속제트는 기화기 드로트로의 연료송급을 중단시킴으로써 그안에서의 공기, 연료혼합을 더 약화시킨다. 따라서, 대기와 기화기 드로트 사이의 압력차에 의하여 완속제트와 저속제트를 작동시킬 것인가의 여부를 결정하여, 엔진에 송급되는 바람직한 공기, 연료비를 달성한다. 예를들면, 주조절 밸브가 완전히 개방되어 고부하 상태인 때에는 사전 설정된 속도를 초과하는 엔진속도에서도 이러한 압력차가 적게 되어, 연료가 저속제트와 완속제트로부터 또는 그 중 하나로부터 드로트내로 송급될 수 있다.
본 발명은 완속제트가 포함되어 있는 어떠한 기화기에도 응용할 수 있다. 이와 마찬가지로, 다음에 설명하는 바와같이, 이련초크 기화기도 적합하게 할 수 있다.
본 발명의 실시예를 첨부도면에 의하여 더 상세히 설명하면 다음과 같다.
제1도에 도시한 기화기는 공지된 이련초크 설계로 되어 있고, 2개의 유입드로트(2,4)가 있다. 드로트를 통과하는 공기, 연료혼합물의 통로는 버터플라이 밸브(6,8)에 의하여 조절된다. 밸브(6)는 기화기가 설치되어 있는 엔진의 드로틀 제어장치(throttle control)에 직접 연결되게 되어있다. 밸브(8)는 드로트(2,4)내의 부압 평형에 의하여 결정되는 엔진에 대한 부하수요에 대응하여 조절된다. 연료는 공기에 의하여 드로트(2,4)를 거쳐 주제트(10,12)로부터 벤튜리(14,16)에 이르는 통로에 유입된다. 연료는 플로트실(float chamber)(18,20)로부터 제트(10,12)에 공급된다.
기화기에는 완속제트(22)와 저속제트(24)가 추가로 포함되어 있다. 완속제트는 언제든지 작동되며, 충분한 연료를 밸브(6) 아래쪽에 있는 드로트내로 통과시켜서 2개의 밸브(6,8)가 폐쇄된 때에도 엔진이 완속으로 계속하여 운전되게 한다. 밸브(6)가 개방되었을때 저속제트가 작동하게 되고, 드로트(2)내의 압력이 엔진속도의 증가에 대응하여 떨어짐에 따라 연료가 드로트(2)내로 들어갈 수 있다. 밸브(8)도 개방되면 주제트(10)가 작동한다. 엔진의 수요가 높아지면, 예를들어 고도로 가속되는 때에는 밸브(8)가 개방되어 추가연료, 공기혼합물이 드로트(4)를 통하여 엔진으로 송급된다.
제1도에 도시한 기화기의 구조 및 조작은 이미 공지된 것이기 때문에, 더 이상 설명하지 아니한다. 본 발명은 주로 완속제트(22)의 기능에 관한 것이다.
공지된 기화기의 구조에 있어서, 완속제트(22)는 경우에 따라서는 개구부(28)를 통하여 관(2)의 벽속으로 뻗어 있는 원뿔형팁(26)이 달린 바늘로 구성되어 있다. 제트에는 나사홈이 파여있기 때문에, 제트를 관벽속으로 또는 그 밖으로 돌려서 관벽에 대한 축방향 위치를 조절할 수 있다. 이러한 목적으로 제트에는 도틀도틀한 끝부분(30)이 제공되어 있거나, 나사돌리개 또는 스패너를 이용하여 제트를 돌릴 수 있다. 제트를 일단 조절된 위치에 그대로 있게 하기 위하여 스프링(32)의 관벽과 도틀도틀한 끝부분(30) 사이를 누르고 있다.
연료는 관벽내에 형성된 통로(34)를 따라 완속제트(22)에 공급된다. 통로(34)에서 나가는 출구는 실(36)이 제트를 둘러싸고 있는 원뿔형팁(26)에 인접하여 있다. 연료는 공기가 드로트(2)를 통과함으로써 생기는 부압에 의하여 실로부터 개구부(28)를 거쳐 송급된다. 제트를 축방향으로 조정하면 개구부의 벽과 팁(26)의 원뿔형 표면 사이의 공간이 변동됨으로써 개구부를 통과하는 통로의 크기가 달라진다.
전술한 본 발명의 실시예에 따라 제1도에 도시한 완속제트(22)를 제2도에 도시한 제트(38)로 대치한다. 제트(38)는 실질적으로 제트(22)와 동일한 외형으로 되어 있으나, 그안에 축방향 통로(40)가 형성되어 있다. 통로(40)는 연료에 갈음하여 공기를 드로트(2)에 송급하게 되어있다. 그러므로, 통로(40)는 그 원뿔형 팁(42)에 인접하여 배출개구부(44)에서 끝난다. 이러한 개구부(44)를 기화기내에 제공하는 때에는 실(36)내부에 제공하고, 통로(34)와 직접 대향하게 하는 것이 바람직하다.
제3도는 본 발명을 실시하는 또다른 완속제트를 도시한 것이다. 이 경우에는 공기는 통로(40)로부터 도시한 바와 같이 제트에 따라 그 주위에 축방향과 원주방향으로 간격을 두고 배열된 포트(56)를 통하여 배출될 수 있다. 이러한 배출개구부 또는 포트들을 제트내에 형성하는 방법은 여러가지 형태로 할 수 있으며, 어떠한 기화기에도 적합하게 할 수 있다. 그러나, 언제든지 적어도 배출된 공기의 일부가 통로(34)로부터 유출구쪽으로 안내되어, 저속 제트로의 연료의 흐름에 관하여 아래에서 설명하는 바와같이, 통로로의 연료 흐름에 대하여 최대한의 직접적 영향을 주도록 개구부를 배열하는 것이 바람직하다.
통로(40)의 또다른 끝(46)은 대기를 필터(50)로부터 완속제트(38) 내로 통과시킬 수 있게 선택적으로 개방될 수 있는 밸브(48)에 연결되어 있다. 밸브(48)는 엔진속도에 대응하는 스위치기구(52)에 의하여 조작된다. 엔진속도가 사전 설정된 속도를 초과하여 상승하는 때에는 스위치(52)에 의하여 밸브(48)가 개바오딤으로써 공기는 통로(40)를 통과한 다음에, 기화기 드로트내의 부압에 의하여 통로(34)에서 들어오는 연료보다 먼저 드로트내로 송급된다. 제트(38)의 팁(42) 둘레에 있는 공기통로는 공기의 흐름이 충분할 때 통로(34)로부터의 연료송급을 차단하는 에어커튼을 형성한다. 어떤 경우에는 공기가 통로(34)를 거슬러 저속제트(24) 위쪽으로 올라갈 수 있다. 이러한 경우에는 저속제트로의 연료흐름도 방지된다. 이와같은 조건이 성취된 때에는 드로트(2)내의 공기, 연료혼합비는 주제트(10)를 통과하는 공기의 흐름과 완속제트(38), 경우에 따라서는 저속제트(24)를 통하여 송급되는 보충공기에 의하여 결정된다. 고엔진속도에서는 이러한 비율을 최대치로 할 수 있으며, 이에 의하여 연소되지 아니하거나 부분연속된 연료의 배출로 인한 연료의 낭비와 공기의 오염을 최소화할 수 있다.
밸브(48)는 통상적으로 스위치(52)에 연결된 솔레노이드 작동밸브로 한다. 스위치는 예를들면, 엔진의 회전속도계, 발전기 또는 교류발전기에 전기적으로 연결시킴으로써, 엔진속도에 쉽게 결부될 수 있다. 이와같은 전기적 연결은 잘 알려져 있기 때문에, 본 발명에서 사용할 수 있도록 쉽게 적응시킬 수 있다. 밸브(48), 필터(50) 및 필요한 전기회로는 이미 차량이나 기타 장치에 조립되어 있는 기존엔진에 간단히 설치할 수 있다. 이와같이, 본 발명을 구현하는 시스템은 적합하게 만든 제트(38)와 조합하여 작업장치에 끼워 맞출 수 있는 부속품으로 제조할 수 있다.
본 발명에 의하여 적합시킨 기화기에 있어서는 수정된 완속제트(38)의 조작이 드로트(2)와 대기 사이의 압력차에도 의존되기 때문에, 가용동력의 손실이 없다. 엔진수요가 높고, 드로트(2)내의 압력이 높아지는 경우에는 이에 비례하여 더 적은 공기가 완속제트(38)를 통하여 송급되고, 공기, 연료혼합비가 증가된다. 그외에도, 밸브(8)가 개방되어 있기 때문에 드로트(4)를 통하여 송급되는 공기, 연료혼합물은 완속제트(38)를 통하 보충공기의 송급에 의하여 영향을 받지 아니한다.
고엔진 속도에서만 공기, 연료혼합비를 적게 함으로써 저속에서도 변경되지 아니하는 엔진성능을 달성할 수 있다. 그러나, 전술한 시스템은 대부분 자동 조절식으로 되어 있기 때문에, 고엔진 속도에서도 성능이 감소되지 아니한다. 연료의 절약은 엔진의 유형 및 그 용도에 따라 약 5% 정도로 할 수 있으며, 탄소분리를 저하시킴으로써 엔진부품의 마모도 감소시킬 수 있다. 탄소방출, 특히 일산화탄소의 방출도 감소된다.
대부분의 기화기 엔진에 있어서, 기화기상의 완속제트는 동조용으로 쉽게 구할 수 있다. 그러므로, 본 발명은 기존완속제트를 전술한 완속제트 밸브와 스위치 기구로 대치함으로써 기존엔진과 기화기에 당장 이용할 수 있다. 통상적으로 저속제트는 당장 구하기는 어려우나, 본 발명에 의하여 적합시킨 저속제트도 전술한 완속제트의 대용물 또는 보충물로서 기화기내에 포함시킬 수 있다. 여기에서 공개한 시템은 제조단계에서 기화기의 일부로 만들 수 있음은 물론이다.

Claims (8)

  1. 공기를 엔진의 유입구측으로 통과시키는 관의 범위를 한정하는 하우징, 관을 통과하는 공기의 흐름을 타고 연료를 관으로 송급하기 위한 주제트, 관을 통과하는 공기와 연료의 흐름을 조절하기 위하여 주제트 아래쪽에 제공된 드로틀밸브, 드로틀밸브가 폐쇄되어 있을 때 저속으로 흐르는 공기흐름에 의하여 연료를 송급하기 위한 완속제트로서, 공기가 고유속으로 연료보다 먼저 관으로 들어갈 수 있게 적합시킬 수 있는 완속제트로 구성되는 기화기에 있어서, 상기 기화기에는 완속제트를 연료송급 방식과 공기송급 방식에 적합시키기 위한 수단으로서, 엔진의 속도를 모니터하는 속도센서에 응답하여 작동함으로써 감지된 속도가 사전 설정된 속도를 초과하는 때에는 완속제트를 공기송급 방식에 적합시키고, 감지된 속도가 사전 설정된 속도이하인 때에는 완속제트를 연료송급 방식으로 적합시키는 수단이 또한 포함되며, 무부하 저속회전시 상기 사전설정된 속도는 엔진의 회전속도보다 큰 것을 특징으로 하는 기화기.
  2. 제1항에 있어서, 완속제트에는 공기밸브를 거쳐 공기원에 연결된 통로가 형성되어 있고, 상기 공기밸브는 센서로부터 발신되는 신호에 응답하여, 감지된 속도가 사전 설정된 속도를 초과하는 때에는 개방되고, 감지된 속도가 사전 설정된 속도 이하로 떨어지는 때에는 폐쇄되도록 작동됨을 특징으로 하는 기화기.
  3. 제2항에 있어서, 완속제트는 원뿔형팁이 달린 가늘고 긴 몸체로 구성되고, 상기 몸체는 하우징내에 한정된 연료수급실을 가로지르고, 팁은 몸체의 단면보다 더 작은 단면의 관벽내의 개구부내로 뻗어있고, 팁의 원뿔형벽과 개구부의 경계 사이의 갭이 관으로의 연료통로를 한정하고, 완속제트를 통과하는 통로가 몸체의 표면과 실내의 개구부내에서 끝나는 것을 특징으로 하는 기화기.
  4. 제3항에 있어서, 완속제트를 통과하는 통로는 가늘고 긴 몸체의 표면내에 몸체의 축방향 및 원주방향으로 일정한 간격으로 배열된 다수의 개구부들 내에서 끝나는 것을 특징으로 하는 기화기.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 주제트와 완속제트 사이의 관으로 연료가 들어갈 수 있게 하기 위한 저속제트 및 저속제트에 연결된 실로 통하고 그 다음에는 완속제트로 통하는 연료용 통로를 포함함을 특징으로 하는 기화기.
  6. 제1항에 있어서, 드로틀 밸브는 주제트와 완속제트 사이에 축방향으로 배치된 버터플라이밸브임을 특징으로 하는 기화기.
  7. 제5항에 있어서, 저속제트는 버터플라이밸브에 인접하여 배치됨을 특징으로 하는 기화기.
  8. 공기를 엔진의 유입구측으로 통과시키는 관의 범위를 한정하는 하우징, 관을 통과하는 공기의 흐름에 의하여 연료를 유입관으로 송급하기 위한 주제트, 관을 통과하는 공기와 연료의 흐름을 조절하기 위하여 주제트 아래쪽에 배치된 드로틀밸브, 공기의 저속흐름에 의하여 연료를 송급하고, 공기를 고유속으로 연료보다 먼저 관으로 들어갈 수 있게 적합시킬 수 있는 저속제트로 구성되는 기화기에 있어서, 상기 기화기에는 저속제트를 연료송급 방식과 공기송급 방식으로 적합시키는 수단으로서, 엔진의 속도를 모니터하는 속도센서에 응답하여 작동함으로써, 감지된 속도가 사전 설정된 속도를 초과하는 저속제트를 그 공기송급 방식에 적합시키고, 감지된 속도가 사전설정된 속도에 미달되는 때에는 저속제트를 그 연료송급 방식에 적합시키는 수단이 또한 포함됨을 특징으로 하는 기화기.
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