KR960012376B1 - 초음파를 이용한 자동차 연료 분사장치 - Google Patents

Abstract

내용없음.

Description

초음파를 이용한 자동차 연료 분사장치

제1도는 본 발명에 의한 자동차 연료 분사장치의 구조를 보인 설명도

제2도는 본 발명에 의한 자동차 연료 분사장치의 초음파 진동자를 구동하기 위한 구성을 예시한 회로도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 연료탱크 2 : 연료펌프

3 : 공급파이프 4 : 인젝터

5 : 실린더 6 : 압축기

7 : 초음파진동자 8 : 무화탱크

9 : 연료공급관 10 : 압력조절기

11 : 리턴파이프 12 : 연료유입부

13 : 밸브시트 14 : 밸브

15 : 연료유입부 17, 18, 19, 21, 22 : 첵크밸브

20 : 연료유출부

본 발명은 초음파 진동자를 이용하여 연료를 무화(舞化)시켜 공급함으로써 연소효율의 향상으로 연료가 절감되고 배기가스중의 유해가스량을 줄일 수 있도록 한 초음파를 이용한 자동차 연료 분사장치에 관한 것이다.

이제까지 사용되고 있는 전자제어식 연료 분사장치는, 연료탱크내에 설치된 연료펌프가 축전지의 전원을 공급받아 연료를 공급파이프를 통하여 엔진측으로 압송, 인젝터를 통하여 연료를 실린더내로 분사되도록 한 것이다.

이때, 연료 공급파이프에서는 연료의 분사량을 일정하게 하기 위하여 인젝터에 걸리는 연료의 압력을 2.2∼2.6㎏/㎠로 유지시키며, 이같은 압력유지를 위하여는 흡입다기관내의 압력보다 높도록 압력조절기에서 압력을 조절되도록 하고 있다.

또한, 에어크리너로부터 흡입되는 공기는 공기유량센서에 의하여 공기량이 계측된 후, 드로틀 보디를 통하여 써지탱크로부터 각 실린더의 흡입다기관으로 분배되어 인젝트에서 분사된 연료와 혼합하여 실린더로 혼합기가 흡입되는 것이다.

이러한 과정으로 실린더에 유입된 혼합기는 플러그의 점화작용에 의한 폭발로 피스턴이 승강하여 내연기관이 정상 작동되게 한 것이다.

그러나, 이러한 기존의 전자제어 분사장치는 실린더에 흡입된 혼합기 연료가 인젝터에 의한 연료 분사시 완전한 에어로졸 형태로 연료가 분사되는 것이 아니라 불완전한 상태로 연료 분사가 이루어지므로, 연소상태가 불량하여 연료의 소모량이 많은 반면에 유해성 배기가스가 많이 발생되며, 또한 공기와의 친화력이 적어 불완전한 연소가 이루어짐에 따른 노킹현상을 비롯하여 각 기관에 가해지는 무리에 의한 기관의 노화 촉진 등이 문제점으로 대두되고 있는 실정이다.

따라서, 본 발명의 목적은 엔진의 실린더에 공급되는 연료를 미립자화한, 즉 무화(舞化)상태가 되도록 하여 공급함으로써 혼합기의 분포도 및 분산도, 그리고 공기와의 친화력을 높여서 연료소모량을 줄일 수 있고, 연료의 완전 연소를 촉진시켜 배기가스중에 포함된 유해성 가스를 현저하게 감소 시킴으로써 환경 보호에도 이바지 할 수 있도록 한 초음파를 이용한 자동차 연료 분사장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 자동차 연료 분사장치는, 초음파 진동자

(TRANSDUCER)를 이용하여 초음파에너지를 연료에 가하여 무화시키고 이를 압축기에 의하여 강제 압송하여 인젝터에 공급함으로써, 인젝터에 의하여 분사되는 혼합기가 완전한 에어로졸 상태가 됨에 따라 완전 연소를 도모하여 연료를 절감하고, 배출가스중에 함유된 유해성 가스의 발생량을 격감시킬 수 있도록 한 것이다.

이상이 본 발명의 주된 특징이며, 이같은 구성에 따라 당초 의도대로 소기의 목적이 이루어지는 것이다.

이하, 본 발명을 바람직한 실시예에 근거하여 작성한 첨부도면에 따라 더욱 구체적으로 설명한다.

제1도에 나타난 바와 같이, 본 발명의 초음파를 이용한 자동차 연료 분사장치는 연료탱크(1) 내부에 연료펌프(2)가 내장되고 연료펌프(2)에 의하여 강제압송되는 연료가 공급파이프(3)을 경유하여 인젝터(4)에서 분사되며, 인젝터(4)에서 분사되는 공기가 에어크리너 및 드로틀 보디, 흡입다기관을 거쳐서 흡입되는 공기와 함께 적절히 혼합되어 엔진의 실린더(5)로 혼합기가 흡입되오록 구성한 공지의 연료 연소시스템에 있어서, 상기 연료펌프(2)와 공급파이프(3)의 사이에 압축기(6) 및 초음파진동자(7)가 내장된 무화탱크(8)를 설치하며, 이 무화탱크(8)의 일측에는 첵크밸브(21)를 설치한 연료유입구(15)를 구비하고, 무화탱크(8)의 상방에 형성된 연료공급관(9)은 상기한 압축기(6)에 연결하며, 인젝터(4)의 입구와 첵크밸브(22)를 구비한 연료유입구(16)의 사이에 압력조절기(10) 및 리턴파이프(11)를 연결하고, 무화탱크(8)의 연료유입구(15)와 압축기(6)의 연료유입부(12) 및 연료유출부(20)에 첵크밸브(17, 18, 19)를 설치하고, 연료펌프(2)에서 연료가 유입되는 연료유입부(12)에 설치한 첵크밸브(18)이 밸브시트(13) 및 밸브(14)에는 각각 경사면이 형성되도록 구성한 것이다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작동과정을 설명하면 다음과 같다.

엔진의 가동으로 연료펌프(2)가 배터리의 전원에 의하여 작동을 개시함에 따라 연료펌프(2)의 모우터가 작동됨과 동시에 연료펌프(2) 모우터의 회전축과 크랭크암으로 연결된 압축기(6)의 피스턴이 승강되고, 압축기(6)의 연료유입부 및 유출부(12, 20)에는 첵크밸브(17, 18, 19)가 설치되어 작동중에 흡입 및 송출을 계속할 수 있게 되어 있으므로 연료를 연료탱크(1)에서 무화탱크(8)로 이송시키게 되는 것이다.

이러한 연료펌프(2)와 압축기(6)에 의한 압력은 액상으로 된 연료가 무화탱크(8)내의 연료흡입을 위한 첵크밸브(21, 22)를 열고 유입되도록 하는 것이다.

이 상태에서 무화탱크(8) 내부에 설치된 초음파진동자(7)가 작동을 시작하여 유입된 연료에 초음파 에너지를 가하게 되는 것이다.

그러므로, 연료가 초음파에 의하여 매우 작은 미립자로 무화되는 것이며 상기한 압축기(6)의 피스턴에 의한 흡입력에 의하여 압축기(6)로 흡입되는 것이다.

이와 동시에 액상의 연료는 연료펌프(2)에 의하여 공급되는 연료가 압축기(6)에 의한 압력에 의하여 상승된 강력한 흡입력으로 유입되면서 특히, 경사면을 갖는 밸브시트(13)와 밸브(14)는 마치 노즐과 동일한 기능을 발휘하게 되어 압축기(6)의 흡입시에 유입되는 연료는 경사면에 의하여 제공되는 협소한 부위를 통과하면서 분무상태로 압축기(6)에 유입되므로, 결국 초음파진동자(7)에 의하여 기화된 연료과 분무상태의 연료가 혼합된 상태로 첵크밸브(19)를 경유하여 공급파이프(3)로 송출되는 것이다.

이와 같이 본 발명에서는 무화탱크(8)와 연료펌프(2)에서 공급되어 분무되는 연료가 공히 압축기(6)로 흡입되는 것이어서, 이는 급가속이나 고속주행시 등에 연료소모가 과다하게 되면 무화탱크(8)에 의한 공급량만으로는 필요한 연료량을 충당할 수 없으므로 이에 대응하기 위한 것이다.

그리고, 송출된 연료는 공급파이프(3)를 경유하여 인젝터(4)에 걸리는 부압 변동에 따른 연료 분사량을 일정하게 조절하여 주는 압력조절기(10)에 의하여 인젝터(4)에 공급되는 압력이 과도한 경우에는 리턴파이프(11)에 의하여 무화탱크(8)로 다시 되돌아 가도록 되어 있는 것이다.

이러한 과정으로 무화된 연료와 농도가 다소 짙은 분무 상태의 연료는 인젝터(4)를 거쳐서 실린더(5)에 공급되며, 이때에는 연료가 거의 완전하게 에어로졸 상태로 되어 있는 것이어서 플러그의 점화에 의하여 완전한 상태로 연소될 수 있는 것이다.

이어서, 본 발명에 의한 무화탱크(8)의 초음파진동자(7)를 작동시키기 위한 전기적인 구성을 설명하기로 한다.

제2도에서 보는 바와 같이, 트랜지스터(23)가 인덕터(24)와 콘덴서(25)에 의한 충전과 방전으로 발진파형을 발생시키게 되고 이는 인덕터(24)의 2차측으로 유기되어 가변저항(36)에 의하여 적절한 진폭으로 감쇄된 다음 트랜지스터(26)에서 증폭되고 트랜지스터(27, 28)에 의하여 전력 증폭된 후, 초음파진동자(7)의 양단에 가하여서 초음파진동자(7)가 연료에 초음파 진동을 가하여 연료를 무화시키는 기능을 발휘하게 되는 것이다.

아울러, 이러한 본 발명에 적용되는 제2도로 보인 바와 같은 초음파진동자(7) 구동회로는 무화 대상인 연료량의 변동에 따른 부화량의 변동에 따라 적절한 발진동작이 가능하도록 하는 진동궤환형 발진이 가능하도록 하기 위하여 진동자(7)의 사각판 소자에서 발생되는 궤한신호를 트랜지스터(29, 30, 31)로 구성된 증폭단에 인가하여 가변저항(32)과 콘덴서(33)에 의하여 위상차를 보정하고 있다.

여기서, 제너다이오드(34, 35)들은 과도한 궤화신호의 입력을 차단하기 위하여 설치된 것이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 초음파를 이용한 자동차 연료 분사장치는 연료를 그대로 인젝터(4)에 공급하는 종래의 방식과는 달리 연료를 초음파진동자(7) 및 분사노즐 기능을 겸한 첵크밸브(18)에 의하여 에어로졸 상태로 된 연료룰 인젝터(4)에 공급하여 엔진의 실린더(5)에 공급되는 혼합기의 연료입자가 미세화된 상태로 공급되도록 합으로써, 분포도 및 분산도, 그리고 공기와의 친화력을 높일 수 있으므로 완전 연소를 촉진시켜 연료 소모량을 줄일 수 있게 되는 경제적인 이점이 있을 뿐만 아니라, 노킹현상의 배제로 차량 각 기관의 수명을 연장할 수 있고, 또한 배기가스중에 포함된 유해성 가스를 현저하게 감소시킴으로써 환경 보호에도 이바지 할 수 있는 효과를 갖는 유용한 발명인 것이다.

Claims (1)

1. 연료탱크(1) 내부에 연료펌프(2)가 내장되고 연료펌프(2)에 의하여 강제압송되는 연료가 공급파이프(3)를 경유하여 인젝터(4)에서 분사되며, 인젝터(4)에서 분사되는 공기가 에어크리너 및 드로틀 보디, 흡입다기관을 거쳐서 흡입되는 공기와 함께 적절히 혼합되어 엔진의 실린더(5)로 혼합기가 흡입되도록 구성한 공지의 연료 연소시스템에 있어서, 상기 연료펌프(2)와 공급파이프(3)의 사이에 압축기(6) 및 초음파진동자(7)가 내장된 무화탱크(8)를 설치하며, 이 무화탱크(8)의 일측에는 첵크밸브(21)를 설치한 연료유입구(15)를 구비하고, 이의 상방에 형성된 연료공급관(9)은 상기한 압축기(6)에 연결하며, 인젝터(4)의 입구와 첵크밸브(22)를 구비한 연료유입구(16)의 사이에 압력조절기(10) 및 리턴파이프(11)를 연결하고, 무화탱크(8)의 연료유입구(15)와 압축기(6)의 연료유입부(12) 및 연료유출부(20)에 첵크밸브(17, 18, 19)를 설치하고, 연료펌프(2)에서 연료가 유입되는 연료유입부(12)에 설치한 첵크밸브(18)이 밸브시트(13) 및 밸브(14)에는 각각 경사면이 형성되도록 구성한 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 자동차 연료 분사장치.