KR101707555B1 - 배기가스의 배출을 촉진시키는 자동차용 배기가스 배출 유도장치 - Google Patents

배기가스의 배출을 촉진시키는 자동차용 배기가스 배출 유도장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101707555B1
KR101707555B1 KR1020150125269A KR20150125269A KR101707555B1 KR 101707555 B1 KR101707555 B1 KR 101707555B1 KR 1020150125269 A KR1020150125269 A KR 1020150125269A KR 20150125269 A KR20150125269 A KR 20150125269A KR 101707555 B1 KR101707555 B1 KR 101707555B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
exhaust
pipe
exhaust gas
induction
discharged
Prior art date
Application number
KR1020150125269A
Other languages
English (en)
Inventor
이범형
Original Assignee
이범형
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 이범형 filed Critical 이범형
Priority to KR1020150125269A priority Critical patent/KR101707555B1/ko
Priority to JP2018511091A priority patent/JP6929271B2/ja
Priority to CN201680051167.8A priority patent/CN107923297B/zh
Priority to US15/314,526 priority patent/US9835075B2/en
Priority to PCT/KR2016/009407 priority patent/WO2017039222A1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101707555B1 publication Critical patent/KR101707555B1/ko

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/08Other arrangements or adaptations of exhaust conduits
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/08Other arrangements or adaptations of exhaust conduits
    • F01N13/082Other arrangements or adaptations of exhaust conduits of tailpipe, e.g. with means for mixing air with exhaust for exhaust cooling, dilution or evacuation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K13/00Arrangement in connection with combustion air intake or gas exhaust of propulsion units
    • B60K13/04Arrangement in connection with combustion air intake or gas exhaust of propulsion units concerning exhaust
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/18Construction facilitating manufacture, assembly, or disassembly
    • F01N13/1805Fixing exhaust manifolds, exhaust pipes or pipe sections to each other, to engine or to vehicle body
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2260/00Exhaust treating devices having provisions not otherwise provided for
    • F01N2260/06Exhaust treating devices having provisions not otherwise provided for for improving exhaust evacuation or circulation, or reducing back-pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2270/00Mixing air with exhaust gases
    • F01N2270/08Mixing air with exhaust gases for evacuation of exhaust gases, e.g. in tail-pipes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2340/00Dimensional characteristics of the exhaust system, e.g. length, diameter or volume of the apparatus; Spatial arrangements of exhaust apparatuses
    • F01N2340/04Dimensional characteristics of the exhaust system, e.g. length, diameter or volume of the apparatus; Spatial arrangements of exhaust apparatuses characterised by the arrangement of an exhaust pipe, manifold or apparatus in relation to vehicle frame or particular vehicle parts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/08Adding substances to exhaust gases with prior mixing of the substances with a gas, e.g. air
    • F01N2610/085Controlling the air supply

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Exhaust Silencers (AREA)
  • Cooling, Air Intake And Gas Exhaust, And Fuel Tank Arrangements In Propulsion Units (AREA)

Abstract

본 발명은 자동차의 배기관의 끝단에 장착되는 배기가스 배출 유도장치에 관한 것으로, 자동차의 하부에 설치되어 자동차 주행시 발생하는 주행풍을 포집하고, 포집된 주행풍을 주행풍 유도관(114)을 통해 배기관 단부에 장착된 배출유도기(120)의 유도 커버(121) 내부로 안내하는 2개 이상의 주행풍 흡입셋(110)과; 배기관(9)과 연결되고 끝단부에 다수의 배출구(129)가 형성된 배기 연통관(122)과, 상기 주행풍 유도관(114)과 연결되는 주행풍 유도관 연결구(123)와, 상기 주행풍 유도관 연결구(123)의 끝단과 상기 배기 연통관(122)을 감싸는 형태로 형성되며 끝단으로 접근할수록 내경이 점점 좁아지는 제1유도영역과 상기 배출구(129)를 감싸면서 내경이 동일하게 끝단까지 연장된 제2유도영역이 구비된 유도 커버(121)를 구비한 배출 유도기(120)를; 포함하여 구성되어, 배출구(129)의 외측의 주행풍이 상기 제1유도영역에서 가속되어, 상기 제2유도영역의 배출구(129)에서의 배기가스의 배출이 촉진되는 것을 특징으로 하는 자동차용 배기가스 배출 유도장치를 제공한다.

Description

배기가스의 배출을 촉진시키는 자동차용 배기가스 배출 유도장치 {EXHAUSTER FOR IMPROVING EFFICIENCY OF EXHAUSTING GAS}
본 발명은 자동차의 배기관의 끝단에 장착되는 배기가스 배출 유도장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 배기가스가 배출되는 배기관의 끝단 주위 압력을 보다 낮추면서 일정한 압력 상태로 유지하며, 동시에 와류의 발생을 억제하는 것에 의하여 엔진에서 발생된 배기가스의 배출을 촉진시키는 자동차용 배기가스 배출 유도장치에 관한 것이다.
일반적으로 자동차 엔진에서는 발생되는 배기가스는 외기로 그대로 배출되면 소음과 진동을 야기할 뿐만 아니라 환경 오염을 유발하므로, 자동차의 배기 통로에는 촉매 컨버터 및 머플러가 설치되어 환경 오염의 배출을 차단하면서 소음과 진동 발생을 최소화한다. 이와 동시에, 배기가스는 유연하게 머플러 끝단의 배기관에서 외기로 배출되는 것이 필요하다.
그러나, 도2에 도시된 바와 같이 자동차(5)의 엔진(2)의 연소실로부터 배기관(9)의 끝단까지 이르는 통로(9) 상에는 배기 매니폴드, 배기가스를 정화하는 촉매 장치(3) 및 소음을 줄여주는 머플러(4) 등이 설치되고, 길이가 긴 통로(9)에 의하여 배기가스가 배출되는 데 유동 저항이 크게 작용한다. 이에 따라, 배기가스가 배기관(9)을 통과하면서 많은 간섭과 유동 저항에 의하여 배출(9a)이 지연되면서 자동차 엔진의 출력이 저하되고 연비가 높게 소요되는 문제가 야기되었다.
이와 같은 문제를 해결하기 위하여, 대한민국 공개특허공보 제1993-16641호에 개시된 내연기관의 배기촉진장치는, 자동차의 배기관 끝단에 단면이 점점 커지는 나팔관 형태의 확산관(1)이 구비되고, 배기관 끝단의 개구부에는 배기관을 감싸는 형태로 점점 단면이 작아져 공기 유속을 높이는 유체 안내구(3)를 구비하며, 배기관의 끝단에 전후방으로 협소해진 테이퍼형 유도체(2)가 지지편(11)에 의해 고정되어, 유체 안내구(3)로부터 유속이 높아진 공기에 의해여 배기관의 배기가스의 유출을 촉진하는 기술이다.
그러나, 대한민국 공개특허공보 제1993-16641호에 개시된 배기촉진장치는 공기의 유체 안내구(3)를 통해 가속된 공기에 의하여 배기가스의 배출을 촉진하지만, 배기관 끝단의 확관부에 의하여 유체 안내구(3)와 사이 통로가 매우 협소하므로 가속된 공기가 원활히 배출되지 않아 배기관의 끝단에서의 공기 유속이 급격히 낮아져 배기가스의 배출이 원활히 이루어지지 않는 문제가 있었다.
또한, 배기관으로부터 배출되는 배기가스가 유체 안내구(3)와 배기관의 끝단이 만나는 지점에서 압력이 낮아져 배기가스의 배출이 보다 유도되지만, 이 과정에서 테이퍼형 유도체(2)의 평탄한 벽면에 의하여 배기가스의 배출 압력이 저하되면서 배기가스가 오히려 더뎌지는 문제점이 있었다.
무엇보다도, 유체 안내구(3)를 통해 가속된 공기와 배기가스의 끝단부가 만나는 지점이 하나의 포인트로 국한됨에 따라, 배기관의 끝단에 비하여 압력이 낮은 유체 안내구의 끝단부에서 배기관으로부터 배출되는 배기가스를 빨아들이는 효율이 낮아지는 문제점이 있었다.
따라서, 외부 공기의 유속을 이용하여 단위 시간 당 보다 많은 배기가스를 배기관으로부터 배출시킬 수 있는 방안의 필요성이 절실히 요구되고 있다.
문헌 1. 대한민국특허청 공개특허공보 제1993-16641호, "내연기관의 배기촉진장치"
본 발명은 전술한 기술적 배경하에서 창안된 것으로, 배기관을 통해 배출되는 배기 가스의 주변 압력장으로 일정하게 유지하여, 낮은 압력장으로 배기 가스가 다수의 지점에서 빨려 배출함으로써, 배기 가스의 배출 효율을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은, 배기관으로부터 배출되는 배기가스의 둘레에 많은 풍량의 주행풍을 고속으로 유도한 상태에서, 만곡 형성된 가이드 플레이트에 의하여 배기가스의 유동이 저항에 의해 방해받지 않으면서 다수의 지점에서 많은 풍량의 저압 주행풍에 의하여 주행풍으로 빨려 배출되도록 하여, 와류의 생성없이 배기가스가 다량으로 배출되게 함으로써, 배기 가스의 단위 시간당 배출량을 극대화하는 것을 목적으로 한다.
이를 통해, 본 발명은 자동차 엔진의 연소실에서 발생되는 배기가스의 배출이 촉진되어 주행 출력과 연비를 향상시키는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 자동차의 배기관에 설치되는 배기가스 배출 유도장치에 있어서, 자동차의 하부에 설치되어 자동차 주행시 발생하는 주행풍을 포집하고, 포집된 주행풍을 주행풍 유도관을 통해 배기관 단부에 장착된 배출유도기의 유도 커버의 내부로 안내하는 2개 이상의 주행풍 흡입셋과; 배기관과 연결되고 끝단부에 다수의 배출구가 형성된 배기 연통관과, 상기 주행풍 유도관과 연결되는 주행풍 유도관 연결구와, 상기 주행풍 유도관 연결구의 끝단과 상기 배기 연통관을 감싸는 형태로 형성되며 끝단으로 접근할수록 내경이 점점 좁아지는 제1유도영역과 상기 배출구를 감싸면서 내경이 동일하게 끝단까지 연장된 제2유도영역이 구비된 유도 커버를 구비한 배출 유도기를; 포함하여 구성되어, 배출구의 외측의 주행풍이 상기 제1유도영역에서 가속되어, 상기 제2유도영역의 배출구에서의 배기가스의 배출이 촉진되는 것을 특징으로 하는 자동차용 배기가스 배출 유도장치를 제공한다.
이와 같이, 주행풍 흡입셋에 의하여 자동차의 주행중에 차체 하측에서의 공기 유동을 포집하여, 제1유도영역으로 주행풍 유동을 모아, 많은 풍량의 주행풍 유동이 단면이 점차 작아지는 제2유도영역에서 고속으로 유동하게 유도함으로써, 배기 연통관을 관통하여 유동하는 배기가스가 제2유도영역에서의 다수의 배출구를 통해 배출되어, 고속의 주행풍에 의해 많은 풍량의 배기 가스를 유도하여 배출 효율을 높일 수 있다.
이와 동시에, 다수의 배출구가 배기 연통관에 형성됨에 따라, 많은 풍량이 고속으로 주행풍이 유동하는 제2유동영역에서, 배기가스가 다수의 배출구를 통해 배기 연통관의 바깥으로 보다 쉽게 유출되어 외부로 배출되므로, 배기가스의 배출 효율을 크게 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
즉, 상기와 같이 구성된 배기가스 배출유도기를 자동차의 배기 파이프의 끝단에 설치되면, 자동차의 주행에 따라 연결 파이프의 끝단으로 접근할수록 점점 직경이 작아지는 제1유도영역을 통하여 많은 풍량의 주행풍 유동이 가속되고, 제2유도영역에서 축선 방향을 따라 분포된 다수의 배출구를 가속된 공기가 통과하면서, 배기 연통관의 둘레에 보다 낮은 압력이 유도됨으로써, 다수의 배출구로부터 배기가스를 뽑아 내듯이 배출시켜 배기 연통관으로부터 배출되는 배기가스가 넓은 영역에 걸쳐 배출이 촉진된다.
이를 통해, 자동차의 연소실로부터 긴 통로에 의한 유동 저항에도 불구하고, 배기가스가 자동차 연소실로부터 보다 원활하게 외기로 배출되므로, 엔진의 출력이 향상되어 주행 성능이 보다 우수해지고 연비가 향상되는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
특히, 상기 제2유동영역은 상기 제1유도영역의 끝단으로부터 내경이 일정하게 유지되게 형성됨으로써, 다수의 배출구에서 균일한 흡입압이 작용하여, 다수의 배출구 주변에서 와류의 발생을 억제하면서 배기가스의 배출을 보다 극대화할 수 있는 잇점을 얻을 수 있다.
이때, 상기 주행풍 흡입셋은 주행풍 유도관의 단부에 보다 넓은 단면으로 형성되어 주행풍을 포집하는 포집부를 형성함으로써 보다 많은 유량의 주행풍을 배출유도기로 공급할 수 있다.
무엇보다도, 상기 배기 연통관의 중심에 근접한 위치에서 배출되는 배기가스는 유동 방향의 하류측 위치의 배출구를 통해 배출하고, 상기 배기 연통관의 중심으로부터 반경 방향으로 멀리 떨어진 위치에서 배출되는 배기가스는 유동 방향의 상류측 위치의 배출구를 통해 배출되게 안내하는 만곡 형성된 다수의 가이드 플레이트와; 원뿔 형태로 형성되어 뾰족한 부분이 상기 배기 연통관 끝단에 삽입된 배출유도기 엔드를; 더 포함하여 구성되어, 배기가스가 상기 다수의 가이드 플레이트에 의해 안내되면서 배기가스를 배출구로 안내하여 혼합가스 배출구로 배출시키도록 구성된다.
이와 같이, 상기 가이드 플레이트에는 상기 연결 파이프의 축선 방향에 대하여 경사진 만곡 경사부를 포함하여, 상기 다수의 배출구를 통하여 배출되는 배기가스는 가이드 플레이트에 의하여 안내됨으로써, 배기 연통관 내부를 유동하고 있던 배기가스가 배기 연통관 내부에서 와류의 발생을 최대한으로 억제하면서 가이드 플레이트에 의하여 안내되어 배출되어, 배기가스의 유동 저항을 낮춰 배출 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 포집부의 유입구에는 이물질 유입을 차단하는 그물망 형태의 필터가 구비되어, 자동차 주행중 도로의 낙엽이나 돌 등의 이물질이 흡입되는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 상기 포집부는 지면과 수평한 방향으로 다수가 설치되어, 많은 주행풍을 포집하면서도 자동차 주행중 과속 방지턱 등의 노면 돌출물에 충돌하지 않도록 구성된다.
또한, 상기 주행풍 흡입셋의 전방에 위치한 자동차 하부에는 한 쌍의 판으로 전방이 벌어진 형태로 주행풍 가이드를 설치함으로써 보다 많은 양의 주행풍을 포집하여 배출유도기로 공급함으로써 배기가스 배출효율을 높일 수 있다.
또한, 상기 배출유도기 몸체의 일측에는 막음판이 형성되고, 배기 연통관 및 주행풍 유도관 연결구가 상기 막음판을 관통하여 배출유도기 몸체 내부로 연결되도록 구성함으로써 자동차 주행중 낙엽이나 돌 등의 이물질이 배출유도기 몸체 내부로 유입되는 것을 2차로 방지하도록 구성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 배출구는 제2유도영역에 걸쳐 다수의 배출구가 링 형태로 형성되어, 배출구가 유동 방향을 따라 서로 이격되게 배치되어 배기가스 배출효율을 높인다.
또한, 상기 배출구에는 배기 연통관과 평행한 유도 플레이트가 후방으로 연장 형성됨으로써, 상기 배출구를 통해 배출되는 배기가스가 혼합가스 배출구로 유동하는 배기가스와 평행한 방향으로 유동하도록 유도되어, 배기가스의 배출 효율이 향상된다.
또한, 상기 배기 연통관의 단면적(di로 표시된 영역)은 제2유도영역의 혼합가스 배출구의 단면적(do로 표시된 영역에서 di로 표시된 영역의 차)의 1.0배 내지 1.5배로 구성하는 것이 배기가스 배출효율을 극대화시킬 수 있다.
또한, 상기 배출유도기 엔드의 끝단은 배기 연통관이 연장된 위치에서 배기 연통관과 평행하게 소정 길이 연장되도록 구성함으로써 배기가스의 원활한 배출을 유도할 수 있다.
또한, 상기 배기관에는 전기 모터에 의해 구동하여 배기가스를 흡입하여 외부로 배출시키는 에어펌프가 소음기와 배출구의 사이에 설치됨으로써, 차량이 정체되거나 저속으로 주행하여 고속의 주행풍을 얻기 어렵더라도, 에어펌프에 의하여 강제로 배기가스를 배기시키는 것에 의하여 엔진의 배기 효율을 높여 연비를 향상시킬 수 있다.
이때, 상기 에어펌프는 자동차 주행속도에 따라 온/오프되는 컨트롤러에 의해 제어되어, 차량의 주행 속도가 충분히 빠른 주행풍 유동을 유도할 수 있을 때에는 불필요한 작동이 되지 않도록 한다.
본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 용어들 중 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소를 '포함'한다는 기재는, 이에 상반된 기재가 없는 한 당해 구성요소만으로 이루어지는 것으로 한정되지 않으며 다른 구성요소들을 추가로 포함할 수 있는 것으로 정의한다.
또한, 본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '주행풍'이라는 용어는 차량 주행 중에 발생하는 공기의 유동으로 정의하며, 본 명세서 및 특허청구범위에 기재된'배기가스' 및 이와 유사한 용어는 자동차 엔진에서 발생하는 연소가스를 지칭하는 것으로 정의한다. 그리고, 본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '혼합 가스'는 주행풍과 배기가스가 혼합되어 최종 배출되는 가스를 지칭하는 것으로 정의한다.
그리고, 본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '전방'은 차량이 주행하는 방향을 지칭하고, 본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '후방'은 그 반대 방향을 지칭하는 것으로 정의한다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 자동차의 주행시 발생하는 주행풍을 이용하여 배기관의 끝단부에서의 주행풍의 유동 압력을 낮추고, 보다 많은 풍량의 주행풍을 배기가스가 유동하는 배기 연통관의 둘레에 형성함으로써, 배기관으로부터 배기가스의 배출 효율을 극대화되어 연비를 높일 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은, 제1유도영역에서 고속으로 가속된 주행풍이 다수의 배출구가 형성된 제2유도영역을 통과하는 동안에 일정한 유동 단면으로 유지되어, 제2유도영역의 주행풍이 일정한 속도로 유동하는 것에 의하여 배기 가스를 배출구를 통해 와류 발생이 억제되면서 일정하게 배출될 수 있도록 하여 배출 효율을 향상시키는 잇점을 얻을 수 있다.
무엇보다도, 본 발명은, 배기관으로부터 배출되는 배기가스의 둘레에 많은 풍량의 주행풍을 고속으로 유도한 상태에서, 만곡 형성된 가이드 플레이트에 의하여 배기가스의 유동이 저항에 의해 방해받지 않으면서 다수의 지점에서 많은 풍량의 저압 주행풍에 의하여 주행풍으로 빨려 배출되게 하면서, 다수의 지점에서 와류의 발생을 억제하여 배기가스의 단위 시간당 배출량을 극대화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
즉, 본 발명은, 배기관으로부터 배출되는 배기가스의 100%가 모두 주행풍에 와류 등에 의한 저항없이 만나 혼합되면서 배출됨에 따라, 배기가스의 단위 시간당 배출량을 극대화한다.
또한, 차량이 정체되어 서있거나 저속주행하여 주행풍 생성이 어려운 경우 배기관에 설치된 에어펌프를 가동하여 배기가스를 강제배기함으로써 차량 주행속도와 관계없이 배기가스 배출을 원활하게 하여 연비를 높일 수 있다.
이를 통해, 본 발명은 자동차 엔진의 연소실에서 발생되는 배기가스의 배출이 촉진되어 주행 출력과 연비를 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 일반적인 자동차의 배기관을 도시한 사시도.
도 2는 엔진 연소실로부터 배기가스가 배출되는 통로를 도시한 개략도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 자동차용 배기가스 배출 유도장치가 장착된 자동차의 외관을 도시한 사시도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 자동차용 배기가스 배출 유도장치가 설치된 자동차의 하부를 도시한 도면.
도 5는 도 3의 'A'부분을 확대 도시한 도면.
도 6은 자동차 하부에 장착되는 주행풍 흡입셋을 도시한 사시도.
도 7은 자동차 배기관에 체결되는 배출유도기를 도시한 사시도.
도 8은 자동차 배기관에 체결되는 배출유도기의 단면 구조를 도시한 단면도.
도 9는 도 8의 'B'부분을 확대 도시한 도면.
도 10은 도 7의 A-A선 단면도.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 의한 자동차용 배기가스 배출 유도장치가 설치된 상태를 도시한 도면.
도 12는 자동차의 하부에 체결되는 커버를 도시한 사시도.
도 13은 커버를 체결한 자동차에 본 발명의 주행풍 흡입셋을 설치한 상태를 도시한 도면,
도 14는 소음기로부터 연장된 배기 파이프를 변형시킨 예를 도시한 도면,
도 15는 승용차에 본 발명의 배기가스 배출 유도장치(에어펌프 설치 안함)를 설치한 시험차량의 촬영사진,
도 16은 1톤 트럭에 본 발명의 배기가스 배출 유도장치(에어펌프 설치 안함)를 설치한 시험차량의 촬영사진이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차용 배기가스 배출 유도장치(100)를 상술한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다
본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 배출 유도장치(100)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 자동차의 배기가스를 배출하는 배기관(9) 단부에 체결되는 배출유도기(120)와, 주행할 때 발생하는 주행풍을 흡입하여 주행풍 유도관(114)을 통해 상기 배출유도기(120)로 주행풍을 공급하는 주행풍 흡입셋(110)으로 구성된다.
상기 주행풍 흡입셋(110)은 도 6에 도시된 바와 같이, 넓은 영역에서 주행풍을 흡입하는 포집부(111)와, 포집부(111)에서 흡입된 주행풍을 배출유도기(120)로 공급하는 주행풍 유도관(114)으로 구성된다.
여기서, 주행풍 유도관(114)은 배출 유도기(120)와 간편한 연결을 위하여 가요성 관이나 비가요성 금속 배관으로 형성될 수도 있다. 그리고, 도면에는 다수의 주행풍 유도관(114)이 주행풍을 포집하는 구성이 개시되어 있지만, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 자동차의 하부 구조에 따라 주행풍을 포집하는 포집부와 필터가 구비되고 주행풍 유도관(114)이 하나로 일체화된 후드(hood) 형태로 형성될 수도 있다. 이에 의하여, 자동차가 주행할 때 상대운동에 의해 자동차 주위에 주행풍이 발생하므로, 상기 포집부(111)는 차량 주행방향인 전방을 향하도록 배열되어, 보다 많은 주행풍이 수집할 수 있다.
그리고, 도면에는 주행풍 유도관(114)이 원형 파이프 단면 형태로 형성된 구성이 개시되어 있지만, 자동차의 하부 구조에 따라 타원형 단면이나 직사각형 단면으로 형성될 수도 있다.
자동차의 하부에는 오일판, 서스펜션, 촉매장치, 소음기, 미션 등의 여러 장치가 설치되어 있기 때문에 자동차 하부의 주행풍이 와류 형태로 발생될 수 있다. 따라서, 차량 하부의 주행풍에 와류가 유도되더라도 효과적으로 수집할 수 있도록 도6에 도시된 바와 같이 주행풍 흡입셋(110)을 수평형태로 설치하여 주행풍을 수집하는 것이 바람직하다. 이와 같이 주행풍 흡입셋(110)을 수평으로 설치하면, 와류의 주행풍을 보다 더 수집할 수 있고, 차량 하방으로의 돌출 높이가 높아져 과속 방지턱 등의 돌출물에 긁힐 가능성을 줄일 수 있는 잇점을 얻을 수 있다.
한편, 자동차의 하부에는 엔진하우징, 동력을 전달하는 회전축, 머플러 등 여러가지 장치가 설치되어 자동차 하부가 울퉁불퉁하므로, 자동차의 주행중 차체 하부에서 발생되는 주행풍에 와류가 발생할 수 있다. 주행풍에 와류가 발생되면, 주행풍 흡입셋(110)을 통해 유입되는 주행풍의 풍량이 감소하므로, 도12 및 도13에 도시된 언더커버(300)를 이용하여 주행풍에 와류가 발생되는 것을 방지할 수 있다.
즉, 자동차의 하부에 평탄한 언더 커버(300)를 자동차 하체에 설치하고, 도13에 도시된 바와 같이 언더커버(300)에 주행풍 흡기셋(110)을 설치함으로써, 차체의 하부에 유동하는 주행풍에 와류가 발생되지 않아 주행풍의 흡입을 보다 원활하게 유도할 수 있는 잇점이 얻어진다.
그리고, 도4 및 도6에 도시된 바와 같이, 차량하부의 주행풍 흡입셋(110) 전방에 판 형태의 주행풍 가이드(131)가 설치될 수 있다. 즉, 상기 주행풍 가이드(131)는 한 쌍으로 형성되며, 차량 전방에서는 이들 사이의 간격이 보다 크고, 주행풍 흡입셋(110)에서는 이들 사이의 간격이 보다 작게 형성된다. 이를 통해, 포집부(111)가 형성된 영역의 주행풍만을 수집하는 것이 아니라, 주행풍 가이드(131)에 의해 안내되는 주행풍을 포집부(111)로 흡입하여 보다 많은 주행풍을 수집하는 것이 가능해진다. 이때, 상기 주행풍 가이드(131)의 높이는 주행풍 흡입셋(110)의 포집부(111) 높이와 동일하거나 약간 높게 형성된다.
도6에 도시된 실시예에서는, 주행풍 흡입셋(110)의 포집부(111)가 수평이 되게 다수 배치되어 있지만, 한 개의 포집부를 차량 전면까지 길게 연장 설치될 수도 있다.
그리고, 포집부(111)의 유입구(112)에는 도6에 도시된 바와 같이 그물망 형태의 필터(113)가 설치되어, 차량의 주행중에 낙엽, 돌 등의 이물질이 포집부(111)의 유입구(112)로 유입되는 것을 방지한다. 이와 같이 구성된 주행풍 흡입셋(110)에 의하여, 주행중인 차량의 외면(하부)에서 발생하는 주행풍이 흡입되면서, 주행풍 유도관(114)을 통해 배출유도기(120)로 공급된다.
상기 배출유도기(120)는, 도7에 도시된 바와 같이, 배기관(9)과 연통되고 끝단부에 다수의 배출구(129)가 형성된 배기 연통관(122)과, 상기 주행풍 유도관(114)과 연결되는 주행풍 유도관 연결구(123)와, 상기 주행풍 유도관 연결구(123)의 끝단과 상기 배기 연통관(122)을 감싸는 형태로 형성되며 끝단으로 접근할수록 내경이 점점 좁아지는 제1유도영역과 상기 배출구(129)를 감싸면서 내경이 동일하게 끝단까지 연장된 제2유도영역이 구비된 유도 커버(121)를 구비한 배출 유도기(120)로 구성된다.
여기서, 유도 커버(121)는 도7에 도시된 바와 같이 전방에 비하여 후방이 보다 더 작은 내경을 갖게 형성된다. 그리고, 배기 연통관(122)은 유도 커버(121)의 중심에 자동차 배기관(9)과 끼워지는 단면을 갖게 형성된다. 그리고, 주행풍 유도관 연결구(123)는 배기 연통관(122)의 외측에는 방사상으로 주행풍 유도관(114)이 삽입 연결된다.
도8에 도시된 바와 같이, 배기 연통관(122)과 주행풍 유도관 연결구(123)는 막음판(124)에 의하여 차량 전방으로 외기와 차단된 공간을 형성한다. 이 공간에서 주행풍의 유동이 고속으로 유도된다. 그리고, 유도관 연결구(123)는 막음판(124)을 관통하여 유도 커버(121)로 둘러싸인 내부 공간으로 연통된다.
배기 연통관(122)과 주행풍 유도관 연결구(123)의 사이에 막음판(124)을 설치함으로써, 배기 연통관(122)과 주행풍 유도관 연결구(123)사이와, 주행풍 유도관 연결구(123)와 주행풍 유도관 연결구(123) 사이를 통해 낙엽, 돌, 흙 등의 이물질이 배출유도기 유도 커버(121) 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
주행풍 유도관 연결구(123)의 끝단이 위치하는 영역에서의 유도 커버(121)는, 주행풍 유도관 연결구(123)를 통해 유입된 주행풍의 유동을 안정화하기 위하여 내경이 일정하게 연장된다. 즉, 주행풍 유도관 연결구(123)의 축방향과 평행하게 연장 형성된다. 그리고, 유도 커버(121)는 후방으로 갈수록 내경이 점진적으로 작아져 원뿔 형태의 '제1유도영역'이 형성되며, 배기 연통관(122)의 끝단이 위치하는 후방으로는 내경이 일정하게 연장된 '제2유도영역'이 형성된다.
주행풍의 유동 방향을 따라 단면이 점점 작아지는 제1유도영역에서는 주행풍이 가속되며, 주행풍의 유동 방향을 따라 단면이 일정하게 유지되는 제2유도영역에서는 주행풍이 정속을 유지한다.
배기 연통관(122)의 끝단은 유도 커버(121)의 제2유도영역의 끝단과 일치하게 형성될 수 있다. 다만, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면 배기 연통관(122)의 끝단은 유도 커버(121)의 제2유도영역의 끝단과 다르게 형성될 수도 있다.
한편, 도8에 도시된 바와 같이, 배기 연통관(122)의 후방에는 끝이 뾰족한 원뿔 형태의 배출유도기 엔드(132)가 삽입된다. 그리고 상기 배출유도기 엔드(132) 표면과 이격되어 소정 간격을 두고 다수의 가이드 플레이트(127)가 형성된다.
여기서, 배기 연통관(122)의 중심에 근접한 위치에서 배출되는 배기가스는 S1, S2로 표시된 안내 유로를 따라 주행풍의 유동 방향의 하류측 위치의 배출구(129)를 통해 배출하고, 상기 배기 연통관(122)의 중심으로부터 반경 방향으로 멀리 떨어진 위치에서 배출되는 배기가스는 S4, S3,로 표시된 경로를 따라 유동 방향의 상류측 위치의 배출구(129)를 통해 배출되게 안내하는 다수의 가이드 플레이트(127)가 만곡 형성된다.
도면에는 가이드 플레이트(127)에 의하여 4개의 안내 유로(S1, S2, S3, S4)가 형성된 구성이 예시되었지만, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면 3개 또는 5개 이상으로 안내 유로가 형성될 수 있다. 그리고, 도면에 도시된 바와 같이 가이드 플레이트(127)는 배출유도기 엔드(132)의 전단부에 위치한 뾰족한 꼭지점(F)의 상류측까지 연장 형성되는 것이 안내 유로(S1, S2, S3, S4)에서의 유동을 보다 안정하게 하므로 바람직하다. 한편, 배출유도기 엔드(132)의 꼭지점(F)의 각도가 20도 이하로 보다 뾰족한 경우에는, 가이드 플레이트(127)는 꼭지점(F)까지만 연장되거나 이보다 하류측에서부터 연장 형성될 수도 있다.
그리고, 가이드 플레이트(127)에 의하여 안내되어 형성되는 4개의 배출구(129)의 단면적의 합은 배기 연통관(122)의 반경 이상의 크기로 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 가이드 플레이트(127)에 의하여 형성되는 안내 유로(S1, S2, S3, S4)는 유로의 흐름 방향을 기준으로 단면적이 일정하거나 점점 더 큰 단면으로 형성된다. 이를 통해, 배기 연통관(122) 내부에서 유동하던 배기 가스는 배출구(129)로 배출되는 때까지 유동 단면적이 좁아지지 않으므로, 안내 유로(S1, S2, S3, S4)의 내부에서 와류의 생성이 억제되는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
상기 배출유도기 엔드(132)의 전단부는 뾰족한 꼭지점(F)이 원뿔 형태로 형성되고, 원뿔 형태의 경사면의 각도(α)는 30°이하로 뾰족하게 형성된다. 이로써 배기 연통관(122)을 유동하는 배기가스가 배출유도기 엔드(132)와 부딪히는 순간에, 가이드 플레이트(127)와 협력하여, 예각으로 성형된 꼭지점(F) 접촉에 의한 배기가스 유동 저항이 최소화된 상태로 배출유도기 엔드(132)의 경사면(126)을 따라 제일 끝단에 위치한 배출구(129)로 원활하게 배출되는 것을 안내할 수 있다.
이와 같이, 배기 연통관(122)의 끝단이 배출유도기 엔드(132)에 의하여 막혀있지만, 배출유도기 엔드(132)의 전단부가 뾰족하게 형성되고, 동시에 가이드 플레이트(127)에 의하여 형성되는 안내 유로(S1, S2, S3, S4)의 각각의 입구 단면적(Ai)에 비하여 출구 단면적(Ao)이 동일하거나 약간 더 크게 형성됨에 따라, 배기 연통관(122)을 유동하는 배기 가스는 100% 모두 안내 유로(S1, S2, S3, S4)를 거쳐 배출구(129)를 통해 와류의 발생 없이 주행풍과 만나면서 혼합되어 배출되므로, 배기 가스의 배출 효율을 보다 향상시킬 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
한편, 도8 및 도9에 도시된 바와 같이, 각각의 가이드 플레이트(127)의 끝단에는 배기 연통관(122)의 축방향과 동일한 방향으로 유도 플레이트(128)가 후방(혼합가스 배출구(125)가 위치한 방향)으로 연장 형성될 수 있다. 각각의 가이드 플레이트(127)의 끝단에 유도 플레이트(128)가 형성됨으로써, 도9에 도시된 바와 같이, 배기가스 안내통로(S1,S2,S3,S4)를 각각 통과한 배기가스는 유도 플레이트(128)에 의해 수평 방향으로 유동 방향이 안내되면서 배출구(129)로 배출되고, 제2유도영역의 혼합가스 배출구(125)를 향하여 유동하는 배기가스의 유동 방향이 주행풍의 유동방향과 예각(銳角)을 이루면서, 주행풍과 원활히 혼합되면서 유동저항을 거의 받지 않는 상태로 혼합가스 배출구(125)로 배출될 수 있다.
본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 유도 플레이트(128)는 형성되지 않을 수도 있다.
여기서, 도8의 배기 연통관(122) 끝단의 단면적(직경이 di인 단면적)은 제2유도영역의 혼합가스 배출구(125) 단면적(직경이 do인 단면적에서 직경이 di인 단면적을 뺀 면적)에 1.0배 내지 1.5배로 형성하는 것이 바람직하다. 배기 연통관(122)의 단면적이 제2유도영역의 혼합가스 배출구(125) 단면적의 1.0배 미만으로 형성하면 제2유도영역을 통과하는 유동의 저항으로 인하여 배기가스를 흡입하는 능력이 저하되고, 배기 연통관(122)의 단면적이 제2유도영역의 혼합가스 배출구(125) 단면적의 1.5배 초과하여 형성하면 배출구(129)에 형성되는 낮은 압력장의 유속이 느려져 배기가스를 빨아들이는 힘이 낮아지므로 배기 연통관(122)의 단면적은 제2유도영역의 혼합가스 배출구(125) 단면적의 1.0배 내지 1.5배로 형성되는 것이 바람직하다.
도10에 도시된 바와 같이, 배출유도기 엔드(132)에 근접한 가이드 플레이트(127)는 지지구(130)에 의해 배출유도기 엔드(132)에 고정되고, 그 외측의 가이드 플레이트(127)는 내측으로 인접한 가이드 플레이트(127)에 지지구(130)로 고정된다. 이 때, 상기 지지구(130)는 약 90° 내지 120°의 간격을 두고 형성되어 용접 등의 체결수단으로 배출유도기 엔드(132) 및 각 가이드 플레이트(127)가 체결되어 전체적으로 하나의 몸체를 형성한다.
이에 따라, 배기 연통관(122)을 통과하고 있던 배기가스는 다수의 가이드 플레이트(127)에 의하여 형성된 경로 S1, S2, S3, S4에 의해 영역별로 각각 안내되면서 배출구(129)로 순차적으로 배출되므로, 배기 연통관(122)의 내부를 유동하고 있던 배기가스가 배기 연통관(122)의 내부에서 와류의 발생이 최대한으로 억제되면서 단위 시간당 보다 많은 유량의 배기 가스가 배출구(129)를 통해 유연하고 빠르게 배출되고, 주행풍과 혼합되면서 외부로 배출된다.
이를 통해, 배기가스가 다수의 배출구(129)를 통해 배출됨에도 불구하고, 배기 연통관(122)을 통과하고 있는 배기가스는 배기 연통관(122)의 위치별로 정해진 출구(129)로 와류없이 배출되므로, 배기가스 안내통로(S1,S2,S3,S4)를 통해 제2유도영역의 유도 커버(121)와 배기 연통관(122)의 사잇 공간으로 배출된 배기 가스는 주행풍 유도관(114)을 통해 유입된 주행풍과 혼합된 혼합가스를 형성한 후, 혼합가스 배출구(125)로 배출된다. 이에 의하여, 단위시간당 배기 가스의 배출량을 극대화하여 배출 효율을 크게 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차용 배기가스 배출 유도장치(100)의 작동 원리를 상술한다.
도4에 도시된 바와 같이, 차량의 주행에 의하여 차량의 하부에 형성된 주행풍 흡입셋(110)에는 많은 풍량의 주행풍이 유입되어, 주행풍 유도관(114)을 통하여 배출유도기(120)로 공급된다. 이에 따라, 도8에 도시된 바와 같이, 배출유도기(120)의 주행풍 유도관 연결구(123)에는 주행풍 유도관(114)을 통해 유입된 주행풍이 유도 커버(121)의 내부로 공급된다.
유도 커버(121) 내부에 유입된 주행풍은 내경이 점차 좁아지는 제1유도영역을 통과하면서, 유속이 급격하게 증가하게 된다. 제1유도영역을 통과한 주행풍의 유속은 자동차 배기관(9)에 연결된 배기 연통관(122)을 유동하는 배기가스의 유속에 비하여 빠르므로, 베르누이 원리에 의해 배출구(129) 영역에 압력이 보다 낮은 압력장이 형성된다.
이 때, 제2유도영역에는 유도커버(121)의 내경과 배기 연통관(122)의 외경이 일정하게 유지되므로, 주행풍의 유동 단면은 일정하게 유지된다. 따라서, 주행풍이 제2유도영역을 통과하면서 일정한 유속이 유지되고, 보다 높은 압력장이 형성되는 배기 연통관(122)의 내부와 일정한 압력차로 유지된다.
이와 동시에, 배기 연통관(122)에 만곡 형성된 다수의 가이드 플레이트(127)와 배출유도기 엔드(132)에 의하여, 배기 연통관(122) 내부를 유동하고 있던 배기 가스는 다수의 배출구(129)로 매끄럽게 안내되어 배출된다. 즉, 이와 같이 만곡 형성된 다수의 가이드 플레이트(127)에 의하여, 배기 연통관(122)의 중심에 근접한 위치에서 유동하고 있던 배기가스는 유동 방향의 하류측 위치의 배출구(129)를 통해 배출되고, 배기 연통관(122)의 중심으로부터 반경 방향으로 멀리 떨어진 위치에서 유동하고 있던 배기가스는 유동 방향의 상류측 위치의 배출구(129)를 통해 배출된다.
즉, 배기 연통관(122)을 유동하고 있던 배기 가스가 중심으로부터 반경 방향으로 이격된 위치에 따라 정해진 배출구(129)를 통해 일거에 배출되므로, 배기가스가 배출구(129)를 통해 배출되는 과정에서 내부에 와류의 생성이 억제되므로, 단위 시간당 배출되는 유량이 극대화되는 잇점을 얻을 수 있다.
이 때, 유도 플레이트(128)가 형성되지 않거나 작게 형성되어 무시할 만한 경우에는, 배출구(129)의 단면이 배기 연통관(122)의 반경과 동일하게 형성되어, 배기 가스가 배기 연통관(122)로부터 배출구(129)로 배출되는 동안에 와류가 생성될 가능성을 완전히 배제시킬 수 있다.
그리고, 유도커버(121)의 내경 및 배기 연통관(122)로 둘러싸인 영역과, 배기 연통관(122)의 내부의 압력 차이가 일정하게 유지되므로, 배기 연통관(122)로부터 배출구(129)로 배출되는 힘이 일정하므로, 보다 많은 풍량의 배기 가스가 와류없이 배출구(129)의 바깥으로 빨려 배출되어, 주행풍과 혼합되어 혼합가스배출구(125)로 배출된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예는 자동차가 주행할 때 발생하는 빠른 유속의 주행풍을 배기가스가 배출되는 배기관 단부에 유동시켜 배기관 부근에 낮은 압력장을 형성함으로써 배기가스가 원활하게 배출되도록 유도하여 배기가스 배출 효율을 극대화한다. 그러나, 차량정체가 심한 복잡한 시내 주행이나, 저속 주행시에는 주행풍이 발생하지 거의 않으므로, 주행풍에 의한 배기 가스의 배출 효과가 저하되는 문제가 발생될 수 있다.
이런 문제를 해결하기 위하여, 도 11과 같이(주행풍 흡입셋 도시는 생략됨) 배기관(9)에 전기로 구동하는 싸이크론 모터와 같은 에어펌프(200)를 소음기와 배출 유도기(120)의 사이의 배기관(9)에 설치함으로써 에어펌프(200)가 배기관(9)에서 배출되는 배기가스 압력보다 더 큰 압력으로 배기가스를 흡입하여 외부로 배출함으로써 자동차의 출력과 연비를 향상시킬 수 있다.
상기 에어펌프(200)는 별도의 컨트롤러(미도시)에 의해 온/오프 제어되도록 구성함으로써, 차량이 고속주행시에는 에어펌프(200) 가동을 중지한 상태에서 주행풍에 의해 배기가스를 강제배출시키고, 차량정체 또는 저속주행시에는 에어펌프(200)를 가동시켜 배기가스를 강제 배출할 수도 있다. 이에 의하여, 불필요한 에어 펌프(200)의 작동을 방지하면서 높은 연비를 얻을 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차용 배기가스 배출 유도장치(100)가 자동차의 제조 당시에 설치되는 경우에는 설치에 제한이 없다. 그리고, 소음기(4)와 차체 후단까지의 거리(y)가 충분히 긴 경우에도, 기존의 자동차 배기관(9)에 자동차용 배기가스 배출 유도장치(100)를 설치하는 것이 용이하다.
그러나, 소음기(4)와 차체 후단까지의 거리(y)가 짧고 자동차의 제조가 완성된 이후에 본 발명에 따른 자동차용 배기가스 배출 유도장치(100)를 설치하고자 하는 경우에는, 도14에 도시된 바와 같이, 소음기로부터 배기관(9')을 횡방향으로 휘게 연장한 상태에서 배기가스 배출유도장치(100)를 연결하고, 주행풍 흡입셋(110)의 주행풍 유도관(114)을 배기가스 배출유도장치(100)의 유도관 연결구(123)와 연결하여 설치하는 것에 의하여, 배기가스 배출유도장치(100)의 설치를 용이하게 할 수 있다.
주행실험
- 실험방법
승용차(도15) 및 1톤 트럭(도16)의 연료통에 연료를 연료주입구 높이까지 가득 채운 후 중부내륙고속도로 구간을 동일한 속도로 정속주행하여 왕복하고, 연료 소모량과 주행거리 측정하여 본 발명의 배기가스 배출 유도장치 장착 유,무상태의 연비를 비교하였다. 본 발명에 따른 배출 유도기의 장착에 따른 연비 절감효과 비교 표는 표1에 나타난 바와 같다.
차수 차종 주행구간 거리(km) 본발명
장착유무
소모연료
(ℓ)
연비
(km/ℓ)

1

승용차
(SONATA)

양평-북상주
287 미장착 20.080 14.292
287 장착 18.305 15.678
연비 비교 9.967% 향상

2

승용차
(SONATA)

양평 - 북상주
287 미장착 20.321 14.130
287 장착 18.974 15.126
연비 비교
3


1톤트럭
(포터II)

양평 - 상주
292 미장착 29.036 10.056
292 장착 25.991 11.235
연비 비교 11.715% 향상
상기 표 1의 실험결과와 승용차인 경우 2회의 실험결과 본 발명에 의한 배기가스 배출 유도장치를 장착하고 주행한 연비가 미장착한 상태의 연비에 비해 각각 9.967%, 8.382% 연비가 향상되었다.
또한, 1톤 트럭인 경우 1회의 실험결과 본 발명에 의한 배기가스 배출 유도장치를 장착하고 주행한 연비가 미장착한 상태의 연비에 비해 11.715% 연비가 향상된 것이 확인되었다.
이는, 승용차에 비해 1톤 트럭의 하체가 높아서 주행풍 흡입셋으로 보다 많은 양의 주행풍이 흡입된 것으로 보여진다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구 범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다. 즉, 비록 명시적으로 도시되거나 설명되지 아니하였다 하여도 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기재사항으로부터 본 발명에 의한 기술적 사상을 포함하는 다양한 형태의 변형을 할 수 있음은 자명하며, 이는 여전히 본 발명의 권리범위에 속한다.
9 : 배기관 100 : 배기가스 배출 유도장치
110 : 주행풍 흡입셋 111 : 포집부
112 : 유입구 113 : 필터
114 : 주행풍 유도관 120 : 배출유도기
121 : 배출유도기 몸체 122 : 배기 연통관
123 : 주행풍 유도관 연결구
124 : 막음판 125 : 혼합가스 배출구
126 : 경사면 127 : 가이드 플레이트
128 : 유도 플레이트 129 : 배출구
130 : 지지구 131 : 주행풍 가이드
132 : 배출유도기 엔드 200 : 에어펌프
300 : 언더커버
F : 배출유도기 엔드 꼭지점
S1,S2,S3,S4 : 배기가스 안내통로
α : 배출유도기 엔드 꼭지점을 중심으로 한 경사면 각도

Claims (14)

  1. 자동차의 배기관에 설치되는 배기가스 배출 유도장치로서,
    자동차 주행시 발생하는 주행풍을 포집하고, 포집된 주행풍을 주행풍 유도관(114)을 통해 안내하는 주행풍 흡입셋(110)과;
    배기관(9)과 연통되어 배기 가스를 통과시키고 서로 다른 축선 방향의 위치에 다수의 배출구(129)가 외주면에 관통 형성되어 상기 배출구(129)를 통해 상기 배기 가스를 배출시키되 상기 배출구(129)가 형성된 제2유도영역의 외면은 돌출부분없이 일정한 단면으로 연장 형성된 배기 연통관(122)과,
    상기 배기 연통관(122)의 내부를 유동하는 상기 배기 가스의 유동 방향에 대하여 뾰족하게 경사지게 형성되면서 상기 배기 연통관(122)의 끝단을 전부 막는 배출유도기 엔드(132)와,
    상기 주행풍 유도관(114)과 연통되는 주행풍 유도관 연결구(123)의 끝단과 배기 연통관(122)을 감싸는 형태로 형성되고 끝단으로 접근할수록 내경이 점점 좁아져 유입되는 주행풍의 유속이 가속되는 제1유도영역과, 상기 배기 가스가 배출되는 상기 배출구(129)를 감싸는 형태로 상기 배기 연통관(122)을 따라 동일한 내경으로 연장 형성된 제2유도영역을 구비한 유도 커버(121)와,
    상기 배기 연통관(122)의 중심에 근접한 위치에서 배출되는 배기 가스는 상기 배기 연통관(122)의 끝단에 근접한 위치의 배출구(129)를 통해 배출되고, 상기 배기 연통관(122)의 중심으로부터 반경 방향으로 멀리 떨어진 위치에서 배출되는 배기 가스는 상기 배기 연통관(122)의 끝단으로부터 멀리 떨어진 위치의 배출구(129)를 통해 배출되게, 상기 배기 연통관(122)를 유동하는 배기 가스를 상기 배출구(129)를 통해 배출되게 안내하되, 상기 배기 연통관(122)의 축선 방향에 대하여 경사지게 형성하여 상기 다수의 배출구(129)로 배기가스를 안내하는 다수의 가이드 플레이트(127)를
    구비하여, 상기 제1유도영역에서 가속된 공기가 상기 제2유도영역을 통과하는 동안에 상기 가이드 플레이트(127)와 상기 배출유도기 엔드(132)에 의해 안내되어 다수의 배출구(129)를 통해 배출되는 배기 가스를 흡입하여 상기 배기 연통관(122)과 상기 유도 커버(121)의 사이로 배기 가스를 배출시키는 배출 유도기(120)를;
    포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 배기가스 배출 유도장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 주행풍 흡입셋(110)은,
    주행풍 유도관(114)의 단부에 상기 주행풍 유도관(114)의 단면적에 비하여 보다 넓은 단면의 주행풍을 포집하는 포집부(111)가 구비되고, 상기 포집부(111)의 유입구(112)에는 이물질 유입을 차단하는 그물망 형태의 필터(113)가 설치된 것을 특징으로 하는 자동차용 배기가스 배출 유도장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 포집부(111)는 지면과 수평한 방향으로 다수가 설치된 것을 특징으로 하는 자동차용 배기가스 배출 유도장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 주행풍 흡입셋(110) 전방 자동차 하부에는,
    한 쌍의 판으로 전방이 벌어진 형태로 주행풍 가이드(131)가 설치된 것을 특징으로 하는 자동차용 배기가스 배출 유도장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 배출유도기 유도 커버(121)의 일 측에는 막음판(124)이 형성되고, 배기 연통관(122) 및 주행풍 유도관 연결구(123)가 상기 막음판(124)을 관통하여 배출유도기 몸체 내부로 연결되도록 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 배기가스 배출 유도장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 배출구(129)는,
    제2유도영역에 걸쳐 다수의 배출구(129)가 링 형태로 성형되어 서로 소정 간격 이격되어 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 배기가스 배출 유도장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    자동차의 하부에는 저면이 평편한 언더커버(300)가 체결되고, 상기 주행풍 흡입셋(110)은 언더커버(300)에 설치된 것을 특징으로 하는 자동차용 배기가스 배출 유도장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 배기관(9)에는 배기가스를 흡입하여 외부로 강제 배출시키는 에어펌프(200)가 설치된 것을 특징으로 하는 자동차용 배기가스 배출 유도장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 에어펌프(200)는 자동차 주행속도에 따라 온/오프되는 컨트롤러에 의해 제어되도록 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 배기가스 배출 유도장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 배기 연통관(122)의 단면적은 제2유도영역의 혼합가스 배출구(125) 단면적의 1.0배 내지 1.5배로 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 배기가스 배출 유도장치.
  11. 제 1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주행풍 흡입셋(110)은 2개 이상의 주행풍 유도관을 구비한 것을 특징으로 하는 자동차용 배기가스 배출 유도장치.
  12. 제 1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가이드 플레이트(127)에 의하여 형성되는 안내 유로(S1, S2, S3, S4)는 입구(Ai)의 단면적에 비하여 출구(Ao)의 단면적이 동일하거나 보다 크게 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 배기가스 배출 유도장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 배출구(129)에는 배기 연통관(122)과 평행한 유도 플레이트(128)가 후방으로 연장 형성됨으로써, 상기 배출구(129)를 통해 배출되는 배기가스가 혼합가스 배출구(125)로 유동하는 배기가스와 평행한 방향으로 유동이 유도하는 것을 특징으로 하는 자동차용 배기가스 배출 유도장치.
  14. 삭제
KR1020150125269A 2015-09-04 2015-09-04 배기가스의 배출을 촉진시키는 자동차용 배기가스 배출 유도장치 KR101707555B1 (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150125269A KR101707555B1 (ko) 2015-09-04 2015-09-04 배기가스의 배출을 촉진시키는 자동차용 배기가스 배출 유도장치
JP2018511091A JP6929271B2 (ja) 2015-09-04 2016-08-25 排気ガスの排出を促進する自動車用排気ガス排出誘導装置
CN201680051167.8A CN107923297B (zh) 2015-09-04 2016-08-25 促进废气排出的汽车用废气排出诱导装置
US15/314,526 US9835075B2 (en) 2015-09-04 2016-08-25 Exhaust gas discharge inducing apparatus for vehicle
PCT/KR2016/009407 WO2017039222A1 (ko) 2015-09-04 2016-08-25 배기가스의 배출을 촉진시키는 자동차용 배기가스 배출 유도장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150125269A KR101707555B1 (ko) 2015-09-04 2015-09-04 배기가스의 배출을 촉진시키는 자동차용 배기가스 배출 유도장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101707555B1 true KR101707555B1 (ko) 2017-02-27

Family

ID=58188971

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150125269A KR101707555B1 (ko) 2015-09-04 2015-09-04 배기가스의 배출을 촉진시키는 자동차용 배기가스 배출 유도장치

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9835075B2 (ko)
JP (1) JP6929271B2 (ko)
KR (1) KR101707555B1 (ko)
CN (1) CN107923297B (ko)
WO (1) WO2017039222A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10150438B2 (en) * 2017-05-03 2018-12-11 Nissan North America, Inc. Rear exhaust finisher assembly

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR930016641A (ko) 1991-05-27 1993-08-26 이대성 내연기관의 배기촉진장치
JPH05256140A (ja) * 1991-05-27 1993-10-05 Dae-Sung Lee 内燃機関の排気促進装置
KR19980024310U (ko) * 1996-10-31 1998-07-25 박병재 배기 파이프 구조
KR200237019Y1 (ko) * 2001-04-11 2001-10-11 하종섭 자동차의 배기장치
KR20080071839A (ko) * 2007-01-31 2008-08-05 천순규 배기증가수단

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5282361A (en) * 1991-05-27 1994-02-01 Sung Lee D Device for facilitating exhaust action of an internal combustion engine
US6167700B1 (en) * 1999-04-28 2001-01-02 Jeff Lampert Exhaust system for an internal combustion engine
US20050205355A1 (en) * 2004-03-17 2005-09-22 Shin-Seng Lin Tailpipe of automotive vehicle
US7461506B2 (en) * 2006-09-21 2008-12-09 Gm Global Technology Operations, Inc. Exhaust gas cooler
US7628012B2 (en) * 2007-10-12 2009-12-08 International Truck Intellectual Property Company, Llc Exhaust temperature reduction device for aftertreatment devices
AU2008263189A1 (en) 2007-05-25 2008-12-18 Refaat Kammel System and method for the treatment of diesel exhaust particulate matter
CN103635668A (zh) * 2011-04-29 2014-03-12 火星工程有限公司 可节流排放文氏管
KR101389913B1 (ko) * 2011-12-13 2014-05-09 삼인상사(주) 기압 차를 이용한 배출가스 토출 장치 및 그 배출가스 토출 장치가 구비된 배기구

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR930016641A (ko) 1991-05-27 1993-08-26 이대성 내연기관의 배기촉진장치
JPH05256140A (ja) * 1991-05-27 1993-10-05 Dae-Sung Lee 内燃機関の排気促進装置
KR19980024310U (ko) * 1996-10-31 1998-07-25 박병재 배기 파이프 구조
KR200237019Y1 (ko) * 2001-04-11 2001-10-11 하종섭 자동차의 배기장치
KR20080071839A (ko) * 2007-01-31 2008-08-05 천순규 배기증가수단

Also Published As

Publication number Publication date
US9835075B2 (en) 2017-12-05
CN107923297A (zh) 2018-04-17
JP6929271B2 (ja) 2021-09-01
US20170198623A1 (en) 2017-07-13
WO2017039222A1 (ko) 2017-03-09
CN107923297B (zh) 2020-04-21
JP2018527510A (ja) 2018-09-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7093589B2 (en) Apparatus for increasing induction air flow rate to a turbocharger
CN110359985B (zh) 用于将气体导入到内燃机的废气流中的气体/气体混合器
CN101415916B (zh) 车辆的废气排放装置
CN103114892A (zh) 用于在气流内混合液体的组件
CN101173623A (zh) 发动机用排气系统
JP2008518157A (ja) 車両用排気装置
US20130239557A1 (en) Apparatus for removing exhaust gas pressure and preventing backflow of exhaust gas
CN104832256A (zh) 双层混合管及其排气处理装置
JP5104960B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
CN101086219A (zh) 内燃机排气流导向器兼催化剂安装支架
KR101707555B1 (ko) 배기가스의 배출을 촉진시키는 자동차용 배기가스 배출 유도장치
CN201021648Y (zh) 一种新型汽车发动机进气系统的阻抗复合式消声系统
CN101636561A (zh) 排气净化装置
US20150377192A1 (en) Exhaust ejector tube for engine system
KR200468069Y1 (ko) 차량용 서브 머플러 구조
CN111441886A (zh) 一种可降噪除尘的车载发电机组进排气装置
KR100893904B1 (ko) 오리피스 벤츄리관을 이용한 배압저감장치
CN112145255A (zh) 一种曲轴箱通风系统
KR102111090B1 (ko) 노즐구조가 적용된 자동차용 흡기 매니폴드
KR102425876B1 (ko) 먼지 저감 장치
US11732633B2 (en) Exhaust discharge system
JPH0874557A (ja) マフラ
JPS60198319A (ja) 二次空気供給装置
KR200261546Y1 (ko) 자동차 배가스 배출 촉진 장치
KR20240057594A (ko) 엔진배관 유속 증대장치

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200209

Year of fee payment: 4