KR100939045B1 - 유로 가변형 볼텍스 튜브 엔진 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유입되는 공기의 압력에 따라 서로 다른 용량의 볼텍스 튜브를 이용하여 에너지 분리효율을 극대화함으로써 엔진의 출력을 더욱 향상시킬 수 있는 유로 가변형 볼텍스 튜브 엔진 시스템에 관한 것으로, 흡기배관의 압력을 측정하는 압력센서, 흡기배관 상에 마련되는 제 1 밸브, 상기 제 1 밸브와 병렬로 연결되는 복수의 볼텍스 튜브, 각 볼텍스 튜브의 냉기 출구와 연결된 배관에 마련되는 제 2 밸브, 각 볼텍스 튜브의 온기 출구와 연결된 배관에 마련되는 제 3 밸브 및 상기 압력센서에서 측정된 압력에 따라 제 1 내지 제 3 밸브를 선택적으로 개폐하는 제어부를 포함하여 구성된다.
유로, 가변, 볼텍스 튜브, 엔진

Description

유로 가변형 볼텍스 튜브 엔진 시스템{VARIABLE FLOW PATH TYPE VORTEX TUBE ENGINE SYSTEM}
본 발명은 유로 가변형 볼텍스 튜브 엔진 시스템에 관한 것으로, 구체적으로는 유입되는 공기의 압력에 따라 서로 다른 용량의 볼텍스 튜브를 이용하여 에너지 분리효율을 극대화함으로써 엔진의 출력을 더욱 향상시킬 수 있는 유로 가변형 볼텍스 튜브 엔진 시스템에 관한 것이다.
볼텍스 튜브(Vortex Tube)란, 고속으로 회전하는 공기의 자발적인 에너지 분리현상을 이용하여 고온 및 저온의 공기를 생성하는 장치로, 전기 및 전자장비의 소규모 장치의 냉각수단으로 많이 사용된다. 최근에는 자동차의 엔진에 장착되어 외부로부터 공급된 공기의 온도를 낮춤으로써 엔진의 출력을 향상시키기 위한 수단으로 사용되고 있다. 이러한 볼텍스 튜브가 장착된 엔진시스템이 본 출원인에 의해 출원(특허출원 제2006-133859호)된 바 있다.
도 4는 종래기술에 의한 인터쿨러 대체용 볼텍스 튜브가 장착된 엔진 시스템을 도시하는 개략도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 종래기술에 의한 인터쿨러 대체용 볼텍스 튜브가 장착된 엔진시스템(1)은 터보차저(10)의 컴프레서(12)를 통해 소정의 압력으로 압축된 공기를 냉기와 온기로 분리하기 위한 볼텍스 튜브(20)를 포함하여 구성된다. 이때, 상기 볼텍스 튜브(20)의 입구(22)는 컴프레서(12)의 출구와 연결되고, 냉기 출구(24)는 엔진(30)의 흡기매니폴드(32)와 연결되며, 온기 출구(26)는 차량의 실내 또는/및 온기 라인(40)에 연결되거나 외부로 개방된다.
이와 같이 구성된 종래기술에 의한 인터쿨러 대체용 볼텍스 튜브가 장착된 엔진시스템(1)은 상기 볼텍스 튜브(20)를 이용하여 컴프레서(12)에서 소정의 압력으로 압축된 공기를 냉기와 온기로 분리하고, 이 중 냉기를 엔진으로 공급함으로써 엔진의 출력을 향상시킨다.
그런데 상기 컴프레서(12)에서 토출된 공기의 압력은 대략 0 ~ 2.4bar(상대압)인 바, 압력이 낮거나 높을 경우에는 상기 볼텍스 튜브(20)를 이용한 에너지 분리효율이 높지 못해 엔진의 출력을 극대화하기 다소 부족한 점이 있다.
따라서 본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로서 유입되는 공기의 압력에 따라 서로 다른 용량의 볼텍스 튜브를 이용하여 에너지 분리효율을 극대화함으로써 엔진의 출력을 더욱 향상시킬 수 있는 유로 가변형 볼텍스 튜브 엔진 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 유로 가변형 볼텍스 튜브 엔진 시스템은, 흡기배관의 압력을 측정하는 압력센서, 흡기배관 상에 마련되는 제 1 밸브, 상기 제 1 밸브와 병렬로 연결되는 복수의 볼텍스 튜브, 각 볼텍스 튜브의 냉기 출구와 연결된 배관에 마련되는 제 2 밸브, 각 볼텍스 튜브의 온기 출구와 연결된 배관에 마련되는 제 3 밸브 및 상기 압력센서에서 측정된 압력에 따라 제 1 내지 제 3 밸브를 선택적으로 개폐하는 제어부를 포함하여 구성된다.
본 발명에 의한 유로 가변형 볼텍스 튜브 엔진 시스템은 유입되는 공기의 압력에 따라 서로 다른 용량의 볼텍스 튜브를 이용하여 에너지 분리효율을 극대화함으로써 볼텍스 튜브 하나만 사용하는 엔진에 비하여 그 출력을 약 10%이상 향상시킬 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이 엔진의 출력이 향상될 경우 배기가스에 포함된 질소한화물, 일산화탄소 및 탄화수소의 양을 저감할 수 있다.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 유로 가변형 볼텍스 튜브 엔진 시스템을 도시하는 개략도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 유로 가변형 볼텍스 튜브 엔진 시스템은 엔진(110)을 포함하여 구성되며, 이때 상기 엔진(110)은 흡기배관(120)과 배기배관(130)에 컴프레서(142)와 터빈(144)이 마련된 터보차저(turbocharger) 디젤엔진인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 커먼레일(Common Rail Direct Injection; CRDI) 디젤엔진인 것이 좋다.
이러한 엔진(110)의 흡기배관(120) 중 상기 컴프레서(142)의 출구 측에 마련된 흡기배관(122)에는 그 내부의 압력, 즉 컴프레서(142)에서 압축된 공기의 압력을 측정할 수 있도록 압력센서(150)가 마련된다. 흡기배관(122) 상에는 상기 압력센서(150)의 하류 측에 위치한 제 1 밸브(160)가 설치되고, 흡기배관(122)의 선단은 일정 지점에서 분기되며, 상기 분기점에는 제 1 밸브(160)가 설치되어 압축된 공기를 분기된 배관 중 어느 하나로 공급할 수 있도록 한다. 이렇게 분기된 배관(122)의 선단에는 저용량의 제 1 볼텍스 튜브(170)와 고용량의 제 2 볼텍스 튜브(170)가 제 1 밸브(160)에 대해 병렬로 설치된다.
한편, 상기 제 1 및 제 2 볼텍스 튜브(170, 180)의 냉기출구(172, 182)와 각각 연결된 냉기배관(124)의 선단은 일정 지점에서 합기되며, 상기 합기점에는 제 1 및 제 2 볼텍스 튜브(170, 180) 중 어느 하나에서 발생된 냉기를 엔진(110)으로 공급하기 위한 제 2 밸브(190)가 마련된다. 또한, 상기 제 1 및 제 2 볼텍스 튜브(170, 180)의 온기출구(174, 184)와 각각 연결된 온기배관(126)의 선단은 일정 지점에서 합기되고 상기 합기점에는 제 3 밸브(210)가 마련된다.
여기서 상기 제 1 내지 제 3 밸브(160, 190, 210)는 3-way 밸브로 상기 압력센서(150)에서 측정된 압력에 따라 제어부(220)에 의해 선택적으로 개방된다. 즉, 압축된 공기의 압력이 설정압력보다 낮으면 제 1 볼텍스 튜브(170)와 연결된 모든 배관이 연결되도록 개방되고, 압축된 공기의 압력이 설정압력보다 높으면 제 2 볼텍스 튜브(180)와 연결된 모든 배관이 연결되도록 개방되며, 그 개폐동작은 상기 제어부(220)에 의해 제어된다.
도 2와 도 3은 본 발명에 의한 유로 가변형 볼텍스 튜브 엔진 시스템의 작동과정을 도시하는 개략도로, 도 2와 도 3을 참조하여 상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 의한 유로 가변형 볼텍스 튜브 엔진 시스템의 작동과정을 설명하면 다음과 같다.
우선, 외부와 연결된 흡기배관(128)을 통해 유입된 공기는 컴프레서(142)에서 소정의 압력으로 압축되어, 그 출구와 연결된 흡기배관(122)을 통해 한 쌍의 볼텍스 튜브(170, 180) 측으로 이송된다. 이때, 상기 흡기배관(122)에 마련된 압력센서(150)는 이송되는 공기(압축된 공기)의 압력을 측정하여 제어부(220)로 송신하고, 상기 제어부(220)는 수신된 압력을 설정압력과 비교하여 그 이하일 경우 도 2와 같이 제 1 밸브(160)를 제 1 볼텍스 튜브(170) 측으로 개방한다.
따라서 저압의 공기는 상기 제 1 볼텍스 튜브(170)로 유입되고, 제 1 볼텍스 튜브(170)에서 에너지 분리현상에 의해 냉기와 온기로 분리되며, 이 중 냉기는 냉기배관(124)을 통해 엔진(110)으로, 그리고 온기는 온기배관(126)을 통해 차량의 실내 또는/및 외부로 배출된다.
반면, 압력센서(150)에서 수신된 압력이 설정압력 이상일 경우 제어부(220)는 도 3과 같이 제 1 밸브(160)를 제 2 볼텍스 튜브(180) 측으로 개방하여, 고압의 공기가 제 2 볼텍스 튜브(180)에서 에너지 분리현상에 의해 냉기와 온기로 분리되도록 하며, 이 중 냉기는 냉기배관(124)을 통해 엔진(110)으로, 그리고 온기는 온기배관(126)을 통해 차량의 실내 또는/및 외부로 배출된다.
이와 같이 상기 컴프레서(142)에서 압축된 공기의 압력에 따라 서로 다른 용량의 볼텍스 튜브(170, 180)를 이용하여 에너지 분리함으로써 분리효율을 극대화할 수 있다. 상술한 실시예와 같이 한 쌍의 볼텍스 튜브(170, 180)를 사용하는 경우 종래보다 약 10%이상의 출력을 향상시킬 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이 엔진의 출력이 향상될 경우 배기가스에 포함된 질소한화물, 일산화탄소 및 탄화수소의 양을 저감할 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 상기 볼텍스 튜브(170, 180)를 한 쌍으로 예시하고 있으나, 이는 일례에 불과하며 상기 컴프레서(142)에서 압축된 공기의 압력 범위에 따라 또 다른 용량의 볼텍스 튜브를 추가할 수 있음은 물론이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유로 가변형 볼텍스 튜브 엔진 시스템의 구성 및 작동과정을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 의한 유로 가변형 볼텍스 튜브 엔진 시스템을 도시하는 개략도.
도 2와 도 3은 본 발명에 의한 유로 가변형 볼텍스 튜브 엔진 시스템의 작동과정을 도시하는 개략도.
도 4는 종래기술에 의한 인터쿨러 대체용 볼텍스 튜브가 장착된 엔진 시스템을 도시하는 개략도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
110: 엔진 120: 흡기배관
130: 배기배관 150: 압력센서
160: 제 1 밸브 170: 제 1 볼텍스 튜브
180: 제 2 볼텍스 튜브 190: 제 2 밸브
210: 제 3 밸브 220: 제어부

Claims (3)

  1. 볼텍스 튜브가 장착된 엔진에 있어서,
    흡기배관 상에 설치되어 흡기배관의 압력을 측정하는 압력센서;
    상기 흡기배관 상에 설치되고, 상기 압력센서의 하류측에 위치하는 제 1 밸브;
    상기 제 1 밸브와 병렬로 연결되는 복수의 볼텍스 튜브;
    각 볼텍스 튜브의 냉기출구와 연결된 배관에 마련되는 제 2 밸브;
    각 볼텍스 튜브의 온기출구와 연결된 배관에 마련되는 제 3 밸브; 및
    상기 압력센서에서 측정된 압력에 따라 제 1 내지 제 3 밸브를 선택적으로 개폐하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유로 가변형 볼텍스 튜브 엔진 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    흡기배관과 배기배관에 각각 마련된 컴프레서와 터빈으로 이루어진 터보차저를 포함하는 디젤엔진인 것을 특징으로 하는 유로 가변형 볼텍스 튜브 엔진 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 내지 제 3 밸브는 3-way 밸브인 것을 특징으로 하는 유로 가변형 볼텍스 튜브 엔진 시스템.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5426936A (en) 1992-02-21 1995-06-27 Northeastern University Diesel engine exhaust gas recirculation system for NOx control incorporating a compressed air regenerative particulate control system
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Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5426936A (en) 1992-02-21 1995-06-27 Northeastern University Diesel engine exhaust gas recirculation system for NOx control incorporating a compressed air regenerative particulate control system
KR100759516B1 (ko) 2006-12-26 2007-10-15 임석연 이지알 쿨러 대체용 볼텍스 튜브가 장착된 엔진시스템
KR100793981B1 (ko) 2006-12-26 2008-01-16 임석연 인터쿨러 대체용 볼텍스 튜브가 장착된 엔진시스템
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