KR102250955B1 - 자동차용 흡배기관 유속증대기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 흡배기관 내에 설치되어 공기 흐름을 고속으로 유도하는 자동차용 흡배기관 유속증대기에 관한 것으로서, 특히 외주면이 흡배기관의 내주면에 밀착되고, 입구쪽에서 출구쪽으로 갈수록 내경이 작아지며, 내주면에 일방향으로 비틀린 다수의 곡선돌기 또는 나선홈이 길이방향으로 형성된 와류생성부와; 상기 와류생성부의 출구쪽에 일체로 형성되고, 내경이 입구쪽에서 출구쪽까지 와류생성부의 최종출구 직경과 동일하게 형성된 유속증가 배출부;로 구성되어, 흡입공기나 연소가스가 매우 빠른 속도로 유동하게 하는 효과가 있다.

Description

자동차용 흡배기관 유속증대기{Velocity increase device of intake and exhaust pipe for automobile}

본 발명은 자동차용 흡배기관 유속증대기에 관한 것으로서, 특히 흡배기되는 공기의 흐름을 고속으로 유도함으로써 흡배기 효율을 높일 수 있는 자동차용 흡배기관 유속증대기에 관한 것이다.

자동차는 공기와 연료가 적당한 비율로 혼합된 혼합기체를 압축시킨 다음 점화와 팽창을 통해 발생되는 직선운동을 토크를 갖는 회전운동으로 변환시켜서 그 구동력에 의해 주행한다.

이러한 자동차의 주행을 위해 연료를 점화시켰을 때 발생되는 연소가스는 배출되는 일련의 과정에서 압력과 유속이 낮아져 엔진 출력을 감소시키고, 감소된 엔진출력을 높이기 위해 가속페달을 밟아 엔진의 사이클 행정을 빠르게 하는 경우에는 RPM의 증가와 함께 연료의 불완전 연소로 인하여 연료를 낭비하게 된다.

또한, 자동차 엔진의 출력은 엔진의 회전수와 배기량 및 실린더 속의 혼합기체 압력에 비례하기 때문에, 배기량과 엔진의 회전수가 정해진 상태에서 출력을 향상시키기 위해서는 혼합기체의 압력을 높여야 하며, 혼합기체의 압력을 높이기 위해서는 외부공기의 흡입량을 증가시켜야 한다.

이를 위해, 등록번호 10-1921023에서 제시하고 있는 것처럼, 자동차의 흡배기관 내에 와류발생기를 설치하여 와류발생에 따른 유속증대로 흡입되는 공기의 양을 증가시킴과 아울러 연소가스의 배출량을 크게 함으로써 엔진 출력을 향상시키고 연비를 감소시키며 매연을 감소시키고 있다.

상술한 종래의 기술은 와류발생을 위해 중공관의 내외주면에 다수의 와류발생 날개를 형성한 것이다. 그런데 입체적 형상을 갖는 날개를 중공관의 내외주면에 일체로 형성하는 것이 용이하지 않아, 실제로는 개별적으로 제작된 날개를 하나하나씩 용접에 의해 결합하여 제조할 수밖에 없어 대량 생산에 유연하게 대응하지 못할 뿐만 아니라, 결합되는 날개의 개수도 제한적이어서 유속이 충분히 증대되지 않아서 기대만큼의 효과를 얻지 못하고 있다.

한편, 등록번호 10-1093978에는 중공관 자체의 형상을 동일한 간격으로 등분된 나선형을 유지하면서 완만하게 비틀린 홈과 각 홈 사이에 볼록하게 나선상태로 비틀린 통로가 형성되어 중공관의 내/외측으로 와류가 발생되는 유속증대기가 개시되어 있다.

상술한 종래기술은 중공관이 그 길이 전체로 동일한 직경으로 형성되어 있어 유속을 급격히 증가시키기에는 한계가 있다. 또한 중공관을 그 길이 방향을 따라 내측으로 가압하여 비틀린 홈을 만들어 와류를 유도하는 구조여서, 중공관 전체에 와류 발생 홈의 개수가 제한적일 수밖에 없고 이로 인해 유속이 충분히 증대되지 않는 문제가 있다.

또한 중공관이 꽈배기 형상으로 이루어져 있어 중공관의 외부로도 와류가 발생되기는 하지만, 실제 중공관이 끼워지는 흡배기관은 유연한 재질로 이루어져 있어 흡배기관의 외부 충격에 따른 비틀림 또는 온도 변화에 따른 수축 또는 팽창되는 경우에 중공관과 흡배기관 사이의 공기 흐름 공간이 막혀서 공기의 흐름 저항이 발생되어 원활한 흡기 또는 배출이 안 되는 문제가 있었다.

이와 같이, 종래의 유속증대기는 그 구조적인 문제로 인해 실제 제조가 용이하지 않을 뿐만 아니라, 와류의 형성에 의해서만 유속을 증대시키고 있어 고속으로 유속을 증대하기에는 한계가 있는 문제점이 있다.

등록번호: 10-1921023 (출원번호; 10-2018-0042011, 발명의 명칭: 차량의 흡배기관내 공기 와류발생기) 등록번호: 10-1093978 (출원번호; 10-2010-0029238, 발명의 명칭: 차량의 배기관 와류발생기)

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 기본적으로 간단한 구조 및 형상을 가지면서 와류 발생 원리와 베르누이 원리를 함께 적용하여 공기의 흐름을 고속으로 유도함과 아울러 흡배기관내에 용이하게 끼워지고 안정적으로 장착 유지될 수 있는 자동차용 흡배기관 유속증대기를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 자동차용 흡배기관 유속증대기는 차량의 흡배기관 내에 설치되어 공기 흐름을 고속으로 유도하는 것으로서; 외주면이 흡배기관의 내주면에 밀착되고, 입구쪽에서 출구쪽으로 갈수록 내경이 작아지며, 내주면에 일방향으로 휜 다수의 곡선돌기가 길이방향으로 형성된 와류생성부와; 상기 와류생성부의 출구쪽에 일체로 형성되고, 내경이 입구쪽에서 출구쪽까지 와류생성부의 최종출구 직경과 동일하게 형성된 유속증가 배출부;로 구성된다.

여기서, 상기 와류생성부는 입구쪽에서 출구쪽으로 갈수록 내경이 작아지는 도입부와; 상기 도입부의 출구쪽에 일체로 형성되고, 내경이 도입부보다 더 급하게 작아지는 변곡부;로 구성된다.

한편, 본 발명에 의한 자동차용 흡배기관 유속증대기는 외주면이 흡배기관의 내주면에 밀착되고, 입구쪽에서 출구쪽으로 갈수록 내경이 작아지며, 내주면을 따라 나선홈이 형성된 와류생성부와; 상기 와류생성부의 출구쪽에 일체로 형성되고, 내경이 입구쪽에서 출구쪽까지 와류생성부의 최종출구 직경과 동일하게 형성된 유속증가 배출부;로 구성될 수도 있다.

그리고, 상기 유속증가 배출부는 외경이 입구쪽에서 출구쪽으로 갈수록 작아진다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 자동차용 흡배기관 유속증대기는 다수의 곡선돌기로 흡입공기나 연소가스의 흐름을 와류 형태로 형성함과 아울러 점차 작아지는 와류생성부의 내경으로 흡입공기나 연소가스의 유속을 대폭 증가시킨 후 가장 작은 직경을 갖는 유속증가 배출부를 통해 배출시키므로 흡입공기나 연소가스가 매우 빠른 속도로 유동할 수 있는 이점이 있다.

또한, 도입부를 통과하면서 유속이 점차 빨라지다가 내경이 아주 급하게 작아지는 변곡부에서 흡입공기나 연소가스의 흐름이 더욱 빨라지는 이점이 있다.

또한, 와류생성부를 지나면서 나선홈에 의해 흡입공기나 연소가스의 흐름이 나선 형태(또는 와류 형태)로 형성됨과 아울러 유속이 증가한 후 가장 작은 직경의 유속증가 배출부를 통해 원활하게 배출되므로 흡입공기나 연소가스가 매우 빠른 속도로 유동할 수 있는 이점이 있다.

또한, 유속증가 배출부의 외경이 출구쪽으로 갈수록 작아지기 때문에 흡배기관 내에 본 발명의 유속증대기를 용이하게 삽입할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 자동차용 흡배기관 유속증대기를 보인 사진
도 2는 본 발명에 의한 자동차용 흡배기관 유속증대기를 보인 사시도.
도 3 내지 도 5는 본 발명에 의한 자동차용 흡배기관 유속증대기의 일 실시예를 보인 도.
도 6 및 도 7은 본 발명에 의한 자동차용 흡배기관 유속증대기의 다른 실시예를 보인 도.

이하, 본 발명에 의한 자동차용 흡배기관 유속증대기의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 의한 자동차용 흡배기관 유속증대기를 보인 사시도이고, 도 3 내지 도 5는 본 발명에 의한 자동차용 흡배기관 유속증대기의 일 실시예를 보인 도이다.

본 발명에 의한 자동차용 흡배기관 유속증대기는 차량의 흡배기관(P) 내에 공기 흐름 방향으로 설치되는 것으로서, 기본적으로 간단한 구조 및 형상을 가지면서 와류 발생 원리와 베르누이 원리를 함께 적용하여 공기의 흐름을 고속으로 유도함과 아울러 흡배기관내에 용이하게 끼워지고 안정적으로 장착 유지될 수 있도록 하기 위한 것이다.

이러한 본 발명은 와류생성부(10)와, 상기 와류생성부(10)의 출구쪽에 일체로 형성된 유속증가 배출부(20)로 구성된다.

상기 와류생성부(10)는 흡배기관(P) 내에 본 발명을 설치하였을 때 외주면이 흡배기관(P)의 내주면에 밀착되고, 입구쪽에서 출구쪽으로 갈수록 내경이 작아지며, 내주면에 일방향으로 완만하게 비틀린 다수의 곡선돌기(13)가 길이방향으로 길게 형성된다.

좀 더 부연하면, 와류생성부(10)는 도입부(11)와, 상기 도입부(11)와 일체로 형성되는 변곡부(12)와, 상기 도입부(11) 및 변곡부(12)에 걸쳐 길게 형성되는 다수의 곡선돌기(13)로 구성된다.

상기 도입부(11)는 본 발명의 유속증대기에서 흡입공기나 연소가스를 제일 먼저 만나는 부분으로서, 흡입공기나 연소가스가 유입되는 입구쪽에서 출구쪽으로 갈수록 내경이 작아진다. 이러한 도입부(11)는 외주면이 흡배기관(P)의 내주면에 밀착되고, 내경은 점차 작아지기는 하지만 완만하게 작아진다. 따라서, 도입부(11)는 전체적으로 봤을 때 그 두께가 출구쪽으로 갈수록 점차 두꺼워진다.

상기 변곡부(12)는 도입부(11)의 출구쪽에 일체로 형성되는 것으로서, 내경이 점차로 작아지는 도입부(11)보다 그 내경이 더욱 급하게 작아진다. 따라서 흡입공기나 연소가스는 도입부(11) 내부로 유입된 후 변곡부(12) 쪽으로 갈수록 그 유속이 점차로 빨라지지만, 변곡부(12) 내부로 유입된 이후에는 그 유속이 더욱 빨라진다.

상기 곡선돌기(13)는 와류생성부(10)의 길이방향을 따라 10도 이내의 각도로 완만하게 비틀린 바(Bar) 형태로 길게 형성되는 것으로서, 와류생성부(10)의 내주면에 일방향으로 비틀린 상태로 형성되기 때문에 와류생성부(10) 내부로 유입된 흡입공기나 연소가스는 곡선돌기(13)에 의해 일방향으로 회전하는 회오리 형태의 기류로 변환된다.

따라서, 와류생성부(10) 내부로 유입된 흡입공기나 연소가스는 와류생성부(10)를 통과하면서 와류현상에 의해 나선 또는 회오리 형태의 공기 흐름으로 변환되면서 유속이 급속히 증가되고, 그 속도에 가속력이 붙어서 더욱 빠른 유속으로 진행하게 된다.

상기 유속증가 배출부(20)는 와류생성부(10)의 끝단에 일체로 형성되는 것으로서, 내경이 와류생성부(10)의 최종출구 직경과 동일하게 형성된다.

즉, 유속증가 배출부(20)는 직경이 가장 작게 형성되는 변곡부(12)의 최종 출구쪽 직경과 동일하게 형성되어, 도입부(11)와 변곡부(12)를 지나면서 빨라진 흡입공기나 배출가스의 유속을 저감시키지 않고 외부로 배출한다. 유속증가 배출부(20)에 유입된 흡입공기나 배출가스는 와류 형태로 유동을 하면서 그 유속이 급격히 증가된 상태인데, 이러한 상태의 흡입공기나 배출가스의 유속을 떨어뜨리지 않고 가속된 상태로 외부로 배출한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 유속증대기는 공기가 유입되는 입구부가 상대적으로 큰 직경을 가지면서 공기의 흐름 방향으로 직경이 서서히 작아지는 도입부(11)와, 입구부에 비해 직경이 매우 작은 유속증가 배출부(20) 및 도입부(11)와 유속증가 배출부(20) 사이에 직경이 급격히 작아지는 변곡부(12)가 연속적으로 형성된 내부 구조를 갖는다.

여기서, 도입부(11)는 유속증대기 전체 길이의 3/5 정도의 길이를 가지며, 변곡부(12)와 유속증가 배출부(20)는 각각 전체 길이의 1/5 정도의 길이를 갖는 것이 바람직하다. 이로 인해 유속증대기 내부로 유입되는 공기는 많은 양이 유입되어도 그 흐름의 저항 없이 도입부(11)로 유입 및 경유하면서 유속이 서서히 증가하다가 변곡부(12)를 거치면서 유속이 급속도로 가속되면서 유속증가 배출부(20)로 배출될 수 있다.

앞서 언급한 바와 같이, 본 발명에 따른 유속증대기는 도입부(11)에서 변곡부(12)까지는 공기의 와류를 발생시키는 와류생성부(10)를 이룬다. 즉, 와류를 발생시키는 곡선돌기(13)는 도입부(11)의 시작지점에서 변곡부(12)의 끝지점까지 형성되어 있다. 이로 인해 공기는 도입부(11)까지 비틀린 상태의 와류 흐름을 형성하면서 직경이 급격히 작아지는 변곡부(12)를 통과하면서 유속 증대 효과가 극대화된다. 만일, 곡선돌기(13)가 유속증가 배출부(20)까지 형성하게 되면 와류의 흐름을 형성하는 공기가 배출부 측에서 서로 충돌하게 되고 이로 인해 흐름의 저항이 발생되어 오히려 유속이 저하되는 문제가 발생될 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 유속증대기는 자동차 엔진의 실린더 내부에는 더욱 많은 양의 공기가 흡입되어 엔진의 출력을 향상시킬 수 있고, 연속가스가 엔진 내부에 정체되는 것을 방지하여 엔진출력을 높일 수 있을 뿐만 아니라 연소효율을 향상시킬 수 있게 된다.

앞서 기재한 대로 유속증가 배출부(20)는 내경이 입구쪽에서 출입구쪽까지 변화되지 않고 일정한 상태를 유지하지만, 외경은 입구쪽에서 출구쪽으로 갈수록 점차 작아지는 형태를 취한다.

따라서, 본 발명에 의한 자동차용 흡배기관 유속증대기를 흡배기관(P) 내부로 밀어 넣을 때 외경이 작은 유속증가 배출부(20)가 훨씬 수월하게 삽입된 후 앞쪽으로 전진할 수 있으므로 본 발명에 의한 자동차용 흡배기관 유속증대기의 삽입 작업이 용이해지는 효과가 있다.

또한, 유속증대기는 전체적으로 외경이 일정한 원통형으로 이루어져 있어 유연한 재질의 흡배기관(P)의 내주면에 밀착되게 끼워짐으로서 안정적인 삽입 상태를 유지할 수 있다. 나아가 유속증대기의 외주면에는 둘레 방향 전체로 연속적으로 이어지는 형태의 장착홈(15)이 더 형성될 수 있다. 이로 인해 유속증대기가 흡배기관(P)에 끼워진 상태에서 장착홈(15)이 대응형성된 부위의 흡배기관(P) 외측을 금속밴드(미도시)로 꽉 조여 주면 보다 안정적인 장착상태가 유지된다. 즉 금속밴드가 단순히 흡배기관을 유속증대기 측으로 가압하여 조여 주는 것이 아니라 흡배기관이 장착홈(15)에 파고든 상태로 조여짐으로써 유속증대기의 유동이 전혀 발생되지 않는 이점이 있다.

한편, 본 발명에 의한 자동차용 흡배기관 유속증대기는 도 6 및 도 7에 도시된 것과 같이 구성하는 것도 가능하다. 도 6 및 도 7에 도시된 자동차용 흡배기관 유속증대기는 도 3 내지 도 5에 도시된 유속증대기와 구조가 유사하므로 동일한 설명은 최소화하도록 한다.

도 6 및 도 7은 본 발명에 의한 자동차용 흡배기관 유속증대기의 다른 실시예를 보인 도이다.

도 6 및 도 7에에 도시된 자동차용 흡배기관 유속증대기는 와류생성부(10)와, 상기 와류생성부(10)의 출구쪽에 일체로 형성된 유속증가 배출부(20)로 구성된다.

상기 와류생성부(10)는 외주면이 흡배기관(P)의 내주면에 밀착되고, 입구쪽에서 출구쪽으로 갈수록 내경이 작아지며, 내주면을 따라 나선홈(14)이 형성된다.

상기 나선홈(14)은 와류생성부(10)의 입구쪽에서 출구쪽으로 내주면을 따라 일정깊이를 갖는 나선 형상이 연속적으로 형성된다. 이러한 나선홈(14)은 와류생성부(10) 내부로 유입되는 흡입공기나 배출가스를 연소적인 나선 형상을 갖는 와류 형태의 흐름으로 변환시킨다.

상기 유속증가 배출부(20)는 와류생성부(10)의 출구쪽에 일체로 형성되고, 내경이 입구쪽에서 출구쪽까지 와류생성부(10)의 최종출구 직경과 동일하게 형성된다. 따라서, 와류 형태의 고속 흐름 상태로 변환된 흡입공기나 배출가스는 유속증가 배출부(20)를 통해 유속이 감속되지 않고 가속된 상태로 외부로 배출된다.

본 발명에 의한 유속증대기의 다른 실시예 역시 와류를 발생시키는 나선홈(14)이 도입부(11)의 시작지점에서 변곡부(12)의 끝지점까지 형성되어 있다. 이로 인해 공기는 도입부(11)까지 나선 형태의 와류 흐름을 형성하면서 직경이 급격히 작아지는 유속증가 배출부(20)를 통과하더라도 배출 공기가 서로 충돌함이 없이 빠른 속도로 배출될 수 있다.

10: 와류생성부 11: 도입부
12: 변곡부 13: 곡선돌기
14: 나선홈 15; 장착홈
20: 유속증가 배출부 P: 흡배기관

Claims (6)

1. 차량의 흡배기관(P) 내에 설치되어 공기 흐름을 고속으로 유도하는 것으로서,
   외주면이 흡배기관(P)의 내주면에 밀착되고, 입구쪽에서 출구쪽으로 갈수록 내경이 작아지며, 내주면에 일방향으로 비틀린 다수의 곡선돌기(13)가 길이방향으로 형성된 와류생성부(10)와; 상기 와류생성부(10)의 출구쪽에 일체로 형성되고, 내경이 입구쪽에서 출구쪽까지 와류생성부(10)의 최종출구 직경과 동일하게 형성된 유속증가 배출부(20);로 구성되되,
   상기 와류생성부(10)는 입구쪽에서 출구쪽으로 갈수록 내경이 작아지는 도입부(11)와; 상기 도입부(11)의 출구쪽에 일체로 형성되고, 내경이 도입부(11)보다 더 급하게 작아지는 변곡부(12);로 구성되며,
   상기 도입부(11)는 전체 길이의 3/5, 상기 변곡부(12)는 전체 길이의 1/5, 상기 유속증가 배출부(20)는 전체 길이의 1/5을 가지며,
   상기 다수의 곡선돌기(13)는 상기 도입부(11)의 시작 지점에서 변곡부(12)의 끝 지점까지 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 흡배기관 유속증대기.
   
2. 삭제
3. 차량의 흡배기관(P) 내에 설치되어 공기 흐름을 고속으로 유도하는 것으로서,
   외주면이 흡배기관(P)의 내주면에 밀착되고, 입구쪽에서 출구쪽으로 갈수록 내경이 작아지며, 내주면을 따라 나선홈(14)이 형성된 와류생성부(10)와;
   상기 와류생성부(10)의 출구쪽에 일체로 형성되고, 내경이 입구쪽에서 출구쪽까지 와류생성부(10)의 최종출구 직경과 동일하게 형성된 유속증가 배출부(20);로 구성되되,
   상기 와류생성부(10)는 입구쪽에서 출구쪽으로 갈수록 내경이 작아지는 도입부(11)와; 상기 도입부(11)의 출구쪽에 일체로 형성되고, 내경이 도입부(11)보다 더 급하게 작아지는 변곡부(12);로 구성되며,
   상기 도입부(11)는 전체 길이의 3/5, 상기 변곡부(12)는 전체 길이의 1/5, 상기 유속증가 배출부(20)는 전체 길이의 1/5을 가지며,
   상기 나선홈(14)은 상기 도입부(11)의 시작지점에서 변곡부(12)의 끝 지점까지 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 흡배기관 유속증대기.
   
4. 삭제
5. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
   상기 유속증가 배출부(20)는 외경이 입구쪽에서 출구쪽으로 갈수록 작아지는 것을 특징으로 하는 자동차용 흡배기관 유속증대기.
   
6. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
   상기 와류생성부(10)는 외주면에는 둘레 방향 전체로 오목하게 파인 형태의 장착홈(15)이 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 흡배기관 유속증대기.

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