KR100272651B1 - 배기열을이용한자동차엔진연소촉진구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차엔진의 연소효율을 촉진시킬 수 있도록 한 배기열을 이용한 자동차 엔진 연소촉진구에 관한 것으로서, 그 목적은 자동차 엔진의 배기 다기관과 이어지는 배기관에 용이하게 장착하여 흡기매니폴드로 가해지는 재 연소가스를 열교환에 의하여 고온가스로 제공할 수 있는 간단한 연소촉진구를 제공함으로서 이러한 장치의 단순화 및 엔진의 출력증강/매연감소/연료절약 등을 성취할 수 있도록 함에 있다.

이와 같은 목적을 갖는 본 발명은 엔진의 배기다기관에 마련된 배기관과 연결 설치되는 열교환통이 마련되고 그 열교환통의 중앙에는 상기 배기관의 끝단부와 중첩되는 중앙통공이 마련되며, 상기 열교환통의 외부에는 유입관과 유출관이 마련되고 상기 열교환통의 내부에는 차단벽이 설치된 통로가 마련된 배기열을 이용한 연소촉진구를 제공하는데 있다.

Description

배기열을 이용한 자동차 엔진 연소촉진구{A promotive device for combustion using exhaust-heat in automobile engine}

본 발명은 자동차엔진의 연소효율을 촉진시킬 수 있도록 한 배기열을 이용한 자동차 엔진 연소촉진구에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자동차엔진의 배기관 측에 결합되어 배기관에서 발생하는 고열을 엔진오일 측에서 흡기매니폴드로 순환되는 재연소가스(브로바이 가스)를 열 교환시킴으로서 엔진의 흡기매니폴드로 제공되는 재연소가스가 고온 가스화 됨으로서 엔진의 연소효율증진 및 매연감소, 연료절감 등의 효과를 기대할 수 있도록 한 것이다.

자동차 엔진의 배기열을 이용한 난방장치/냉방장치/연소촉진장치 등 다수의 기술이 알려져 있으며, 이중에서 연소촉진장치로는 대한민국 실용신안 공보 제 1922 호 (공고번호 제 94-2806 호) "자동차 배기열을 이용한 기화기 장치"가 소개되고 있다.

여기서는 다수의 배기다기관에 이중으로 관체를 제각기 결합하고 이들 이중으로된 관체를 상호 연결관에 의하여 연결시킨 후 연료펌프에서 제공되는 연료를 다수의 관체→연결관→캬브레터측으로 제공할 수 있도록 되어있다.

또, 상기 캬브레터는 배기다기관 측에서 제각기 발생되는 고열을 액상 연료와 열 교환시킴으로서 캬브레터에 제공되는 연료는 고온가스로 제공할 수 있도록 함으로서 엔진 연소시에 고온 연료가스 주입으로 말미암아 완전연소 촉진을 기대할 수 있도록 된 것이다.

그러나, 이러한 종래 기술은 배기다기관에 제각기 배기다기관에 중첩된 관체를 결합시키고 다시 이들 다수의 관체를 상호 연결관으로 연결시키도록 하는 구성을 갖고 있기 때문에 이러한 장치는 구조가 복잡한 것이었고, 이미 출시된 자동차에는 엔진 구조를 개조하지 않는 한 용이하게 적용하기 어려운 것이었다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결할 수 있도록 개발한 것으로서, 이는 자동차 엔진의 배기 다기관과 이어지는 배기관에 용이하게 장착하여 흡기매니폴드로 가해지는 재 연소가스를 열교환에 의하여 고온가스로 제공할 수 있는 간단한 연소촉진구를 제공함으로서 이러한 장치의 단순화 및 엔진의 출력증강/매연감소/연료절약 등을 성취할 수 있도록 한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 연소촉진구에는 물탱크로부터 제공되는 물이 재 연소가스와 함께 연소촉진구를 경유하여 고온 습증기로 된 후 흡기매니폴드로 제공됨으로서 엔진내에는 고온 습증기가 열분해 되어 발생되는 수소와 산소가 엔진 폭발에 도움을 주게되어 엔진성능을 극대화 할 수 있도록 한 것이다.

도 1은 본 발명의 연소촉진구를 나타낸 평면도

도 2는 본 발명의 연소촉진구를 일부 절개한 상태의 사시도

도 3은 본 발명의 연소촉진구를 엔진측에 설치한 상태의 실시예도

도 4는 본 발명의 연소촉진구를 엔진측에 설치한 상태의 제 2 실시예도

도 5는 본 발명의 연소촉진구를 엔진측에 설치한 상태의 제 3 실시예도

도 6은 본 발명의 연소촉진구를 엔진측에 설치한 상태의 제 4 실시예도

※도면의 주요부분에 대한 부호설명※

10. 연소촉진구 11. 중앙통공

12. 열교환통 13. 유입관

14. 유출관 15. 차단벽

16. 통로 17. 체결수단

이와 같은 목적을 갖는 본 발명의 연소촉진구에 대한 특징적인 기술적 구성을 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 연소촉진구는 엔진의 배기다기관에 마련된 배기관과 연결 설치되는 열교환통이 마련되고 그 열교환통의 중앙에는 상기 배기관의 끝단부와 중첩되는 중앙통공이 마련되며, 상기 열교환통의 외부에는 유입관과 유출관이 마련되고 상기 열교환통의 내부에는 차단벽이 설치된 통로가 마련됨을 특징으로 한다.

또 상기 열교환통의 유입관은 피시브이 밸브의 재 연소가스 출구와 연결되고, 유출관은 흡입매니폴드의 재 연소가스 입구와 연결됨을 특징으로 하며, 상기 열교환통의 유입관은 피시브이 밸브의 재 연소가스출구와 물탱크의 물공급펌프 출구에 연결됨을 특징으로 한다.

이와 같은 특징을 갖는 본 발명의 연소촉진구를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 연소촉진구를 나타낸 평면도이고, 도 2는 본 발명의 연소촉진구를 일부 절개한 상태의 사시도이며, 도 3은 본 발명의 연소촉진구를 엔진측에 설치한 상태의 실시예도이고, 도 4는 본 발명의 연소촉진구를 엔진측에 설치한 상태의 제 2 실시예도이며, 도 5는 본 발명의 연소촉진구를 엔진측에 설치한 상태의 제 3 실시예도이고, 도 6은 본 발명의 연소촉진구를 엔진측에 설치한 상태의 제 4 실시예도써,

본 발명의 연료촉진구는 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이 도너츠형태를 취하는 열교환통(12)이 삼원촉매장치(34)에 안착되고 상기 열교환통(12)의 중앙에 형성된 중앙통공(11)은 엔진(30)의 배기다기관(32)에 마련된 배기관(33)의 끝단부와 연결 설치된다. 그리고 상기 열교환통(12)의 외부 양측에는 삼원촉매장치(34)에 안전하고 용이하게 안착시키기 위한 체결수단(17)이 구비되어 있다.

또 상기 열교환통(12)의 외부에는 피시브이 밸브(39)로부터 유출되는 재 연소가스가 유입되는 유입관(13)이 마련되고 그 유입관(13)과 소정의 간격을 유지하는 거리에는 재 연소가스를 흡입매니폴드(38)로 보내는 유출관(14)이 설치되어 있으며 상기 열교환통(12)의 내부에는 유입관(13)으로 유입 되 들어온 재 연소가스가 일방향으로 진행하여 유출관(14)으로 유출되도록 내부 일측에 차단벽(15)이 설치된 통로(16)가 마련되어 있다.

이와 같이 구성된 연소촉진구(10)의 재 연소가스 흐름은 엔진(30)의 피시브이 밸브(39)를 통하여 연소촉진구(10)의 유입관(13)으로 유입되고 그 유입된 재 연소가스는 통로(16)를 통하여 진행하다가 유출관(14)으로 유출되면서 흡입매니폴드(38)로 유입된다.

또한 본 발명의 연소촉진구(10)는 도 4에 나타낸 바와 같이 자동차에 구비된 물탱크(22)의 물공급펌프(23) 및 피시브이 밸브(39)측의 출구→혼합밸브(21)→유입관(13)→통로(16)→유출관(14)→흡입매니폴드(38)의 경로로 진행하도록 구성되어 있다.

또한 본 발명의 연소촉진구(10)는 도 5에 나타낸 바와 같이 여과기(37), 캬브레터(31)등과 관련하여 설치할 수도 있는데, 여기서는 연료펌프(36)에서 제공되는 액상연료는 여과기(37)를 거쳐 연소촉진구(10)의 유입관(13)→통로(16)→유출관(14)→캬브레터(31)의 경로로 진행하도록 구성되어 있다.

또한 본 발명의 연소촉진구(10)는 도 5에 나타낸 바와 같이 자동차에 구비시킨 물탱크(22)의 물공급펌프(23)→유입관(13)→통로(16)→유출관(14)→혼합밸브(21)→캬브레터(31)의 경로로 진행하도록 구성되어 있다.

상기와 같이 구성된 상태에서 엔진(30)이 동작하게 되면 배기다기관(32)측으로 배출되는 배기가스가 배기관(33)으로 배출되는 것이며, 한편, 삼원촉매장치(34)를 통해서는 소음이 죽으면서 배기가스 촉매에 의하여 배기가스 중 공해유발 원소들을 제거하게 되는 것이다.

이때, 상기 배기관(33)의 삼원촉매장치(38)측의 파이프 온도는 엔진(30)이 무 부하 상태에서 동작을 할 때 약 800℃∼850℃ 정도까지 고온을 유지하게 되는 것이며, 이러한 고온은 연소촉진구(10)의 열교환통(12)에 직접 가해지고, 상기 열교환통(12)은 열전달이 우수한 금속재로 이뤄져 있기 때문에 피시브이 밸브(39)로 부터 제공되는 재 연소가스는 연소촉진구(10)의 유입관(13)→통로(16)→유출관(14)으로 흐르게 되는 것이다.

그러므로, 피시브이 밸브(39)의 출구측에서 유출되는 약 80℃ 정도의 재 연소가스가 약 800℃ 정도의 연소촉진구(10)에 의하여 고온으로 열교환 되며 이것은 다시 흡입매니폴드(38)측으로 제공되기 때문에 실린더 내에는 고온의 가스가 가해져서 캬브레터(31)측에서 제공되는 기상 연료와 혼입하여 연소 및 폭발 작용을 하게 되는 것이다.

따라서 엔진(30)의 실린더내에서는 고온의 재 연소가스로 인하여 기상 연료가 1차 고온 가열된 후 점화 및 폭발하게 됨으로서 그 점화 특성 및 연소 효율이 우수하게 되는 것이다. 또 도 4와 같이 피시브이 밸브(39)에서 출구 된 재 연소가스는 혼합밸브(21)를 통하여 물탱크(22) 및 물공급펌프(23)로부터 제공되는 물 또는 기상 증기가 혼합되며 이것은 다시 연소촉진구(10)의 고온에 의하여 물은 고열 증기가 되고, 이것은 다시 흡입매니폴드(38)로 제공되는 것이다.

이때 고온의 증기와 고온의 재 연소가스/캬브레터(31)측의 연료 등이 실린더내에 가해져서 점화 및 폭발하게 되는 것이고, 이 과정에서 물분자는 고온에 의해 수소와 산소로 분리되어 실린더내의 연소 작용을 돕게 되므로 엔진(30) 성능을 향상시킬 수 있고, 연소효율을 증가시키게 되는 것이다.

한편 도 5와 같은 제 3 실시예의 설치 상태에서는 여과기(37)의 출구측에서 유출되는 낮은 온도의 액상 연료가 약 800℃ 정도의 연소촉진구(10)에 의하여 고온으로 열교환 되며 이것은 다시 캬브레터(31)측으로 제공되기 때문에 실린더 내에는 고온의 기상 연료 가스가 공기와 함께 가해져서 연소 및 폭발 작용을 하게되는 것이다. 그러므로, 엔진(30)의 실린더내에서는 고온의 기상연료가스로 인하여 점화 및 폭발하게 됨으로서 그 점화 특성 및 연소 효율이 우수하게 되는 것이다.

또 도 6과 같이 여과기(37)에서 출구된 액상 연료는 물탱크(22) 및 물공급펌프(23)로부터 제공되는 물 또는 기상 증기가 연소촉진구(10)에 의하여 고온이 된 고열 증기와 혼합밸브(21)를 통해 혼합된 후 고온기화 되고, 이것은 다시 캬브레터(31)로 제공되는 것이다.

그러므로 고온의 증기와 고온의 연료 가스가 공기와 함께 실린더내에 가해져서 점화 및 폭발하게 되는 것이고, 이 과정에서 물분자는 고온에 의해 수소와 산소로 분리되어 실린더내의 연소 작용을 돕게 되므로 엔진(30) 성능을 향상시킬 수 있고, 연소 효율을 증가시키게 되는 것이다. 또, 상기와 같은 연소촉진구(10)는 엔진의 연료 종류가 휘발유/디젤/엘피지(LPG) 등의 다양한 유형에 공통적으로 적용할 수 있는 장점이 있다.

이상과 같은 본 발명의 연소촉진구는 자동차 배기관의 삼원촉매장치 등에 간단히 설치되어 배기관측의 고온을 연료공급 계통에 연결시키게 되면 배기관측의 고열이 재 연소가스나 액상 연료의 열교환 작용으로 고온의 기화가스로 변환시켜 엔진측에 제공하게 됨으로서 이러한 엔진의 완전연소 및 연료 절약을 도모할 수 있고 그에 따른 공해유발을 억제할 수 있는 효과가 잇다.

또 상기 연소촉진구는 분기 경로로 물탱크로부터 공급되는 증발가스를 재연소 가스나 액상 또는 가스상 연료와 혼합하여 엔진측에 제공하게 되면 물분자의 수소 및 산소로 인한 폭발 성능을 배가시켜 엔진 효율을 높일 뿐만 아니라 더욱 완전연소를 돕게 되고 엔진의 출력증강/매연감소/연료절약 등의 효과를 얻을 수 있는 특유의 효과가 있다.

Claims (3)

1. 엔진(30)의 배기다기관(32)에 마련된 배기관(33)과 연결 설치되는 열교환통(12)이 마련되고, 그 열교환통(12)의 중앙에는 상기 배기관(33)의 끝단부와 중첩되는 중앙통공(11)이 마련되며, 상기 열교환통(12)의 외부에는 유입관(13)과 유출관(14)이 마련되고 상기 열교환통(12)의 내부에는 차단벽(15)이 설치된 통로(16)가 마련됨을 특징으로 하는 배기열을 이용한 자동차 엔진 연소촉진구.
2. 제 1항에 있어서, 상기 열교환통(12)의 유입관(13)은 피시브이 밸브(39)의 재 연소가스 출구와 연결되고, 유출관(14)은 흡입매니폴드(38)의 재 연소가스 입구와 연결됨을 특징으로 하는 배기열을 이용한 자동차 엔진 연소촉진구.
3. 제 1항에 있어서, 상기 열교환통(12)의 유입관(13)은 피시브이 밸브(39)의 재 연소가스출구와 물탱크(22)의 물공급펌프(23) 출구에 연결됨을 특징으로 하는 배기열을 이용한 자동차 엔진 연소촉진구.

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