KR102180334B1 - Intake/exhaust device for pressure regulation of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 내연기관의 압력 조절용 흡·배기 장치에 관한 것으로, 더욱 상세히게는 자동차와 같은 내연기관의 흡기부와 배기부에 공기 압력 조절장치를 설치하여 흡·배기되는 공기를 회전하는 공기로 만들어 공기의 흐름을 향상시켜 흡·배기효율에 따른 출력향상을 통해 연소효율을 향상시켜 연비가 향상되도록 하는 내연기관의 압력 조절용 흡·배기 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an intake/exhaust device for controlling the pressure of an internal combustion engine, and more particularly, by installing an air pressure regulating device in the intake and exhaust sections of an internal combustion engine such as an automobile, the intake and exhaust air is made into rotating air. The present invention relates to an intake/exhaust device for controlling pressure of an internal combustion engine, which improves the flow of air and improves combustion efficiency by improving output according to intake/exhaust efficiency.
통상적으로, 디젤 엔진에는 고속 주행시 배기의 과급으로 고속주행의 용이성을 제공하고, 또한 배기가스 규제 및 CO2규제등에 대응하기 위하여 기본적으로 터보 차져(Turbo Charger)와 인터쿨러(Intercooler)가 설치되고 있다.In general, diesel engines are basically equipped with a turbo charger and an intercooler in order to provide ease of high-speed driving by supercharging exhaust during high-speed driving, and to cope with exhaust gas regulations and CO2 regulations.
상기 터보차져는 일종의 송풍기와 같으며, 엔진의 배기 매니폴드로 빠져나가는 배기가스의 유동에너지를 이용한 것이다.The turbocharger is like a type of blower, and uses the flow energy of exhaust gas exiting the exhaust manifold of the engine.
따라서, 상기 배기가스의 유동에너지로 인하여, 터보차져의 터빈이 회전을 하게 되고, 동시에 맞은편에 동축을 이루며 설치된 컴프레서가 회전됨으로써, 이 컴프레서에 의하여 배기가 흡입 및 가압되어 엔진 실린더의 연소실로 과급으로 공급되어진다.Therefore, due to the flow energy of the exhaust gas, the turbine of the turbocharger rotates, and at the same time, the compressor installed coaxially on the opposite side rotates, and the exhaust is sucked and pressurized by the compressor and is supercharged to the combustion chamber of the engine cylinder. Is supplied.
이때, 상기 터보챠져만 장착한 디젤 엔진의 경우에 흡입 공기의 압력은 증대시킬 수 있으나, 공기를 압축하는 과정에서 공기의 온도가 상승하는 문제로 연소온도 및 배기 온도의 증가와 더불어 실질적인 충진 효율 개선폭의 저하현상이 문제가 된다.In this case, in the case of a diesel engine equipped with only the turbocharger, the pressure of the intake air may be increased, but the temperature of the air increases during the process of compressing the air, so that the actual filling efficiency is improved along with the increase of the combustion temperature and the exhaust temperature. The phenomenon of deterioration of the is a problem.
이에, 배기라인에 인터쿨러를 설치하여, 과급되는 배기를 인터쿨러 에서 냉각시켜, 과급으로 인한 배기의 열발생을 차단함과 함께 냉각된 배기를 연소실로 공급함으로써, 연소실의 충진 효율을 향상시킬 수 있다.Accordingly, by installing an intercooler in the exhaust line, the supercharged exhaust is cooled by the intercooler, and heat generation of the exhaust due to the supercharging is blocked, and the cooled exhaust is supplied to the combustion chamber, thereby improving the filling efficiency of the combustion chamber.
이와 같이, 터보차져와 인터쿨러를 이용한 디젤엔진의 배기 시스템은 배기공기량을 증대시켜 배기가스 저감 및 연비향상, 엔진소음 저감, 연비 개선등의 효과를 얻고 있다.As described above, the exhaust system of a diesel engine using a turbocharger and an intercooler increases the amount of exhaust air, thereby reducing exhaust gas and improving fuel efficiency, reducing engine noise, and improving fuel efficiency.
이러한 장점에도 불구하고, 터보차쳐와 인터쿨러를 이용하는 디젤엔진의 경우 다음과 같은 문제점이 있다.Despite these advantages, a diesel engine using a turbocharger and an intercooler has the following problems.
연소효율 및 펌핑 로스(Pumping Loss)의 개선을 위해 다량의 공기를 흡입하여, 이 중 일부를 순수 연소 반응에 이용하게 되고, 이 경우 대기중의 80% 정도 함유되어 있는 질소가 필수 불가결하게 흡입되며, 고온/고압의 연소 과정 중에서 산소와 반응하여 디젤 엔진에서 가장 문제가 되는 질소 산화물(Nox)을 생성하게 된다.In order to improve combustion efficiency and pumping loss, a large amount of air is inhaled and some of it is used for pure combustion reaction. In this case, nitrogen containing about 80% of the atmosphere is indispensably inhaled. In the high-temperature/high-pressure combustion process, it reacts with oxygen to generate nitrogen oxides (Nox), which are the most problematic in diesel engines.
연소 조건을 개선하기 위해서는 고온 고압의 연소실 분위기가 필요하나 상대적으로 이 조건에서 질소산화물의 생성이 용이하여 연소개선을 통한 연비 개선 및 스모크(SMOKE)와 같은 배출가스 성분을 줄이는데 한계가 있다.In order to improve the combustion conditions, a high-temperature and high-pressure combustion chamber atmosphere is required, but it is relatively easy to generate nitrogen oxides under this condition, so there is a limitation in improving fuel efficiency through combustion improvement and reducing exhaust gas components such as SMOKE.
또한, 터보챠져와 인터쿨러가 적용된 디젤 엔진의 경우, 터버 챠져 시스템을통한 성능 향상은 가능하나, 터보챠져의 특성상 전 사용 영역에 대한 배기 특성 개선이 불가능하여, 부득이 저속 저부하와 같은 특정 구간에서의 성능저하 현상을 피할 수 없게 된다.In addition, in the case of a diesel engine with a turbocharger and an intercooler, it is possible to improve the performance through the turbocharger system, but due to the nature of the turbocharger, it is impossible to improve the exhaust characteristics for the entire use area, inevitably, in certain sections such as low speed and low load. The phenomenon of performance degradation becomes inevitable.
이와 같은 특성을 개선하기 위하여, 최근에는 터보챠져에 웨이스트 게이트 밸브(Waste Gate Valve)를 장착하여 부분적인 배기 성능 개선을 하고 있으나 근본적인 개선은 어려운 상태에 있다.In order to improve such characteristics, in recent years, a waste gate valve is installed on a turbocharger to partially improve exhaust performance, but fundamental improvement is in a difficult state.
그리고 특허등록번호 제1754042호와 같이 차량의 흡배기관내 공기 와류를 발생시켜 공기의 흐름을 고속으로 유도하는 장치를 통하여 공기의 흡입력과 배출력을 증대시켜 수명을 연장하는 것이었다.In addition, a device that induces the flow of air at a high speed by generating air vortex in the intake and exhaust pipe of the vehicle, such as Patent Registration No. 17564042, increases the intake and discharge power of air to extend the lifespan.
그러나 상기 종래기술들은 구조가 복잡하거나 와류가 원활하게 발생되지 않는 좌측방향으로 공기의 흐름을 발생시켜 공급하게 되므로 흡배기되는 공기의 흐름이 빠르지 않은 단점과, 날개와 바람이 분리되는 유동 박리현상이 발생되고, 이러한 유동 박리현상은 공기 흐름을 불규칙적으로 만들어 소음을 발생시키며 흡입력에 손실을 가져다 주며 이로 인한 진동이 형성되는 단점이 있었다.However, the conventional techniques have a disadvantage that the flow of air intake and exhaust is not fast because the structure is complicated or the air flow is not generated smoothly in the left direction, and the flow separation phenomenon in which the blade and the wind are separated occurs. In addition, this flow separation phenomenon has a disadvantage in that the air flow is irregular, generates noise, causes a loss in suction power, and thus vibration is formed.
또한, 외경관의 내경방향으로 공기의 흐름을 좋게하기 위해 전체면에서 라운드지도록 형성하였으나 유동 박리현상이 발생되어 공기의 흐름에 의한 소음이 발생되며, 원통형으로 전체면이 평활한 외경관의 끝부분에서 공기가 곧바로 공급되지 않고 공급된 공기가 역류되는 현상이 발생해 공기의 흐름을 방해하고 압력 조절이 정상적으로 이루어질 수 없도록 하는 결점이 발생하였다.In addition, in order to improve the flow of air in the inner diameter direction of the outer diameter pipe, it is formed to be rounded on the entire surface, but the flow separation phenomenon occurs and noise is generated by the air flow, and the end of the outer diameter pipe is cylindrical and the entire surface is smooth. There was a problem in that the air was not supplied immediately and the supplied air flowed back, preventing the flow of air and preventing the pressure from being properly regulated.
따라서 이러한 종래의 결점을 해소하기 위하여 안출된 것으로 본 발명의 해결과제는, 자동차의 흡·배기구쪽에 설치되어 공기의 압력을 조절하는 입구부와 외경관보다 더 돌출되는 공기유도 돌출부에 형성한 외경 공기 유도홈으로 인해 흡·배기되는 공기를 더 빨리 공급되도록 함으로써 공기의 흐름이 원활해 연소효율을 향상시켜 연비를 향상시키고, 매연을 감소하며 엔진의 수명연장과 소음을 감소시키는 것을 목적으로 한다.Therefore, the problem of the present invention, which was devised to solve such a conventional shortcoming, is the outer diameter air formed on the inlet and the air guide protrusion that protrudes more than the outer diameter pipe and the inlet portion installed on the intake/exhaust side of the vehicle to control the air pressure. The purpose of this is to improve the combustion efficiency by improving the combustion efficiency by allowing the intake and exhaust air to be supplied faster by the guide groove, thereby improving the fuel economy, reducing the smoke, extending the life of the engine and reducing the noise.
본 발명의 다른 해결과제는, 베르누이 날개와 외경관이 만나는 부분의 내경을 따라 일정한 간격으로 유동박리 돌기를 형성해 유동박리 현상을 줄여 공기의 흐름이 원활해 연소효율을 향상시켜 연비를 향상시키고, 매연을 감소하며 엔진의 수명연장과 소음을 감소시키는 것을 목적으로 한다.Another problem of the present invention is to reduce the flow separation phenomenon by forming flow separation protrusions at regular intervals along the inner diameter of the portion where the Bernoulli wing and the outer diameter tube meet, thereby smoothing the flow of air to improve combustion efficiency, thereby improving fuel economy, and It aims to reduce engine life and reduce noise.
본 발명의 또 다른 해결과제는, 외경관의 외경 공기 유도홈이 한쪽으로 공기 유속 향상홈을 더 형성해 흡·배기되는 공기의 유속을 향상시켜 압력을 조절하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to adjust the pressure by improving the flow velocity of the air intake and exhaust by forming an air flow rate improving groove on one side of the outer diameter air guide groove of the outer diameter pipe.
본 발명의 도 다른 해결과제는, 외경관 선단의 외경에 공기 역류 방지홈을 형성해 빠져나간 공기의 역류를 방지하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to prevent reverse flow of the exhausted air by forming an air backflow prevention groove in the outer diameter of the outer diameter pipe end.
본 발명은 입구쪽에 호상 안내면이 형성되는 외경관에서 공간을 형성하고 공간을 갖는 내경관으로 이루어지며, 상기 외경관과 내경관 사이를 연결하고 입구쪽에 날개 경사면과 날개 선단 평면이 형성된 후 상기 날개 선단 평면에 베르누이홈을 갖는 베르누이 날개로 이루어지되;The present invention is made of an inner diameter pipe having a space and a space in an outer diameter pipe having an arc-shaped guide surface formed at the entrance side, and the wing tip is connected between the outer diameter pipe and the inner diameter pipe, and a wing slope and a wing tip plane are formed at the entrance side. It consists of a Bernoulli wing with a Bernoulli groove on the plane;
상기 내경관이 출구쪽에서 공기 유도 돌출부를 더 돌출시키며, 상기 내경관과 공기 유도 돌출부의 내경에 내경 공기 유도홈이 형성되고, 상기 내경관과 공기 유도 돌출부의 외경에 외경 공기 유도홈을 형성해 공기의 흐름을 도와 압력을 조절하는 것을 특징으로 하는 것이다.The inner diameter pipe further protrudes the air guiding protrusion from the outlet side, an inner diameter air guiding groove is formed in the inner diameter of the inner diameter pipe and the air guiding protrusion, and an outer diameter air guiding groove is formed in the outer diameter of the inner diameter pipe and the air guiding protrusion. It is characterized by controlling the pressure by helping the flow.
본 발명은 자동차의 흡·배기구쪽에 설치되어 공기의 압력을 조절하는 입구부와 외경관보다 더 길게 돌출되는 공기유도 돌출부에 형성한 외경 공기 유도홈으로 인해 흡·배기되는 공기를 더 빨리 공급되도록 최대한 길게 가져감으로써 공기의 흐름이 원활해 연소효율을 향상시켜 연비를 향상시키고, 매연을 감소하며 엔진의 수명연장과 소음을 감소시키는 효과를 제공하는 것이다.The present invention is installed at the intake/exhaust port of a vehicle to control the air pressure and the outer diameter air guide groove formed on the air guide protrusion protruding longer than the outer diameter pipe to supply the intake/exhaust air faster. By taking it long, the flow of air is smooth, improving combustion efficiency, improving fuel economy, reducing smoke, prolonging the life of the engine and reducing noise.
본 발명은 베르누이 날개와 외경관이 만나는 부분의 내경을 따라 일정한 간격으로 유동박리 돌기를 형성해 고기의 이동을 톱고 유동박리 현상을 줄여 공기의 흐름이 원활해 연소효율을 향상시켜 연비를 향상시키며, 매연을 감소시키고 엔진의 수명연장과 소음을 감소시키는 효과를 제공하는 것이다.In the present invention, the flow separation protrusions are formed at regular intervals along the inner diameter of the part where the Bernoulli wing and the outer diameter tube meet, thereby cutting the movement of meat and reducing the flow separation phenomenon so that the flow of air is smooth, thereby improving the combustion efficiency and improving fuel economy. It is to provide the effect of reducing engine life and reducing noise.
본 발명은 외경관의 외경 공기 유도홈이 한쪽으로 공기 유속 향상홈을 더 형성해 흡·배기되는 공기의 유속을 향상시켜 공기의 압력을 엔진의 힘에 따라 조절함으로써 엔진의 무리를 방지하여 매연감소와 연비를 향상시키는 효과를 제공하는 것이다.In the present invention, the outer diameter air guide groove of the outer diameter pipe further forms an air flow rate improving groove on one side to improve the flow rate of the air intake and exhaust to adjust the air pressure according to the power of the engine, thereby preventing the overload of the engine and reducing the smoke It is to provide an effect of improving fuel economy.
본 발명은 외경관 선단의 외경에 공기 역류 방지홈을 형성해 외경관을 빠져나간 공기가 다시 역류하는 현상을 방지해 그대로 흘러가도록 함으로써 공기의 압력 조절이 향상되는 효과를 제공하는 것이다.The present invention provides an effect of improving air pressure control by forming an air backflow prevention groove in the outer diameter of the outer diameter of the outer diameter pipe to prevent the phenomenon that the air exiting the outer diameter pipe from flowing back and flowing as it is.
도 1 은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 사시도
도 2 는 본 발명의 완성 상태를 나타낸 평면도
도 3 은 본 발명의 주요 부분에 대한 확대 평면도
도 4 는 본 발명의 완성 상태를 나타낸 저면 사시도
도 5 는 본 발명의 완성 상태를 나타낸 저면도
도 6 은 본 발명의 주요 부분에 대한 확대 저면도
도 7 은 본 발명의 설치상태를 나타낸 정면 단면도
도 8 은 본 발명의 외경관과 공기 유도 돌출부에 대한 주요 부분의 확대도
도 9 본 발명의 베르누이홈에 대한 주요 요부확대 정면도
도 10 은 일반적인 운전부하에 따른 매연 배출비교의 초기상태
도 11 은 본 발명의 운전부하에 따른 매연 배출비교의 초기상태
도 12 는 일반적인 운전부하에 따른 질소산화물 배출비교의 초기상태
도 13 은 본 발명의 운전부하에 따른 질소산화물 배출비교의 초기상태
도 14 는 일반적인 초기상태의 CO2 배출상태를 나타낸 그래프
도 15 는 본 발명을 장착한 후의 CO2 배출상태를 나타낸 그래프
도 16 은 일반적인 CO2 배출 COTOUR MAP의 초기상태 분포도
도 17 은 본 발명을 장착한 후 CO2 배출 COTOUR MAP의 초기상태 분포도1 is a perspective view showing a preferred embodiment of the present invention
2 is a plan view showing a completed state of the present invention
3 is an enlarged plan view of a main part of the present invention
Figure 4 is a bottom perspective view showing a completed state of the present invention
5 is a bottom view showing a completed state of the present invention
6 is an enlarged bottom view of a main part of the present invention
7 is a front cross-sectional view showing the installation state of the present invention
Figure 8 is an enlarged view of the main part of the outer diameter tube and the air-guided projection of the present invention
9 Enlarged front view of main parts of the Bernoulli groove of the present invention
10 is an initial state of comparison of soot emission according to a general operating load
11 is an initial state of comparison of soot emission according to the operating load of the present invention
12 is an initial state of comparison of nitrogen oxide emissions according to a general operating load
13 is an initial state of comparison of nitrogen oxide emissions according to the operating load of the present invention
14 is a graph showing the CO2 emission state in a general initial state
15 is a graph showing the CO2 emission state after mounting the present invention
16 is an initial state distribution diagram of a typical CO2 emission COTOUR MAP
17 is an initial state distribution diagram of COTOUR MAP for CO2 emission after installing the present invention
본문에 게시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예 들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.With respect to the embodiments of the present invention posted in the text, specific structural or functional descriptions are exemplified only for the purpose of describing the embodiments of the present invention, and the embodiments of the present invention may be implemented in various forms. It should not be construed as being limited to the embodiments described in.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 구성요소에 대해 사용하였다.In the present invention, various modifications may be made and various forms may be applied, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in the text. However, this is not intended to limit the present invention to a specific form of disclosure, it should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing each drawing, similar reference numerals have been used for components.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. These terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another component. For example, without departing from the scope of the present invention, a first element may be referred to as a second element, and similarly, a second element may be referred to as a first element.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "설치되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 설치되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. When a component is referred to as being "connected" or "installed" to another component, it is understood that it may be directly connected or installed to the other component, but other components may exist in the middle. Should be.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시(說示)된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present application, terms such as "include" or "have" are intended to designate the presence of specified features, numbers, steps, actions, components, parts, or a combination thereof, but one or more other It is to be understood that the presence or addition of features, numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof, does not preclude in advance the possibility of being excluded.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms, including technical and scientific terms, used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms as defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and should not be interpreted as an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in this application. Does not.
이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부시킨 도면에 따라 보다 상세하게 설명하기로 힌다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail according to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 완성 상태를 나타낸 평면도, 도 3은 본 발명의 주요 부분에 대한 확대 평면도를 나타낸 것이다.1 is a perspective view showing a preferred embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view showing a completed state of the present invention, and FIG. 3 is an enlarged plan view of a main part of the present invention.
외부에서 흡입되는 한 부분 또는 흡입되는 공기를 공급한 후 엔진룸을 거쳐 배기관으로 배출되도록 하는 배기관 중 어느 한 부분 또는 양쪽 모두의 흡·배기관에 설치되어 자동차 등의 내연기관에서 외부의 공기를 흡입하여 배기되는 공기의 압력을 조절하는 압력 조절용 흡·배기장치(10)로 이루어지는 것이다.It is installed in the intake/exhaust pipes of one or both of the exhaust pipes that supply one part or inhaled air from the outside, and then pass through the engine room to the exhaust pipe and inhale the external air from internal combustion engines such as automobiles. It consists of an intake/
상기 압력 조절용 흡·배기장치(10)는 내연기관이 공기를 흡입하는 부분의 엔진과 배기하는 부분의 사이에 다양한 위치를 선택하여 다수개를 설치하는 것이 바람직하다.It is preferable to install a plurality of pressure-regulating intake/
상기 흡·배기장치(10)는 중앙에 원형으로 형성된 중공(43)을 갖도록 내경관(40)이 설치되고, 상기 내경관(40)의 외경으로 공간(43)을 갖는 외경관(20)의 사이에 베르누이 날개(30)를 일정한 간격에서 2∼6개로 연결하는 것이다.The intake/
상기 베르누이 날개(30)는 한쪽 방향으로 호상이 되도록 내경관(40)에서 외경관(20) 방향으로 연결되고, 나선형 형태를 갖도록 한쪽 방향으로 경사지게 형성되어 일정한 높이를 갖도록 연결되어 유동 박리현상을 줄여 공기의 흐름을 원활하게 함으로써 압력을 조절하고 소음을 감소시키는 것이다.The
상기 베르누이 날개(30)는 입구쪽은 나선방향을 기준으로 외측에서 안쪽으로 날개 선단 평면(31)이 형성되고, 이 날개 선단 평면(31)에서 베르누이 날개(30)의 경사 방향으로 날개 경사면(32)을 형성하며, 상기 베르누이 날개(30)의 끝나는 출구쪽에는 날개 선단 평면(36)이 수평형태로 형성되는 것이다.The
상기 베르누이 날개(30)는 날개 선단 평면(31)에 적어도 하나 이상의 베르누이홈(33)을 형성하는 것이며, 상기 베느누이홈(33)은 ""형과 같이 형성되며 내경 또는 외경의 어느 한쪽이 더 크게 형성되거나 양쪽이 같은 형상과 크기로 형성되어 공기의 흐름을 향상시키는 것이다. The
상기 외경관(20)의 입구쪽에는 내경방향으로 라운드지게 호상 안내면(22)이 형성되어 공기의 흐름을 향상시키고, 상기 호상 안내면(22)에 일정한 간격으로 내경방향에 반원형의 유동박리 돌기(21)가 형성되는 것이다.An arc-shaped
상기 내경관(40)의 내경에는 전체 길이에서 일정한 간격으로 내경 공기 유도홈(44)이 다수개 형성되어 공기의 흐름이 길게 이루어지도록 하며, 외경에는 베이누이 날개(30)가 만나는 부분의 반시계 방햐에서 가까운 곳에 반원형의 외경 공기 유도홈(41)이 입구부터 출구부까지 길게 형성되어 내경과 외경에서 동시에 공기의 흐름을 길게 이루어지도록 안내하는 것이다.In the inner diameter of the
도 4는 본 발명의 완성 상태를 나타낸 저면 사시도이고, 도 5는 본 발명의 완성 상태를 나타낸 저면도, 도 6은 본 발명의 주요 부분에 대한 확대 저면도를 나타낸 것이다.Figure 4 is a bottom perspective view showing a completed state of the present invention, Figure 5 is a bottom view showing the completed state of the present invention, Figure 6 is an enlarged bottom view of the main part of the present invention.
외경관(20)의 선단에는 외경의 지름이 작아지도록 공기 역류 방지홈(25)을 형성해 배관 등에 결합된 후에느 배출된 공기가 역류하지 않고 그대로 흘러가도록 하는 것이며, 외경관(20)의 선단에서 안쪽으로 형성된 베르누이 날개(30) 선단에 날개 선단 평면(36)을 형성하고, 경사지게 형성된 부분이 만나는 부분에 날개 선단 경사면(35)을 형성해 공기가 역류되지 않고 그대로 배출되도록 형성하는 것이다.An air
상기 내경관(40)은 날개 선단 평면(36)에 이르도록 설치되고, 이어서 같은 크기로 더 외측으로 돌출되어 공기가 배출되는 방향에 공기유도 돌출부(50)를 형성하는 것이다.The
상기 공기유도 돌출부(50)는 내경에 내경 공기 유도홈(40)이 이어서 형성되고, 외경에는 외경 공기 유도홈(41)을 더 형성하되;The
상기 외경 공기 유도홈(41)은 베르누이 날개(30)를 기준점으로 할 때, 중간 부분에 형성되도록 하는 것이다.The outer diameter
도 7은 본 발명의 설치상태를 나타낸 정면 단면도이고, 도 8은 본 발명의 외경관과 공기 유도 돌출부에 대한 주요 부분의 확대도를 나타낸 것이다.Figure 7 is a front cross-sectional view showing the installation state of the present invention, Figure 8 is an enlarged view of the main part of the outer diameter pipe and the air guide projection of the present invention.
배관(60)의 내경에 설치되어 공기의 흡입과 배출이 정상적으로 이루어지도록 하는 압력 조절용 흡·배기장치(10)를 설치하는 것이며, 외경관(20)의 길이(a)와 공기유도 돌출부(50)의 길이(b) 비율은 50∼70 : 5∼25가 되도록 하는 것이며, 바람직하게는 60 : 15가 되도록 하는 것이다.It is to install an intake/
상기 내경관(40)은 외경관(20)의 길이에 해당하는 길이를 갖도록 하며, 외경 공기 유도홈(41)에서 시계방향으로 형성된 후 내경관(40)과 공기유도 돌출부(50)가 만나는 부분에 이르도록 공기 유속 향상홈(42)이 형성되는 것이다.The
도 9본 발명의 베르누이홈에 대한 주요 요부확대 정면도를 나타낸 것으로, Figure 9 shows an enlarged front view of the main parts of the Bernoulli groove of the present invention,
베르누이 날개(30)의 날개 선단 경사면(31) 한쪽으로 형성되는 베르누이 홈(33)은 ""형의 무늬를 갖도록 하나 내지 3개가 형성되는 것이 바람직하며, 서로 같은 크기 또는 크기와 깊이가 점점 더 길고 깊게 형성되어 " 형이 2개 형성되도록" 하는 것이다.Bernoulli's
상기 베르누이 홈(33)은 상측이 ""형 무늬로 형성되도록 깊게 파여지고, 하측은 베르누이 날개(30)와 맞닿으며 사라지도록 형성하는 것이다.The
이러한 구성으로 이루어진 본 발명의 내연기관의 압력 조절용 흡·배기 장치는, 외부의 공기가 흡입되어 내연기관을 거쳐 외부로 배기되는 압력 조절용 흡·배기장치(10)를 통하여 흡·배기되는 과정에서 공기가 한쪽방향으로 회전되며 공기의 흐름이 향상되도록 함으로서 공기의 압력을 조절해 결과적으로 배기 효율이 향상되도록 하는 것이다.In the intake/exhaust device for pressure control of the internal combustion engine of the present invention having such a configuration, the air in the process of intake/exhaust through the intake/
즉, 공기의 흐름이 압력 조절용 흡·배기장치(10)의 베르누이 날개(30)를 통하여 한쪽방향으로 회전 되며 공기의 흐름이 향상되도록 하고, 공기가 내연기관을 통과한 후 외부에 배출되도록 함으로써 흡입에서부터 배출로 이루어지는 공기의 흐름을 통한 배관 및 엔진의 공기 압력을 조절해 공기의 흐름이 빨라질 수 있도록 하고 이러한 공기의 흐름을 통한 공기 압력 조절로 인하여 출력을 향상시키고 소음을 감소시키는 것이다.That is, the flow of air is rotated in one direction through the
특히, 베르누이 날개(30)는 공간(23)에 한 방향으로 일정한 간격에 나선형으로 자동차의 내연기관에 설치함으로써 공간(23)으로 공급되는 공기의 흐름이 빨라지며 공급되도록 하는 과정에서 공기의 흐름이 원활하므로 배관과 엔진의 압력을 자연적으로 조절함으로써 연소효율을 향상시켜 연비가 향상되도록 하며, 매연을 감소시키고 엔진의 수명을 연장하는 동시에 소음을 감소시키며 진동이 감소되고 완전연소를 돕게 되는 것이다.In particular, the
상기 베르누이 날개(30)는 외경관(20)의 시작점에서 내경방향을 향해 호상 안내면(22)이 형성되어 공기의 흐름이 부드럽게 이루어지도록 하고, 호상 안내면(22)에 일정한 간격으로 내경방향을 향해 반원형의 유동박리 돌기(21)가 형성되어 공기의 떨어짐 현상이 발생하지 않고 공기의 이동을 도와 손실이 발행하지 않도록 하는 동시에 공기의 흐름을 빠르게 가져가 압축효과를 향상시켜 유동박리현상을 감소시켜 발생하지 않도록 하는 것이다.The
또한, 베르누이 발개(30)는 날개 선단 평면(31)의 한쪽으로 날개 경사면(32)을 형성한 후 상기 날개 경사면(32)의 반대 방향에 베르누이홈(33)을 일정한 간격에서 시작 부분에 같은 크기로 형성함으로써 와류의 발생을 통한 유동박리현상의 감소에 효과적인 것이다.In addition, the
상기 베르누이홈(33)은 내경관(40)에 연결되는 부분이 좁고 외측의 외경관(20)에 연결되는 부분이 넓어 전체적으로 안정적이며 균형있는 연결부분을 형성하도록 하고, 일정한 간격에 형성되는 것을 통하여 공기의 흐름을 도와 유동박리현상의 감소에 효과적인 것이다.The
특히, 베르누이홈(33)은 공기가 많이 흐르는 내경관(40) 방향에서 길이가 길고 깊게 형성하며 외경관(20) 부분에서 길이가 짧고 낮게 형성해 전체적으로 공기가 균일하게 공급되도록 하면서 이동되도록 하고, 공기의 빠른 이동을 통한 유동박리현상의 감소에 효과적인 것이다.In particular, the
상기 외경관(20)은 공기의 배출부분에 지름을 더 작게 형성한 공기 역류 방지홈(25)이 형성되어 배출되었던 공기가 다시 역류하지 않고 그대로 배출되도록 함으로써 공기의 역류에 의한 영향을 예방할 수 있는 것이다.The
그리고 베르누이 날개(30)의 하측 선단에는 날개 선단 평면(36)에서 공기가 흘러 나가는 방향에 날개 선단 경사면(35)이 형성되어 공기의 흐름에 도움을 주고 공기의 이동을 통한 유동박리현상의 감소에 효과적인 기능을 하는 것이다.And at the lower end of the
또한, 공간(23)의 중앙에 형성된 내경관(40)은 중앙의 중공(43) 방향으로 형성된 일정한 간격의 내경 공기 유도홈(44)이 형성되어 중공(43)으로 유입되는 공기의 흐름이 빨라 지도록 하는 것이며, 외경의 외경 공기 유도홈(41)으로 공기가 타고 길게 이동하면서 빠르게 빠져나사도록 돕는 것으로,In addition, the
상기 내경관(40)은 외경관(20)의 선단과 같은 길이에서 공기 유도 돌출부(50)를 더 돌출시켜 내경 공기 유도홈(44)이 더 길게 연결되어 공기의 흐름이 더욱 길게 이어져 빠르게 지나가면서 공기의 흐름을 향상시켜 압력이 향상되도록 하는 것이며, 공기 유도 돌출부(50)의 외경에 형성한 외경 공기 유도홈(41)은 공간(23)으로 흐르는 공기가 유입된 후 내경관(40)에서 시작되어 공기 유도 돌출부(50)의 끝부분에 이르도록 공기가 흘러가면서 공기의 흐름이 빨라지게 되므로 압력 조절용 흡·배기장치(10)를 빠르게 지나가게 되므로 공기의 유입에 의해 배출되는 과정에서 베르누이 원리에 따라 멀리 나가도록 함으로써 공기를 더 멀리 세게 나가도록 함으로써 열과 노킹으로부터 엔진을 보호하므로 연비를 향상시키고, 매연을 감소시키며 엔진의 수명을 연장하고 소음을 감소시키는 것이다.The
상기 내경관(40)과 공기 유도 돌출부(50)의 비율은 50∼70 : 5∼25 가 되도록 하는 것이 좋으며, 상기 내경관(40)과 공기 유도 돌출부(50)의 비율은 60 : 15 가 될 때 가장 공기의 흐름이 좋게 나타나는 결과를 가져왔고, 공기가 유입되어 배출되는 과정에서 일부분에서 더욱 길게 공기가 흐르도록 안내함으로써 공기의 흐름을 빨리하고 압력은 낮게 유지해 연소를 돕는 것이다.The ratio of the
한편, 내경관(40)의 외경 공기 유도홈(41)에는 평면에서 볼 때 우측으로 공기 유속 향상홈(42)을 계단식으로 더 형성하되;On the other hand, in the outer diameter
입구쪽에는 외경 공기 유도홈(41)의 폭이 넓고 출구쪽에는 외경 공기 유도홈(41)의 폭이 좁아지도록 형성하며, 내경관(40)에만 형성되어 유입되는 공기의 흐름에 도움을 주어 공기의 유속을 향상시키고 와류 발생을 통한 유동박리현상의 감소에 효과적인 기능을 하는 것이다.The width of the outer diameter
결과적으로, 압력 조절용 흡·배기장치(10)를 설치하기 이전에 4,800rpm 이었던 엔진 회전수가 설치한 후에는 7,600rpm으로 회전수가 증가하는 것을 확인할 수 있으므로 매연을 크게 낮추고, 열효율을 향상시키며 기름 소모량을 줄여 완전연소가 이루어지는 효과를 제공하는 것을 확인할 수 있었다.As a result, it can be confirmed that the engine speed increases to 7,600 rpm after the engine speed, which was 4,800 rpm before the installation of the intake/
압력 조절용 흡·배기장치(10)를 카니발 디젤 2005년 유로 3(주행거리 : 270km)에 적용한 시험차량을 통해 KD 147 시험 절차에 의거하여, 배출가스 시험을 장착전, 후 각 2회씩 수행하였으며, 매연과 질소산화물 농도를 측정하였다. According to the KD 147 test procedure, the exhaust gas test was carried out twice each before and after installation through a test vehicle that applied the pressure control intake and exhaust device (10) to the Carnival Diesel 2005 Euro 3 (travel distance: 270 km). The soot and nitrogen oxide concentrations were measured.
* KD 147 배출 시험시 최대 농도값이 발생한 시점 3초 전후의 평균값임* This is the average value around 3 seconds when the maximum concentration value occurred during the KD 147 emission test.
KD 147 결과 산출 방볍을 기준으로, 매연도이 개선 영향도는 전체적으로 약 40% 정도 개선되었으며, 이는 매연발생이 매우 높은 운전 패턴인 고속에서 고부하 조건으로 전이되는 급 가속 구간에서 매연저감 개선호과가 크게 났음을 알 수 있고,Based on the calculation method of the KD 147 result, the effect of the improvement of the smoke level was improved by about 40% overall, and this resulted in a great improvement in the smoke reduction in the rapid acceleration section that transitions from a high speed to a high load condition, a driving pattern with very high smoke generation. Can be seen,
질소산화물은 전체적으로 약 2∼4% 개전되는 것으로 나타났음을 알 수 있으며, 평균 발생량 측면에서 볼 때, 약 13% 정도 개선효과가 나타났음을 알 수 있다.It can be seen that nitrogen oxides are opened by about 2-4% overall, and in terms of the average generation amount, it can be seen that about 13% improvement effect has been shown.
도 10은 운전부하에 따른 매연 배출비교의 초기상태이며, 도 11 은 본 발명의 운전부하에 따른 매연 배출비교의 초기상태이고, 도 12는 운전부하에 따른 질소산화물 배출비교의 초기상태이며, 도 13 은 본 발명의 운전부하에 따른 질소산화물 배출비교의 초기상태를 나타낸 것으로,10 is an initial state of comparison of soot emission according to the operating load, FIG. 11 is an initial state of the comparison of soot emission according to the operating load of the present invention, and FIG. 12 is an initial state of comparison of nitrogen oxide emission according to the operating load, 13 shows the initial state of the nitrogen oxide emission comparison according to the operating load of the present invention,
매연의 경우 고부하 운전조건에서 매연을 줄이는 효과가 나타나고, 질소산화물의 경우 일반적인 운전조건에서는 개선효과가 뚜렷하게 나타남을 확인할 수 있다.In the case of soot, it can be seen that the effect of reducing soot appears under high load operating conditions, and in the case of nitrogen oxides, the improvement effect is evident under normal operating conditions.
CO2 배출은 도 14와 같이 초기상태와 도 15와 같이 본 발명을 장착한 후를 통하여 대비할 수 있으며, 도 16에 도시한 바와 같이 CO2 배출 COTOUR MAP의 초기상태이고, 도 17은 본 발명을 장착한 후를 통하여 확인할 수 있듯이 CO2 배출량 추이로 볼 때 연료소모 패턴에 영향을 주는 것으로 판단되었다.CO2 emission can be prepared through the initial state as shown in FIG. 14 and after the present invention is mounted as shown in FIG. 15, and as shown in FIG. 16, the CO2 emission COTOUR MAP is in the initial state, and FIG. 17 is equipped with the present invention. As can be seen later, it was judged to have an effect on the fuel consumption pattern in terms of the trend of CO2 emissions.
본 발명은 내연기관의 엔진과 배관 사이에 설치되어 흡입되는 공기를 배기시킴에 있어서 공간에 설치하는 베르누이 날개를 통하여 공기를 한쪽방향으로 회전시켜 공기의 흐름 개선으로 인한 연료의 연소효율을 향상시켜 연비를 향상하고 매연을 감소하며, 베르누이 날개를 통한 베르누이원리에 따른 공기의 흐름 향상 역할을 통해 공기 에너지가 더욱 멀리 공급될 수 있도록 하고, 내경관의 길이를 더 길게 빼주며 내경 공기 유도홈과 외경 공기 유도홈을 통해 유입되는 공기를 더 길께 빼주어 빨리 지나가도록 함으로써 완전연소를 돕고 소음을 감소시키며 연비를 향상시킴은 물론 매연을 감소시킴으로써 엔진의 수명연장과 소음을 감소시키는 매우 유용한 발명이다.The present invention is installed between the engine and the piping of an internal combustion engine to exhaust the inhaled air, and the air is rotated in one direction through the Bernoulli blade installed in the space to improve the combustion efficiency of fuel due to the improvement of air flow. It improves and reduces smoke, and improves air flow according to Bernoulli's principle through the Bernoulli wing, allowing air energy to be supplied farther, reducing the length of the inner tube, and reducing the inner diameter air guide groove and the outer diameter air. It is a very useful invention that helps complete combustion, reduces noise, improves fuel economy, and reduces soot, thereby extending the life of the engine and reducing noise by removing the air introduced through the induction groove longer and passing it faster.
10 : 압력 조절용흡·배기장치 20 : 외경관
21 : 유동박리 돌기 22 : 호상 안내면
23 : 공간 25 : 공기 역류 방지홈
30 : 베르누이 날개 31 : 날개 선단 평면
32 : 날개 경사면 33 : 베르누이홈
35 : 날개 선단 경사면 36 : 날개 선단 평면
40 : 내경관 41 : 외경 공기 유도홈
42 : 공기 유속 향상홈 43 : 중공
44 : 내경 공기 유도홈 50 : 공기유도 돌출부10: intake/exhaust device for pressure control 20: outer diameter pipe
21: flow separation projection 22: arc-shaped guide surface
23: space 25: air backflow prevention groove
30: Bernoulli wing 31: wing tip plane
32: wing slope 33: Bernoulli groove
35: wing tip slope 36: wing tip plane
40: inner diameter pipe 41: outer diameter air guide groove
42: air flow improving groove 43: hollow
44: inner diameter air guide groove 50: air guide protrusion
Claims (7)
상기 내경관(40)이 출구쪽에서 공기 유도 돌출부(50)를 더 돌출시키며, 상기 내경관(40)과 공기 유도 돌출부(50)의 내경에 내경 공기 유도홈(44)이 형성되고, 상기 내경관(40)과 공기 유도 돌출부(50)의 외경에 외경 공기 유도홈(41)을 형성해 공기의 흐름을 도와 압력을 조절하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 압력 조절용 흡·배기 장치.
In the outer diameter pipe 20 having the arc-shaped guide surface 22 formed on the entrance side, a space 23 is formed and an inner diameter pipe 40 having a space 23 is formed, and the outer diameter pipe 20 and the inner diameter pipe 40 It consists of a Bernoulli wing 30 having a Bernoulli groove 33 on the wing tip plane 31 after connecting the wing inclined surface 32 and the wing tip plane 31 at the entrance side;
The inner diameter pipe 40 further protrudes the air guiding protrusion 50 from the outlet side, and an inner diameter air guiding groove 44 is formed in the inner diameter of the inner diameter pipe 40 and the air guiding protrusion 50, and the inner diameter pipe An intake/exhaust device for pressure control of an internal combustion engine, characterized in that by forming an outer diameter air guide groove (41) on the outer diameter of the air guide projection (40) and (50) to help the flow of air and to control the pressure.
상기 공기 유도 돌출부(50)는 내경관(40)과의 돌출길이 비율이 5∼25 : 50∼70 이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 압력 조절용 흡·배기 장치.
The method of claim 1,
The air induction protrusion 50 is an intake/exhaust device for controlling pressure of an internal combustion engine, characterized in that the ratio of the protrusion length with the inner diameter pipe 40 is 5 to 25: 50 to 70.
상기 외경 공기 유도홈(41)은 공기 유도 돌출부(50)의 저면에서 볼 때 베르누이 발개(30)의 사이 중앙에 반원형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 내연기관의 압력 조절용 흡·배기 장치.
The method of claim 1,
The outer diameter air guide groove (41) is an intake/exhaust device for pressure control of an internal combustion engine, characterized in that it is formed in a semicircular shape in the center between the Bernoulli feet (30) when viewed from the bottom surface of the air guide projection (50).
상기 외경관(20)은 입구쪽의 호상 안내면(22)에 일정한 간격으로 반원형의 유동박리 돌기(21)가 형성되어 유동박리현상을 감소시키는 것을 특징으로 하는 내연기관의 압력 조절용 흡·배기 장치.
The method of claim 1,
The outer diameter pipe 20 is an intake/exhaust device for pressure control of an internal combustion engine, characterized in that semicircular flow separation protrusions 21 are formed at regular intervals on the arc-shaped guide surface 22 at the inlet side to reduce the flow separation phenomenon.
상기 외경관(20)은 출구쪽의 외경으로 지름이 더 작아지는 공기 역류 방지홈(25)이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 내연기관의 압력 조절용 흡·배기 장치.
The method of claim 1,
The outer diameter pipe 20 is an intake/exhaust device for controlling pressure of an internal combustion engine, characterized in that the air backflow prevention groove 25 having a smaller diameter toward the outlet side is further formed.
상기 외경 공기 유도홈(41)은 내경관(40)의 길이에서 한쪽으로 계단식이 되도록 공기 유속 향상홈(42)을 형성하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 압력 조절용 흡·배기 장치.
The method of claim 1,
The outer diameter air guide groove (41) is an intake/exhaust device for controlling pressure of an internal combustion engine, characterized in that the air flow rate improving groove (42) is formed in a stepwise manner from the length of the inner diameter pipe (40).
상기 공기 유속 향상홈(42)은 입구쪽이 넓고 출구쪽이 좁게 계단식으로 외경 공기 유도홈(41)에 연결되는 것을 특징으로 하는 내연기관의 압력 조절용 흡·배기 장치.The method of claim 6,
The air flow rate improving groove 42 is an intake/exhaust device for controlling pressure of an internal combustion engine, characterized in that the inlet side is wide and the outlet side is narrowly connected to the outer diameter air induction groove 41 in a stepwise manner.
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