KR102178537B1 - 내연기관 흡기용 이온 발생장치 - Google Patents

내연기관 흡기용 이온 발생장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연소효율을 높여 배출되는 유해배기가스의 양을 낮추는 내연기관 흡기용 이온 발생장치에 관한 것으로서, 외기가 유입되어 이동하도록 내부에 유로가 구비되는 전극하우징과, 유로에 구비되어 전압 인가 시 이온이 발생하도록 방전을 유도하는 전극을 포함하는 내연기관 흡기용 이온 발생장치에 있어서, 전극은 유로에 구비되는 유전체플레이트, 유전체플레이트의 일면에 구비되며 방전을 위한 방전전극 및 유전체플레이트의 일면과 반대편에 위치한 타면에 구비되는 접지전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관 흡기용 이온 발생장치를 제공한다.

Description

내연기관 흡기용 이온 발생장치{An ion generator for intake air to an inner combustion engine}
본 발명은 내연기관 흡기용 이온 발생장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연소효율을 높여 배출되는 유해배기가스의 양을 낮추는 내연기관 흡기용 이온 발생장치에 관한 것이다.
자동차는 내연기관에서 발생하는 동력을 이용한다. 내연기관은 연료를 연소시켜 발생하는 열에너지를 기계적 에너지로 변환시켜 동력을 발생시키는 것으로서, 실린더 속에 연료를 집어넣고 연소 폭발 시켜서 생긴 가스의 팽창력으로 피스톤을 움직이게 하는 원동기를 통틀어 지칭한다. 연료는 연소하면서 충분한 열에너지를 발생할 수 있다면 내연기관에 사용될 수 있다.
현재 사용되고 있는 자동차 내연기관의 연료는 대부분 석유에서 얻고 있다. 석유로부터 얻는 연료는 다양하며, 가솔린(휘발유), 등유, 경유(디젤), 중유, LPG, CNG 등이 있다. 이 중에서 자동차에는 액체연료로써 가솔린과 경유가 사용되고, 기체 연료로써는 LPG와 CNG가 현재 사용되고 있다.
이러한 연료의 주성분은 탄소와 수소 결합체의 혼합물이며, 흔히 탄화수소계 화석연료라 부른다. 탄화수소계의 연료는 대부분의 자동차 내연기관에 사용되고 있으며, 연소 후 배출되는 배기가스에 산소(O2)는 물론 인체에 유해한 탄화수소(HC), 일산화탄소(CO), 질소산화물(NOx), 지구온난화의 주요 원인인 이산화탄소(CO2) 등이 포함된다. 특히, 질소산화물(NOx)는 최근에 이슈가 되는 초 미세먼지의 주 원인으로 알려져 있으며 차량에서 배출되는 배기가스에서 질소산화물(NOx)을 저감시키려는 노력이 전 세계적으로 이루어지고 있다.
탄화수소계의 연료가 사용되는 자동차내연기관은 연료의 연소특성에 따라 불꽃점화기관(Spark Ignition Engine, S.I 엔진)과 압축착화기관(Compression Ignition Engine, C.I 엔진)으로 구분된다. 불꽃점화기관은 연료와 공기의 혼합기를 흡입하여 고온 고압 상태로 압축한 후 점화플러그에서 불꽃을 발생시켜 연소시키는 것으로, 가솔린엔진, LPG엔진, CNG엔진 등이 대표적이다. 압축착화기관은 공기만을 흡입하여 고온 고압으로 압축한 후 연료를 분사시켜, 자기점화에 의하여 연소시키는 것으로 디젤엔진이 대표적이다. 이러한 내연기관은 냉각하는 과정에서 약 30％가 열에너지로 손실되고, 배기계통을 통해 약 30％의 에너지가 소실되며, 발전기 워터펌프 등을 구동하기 위한 기계적인 손실로 10％의 에너지가 소실됨에 따라 총 약 70％의 에너지가 소실된다. 나머지 약 30％의 에너지만이 실제로 일을 하는 동력에너지로 변환된다.
이러한 내연기관에서 배출하는 유해가스로 인하여 배기가스에 대한 규제가 엄격하게 시행되고 있다. 특히 최근에는 엔진을 장착한 자동차나 장비들은 소음과 매연을 처리하는 배출가스 후 처리장치를 의무적으로 장착하게 되어있다. 그러나 이러한 장치들은 공기를 이용하는 엔진의 흡기와 배기계통에 공기흐름 저항으로 크게 반영되어 엔진의 출력을 저하하고 연료의 소비를 증가하게 하는 결과를 초래하고 있다. 이를 개선하기 위하여 엔진의 흡입구에 공기를 냉각시키고 다시 이를 압축시켜 공기의 밀도를 높인 다음 실린더로 보내기 위한 인터쿨러 터보 장치등이 사용되고 있으나 유해 배출가스 규제의 강화로 후 처리장치의 규모도 더욱 세밀하고 복잡한 구조의 제작으로 인해 공기흐름의 저항은 더욱 증가하여 커다란 효능은 보지 못한 상태에 있다.
더구나 배출가스의 규제사항에 맞는 이상적인 공연비(공기 대 연료 비율)인 14.7:1 비율이 전자제어장치(ECU: Electronic Control Unit) 내에 적합한 주행상황으로 설정되어 사용자 임의로 조정이 불가하며, 연료를 절감하기 위한 기술자체를 적용하기가 기존의 기계적인 구조로는 한계점에 도달하여 있다.
이를 타파하기 위해 연소효율을 높이려는 시도가 있어왔다. 내연기관에 산소발생기나 산소가 충전된 봄베를 사용하여 출력을 높이고 연료를 절감하려는 기술이 일 예로 시도되었으며 일부 특수 차량에 일시적으로 사용되고 있기도 하다. 한편 플라즈마를 사용하여 연소효율을 높이려는 시도도 있다.
여기서 플라즈마는 이온화된 기체로서, 고체 액체 기체와 함께 제4의 물질이라고도 부르는 전하를 띠는 기체이다. 기체에 고 에너지를 또는 고압의 전기방전을 행하면 방전에 의해 발생된 전자가 기체 분자와 충돌하여 기체 분자의 외곽 전자상태가 변한다. 이에 따라 반응성이 풍부한 화학적 활성종인 라디칼, 여기분자, 이온, 등은 양 또는 음으로 하전 되어 전기적으로 중성상태의 가스가 되는데, 이를 플라즈마라고 한다.
플라즈마는 고온과 저온으로 구분된다. 저온 플라즈마는 플라즈마를 구성하는 이온과 전자 중 전자가 갖는 에너지가 이온이 소유한 에너지보다 큰 상태의 플라즈마를 말한다. 고온 플라즈마는 플라즈마 용접, 절단, 플라즈마의 고온을 이용한 재료의 가공, 플라즈마 용사, 플라즈마 야금, 등과 같은 고온이 열에너지를 필요로 하는 분야에 응용된다. 저온 플라즈마는 CVD (플라즈마를 이용하여 기상합성으로 기능성 막을 생성시키는 방법으로서 주로 반도체 분야의 thin film 형성에 적용), 물질의 표면개질, 내연기관엔진의 배출가스 후 처리장치(NOx. SOx)장치의 연구개발에 사용된다.
이러한 플라즈마를 연소실에 유입시켜 연소를 촉진하고 이에 따라 유해배기가스를 저감시키려는 시도가 계속되어 왔다. 플라즈마에 포함된 라디칼은 반응이 매우 빠르다. 특히 라디칼 중에서 O, O-, OH, OH- 등 활성 산소 라디칼 들은 매우 강한 산화력을 갖고 있어 살균, 탈취, 유기물 분해 등의 효과뿐만 아니라 내연기관 연소실 내의 연소효율을 촉진시킨다.
이러한 플라즈마를 생성하는 장치가 공개특허공보 2002-0008520에서 개시된다. 하지만 플러그 단말에 원통형 소형 전극관을 사용하여 플라즈마 발생효율이 낮은 것이 단점이다. 이는 원통형 접지전극관내의 중심부에 원형의 가느다란 막대모양 전극봉을 위치시켜 전극봉 표면에서 방출된 전자가 외곽의 원통전극관에 방전되는 구조이므로 원통형 전극관내로 통과되는 공기 정도만 플라즈마 생성효율을 보이는데 그치는 문제점이 있다.
또한, 생성된 플라즈마를 내연기관에 공급하는 플라즈마 대기압 방전장치가 공개특허공보 10-2017-0109173에 개시된다. 하지만 플라즈마 대기압 방전장치의 구체적인 설치위치가 포괄적이고 대략적이어서 정확한 위치를 알 수 없는 문제점이 있다. 나아가 내연기관의 종류에 따라 플라즈마 대기압 방전장치의 구체적인 설치위치가 다름에도 불구하고 구분되지 않는 문제점이 있다. 또한 플라즈마 대기압 방전장치의 원활한 작동을 위해 내연기관의 종류에 따라 달리 요구되는 구성이 필요함에도 불구하고 이들이 개시되지 않는 문제점이 있다.
한편, 불꽃점화기관이 작동되면 부분적으로 진공이 생성됨에 따라 흡기매니폴드 측에 부압이 형성된다. 따라서 플라즈마를 생성하는 장치를 흡기매니폴드에 연결하면 플라즈마는 이러한 부압에 의해 불꽃점화기관의 연소실로 공급될 수 있다. 하지만 압축착화기관을 아이들링 또는 저속운전 하는 경우 부압의 크기가 매우 작아 압축착화기관의 연소실에 유입되는 플라즈마의 양이 충분하지 않는 문제점이 있다.
본 발명은 일 실시예를 통하여, 내연기관의 연소효율을 높이고 배출되는 유해 배기가스 양을 낮추도록 내연기관의 연소실에 플라즈마를 공급하는 내연기관 흡기용 이온 발생장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 일 실시예를 통하여, 내연기관에 공급하기 위한 플라즈마의 생성효율을 높이는 내연기관 흡기용 이온 발생장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 일 실시예를 통하여, 내연기관의 종류에 무관하게 사용될 수 있는 내연기관 흡기용 이온 발생장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 일 실시예를 통하여, 내연기관에 연결된 기존의 흡기계통에 사용자가 임의로 설치하여 사용할 수 있는 내연기관 흡기용 이온 발생장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 일 실시예를 통하여, 압축착화기관에 연결된 기존의 흡기계통에 별도의 동력원으로 구동되지 않는 간단한 구성을 추가하는 것만으로 연소실에 플라즈마를 공급할 수 있는 내연기관 흡기용 이온 발생시스템을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 일 실시예를 통하여, 내연기관에 나노입자의 수증기를 공급하는 플라즈마 가습기가 장착되어 내연기관의 연소효율 상승효과와 배출되는 유해 배기가스 저감효과를 극대화 하는 내연기관 흡기용 이온 발생시스템을 제공하고자 한다.
본 발명은 상술한 과제를 해결하기 위하여, 외기가 유입되어 이동하도록 내부에 유로가 구비되는 전극하우징과, 상기 유로에 구비되어 전압 인가 시 이온이 발생하도록 방전을 유도하는 전극을 포함하는 내연기관 흡기용 이온 발생장치에 있어서, 상기 전극은 상기 유로에 구비되는 유전체플레이트; 상기 유전체플레이트의 일면에 구비되며, 방전을 위한 방전전극; 및 상기 유전체플레이트의 일면과 반대편에 위치한 타면에 구비되는 접지전극;을 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관 흡기용 이온 발생장치를 제공한다.
상기 전극은 상기 유로를 길이방향을 따라 양분할 수 있다.
상기 전극은 상기 유로의 내측면에 구비될 수 있다.
상기 전극하우징은 상기 유로가 형성되며, 상기 유로가 노출되도록 하나 이상의 일측면에 개구가 형성되는 하우징바디; 및 상기 개구를 개폐하는 바디패널;을 포함하며, 상기 전극은 상기 바디패널의 내측면에 구비될 수 있다.
상기 전극이 구비되는 바디패널은 상기 개구가 형성된 전극하우징의 일측면의 면적보다 더 큰 면적을 가지며, 금속으로 이루어진 방열판일 수 있다.
상기 전극하우징은 내측면에 비전도성 및 비자성을 가지는 물질로 코팅될 수 있다.
상기 전극하우징은 PBT소재로 이루어지며, 내측면에 세라믹소재로 코팅될 수 있다.
또한, 본 발명은 내연기관의 연소효율을 높이고 매연저감을 저감시키도록, 외기를 흡입하는 흡기덕트와, 연소에 의해 발생한 배기가스를 배출하는 배기덕트와, 상기 흡기덕트 및 상기 배기덕트에 각각 연통하는 내연기관의 실린더와, 상기 실린더에 이온을 공급하는 내연기관 흡기용 이온 발생장치를 포함하는 내연기관 흡기용 이온 발생시스템에 있어서, 내부가 양단을 통해 상기 흡기덕트의 내부와 연통됨에 따라 상기 흡기덕트의 내부 압력보다 더 낮은 압력이 내부에 생성되는 벤츄리(Venturi)관을 포함하며 상기 내연기관 흡기용 이온 발생장치는 상기 벤츄리관을 통해 상기 실린더에 이온을 공급하는 것을 특징으로 하는 내연기관 흡기용 이온 발생시스템을 제공함으로써 상술한 과제를 해결한다.
상기 벤츄리관은 상기 흡기덕트의 내부에 구비되며 양 단의 단면적이 상기 흡기덕트의 단면적보다 작을 수 있다.
상기 내연기관 흡기용 이온 발생장치는 외기가 유입되어 이동하도록 내부에 유로가 구비되는 전극하우징; 상기 유로에 구비되어 전압 인가 시 이온이 발생하도록 방전을 유도하는 전극; 외기를 상기 유로에 공급하는 제1덕트; 유로에 공급된 외기를 상기 벤츄리관으로 배출시키는 제2덕트; 상기 제1덕트와 상기 유로와 각각 연통하며, 상기 제1덕트의 외기를 흡입하여 상기 유로로 공급하는 공기펌프; 및 상기 제1덕트와 상기 유로 사이에 구비되며, 상기 유로에 유입된 외기가 상기 제1덕트로 역류하는 것을 방지하는 체크밸브부; 를 포함할 수 있다.
상기 유로와 연통되어 상기 유로에 플라즈마 수증기를 공급하는 수증기 발생장치를 더 포함할 수 있다.
상기 내연기관은 압축착화기관일 수 있다.
또한, 본 발명은 내연기관의 연소효율을 높이고 매연저감을 저감시키도록 하기, 외기를 흡입하는 흡기덕트와, 연소에 의해 발생한 배기가스를 배출하는 배기덕트와, 상기 흡기덕트 및 상기 배기덕트에 각각 연통하는 내연기관의 실린더와, 상기 실린더에 이온을 공급하는 내연기관 흡기용 이온 발생장치를 포함하는 내연기관 흡기용 이온 발생시스템에 있어서, 상기 내연기관 흡기용 이온 발생장치는 일단이 상기 내연기관 흡기용 이온 발생장치와 연결되고 타단이 상기 흡기덕트와 연결되어 이온을 상기 내연기관 흡기용 이온 발생장치로부터 상기 흡기덕트로 이동시키는 이온에어라인을 포함하며, 상기 이온에어라인의 단면적이 상기 흡기덕트의 단면적보다 작은 것을 특징으로 하는 내연기관 흡기용 이온 발생시스템을 제공함으로써 상술한 과제를 해결한다.
이상에서와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 는 다음과 같은 효과를 가진다.
첫째, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 내연기관의 연소효율을 높이고 배출되는 유해 배기가스 양을 낮추도록 내연기관의 연소실에 플라즈마를 공급하는 효과를 제공한다.
둘째, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 내연기관에 공급하기 위한 플라즈마의 생성효율을 높이는 효과를 제공한다.
셋째, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 내연기관의 종류에 무관하게 사용될 수 있는 효과를 제공한다.
넷째, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 내연기관에 연결된 기존의 흡기계통에 사용자가 임의로 설치하여 사용할 수 있는 효과를 제공한다.
다섯째, 또한, 본 발명은 일 실시예를 통하여, 압축착화기관에 연결된 기존의 흡기계통에 별도의 동력원으로 구동되지 않는 간단한 구성을 추가하는 것만으로 연소실에 플라즈마를 공급할 수 있는 효과를 제공한다.
여섯째, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 내연기관에 플라즈마 수증기를 공급하는 플라즈마 가습기가 장착되어 내연기관의 연소효율 상승효과와 배출되는 유해 배기가스 저감효과를 극대화하는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 내연기관 흡기용 이온 발생시스템을 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 내연기관 흡기용 이온 발생시스템을 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 내연기관 흡기용 이온 발생장치를 나타내는 사시도이다.
도 5는 도 3 및 도 4에서 도시된 내연기관 흡기용 이온 발생장치의 전극와 전극하우징이 상호 결합하는 구성의 일 실시예를 설명하는 분해 사시도이다.
도 6은 전극하우징에 구비되는 체크밸브부를 나타내는 단면도이다.
도 7는 도 3 및 도 4에서 도시된 내연기관 흡기용 이온 발생장치의 전극와 전극하우징이 상호 결합하는 구성의 다른 실시예를 설명하는 분해 사시도이다.
도 8은 도 3 및 도 4에서 도시된 내연기관 흡기용 이온 발생장치의 전극와 전극하우징이 상호 결합하는 구성의 또 다른 실시예를 설명하는 평면도이다.
도 9는 플라즈마 가습장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 10은 도 1에서 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 내연기관 흡기용 이온 발생시스템의 작동을 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 11은 도 2에서 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 내연기관 흡기용 이온 발생시스템의 작동을 개략적으로 설명하는 도면이다.
이하에서 설명되는 실시예는 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성요소에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명 및 구체적인 도시를 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 발명의 이해를 돕기 위하여 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.
본 출원에서 사용되는 제1, 제2 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
또한, 본 출원에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 권리범위를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서 "포함하다", "이루어진다" 또는 "구성되다" 등의 용어는 명세서상 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들의 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들의 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 본 발명의 일 실시예에 따른 내연기관 흡기용 이온 발생시스템(1)을 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 내연기관 흡기용 이온 발생시스템(1)을 개략적으로 설명하는 도면이다. 도 3에서 도시된 내연기관 흡기용 이온 발생장치(100)가 진공관(60)에 연결된 상태를 전제로 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 내연기관 흡기용 이온 발생시스템(1)은 내연기관(20)과, 흡기 및 배기 계통 장치와, 흡기 및 배기 계통 장치에 설치된 각종 센서들과, 센서들로부터 전달된 신호를 수신하여 차량내부에 설치된 전장품(전자적으로 제어되는 기계장치 포함)의 이상여부를 판단하고 제어하는 ECU(10, Electronic Control Unit)를 포함한다. 도면에서는 도시되지 않지만 승용차와 같은 차량 내에는 ECU(10)에 의해 총괄적으로 제어되는 각종 전장품이 설치되어 있다. ECU(10)는 차량 내의 제 전장품의 상태에 관한 데이터를 수신, 저장 및 전송할 수 있다. ECU(10)는 수신된 전장품에 대한 데이터를 바탕으로 전장품의 이상 여부를 판단할 수 있으며, 보다 정밀한 판단을 위해 엔진 테스터기와 같은 외부 점검기기로 전장품에 대한 데이터를 전송할 수 있다.
도 1에 도시된 내연기관(20)은 불꽃점화기관(Spark Ignition Engine, S.I 엔진)이며, 실린더 및 피스톤으로 정의되는 연소실(23)에 흡기밸브(24)를 통해 공기와 연료의 혼합기체를 흡입하여 고온 고압 상태로 압축한 후, 점화플러그(26)에서 불꽃을 발생시켜 연소시켜 필요한 동력을 얻는다. 이러한 불꽃점화기관은 사용되는 연료에 따라 가솔린엔진, LPG엔진, CNG엔진 등으로 분류된다.
흡기 및 배기 계통 장치는 공기와 연료와 혼합된 혼합기체를 내연기관(20)에 공급하는 흡기덕트(51)와, 내연기관(20)으로부터 생성된 배기가스를 외부로 배출시키는 배기덕트(52)를 포함한다.
흡기덕트(51)에는 외부로부터 흡입된 공기를 여과하는 공기필터부(30)와 여과된 공기에 연료를 분사하는 인젝터(27)가 구비된다. 공기필터부(30)는 흡기덕트(51) 및 외부 각각과 연통하는 필터하우징(31)과 필터하우징(31) 내부에 수용되어 공기를 여과하는 필터(33)를 포함한다. 이와 더불어, 흡기덕트(51)에는 흡기온도센서(11, ATS: Intake Air Temperature Sensor), 공기유량센서(12, AFS: Air flow Sensor), 스로틀밸브(Throttle Valve)장치(40), 스로틀포지션센서(13, TPS: Throttle Positon Sensor), MAP 센서(14, Manifold Absolute Pressure Sensor)가 구비될 수 있다.
흡기온도센서(11)는 실린더에 흡입된 공기의 온도에 적합한 연료를 보정하기 위하여 설치된 센서로서 흡기온도를 검출하여 ECU(10)에 전달하는 기능을 수행한다. 흡기온도가 낮으면 연료의 분사량은 감소될 수 있으며, 흡기온도가 높으면 연료의 분사량은 증가할 수 있다.
공기유량센서(12)는 실린더에 공급되는 흡입 공기량을 검출하여 이에 적합한 연료 분사량을 조절하기 위한 센서이다.
스로틀밸브장치(40)는 흡입 공기의 통로를 개폐하는 기능을 수행하며, 스로틀밸브의 중심축에는 스로틀포지션센서(13)가 구비된다. 스로틀포지션센서(13)는 내연기관(20)의 감속 및 가속에 따른 연료 분사량을 조절하기 위한 것으로서, 스로틀밸브의 개동량에 대한 신호를 ECU(10)로 전달하는 기능을 한다. 스로틀포지션센서(13)는 스로틀밸브축에 설치되는 가변 저항기의 일종이다. 스로틀밸브가 개동량에 따라 출력 전압이 변화한다.
MAP 센서(14)는 흡기다기관의 진공 변동에 따른 흡입 공기량을 간접적으로 검출하여 컴퓨터에 입력하면 엔진의 부하에 따른 연료의 분사량 및 점화시기를 조절하는 기능을 수행한다.
또한 배기덕트(52)에는 3원촉매장치(800)가 구비되며, 배기가스 저감을 위해 배기온센서가 구비되며, 산소센서가 구비된다. 산소센서는 ECU(10)가 정확한 공연비를 감지할 수 있도록 배기가스의 산소농도를 검출한다.
이러한 산소센서는 3원촉매장치(800)의 전단에 위치한 제1산소센서(17)와 3원촉매장치(800)의 후단에 위치한 제2산소센서(18)를 포함한다. 제1산소센서(17)는 정밀한 연료량 제어를 위한 데이터를 ECU(10)에 제공하고, 제2산소센서(18)는 부가적인 제어 및 촉매장치의 성능 모니터링을 위한 데이터를 ECU(10)에 제공한다. 산소센서에서 측정된 신호는 ECU(10)로 보내지며, ECU(10)에서는 이 신호를 바탕으로 최적 공연비 제어를 위해 실린더로 들어가는 연료의 양을 조절한다. ECU(10)는 공연비가 농후하여 산소가 부족할 경우 연료량을 감소시키고, 공연비가 희박하여 산소가 많을 경우 연료량을 증가시킨다. 공연비가 농후할 경우 탄화수소와 일산화탄소의 배출량이 늘어나며, 희박할 경우에는 질소산화물의 배출량이 늘어난다. 이처럼 산소센서가 보내는 신호를 기준으로 ECU(10)는 최적의 공연비 제어상태를 유지한다. 일반적으로 가솔린 엔진에서 탄화수소와 일산화탄소는 냉간 시동 후 30초 이내에 대부분의 양이 배출되기 때문에 빠르게 활성화 되는 산소센서는 배출가스 저감에 중요한 역할을 수행할 수 있다.
또한 냉각수온센서(16, WTS)가 구비된다. 냉각수온센서(16)는 냉각수 온도에 따라 연료 분사량을 보정 하기 위해 사용된다. 냉각수온센서는 엔진의 냉각수 온도에 따라서 공전 속도를 적절하게 조절하도록 냉각수 통로에 설치되어 냉각수 온도를 검출해 아날로그 전압으로 ECU(10)에 입력시킨다.
한편, 흡기덕트(51)에는 진공관(60)이 설치된다. 내연기관(20)이 작동되면 스로틀밸브장치(40)로 인하여 연소실(23)과 스로틀밸브장치(40) 사이의 흡기덕트(51)에서 부분적으로 진공이 생성됨에 따라 내연기관(20)의 흡기매니폴드에서는 부압이 형성된다. 이러한 부압을 이용하기 위해 흡기덕트(51)와 브레이크 진공배력장치, 캐니스터 또는 PCV (Positive Crankcase Ventilation)을 와 연통시키는 진공관(60)이 각각 구비될 수 있다.
진공관(60)에는 내연기관(20)이 작동하는 동안 부압이 형성되므로, 플라즈마를 형성시키는 장치와 진공관(60)을 연통시키면 플라즈마를 이동시키기 위한 별다른 동력 없이도 내연기관(20)에 플라즈마가 공급될 수 있다.
이하 본 발명의 다른 실시예에 따른 내연기관 흡기용 이온 발생시스템(2)을 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 내연기관 흡기용 이온 발생시스템(2)을 개략적으로 설명하는 도면이다. 마찬가지로 도 3에서 도시된 내연기관 흡기용 이온 발생장치(100)가 제1흡기덕트(55) 연결된 상태를 전제로 한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 내연기관 흡기용 이온 발생시스템(2)은 내연기관(70)이 압축착화기관(Compression Ignition Engine, C.I 엔진)이이다. 압축착화기관은 실린더(72) 및 피스톤(71)으로 정의되는 연소실(73)에 흡기밸브(74)를 통해 공기만을 흡입하여 고온 고압 상태로 압축한 후 인젝터(76)를 통해 연료를 분사시켜 자기 점화에 의해 연소시켜 필요한 동력을 얻는다. 이후 배기밸브(75)를 통해 배기가스를 배출한다. 디젤을 연료로 사용하는 디젤엔진이 대표적이다.
내연기관(70)에는 공기를 흡입하는 제1흡기덕트(55) 및 제1흡기덕트(55)와 연통되어제1흡기덕트(55)의 공기를 연소실(73)로 공급하는 제2흡기덕트(56)가 구비되며, 연소실에서 생성된 배기가스를 배출하는 제1배기덕트(57) 및 제1배기덕트(57)와 연통하는 제2배기덕트(58)가 구비된다. 제2흡기덕트(56)에는 가압 후 고온이 된 공기를 냉각시켜 공기 밀도를 크게 함으로써 연소실로 공급되는 공기의 절대량을 늘려 내연기관의 출력을 향상시키는 인터쿨러(53)가 구비되며, 제2배기덕트(58)에는 배기가스를 여과할 수 있는 배기필터(54)가 구비된다.
한편, 흡기덕트(55, 56)와 배기덕트(57, 58)에는 가변 지오메트리 터보차저(미도시, VGT: Variable Geometry Turbocharger)와 터보차저(81)가 구비될 수 있다. 터보차저(81)는 제1흡기덕트(55) 및 제2흡기덕트(56) 사이와 제1배기덕트(57) 및 제2배기덕트(58) 사이에 연결될 수 있다.
또한, 제2흡기덕트(56)와 제1배기덕트(57) 각각과 연통하는 EGR 쿨러(83, Exhaust Gas Recirculation Cooler)가 구비될 수 있다. EGR 쿨러(83)는 제1배기덕트(57)를 통해 배출되는 차량의 배기가스 중의 일부를 제2흡기덕트(56)로 유입시킴으로써 연소실의 온도를 낮추어 질소산화물이나 황산화물 등의 유해물질의 유출을 저감하는 기능을 수행한다.
디젤엔진은 아이들링 또는 저속운전 시에는 흡기덕트(55, 56)에 형성되는 진공압 즉 부압의 크기가 매우 작다. 스로틀밸브가 별도로 설치되지 않기 때문이다. 따라서 플라즈마를 생성시켜 연소실에 공급하기 위해서는 별도의 장치를 이용하여 플라즈마를 강제로 흡기덕트(55, 56)에 공급하여야 한다.
이 경우 별도의 구동력이 요구되는 공기펌프(170)를 이용하거나, 별도의 구동력이 필요 없는 벤츄리 (Venturi)관을 이용하거나, 이온에어라인(700)을 이용하여 흡기덕트(55, 56)에 플라즈마가 공급될 수 있다.
도 2에서 도시된 바와 같이 제2흡기덕트(56)에 인터쿨러(53)가 구비되는 경우 제1흡기덕트(55)가 아닌 제2흡기덕트(56)에 플라즈마를 공급한다. 나아가 플라즈마는 제2흡기덕트(56) 중 EGR 쿨러와 연결된 지점으로부터 하류지점에 공급될 수 있다.
이온에어라인(700)은 내연기관 흡기용 이온 발생장치에서 발생한 이온을 제2흡기덕트로 공급하는 기능을 수행한다. 이 경우 제2흡기덕트(56)에 연결된 이온에어라인(700)의 단면적이 제2흡기덕트(56)의 단면적보다 작은 경우 이온에어라인(700) 내부의 이온이 제2흡기덕트(56)을 이동하는 현상이 발생한다. 이온에어라인(700)의 단면적이 작을수록 이온의 이동현상이 촉진되며, 이를 위해 대략 이온에어라인(700)의 직경이 제2흡기덕트(56)의 직경의 절반 이하로 형성될 수 있다. 이온에어라인(700)은 제2흡기덕트(56) 중 EGR 쿨러(83)와 연결된 지점의 하류지점에 연결된다. 따라서 EGR 쿨러(83)를 통과한 배기가스와 인터쿨러(83)를 통과한 외기는 이온에어라인(700)을 통해 공급된 이온이 포함된 채 연소실(73)로 공급된다.
한편, 벤츄리관(VD)은 유체가 흐르는 방향을 따라 관의 단면적이 점차 좁아지도록 형성된 관(단면적이 좁아진 후 다시 넓어지는 경우 포함)이다. 벤츄리관(VD)은 단면적이 좁은 부분에서의 압력이 단면적이 넓은 부분에서의 압력보다 낮도록 형성된다. 따라서 베츄리관(VD)의 압력이 낮은 부분에 본 발명의 내연기관 흡기용 이온 발생장치를 연결하는 경우 제2흡기덕트(56) 부압의 크기가 작은 경우에도 추가 구동력 없이 플라즈마를 내연기관으로 공급할 수 있다. 이 경우 내연기관 흡기용 이온 발생장치(100)는 후술하는 제2덕트(142)가 제2흡기덕트(56)에 연결될 수도 있으나, 제2덕트(142)가 이온에어라인(700)을 통해 제2흡기덕트(56)에 연결될 수 있다. 나아가 플라즈마는 제2흡기덕트(56) 중 EGR 쿨러와 연결된 지점으로부터 하류지점에 공급될 수 있다. 한편, 공기펌프(170)를 이용하여 내연기관 흡기용 이온 발생장치에서 발생하는 플라즈마를 제2흡기덕트에 공급하는 구조에 대해서는 후술한다.
최근 강화되는 차량의 배기가스 관련 규제로 인하여 유해배기가스 저감장치는 차량의 제작 시에 설치되어 차량과 함께 제작되는 것이 일반적이다. 하지만 유해배기가스 저감장치가 설치되지 않은 기존의 차량은 차량의 배기가스 관련 규제를 만족하기 위해서는 기 설치되 차량 구조에 이러한 유해배기가스 저감장치를 설치할 수 밖에 없다.
본 발명의 일 실시예에 따른 내연기관 흡기용 이온 발생장치(100)는 유해배기가스 저감장치가 설치되지 않은 기존의 차량에 설치될 수 있도록 제작되는 것은 물론이고, 유해배기가스 저감장치가 설치된 차량에도 설치 가능하다. 특히 내연기관의 종류와 관계없이 설치하여도 원활한 작동이 가능하다.
이하 본 발명의 일 실시예에 따른 내연기관 흡기용 이온 발생장치(100)에 대해 도 3 내지 도 6을 참조하여 설명한다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 내연기관 흡기용 이온 발생장치(100)를 나타내는 사시도이며, 도 5는 도 3 및 도 4에서 도시된 내연기관 흡기용 이온 발생장치(100)의 전극(120)와 전극하우징(110)이 상호 결합하는 구성의 일 실시예를 설명하는 분해 사시도이며, 도 6은 전극하우징(110)에 구비되는 체크밸브부(140)를 나타내는 단면도이다.
도 3 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 내연기관 흡기용 이온 발생장치(100)는 외기와 연통되는 유로(118)가 내부에 구비되는 전극하우징(110) 및 유로(118)에 구비되어 전압 인가 시 다량의 이온이 발생하도록 방전을 유도하는 전극(120)(120)을 포함한다. 전극하우징(110) 및 전극(120)(120)을 함께 이오나이저(101)를 이룬다. 이러한 이오나이저(101)는 후술하는 다른 실시예의 전극하우징(110)과 전극(120)으로 이루어질 수 있다.
전극하우징(110)은 절연체로 이루어지며 내부에 외부와 연통하는 공간이 형성된다. 이 공간은 외부의 공기 즉 외기가 유입되어 흐르는 통로인 유로(118)의 기능을 수행한다. 전극하우징(110)은 다양한 재질로 이루어질 수 있으며 특히 PBT(Polybutylene terephthalate)로 이루어질 수 있다. PBT는 폴리에스테르 계열의 결정성 열가소성 플라스틱으로 염소 및 가성 세제 용액에 대한 내성이 우수하다. 또한 PBT는 높은 강도, 강성 및 열에 대한 변형이 적을 뿐만 아니라, 매우 높은 치수 안정성과 내크리프 특성이 우수하며 내마모성이 우수하다.
한편, 전극하우징(110)은 유로(118)에 노출되는 내측면에 세라믹소재로 코팅될 수 있다. 방전이 일어나는 경우 전극하우징(110)에서 양이온이 발생되는 것을 방지할 수 있기 때문이다.
이러한 전극하우징(110)은 일 실시예로서 하우징바디(111)와, 제1바디패널(116) 및 제2바디패널(117)을 포함한다.
하우징바디(111)는 내부에 유로(118)가 형성되며, 유로(118)가 노출되도록 하나 이상의 일측면에 개구가 형성된다. 구체적으로 하우징바디(111)는 외기가 유입되는 관통홀이 형성되는 전방패널(112), 유입된 외기가 배출되는 관통홀이 형성되는 후방패널(113), 전방패널(112)과 후방패널(113) 각각의 상단을 연결하는 상부패널(114), 전방패널(112)과 후방패널(113) 각각의 하단을 연결하는 하부패널(115)을 포함한다. 유로(118)는 전방패널(112), 후방패널(113), 상부패널(114) 및 하부패널(115)에 의해 형성되는 공간이며, 외기는 전방패널(112)에서 후방패널(113)을 향하여 이동한다. 한편, 하우징바디(111)는 양 측면 중 하나 이상에 개구가 형성되어 유로(118)가 개구를 통해 노출된다.
전방패널(112)은 후술하는 제1덕트(141)가 연결되는 제1관통홀(111a) 및 제5덕트(145)가 연결되는 제4관통홀(111d)이 형성된다. 후방패널(113)은 후술하는 제2덕트(142)가 연결되는 제2관통홀(111b)이 형성된다. 상부패널(114)은 후술하는 제3덕트(143)가 연결되는 제3관통홀이 형성된다.
한편, 하우징바디(111)는 양 측면 모두에 개구가 형성되는 경우 제1바디패널(116) 및 제2바디패널(117)은 개구를 개폐하도록 형성된다. 제1바디패널(116) 및 제2바디패널(117)은 하우징바디(111)와 동일한 재질로 이루어질 수 있으며 유로(118)에 노출되는 면에는 상술한 바와 같이 세라믹소재(111e)로 코팅될 수 있다. 하우징바디(111)는 일 측면에만 개구가 형성되는 경우 제1바디패널(116) 및 제2바디패널(117) 중 하나의 패널만이 개구를 개폐한다.
한편 도 4에서 도시된 바와 같이 제1바디패널(116)은 하우징바디(111)의 측면의 넓이보다 더 넓은 면적을 가지도록 형성될 수 있다. 이 경우 제1바디패널(116)은 금속으로 이루어져 방열판의 기능을 수행하게 된다. 제2바디패널(117) 역시 이러한 특징을 가지도록 형성될 수 있다.
이러한 제1바디패널(116) 및 제2바디패널(117)의 내측면에는 후술하는 전극(120)이 구비된다. 제1바디패널(116) 및 제2바디패널(117)은 전극(120)보다 넓은 면적을 가지며, 전극(120)의 테두리를 감싸는 실링부재(131)가 각각 구비된다. 실링부재(131)는 유로(118)를 외기로부터 기밀시키는 기능을 수행한다. 이러한 실링부재(131)는 일예로 링 형상으로 형성될 수 있다.
하우징바디(111)는 제1바디패널(116) 및 제2바디패널(117)가 모두 구비되는 예를 포함하여 설명하였으나 이에 한정되는 것은 아니다. 하우징바디(111)는 양측면 중 어느 하나만 개방되거나 양측면 중 어느 하나에만 개구가 형성될 수 있으며, 이에 따라 제1바디패널(116) 및 제2바디패널(117) 중 어느 하나만 개방된 일측면 혹은 개구를 개폐하도록 구비된다.
한편 전극(120)은 유로(118)에 구비되는 유전체플레이트(121), 유전체플레이트(121)의 일면에 구비되며, 방전을 위한 방전전극(123) 및 유전체플레이트(121)의 일면과 반대편에 위치한 타면에 구비되는 접지전극(122)을 포함한다. 방전전극(123)과 접지전극(122)은 외부로부터 공급되는 와이어(미도시)에 각각 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 내연기관 흡기용 이온 발생장치(100)는 전극하우징(110) 및 전극(120)과 더불어 제1프레임(151), 제2프레임(152), 공기펌프(170), 전압생성부(180)를 더 포함할 수 있다.
제1프레임(151)은 전극하우징(110), 제2프레임(152), 공기펌프(170) 및 전압생성부(180)를 지지하도록 형성된다.
제2프레임(152)은 제1프레임(151)에 의해 지지된 채 전극하우징(110)을 지지하도록 형성된다. 제2프레임(152)은 상부패널(114), 전방패널(112), 후방패널(113) 및 하부패널(115) 중 어느 하나를 지지하도록 형성된다. 다만 제2프레임(152)은 전극(120)에서 발생되는 열의 원활한 배출과 제1바디패널(116) 또는 제2바디패널(117)를 전극하우징(110)에 탈착하기 위해 제1바디패널(116) 또는 제2바디패널(117)에 인접하여 구비되지 않으며 나아가 제1바디패널(116) 또는 제2바디패널(117)을 지지하지도 않을 수 있다.
제2프레임(152)이 플레이트 형상으로 전방패널(112), 상부패널(114), 후방패널(113)을 감싸는 형상으로 형성된 채 각각을 지지하면, 후술하는 제1덕트(141), 제2덕트(142), 제3덕트(143) 및 제5덕트(145)는 제2프레임(152)을 관통한다.
공기펌프(170)는 제1프레임(151)에 의해 지지된 채 전극하우징(110)에 강제로 외기를 공급하는 기능을 수행한다. 한편 전극하우징(110)은 제1관통홀(111a)에 연결되는 제1덕트(141), 제2관통홀(111b)에 연결되는 제2덕트(142) 및 제4관통홀(111d)에 연결되는 제5덕트(145)가 구비된다.
제1덕트(141)는 외기를 유로(118)에 공급하고, 제2덕트(142)는 유로(118)에 공급된 외기를 외부로 배출시키고, 제5덕트(145)는 공기펌프(170)로부터 공급된 외기를 유로(118)에 공급한다. 한편 제1덕트(141)는 외주면에 제1덕트(141)의 내부와 연통하는 제4덕트(144)가 구비된다.
공기펌프(170)는 외기를 흡입하는 흡입덕트(171)와 흡입한 외기를 배출하는 배출덕트(172)가 구비되며 흡입덕트(171)에는 부압을 형성시키며 배출덕트(172)에는 양압을 형성시킨다. 도면에는 도시되지 않지만 흡입덕트(171)는 제4덕트(144)와 연통하고 배출덕트(172)는 제5덕트(145)와 연통한다.
공기펌프(170)가 작동되면 흡입덕트(171)에 부압이 형성되고, 제1덕트(141), 제4덕트(144) 및 흡입덕트(171)를 순차적으로 통해 외기가 공기펌프(170)로 유입된다. 한편, 공기펌프(170)는 유입된 외기를 강하게 밀어주어 배출덕트(172)에 양압을 형성시킨다. 이에 따라 외기는 배출덕트(172) 및 제5덕트(145)를 순차적으로 통해 전극하우징(110)의 유로(118)로 유입하게 된다.
한편, 공기펌프(170)가 작동되어 흡입덕트(171)에 부압이 형성되면 제1덕트(141)에도 부압이 형성된다. 제1덕트(141)에 형성된 부압은 전극하우징(110) 내부의 공기를 제1덕트(141)로 역류시킬 수 있다. 이러한 역류를 방지하기 위해서 체크밸브부(140)가 전극하우징(110)의 제1관통홀(111a)에 구비된다.
체크밸브부(140)는 도 6에서 도시된 바와 같이 탄성의 재질로 이루어진 밸브플레이트(140a)와 밸브플레이트(140a)를 전방패널(112)의 내측면에 고정시키는 밸브고정부(140b)를 포함한다. 제1덕트(141)에 부압이 형성되면 밸브플레이트(140a)는 전방패널(112)의 내측면에 밀착하여 제1관통홀(111a)을 폐쇄하므로 제1덕트(141)의 부압으로 인하여 전극하우징(110)의 유로(118)로부터 공기가 제1덕트(141)로 역류하지 않는다. 한편, 제1덕트(141) 내부의 압력이 전극하우징(110)의 유로(118)의 압력보다 큰 경우, 밸브플레이트(140a)는 유로(118) 측으로 휘어져서 제1관통홀(111a)을 개방하며, 제1덕트(141)내의 공기가 전극하우징(110)의 유로(118)로 이동한다.
전압생성부(180)는 전극(120)에 전력을 공급하며, 전극하우징(110)의 일측에 구비된다. 전압생성부(180)는 전압을 생성하는 전압회로부(미도시)와 전압회로부를 수용하는 전압회로하우징(미도시)을 포함한다. 전압생성부(180)는 필요에 따라 다수의 전극(120) 전부 또는 일부에만 전력을 공급할 수 있다.
이하 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 내연기관 흡기용 이온 발생장치의 전극(120)와 전극하우징(150)이 상호 결합하는 구성의 다른 실시예에 대해 설명한다. 도 7는 도 3 및 도 4에서 도시된 내연기관 흡기용 이온 발생장치(100)의 전극(120)과 전극(120)하우징(110)이 상호 결합하는 구성의 다른 실시예를 설명하는 분해 사시도이다. 이하에서 설명되는 본 발명의 다른 실시예는 상술한 실시예와 동일한 구조에 대해서는 동일한 도면 번호를 사용하며 그 상세한 설명은 생략하도록 한다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 내연기관 흡기용 이온 발생장치(100)의 전극(120)와 전극하우징(150)이 상호 결합하는 구성의 다른 실시예는 전극하우징(150)의 구조와 전극하우징(150)의 유로(158) 내에 전극(120)이 배치되는 구조가 상술한 실시예와 상이하다. 전극(120)와 전극하우징(150)이 상호 결합하는 구성의 일 실시예는 전극(120)이 화살표와 같이 유로(158)를 유로(158)의 길이방향을 따라 양분한다. 이에 따라 플라즈마 생성효율이 상승하며 전극(120)의 양면이 유로(158)에 노출되어 냉각될 수 있어 별도의 방열판이 필요 없다. 또한 전극하우징(150)의 전방면이 개방될 수 있도록 형성됨에 따라 전극하우징(150)에 전극(120)의 삽입이 용이하다.
구체적으로 전극하우징(150)은 내부에 유로(158)가 형성되며 유로(158)가 외부에 노출될 수 있도록 전단부가 개방되는 하우징바디(151) 및 개방된 전단부를 개폐하는 제3바디패널(152)을 포함한다.
하우징바디(151)는 상부패널(154)과 상부패널(154)로부터 하방으로 이격된 하부패널(155), 상부패널(154)과 하부패널(155)의 후단면을 연결하며 유로(158)에 유입된 공기를 배출시키도록 형성된 후방패널(153), 상부패널(154)과 하부패널(155)의 측단면을 연결하는 한 쌍의 측방패널(156, 157)을 포함한다.
상부패널(154)은 후술하는 수증기 발생장치로부터 공급되는 플라즈마 수증기가 유입되는 제3관통홀(151c)이 형성된다. 또한 상부패널(154)은 전극(120)의 일단면이 삽입되어 유로(158)의 길이방향으로 슬라이딩 될 수 있도록 상부가이드홈(154a)이 하부면에 유로(158)의 길이방향으로 길게 형성된다. 하부패널(155)은 전극(120)의 타단면이 삽입되어 유로(158)의 길이방향으로 슬라이딩 될 수 있도록 상부가이드홈(154a)에 대응하는 하부가이드홈(155a)이 상부면에 유로(158)의 길이방향으로 길게 형성된다.
상부가이드홈(154a) 및 하부가이드홈(155a)은 전극(120)이 유로(158)를 유로(158)의 길이방향으로 양분하도록 대략 상부패널(154)의 하부면 및 하부패널(155)의 상부면의 중앙부에 형성된다.
이에 따라 전극(120)은 전극하우징(150)의 개방된 전단부를 통해 유로(158)의 길이방향으로 슬라이딩되면서 유로(158)에 삽입될 수 있다.
제3바디패널(152)은 하우징바디(151)의 개방된 전단부를 개폐하며 전극하우징(150)의 전방패널을 이룬다. 제3바디패널(152)은 외기를 유로(158)로 유입시키는 제1관통홀(151a)과 제4관통홀(151d)이 형성된다.
제1관통홀(151a)은 제1덕트(141)에 연결되고 후방패널(153)에 형성된 제2관통홀(미도시)은 제2덕트(142)에 연결되고, 제3관통홀(151c)은 제3덕트(143)에 연결되고, 제4관통홀(151d)은 제5덕트(145)에 연결된다.
한편, 전극하우징(150)은 다양한 재질로 이루어질 수 있으며 특히 PBT로 이루어질 수 있다. 이 경우 유로(158)에 노출되는 내측면에 세라믹소재로 코팅될 수 있다. 방전이 일어나는 경우 전극하우징(150)에서 양이온이 발생되는 것을 방지할 수 있기 때문이다.
이하 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 내연기관 흡기용 이온 발생장치(100)의 전극(120)과 전극하우징(160)이 상호 결합하는 구성의 또 다른 실시예에 대해 설명한다. 도 8은 도 3 및 도 4에서 도시된 내연기관 흡기용 이온 발생장치의 전극(120)와 전극하우징(160)이 상호 결합하는 구성의 또 다른 실시예를 설명하는 평면도이다. 이하에서 설명되는 본 발명의 또 다른 실시예는 상술한 실시예와 동일한 구조에 대해서는 동일한 도면 번호를 사용하며 그 상세한 설명은 생략하도록 한다.
본 발명의 또 다른 실시예는 전극하우징(160)의 구조와 전극하우징(160)의 유로(168) 내에 전극(120)이 배치되는 구조가 상술한 일 실시예와 상이하다. 본 발명의 또 다른 실시예는 대량의 플라즈마를 발생시키기 위해 전극(120)이 다수개 구비된다.
구체적으로 전극하우징(160)은 하우징바디(161)와 제4바디패널(미도시)을 포함한다. 하우징바디(161)는 전방패널(162), 후방패널(163), 한 쌍의 측방패널(166, 167) 및 하부패널을 포함하며 상단부가 일 예로 개방될 수 있다. 제4바디패널(미도시)은 개방된 상단부를 개폐하여 상부패널의 역할을 한다.
한편, 전방패널(162)에는 제1덕트(141)에 연결되는 제1관통홀(160a)과 제5덕트(145)에 연결되는 제4관통홀(미도시)가 형성되고 후방패널(163)에는 제2덕트(142)에 연결되는 제2관통홀(160b)이 형성되고 제4바디패널에는 제3덕트(143)에 연결되는 제3관통홀(미도시)이 형성될 수 있다.
전극(120)은 상부패널과 하부패널 사이에 유로(168)의 길이방향과 교차하는 방향으로 다수개가 일정한 간격으로 배치된다. 이에 따라 다수의 전극(120)은 유로(168)를 유로(168)의 길이방향으로 분할하여 화살표와 같이 다수의 분할 유로(168)를 생성시킨다.
또한 전극(120)은 한 쌍의 측방패널(166, 167) 각각의 내측면에 하나씩 구비될 수 있다. 이 경우 방전전극(123)은 유로를 향하고 접지전극(122)은 측방패널(166, 167)의 내측면을 향한다.
또한 한 쌍의 측방패널(166, 167) 각각의 내측면에 구비된 전극(120) 이외의 전극(120)은 한 쌍으로 구비되며 서로 면 결합하여 하나의 전극묶음을 형성할 수 있다. 이러한 전극묶음은 서로 이격되어 복수 개를 이룰 수 있다. 이 경우 전극묶음은 두 개의 방전전극(123)이 유로를 향하고 두 개의 접지전극(122)이 서로 마주보도록 형성된다.
한편, 외기가 제1관통홀(160a)을 통해 유입되므로, 다수의 전극(120)에 의해 분할되어 형성되는 각각의 유로(168)에 외기가 균등하게 충분하게 공급되지 않을 수 있다. 이를 해결하기 위해 전극하우징(160)에 분배가이드부(169)가 구비될 수 있다.
분배가이드부(169)는 제1관통홀(160a)과 전극(120) 사이에 배치되며 제1분배가이드(169a) 및 제2분배가이드(169b)를 포함한다.
제1분배가이드(169a)는 다수개로 마련되며 유로(168)의 길이방향과 교차하는 방향을 따라 소정의 간격으로 배열되어 하나의 열을 형성한다. 각각의 제1분배가이드(169a)는 각각의 전극(120)에 대응하여 배열되되 각각의 전극(120)으로부터 유로(168)의 길이방향을 따라 연장되는 가상의 선상에 배열된다.
제2분배가이드(169b)는 역시 다수개로 마련되며 유로(168)의 길이방향과 교차하는 방향을 따라 소정의 간격으로 배열되어 하나의 열을 형성한다. 하나의 열을 이루는 제2분배가이드(169b)는 제1분배가이드(169a)로부터 전극하우징(160)의 내부를 향하여 이격된다. 각각의 제2분배가이드(169b)는 전극(120)과 전극(120) 사이에 형성되는 분할 유로(168)로부터 유로(168)의 길이방향을 따라 연장되는 가상의 선상에 배열된다.
이에 따라 제1분배가이드(169a)와 제2분배가이드(169b)는 지그재그 형상을 이루되 유로(168)의 길이방향을 교차하는 하나의 선상에 배치된다고 할 수 있다.
이러한 제1분배가이드(169a)와 제2분배가이드(169b)의 배치에 의하면, 제1관통홀(160a)을 통해 유입된 외기가 각각의 화살표를 따라 제1분배가이드(169a)와 제2분배가이드(169b)를 통과하면서 각각의 분할유로(168)에 균등하게 공급되며 나아가 각각의 전극(120)을 향하여 이동하게 된다.
전극하우징(160)에는 제1관통홀(160a)과 분배가이드 사이에 하우징필터(132)가 구비될 수 있다.
하우징필터(132)는 유로(168)의 길이방향에 교차하는 방향의 전극하우징(160) 단면적 전체에 걸쳐 구비된다. 이에 따라 제1관통홀(160a)을 통과한 외기는 하우징필터(132)를 거치지 않고 분배가이드로 갈 수 없다. 이러한 하우징필터(132)는 제1관통홀(160a)을 통해 유입된 외기를 여과하여 외기에 포함된 이물질을 제거한다.
나아가 하우징필터(132)는 제1관통홀(160a)을 통과한 외기를 분배가이드에 골고루 공급하는 기능을 수행할 수 있다. 하우징필터(132)는 하우징필터(132)를 통과하려는 외기에 저항을 부여함으로써 제1관통홀(160a)과 하우징필터(132) 사이에 형성된 공간의 공압을 상승시킨다. 공압은 제1관통홀(160a)과 하우징필터(132) 사이에 형성된 공간 전체에 걸쳐 비교적 균일하다. 공압이 상승되면 외기는 하우징필터(132)의 중앙부분은 물론이고 테두리부분까지 통과하게 된다. 다만 제1관통홀(160a)을 통과한 외기가 직접 충돌하는 하우징필터(132)의 중앙부분에서 외기의 통과양이 더 많을 수 있다.
하우징필터(132)의 공극(132a)이 작을수록 하우징필터(132)를 통과하는 외기에 더 많은 저항이 부여되므로 외기의 직접 충돌에 의한 통과량은 상대적으로 줄어들게 된다. 또한 제1관통홀(160a)과 하우징필터(132) 사이에 형성된 공간의 공압이 상승한다. 따라서 이 경우 하우징필터(132)의 중앙부분과 테두리부분을 통과하는 외기의 양의 차이가 줄어든다.
한편, 하우징필터(132)은 하우징필터(132)를 통과한 공기가 유로에 보다 잘 분배될 수 있도록 공극(132a)이 소정의 경사를 가지도록 형성될 수 있다. 도 8에서 도시된 바와 같이 공극(132a)은 공극(132a)을 통과한 공기가 후방패널(163)을 향하여 측방패널(166, 167) 측으로 경사지는 방향으로 배출될 수 있도록 형성된다. 따라서, 공극(132a)의 길이방향 즉 공극(132a) 내의 공기의 이동방향은 후방패널(163)을 향하여 측방패널(166, 167) 측으로 경사지도록 형성된다.
이 경우 하우징필터(132)의 공극(132a) 중 일 측방패널(166)에 가까운 공극(132a)은 전방패널(162)으로부터 후방패널(163)을 향하여 일 측방패널(166) 측으로 길이방향이 경사지도록 형성된다. 일 측방패널(166)에 가까운 공극(132a)일수록 공극(132a)의 길이방향의 일 측방패널(166) 측으로의 경사 크기가 증가할 수 있다. 또한, 하우징필터(132)의 공극(132a) 중 타 측방패널(167)에 가까운 공극(132a)은 전방패널(162)으로부터 후방패널(163)을 향하여 타 측방패널(167) 측으로 경사지도록 길이방향이 형성된다. 타 측방패널(167)에 가까운 공극(132a)일수록 공극(132a)의 길이방향의 타 측방패널(167) 측으로의 경사 크기가 증가할 수 있다. 하우징필터(132)의 공극(132a) 중 대략 중앙 부분에 위치한 공극(132a)은 길이방향이 전방패널(162)으로부터 후방패널(163)을 향하되 양 측방패널(166, 167)을 향하여 경사가 형성되지 않을 수 있다. 이러한 공극(132a)의 길이방향의 경사각은 하우징필터(132)의 중앙 부분에서 양 측방패널(166, 167)에 가까울수록 크기가 증가하는 일정한 패턴을 형성할 수 있다. 이에 따라 공기의 고른 분배가 달성될 수 있다.
한편, 하우징필터(132)는 복수개가 겹쳐서 구비될 수도 있다. 이 경우 각각의 하우징필터(132)에 형성된 공극(132a)의 길이방향 경사각은 하우징필터(132)마다 다른 패턴을 형성할 수 있다. 일 예로 각각의 하우징필터(132)에 형성된 공극(132a)의 길이방향 경사각은 하우징필터(132)의 중앙 부분에서 양 측방패널(166, 167)에 가까울수록 공극(132a)의 길이방향의 경사각의 크기가 증가하는 정도가 다른 패턴을 형성하거나, 하우징필터(132)의 중앙 부분에서 양 측방패널(166, 167)에 이르는 동안 공극(132a)의 길이방향의 경사각의 크기가 증감을 반복하는 패턴을 형성할 수 있다.
전극하우징(160)에는 외기 이외에 산소발생기(미도시)가 연결되어 산소가 추가로 공급될 수 있다. 산소가 공급되면 외기만 공급되는 경우보다 더 밀도가 높고 양이 많은 플라즈마가 생성된다. 외기에 포함된 질소는 플라즈마를 생성하기 위한 재료로 사용되지 않기 때문이다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 내연기관 흡기용 이온 발생장치(100)는 수증기를 생성하는 수증기 발생장치(500)를 더 포함할 수 있다.
도 9에 도시된 수증기 발생장치(500)는 물(H20)을 저온으로 가열하거나 물(H20)과 에탄올(C2H5OH)이 혼합된 액체를 저온으로 가열하여 나노 입자로 형성된 수증기를 생성하는 장치이다. 수증기를 생성하는 과정에서 산화력이 매우 높은 OH-이 발생한다. 발생된 OH-는 후술하는 이오나이저(101)를 거쳐 연소실로 유입되며, 연소실의 연소효율을 높인다. 연소효율이 상승하면 유해배기가스의 양이 저감되며, 연소실 내부의 연소반응 속도가 올라가 열의 축척량이 낮아지므로 연소온도가 내려간다. 이에 따라 질소화합물(NOx) 역시 저감된다.
수증기 즉 물(H20)이 이오나이저(101)에 공급되면 전극에서 전리된 원소 이온들이 라디칼로 변한다. 수증기가 전극(120)을 통과하면서 H와 OH가 전리되고 곧 H이온은 전리과정에서 발생한 고속전자에 의하여 H이온과 충돌로 광 에너지를 발산하고 이 광 에너지에 의하여 화학반응으로 수분에서 분리한 이온원소 OH가 고밀도로 라다칼화 된다.
특히 물(H20)과 에탄올(C2H5OH)이 혼합된 액체를 사용하는 경우 분자 이온화된 H+, OH-, OH 라디칼의 발생양이 증가한다. “H”계열 plasma는 화석연료에 강한 산화력, 자체 고 에너지, 탄소막 Cleaning, NOx 산화력의 특징이 있으며, “O"계열 plasma보다 더 강력한 연비증강, 엔진출력향상, 엔진수명연장 등의 효과를 발휘한다. 완전한 연소에 가까운 연소가 이루어지며 NOx가 거의 발생하지 않는다.
이러한 수증기 발생장치(500)는 메인바디(510), 메인바디(510)의 내부에 구비되며 물 또는 물과 에탄올 등의 혼합물을 수용한 채 연결된 스팀 트레이(550)의 수위에 따라 선택적으로 혼합물을 배출하는 물탱크(530), 스팀 트레이(550)에 구비되어 물을 가열하여 나노 수증기를 생성하는 히터(570), 스팀 트레이(550)에서 생성된 나노 수증기를 외부로 안내하는 배출관(590)을 포함한다.
히터(570)는 혼합물을 저온(일 예로 약 50℃)으로 가열하여 나노 수증기을 발생되도록 한다. 초음파를 이용하는 진동자는 전류가 많이 소요되지만, 히터(570)는 미세전류만으로 나노 수증기를 생성하므로 자동차 배터리를 전원으로 활용할 수 있어 실용성이 높다. 발생된 나노 수증기는 이오나이저(101)를 거쳐 내연기관의 연소실로 흡입된다.
수증기 발생장치(500)는 제3덕트(143)에 연결되어 전극하우징(110)으로 유입된다.
이하, 도 10을 참조하여 도 1에서 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 내연기관 흡기용 이온 발생시스템(1)의 작동에 대해 설명한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 내연기관 흡기용 이온 발생시스템(1)은 본 발명의 일 실시예에 따른 내연기관 흡기용 이온 발생장치(100)가 포함된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 내연기관 흡기용 이온 발생시스템(1)은 내연기관으로 불꽃점화기관이 사용된다. 내연기관이 작동하면서 진공관(60)에 연결된 내연기관 흡기용 이온 발생장치(100)가 작동하는 것으로 작동이 시작된다.
이 경우 제2덕트(142)는 진공관(60)에 연통되도록 설치된다. 이 경우 제2덕트(142)는 직접 진공관(60)에 연결될 수도 있으며 제2덕트(142)에 별도로 설치되는 이온에어라인(700)을 통해 진공관(60)에 연결될 수도 있다.
한편, 플라즈마 양을 조절하기 위해 레귤레이터(600)가 이온에어라인(700) 또는 제2덕트(142)에 설치된다. 다만 플라즈마 양은 레귤레이터(600)에 의해서만 조절되는 것은 아니며 이온에어라인(700)의 단면적의 크기를 선택하여 조절될 수도 있으며, 이온에어라인(700)이 구비되지 않는 경우 제2덕트(142)의 단면적의 크기를 선택하여 조절될 수도 있다.
이온에어라인(700)은 브레이크 진공배력장치, 캐니스터 및 PCV (Positive Crankcase Ventilation)에 연결된 진공관(60) 중에 비교적 위험이 덜 한 캐니스터 또는 PCV와 연결된 진공관(60)에 연결된다. 나아가 이온에어라인(700)은 이들 중 진공도가 더 큰 진공관(60)에 연결된다.
제1덕트(141)에는 외기를 여과하는 헤파필터(190)가 설치될 수 있다.
내연기관이 작동을 개시하면 진공관(60)에 형성되는 진공도 즉 부압의 크기가 증가하기 시작한다.
이에 따라 외기는 헤파필터(190), 제1덕트(141), 체크밸브부(140), 이오나이저(101), 제2덕트(142), 레귤레이터(600) 및 이온에어라인(700)를 통해 진공관(60)으로 이동한 후 연소실(23)에 흡입된다. 여기서 레귤레이터(600)는 생략될 수 있다. 또한 체크밸브부(140)는 공기펌프가 구비되지 않으면 생략될 수 있다.
한편, 체크밸브부(140)는 공기펌프 작동 시 제1덕트(141)에 형성되는 부압으로 인한 역류를 방지하기 위해 제1덕트(141)와 이오아니저(101) 사이에 설치된다. 따라서 만약 설치된 공기펌프가 작동하지 않으면, 제1덕트(141)를 통과한 기체가 체크밸브부(140)를 거쳐 제2덕트(142)를 통과하는데 그친다. 체크밸브부(140)는 별도의 역할을 하지 않는다.
외기가 이오나이저(101)를 통과함에 따라 플라즈마가 생성된다. 주로 “O"계열 plasma가 생성되며 강한 산화력에 의해 연소실(23)에서의 연소효율이 상승하게 된다.
외기가 연소실(23)에서 연소되면 배기덕트(52)를 통해 배기가스가 배출된다.
이 때 산소센서(17)에 의해 산소의 농도가 측정된다. 외기가 높은 연소효율로 연소됨에 따라 산소의 농도는 이온 발생장치(100) 설치전보다 더 낮은 것으로 측정된다.
따라서 ECU(10)는 충분한 외기가 공급되지 않아 공연비가 농후한 것으로 판단하며, 연료의 분사량이 줄어들도록 인젝터(27)를 제어한다.
하지만 연료의 분사량이 줄어도 연소효율이 상승하므로 출력은 줄어들지 않는다. 결국 적은 연료량을 공급함에도 이온 발생장치(100)의 설치전과 마찬가지의 출력을 유지하되 연소효율이 높아져 유해배기가스의 배출량이 저감되는 효과가 발생한다.
이하 도 11을 참조하여 도 2에서 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 내연기관 흡기용 이온 발생시스템(2)의 작동에 대해 설명한다. 도 11은 도 2에서 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 내연기관 흡기용 이온 발생시스템(2)의 작동을 개략적으로 설명하는 도면이다.
내연기관이 압축착화기관인 본 발명의 다른 실시예에 따른 내연기관 흡기용 이온 발생시스템(2)은 내연기관이 작동하고, 제1흡기덕트(55)에 연결된 내연기관 흡기용 이온 발생장치(100)가 작동하는 것으로 작동이 시작된다.
내연기관이 아이들링 또는 저속으로 작동하는 경우 본 발명의 일 실시예에 따른 내연기관 흡기용 이온 발생시스템(2)과 달리 제1흡기덕트(55) 및 제2흡기덕트(56)에는 진공 즉 부압이 거의 형성되지 않는다.
따라서 내연기관이 아이들링 또는 저속으로 작동하는 경우 외기가 제1흡기덕트(55)에 유입되기 위해서는 공기펌프(170)가 필요하다. 따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 내연기관 흡기용 이온 발생장치에는 공기펌프(170) 및 체크밸브부(140)가 설치된다. 한편, 상술한 바와 같이 베츄리관(VD)이 제1흡기덕트에 구비되면 공기펌프(170) 및 체크밸브부(140)가 필수적으로 설치되어야 하는 것은 아니다.
내연기관이 아이들링 또는 저속으로 작동을 개시하면 공기펌프(170)가 작동하면서 제4덕트(144)에 부압이 형성되며, 제5덕트(145)에 양압이 형성된다. 따라서 외기가 헤파필터(190), 제1덕트(141), 제4덕트(144), 공기펌프(170), 제5덕트(145), 이오아이저(101), 제2덕트(142), 레귤레이터(600) 및 이온에어라인(700)을 통해 제2흡기덕트(56)으로 이동한 후 연소실에 유입된다.
이 때 이온에어라인(700)는 제2흡기덕트(56)에 연결되되 배기가스 재순환 장치(82)와 연소실(73) 사이에 위치한 제2흡기덕트(56) 영역에 연결될 수 있다. 이러한 연결에 의할 경우 라디칼 형성이 원활하게 이루어진다. 이온에어라인(700)가 생략되는 경우 제2덕트(142)가 배기가스 재순환 장치(82)와 연소실(73) 사이에 위치한 제2흡기덕트(56) 영역에 연결될 수 있다. 레귤레이터(600)는 생략될 수 있다.
공기펌프(170)가 작동에 의해 외기 이동 시 체크밸브부(140)로 인하여 이오나이저(101)에 수용된 공기가 다시 제1덕트(141)로 역류하지 않는다.
한편 수증기 발생장치(500)로부터 발생한 H+, OH-, OH+ 등이 포함된 “H"계열 plasma가 제3덕트(143)를 통해 이오나이저(101)로 공급된다.
특히 디젤 차량의 초미세 먼지주범인 NOx는 엔진연소실에서 H+, OH-, OH+에 의해 90~95% 이상이 감소되고 연소실(73)에서 사용 하고 남은 OH-, OH+가 미 감소량5~10% NOx (95%가 NO2)는 배기가스로 배출도중에서 HNO3로 완전히 산화되거나 물 중 일부 수분(H2O)함께 용해되어 NOx을 O화 시킨다.
또한 내연기관 연소실(73) 카본 막도 제거하여 엔진수명도 연장하고 유해가스 저감 후 처리장치인 DPF, SCR 성능 및 수명도 연장한다. 특히 첨가된 C2H5OH는 H20보다 OH+, OH- 아주 많은 충분 한 양을 생산한다. 수증기 발생장치(500)에 첨가되는 첨가물질이 C2H5OH인 경우는 동절기부동기능과 OH생성원료 충분한 이온원자 생산기능 등 아주 효과적 기능을 수행한다.
수증기 발생장치(500)는 특히 차량이 대형인 경우에 아주 효과적이다. 여기서 소형 은 가솔린 차량의 경우 4000CC이하이고, 디젤 차량의 경우 2900CC이하이다. 중형은 7000CC이하이며, 대형은 13000CC이하(한국) 또는 14000CC이하(미국)로 구분한다.
이후 외기가 이오나이저(101)를 통과하면, 플라즈마가 생성된다. 이때 주로 강한 산화력을 지닌 O, O-, O+ 등이 포함된 “O"계열 plasma가 생성된다.
외기가 연소실(73)에서 연소된 후의 과정은 앞선 실시예와 동일하므로 설명을 생략한다.
한편, 내연기관이 아이들링 또는 저속을 넘어 고속으로 운전되면 제2흡기덕트(56)에 진공도 즉 부압이 증가한다.
이 경우 공기펌프(170)의 작동이 필요 없게 된다. 하지만 공기펌프(170)의 작동에 많은 전력이 소모되는 것도 아니며 수증기 발생장치로부터 발생되는 수증기가 연소실로 원활하게 흡입되기 위해서 공기펌프(170)는 계속해서 작동된다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.
1, 2: 본 발명의 다양한 실시예에 따른 내연기관 흡기용 이온 발생시스템
100: 본 발명의 일 실시예에 따른 내연기관 흡기용 이온 발생장치
110, 150, 160: 전극하우징
111, 151, 161: 하우징바디
120: 전극
140: 체크밸브부
170: 공기펌프부
180: 전압생성부
500: 수증기 발생장치

Claims (12)

  1. 외기가 유입되어 이동하도록 내부에 유로가 구비되는 전극하우징과, 상기 유로에 구비되어 전압 인가 시 이온이 발생하도록 방전을 유도하는 전극을 포함하는 내연기관 흡기용 이온 발생장치에 있어서,
    상기 전극은
    상기 유로에 구비되는 유전체플레이트;
    상기 유전체플레이트의 일면에 구비되며, 방전을 위한 방전전극; 및
    상기 유전체플레이트의 일면과 반대편에 위치한 타면에 구비되는 접지전극;을 포함하며,
    상기 전극하우징은
    외기가 유입되는 관통홀이 형성되는 전방패널, 유입된 외기가 배출되는 관통홀이 형성되는 후방패널, 상기 전방패널과 상기 후방패널 각각의 상단을 연결하는 상부패널, 상기 전방패널과 후방패널 각각의 하단을 연결하는 하부패널을 포함하는 하우징바디; 및
    상기 후방패널, 상기 전방패널, 상기 상부패널 및 상기 하부패널에 의해 형성되는 하나 이상의 개구를 개폐하는 바디패널;을 포함하며,
    상기 전극은 상기 바디패널의 내측면에 구비되는 것을 특징으로 하는 내연기관 흡기용 이온 발생장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전극이 구비되는 바디패널은 상기 개구가 형성된 전극하우징의 일측면의 면적보다 더 큰 면적을 가지며, 금속으로 이루어진 방열판인 것을 특징으로 하는 내연기관 흡기용 이온 발생장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전극하우징은 내측면에 비전도성 및 비자성을 가지는 물질로 코팅된 것을 특징으로 하는 내연기관 흡기용 이온 발생장치.
  7. 내연기관의 연소효율을 높이고 매연저감을 저감시키도록 하기 위해, 외기를 흡입하는 흡기덕트와, 연소에 의해 발생한 배기가스를 배출하는 배기덕트와, 상기 흡기덕트 및 상기 배기덕트에 각각 연통하는 내연기관의 실린더와, 상기 실린더에 이온을 공급하는 내연기관 흡기용 이온 발생장치를 포함하는 내연기관 흡기용 이온 발생시스템에 있어서,
    내부가 양단을 통해 상기 흡기덕트의 내부와 연통됨에 따라 상기 흡기덕트의 내부 압력보다 더 낮은 압력이 내부에 생성되는 벤츄리(Venturi)관을 포함하며,
    상기 내연기관 흡기용 이온 발생장치에서 발생된 이온은 상기 벤츄리관을 통해 상기 실린더에 공급되며,
    상기 내연기관 흡기용 이온 발생장치는
    외기가 유입되어 이동하도록 내부에 유로가 구비되는 전극하우징;
    상기 유로에 구비되어 전압 인가 시 이온이 발생하도록 방전을 유도하는 전극;
    외기를 상기 유로에 공급하는 제1덕트;
    유로에 공급된 외기를 상기 벤츄리관으로 배출시키는 제2덕트;
    상기 제1덕트와 상기 유로와 각각 연통하며, 상기 제1덕트의 외기를 흡입하여 상기 유로로 공급하는 공기펌프; 및
    상기 제1덕트와 상기 유로 사이에 구비되며, 상기 공기펌프에 의해 상기 유로로 공급된 외기가 상기 제1덕트로 역류하는 것을 방지하는 체크밸브부;를 포함하며,
    상기 내연기관이 아이들링 또는 저속으로 작동하는 경우 상기 공기펌프의 작동에 의해 상기 이온이 상기 실린더에 공급되며, 상기 내연기관이 아이들링 또는 저속을 넘어 고속으로 운전되면 상기 흡기덕트에서 증가하는 부압에 의해 상기 이온이 상기 실린더에 공급되는 것을 특징으로 하는 내연기관 흡기용 이온 발생시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 벤츄리관은 상기 흡기덕트의 내부에 구비되며 양 단의 단면적이 상기 흡기덕트의 단면적보다 작은 것을 특징으로 하는 내연기관 흡기용 이온 발생시스템.
  9. 삭제
  10. 제7항에 있어서,
    상기 유로와 연통되어 상기 유로에 수증기를 공급하는 수증기 발생장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관 흡기용 이온 발생시스템.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 내연기관은 압축착화기관인 것을 특징으로 하는 내연기관 흡기용 이온 발생 시스템.
  12. 삭제
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