스크랩 LPG 연료장치 Vaporizer (기화기) 구조

[늘푸른숲]

LPG 연료 공급 시스템 Vaporizer (기화기) 가 정확하게 작동하지 않을 경우, 출력이 부족하고, 가속시 둔해지게 된다. 이러한 경우에는 다음의 고장 중 한가지 이상이 발생되었는지 점검하여야 한다.

◇ 기화기 1차실에 공급하는 연료의 부족 또는 과대
1. 1차실 입구의 연료 압력이 3.0±0.25Kg/cm² 범위에서 벗어남
2. 연료 탱크에 부착된 밸브(액상/기상 밸브 작동 불량, 긴급 연료 차단 밸브 열림 불량)
3. 1차실의 다이아 프램이 불량

◇ 기화기 2차실 압력의 부정확
1. 대기압 ± 0.2025 Kg/cm² 범위에서 벗어남
2. 2차실 입구 스프링의 작동 불량
3. 2차실내 다이아 프램 불량
4. 2차실의 대기압과 통하는 구멍의 막힘

◇ 메인 듀티 솔레노이드 밸브 작동 불량
1. 메인 듀티 솔레노이드 밸브 전원선 연결 불량
2. 메인 듀티 솔레노이드 밸브 작동 불량
3. MAS의 조정 불량

이러한 이유는 아래의 기화기 구조를 보시면 이해하기 쉬울 것이다

위의 사진과 같이 기화기는 제조회사에 따라 약간의 구조에 차이가 있으나 명칭에서도 알 수 있듯이, 연료탱크로부터 액체 상태로 공급되는 LPG연료를 공기와 혼합되기 쉽게 기체 상태로 변화 시켜 주는 부품이다. 연료탱크에서는 LPG연료가 액체 상태로 유지되고 있어야 하므로 보통 5~7기압 정도의 압력을 받고 있는데,공기와 연료가 혼합되는 믹서에서는 대기압 수준의 압력이 되므로,LPG연료는 기화기를 통한 감압과정을 거쳐 대기압 수준까지 압력이 떨어지게 되어 있다.

그림과 같이, 기화기는 크게 나누어 1차실과 2차실, 두 부분으로 나누어져 있고, LPG연료의 감압,기화,그리고 조압(압력 조절)이라는 3가지 기능을 수행하고 있다.

연료Bombe에서 공급되는 액체 연료는 기화기의 1차실로 공급된다.
먼저, 연료탱크로부터 기화기의 1차실로 유입되는 LPG연료는 약 2.5기압 정도의 비교적 높은 압력을 가지고 있다. 1차실에 구성되어 있는 압력 조절 기구는 이렇게 높은 압력을 0.3기압 정도까지 감압하게 되어 있다. 이때, 액체연료의 기화가 일어나게 되는데,이 기화과정은 주변으로부터 열을 흡수하는 흡열 반응이어서, 계속적으로 열을 공급해주지 않으면 기화가 일어나기 어렵게 되므로,엔진의 냉각수로부터 계속적인 열공급을 하고 있다. 이 때문에 겨울철에 엔진의 냉각수온이 특정온도에 도달하기 전까지는 연료탱크에 기체 상태로 있는 LPG연료를 직접 엔진에 공급하는 것이다.

1차실에서 0.3기압으로 감압된 연료는 2차실로 들어가나, 일부는 바로 슬로(Slow)라인을 통해 공회전 시 부하를 보정할 때 공급되도록 한다.슬로 라인을 제외한 LPG연료는 기화기를 통해 대기압 수준으로 감압된 기체상태로 메인 듀티 솔레노이드 밸브와 이것과 병렬로 연결된 라인을 통해 공급이 되는데 이 연결된 라인에서 필요한 연료량의 약 50%가 공급되고 나머지 50%는 메인듀티 솔레노이드 밸브를 통해 공급이 되도록 하며, 이 메인 듀티는 시동 시와 가속 시 등 연료가 많이 필요한 조건에서 100% 작동(ON)를 하여 100%로 열리도록 하며, 피이드백 전에 냉각수온에 따라 듀티가 다르고 피이드 백을 하면 산소센서의 시그널에 따라 농후하면(산소센서 전압이 0.5볼트 이상이면) 듀티를 줄이고 희박하면(0.5볼트 이하) 듀티를 늘린다.

2차실은 1차실에서 0.3기압 정도까지 감압된 기체 LPG연료를 대기압 수준까지 다시 압력을 떨어뜨려, 믹서에서 공기와 잘 혼합되게 하는 역할을 한다.

연료Bombe에서 공급되는 액체 연료는 기화기의 1차실로 공급된다. 1차실은 액체 연료를 기화 시키고,고압으로 공급되는 연료의 압력을 일정 압력으로 감압하여 2차실로 공급하는 기능을 하기 위하여, 위 그림과 같은 구조를 가지고 있다.
연료가 1차실로 들어오는 입구에 1차 밸브가 있다. 이 1차 밸브를 통한 연료공급통로의 개폐에 따라,1차실로의 연료 공급이 이루어진다. 그런데 1차 밸브를 통하는 연료는 고압의 연료이기 때문에,1차 밸브에서 연료 통로가 확보되어서 1차 밸브를 통하는 연료의 공급이 있게 되면 1차실의 압력이 높아지고, 연료 통로가 막혀서 1차 밸브를 통하는 연료의 공급이 없게 되면 1차실의 압력이 떨어진다. 결국, 1차실의 압력을 조절하기 위해서는 1차 밸브가 확보하게 되는 연료 공급 통로를 개폐해야 하는데, 이 연료 공급 통로의 개폐는 1차 다이아프램스프링,1차실다이아프램,후크,그리고 1차다이아프램레버로 구성되어 있는 압력조절기구에 의해서 이루어진다. 1차실의 압력이 높아질 때의 압력조절기구의 작동을 순서에 따라 설명하면

1. 0.3기압의 압력을 유지하고 있는 1차실로 1차 밸브를 통해 연료가 공급되어 압력이 0.3기압보다 높게
되면,1차실 다이아프램은 1차 다이아프램스프링의 반발력을 이기면서 위쪽으로 부풀어지게 된다.
2. 다이아프램이 부풀어지면, 다이아프램에 연결되어 있는 Hook를 통해 그 움직임이 다이아프램레버로
전달된다.
3. 다이아프램레버는 밸런스로드에 의해 중앙부가 고정되어 있으므로, 다이아프램레버의 왼쪽이 올라가면
다이아프램레버의 오른쪽은 내려오게 된다.
4. 다이아프램레버의 오른쪽이 내려오면 1차 밸브는 연료 공급 통로를 막게 되므로 연료의 공급이 중지된다.

따라서 더 이상의 압력 증가는 없게 되고,2차실로의 연료 공급에 따른 압력감소로 1차실의 압력은 점차 낮아진다. 이 상태에서 1차실의 압력이 0.3기압보다 낮아지면, 다이아프램은 아래 쪽으로 움직이게 되고, 이 움직임은 위에서 설명한 것과 똑같은 힘의 이동에 의해서, 다이아프램레버의 오른쪽이 위로 움직이게 된다. 다이아프램레버의 오른쪽이 들리면, 1차 밸브의 연료 공급 통로가 열리게 되므로 연료가 공급되어 1차실의 압력이 상승하게 되며, 압력조절기구의 작동에 의해서 1차실은 0.3기압의 일정 압력을 계속 유지할 수 있는 것이다.

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