KR101680729B1 - 배기용 내연기관의 에너지 효율 증대장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 배기관에 설치되는 에너지의 효율을 증대시키는데 사용되는 배기용 내연기관의 에너지 효율 증대장치에 관한 것으로, 중공관과, 상기 중공관의 입구방향에 관통형성되는 복수 개의 제1결합홀과, 상기 중공관의 출구방향에 관통형성되는 복수 개의 제2결합홀로 구성된 증폭관부; 상기 증폭관부의 내주면에 밀착설치되도록 스퍼터링으로 부착되어 중공관의 내부를 통과하는 배기가스를 고온의 배기가스에 의한 가열로 연소시키는 와이어매쉬; 상기 증폭관부에 구성된 중공관의 외주에 나선형상으로 접합되되, 상기 중공관의 입구와 출구에서 각각 이격설치되어, 상기 배기관과 중공관 사이 및 증폭날개의 입구측 단부에서 중공관의 입구 사이에 제1공간을 형성시키고, 상기 배기관과 중공관 사이 및 증폭날개의 출구측 단부에서 중공관의 출구 사이에는 제2공간을 형성시키는 복수 개의 증폭날개; 나선형상으로 형성되어 증폭날개의 하부에 일체로 구성되되, 중공관의 입구방향에 구성된 제1결합홀에 대응되게 형성되어 상기 제1결합홀을 통해 중공관의 내측으로 돌출되는 제1회전결합돌부; 나선형상으로 형성되어 증폭날개의 하부에 일체로 구성되되, 중공관의 출구방향에 구성된 제2결합홀에 대응되게 형성되어 상기 제2결합홀을 통해 중공관의 내측으로 돌출되는 제2회전결합돌부;로 이루어져, 서로 이격배치된 제1, 2회전결합돌부를 이용한 중폭관부의 중공관 내부에서의 공기의 순차적인 풍속 증가와 더불어, 증폭날개를 이용한 배기관과 중공관 사이에서의 공기의 풍속 저하 및 강한 회전을 통해 배기관을 통과하는 공기의 역류를 방지하여 공급된 공기량 대비 연소효율을 증대시킬 수 있고, 배출되는 배기가스에 포함된 공해물질을 가열된 와이어매쉬의 연소를 통해 저감시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.

Description

배기용 내연기관의 에너지 효율 증대장치{An increase device of the energy efficiency of an internal combustion engine exhaust}

본 발명은 배기용 내연기관의 에너지 효율 증대장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 서로 이격배치된 제1, 2회전결합돌부를 이용한 중공관 내부에서의 순차적인 풍속 증가와 더불어 증폭날개 및 돌기를 이용한 중공관 외부에서의 풍속 저하를 이룸과 동시에, 중공관의 내외부를 통과하는 공기의 충돌현상을 방지시키고, 공기의 유도작용을 통해 풍속을 향상시킴으로써 공기의 역류를 방지함은 물론, 일정한 배기속도를 유지시켜 에너지 효율의 증대를 이룰 수 있으며, 와이어매쉬를 이용한 신속한 보조연소를 통해 공해물질의 배출을 저감할 수 있고, 중·저속 뿐만 아니라 고속주행시에도 부하 발생을 감소시킬 수 있는 배기용 내연기관의 에너지 효율 증대장치에 관한 것이다.

자동차 엔진은 연료와 공기를 적절히 혼합하여 엔진의 실린더 내부로 유입시키고, 유입된 혼합공기를 점화시켜서 동력을 얻는 것으로 가솔린이나 경유 등을 주 연료로 사용하고 있다.

일반적으로 잘 알려진 바와 같이 자동차 엔진은 분사되는 연료가 가솔린이나 경유이든 간에 연료가 원활히 연소할 수 있도록 공기여과기에서 흡입된 공기를 필터로 정화한 후, 기화기나 분사기로 분사되는 연료와 자연 혼합하여 폭발시켜서 자동차가 움직일 수 있는 동력을 얻도록 하고 있다.

그러나 자동차 엔진의 출력은 엔진의 회전수와 배기량 및 실린더속의 혼합기체 압력에 비례하는 것이어서 배기량과 엔진의 회전수가 정해진 상태에서 출력을 향상시키기 위해서는 혼합기체의 압력을 높여야 하며, 혼합기체의 압력을 높이기 위해서 공기흡입도를 증가시켜야 하는 것이므로 이미 상용화되어서 널리 알려져 있는 기술 구성이다.

그리고 기존의 개발된 엔진들은 연료의 원활한 연소를 위하여 연료와 공기의 완전한 혼합이 이루어지지 못하는 단점이 있었고, 아울러 엔진의 산소공급량이 부족하여 분사연료의 불완전 연소가 발생하고, 나아가서 엔진의 수명을 단축 시키거나 연료의 과소비와 매연이 다량 발생하여 대기를 오염시키는 등 여러 가지 문제점이 있었다.

그러므로 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 종래와 같은 엔진의 출력을 향상시키기 위한 장치로서, 흡입 및 배기메니홀드의 입구에 공기와류장치를 설치하여서 에어크리너에 복수개의 후렉시블한 안내판을 중앙부에서 외측의 방사상으로 형성한 엔진의 흡기 및 배기와류장치가 개발되어 있다.

그러나 위와 같은 구조는, 엔진의 흡기 및 배기의 와류장치에서 와류현상은 공기정화기에서 흡입밸브까지 흡기메니홀드 상에서 혼합가스가 더 잘 혼합될 수 있으나 실린더 피스톤의 왕복에 의하여 공기가 흡입되므로 실린더압력은 더 높일 수 없으며, 같은 량의 공기가 와류장치를 통과할 때 와류장치에 의한 단면적이 적어져 있으므로 단면적이 적어진 부분에서의 유속은 빨라지게 되므로 그 부분을 통과한 유속은 이전속도와 같게 되어서 와류장치의 마찰에너지를 감안하면 실린더 속으로 유입되는 공기량은 증가할 수 없는 것이다.

그리고 또 다른 종래 기술의 일례로서, 엔진의 흡기에 있어서 엔진의 부압에 의하여 흡입되는 공기가 안내부재에 부딪쳐서 와류되게 하면 단위시간의 이송속도가 증가하면서 엔진의 실린더 내로 공기가 공급되어 연소효율을 향상시켜 엔진의 출력을 높이기 위한 과급장치들의 선행기술로 미국특허 제2,017,043호, 제3,877,907호, 제4,962,642호와, 일본 공개특허 공고번호 소58-13122호, 국내실용신안공보 공고번호 76-1369호, 국내공개실용신안 공개번호 제85-1789호, 국내 공개실용신안 공개번호 제85-5029호 등이 알려져 있다.

그러나 이러한 과급장치들은 엔진 시동 시 자연적으로 흡입되는 공기량 이외에는 대기의 공기를 더 많이 실린더 내로 강제 흡입하는 강제 흡입력이 없어서 엔진의 출력이 현저하게 증대되는 효과를 기대할 수 없었다.

그리고 엔진에서는 차량의 출발 및 가속 시 큰 힘이 필요하기 때문에 연료공급을 많이 하기 위해서는 연료공급계통의 가속페달을 깊게 밟아 연료의 공급을 높이도록 하고 있으나, 그에 따라 연소공기가 비례적으로 충분히 공급되지 못하여서 폭발 시 완전연소되지 않은 상태로 연소가스가 많이 방출되므로 대기를 오염시키는 것이다.

또한, 강제 흡입력을 이용한 엔진출력향상장치로서, 배기압에 의한 회전날개 회전력을 이용한 흡기 강제압력방식인 터보차저(Turbo-charger)가 개발되어 있으나 엔진의 회전이 중, 저속에서는 오히려 출력을 저하시키는 작용을 하므로 고속주행이나 고속회전시에만 사용하고 있는 것이다.

통상의 엔진이 1분당 3,000 ~ 6,000rpm으로 회전할 때 흡, 배기식 과급장치의 1분당 회전속도는 60,000 ~ 120,000rpm으로 동작하여 회전 관성에 의한 자연공기 강제압축으로 고속영역에서만 출력을 얻을 수 있었다.

그리고 전동모터를 이용한 자연공기 압축방식으로서, 일본 공개실용신안공보 소58-124656호와, 국내 특허공보등록특허 10-1578840, 공고번호 제94-3524호와, 제94-6055호 등의 내연기관용 공기흡입량조절장치가 개발되어 있으나 상기의 장치들은 공기여과기로 유입되는 관통구멍들 즉, 흡기계통을 모두 막아서 전동모터를 형성함으로써, 저속에서는 엔진출력향상에 기여한 바가 있으나 중, 고속에서는 오히려 엔진출력이 저하되는 등의 문제점이 있었다.

그리고 이들 공기흡입량 조절장치에 설치된 전동모터는 분당회전수가 고작 1,000 ~ 10,000rpm 미만이므로 엔진의 분당회전수 3,000rpm 이상에서는 전동 모터의 회전날개(임페라)가 엔진흡입력을 방해하므로 오히려 중, 고속에서의 엔진출력이 원래상태보다 현저하게 떨어져 자동차의 경우 시속 80Km/h에서는 뒤에서 자동차를 당기는 것과 같은 엔진출력을 잃어버리는 경우가 발생한다.

또한, 연료를 실린더 내부로 직접 분사하는 방식은 일부 제품에 한해서 연료 인젝터 내부에서 와류를 형성하면서 분사되도록 하는 기술이 개발되어 있으나 분사되는 연료의 와류 각도와 회전범위가 넓지 못하여서 소기의 목적을 달성할 수 없었다.

한편, 본 발명자는 자동차 엔진의 출력 증진과 연료의 절감을 위하여 등록특허공보 제10-1578833호와 같은 "에어 증폭장치"를 제안한 바 있다.

등록특허공보 제10-1578833호 (2015.12.14.) "에어 증폭장치" - (주)에이씨씨기술

그러나, 전술한 종래의 에어 증폭장치는 에어클리너의 흡기관에 연결설치되어 공기의 통과 속도를 개선시키는 구성으로, 증폭관의 내, 외주 전체면적에 형성 즉, 증폭관의 출구까지 형성된 증폭홈 및 증폭날개에 의해 출구 방향에서 난류가 발생하는 문제가 있었으며, 이와 같은 난류에 의한 역기의 역류로 인해 토출되는 공기의 속도가 저하됨 물론, 진동 및 충격파가 크게 발생하여 효율이 떨어지는 문제점이 있었다.

또한, 상기 증폭홈 및 증폭날개가 증폭관의 입구에서부터 형성되어 있기 때문에 공급되는 공기가 증폭관의 입구에서 분할되는 과정에서 충돌이 발생하는 문제가 있었으며, 이와 같은 충격으로 인해 충격파가 발생하여 공기의 통과속도 지연은 물론, 난류에 의한 공기의 역류 현상이 증대되는 원인이 되었다.

아울러, 완전연소되지 않은 배기가스를 처리하기 위한 구성이 구비되어 있지 아니하여 미세먼지나 질소화합물과 같은 공해물질의 배출을 저감시킬 수 없는 문제점도 있었다.

그리하여, 본 출원인은 공기의 역류방지를 통해 배출되는 공기의 흐름을 일정하게 할 수 있을 뿐만 아니라, 배기가스의 완전연소를 이루어 공해물질의 배출을 저감시킬 수 있는 배기용 내연기관의 에너지 효율 증대장치를 개발하기에 이르렀다.

본 발명의 목적은 서로 이격배치된 제1, 2회전결합돌부를 이용한 중공관 내부에서의 순차적인 풍속 증가와 더불어, 증폭날개 및 돌기를 이용한 중공관 외부에서의 풍속 저하를 통해, 통과하는 공기의 난류에 의한 역류 현상을 방지시킴으로써 배기공기의 속도를 일정하게 유지하여 에너지 효율을 증대시킬 수 있는 배기용 내연기관의 에너지 효율 증대장치를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명은 중공관과 배기관 사이에 형성되는 제1공간을 통해 공급되는 공기가 중공관의 입구에서 분리될 때에 발생하는 공기의 충돌을 완화시킬 수 있을 뿐만 아니라, 증폭날개에 의해 회전하는 공기가 제2공간을 거치는 과정에서 강제 회전이 억제되는 것으로 인해 중공관 내, 외부를 각각 통과하는 공기가 서로 부딪치는 충돌현상을 방지하여 공기의 역류 현상을 막을 수 있고, 상기 중공관의 외부를 천천히 통과하는 공기가 중공관의 내부를 빠르게 통과하는 공기에 의해 유도되는 작용이 이루어지도록 함으로써 공기의 흐름이 원활해져 에너지 효율이 증대되는 배기용 내연기관의 에너지 효율 증대장치를 제공하는데 목적이 있다.

아울러, 본 발명은 중공관의 내주면에 밀착설치되어 있는 와이어매쉬에 의한 발열로 인해 완전연소되지 않은 배기가스의 보조적인 연소를 빠르게 이룰 수 있어 미세먼지나 질소화합물과 같은 공해물질의 배출이 저감되는 배기용 내연기관의 에너지 효율 증대장치를 제공하는데 목적이 있다.

더불어, 본 발명은 증폭날개에 형성된 라운드에 의해 중공관의 입구방향에서 감아서 유인되는 공기의 양을 적게 하고, 상기 중공관의 출구방향에서 감아서 유인되는 공기의 양은 점차적으로 많아지도록 할 수 있어 중·저속 뿐만 아니라 고속주행시에도 부하 발생을 감소시켜 연소효율의 증대를 이룰 수 있는 배기용 내연기관의 에너지 효율 증대장치를 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 중공관과, 상기 중공관의 입구방향에 관통형성되는 복수 개의 제1결합홀과, 상기 중공관의 출구방향에 관통형성되는 복수 개의 제2결합홀로 구성된 증폭관부; 상기 증폭관부의 내주면에 밀착설치되도록 스퍼터링으로 부착되어 중공관의 내부를 통과하는 배기가스를 고온의 배기가스에 의한 가열로 연소시키는 와이어매쉬; 상기 증폭관부에 구성된 중공관의 외주에 나선형상으로 접합되되, 상기 중공관의 입구와 출구에서 각각 이격설치되어, 상기 배기관과 중공관 사이 및 증폭날개의 입구측 단부에서 중공관의 입구 사이에 제1공간을 형성시키고, 상기 배기관과 중공관 사이 및 증폭날개의 출구측 단부에서 중공관의 출구 사이에는 제2공간을 형성시키는 복수 개의 증폭날개; 나선형상으로 형성되어 증폭날개의 하부에 일체로 구성되되, 중공관의 입구방향에 구성된 제1결합홀에 대응되게 형성되어 상기 제1결합홀을 통해 중공관의 내측으로 돌출되는 제1회전결합돌부; 나선형상으로 형성되어 증폭날개의 하부에 일체로 구성되되, 중공관의 출구방향에 구성된 제2결합홀에 대응되게 형성되어 상기 제2결합홀을 통해 중공관의 내측으로 돌출되는 제2회전결합돌부;로 이루어져, 서로 이격배치된 제1, 2회전결합돌부를 이용한 중폭관부의 중공관 내부에서의 공기의 순차적인 풍속 증가와 더불어, 증폭날개를 이용한 배기관과 중공관 사이에서의 공기의 풍속 저하 및 강한 회전을 통해 배기관을 통과하는 공기의 역류를 방지하여 공급된 공기량 대비 연소효율을 증대시킬 수 있고, 배출되는 배기가스에 포함된 공해물질을 가열된 와이어매쉬의 연소를 통해 저감시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 배기용 내연기관의 에너지 효율 증대장치를 제공한다.

본 발명의 배기용 내연기관의 에너지 효율 증대장치를 이용하면, 서로 이격배치된 제1, 2회전결합돌부를 이용한 중공관 내부에서의 순차적인 풍속 증가와 더불어, 증폭날개 및 돌기를 이용한 중공관 외부에서의 풍속 저하를 통해, 통과하는 공기의 난류에 의한 역류 현상을 방지시킬 수 있으므로 배기공기의 일정속도가 유지되어 에너지 효율이 증대되는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 중공관과 배기관 사이에 형성되는 제1공간을 통해 공급되는 공기가 중공관의 입구에서 분리될 때에 발생하는 공기의 충돌을 완화시킬 수 있을 뿐만 아니라, 증폭날개에 의해 회전하는 공기가 제2공간을 거치는 과정에서 강제 회전이 억제되는 것으로 인해 중공관 내, 외부를 각각 통과하는 공기가 서로 부딪치는 충돌현상을 방지하여 공기의 역류 현상을 막을 수 있고, 상기 중공관의 외부를 천천히 통과하는 공기가 중공관의 내부를 빠르게 통과하는 공기에 의해 유도되는 작용이 이루어지므로 공기의 흐름이 원활해져 에너지 효율이 증대되는 장점이 있다.

아울러, 본 발명은 중공관의 내주면에 밀착설치되어 있는 와이어매쉬에 의한 발열로 인해 완전연소되지 않은 배기가스의 보조적인 연소를 빠르게 이룰 수 있어 미세먼지나 질소화합물과 같은 공해물질의 배출이 저감되는 장점이 있다.

더불어, 본 발명은 증폭날개에 형성된 라운드에 의해 중공관의 입구방향에서 감아서 유인되는 공기의 양을 적게 하고, 상기 중공관의 출구방향에서 감아서 유인되는 공기의 양은 점차적으로 많아지도록 할 수 있어 중·저속 뿐만 아니라 고속주행시에도 부하 발생을 감소시켜 연소효율의 증대를 이룰 수 있는 유용한 발명이다.

도 1은 본 발명의 배기용 내연기관의 에너지 효율 증대장치가 배기관에 설치된 상태를 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 배기용 내연기관의 에너지 효율 증대장치를 분해하여 도시한 사시도.
도 3은 본 발명의 배기용 내연기관의 에너지 효율 증대장치를 도시한 사시도.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 구성을 살펴보면 다음과 같다.

본 발명은 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 자동차의 배기관(1)에 설치되어 에너지 효율을 증대시키는 배기용 내연기관의 에너지 효율 증대장치(100)에 관한 것으로, 중공관(11)과, 상기 중공관(11)의 입구방향에 관통형성되는 복수 개의 제1결합홀(13)과, 상기 중공관(11)의 출구방향에 관통형성되는 복수 개의 제2결합홀(15)로 구성된 증폭관부(10); 상기 증폭관부(10)의 내주면에 밀착설치되도록 스퍼터링으로 부착되어 중공관(11)의 내부를 통과하는 배기가스를 고온의 배기가스에 의한 가열로 연소시키는 와이어매쉬(20); 상기 증폭관부(10)에 구성된 중공관(11)의 외주에 나선형상으로 접합되되, 상기 중공관(11)의 입구와 출구에서 각각 이격설치되어, 상기 배기관(1)과 중공관(11) 사이 및 증폭날개(30)의 입구측 단부에서 중공관(11)의 입구 사이에 제1공간(31)을 형성시키고, 상기 배기관(1)과 중공관(11) 사이 및 증폭날개(30)의 출구측 단부에서 중공관(11)의 출구 사이에는 제2공간(32)을 형성시키는 복수 개의 증폭날개(30); 나선형상으로 형성되어 증폭날개(30)의 하부에 일체로 구성되되, 중공관(11)의 입구방향에 구성된 제1결합홀(13)에 대응되게 형성되어 상기 제1결합홀(13)을 통해 중공관(11)의 내측으로 돌출되는 제1회전결합돌부(40); 나선형상으로 형성되어 증폭날개(30)의 하부에 일체로 구성되되, 중공관(11)의 출구방향에 구성된 제2결합홀(15)에 대응되게 형성되어 상기 제2결합홀(15)을 통해 중공관(11)의 내측으로 돌출되는 제2회전결합돌부(50);로 이루어져, 서로 이격배치된 제1, 2회전결합돌부(40, 50)를 이용한 중폭관부(10)의 중공관(11) 내부에서의 공기의 순차적인 풍속 증가와 더불어, 증폭날개(30)를 이용한 배기관(1)과 중공관(11) 사이에서의 공기의 풍속 저하 및 강한 회전을 통해 배기관(1)을 통과하는 공기의 역류를 방지하여 공급된 공기량 대비 연소효율을 증대시킬 수 있고, 배출되는 배기가스에 포함된 공해물질을 가열된 와이어매쉬(20)의 연소를 통해 저감시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 증폭관부(10)와, 와이어매쉬(20)와, 증폭날개(30)와, 제1회전결합돌부(40)와, 제2회전결합돌부(50)로 이루어진 본 발명의 배기용 내연기관의 에너지 효율 증대장치(100)에 대해 보다 상세히 설명한다.

첫째, 증폭관부(10)는 통과되는 공기의 속도 또는 회전을 증폭시키기 위한 구성으로, 입구와 출구가 연통되도록 중공형상으로 형성되는 중공관(11)을 구성한다.

아울러, 상기 중공관(11)에는 증폭날개(30)에 일체로 구성되는 제1, 2회전결합돌부(40, 50)를 결합하기 위한 제1, 2결합홀(13, 15)이 관통 구성되는데, 상기 제1, 2결합홀(13, 15)은 중공관(11)의 외주면에 증폭날개(30)를 복수 개로 설치할 수 있도록 각각 복수 개로 관통 형성된다.

그리고, 상기 제1, 2결합홀(13, 15)은 중공관(11)의 내부를 통과하는 공기에 순차적으로 회전을 주어 부하가 생기는 것이 최소화될 수 있도록 서로 이격되어 형성되는데, 이를 위하여, 상기 제1결합홀(13)은 중공관(11)의 입구방향에 등 간격으로 이격되어 복수 형성되고, 상기 제2결합홀(15)은 중공관(11)의 출구방향에 등 간격으로 이격되어 복수 형성되는 것을 특징으로 한다.

둘째, 와이어매쉬(20)는 고온의 배기가스에 의해 빠르게 가열됨으로써 상기 증폭관부(10)의 중공관(11)을 통과하는 공기에 포함된 배기가스의 완전연소를 위한 구성으로, 통상의 스퍼터링을 통해 중공관(11)의 내주면에 부착되어 밀착설치된다.

따라서, 중공관(11)의 내부를 통과하는 배기가스는 900 ~ 1200℃까지 신속하게 가열되는 와이어매쉬(20)에 의해 미세먼지 및 질소화합물과 같은 공해물질이 완전히 연소되어 지므로, 본 발명이 설치된 자동차에서 배출되는 공해물질이 저감되어 친환경적으로 사용할 수 있게 된다.

그리고, 첨부한 도면에서는 상기 와이어매쉬(20)가 원통형상으로 제작되는 구성으로 도시하였으나, 원통이 아닌 판 형상으로 제작한 후, 둥글게 말아서 스퍼터링하여 중공관(11)의 내주면에 부착시킬 수도 있을 것이다.

셋째, 증폭날개(30)는 상기 증폭관부(10)에 구성된 중공관(11)의 외주에 나선형상으로 접합되는 통상의 구성으로, 본 발명에서는 공기가 분산될 때에 발생될 때에 발생하는 충격을 완화시킬 수 있음과 동시에, 중공관(11)의 내, 외부를 각각 통과하는 공기가 서로 만나는 과정에서 충돌에 의한 난류가 형성되는 것을 차단할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 상기 증폭날개(30)는 중공관(11)의 입구와 출구에서 각각 이격설치되어, 상기 배기관(1)과 중공관(11) 사이 및 증폭날개(30)의 입구측 단부에서 중공관(11) 입구 사이에 제1공간(31)을 형성시키고, 상기 배기관(1)과 중공관(11) 사이 및 증폭날개(30)의 출구측 단부에서 중공관(11)의 출구 사이에는 제2공간(32)을 형성시킨다.

이에 따르면, 중공관(11)으로 공급되는 공기가 제1공간(31)으로 확산 수용된 후, 증폭날개(30)를 통해 회전되므로, 발생하는 충격이 완화되어 공기의 용이한 분리가 이루어짐과 동시에 공기의 원활할 흐름이 지속적으로 유지되고, 상기 배기관(1)과 중공관(11) 사이를 통과하여 증폭날개(30)를 통해 회전되는 상태로 배출되는 공기가 제2공간(32)으로 확산 공급되는 것에 의해 강제회전이 억제되므로 상기 중공관(11)의 내, 외부에서 각각 회전하는 상태로 통과되는 공기가 서로 부딪치는 충돌현상이 방지되어 난류에 의한 공기의 역류가 발생하지 않게 된다

또한, 중공관(11)의 외부을 통과하는 공기가 제2공간(32)에 의해 자유롭게 확산되는 것에 의해 부드러운 흐름으로 이동되므로, 중공관(11)의 내부를 빠르게 통과하는 공기가 중공관(11)의 외부공기를 유도하는 작용이 이루어져 본 발명을 통과하는 공기의 흐름을 일정한 상태로 신속하게 배기시킬 수 있으며, 이로 인해, 공기의 흐름이 원활해져 에너지 효율이 증대되는 장점을 가진다.

한편, 상기 증폭날개(30)에 의해 형성되는 제1, 2공간(31, 32)의 폭은 충격완화와 더불어 공기의 역류방지를 위하여 증폭날개(30)의 길이 대비 일정 비율로 형성되는 것이 바람직한데, 본 발명에서는 상기 제1공간(31)이 중공관(11) 길이의 0.1 ~ 0.15배에 해당되는 폭으로 중폭날개(30)의 길이방향과 나란한 방향으로 형성되고, 제2공간(32)은 중공관(11) 길이의 0.2 ~ 0.3배에 해당되는 폭으로 증폭날개(30)의 길이방향과 나란한 방향으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제1, 2공간(31, 32)이 상기와 같은 비율로 형성되는 이유는 상기 제1, 2공간(31, 32)이 위 비율로 제작되었을 때에 에너지 효율 증대가 최대치로 이루어지기 때문이다. 즉, 중공관(11)의 길이 대비 제1공간(31)이 0.1 ~ 0.15배로 형성되지 않았을 때에는 공급되는 공기의 충격 완충을 원활하게 시키지 못하거나 증폭날개(30)에 의한 공기의 회전을 충분히 이루지 못하는 문제점이 있었고, 중공관(11)의 길이 대비 제2공간(32)이 0.2 ~ 0.3배로 형성되지 않았을 때에는 증폭날개(30)에 의해 강제회전되는 공기의 자유 흐름이 원활하게 이루어지지 못하여 난류에 의한 역류현상이 발생하기 때문이다.

그리고, 상기 제1공간(31)의 길이와 제2공간(32)의 길이 비율은 1 : 2의 비율로 형성되는 것이 더욱 바람직하는데, 이는, 자체 실험결과, 위 비율로 제작되었을 때에 에너지 증대 효율이 가장 우수하였기 때문이다.

또한, 본 발명에서는 자동차의 중·저속 주행뿐만 아니라, 고속주행시에도 증폭날개(30)를 통과하는 공기로 인한 부하발생이 크게 생기지 않도록 하는 것이 바람직한데, 이와 같은 구성은 상기 증폭날개(30)에 공기를 감아서 유인하기 위한 라운드(R)를 형성시키되, 증폭날개(30)를 통해 감아서 유인되는 공기의 양이 입구방향에서는 적고, 출구방향에서는 많이 발생하도록 상기 라운드(R)가 입구와 출구방향에서 서로 반대방향으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기와 같이 서로 반대방향으로 형성되는 라운드(R)는 상기 증폭날개(30)의 나선형상을 따라 일체로 연결형성되는 것을 특징으로 한다.

즉, 공기가 유입되는 중공관(11)의 입구 측에서는 라운드(R)가 반대방향으로 형성되도록 함으로써 증폭날개(30)를 통해 감아서 유인되는 공기의 양을 적게 하여 부하가 적게 걸리도록 하고, 공기가 배출되는 출구 측에서는 라운드(R)가 정방향으로 형성되도록 함으로써 증폭날개(30)를 통해 감아서 유인되는 공기의 양을 많게 하여 역기의 역류 방지 및 에너지 효율의 증진을 이룰 수 있게 하는 것이며, 이에 따르면, 자동차의 고속주행시에도 증폭날개에서 부하가 걸리는 것이 최소화되는 작용효과가 있게 된다.

또한, 본 발명에서는 배기관(1)과 증폭관부(10)의 중공관(11) 사이를 통과하는 공기의 유속을 더욱 느리게 함과 동시에, 통과하는 공기의 회전력을 증대시킴으로써, 공기의 역류 방지를 더욱 효율적으로 이루게 하는 것이 바람직하는데, 이와 같은 구성은 상기 중공관(11)의 외주면 및 증폭날개(30)의 외측면 즉, 표면에 다수의 돌기(60)를 형성하는 것을 통해 저항면을 형성시키는 것으로 용이하게 이룰 수 있다.

그리고, 이와 같은 다수의 돌기(60)에 의한 저항면에 따르면, 상기 배기관(1)과 중공관(11) 사이를 통과하는 공기에 부하가 걸리게 되므로, 증폭날개(30)를 통해 유인되는 공기의 유속저하는 물론, 공기의 회전력이 증가되는 작용효과가 있어 공기가 역류하는 현상을 보다 원활하게 방지할 수 있게 된다.

한편, 배기관(1)과 중공관(11) 사이를 통과하는 공기에 회전력을 증가시키는 것은, 증폭날개(30)의 나선 피치를 변경하여 회전각을 크게 하는 것으로도 이룰 수 있으나, 상기와 같이 증폭날개(30)의 나선 피치 변경을 통한 공기의 회전력 증진 시에는, 엔진의 고속제어에서 심각한 부하가 걸리는 문제점이 있어, 본 발명에서는 중공관과 증폭날개의 표면에 돌기(60)를 각각 추가구성하여 저항면을 형성시키는 것으로 공기의 회전력 증진을 이루었으며, 이와 같은 돌기(60)에 의한 저항면에 따르면, 엔진의 중·저속제어는 물론, 고속제어에서도 부하가 걸리는 것이 최소화되어 안정적인 차량운행을 이룰 수 있게 된다.

넷째, 제1회전결합돌부(40)는 나선형상으로 형성되어 증폭날개(30)의 하부에 각각 일체로 구성되는 것으로, 전술한 바와 같이 중공관(11)의 입구방향에 구성된 제1결합홀(13)에 대응되게 형성되어 상기 제1결합홀(13)을 통해 중공관(11)의 내측으로 돌출됨으로써 상기 중공관의 내부 입구 측에 배치된다.

따라서, 상기 중공관(11)의 내부로 공급되는 공기는 다수로 구성되는 제1회전결합돌부(40)에 의해 1차 회전하는 작동이 이루어지며, 이와 같은 회전에 따른 구심력에 의해 공기의 통과 속도가 소폭 증가된다.

다섯째, 제2회전결합돌부(50)는 나선형상으로 형성되어 증폭날개(30)의 하부에 일체로 구성되는 것으로, 제1회전결합돌부와 이격되어 배치되도록, 중공관(11)의 출구방향에 구성된 제2결합홀(15)에 대응되게 형성되어 상기 제2결합홀(15)을 통해 중공관(11)의 내측으로 돌출됨으로써 중공관(11)의 내부 출구 측에 배치된다.

따라서, 상기 중공관(1)의 내부로 공급되어 1차 회전된 공기는 제2회전결합돌부(50)에 의해 2차 회전이 가속되어 지며, 이와 같은 회전력에 따른 구심력에 의해 공기의 통과 속도가 더욱 증대되어 진다.

또한, 본 발명에서는 중공관의 내부로 공급되는 공기에 의한 저항을 최소화 할 수 있음과 더불어, 회전에 의한 통과 속도의 최대화를 위하여 제1, 2회전결합돌부의 돌출높이가 서로 다르게 형성되는 것이 바람직하다.

이를 위하여, 상기 중공관(11)의 내측 입구방향에 위치되는 제1회전결합돌부(40)는 증폭날개(30) 높이의 0.2배에 해당되는 높이로 돌출형성되어 중공관(11)의 입구로 공급되는 공기에 큰 저항 발생 없이 1차 회전을 걸어주도록 구성되고, 상기 중공관(11)의 내측 출구방향에 위치되는 제2회전결합돌부(50)는 증폭날개(30) 높이의 0.25배에 해당되는 높이로 돌출형성되어 중공관(11)의 출구로 배출되는 공기에 2차 회전을 1차 회전보다 많이 걸어줌으로써 상기 중공관(11)을 통과하는 공기의 속도를 증대시킬 수 있게 하는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 작용을 설명한다.

먼저, 운전자가 자동자의 가속장치인 액셀을 밟으면, 흡기관을 통과하여 폭발 행정을 거친 배기가스가 포함된 공기가 배기관(1)을 통과한 후, 자동차의 외부로 배출되는데, 본 발명의 배기용 내연기관의 에너지 효율 증대장치(100)는 배기관(1)에 장착되어 있으므로, 상기 배기관(1)을 통과하는 공기의 연소 효율 증대가 이루어진다.

그리고, 증폭관부(10)의 중공관(11) 내부를 통과하는 공기는 900 ~ 1200℃로 가열되는 와이어매쉬(20)에 의해 공기에 포함되어 있는 배기가스의 완전연소를 이룰 수 있어 배출되는 공기에 포함된 오염물질이 저감되는 작용이 이루어진다.

또한, 상기 중공관(11) 내부를 통과하는 공기는 비교적 낮은 높이로 돌출되어 있는 제1회전결합돌부(40)를 통해 큰 저항 없이 1차 회전이 이루어진 상태에서, 상기 제1회전결합돌부(40)와 이격배치된 제2회전결합돌부(50)에 의해 2차 회전이 보다 강하게 이루어지도록 되어 있으므로, 중·저속제어는 물론, 고속제어에서도 공기가 충돌하는 저항을 저감시킬 수 있음과 동시에 회전력을 증대시킬 수 있으며, 상기 중공관(11)의 내부를 빠르게 통과하는 공기가 중공관(11)의 외부를 통과하는 공기를 유인하는 작용을 하여 상기 공기가 통과되는 속도를 향상시킬 수 있으므로 상기 중공관(11)을 통과하는 공기가 가속된 상태로 일정한 속도로 안전하게 제어되어 차량의 승차감을 좋게 하는 장점을 가진다.

아울러, 배기관(1)과 중공관(11) 사이를 통과하는 공기는 제1공간(31)에 의해 큰 충돌 없이 확산되어 지므로, 분할되는 공기에 의한 충격이 발생하지 않아 공기의 원활한 흐름이 지속적으로 이루어지고, 이 후, 증폭날개(30)에 의한 회전 및 중공관(11)과 증폭날개(30)에 각각 형성된 돌기(60)에 의한 저항을 통해 과도한 부하 없이도 회전력의 증가를 크게 이룰 수 있어 난류에 의한 공기의 역류 현상을 차단시킬 수 있는 장점도 있다.

이는, 상기 중공관(11)의 내, 외부를 각각 통과하는 공기의 속도 차를 이용한 것으로, 중공관(11) 내부를 공기가 빠르게 통과하는 과정에서 배기관(1)과 중공관(11)의 사이로 발생되는 공기의 역류 현상을 상기 배기관(1)과 중공관(11) 사이에서 강한 회전으로 공급되는 공기로 막는 것을 통해 이룰 수 있으며, 이로 인해, 공기의 흐름을 원활하게 유지시킬 수 있어 에너지의 효율 증대를 가져올 수 있게 되는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 한정된 실시 예와 도면으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적인 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태로 변경하여 실시할 수도 있을 것이다.

1 : 배기관
10 : 증폭관부 11 : 중공관 13, 15 : 제1, 2결합홀
20 : 와이어매쉬
30 : 증폭날개 31, 32 : 제1, 2공간 R : 라운드
40, 50 : 제1, 2회전결합돌부 60 : 돌기
100 : 배기용 내연기관의 에너지 효율 증대장치

Claims (5)

1. 자동차의 배기관(1)에 설치되는 에너지의 효율을 증대시키는 장치에 있어서,
   중공관(11)과, 상기 중공관(11)의 입구방향에 관통형성되는 복수 개의 제1결합홀(13)과, 상기 중공관(11)의 출구방향에 관통형성되는 복수 개의 제2결합홀(15)로 구성된 증폭관부(10);
   상기 증폭관부(10)의 내주면에 밀착설치되도록 스퍼터링으로 부착되어 중공관(11)의 내부를 통과하는 배기가스를 고온의 배기가스에 의한 가열로 연소시키는 와이어매쉬(20);
   상기 증폭관부(10)에 구성된 중공관(11)의 외주에 나선형상으로 접합되되, 상기 중공관(11)의 입구와 출구에서 각각 이격설치되어, 상기 배기관(1)과 중공관(11) 사이 및 증폭날개(30)의 입구측 단부에서 중공관(11)의 입구 사이에 제1공간(31)을 형성시키고, 상기 배기관(1)과 중공관(11) 사이 및 증폭날개(30)의 출구측 단부에서 중공관(11)의 출구 사이에는 제2공간(32)을 형성시키는 복수 개의 증폭날개(30);
   나선형상으로 형성되어 증폭날개(30)의 하부에 일체로 구성되되, 중공관(11)의 입구방향에 구성된 제1결합홀(13)에 대응되게 형성되어 상기 제1결합홀(13)을 통해 중공관(11)의 내측으로 돌출되는 제1회전결합돌부(40);
   나선형상으로 형성되어 증폭날개(30)의 하부에 일체로 구성되되, 중공관(11)의 출구방향에 구성된 제2결합홀(15)에 대응되게 형성되어 상기 제2결합홀(15)을 통해 중공관(11)의 내측으로 돌출되는 제2회전결합돌부(50);로 이루어져,
   서로 이격배치된 제1, 2회전결합돌부(40, 50)를 이용한 중폭관부(10)의 중공관(11) 내부에서의 공기의 순차적인 풍속 증가와 더불어, 증폭날개(30)를 이용한 배기관(1)과 중공관(11) 사이에서의 공기의 풍속 저하 및 강한 회전을 통해 배기관(1)을 통과하는 공기의 역류를 방지하여 공급된 공기량 대비 연소효율을 증대시킬 수 있고, 배출되는 배기가스에 포함된 공해물질을 가열된 와이어매쉬(20)의 연소를 통해 저감시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 배기용 내연기관의 에너지 효율 증대장치.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 증폭날개(30)에 의해 형성되는 제1공간(31)은 중공관(11) 길이의 0.1 ~ 0.15배에 해당되는 폭으로 형성되어, 입구방향으로 공급되는 공기가 증폭관부(10) 및 증폭날개(30)에 의해 분리되는 충격을 완화시키는 작용을 하고,
   상기 증폭날개(30)에 의해 형성되는 제2공간(32)은 중공관(11) 길이의 0.2 ~ 0.3배에 해당되는 폭으로 형성되어 배기되는 공기의 역류 방지를 이루는 작용을 하되,
   상기 제1공간(31)의 길이와 제2공간(32)의 길이는 1 : 2의 비율로 형성되는 것을 특징으로 하는 배기용 내연기관의 에너지 효율 증대장치.
   
3. 제 1항에 있어서, 상기 증폭날개(30)에는 흡기되는 공기를 회전시킴과 동시에, 회전하는 공기를 감아서 유인하기 위한 라운드(R)가 형성되되,
   상기 라운드(R)는 증폭날개(30)를 통해 감아서 유인되는 공기의 양이 입구방향에서는 적고, 출구방향에서는 많이 발생되도록 서로 반대반향으로 형성되며,
   서로 반대방향으로 형성되는 라운드(R)는 상기 증폭날개(30)의 나선형상을 따라 일체로 연결형성되는 것을 특징으로 하는 배기용 내연기관의 에너지 효율 증대장치.
   
4. 제 1항에 있어서, 상기 증폭관부(10)에 구성된 중공관(11)의 외주면과 증폭날개(30)의 외측면에는, 배기관(1)과 증폭관부(10) 사이를 통과하는 공기에 부하를 걸어 공기의 회전력을 증대시킬 수 있도록, 돌기(60)가 다수로 돌출구성되어 저항면을 형성하는 것을 특징으로 하는 배기용 내연기관의 에너지 효율 증대장치.
   
5. 제 1항에 있어서, 상기 중공관(11)의 내측 입구방향에 위치되는 제1회전결합돌부(40)는 증폭날개(30) 높이의 0.2배에 해당되는 높이로 돌출형성되어 중공관(11)의 입구로 공급되는 공기에 1차 회전을 걸어주고,
   상기 중공관(11)의 내측 출구방향에 위치되는 제2회전결합돌부(50)는 증폭날개(30) 높이의 0.25배에 해당되는 높이로 돌출형성되어 중공관(11)의 출구로 배출되는 공기에 2차 회전을 걸어주도록 된 것을 특징으로 하는 배기용 내연기관의 에너지 효율 증대장치.

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