KR100349384B1 - 내연기관 연료 공급 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연료를 증발시키기 위한 벤투리 유입구(72)로부터의 공기의 흐름중의 연료를 부유시키는 포움 맨틀(48)을 갖는 증발실을 포함하는 내연기관 연료 공급 장치(10)에 관한 것이다. 증발된 연료는 혼합실(32)중에서 공기와 혼합된 후, 내연기관의 유입 매니폴드로 전달된다. 상기 장치(10)는 연료의 연소 효율을 개선시키고, 생성되는 오염물의 양을 감소시킨다.

Description

내연기관 연료 공급 장치

관련분야에 있어서, 내연기관은 연소실중에서의 연소를 위해 내연기관내로 액체 연료를 계량하기위한 카뷰레터를 사용하는 것으로 공지되어 있다. 카뷰레터는 상기 연소를 위해 공기와 액체 연료의 혼합을 유발시킨다.

선행기술의 카뷰레터는, 예를 들어, 미국 특허 제 1,358,876호(Richardson), 제 1,387,420호(Lombard) 및 제 1,464,333호(Pembroke)에 보여진 것처럼, 액체 연료와 공기 혼합물의 성질에 초점을 둔다.

연소실내에서의 연료/공기 혼합물의 실질적 폭발은 연료가 증발될 때까지 일어나지 않는다. 이러한 증발은 연소실의 잔열 및 연소실에 상응하는 기관의 실린더중의 피스톤의 압축 스트로크의 압력에 의해 달성된다. 이러한 결과로서, 연료/공기 혼합물의 점화와 실린더중의 하부로 피스톤을 작동시키기 위한 실질적 폭발사이에 지연이 생긴다. 따라서, 연료/공기 혼합물의 점화는 피스톤의 압축 스트로크가완결되기전에 개시되어야만 한다. 전형적으로는, 점화는 피스톤이 "상사점(top dead centre)"(압축 스트로크의 종료를 나타냄)에 도달되기 전 6 ° 내지 10 °에서 발생된다. 점화후 그리고 폭발전의 시간동안에, 액체 연료는 연소실을 통해 이동되는 점화 플러그로부터 불꽃면으로서 점차적으로 증발된다. 충분한 액체 연료가 증발되었을 때, 연료/공기 혼합물은 폭발에 있어 공지된 연소의 가속된 속도에 도달된다. 점화시간은, 피스톤이 상사점에 도달될 때 폭발이 일어나고, 따라서 최대 하강력이 피스톤에 주어짐으로써 내연기관에 원동력이 부여될 수 있도록 설정된다.

그러나, 상기의 단점은 폭발후에도 연료의 일부가 연소실중에 액체상태로 남겨지고, 이어서 대기로 소모된다는 것이다. 이는 연료의 사용 효율을 감소시키고, 내연기관에 의해 야기되는 오염을 증가시키게 된다.

연료의 사용 효율은 연료가 연소실내로 주입되기전에 연료를 증발시킴으로써 증가될 수 있다. 또한, 모든 증발된 연료는 폭발되어 내연기관에 원동력을 부여할 수 있다. 또한, 더욱 완전히 연소됨에 따라, 오염물 생성이 줄어든다.

미국 특허 제 2,026,798호(by POGUE)에 예시된 것처럼, 내연기관 배기가스로부터의 가열된 기체를 이용하여 연료를 가열함으로써 연료가 카뷰레터내로 주입되기전에 연료를 증발시키려는 시도가 과거에 이루어져 왔다. 이러한 유형의 장치는 상대적으로 복잡하고, 제조하기 어려우며 비용이 많이 든다는 단점이 있다.

본 발명은 연소실내로 주입하기에 앞서 열을 이용하지 않고 어떻게 증발시킬 수 있는가에 관한 것이다.

본 발명은 증발/오염 감소 카뷰레터를 갖는, 더욱 구체적으로는, 내연기관으로부터 주어진 에너지 산출량에 요구되는 액체 연료의 질을 낮추고 에너지 산출에 있어 내연기관에 의해 발생되는 오염도를 낮추기 위해 내연(IC)기관내에 액체 연료를 증발된 형태로 공급하기 위해 착상된 내연기관 연료 공급 장치에 관한 것이다.

이하, 본 발명은 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 증발/오염 감소 카뷰레터가 장착된 내연기관 연료 공급 장치의 개략도;

도 2A는 증발실 및 혼합실을 포함한 도 1의 카뷰레터의 캐니스터(canister)의 측면 단면도;

도 2B는 도 1의 카뷰레터의 밸브 기판의 측면 단면도;

도 2C는 도 1의 카뷰레터의 밀봉판의 측면 단면도;

도 2D는 도 1의 카뷰레터의 밸브의 측면 단면도;

도 2E는 도 1의 카뷰레터의 증기 배출실의 측면 단면도;

도 3A 및 3B는 각각 도 2B의 밸브 기판의 상부 평면도 및 하부 평면도;

도 4A 내지 4C도는 각각 도 1의 내연기관 연료 공급 장치의 연료공급 밸브의 측면 조립 단면도, 정면도 및 배면도이다.

[실시예]

도 1은 내연기관과 연결하여 사용하기 위한 카뷰레터(12), 연료공급밸브 (14), 감압 밸브(16), 연료 펌프(18), 연료 탱크(20) 및 스캐빈저 펌프(22)를 포함하는 내연기관 연료 공급 장치(10)를 도시한다. 연료공급 밸브(14)는 카뷰레터(12)를 감압 밸브(16)를 통해 연료 탱크(20)와 연결시키고, 스캐빈저 펌프(22)는 사용되지 않은 연료를 카뷰레터(12)로부터 연료 탱크(20)로 되돌리기 위한 귀환 경로를 제공한다.

카뷰레터(12)는 증발실(30), 혼합실(32) 및 증기 배출실(34)을 포함한다. 증발실(30)은 캐니스터(40)내의 한정된 부분중에 위치된다. 증발실(30)은 밸브 기판(42), 밀봉판(44), 볼 밸브(46), 포움 맨틀(48) 및 천공된 환형 와셔(50)를 포함한다. 밸브 기판(42)은 공기 유입 도관(도시되지 않음-오늘날의 자동차에 일반적을 사용됨)에 부착된 밀봉판(44)상에 위치된다. 볼 밸브(46)는 밸브 기판(42)상에 밀봉되어 포움 맨틀(48) 내측에 하우징된다. 동시에, 천공된 환형 와셔(50)는 포움 맨틀(48)상에 위치된다.

도 2A에 보다 상세히 도시된 것처럼, 캐니스터(40)는 실질적으로 원통형이며, 하부 말단(60) 및 증기 배출실(34)로의 부착을 위한 내부쪽으로 배치된 환형 립(64)이 제공된 상부 말단(62)을 갖는다. 캐니스터(40)의 하부는 증기실(30)의 일부를 한정한다.

도 2B에 도시된 것처럼, 밸브 기판(42)은 일반적으로 평면에서 보았을 때 원형이고, 그 측면에서 보았을때는 거의 직사각형이다. 밸브 기판(42)은 그 상부 모서리중에 밸브 시트(74)를 갖는 중앙에 벤투리 유입구(72)가 있는 보디(70)를 갖는다. 밸브 시트(74)는 볼 밸브(46)를 수용하기 위해 배치된다. 이하에 보다 상세히 설명되는 것처럼, 볼 시트(74)는 전형적으로는 벤투리 유입구(72)의 축에 대해 45 °의 각도로 배치되어 벤투리 유입구(72)로부터의 공기를 약 45 ° 각도로 하여 포움 멘틀(48)내로 향하게 한다.

밸브 기판(42)은 또한 그 외부 모서리(78) 근접한 보디(70)에 실질적으로 전적으로 거의 연장되는 제 1 환형 채널(76)을 갖는다. 제 1 환형 채널(76)은 보디의 외부 모서리(78)에 위치한 연료 유입구(80)와 흐름 소통관계에 있다. 또한, 제 1환형 채널(76)은 보디(70)의 하부면(81)내로 개방되고, 보디(70)의 상부면(84)에 연결되는 다수의 상대적으로 작은 구멍(82)을 가짐으로써, 유체가 연료 유입구(80)로부터, 제 1 채널(76)주위에서, 구멍(82)을 통해 상부면(84)로 흘러서 포움 맨틀(48)로 흐를 수 있다.

밸브 기판(42)은 또한 제 1 환형 채널(76)과 실질적으로 동축이며, 제 1 환형 채널과 벤투리 유입구(72)사이에 위치한 제 2 환형 채널(86)을 갖는다. 제 2 환형 채널(86)은 또한 하부면(81)내로 개방되며, 상부면(84)에 연결되는 상대적으로 작은 구멍(88)을 갖는다. 보디(70)는 또한 연료 유입구(80)로부터 전형적으로는 반대쪽에서 보디(70)의 외부 모서리(78)에 위치되는 연료 배출구(90)를 갖는다. 제 2 환형 채널(86)은 연료 배출구(90)와 흐름 소통관계에 있음으로써, 연료가 상부면(84)으로부터, 구멍(88)주위에서, 제 2 환형 채널(86)내로 흘러 연료 배출구(90)로 흐를 수 있다.

구멍(82)은 내연기관의 연료 요구량에 따라 1mm 내지 3mm의 직경을 갖는다. 예를 들어, 4리터의 내연기관은 일반적으로 약 2mm의 직경을 갖는 구멍이 요구된다. 구멍(82)의 직경은, 연료 필터에 의해 걸러지지 않은 파편재료가 구멍(82)을 막지 못하도록, 내연기관의 연료 필터의 메시 크기 보다 큰 것이 바람직하다.

구멍(88)은, 과량의 연료가 연료 탱크(20)로 다시 용이하게 순화될 수 있도록, 구멍(82)보다 큰 직경을 갖는다. 구멍(88)의 직경은 2mm 내지 5mm의 직경이 일반적이며, 예를 들면, 4리터의 내연기관의 경우 약 3mm의 직경이 일반적이다.

도 2C에 도시된 것처럼, 밀봉판(44)은 평면에서 보았을 때 원형이고, 측면에서 보았을때는 거의 직사각형이다. 밀봉판(44)의 직경은 밸브 기판(42)의 보디(70)의 직경과 거의 유사하다. 밀봉판(44)은 밸브 기판(42)의 벤투리 유입구(72)와 동축으로 계획되는 중앙의 구멍(100)을 갖는다. 구멍(100)은, 벤투리 유입구(72)내로의 공기의 흐름에 영향을 미치지 않도록, 벤투리 유입구(72)보다 크게 계획된다. 밀봉판(44)은, 제 1 및 제 2 채널(76 및 86)을 차단시켜 밸브 기판(42)을 이용하여 2개의 환형 도관을 형성하도록, 밸브 기판(42)의 하부면(81)에 고정된다. 전형적으로, 밀봉판(44)은 공기 스트림을 카뷰레터(12)내로 전달시키기 위한 공기 도관에 부착된다.

도 2D에 도시된 것처럼, 볼 밸브(46)는 상부판(110), 다수의 기둥(112)(예를 들어, 4개의 기둥(112)), 밸브 부재(114), 가이드 로드(116) 및 압축 스프링(118)을 포함한다. 기둥(112)의 한쪽 말단은 밸브 기판(42)의 상부면(84)중에 뚫려 있는 구멍에 나사로 연결되고, 다른쪽 말단은 상부면(110)에 고정된다. 가이드 로드(116)는, 밸브 부재(114)가 상부면(110)과 밸브 부재(114)사이에서 가이드 로드(116)에 근접하게 위치되는 스프링(118)의 하강력에 대해 상부면으로 상승 및 하강될 수 있도록, 상부면(110)중의 구멍(122)중에 위치된다. 스프링(118)의 힘은, 밸브 부재(114)가 밸브 시트(74)에 대해 착석될 수 있고, 밸브 부재(114)가 밸브 시트(74)와 떨어져 위로 상승되어 내연기관의 유입 스트로크에 의해 저압이 카뷰레터내로 유도될 때 공기가 카뷰레터내로 도입될 수 있을 정도로 커야된다. 밸브 부재(114)는 밸브 시트(74)에 대해 착석되는 모양으로 형상화된 헤드(124)를 갖는다. 이러한 목적을 위해, 헤드(124)는 전형적으로는 반구형이다. 상부면(110)은 일반적으로 평면에서 보았을 때 정사각형이며, 벤투리 유입구(72)를 통해 이송되는 공기가 포움 맨틀(48)을 통해 흐르도록 포움 맨틀(48)내에 고정될 수 있는 치수를 갖는다. 포움 맨틀(48) 및 볼 밸브(46)는 증기실(30)을 제한한다.

도 2A에 도시된 것처럼, 포움 맨틀(48)은 그 상부상에 자리잡은 천공된 환형 와셔를 갖는 캐니스터(40)에 이르는 하부내에 위치된다. 포움 맨틀(48)은 환형 고리 모양으로 존재된다. 포움 맨틀(48)은, 액체는 흐르게하되 그중에 부유된 액체의 미세필름은 남겨지는 그물모양(개방 포아) 구조를 갖는 포움된 플라스틱 재료로 제조된다. 예를 들면, 포움된 플라스틱 재료는 등록 상품명 MERACELL로 시판되는 그물모양 포움된 폴리우레탄 플라스틱일 수 있다. 캐니스터(40)의 하부 말단(60)은, 밸브 기판(42)의 상부면(84)과 구멍(82 및 88)을 통해 견고하게 인접하도록 포움 맨틀(48)로 밸브 기판(42)에 고정된다.

와이어 케이지(130)는 혼합실(32)을 한정하기 위해 립(64)과 천공된 환형 와셔(50)사이에 위치된다. 케이지(130)는 탄화수소 연료에 대해 내성이 있고 카뷰레터(12)중의 다른 재료와 반응하지 않는 다른 재료 또는 심지어 플라스틱 재료가 이용될 수 있을지라도, 일반적으로는 알루미늄으로 제조된다. 천공된 환형 와셔(50)는 일반적으로 50%의 천공율을 갖는다. 천공된 환형 와셔(50)는 면적의 50%가 구멍이고, 50%가 고체재료이다. 구멍의 직경은 일반적으로 0.5mm 내지 2.0mm로, 예를 들면, 약 1.0mm이다.

캐니스터(40)의 높이는 사용되는 내연기관의 용량에 따라 변화된다. 전형적으로는, 2리터 용량의 내연기관의 캐니스터(40)의 높이는 약 150mm이다. 증발실(30)의 높이는 약 100mm로 비교적 일정하게 유지되고, 혼합실(32)의 높이는 내연기관의 상이한 용량에 따라 변화된다. 따라서, 2리터 용량의 내연기관과 관련하여, 혼합실(32)의 높이는 약 50mm(캐니스터(40)의 높이는 약 150mm)이다. 이 경우, 상기 이하의 높이는 연료를 완전히 증발시키기에 부족하고, 상기 이상의 높이는 혼합실의 여분의 용량이 연료의 증발에 유익하지 못하다. 약 6리터 용량의 내연기관에 있어, 캐니스터(40)의 높이는 약 200mm로 계획된다. 비교적 작은 용량의 내연기관, 예컨대 오토바이에 있어, 캐니스터(40)의 총 높이는 약 120mm로 설계되고, 비교적 큰 용량의 내연기관, 예컨대 트럭에 있어, 매티스터(40)의 직경은 약 240mm로 설계된다. 캐니스터는 자동차의 엔지 베이(bay)의 방화벽상에 위치되도록 설계된다. 이것은 상기 캐니스터(40)가 종래의 카뷰레터보다 더 높고 더 넓기 때문에 고려될 필요가 있다.

캐니스터(40)의 직경은 벤투리 유입구(72)의 직경에 따라 규정되며, 달리 말하면, 내연기관의 용량에 의해 규정된다. 예를 들며, 2리터 용량의 내연기관에 있어, 벤투리 유입구(72)의 직경은 약 49mm이다. 이 수치는 내연기관중의 벤투리 크기에 따라 내연기관의 제작자에 의해 결정된다. 캐니스터(40)의 직경은 벤투리 유입구(72)의 직경의 2.5 내지 3.5배가 바람직하다. 따라서, 예를 들어, 2리터 용량의 내연기관에 있어, 캐니스터(40)의 직경은 약 120mm 내지 170mm가 바람직하다. 만약 캐니스터(40)의 직경이 벤투리 유입구(72)의 직경의 2.5배 이하라면, 카뷰레터(12)는 벤투리 유입구(72)를 통해 흐르는 공기의 양에 비해 너무 많은 양의 연료를 끌어들일 것이다. 그리고, 만약 캐니스터(40)의 직경이 벤투리 유입구(72)의 직경의 3.5배 이상이라면, 내연기관은, 벤투리 유입구(72)를 통해 흐르는 공기의 양에 비해 불충분한 양의 연료가 흐르기 때문에, 연료가 단절되고 드로틀(throttle) 응답이 부족할 것이다.

도 2E에 도시된 것처럼, 증기 배출실(34)은 캐니스터(40)의 립(64)에 고정시키기 위한 플랜지(142)를 갖는 팔꿈치 모양의 도관(140)에 의해 제한된다. 도관(140)은 그 마우스(146)에 인접하여 위치된 나비형 밸브(144)를 갖는다. 나비형 밸브(144)는 가속 케이블(147)에 의해 조절된다. 증기 배출실(34)은 캐니스터 (40)의 상부 말단(62)중의 구멍(150)위에 놓이는 유입구(148)를 갖는다. 배출실 (34)의 유입구(148)로부터 마우스(146)까지의 직경은 벤투리 유입구(72)의 직경보다 크다. 증기 배출실(34)은 벤투리 유입구(72)로부터 마우스(146)로의 공기의 흐름을 제한하지 않아야 된다. 마우스(146)는 일반적으로 가요성 도관에 의해 내부엔진의 유입 매니폴드에 연결된다.

증기 배출실(34)은 또한 제어 로드(158) 및 링크(160)을 통해 나비형 밸브(154)의 피벗에 부착된 레버 암(162)으로 연결된 진공유닛(156)에 의해 조절되는 나비형 밸브(154)를 갖는 추가의 공기 유입구(152)를 갖는다. 진공 유닛(156)은 진공라인(164)에 의해 내연기관의 유입 매니폴드에 (점화시 조정이 종래의 카뷰레터 장치에 대해 진행되는 것과 같은 방식으로) 연결된다. 이 경우, 유입 매니폴드중의 진공은 부하시 내연기관이 좀 더 잘 내뿜을 수 있게 카뷰레터내로 좀 더 많은 공기가 들어갈 수 있도록 나비형 밸브(154)를 충분히 크게한다.

도 4A 내지 도 4C에 도시된 것처럼, 연료 공급 밸브(14)는 보디(170), 말단캡(172), 헤드(174), 가속 젯(176), 다이아프램(178) 및 아이들 젯(180)을 포함한다. 보디(170)는 가속 젯(176)을 수용하는 중앙 구멍(182)을 갖는다. 다이아프램 (178)은 보디(170)과 말단 캡(172)사이에 끼워서 위치되고, 가속젯(176)에 나사 (184)로 뚫린 말단(183)에 부착된다. 구멍(182)의 한쪽 말단은 가속 젯(176)의 어셈블리를 움직일 수 있을 정도의 치수를 갖는 리세스(186)에 종결되고, 다이아프램 (178) 및 그 안의 나사(184)는 가속 젯(176)에서처럼 구멍(182)을 축으로 움직인다. 말단 캡(172)은 상기 어셈블리의 상기 움직임을 히용하기 위한 개구(188)를 갖는다.

헤드(174)는 이를 통과하여 연장된 도관(190) 및 그 길이의 중간에 개재된 젯 시트(192)를 갖는다. 밸브 시트(192)는 가속 젯(176)의 뾰족한 말단(194)을 수용하도록 형상화된다. 헤드(174)는 또한 연료 유입구(196) 및 연료 배출구(198)를 갖는다. 연료 유입구(196)는, 가속 젯(176)의 뾰족한 말단(194)이 연료 유입구 (196)으로부터 연료 배출구(198)로의 연료의 흐름을 차단할 수 있도록, 밸브 시트 (192)의 상부흐름에서 도관(200)에 의해 도관(190)과 연결된다. 연료 배출구(198)는 젯 시트(192)의 하부흐름에서 도관(190)과 흐름 소통된다. 헤드(174)는 또한 도관(200)으로부터 연료 배출구(198)로 연결되는 블리드 도관(202)을 갖는다. 블리드 도관(202)은, 가속 젯(176)이 젯 시트(192)에 반대로 위치될 때 아이들 젯(180)이 블리드 도관(202)에 따른 연료의 흐름 속도를 조정할 수 있도록, 그 내부에 위치된 아이들 젯(180)의 헤드(204)를 갖는다.

도 1에 도시된 것처럼, 드로틀 레버(206)은 가속 젯(176)의 나사로 뚫린 말단(183) 및 말단 캡(173)에 피벗으로 부착된다. 드로틀 레버(206)는, 드로틀 케이블의 인장이 가속 젯(176)의 움직임에 상응하도록(그러나 더 작도록), 드로틀 케이블(206)에 부착된다.

또한, 도 1에 도시된 것처럼, 연료 배출구(198)는 호오스(210)에 의해 밸브 기판(42)의 연료 유입구(80)로 연결된다. 다른 호오스(212)는 연료 유입구(196)을 감압 밸브(16)의 저압축과 연결한다. 감압 밸브(16)의 고압축은 호오스(214)에 의해 연료 펌프에 이어 연료 탱크(20)에 연결된다.

일반적으로, 감압 밸브(16)는 연료 펌프(18)로부터의 연료의 압력을 14kPa 내지 36kPa, 예컨대 약 24kPa로 감소시킨다. 압력 강하는 내연기관의 전형적인 부하에 의존한다.

밸브 기판(42)의 연료 배출구(90)는 호오스(220)에 의해 스캐빈저 펌프(22)에 연결된다. 다른 호오스(222)는, 카뷰레터(12)로부터 배기된 연료가 사용후에 연료 탱크(20)로 다시 되돌아 갈 수 있도록, 연료 스캐빈저 펌프(22)를 연료 탱크(20)와 연결시킨다. 스캐빈저 펌프(22)는, 감압 밸브(14)의 하부흐름 말단에서의 연료의 압력을 초과하지 않게 제공된 임계점이 아닐지라도, 일반적으로 약 90kPa의 압력으로 조작된다.

사용할 때, 캐니스터(40) 카뷰레터(12)는 자동차의 엔진 베이의 방화벽에 부착된다. 감압 밸브(16)는 연료 펌프(18)로부터 호오스(214)에 부착되며, 호오스(222)는 스캐빈저 펌프(22)로부터 연료 탱크(20)로 연결되고, 증기 배출실(34)의 마우스는 도관에 의해 내연기관의 유입 매니폴드에 견결되고, 가속케이블(147)은 나비형 밸브(144)에 연결되고, 진공 라인은 진공유닛(156)에 연결되고, 그리고, 드로틀 케이블(208)은 드로틀 레버(206)에 연결된다.

내연기관에 있어, 아이들 연료는 연료 펌프(18)의 힘에 의해 연료 탱크(20)로부터, 감압 밸브(16)를 통해 연료 공급 밸브(14)로 흐른다. 연료는 연료 공급 밸브(14)의 연료 유입구(196)로 들어가, 아이들 젯(180)을 통하는 블리드 도관(202)을 따라 연료 배출구(198)로 흐른다. 아이들동안에 연료의 흐름속도는 연료 공급 밸브(14)의 헤드(174)가 나사로 뚫려 있는 아이들 젯(180)의 위치에 따라 설정된다.

내연기관의 비-아이들 조작동안에, 드로틀 케이블(208)은 드로틀 레버(206)를 피벗으로 끌어당겨서 가속 젯(176)을 젯 시트(192)로부터 완화시킨다. 따라서, 연료는 도관(200)을 따라, 젯 시트(192)를 지나, 연료 배출구(198)로 흐른다. 연료 공급 밸브(14)를 통한 연료 흐름 속도는 드로틀 레버(206)의 각도 위치에 따라 상이하며, 따라서 가속 젯(176)의 뾰족한 헤드(194)의 양은 젯 시트(192)로부터의 배기량을 갖는다.

상기 2가지 겨우에 있어, 연료는 연료 배출구(198)로부터 호오스를 따라 밸브 기판(42)의 연료 유출구(80)로 흐른다. 연료는 제 1 채널(76)로 유입되어, 흘러서 채널(76)을 채우고 구멍(82)위로 상승되어 포움 맨틀(48)로 흐른다. 포움 맨틀(48)의 다공성에 의해, 연료가 포움 맨틀(48)내에 흡수된다.

내연기관의 유입 매니폴드중에 걸린 진공은 저압 영역을 밸브 부재(114) 근처의 증발실(30)중에 전개시킨다. 이에따라, 밸브 부재(114)가 스프링(118)의 복원력에 대해 상향으로 끌어당겨진다. 따라서, 공기가 벤투리 유입구(72)를 통해 유입된다. 밸브 시트(74)의 각도 및 밸브 부재(114)의 위치에 의해, 공기가 증발실(30)의 축에 대해 약 45 °의 각도로 증발실(30)로 비말동반되어, 포움 맨틀(48)내로 비말동반된다. 공기는 유입 매니폴드중의 저압에 의해 포움 맨틀(48)을 통해 위로 끌어당겨져서 천공된 환형 와셔(50)로 배출된다. 공기가 포움 맨틀(48)을 통해 끌어당겨짐에 따라, 포움 맨틀(48)의 다공성 셀중에 부유된 연료가 공기 입자로 충격을 받아, 연료가 증기로 된다.

증기는 와셔(50)중의 천공에 이어, 볼 밸브(46)의 상부판(110) 근처의 와셔의 중앙을 통해 증발실(30)을 떠난다. 증발된 연료 및 공기는 혼합실(32)중에서 혼합되어, 저압하에 증기 배출실(34)로 유입된다. 유입 매니폴드중의 저압이 카뷰레터(12)를 통한 공기의 흐름에 미치는 영향의 정도는, 각도가 증가됨에 따라 공기중에 혼합된 더 많이 증발된 연료가 카뷰레터(12)를 통해 끌어당겨지도록, 증기 배출실(34)의 마우스(146)중의 나비형 밸브(144)의 각도 위치에 따라 좌우된다.

이 경우, 유입 매니폴드중의 저압은 진공 유닛(156)을 계속 상승시켜 나비형 밸브(154)를 선회하도록 조작하여 더 많은 공기를 보조 공기 유입구(152)로부터 증기 배출실(34)내로 유입시킨다.

연료 감소가 요구될 때, 과량의 연료가 스캐빈저 펌프(22)에 의해 밸브 기판(42)의 상부면(84)상에서 아래로 역 유입되어 제 2 채널(86)에 이어 구멍(88)중에 저압 영역을 형성한다. 이렇게 선회된 연료는 스캐빈저 펌프(22)에 의해 펌핑되어 후 사용을 위해 연료 탱크(20)로 되돌려진다.

본 발명자는 구체예에 있어, 볼 밸브(46)에 대한 밸브 시트(74)의 각도가 연료를 증발시키는 효능에 있어 상당히 중요함을 발견하였다. 밸브 시트(74)의 각도는 약 45 °이어야만 된다. 그러나, 만약 연료가 그 상부 말단에서 포움 맨틀(48)내로 하향으로 (제 2 채널(86)없이 밸브 기판(42)의 형태중의 주입판에 의해)주입되어, 연료가 포움 맨틀(48)의 하부 말단에서 선회된다면, 각도가 45 °일 필요는 없다. 이러한 상황에서, 밸브 시트(74)의 각도는 더 이상 특별하게 중요하지 않다. 그 이유는, 상기 상황에 있어, 주입판이 포움 맨틀(48)을 통해 연료의 상승기류를 조절하기 때문이다.

본 발명자는 본 발명의 내연기관 연료 장치(10)를 구 모델 6기통 모터카에 적용하는데 있어 연료 소모가 약 13리터/100kms(갈론당 20마일)에서 약 2.6리터/100kms(갈론당 110마일)로 감소됨을 발견하였다. 동시에, 연료가 좀더 완전히 연소되기 때문에, 오염물 생성에 있어서도 크게 감소되었다.

본 발명자는 또한 연료가 이미 증발된 내연기관에 도달되기 때문에, 내연기관의 점화 타이밍이 상사점전 6 ° 내지 10 °에서 상사점전 약 0.5 °로 변화될 수 있음을 발견하였다.

따라서, 본 발명의 목적은 연료가 내연기관내로 주입되기에 앞서 연료를 증발시키기 위한 증발/오염 감소 카뷰레터를 갖는 내연기관 연료 공급장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 한가지 양상은 하기로 이루어진 내연기관용 증발/오염 감소 카뷰레터를 갖는 내연기관 연료 공급 장치를 제공하는데 있다:

연료를 증발실내에 부유시키기 위한 맨틀(mantle) 수단, 및 맨틀 수단으로부터의 연료가 메시 수단을 통해 흐를 수 있도록 상기 맨틀 수단과 연결된 메시(mesh) 수단을 갖는 증발실;

증발실중의 부유액을 위한 맨틀 수단에 공급되는 연료로부터 소정 양의 연료를 계량하기 위한, 증발실과 조작적으로 연결되게 위치된 연료 유입수단;

증발실을 통해 흐르는 공기의 양을 내연기관의 유입 매니폴드중의 압력에 따라 조절하기 위한 밸브 수단을 가지며, 공기가 상기 맨틀 수단중에 부유된 상기 연료를 증발시키기 위한 맨틀 수단을 통해 향하도록 배치되는, 증발실의 하부 스트림에 위치된 공기 유입 수단;

과량의 비-증발된 연료를 맨틀 수단 및 증발 수단으로부터 이동시키고, 상기 연료를 연료 공급 수단으로 다시 되돌리기 위한 맨틀 수단과 조작적으로 연결된 연료 스캐빈저 수단; 및

증발실로부터의 증기를 내연기관의 유입 매니폴드내로 도입시키기 위한 도관 수단.

본 발명의 내연기관 연료 공급 장치(10)는 연료를 용이하고 효과적으로 증발시켜, 연료의 효율을 상당히 개선시키고 오염물을 상당히 감소시킨다는 장점이 있다. 따라서, 오늘날의 자동차중에 사용되는 종래의 오염방지 장치를 없앨 수 있어, 자동차의 비용을 낮출 수 있다. 또한, 스캐빈저 제 2 채널(86) 및 스캐빈저 펌프를사용함으로써, 재사용을 위해 연료를 회수하여, 장치(10)의 효율을 개선시킨다. 추가로, 보다 작은 양의 연료가 사용되기 때문에, 엔진의 마모가 작고, 엔진이 저온에서도 조작된다. 효율적으로는, 장치는 엔진의 타이밍을 낮출 수 있도록 하기 위해, 4 스트로크 엔진을 3 스트로크 엔진으로 전환시킨다. 또한, 장치(10)는 내연기관의 드로틀 응답을 증가시킨다.

당해 기술분야의 숙련자들은 본 발명의 사상 및 범위내에서 다양한 변경 및 변화가 이루어질 수 있음을 이해해야 할 것이다.

Claims (8)

1. 내연 기관용 증발/오염 감소 카뷰레터에 있어서,

   연료를 증발실내에 부유시키기 위한 맨틀 수단, 및 맨틀 수단으로부터의 연료가 천공된 환형 와셔를 통해 흐를 수 있도록 상기 맨틀 수단위에 위치된 천공된 환형 와셔를 갖는 증발실;

   증발실중의 부유액을 위한 맨틀 수단에 공급되는 연료로부터 소정 양의 연료를 계량하기 위한, 증발실과 작동적으로 연결되게 위치된 연료 유입 수단;

   증발실을 통해 흐르는 공기의 양을 내연기간의 유입 매니폴드중의 압력에 따라 조절하기 위한 밸브 수단을 가지며, 공기가 상기 맨틀 수단중에 부유된 상기 연료를 증발시기키 위한 맨틀 수단을 통해 향하도록 배치되는, 증발실의 상부 스트림에 위치된 공기 유입 수단;

   과량의 비-증발된 연료를 맨틀 수단 및 증발 수단으로부터 이동시키고, 상기 연료를 연료 공급 수단으로 다시 되돌리기 위한 맨틀 수단과 작동적으로 연결된 연료 스캐빈저 수단; 및

   증발실로부터의 증기를 내연기관의 유입 매니폴드내로 도입시키기 위한 도관 수단을 포함한 것을 특징으로 하는 내연기관 연료 공급 장치.
2. 제 1항에 있어서, 맨틀 수단이 그 용적 전체에 연료를 부유시키는 그물 모양 포말플라스틱 재료인 것을 특징으로 하는 내연기관 연료 공급 장치.
3. 제 1항에 있어서, 천공된 환형 와셔는 공기가 증발된 연료를 천공된 환형 와셔를 통해 밀어낼 수 있도록 천공된 환형 와셔의 환형의 면적의 50%가 천공되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관 연료 공급 장치.
4. 제 1항에 있어서, 증발실의 하부 스트림에 증발된 연료와 유입수단으로부터의 공기를 혼합하기 위한 혼합실을 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관 연료 공급 장치.
5. 제 4항에 있어서, 증발실의 높이가 약 100mm이고 혼합실의 높이가 약 50mm이고, 증발실 및 혼합실의 직경은, 연료 유입 수단으로부터 맨틀 수단내로 유입되도록 공기 유입수단의 벤투리 유입구의 직경의 2.5 내지 3.5배인 것을 특징으로 하는 내연기관 연료 공급 장치.
6. 제 1항에 있어서, 연료 공급 수단으로부터 형성된 연료의 흐름을 맨틀 수단으로 허용하는 상기 연료 공급 수단 및 제 1채널로부터 맨틀 수단으로 인도되는 다수의 구멍과 흐름 연통관계에 있는 제 1채널, 및 증발실로부터의 과량의 연료를 제거하기 위해 연료의 흐름이 맨틀 수단으로부터 상기 스캐빈저 펌프에 의해 연료 공급 수단으로 다시 유도될 수 있도록 연료 공급 수단 및 맨틀 수단으로부터 채널로 인도되는 다수의 구멍을 갖는 제 2채널과 흐름 연통관계에 있는 스캐빈저 펌프를갖는 연료 스캐빈저 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 내연기관 연료 공급 장치.
7. 제 1항에 있어서, 공기유입 수단이, 유입 매니폴드중의 압력에 의해 생기는 통풍력 제 1항에 있어서, 공기유입 수단이, 유입 매니폴드중의 압력에 의해 생기는 통풍력의 작용하에서, 공기가 연료를 증발시키는 맨틀 수단을 통해 이송되도록 움직일 수 있는 볼 밸브를 갖는 것을 특징으로 하는 내연기관 연료 공급 장치.
8. 제 7항에 있어서, 공기 유입 수단이 증발실의 축에 대해 약 45 ° 각도로 배향되며, 유입 매니폴드중의 압력이 볼 밸브를 밸브 시트로부터 움직이기에 불충분할 때 볼 밸브에 대해 밀봉 표면을 제공하고, 볼 밸브가 밸브 시트로부터 움직일 때 맨틀 수단내로의 공기 흐름을 야기시키도록 밸브 시트를 갖는 것을 특징으로 하는 내연 기관 연료 공급 장치.