KR101144039B1 - 자동차용 디젤엔진의 흡기시스템 - Google Patents

자동차용 디젤엔진의 흡기시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차용 디젤엔진의 흡기시스템에 관한 것으로서, 디젤엔진의 흡기 매니폴드로 유입되기 전에 저온의 흡입공기의 일부를 고온의 배기 매니폴드로 바이패스되도록 하여 상대적으로 고온의 흡입공기로 변환시키고, 이러한 고온의 흡입공기 및 저온의 흡입공기의 온도차를 통해 구동되는 이온전도성 멤브레인장치를 디젤엔진의 흡기계통에 설치하여 흡기 매니폴드로 유입되는 저온의 흡입공기의 산소이온 농도를 증가시킴으로써, 연소 성능을 향상시키고, 수트(soot)의 산화를 촉진시키며, NOx를 감소시킬 수 있는 자동차용 디젤엔진의 흡기시스템에 관한 것이다.
자동차, 디젤엔진, 흡기시스템, 이온전도성 멤브레인장치, 멤브레인

Description

자동차용 디젤엔진의 흡기시스템{Intake system diesel engine for automobile}
도 1은 본 발명에 따른 자동차용 디젤엔진의 흡기시스템을 나타내는 구성도,
도 2는 종래의 자동차용 디젤엔진의 흡기시스템을 나타내는 구성도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 이온전도성 멤브레인장치 10a : 멤브레인
11 : 흡기 매니폴드 12 : 배기 매니폴드
13 : 바이패스관 14 : 진공 펌프
15 : 인터쿨러 16 : 연소실
본 발명은 자동차용 디젤엔진의 흡기시스템에 관한 것으로서, 디젤 엔진의 흡기계통에 이온전도성 멤브레인장치를 설치하여 저온의 흡입공기의 산소이온 농도 를 증가시킴으로써, 연소 성능을 향상시키고, 수트의 산화를 촉진시키며, NOx를 감소시킬 수 있는 자동차용 디젤엔진의 흡기시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 흡입공기의 산소 농도를 증가시키는 방식에는 질소 및 산소로 이루어진 기체를 분리막을 통과하도록 하되, 크기 차이를 이용하여 산소를 분리하는 방식이 있다.
그러나, 이 방식은 기체가 너무 작은 크기로 되어 있어 미세한 홀을 만드는데 어려움이 있다.
또한, 공기청정기나 산소발생기 등에 적용되는 PSA(Pressure Swing Adsorption) 방식은 기체의 분리에 이용되는 흡착제로 합성제올라이트가 사용되며, 이 제올라이트는 상온 고압 상태에서 산소보다 질소를 먼저 흡착하여 고농도의 산소를 발생시키게 된다.
그러나, 이 또한 대량의 산소를 발생시키는 대해는 부적합 것으로 알려져 있다.
이러한 산소 농도를 증가시키는 방식들은 현재 자동자용 엔진에는 적용되고 있지 않으며, 선진국 등에서 활발히 연구가 진행 중인 실정이다.
종래의 자동차용 배기 시스템은 도 2에 도시된 바와 같은 연소 방식을 이용하는 바, 디젤 엔진의 성능을 향상하기 위해 흡기 통로에 인터쿨러(100)를 설치하고, 수트(soot)를 줄이기 위해 DPF(200) 등의 매연절감장치를 사용하고 있으며, NOx를 감소시키기 위해 EGR시스템(300)을 사용하고 있으나, 상기 수트와 NOx는 trade- off 성질에 의해 동시 저감에 어려움이 있는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 디젤엔진의 흡기 매니폴드로 유입되기 전에 저온의 흡입공기의 일부를 고온의 배기 매니폴드로 바이패스되도록 하여 상대적으로 고온의 흡입공기로 변환시키고, 고온의 흡입공기와 저온의 흡입공기 사이에 이온 전도성 멤브레인 장치를 설치하여 고온의 흡입공기의 산소이온이 멤브레인을 통해 저온의 흡입공기로 이동하게 되어 흡기 매니폴드로 유입되는 저온의 흡입공기의 산소이온 농도를 증가시킴으로써, 연소 성능을 향상시키고, 수트의 산화를 촉진시키며, NOx를 감소시킬 수 있는 자동차용 디젤엔진의 흡기시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
이하, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 자동차용 디젤엔진의 흡기시스템에 있어서,
흡기계통으로 유입된 흡입공기가 흡기 매니폴드로 유입되기 전에 고온의 배기 매니폴드로 바이패스될 수 있도록 바이패스관이 설치되고, 상기 바이패스관 및 배기 매니폴드를 거쳐 엔진의 연소실로 유입되는 흡입공기 내의 산소이온 농도가 증가될 수 있도록 흡입계통 내에 이온전도성 멤브레인장치가 설치된 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 이온전도성 멤브레인장치는 온도차에 의해 고온의 흡입공기 내의 산소이온이 저온의 흡입공기로 이동 가능하도록 혼합 전도성 분리막인 멤브레인을 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 배기 매니폴드를 통과하는 흡입공기로의 열전달을 증가시킬 수 있도록 그 배기 매니폴드 내의 관은 S자 형상으로 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 바이패스관에는 저온의 흡입공기가 고온의 배기 매니폴드 내부로 자연적으로 유입될 수 있도록 진공 펌프가 설치된 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다.
첨부한 도 1은 본 발명에 따른 자동차용 디젤엔진의 흡기시스템을 나타내는 구성도이다.
본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이, 외부의 흡입공기가 자동차의 흡기계통으로 유입되고, 이 유입된 흡입공기는 다시 엔진으로 유입되어 자동차의 엔진 구동에 일조하는 역할을 하게 되는 바, 이러한 흡입공기의 흡기계통을 변환시켜 고온 및 저온의 흡입공기가 이온전도성 멤브레인장치(10)를 통과하도록 하여 흡기 매니폴드(11)로 유입되는 저온의 흡입공기의 산소이온 농도를 증가시킴에 따라 수트(soot) 및 NOx의 생성을 동시에 저감시킬 수 있게 된다.
이에 대해 더욱 상세하게 설명하면, 외부에서 유입되는 흡입공기의 일부가 디젤엔진의 흡기 매니폴드(11)로 유입되기 전에 고온의 배기 매니폴드(12)로 바이패스될 수 있도록 바이패스관(13)이 설치되어 있으며, 상기 흡입공기 내의 산소이온 농도를 증가시킬 수 있도록 흡기계통에 이온전도성 멤브레인장치(10)가 설치되는 바, 상기 배기 매니폴드(12)를 통과한 흡입공기 및 외부에서 유입되는 흡입공기는 이온전도성 멤브레인장치(10)로 유입될 수 있도록 되어 있다.
이때, 상기 배기 매니폴드(12)로 유입되기 전의 외부의 흡입공기는 저온 상태이지만, 상기 배기 매니폴드(12)를 통과한 흡입공기는 상대적으로 고온의 흡입공기가 된다.
또한, 상기 배기 매니폴드(12)를 통과하는 흡입공기로의 열전달을 증가시킬 수 있도록 배기 매니폴드(12) 내의 관은 S자 형상으로 형성되어 통과시간을 연장시키게 된다.
한편, 상기 바이패스관(13)에는 진공 펌프(14)가 설치되는 바, 상기 진공 펌프(14)는 저온의 흡입공기가 온도차로 인하여 고온의 배기 매니폴드(12) 내부로 자연적으로 유입될 수 없기 때문에 이를 이용하여 상기 배기 매니폴드(12) 내부로 유입되도록 되어 있다.
이와 같이, 상기 배기 매니폴드(12)를 통과한 고온의 흡입공기 및 외부에서 유입되는 저온의 흡입공기의 산소는 본 발명의 바람직한 구현예에서 실시될 수 있는 이온전도성 멤브레인장치(10)를 통과하게 되는 바, 상기 이온전도성 멤브레인장치(10)에서 온도차에 의해 고온의 흡입공기의 산소이온이 멤브레인(10a)에 전도되 어 저온의 흡입공기로 이동하게 된다.
따라서, 저온의 흡입공기에서 산소이온 농도가 증가(산소농도21% → 60%)될 수 있게 되며, 산소이온 농도가 증가된 저온의 흡입공기는 인터쿨러(15), 흡기 매니폴드(11)를 거쳐 엔진의 연소실(16)로 유입되게 된다.
이와 같이, 산소이온 농도가 증가된 공기가 엔진에 의해 연소될 경우, 그 연소 성능이 향상되며, 그로 인해 수트의 생성 및 NOx의 생성이 근본적으로 줄어들게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차용 디젤엔진의 흡기시스템에 의하면, 흡기 매니폴드로 유입되는 흡입공기의 산소농도 증가로 분무 주변의 연소 조건이 향샹되어 연소압력이 높아지며, 연소 조건의 향상으로 더 많은 연료가 연소되므로 수트의 생성이 감소된다.
또한, 생성되는 수트 또한 주변에 많은 산소가 존재하기 때문에 수트의 산화가 촉진된다.
한편, NOx 생성의 근본인 질소의 감소로 NOx의 생성이 줄어든다.
그리고, 고가의 EGR, DPF, 고압분사장치를 사용하지 않아도 수트 및 NOx 저감과 연소조건의 향상이 가능한 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 삭제
  2. 자동차용 디젤엔진의 흡기시스템에 있어서,
    흡기계통으로 유입된 흡입공기가 흡기 매니폴드로 유입되기 전에 고온의 배기 매니폴드로 바이패스될 수 있도록 바이패스관이 설치되고, 상기 바이패스관 및 배기 매니폴드를 거쳐 엔진의 연소실로 유입되는 흡입공기 내의 산소이온 농도가 증가될 수 있도록 흡입계통 내에 이온전도성 멤브레인장치가 설치되고,
    상기 이온전도성 멤브레인장치는 온도차에 의해 고온의 흡입공기 내의 산소이온이 저온의 흡입공기로 이동 가능하도록 혼합 전도성 분리막인 멤브레인을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 디젤엔진의 흡기시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 배기 매니폴드를 통과하는 흡입공기로의 열전달을 증가시킬 수 있도록 그 배기 매니폴드 내의 관은 S자 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 디젤엔진의 흡기시스템.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 바이패스관에는 저온의 흡입공기가 고온의 배기 매니폴드 내부로 자연적으로 유입될 수 있도록 진공 펌프가 설치된 것을 특징으로 하는 자동차용 디젤엔진의 흡기시스템.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6390017U (ko) 1986-11-28 1988-06-11
JPH10252583A (ja) * 1997-03-15 1998-09-22 Robert Bosch Gmbh 内燃機関からの燃焼排気ガス内の有害物質の低減方法および装置
KR200152905Y1 (ko) * 1994-10-24 1999-08-02 정몽규 자동차용 흡기장치
JP2002097952A (ja) 2000-09-22 2002-04-05 Aisin Seiki Co Ltd 車両用排気マニホールド装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6390017U (ko) 1986-11-28 1988-06-11
KR200152905Y1 (ko) * 1994-10-24 1999-08-02 정몽규 자동차용 흡기장치
JPH10252583A (ja) * 1997-03-15 1998-09-22 Robert Bosch Gmbh 内燃機関からの燃焼排気ガス内の有害物質の低減方法および装置
JP2002097952A (ja) 2000-09-22 2002-04-05 Aisin Seiki Co Ltd 車両用排気マニホールド装置

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