KR101911535B1 - The activated apparatus of feul for vehicle used engine - Google Patents
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Abstract
내연기관 엔진의 흡입계통인 에어크리너의 내부에 가늘고 예리한 선단을 가지는 탄소섬유 다발로 마련되는 방전전극을 설치하고, 저온플라즈마 발생기에서 플라즈마 발생에 필요한 고전압을 공급받은 방전전극을 통해 에어크리너 내부에 진입된 공기를 이온 해리시켜 줌으로써 반응성이 좋은 플라즈마 활성기를 생성하고 이 활성기를 엔진의 연소실에 공급할 수 있게 구성되는 내연기관 엔진의 연소 활성장치가 개시된다.A discharge electrode provided with a carbon fiber bundle having a thin and sharp tip at the inside of an air cleaner as a suction system of an internal combustion engine is provided and a low temperature plasma generator is provided inside the air cleaner through a discharge electrode supplied with a high voltage necessary for plasma generation A combustion activated device of an internal combustion engine is disclosed which is configured to generate plasma reactors with good reactivity by ion-dissociating air that has been supplied to the combustion chamber of the engine and to supply the activated groups to the combustion chamber of the engine.
Description
본 발명은 내연기관 엔진의 연소 활성장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내연기관 엔진의 흡입계통인 에어크리너의 내부에 가늘고 예리한 선단을 가지는 탄소섬유 다발로 마련되는 방전전극을 설치하고, 저온플라즈마 발생기에서 플라즈마 발생에 필요한 고전압을 공급받은 방전전극을 통해 에어크리너 내부에 진입된 공기를 이온 해리시켜 줌으로써 반응성이 좋은 플라즈마 활성기를 생성하고 이 활성기를 엔진의 연소실에 공급할 수 있게 구성되는 내연기관 엔진의 연소 활성장치에 관한 것이다.The present invention relates to a combustion activating device for an internal combustion engine, and more particularly, to a method of operating a combustion activating device for an internal combustion engine by providing a discharge electrode provided with a carbon fiber bundle having a thin and sharp tip in an air cleaner, Which is configured to generate plasma reactors having good reactivity by ion dissociating the air that has entered the air cleaner through the discharge electrode supplied with a high voltage necessary for plasma generation, and to supply the plasma activator to the combustion chamber of the engine, Active device.
내연기관은 대부분의 엔진이 흡입, 압축, 연소, 배기의 4행정을 거쳐 동력을 발생한다. In an internal combustion engine, most engines generate power through four strokes of suction, compression, combustion, and exhaust.
그리고 엔진에서 연료를 연소하기 위하여, 피스톤으로 연료와 공기의 혼합기를 압축하는 과정에서, 혼합기는 열이 발생되며 이 열에너지에 의하여 연료의 결합선이 붕괴되며 각각의 탄화수소(HC)로 분해된다. 이때 혼합기에 압축을 더해주거나 불꽃을 주게 되면 분해된 수소와 산소가 착화되거나 불꽃을 만나 연소되기 시작되고 연소되는 큰 열에너지에 의하여 카본과 결합을 실시하여 일산화탄소(CO)로 결합이 진전이 된다. 이때 산소가 충분하다면 이산화탄소(CO2)로 진전되어 완벽한 연료의 연소 결과를 낳게 되나 산소가 충분하지 못하면 진전이 멈추게 되며 일산화탄소와 같은 인체에 유해한 가스의 매연이 발생되어, 엔진은 출력은 감소되고 연료의 소비는 증가되는 결과를 초래하게 된다.In the course of compressing the mixture of fuel and air into the piston in order to burn the fuel in the engine, heat is generated in the mixer, and the bond line of the fuel is collapsed by the heat energy and decomposed into hydrocarbons (HC). At this time, when the mixture is compressed or given a flame, the decomposed hydrogen and oxygen are ignited, or the flame is ignited and burned, and the carbon is bonded to the carbon by the large thermal energy, and the carbon monoxide (CO) If oxygen is sufficient, it will be promoted to carbon dioxide (CO2), resulting in a complete combustion of the fuel, but if the oxygen is insufficient, the evolution will stop and the gas will produce harmful gases such as carbon monoxide, Consumption will increase.
즉, 상술한 현상은 결국 연료의 공급에 비례하여 상대적으로 공기가 부족한 것이 원인이 되는데, 더욱 구체적으로 보면 연소에 참여하는 산소 성분이 부족하여 그 진전이 멈추게 되는 것이다. 따라서, 상술한 현상을 타계하기 위해 흡입되는 공기의 충진율을 높이기 위한 방법으로는, 터보챠져로 공기를 압축하거나 인터쿨러를 통해 냉각시켜 공기의 밀도를 높이거나 회오리바람을 일으키는 싸이클론 구조의 흡기구조를 이용하여 밀도를 높이는 등의 다양한 방법이 적용되고 있다.That is, the above-described phenomenon is caused by the relative lack of air in proportion to the supply of the fuel, and more specifically, the oxygen content is insufficient to participate in the combustion so that the progress of the combustion is stopped. Therefore, as a method for increasing the filling rate of the air sucked to overcome the above-mentioned phenomenon, there is a method of increasing the density of the air or causing a whirlwind by compressing the air or cooling the air through the intercooler with the turbocharger, Various methods such as increasing the density by using the method are applied.
그러나, 상술한 종래의 방법은 대기환경 오염 등과 같은 환경적 요인으로 인한 배출가스 후처리 장치의 의무 장착을 통해 배기의 유속저항 증가로 배기 압력이 높게 형성될 수밖에 없는 구조로 되어 있기 때문에, 배기의 원활한 배출 없이는 일반적인 흡기의 구조로는 흡기효율 향상에 한계가 있을 수밖에 없는 문제가 있었다. 즉, 내연기관은 공급되는 연료를 연소시키기 위하여 충분한 공기의 공급을 통해 산소가 균일하게 분포되는 조건에서 설계되어 있지만 연료와 공기의 늦은 혼합이나, 가속 감속 변속 시와 같은 급격한 운전 동안에는 공기와 연료의 비율을 유지하는데 어려움이 있어 실제로는 정확하게 실현되지 않는 것이 지금의 현실이다. However, the above-described conventional method has a structure in which the exhaust pressure is high due to the increase of the flow rate resistance of the exhaust gas through the obligatory mounting of the exhaust gas after-treatment apparatus due to environmental factors such as pollution of the atmospheric environment, There is a problem that the intake efficiency can not be improved by a general intake structure without smooth exhaustion. That is, the internal combustion engine is designed in such a manner that the oxygen is uniformly distributed through the supply of sufficient air to combust the supplied fuel, but the air and the fuel are mixed during the rapid mixing operation such as the slow mixing of fuel and air, It is a reality now that it is difficult to maintain the ratio and it is not actually realized accurately.
이에, 등록특허 제224505호 및 등록실용신안 제386084호에는 엔진에 공급되는 공기의 양도 중요하지만 공기의 물성을 변화시켜 연료의 연소 효율을 증가하기 위해, 고전압 발생기를 이용하여 음이온이나 오존 등을 발생시켜 실린더 내부에 공급하는 장치들이 개시되고 있다.Therefore, in order to increase the combustion efficiency of the fuel by changing the physical properties of the air, an anion or ozone is generated using a high voltage generator in the registered patent No. 224505 and registered utility model No. 386084, although the amount of air supplied to the engine is important. To the inside of the cylinder.
하지만, 종래의 기술은 침상전극을 통한 코로나 방전을 위한 전극과 그 장치들을 내연기관 흡입구의 관로 상에 설치되어 있고, 코로나 방전 전극은 금속의 침상 전극과 상대 전극 역시 타공된 금속의 평판 형 전극을 사용하기 때문에, 강한 코로나 방전 발생에는 용이하지만 전압이 증가하거나 불순물이 존재하면서 상대 전극과의 거리가 가까워지면 돌출부의 전류가 높아지게 되어 그 부위만 아크 방전이 발생하게 되며 플라즈마 발생은 어렵게 되는 문제점이 있었다.However, in the related art, an electrode for corona discharge through a needle electrode and its devices are installed on the channel of the internal combustion engine intake port, and the corona electrode and the counter electrode of the metal are also made of a plate- It is easy to generate a strong corona discharge. However, if the voltage increases or the impurity is present and the distance from the counter electrode is shortened, the current of the protruding portion becomes high, so that arc discharge occurs in that portion and plasma generation becomes difficult .
또한, 상술한 금속의 침상형 방전 전극은 장시간 고압방전을 하게 됨으로써 침의 선단 부분이 먼지와 미연소 가스의 흡착 및 마모로 인해 방전이 잘 이루어지지 않는 문제점이 있고, 흡기구의 좁은 관로에 설치된 방전장치들은 흡기저항을 유발할 수 있어 공기량을 측정하는 에어플러워센서 등에 영향을 주기 때문에, 연료량을 조정하는 ECU의 전자제어에 혼란을 초래하여 부조를 일으킬 수 있는 문제점이 있었다.In addition, since the needle-shaped discharge electrode of the metal is subjected to high-pressure discharge for a long time, the leading end portion of the needle has a problem that the discharge is not performed well due to the adsorption and wear of dust and unburned gas. The devices may cause intake resistance, which affects an air plume sensor for measuring the amount of air. Therefore, there is a problem in that electronic control of the ECU for adjusting the amount of fuel may cause confusion and cause a collision.
본 발명의 목적은 내연기관 엔진의 흡입계통인 에어크리너의 내부에 가는 탄소섬유 다발로 마련되는 방전전극을 설치하고, 저온플라즈마 발생기에서 플라즈마 발생에 필요한 고전압을 공급받은 방전전극을 통해 에어크리너 내부에 진입된 공기를 이온 해리시켜 줌으로써 반응성이 좋은 플라즈마 활성기를 생성하고 이 활성기를 엔진의 연소실에 공급할 수 있게 구성되어, 연료와의 조연성과 산화력을 높이고 피스톤과 실린더 밸브의 마찰손실을 감소함과 동시에 증강된 엔진의 출력을 도출되고 매연과 소음은 감소되는 내연기관 엔진의 연소 활성장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an air cleaner in which a discharge electrode provided with a bundle of fine carbon fibers is provided in an air cleaner as an intake system of an internal combustion engine and a high- It is possible to generate plasma reactors with good reactivity by ion dissociating the incoming air and to supply the activator to the combustion chamber of the engine so as to increase the coherence and oxidation power with the fuel and reduce the frictional loss between the piston and the cylinder valve, The output of the engine is derived and the smoke and noise are reduced.
상기 본 발명의 목적은 엔진의 동력을 전달받아 전기를 발생시키는 제너레이터와, 상기 제너레이터에서 발생된 전기를 축전하여 전원을 공급하는 축전지와, 상기 축전지의 전원을 공급받아 저온 플라즈마 발생에 필요한 고전압을 발생시키는 저온 플라즈마발생기와, 상기 축전지와 저온 플라즈마발생기 사이에 설치되되, 엔진의 가동 시에 상기 축전지를 충전하기 위한 충전전압이 발생될 때만 폐로(ON)되어 상기 축전지의 전원을 상기 저온 플라이즈마발생기에 공급하는 스위칭장치와, 내연기관 엔진의 흡입계통인 에어크리너의 챔버실에 설치되되, 상기 저온 플라즈마발생기로부터 고전압를 공급받아, 가늘고 예리한 선단을 가지는 탄소섬유 다발로 마련되는 방전전극을 통해, 챔버실 내부로 진입되는 공기를 저온 플라즈마 방전시켜 이온 해리시켜줌으로써 반응성이 좋은 활성기를 생성하고, 상기 활성기를 엔진의 연소실에 공급하게 구성되는 플라즈마 반응수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 내연기관 엔진의 연소 활성장치를 제공함으로써 달성될 수 있다.The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a power generation apparatus and a power generation method for a power generation system, which are capable of generating electricity by receiving power from an engine, a battery for storing power generated by the generator, A low temperature plasma generator which is provided between the battery and the low temperature plasma generator and is turned on only when a charging voltage for charging the storage battery is generated at the time of operation of the engine to supply power of the storage battery to the low temperature plasma generator And a discharge electrode provided in a chamber chamber of an air cleaner as a suction system of the internal combustion engine and supplied with a high voltage from the low temperature plasma generator and provided with a carbon fiber bundle having a thin and sharp tip, Air is discharged by low-temperature plasma discharge to dissociate ions As it may be generated for a good reactive and active groups, achieved by providing an active device of an internal combustion engine combustion engine that the activator is configured to include a plasma reaction means configured to supply the combustion chamber of the engine characterized.
여기서, 상기 플라즈마 반응수단은, 상기 챔버실에 설치되고 챔버실 내부로 진입되어 이동되는 공기의 이동 경로 상에 구성되되, 전방에는 입구가 형성되고 후방에는 출구가 형성되는 원통형의 케이싱과, 상기 케이싱의 후단에 방사형으로 다수개 배치되되, 상기 입구의 중앙부분으로 절곡 형성되는 지지대와, 상기 외면이 지지대의 단부에 각각 지지되어 상기 케이싱의 입구에 설치되되, 후단부에 상기 저온 플라즈마발생기와 연결되는 고압리드선이 결합되고 전단부에 전극설치부가 형성되는 소켓과, 상기 소켓의 전극설치부에 결합 고정되되 상기 고압리드선과 전기적으로 연결되는 가늘고 예리한 선단을 가지는 탄소섬유 묶음이 다발로 마련되는 방전전극으로 구성되는 카본섬유전극부와, 원통형으로 마련되어 상기 케이싱의 내면에 설치되고 상기 저온 플라즈마발생기와 고압리드선을 통해 연결되어, 상기 카본섬유전극부와 함께 상기 저온 플라즈마발생기로부터 고전압을 공급받아, 챔버실 내부로 진입되는 공기를 저온 플라즈마 방전시켜 이온 해리시켜줌으로써 반응성이 좋은 활성기를 생성하는 원통전극부를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.The plasma reaction means includes a cylindrical casing provided in the chamber chamber and formed on the movement path of the air that moves into the chamber chamber to move and has an inlet formed at the front side and an outlet formed at the rear side, And a plurality of radially disposed rear ends of the casing, wherein the supporting rods are bent at a central portion of the inlet, and the outer surfaces are respectively supported at ends of the rods to be connected to the inlet of the casing and connected to the low- And a discharge electrode having a bundle of carbon fiber bundles each having a narrow and sharp tip electrically connected to the high voltage lead wire, the discharge electrode being coupled to the electrode mounting portion of the socket, A carbon fiber electrode portion provided on the inner surface of the casing, Temperature plasma generator and a high-pressure lead wire, receives a high voltage from the low-temperature plasma generator together with the carbon fiber electrode unit, discharges low temperature plasma into the chamber chamber, And a cylindrical electrode portion which is made of a conductive material.
그리고, 상기 원통전극부는, 원통형의 스테인리스관 전극과, 상기 스테인리스관 전극의 내면에 마련되는 원통형의 티타늄코팅층과, 상기 스테인리스관 전극의 외면에 마련되고, 외면이 케이싱의 내면에 결합되는 원통형의 고무자석관을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.The cylindrical electrode portion includes a cylindrical stainless steel tube electrode, a cylindrical titanium coating layer provided on the inner surface of the stainless steel tube electrode, a cylindrical rubber layer provided on the outer surface of the stainless steel tube electrode and having an outer surface bonded to the inner surface of the casing It is preferable that it is constituted by including a magnet tube.
그리고, 상기 플라즈마 반응수단은, 상기 챔버실에 설치되고 챔버실 내부로 진입되는 공기의 이동 경로 상에 구성되되, 중앙 부분에 전선통과공이 형성되는 설치판과, 상기 설치판의 상면 양단부에 각각 설치되고 일측에 상기 전선통과공을 통해 저온 플라즈마발생기와 연결되는 고압리드선이 결합되고 상단부에 전극설치부가 형성되는 소켓과, 상기 소켓의 전극설치부에 결합 고정되되 상기 고압리드선과 전기적으로 연결되는 가늘고 예리한 선단을 가지는 탄소섬유 묶음이 다발로 마련되는 방전전극으로 구성되어, 챔버실 내부로 진입되는 공기를 저온 플라즈마 방전시켜 이온 해리시켜줌으로써 반응성이 좋은 활성기를 생성하는 한쌍의 카본섬유전극부를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.The plasma reaction means may include an installation plate provided on the movement path of the air that is installed in the chamber chamber and entering the chamber chamber and having a wire passage hole formed in a central portion thereof, And a high pressure lead wire connected to the low temperature plasma generator through the wire passage hole at one side thereof and having an electrode mounting portion formed at an upper end thereof; And a pair of carbon fiber electrode parts composed of a discharge electrode provided with a bundle of carbon fiber bundles each having a tip end and generating an active agent with good reactivity by ion-dissociating the air entering into the chamber chamber by low temperature plasma discharge .
그리고, 상기 플라즈마 반응수단은, 상기 챔버실에 마련되고 챔버실 내부로 진입되는 공기의 이동 경로 상에 설치되되, 하면에 저온 플라즈마발생기와 연결되는 고압리드선이 결합되는 결합부가 마련되고 상면에 격자점 형태로 배치되는 소켓홈이 형성된 전극기판과, 상기 소켓홈에 가늘고 예리한 선단을 가지는 탄소섬유 묶음이 각각 삽입되어 전극기판의 상면에서 상측으로 돌출되게 격자 형태로 배치되는 방전전극으로 마련되되, 상기 방전전극은 각각 소켓홈의 하부에서 투입되는 고압리드선과 전기적으로 연결되게 구성되는 격자점 방전전극부와, 상기 전극기판의 양단에서 상측으로 연장되게 결합되는 한쌍의 지지판과, 상기 지지판의 상단에 양단이 결합 고정되고 상기 저온 플라즈마발생기와 고압리드선을 통해 연결되되, 가는 탄소섬유 묶음이 격자형으로 배치되어 방전전극을 형성하고 상기 격자점 방전전극부와 함께 상기 저온 플라즈마발생기로부터 고전압을 공급받아, 챔버실 내부로 진입되는 공기를 저온 플라즈마 방전시켜 이온 해리시켜줌으로써 반응성이 좋은 활성기를 생성하는 망형 방전전극부를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.The plasma reaction means is provided in the chamber chamber on the movement path of the air entering the chamber chamber and has a coupling portion for coupling a high pressure lead wire connected to the low temperature plasma generator to a lower surface thereof, And a discharge electrode arranged in a lattice shape so as to protrude upward from an upper surface of the electrode substrate with a bundle of carbon fibers each having a sharp and sharp tip end inserted into the socket groove, A pair of support plates extending upward from both ends of the electrode substrate, and a pair of support plates disposed on both ends of the support plate, And is connected to the low-temperature plasma generator through a high-pressure lead wire, and a thin carbon fiber bundle Temperature plasma generator together with the lattice point discharge electrode unit to discharge ions into the chamber chamber at a low-temperature plasma discharge to ion-dissociate the plasma, And a mesh-type discharge electrode unit for generating a mesh-type discharge electrode.
본 발명에 따른 내연기관 엔진의 연소 활성장치는 내연기관 엔진의 흡입계통인 에어크리너의 내부에 가는 탄소섬유 다발로 마련되는 방전전극을 설치하고, 저온플라즈마 발생기에서 고전압을 공급받은 방전전극을 통해 에어크리너 내부에 진입된 공기를 플라즈마 방전시켜 이온 해리시켜줌으로써 반응성이 좋은 활성기를 생성할 수 있다는 효과가 있다. The combustion activating device of the internal combustion engine according to the present invention includes a discharge electrode provided with a bundle of fine carbon fibers inside an air cleaner as a suction system of an internal combustion engine, The air entering the inside of the cleaner is discharged by plasma discharge to generate an active agent with good reactivity.
또한, 본 발명에 따른 내연기관 엔진의 연소 활성장치는 챔버실에서 생성된 플라즈마 활성기를 엔진의 연소실에 공급할 수 있게 구성되어, 연료와의 조연성과 산화력을 높여 연소의 효율이 향상되고, 피스톤과 실린더 밸브 등의 마찰 표면부에 이온 증착의 윤활효과를 주어 피스톤과 실린더 밸브의 마찰손실을 감소함으로써 엔진의 출력이 증대되고 매연과 소음은 감소되어 결과적으로 보다 적은 연료의 공급으로 증강된 엔진의 출력을 도출하여 연비가 개선되는 효과가 있다.Further, the combustion activating device of the internal combustion engine according to the present invention is configured to be capable of supplying the plasma activator generated in the chamber chamber to the combustion chamber of the engine, thereby improving the combustion and oxidizing power with the fuel and improving the combustion efficiency, The lubrication effect of the ion deposition on the friction surface of the valve or the like reduces friction loss between the piston and the cylinder valve, thereby increasing the output of the engine and reducing the soot and noise. As a result, And the fuel efficiency is improved.
도 1은 본 발명에 따른 내연기관 엔진의 연소 활성장치의 단면도,
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 내연기관 엔진의 연소 활성장치에서 바람직한 플라즈마 반응수단의 일 실시예를 설명하기 위한 도면,
도 4 및 도 5은 본 발명에 따른 내연기관 엔진의 연소 활성장치에서 바람직한 플라즈마 반응수단의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면,
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 내연기관 엔진의 연소 활성장치에서 바람직한 플라즈마 반응수단의 또 다른 실시예를 설명하기 위한 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a cross-sectional view of a combustion activating device of an internal combustion engine according to the present invention,
FIG. 2 and FIG. 3 are views for explaining an embodiment of a preferable plasma reaction means in a combustion activation apparatus of an internal combustion engine according to the present invention,
4 and 5 are diagrams for explaining another embodiment of the plasma reaction means preferred in the combustion activation apparatus of the internal combustion engine according to the present invention,
6 and 7 are diagrams for explaining another embodiment of the plasma reaction means preferable in the combustion activation apparatus of the internal combustion engine according to the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 내연기관 엔진의 연소 활성장치를 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a combustion activating device of an internal combustion engine according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
첨부된 도1은 본 발명에 따른 내연기관 엔진의 연소 활성장치의 단면도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 내연기관 엔진의 연소 활성장치에서 바람직한 플라즈마 반응수단의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이며, 도 4 및 도 5은 본 발명에 따른 내연기관 엔진의 연소 활성장치에서 바람직한 플라즈마 반응수단의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이고, 도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 내연기관 엔진의 연소 활성장치에서 바람직한 플라즈마 반응수단의 또 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 1 is a cross-sectional view of a combustion activating device of an internal combustion engine according to the present invention, and FIGS. 2 and 3 are schematic views for explaining an embodiment of a preferred plasma reaction means in a combustion activating device of an internal combustion engine according to the present invention. FIGS. 4 and 5 are views for explaining another preferred embodiment of the plasma reaction means in the combustion activating apparatus of the internal combustion engine according to the present invention, and FIGS. 6 and 7 are views showing the internal combustion engine Fig. 7 is a view for explaining another preferred embodiment of the plasma reaction means in the combustion activation device. Fig.
첨부된 도면을 참고하면, 본 발명에 따른 내연기관 엔진의 연소 활성장치는 제너레이터(100), 축전지(200), 저온 플라즈마발생기(300), 스위칭장치(400) 및 플라즈마 반응수단(500)을 포함한다.The combustion activation apparatus of the internal combustion engine according to the present invention includes a
상기 제너레이터(100)는 엔진(10)의 동력을 전달받아 전기를 발생시키는 역활을 수행한다. 상기 제너레이터(100)는 별도의 제너레이터를 설치하여 연소 활성장치를 이용할 수 있지만, 자동차에 설치된 제너레이터를 이용하여 엔진의 동력을 전달받아 전기를 발생하여 연소 활성장치를 구동시키는 것이 바람직하다.The
상기 축전지(200)는 상기 제너레이터(100)에서 발생된 전기를 축전하여 전원을 공급하게 구성된다. 상기 축전지(200) 또한 별도의 축전지를 설치하여 연소 활성장치를 이용할 수 있지만, 자동차에 설치된 축전지를 이용하여 연소 활성장치에 전원을 공급할게 구성되는 것이 바람직하다.The
상기 저온 플라즈마발생기(300)는 상기 축전지(200)의 전원을 공급받아 고전압을 발생시키게 구성된다. 상기 저온 플라즈마발생기(300)는 에어클리너의 챔버실(20)로 공급된 공기를 방전전극을 통해 이온 해리시키기 위해 고전압을 생성하여 방전전극에 공급하는 것이다. 여기서, 저온 플라즈마발생기(300)에서 고전압을 공급받아 방전전극에서 발생되는 저온 플라즈마는 열보다는 전자 에너지가 더 크기 때문에, 글로우, 코로나, 평형 아크, 더스티, 글라이딩 등의 많은 종류와 특성을 가지고 있다. 즉, 저온 플라즈마는 위력적인 가공할 만한 화염이 발생되나 불이 붙지 않을 정도로 저온이기 때문에 에어클리너(20) 내에서 화재가 발생될 우려가 없으며, 플라즈마 안에서 반응성이 극대화되어 공기의 이온화와 재결합이 활발해지는 장점이 있다.The low-
상기 스위칭장치(400)는 상기 축전지(200)와 저온 플라즈마발생기(300) 사이에 설치되되, 엔진(10)의 가동 시에 상기 축전지(200)를 충전하기 위한 충전전압이 발생될 때만 폐로(ON)되어 상기 축전지(200)의 전원을 상기 저온 플라이즈마발생기(300)에 공급하게 구성된다. 즉, 상기 스위칭장치(400)는 작동전압이 13.5V 이상의 전압이 걸려야 작동을 하기 시작하며, 따라서 엔진(10)이 가동하지 않을 시에는 개로(OFF)되어 작동하지 않고, 엔진(10) 가동 시에 축전지를 충전하기 위해 13.5V 이상의 충전전압이 발생될 때 폐로(ON)되어 가동되는 자동회로의 모듈로 구성된다. 따라서, 본 발명에 따른 연소 활성장치는 상기 스위칭장치를 통해 엔진의 가동시에만 작동되게 구성된다.The
상기 플라즈마 반응수단(500)은 내연기관 엔진의 흡입계통인 에어크리너의 챔버실(20)에 설치된다. 그리고, 플라즈마 반응수단(500)은 상기 저온 플라즈마발생기(300)로부터 고전압를 공급받아, 가늘고 예리한 선단을 가지는 탄소섬유 다발로 마련되는 방전전극을 통해, 챔버실(20) 내부로 진입되는 공기를 저온 플라즈마 방전시켜 이온 해리시켜줌으로써 반응성이 좋은 활성기를 생성하고, 상기 활성기를 엔진(10)의 연소실에 공급하게 구성된다. 본 발명에 따르면, 상기 플라즈마 반응수단(500)에 적용되는 방전전극은 종래와 같이 금속의 침상형 방전전극의 단점을 탈피하여, 가늘고 예리한 선단을 가지는 탄소섬유 다발로 마련되는 방전전극을 사용하기 때문에, 하전 효과가 높고 기계적 강도와 화학적 안정성이 뛰어나고 불순물이 발생되지 않기 때문에 에어클리너 챔버실 내부에서 저온 플라즈마를 통한 공기의 반응성이 극대화되어 공기의 이온화가 활발히 이루어지게 된다.The plasma reaction means 500 is installed in the
여기서, 상기 플라즈마 반응수단(500)은 가늘고 예리한 선단을 가지는 탄소섬유 다발로 마련되는 방전전극을 사용하되 다양한 구조를 가지게 구성될 수 있다.Here, the
먼저, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 플라즈마 반응수단은 상기 챔버실(20)에 설치되고 챔버실 내부로 진입되어 이동되는 공기의 이동 경로 상에 구성되되, 전방에는 입구(511a)가 형성되고 후방에는 출구(511b)가 형성되는 원통형의 케이싱(511)과, 상기 케이싱(511)의 후단에 방사형으로 다수개 배치되되, 상기 입구(511a)의 중앙부분으로 절곡 형성되는 지지대(512)와, 상기 외면이 지지대(512)의 단부에 각각 지지되어 상기 케이싱(511)의 입구에 설치되되, 후단부에 상기 저온 플라즈마발생기(300)와 연결되는 고압리드선(L)이 결합되고 전단부에 전극설치부(513a)가 형성되는 소켓(513)과, 상기 소켓의 전극설치부(513a)에 결합 고정되되 상기 고압리드선(L)과 전기적으로 연결되는 가늘고 예리한 선단을 가지는 탄소섬유 묶음이 다발로 마련되는 방전전극(514a)으로 구성되는 카본섬유전극부(514)와, 원통형으로 마련되어 상기 케이싱(511)의 내면에 설치되고 상기 저온 플라즈마발생기(300)와 고압리드선(L)을 통해 연결되어, 상기 카본섬유전극부(514)와 함께 상기 저온 플라즈마발생기(300)로부터 고전압을 공급받아, 챔버실(20) 내부로 진입되는 공기를 저온 플라즈마 방전시켜 이온 해리시켜줌으로써 반응성이 좋은 활성기를 생성하는 원통전극부(515)를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 케이싱(511)의 외면에는 챔버실(20) 내부에 고정적으로 설치할 수 있도록 고정부재(516)가 마련되는 것이 바람직하다.2 and 3, the plasma reaction means is installed on the movement path of the air that is installed in the
이와 같이 구성되는 본 실시예에 따른 플라즈마 반응수단은 카본섬유전극부(514)와 원통전극부(515)가 저온 플라즈마발생기로(300)부터 고전압을 공급받아, 챔버실 내부로 진입되는 공기를 저온 플라즈마 방전시켜 이온 해리시켜줌으로써 반응성이 좋은 활성기를 생성한다. 따라서, 본 실시예에 따른 플라즈마 반응수단은 카본섬유전극부(514)가 가늘고 예리한 선단을 가지는 탄소섬유 다발로 마련되는 방전전극(514a)을 사용하기 때문에, 에어클리너 챔버실 내부에서 공기의 반응성이 극대화되어 공기의 이온화가 활발히 이루어지게 되고, 챔버실 내부의 공기를 케이싱 내부로 유입시켜 방전시키기 때문에 플라즈마 방전효율이 향상되는 장점이 있다.In the plasma reactor according to this embodiment, the carbon
여기서, 상기 원통전극부(515)는 원통형의 스테인리스관 전극(515a)과, 상기 스테인리스관 전극(515a)의 내면에 마련되는 원통형의 티타늄코팅층(515b)과, 상기 스테인리스관 전극(515a)의 외면에 마련되고, 외면이 케이싱(511)의 내면에 결합되는 원통형의 고무자석관(515c)을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 스테인리스관 전극(515a)은 저온 플라즈마발생기(300)에서 발생되는 플라즈마를 효율적으로 방출할 수 있고, 상기 티타늄코팅층(515b)은 원통전극부에 강한 내구성을 부여하며, 상기 고무자석관(515c)은 상기 티타늄코팅층의 반도체 역활과 더불어 자화성을 통해 이온풍을 가두고 가속하는 역활로 원통전극부 내에서 보다 높은 이온 효과와 강한 플라즈마풍을 생산한다.The
다음으로, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 플라즈마 반응수단은 상기 챔버실(20)에 설치되고 챔버실 내부로 진입되는 공기의 이동 경로 상에 구성되되, 중앙 부분에 전선통과공(521a)이 형성되는 설치판(521)과, 상기 설치판(521)의 상면 양단부에 각각 설치되고 일측에 상기 전선통과공(521a)을 통해 저온 플라즈마발생기(300)와 연결되는 고압리드선(L)이 결합되고 상단부에 전극설치부(522a)가 형성되는 소켓(522)과, 상기 소켓의 전극설치부(522a)에 결합 고정되되 상기 고압리드선(L)과 전기적으로 연결되는 가늘고 예리한 선단을 가지는 탄소섬유 묶음이 다발로 마련되는 방전전극(523a)으로 구성되어, 챔버실(20) 내부로 진입되는 공기를 저온 플라즈마 방전시켜 이온 해리시켜줌으로써 반응성이 좋은 활성기를 생성하는 한쌍의 카본섬유전극부(530)를 포함하여 구성된다.4 and 5, the plasma reaction means is disposed on the movement path of the air that is installed in the
이와 같이 구성되는 본 실시예에 따른 플라즈마 반응수단은 한쌍의 카본섬유전극부(523)가 저온 플라즈마발생기로부터 고전압을 공급받아, 챔버실(20) 내부로 진입되는 공기를 저온 플라즈마 방전시켜 이온 해리시켜줌으로써 반응성이 좋은 활성기를 생성한다. 따라서, 본 실시예에 따른 플라즈마 반응수단은 카본섬유전극부(523)가 가늘고 예리한 선단을 가지는 탄소섬유 다발로 마련되는 방전전극(523a)을 사용하기 때문에, 에어클리너 챔버실 내부에서 공기의 반응성이 극대화되어 공기의 이온화가 활발히 이루어지게 되고, 간단한 구조를 가지기 때문에 제조가 용이하고 생산단가가 저렴해지는 장점이 있다.In the plasma reactor according to this embodiment, a pair of carbon
마지막으로, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 플라즈마 반응수단은 상기 챔버실(20)에 마련되고 챔버실 내부로 진입되는 공기의 이동 경로 상에 설치되되, 하면에 저온 플라즈마발생기(300)와 연결되는 고압리드선(L)이 결합되는 결합부(531a)가 마련되고 상면에 격자점 형태로 배치되는 소켓홈(531b)이 형성된 전극기판(531)과, 상기 소켓홈(531b)에 가늘고 예리한 선단을 가지는 탄소섬유 묶음이 각각 삽입되어 전극기판(531)의 상면에서 상측으로 돌출되게 격자 형태로 배치되는 방전전극(532a)으로 마련되되, 상기 방전전극(532a)은 각각 소켓홈(531b)의 하부에서 투입되는 고압리드선(L)과 전기적으로 연결되게 구성되는 격자점 방전전극부(532)와, 상기 전극기판(531)의 양단에서 상측으로 연장되게 결합되는 한쌍의 지지판(533)과, 상기 지지판(533)의 상단에 양단이 결합 고정되고 상기 저온 플라즈마발생기(300)와 고압리드선(L)을 통해 연결되되, 가는 탄소섬유 묶음이 격자형으로 배치되어 방전전극을 형성하고, 상기 격자점 방전전극부(532)와 함께 상기 저온 플라즈마발생기(300)로부터 고전압을 공급받아, 챔버실 내부로 진입되는 공기를 저온 플라즈마 방전시켜 이온 해리시켜줌으로써 반응성이 좋은 활성기를 생성하는 망형 방전전극부(534)를 포함하여 구성된다.6 and 7, the plasma reaction means is provided in the chamber chamber 20 and is provided on the path of air to be introduced into the chamber chamber, and a low-temperature plasma generator 300 An electrode substrate 531 provided with an engaging portion 531a to which a high voltage lead line L connected to the electrode plate 531 is coupled and a socket groove 531b disposed on the top surface in a lattice- And the discharge electrodes 532a are respectively provided with socket grooves 531b, and the discharge electrodes 532a are arranged in a lattice shape so as to protrude upward from the upper surface of the electrode substrate 531 with the carbon fiber bundles having sharp ends inserted therein, A grid point discharge electrode unit 532 configured to be electrically connected to the high voltage lead line L inserted in the lower portion of the electrode substrate 531, a pair of support plates 533 coupled to extend upward from both ends of the electrode substrate 531, At the upper end of the support plate 533, And a low-temperature plasma generator 300 is connected to the low-temperature plasma generator 300 through a high-voltage lead line L. A thin carbon fiber bundle is arranged in a lattice form to form a discharge electrode, And a mesh type discharge electrode unit 534 which receives a high voltage from the low temperature plasma generator 300 and discharges low temperature plasma into the chamber chamber by ionic dissociation to thereby generate an active agent with good reactivity.
이와 같이 구성되는 본 실시예에 따른 플라즈마 반응수단은 격자점 방전전극부(532)와 망형 방전전극부(534)가 저온 플라즈마발생기(300)로부터 고전압을 공급받아, 챔버실 내부로 진입되는 공기를 저온 플라즈마 방전시켜 이온 해리시켜줌으로써 반응성이 좋은 활성기를 생성한다. 따라서, 본 실시예에 따른 플라즈마 반응수단은 격자점 방전전극부(532)가 가늘고 예리한 선단을 가지는 탄소섬유 다발로 마련되는 방전전극을 사용하고, 이에 대응되게 다수의 탄소섬유 묶음이 격자형으로 배치된 망형 방전전극부(534)를 사용하기 때문에, 에어클리너 챔버실 내부에서 공기의 반응성이 극대화되어 공기의 이온화가 활발히 이루어지게 되고, 전극기판에 격자형으로 배치되는 방전전극의 갯수를 확장함으로써, 저온 플라즈마의 전극특성으로 인하여 좁게 한정되어온 플라즈마 피크영역을 넓은 플라즈마 반응영역으로 손쉽게 확장하여 사용할 수 있다는 장점이 있다.In the plasma reactor according to this embodiment, the grid point
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 내연기관 엔진의 연소 활성장치의 작동 및 효과를 간단히 살펴본다.Hereinafter, the operation and effect of the combustion activation device of the internal combustion engine according to the present invention will be briefly described.
내연기관 엔진(10)의 기동모터를 작동시켜 시동하면, 엔진이 가동되며 엔진의 동력을 전달받아 제너레이터(100)는 DC 전류를 생산하고 생산된 전기는 축전지(200)에 충전된다. 이때, 상기 축전지(200)에 충전되는 전압은 축전기의 전압보다 높은 전압(13.5V 내지 14.5V)으로 충전을 시작한다.When the starter motor of the
그리고, 제너레이터(100)의 높은 전압 충전으로 인해 축전지(100)는 13.5V의 높은 전압을 유지하며, 저온 플라즈마발생기(300)의 전원 공급장치인 스위칭 장치(400)을 폐로(ON)시켜 저온 플라즈마발생기에 전류를 공급한다.The
그리고, 상기 저온 플라즈마발생기(300)는 고압리드선(L)을 통해 플라즈마 반응수단(500)에 고전압을 공급하여, 플라즈마 반응수단(300)에 설치된 가늘고 예리한 선단을 가지는 탄소섬유 다발로 마련되는 방전전극을 통해, 필터(F)를 통해 여과되어 챔버실(20) 내부로 진입되는 공기를 저온 플라즈마 방전시켜 이온 해리시켜줌으로써 반응성이 좋은 활성기를 생성한다. 여기서, 상기 이온 해리된 이온 중 음이온에 해당되는 이온들은 전계에 의해 양극에 해당하는 방전전극으로 이동하며, 이 이온들은 공기분자들과 충돌하면서 공기분자는 이온화와 해리되는 과정에서 이온풍이 발생되며 플라즈마를 생성한다. The low-
그리고, 상기 챔버실(20)에서 플라즈마 반응수단(500)을 통해 생성된 플라즈마는 엔진(10)의 연소실로 공급된다. 그리고, 상기 플라즈마는 엔진(10)의 연소실에서 재결합되며 에너지를 방출하고 분무화되어 들어온 연료와의 조연성을 높여 폭발력을 증대시키게 된다.The plasma generated in the
이와 같이 본 발명에 따른 내연기관 엔진의 연소 활성장치는 내연기관 엔진의 흡입계통인 에어크리너의 내부에 가는 탄소섬유 다발로 마련되는 방전전극을 설치하고, 저온플라즈마 발생기에서 고전압을 공급받은 방전전극을 통해 에어크리너 내부에 진입된 공기를 플라즈마 방전시켜 이온 해리시켜줌으로써 반응성이 좋은 플라즈마 활성기를 생성할 수 있다는 장점이 있다.As described above, the combustion activating device of the internal combustion engine according to the present invention includes a discharge electrode provided with a bundle of fine carbon fibers inside an air cleaner as a suction system of the internal combustion engine, and a discharge electrode supplied with a high voltage from a low- The air introduced into the air cleaner is discharged through a plasma discharge to dissociate ions, thereby generating a plasma activator having good reactivity.
또한, 본 발명에 따른 내연기관 엔진의 연소 활성장치는 챔버실에서 생성된 플라즈마 활성기를 엔진의 연소실에 공급할 수 있게 구성되어, 연료와의 조연성과 산화력을 높여 연소의 효율이 향상되고, 피스톤과 실린더 밸브 등의 마찰 표면부에 이온 증착의 윤활효과를 주어 피스톤과 실린더 밸브의 마찰손실을 감소함으로써 엔진의 출력이 증대되며, 매연과 소음은 감소되어 결과적으로 보다 적은 연료의 공급으로 증강된 엔진의 출력을 도출하여 연비가 개선되는 장점이 있다.Further, the combustion activating device of the internal combustion engine according to the present invention is configured to be capable of supplying the plasma activator generated in the chamber chamber to the combustion chamber of the engine, thereby improving the combustion and oxidizing power with the fuel and improving the combustion efficiency, The lubrication effect of the ion deposition is given to the friction surface portion of the valve or the like to reduce the frictional loss between the piston and the cylinder valve so that the output of the engine is increased and the soot and noise are reduced and as a result, And the fuel efficiency is improved.
100: 제너레이터 200: 축전지
300: 저온 플라즈마발생기 400: 스위칭장치
500: 플라즈마 반응수단100: Generator 200: Battery
300: low temperature plasma generator 400: switching device
500: plasma reaction means
Claims (5)
상기 제너레이터에서 발생된 전기를 축전하여 전원을 공급하는 축전지와,
상기 축전지의 전원을 공급받아 저온 플라즈마 발생에 필요한 고전압을 발생시키는 저온 플라즈마발생기와,
상기 축전지와 저온 플라즈마발생기 사이에 설치되되, 엔진의 가동 시에 상기 축전지를 충전하기 위한 충전전압이 발생될 때만 폐로(ON)되어 상기 축전지의 전원을 상기 저온 플라이즈마발생기에 공급하는 스위칭장치와,
내연기관 엔진의 흡입계통인 에어크리너의 챔버실에 설치되되, 상기 저온 플라즈마발생기로부터 고전압를 공급받아, 가늘고 예리한 선단을 가지는 탄소섬유 다발로 마련되는 방전전극을 통해, 챔버실 내부로 진입되는 공기를 저온 플라즈마 방전시켜 이온 해리시켜줌으로써 반응성이 좋은 활성기를 생성하고, 상기 활성기를 엔진의 연소실에 공급하게 구성되는 플라즈마 반응수단을 포함하여 구성되되,
상기 플라즈마 반응수단은,
상기 챔버실에 마련되고 챔버실 내부로 진입되는 공기의 이동 경로 상에 설치되되, 하면에 저온 플라즈마발생기와 연결되는 고압리드선이 결합되는 결합부가 마련되고 상면에 격자점 형태로 배치되는 소켓홈이 형성된 전극기판과,
상기 소켓홈에 가늘고 예리한 선단을 가지는 탄소섬유 묶음이 각각 삽입되어 전극기판의 상면에서 상측으로 돌출되게 격자 형태로 배치되는 방전전극으로 마련되되, 상기 방전전극은 각각 소켓홈의 하부에서 투입되는 고압리드선과 전기적으로 연결되게 구성되는 격자점 방전전극부와,
상기 전극기판의 양단에서 상측으로 연장되게 결합되는 한쌍의 지지판과,
상기 지지판의 상단에 양단이 결합 고정되고 상기 저온 플라즈마발생기와 고압리드선을 통해 연결되되, 가는 탄소섬유 묶음이 격자형으로 배치되어 방전전극을 형성하고 상기 격자점 방전전극부와 함께 상기 저온 플라즈마발생기로부터 고전압을 공급받아, 챔버실 내부로 진입되는 공기를 저온 플라즈마 방전시켜 이온 해리시켜줌으로써 반응성이 좋은 활성기를 생성하는 망형 방전전극부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 내연기관 엔진의 연소 활성장치.A generator that receives power from the engine and generates electricity;
A battery for storing electricity generated by the generator to supply power,
A low-temperature plasma generator for generating a high voltage required to generate a low-temperature plasma by receiving power from the battery,
A switching device that is provided between the battery and the low temperature plasma generator and is turned on only when a charging voltage for charging the storage battery is generated when the engine is running to supply power of the storage battery to the low temperature plasma generator;
The air introduced into the chamber chamber through the discharge electrode provided in the chamber chamber of the air cleaner as the suction system of the internal combustion engine and supplied with the high voltage from the low temperature plasma generator and provided with the carbon fiber bundle having the thin and sharp tip, And a plasma reaction unit configured to generate an active unit with high reactivity by ion dissociation by plasma discharge and to supply the active unit to the combustion chamber of the engine,
Wherein the plasma reaction means comprises:
A socket portion provided in the chamber chamber and provided on a moving path of air to be introduced into the chamber chamber and having a coupling portion to which a high-pressure lead wire connected to the low-temperature plasma generator is coupled and a socket groove An electrode substrate,
And a discharge electrode arranged in a lattice shape so as to protrude upward from an upper surface of the electrode substrate, each of the carbon fiber bundles having a sharp and sharp tip end inserted into the socket groove, the discharge electrodes being respectively connected to a high voltage lead wire A grid point discharge electrode unit electrically connected to the grid point discharge electrode unit,
A pair of support plates extending upward from both ends of the electrode substrate,
The plasma generator is connected to the low-temperature plasma generator through a high-voltage lead wire, and thin carbon fiber bundles are arranged in a lattice shape to form discharge electrodes. The discharge electrodes are connected to the low- And a mesh-type discharge electrode unit for generating a reactive gas having a high reactivity by ion-dissociating the air to be supplied into the chamber chamber by low-temperature plasma discharge to receive the high voltage.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |