KR0137795B1 - 내연기관의 연소효율 증가장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내연기관의 연소효율 증가장치에 관한 것으로 액체(가솔린, 경유등), 액화 석유가스(LPG)등의 연료를 완전연소에 가까운 상태로 만들어 주어 연소효율을 향상시킴과 동시에 운전시 배기가스의 배출에 따른 매연을 방지하도록 하기 위한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 비자성체의 케이스에 영구자석을 내장하여 상기 케이스를 연료 호스상에 설치 하도록 된 것에 있어서, 비자성체의 케이스(1), (2)와, 상기 연료 호스(5)의 연료 유입측에 위치하는 케이스 일단에 4개가 등간격으로 고정되고, 연료 토출측에는 6개가 등간격으로 위치되게 고정된 영구자석(7)과, 상기 케이스의 각 단에 고정된 영구자석의 외주면에 각각 감겨져 영구자석이 전자석화되도록 내연기관의 운전시에만 전원이 인가되는 도선(8)으로 구성하여 도선에 전원을 인가할 때 연료 인입측에 고정된 영구자석의 자속밀도가 2400-2600가우스가 되고, 연료 토출측에 고정된 영구자석의 자속밀도 3200-3500가우스가 되도록 하여서 된 것이다.

Description

내연기관의 연소효율 증가장치

제1도는 본 발명을 나타낸 분해사시도.

제2도는 제1도의 결합상태 사시도.

제3도는 본 발명의 설치상태를 나타낸 종단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1, 2 : 케이스 3, 4 : 전자석

5 : 연료호스 6 : 밴드 또는 클램프

7 : 영구자석 8 : 도

본 발명은 액체(가솔린, 경유등), 액화 석유가스(LPG)를 연료로 하는 내연기관에서 완전연소에 가까운 상태로 만들어 주어 연소효율을 향상시킴과 동시에 운전시 배기가스의 배출에 따른 매연(smoke)을 방지하도록 하기 위한 내연기관의 연소효율 증가장치에 관한 것으로써, 특히, 운전시 공급되는 연료에 큰 자속밀도를 항상 일정하게 부여할 수 있도록 한 것이다.

일반적으로 내연기관에서 펌프를 이용하여 액체연료에 압력을 가하여 분산시키면서 액체연료를 연소시키는 방법은 연료내에 완전히 분해하기 힘든 불순물이 포함되어 있기 때문에 액체연료의 완전 연소를 기대하기는 어렵다. 특히, 액체연료중 경우에 포함된 벤젠, 톨루엔, 실크렌, 페놀따위의 혼합물은 펌프를 이용하여 강한 압력으로 분사시키더라도 완전히 분해되지 않아 연소시 불완전 연소되기 때문에 자동차의 초기 시동이 이용하지 않고, 엔진의 구동시에도 소음이 크게 발생됨은 물론 주행시 엔진의 출력이 떨어지고, 이에 따라 연료의 소비량도 많다. 또한, 운전에 따른 연료의 연소시 발생되는 배기가스에는 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC), 질소산화물(NO_x)등이 포함되어 대기중으로 배출되는데, 상기 일산화탄소(CO), 는 일산화탄소 중독의 원인이 될 가능성이 있고, 탄화수소(HC) 및 질소산화물(NO_x)은 대기 중에서 태양광성에 의해 광 화학반응을 일으켜 오존(O₃)기타 산화성물질(O_x)을 형성함으로 인해 광 화학 스모그(smog)현상을 일으키게 되며, 또 인체의 점막을 침해하여 피부질환을 유발시킴은 물론 식물의 성장에 악영향을 일츠키게 되는 문제점이 있다.

상기한 문제점을 해결하기 위해 연료의 공급라인(호스)상에 영구자석을 설치하여 연료의 효율이 증가되도록 한 기술이 제안된 바 있었다. 이러한 기술은 영구자석의 자속밀도에 의해 공급되는 연료와 산소의 결합을 촉진시키게 되므로 어느정도 효과를 얻게 된다.

그러나 이러한 장치는 영구자석을 초기 장착한 상태에서는 어느정도의 원하는 효과를 얻을 수 있게 되지만, 장기간 사용할 경우에는 영구자석의 자속밀도가 1일 약 7가우스씩 감소되는 원리 및 내연기관의 구동시 엔진실에 의한 과열로 인해 영구자석에 반복적으로 열이 가해져 자속밀도가 점진적으로 떨어지는 원인으로 인해 원하는 효과를 달성할 수 없었다.

이에 따라 영구자석을 주기적으로 교체하여 주어야 되는 불편함이 있었음은 물론 교체에 따른 추가 비용이 소요되는 문제점이 나타났다.

본 발명은 종래의 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로써, 그 구조를 개선하여 장기간 사용시에도 영구자석의 자속밀도를 일정수준으로 지속시켜 액체 및 액화 석유가스 연료를 완전 연소에 가까운 상태로 만들어 주고, 매연의 발생량을 줄여 대기 오염물질의 배출을 줄일 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형태에 따르면, 비자성체의 케이스에 영구자석을 내장하여 상기 케이스를 연료 호스상에 설치하도록 된 것에 있어서, 비자성체의 케이스와, 상기 연료 호스의 연료 유입측에 위치하는 케이스 일단에 4개가 등간격으로 고정되고, 연료 토출측에는 6개가 등간격으로 위치되게 고정된 영구자석과, 상기 케이스의 각 단에 고정된 영구자석의 외주면에 각각 감겨져 내연기관의 운전시에만 전원이 인가되는 도선으로 구성하여 도선에 전원을 인가할 때 연료 인입측에 고정된 영구자석의 자속밀도는 2400-2600가우스가 되고, 연료 토출 측에 고정된 영구자석의 자속밀도 3200-3500가우스가 되도록 함을 특징으로 하는 내연기관의 연소효율 증가장치가 제공된다.

이하 본 발명을 일 실시예로 도시한 첨부된 도면 제1도 내지 제4도를 참고로 하여 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

첨부도면 제1도는 본 발명을 나타낸 분해 사시도이고, 제2도는 제1도의 결합상태 사시도이며 제4도는 본 발명의 설치상태를 나타낸 종단면도이다.

채워진 진자각을 가진 원자에서 그 원자핵의 한 쪽에 다른 쪽보다 조금 많은 전자가 놓이게 되면 전자 전하분포가 비대칭을 이루게 됨에 따라 양 극(dipole)이 형성되므로 인접된 다른 원자에 영향을 주어 옆의 원자들도 연쇄적으로 두 극을 형성하게 된다. 그런데 상기 두 극은 편향을 야기하는 것처럼 보이는 자기적 및 전기적 힘에 영향을 받을 수 있다. 탄화수소 연료의 간단한 형태는 펜탄(C6H12)으로, 수소는 새장같은 구조를 가지고 있고 다른 원소와 연결되는 경향이 있으나, 다른 화합물을 형성하지는 않고 순간적으로 가(假)화합물을 형성한다. 상기 가화합물이 전기장과 자기장의 영향을 받을 때 더 좋은 연소가 일어나게 하는 산소와의 결합(interlocking)이 촉진되는데, 본 발명은 상기한 바와 같은 현상을 이용한 것이다.

본 발명은 분할 형성된 비자성체의 케이스(1), (2) 일단(연료 인입측)에 외주면으로 도선(8)이 감겨진 4개의 영구자석(7)을 등간격으로 고정하고, 다른 일단(연료토출측)에는 전술한 바와 마찬가지로 외주면에 도선이 감겨진 6개의 영구자석(7)을 등간격으로 고정한다. 이때, 상기 영구자석(7)의 외주면에 감겨지는 도선(8)은 끊어지지 않은 1개의 도선으로 하고 양단은 내연기관의 밧데리(도시는 생략함)에 연결하여 내연기관의 운전시 영구자석이 전자석(3), (4)화 되도록 하여 자속밀도가 증가되도록 한다.

이는, 내연기관의 계속되는 운전에 따라 엔진에 근접되게 설치하는 본 발명의 영구자석의 자속밀도가 고열에 의해 떨어지는 것을 보상하기 위함이다.

따라서, 도선(8)에 전원을 인가할 때 연료 인입측에 고정된 영구자석(7)의 자속 밀도는 2400-2600가우스가 되고, 연료 토출측에 고정된 영구자석의 자속밀도는 3200-3500가우스가 된다.

연료휠터를 통과한 연료입자를 미세하게 분산하여 연료효율을 증가시키기 위해, 연료를 1차로 4개의 영구자석이 고정된 측으로 통과시키고, 그 후 6개의 영구자석이 고정된 측으로 통과시켜 연소실로 공급되도록 한다. 이 때 영구자석의 극은 연료 호스측과 바깥측에 N 혹은 S극이 되도록 배열하였으며, 어떤 영구자석은 연료 호스측이 N극이 되도록 하고 다른 자속은 S극이 되도록 배열하여도 연료 효율 증가 장치의 효과는 비슷하게 나타나므로 특별히 한정하지 않는다.

이와 같이 양단에 내연기관의 운전시 전원이 인가되는 도선(8)이 감겨지는 영구자석(7)이 고정된 케이스(1), (2)는 연료필터와 브란자(디젤차량), 인젝터 펌프와 캬브레이터(가솔린차량), 기화기와 연소실(LPG차량)사이의 연료호스(5)상에 밴드 또는 클램프(6)로 고정 설치된다.

본 발명의 일 실시예에서는 케이스(1), (2)를 연료호스(5)상에 밴드 또는 클램프(6)로 고정하도록 설명하였으나, 반드시 이에 한정하지 않는다. 이는 다른 실시예로서 연료호스상에 케이스가 일체로 내장되게 연료호스를 생성할 수도 있기 때문이다.

상기 케이스(1), (2)에 고정되는 영구자석(7)을 판상으로 형성하여 복수개 중첩한 다음 절연종이로 감싼 후 외주면에 도선(8)을 감아 구성하여 내연기관의 운전시 도선(8)에 전원을 인가하는데, 상기 영구자석에 감기는 도선은 일측의 영구자석에 감을 때 끊어지지 않도록 서로 연결하여 양단을 스위치 역할을 하는 시동키에 연결한 다음 도선의 양단을 밧데리의 +, -단자(도시는 생략함)에 연결하여 구성한다. 이는, 내연기관의 운전시 엔진실시의 온도가 70∼95℃까지 상승하여 영구자석만을 사용할 경우 영구자석의 자속밀도가 약 20% 정도 저하되는 것을 방지하기 위함이며, 또한 내연기관의 운전시에만 영구자석의 자속밀도가 향상되도록 하고, 운전을 중단한 경우에는 영구자석에 전원이 인가되지 않도록 하여 불필요하게 밧데리가 소모되는 것을 방지하기 위함이다.

이와 같이 구성된 본 발명을 실시예에 따라 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 각종 차량의 연료호스(5)상에 본 발명의 장치를 밴드 또는 클램프(6)로 고정한 상태에서 500-1,500Km이상 주행하였던 바, 내연기관의 부품(특히 배기밸브) 또는 배기통내에 퇴적된 이물질이 완전히 제거된 후부터 연료 절감효과가 나타났다. 즉, 가솔린차량의 경우 공장에서 출고된 후 4,000Km정도 주행한 차량은 내연기관의 부품 및 배기통내에 퇴적된 이물질이 그다지 많지 않아 본 발명의 장치를 부착한 후 500Km정도 주행후에 연료 절감효과가 나타났다.

그러나 10만Km정도 주행한 노후된 차량은 장거리를 운행하였음에 따라 내연기관의 부품 및 배기통내에 퇴적된 이물질이 많아 퇴적된 이물질이 제거되는데 많이 시간을 필요로 하여 약 1,500Km 정도 주행한 후부터 연료 절감효과가 나타나기 시작하여 5,000Km주행할 때까지 그 효과가 지속적으로 향상되었다. 경유차량의 경우는 차의 수명에 관계없이 운전시 많은 매연 발생에 따라 퇴적되는 이물질 또한 많아 400Km 주행한 새 차나, 10만∼30만Km 정도 주행한 노후된 차량 모두 퇴적된 이물질이 제거되는 1,000Km정도 주행후부터 연료 절감효과가 나타나기 시작하여 3,000Km 주행할 때까지 그 효과가 지속적으로 향상되었다. LPG차량의 경우 25만Km정도 주행한 후 노후된 차량은 가솔린 차량과 마찬가지로 1,500Km정도 주행한 후부터 연료 절감효과가 나타났다.

주행에 따른 연료 절감정도는 저속과 고속운행에 따라 가솔린차량은 10∼30%, 경유차량은 10∼20%이었으며, LPG차량은 10%정도의 연료 절감효과가 나타났다. 특히, 가솔린차량이 주행중 변속을 거의 하지 않는 고속도로를 주행할 경우 가장 많은 30%의 연료 절감효과를 얻었다.

디젤차량에 본 발명의 장치를 장착한 후 엔진을 저속 및 고속으로 구동하였을 때에는 본 발명을 장착하지 않았을 때보다 더 진한 흑색의 배기가스가 배출되기 시작하여 약 20분 후 배기가스의 색깔이 흰색으로 변화되다가 30초내에 담청색으로 변화됨을 관찰할 수 있었다. 그 이유는 부품 및 배기통내에 퇴적되어 있던 이물질들이 제거되어 함께 배출되기 때문이다. 매연은 가솔린차량, 경유차량, LPG차량 모두에서 30∼60%정도 감소되었는데, 그 결과는 일산화탄소, 탄화수소 테스터와 딜젤 매연(smoke)테스터에 의해 측정되었다.

이는, 8년 동안 50만Km를 주행한 대형시내버스에서 63% 배출되던 매연이 본 발명을 장착하고 난 다음 27% 정도로 감소되었고, 본 발명의 장치를 장착한 가솔린차량장치는 2.8%배출되던 매연이 본 발명의 장치를 제거하고 5분동안 엔진을 공회전시킨 다음 매연의 배출량을 측정하여 보았더니 7.0%으로 상승되었음이 자동차 검사장에서 실시한 매연측정 결과 나타났다. 그 이유는 공급되는 연료를 자화시키지 않음에 따라 불순물이 제거되지 않음은 물론 5분간 공회전시 발생된 매연이 부품 및 배기통등에 퇴적되어 함께 배출되기 때문이다. 한편, 10년된 노후된 차량도 본 발명의 장치를 장착한 다음 매연 배출량을 측정하여 보았더니 매연 배출량이 기준치(1988년 이후 차량의 매연 기준치는 1.2)이하로 떨어짐이 시험을 통해 확인되었다.

액체, 액화석유가스를 사용하는 가솔린 차량, 경유차량, LPG차량 모두에서 엔진출력이 증가되는 것을 관찰할수 있었으며, 평소 변속기 3단기어 상태에서 올라가던 언덕길을 본 발명의 장치를 장착한 후에 엔진출력의 증대로 인해 4단기어 상태에서 올라갈 수 있었다. 또한, 노후된 소형차량인 경우 에어컨을 켠 상태에서 출발하면 시동이 꺼졌으나, 본 발명의 장치를 장착한 후에는 에어컨을 켜고 출발하여도 시동이 꺼지지 않았음은 물론 정지중에 에어컨을 켜도 엔진의 회전속도가 거의 감소되지 않았고 노킹현상도 현저히 줄어들었으며, 가속기 페달을 밟는 감각이 무겁게 느껴졌다.

그리고 엔진의 소음정도를 소음측정기로 측정하여 본 바, 약 30∼50%정도 감소되었다.

이에 따라 수입에 의존하는 연료의 절감으로 인해 외화의 소비를 줄이게 되었음은 물론 엔진의 수명을 연장시킬 수 있게 된다. 또한, 매연의 감소로 인해 자동차의 수출에 있어서 국제경쟁력을 높이고 대기환경을 보호하므로서 국민 건강증진에 기여하게 되는 등의 효과를 얻게 된다.

Claims (1)

1. 비자성체의 케이스에 영구자석을 내장하여 상기 케이스를 연료 호스상에 설치하도록 된 것에 있어서, 비자성체의 케이스(1)(2)와, 상기 연료 호스(5)의 연료 유입측에 위치하는 케이스 일단에 4개가 등간격으로 고정되고, 연료 토출측에는 6개가 등간격으로 위치되게 고정된 영구자석(7)과, 상기 케이스의 각 단계에 고정된 영구자석의 외주면에 각각 감겨져 영구자석이 전자석화되도록 내연기관의 운전시에만 전원이 인가되는 도선(8)으로 구성하여 도선에 전원을 인가할 때 연료인입측에 고정된 영구자석의 자속밀도는 2400-2600가우스가 되고, 연료 토출측에 고정된 영구자석의 자속밀도는 3200-3500가우스가 되도록 함을 특징으로 하는 내연기관의 연소효율 증가장치.