KR102503626B1 - 내연기관의 공기 압력 조절을 위한 흡·배기장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내연기관의 고기 압력 조절을 위한 흡·배기 장치에 관한 것으로, 더욱 상세히게는 자동차와 같은 내연기관의 흡기부와 배기부에 공기 압력 조절장치를 설치하여 흡·배기되는 공기를 회전하는 공기로 만들어 공기의 공급 및 배기량과 흐름을 향상시켜 흡·배기효율에 따른 출력향상을 통해 연소효율을 향상시켜 연비가 향상되도록 하되; 와류의 방향성과 공기유도부 및 우동박리현상 방지부의 형상을 통해 공기의 압력을 낮추어 더 많은 공기를 풍부하게 더 멀리 공급하며 흐름을 원활하게 함으로써 연소를 향상시키고 소염경계층의 연소를 도와 연소효과를 돕는 한편 완전연소를 유도할 수 있도록 하는 내연기관의 공기 압력 조절을 위한 흡·배기장치에 관한 것이다.
이러한 본 발명은 내경에 중공이 형성되는 내경관의 외경으로 다수개의 공기유도 공간이 형성되는 외경관으로 이루어지고, 상기 공기유도 공간의 한쪽 외경관의 상측선단에서 내경관의 하측선단에 와류의 공기를 유도하는 공기 유도부를 포함하는 흡·배기장치로 이루어지되;
상측선단이 공기 유도부와 외경관 및 공기유도 선단부가 만나는 부분에서 출발하여 절곡라인의 하측선단 부분과 만나게 되며, 상기 공기 유도부에서 돌출되고 상측선단이 공기 유도부와 외경관 및 공기유도 선단부가 만나는 부분에서 출발하여 절곡라인의 하측선단 부분과 만나는 위치로 갈수록 더 높아지게 호상으로 돌출되는 유동박리현상 방지부를 포함하며,
상기 공기 유도부의 한쪽선단에 형성된 절곡라인에서 절곡되며 외경관의 상측선단에서 시작되어 내경관의 하측선단에 이르도록 연결되는 부분에서 하측선단에 비해 좁고 하측선단이 내경관과 연결되는 부분에서 넓게 형성되는 공기 유도 배출부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다.

Description

내연기관의 공기 압력 조절을 위한 흡·배기장치{Air intake and exhaust system for controlling air pressure of internal combustion engine}

본 발명은 내연기관의 고기 압력 조절을 위한 흡·배기 장치에 관한 것으로, 더욱 상세히게는 자동차와 같은 내연기관의 흡기부와 배기부에 공기 압력 조절장치를 설치하여 흡·배기되는 공기를 회전하는 공기로 만들어 공기의 공급 및 배기량과 흐름을 향상시켜 흡·배기효율에 따른 출력향상을 통해 연소효율을 향상시켜 연비가 향상되도록 하되; 와류의 방향성과 공기유도부 및 우동박리현상 방지부의 형상을 통해 공기의 압력을 낮추어 더 많은 공기를 풍부하게 더 멀리 공급하며 흐름을 원활하게 함으로써 연소를 향상시키고 소염경계층의 연소를 도와 연소효과를 돕는 한편 완전연소를 유도할 수 있도록 하는 내연기관의 공기 압력 조절을 위한 흡·배기장치에 관한 것이다.

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.

상기 터보차져는 일종의 송풍기와 같으며, 엔진의 배기 매니폴드로 빠져나가는 배기가스의 유동에너지를 이용한 것이다.

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.

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.

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.

이와 같이, 터보차져와 인터쿨러를 이용한 디젤엔진의 배기 시스템은 배기공기량을 증대시켜 배기가스 저감 및 연비향상, 엔진소음 저감, 연비 개선등의 효과를 얻고 있다.

이러한 장점에도 불구하고, 터보차쳐와 인터쿨러를 이용하는 디젤엔진의 경우 다음과 같은 문제점이 있다.

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 연소과정 중에서 산소와 반응하여 디젤 엔진에서 가장 문제가 되는 질소 산화물(Nox)을 생성하게 된다.

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.

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.

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.

그리고 특허등록번호 제1754042호와 같이 차량의 흡배기관내 공기 와류를 발생시켜 공기의 흐름을 고속으로 유도하는 장치를 통하여 공기의 흡입력과 배출력을 증대시켜 수명을 연장하는 것이었다.

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.

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.

특히, 본 출원인이 선출원한 특허등록번호 제2180334호(2020. 11. 12. 등록)는 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 낡 선단 평면에 와류유도홈을 갖는 와류유도 날개로 이루어지되;

상기 내경관이 출구쪽에서 공기 유도 돌출부를 더 돌출시키며, 상기 내경관과 공기 유도 돌출부의 내경에 내경공기 유도홈이 형성되고, 상기 내경관과 공기 유도 돌출부의 외경에 외경 공기 유도홈을 형성해 공기의 흐름을 도와 압력을 조절하는 것을 특징으로 한다.

그러나 이러한 압력 조절용 흡,배기장치는 유입되는 공기가 와류를 형성하는 곡면의 형상을 따라 이동할 때 와류유도날개의 초입부분에 일정한 간격으로 다른 크기의 와류유도홈을 형성함으로써 공기의 와류현상을 제공하면서 정상적으로 이동할 수 있도록 하였지만, 유입되는 공기를 외부로 밀어내는 힘이 약해 완전연소를 도와주는 것에 한계가 있고, 엔진의 내벽에 분사되는 연료가 연소되지 않는 소염 경계층에서의 연소를 돕지 못해 연소효율을 향상시키는 것에 한계가 있었다.

(문헌 1). 특허등록번호 제1754042호(2017. 06. 28. 등록) [문헌 2]. 실용신안등록번호 제0461001호(2012. 06. 11. 등록) [문헌 3]. 특허등록번호 제1647885호(2016. 08. 05. 등록) [문헌 4]. 특허공개번호 제2016-0004713호(2016. 01. 13. 공개) [문헌 5] 특허등록번호 제2180334호(2020. 11. 12. 등록)

따라서 이러한 종래의 결점을 해소하기 위하여 안출된 것으로 본 발명의 해결과제는, 자동차의 흡·배기구쪽에 설치되어 공기의 압력을 조절하는 내경관에 일직선으로 연결되어 외경관의 길이보다 더 돌출되는 공기유도 돌출부로 인해 흡·배기되는 공기를 더 빨리 공급되도록 함으로써 공기의 흐름이 원활해 연소효율을 향상시켜 연비를 향상시키고, 매연을 감소하며 엔진의 수명연장과 소음을 감소시키는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 해결과제는, 내경관과 외경관 사이를 연결하는 부분에 공기유도부와 공기유도 배출부를 형성하고, 상기 공기유도부에 유동박리 현상 방지부를 형성시켜 유동박리 현상을 줄여 공기의 흐름이 원활하며 관성주행을 도와 연소효율을 향상시켜 연비를 향상시키고, 매연을 감소하며 엔진의 수명연장과 소음을 감소시키는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 해결과제는, 공기유도부와 공기유도 배출부를 절곡라인으로 절곡시켜 공기의 낙하현상을 제공해 공기가 빠르게 유도 배출되도록 하며, 내경관의 외경 굵기를 서로 다르게 설치해 공기를 밀어주는 힘이 병목현상을 발생시켜 유속을 빠르게 함으로써 완전연소를 유도하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 내경에 중공이 형성되는 내경관의 외경으로 다수개의 공기유도 공간이 형성되는 외경관으로 이루어지고, 상기 공기유도 공간의 한쪽 외경관의 상측선단에서 내경관의 하측선단에 와류의 공기를 유도하는 공기 유도부를 포함하는 흡·배기장치로 이루어지되;
상측선단이 공기 유도부와 외경관 및 공기유도 선단부가 만나는 부분에서 출발하여 절곡라인의 하측선단 부분과 만나게 되며, 상기 공기 유도부에서 돌출되고 상측선단이 공기 유도부와 외경관 및 공기유도 선단부가 만나는 부분에서 출발하여 절곡라인의 하측선단 부분과 만나는 위치로 갈수록 더 높아지게 호상으로 돌출되는 유동박리현상 방지부를 포함하며,
상기 공기 유도부의 한쪽선단에 형성된 절곡라인에서 절곡되며 외경관의 상측선단에서 시작되어 내경관의 하측선단에 이르도록 연결되는 부분에서 하측선단에 비해 좁고 하측선단이 내경관과 연결되는 부분에서 넓게 형성되는 공기 유도 배출부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다.

삭제

삭제

삭제

본 발명의 공기 유도부는 공기 유도 배출부와 상측이 외경관에 연결되는 부분의 폭과 하측이 내경관에 연결되는 폭의 길이에서 차이가 없이 연결되는 것을 포함하고, 상측선단이 외경관의 내경에서 일체형으로 연결되며 하측으로 경사지게 형성되어 하측선단이 내경관의 하측부분으로 연결되며, 공기유도 공간 방향으로 공기유도 선단부가 호상으로 연결되는 것과;

본 발명의 공기 유도 배출부는 공기 유도부와 상측이 외경관에 연결되는 부분의 폭과 하측이 내경관에 연결되는 폭과 같아서 폭의 길이에서 차이가 없이 연결되는 것을 포함하고, 공기 유도부의 한쪽 선단에 형성한 절곡라인에서 한번 꺾여지게 연결되며 상측선단은 외경관과 일체형으로 형성되고, 상기 외경관의 상측선단에서 하측방향으로 호상이 되도록 연결되어 하측선단이 내경관에 연결되는 동시에 외경관 보다 더 하측으로 돌출되는 위치에 연결하는 것과;

본 발명의 공기 유도부는 안쪽에는 유동박리현상 방지부가 돌출되게 형성되는 것을 포함하며, 상측선단이 외경관과 연결되는 부분에서 하측선단에 비해 넓고, 하측선단이 내경관과 연결되는 부분에서는 좁게 형성되어 평면에서 볼 때 전체적으로 "◁"형과 같이 삼각형 형상으로 연결되는 것과;

본 발명의 공기 유도 배출부는 상측선단이 외경관과 연결되는 부분에서 하측선단에 비해 좁고, 하측선단이 내경관과 연결되는 부분에서는 넓게 형성되어 평면에서 볼 때 전체적으로 "▷"형과 같이 삼각형 형상으로 연결되는 것과;

삭제

삭제

삭제

삭제

본 발명의 내경관은 공기유도 배출부와 공기 유도부가 만나는 부분에서 공기유도 돌출부의 상측으로 일정한 길이에서 외경 지름이 더 작아지는 지름 축소부를 더 형성하는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명은 자동차의 흡·배기구쪽에 설치되어 공기의 압력을 조절하는 내경관에 일직선으로 연결되어 외경관의 길이보다 더 돌출되는 공기유도 돌출부로 인해 흡·배기되는 공기를 더 빨리 공급되도록 함으로써 공기의 흐름이 원활해 연소효율을 향상시켜 연비를 향상시키고, 매연을 감소하며 엔진의 수명연장과 소음을 감소시키는 효과를 제공하는 것이다.

본 발명은 내경관과 외경관 사이를 연결하는 부분에 공기 유도부와 공기유도 배출부를 형성해 유입되는 공기를 유도해 공기유도 공간으로 빠르게 배출되도록 하고, 상기 공기유도부에 유동박리 현상 방지부를 형성시켜 유동박리 현상을 줄여 공기의 흐름이 원활하며 인터쿨러가 서서히 닫히는 작용으로 관성주행을 도와 연소효율을 향상시켜 연비를 향상시키고, 매연을 감소하며 엔진의 수명연장과 소음을 감소시키는 효과를 제공하는 것이다.

본 발명은 공기유도부와 공기유도 배출부를 절곡라인으로 절곡시켜 공기유도부를 통하여 배출되는 공기가 절곡라인을 통하여 꺾이도록 한 후 공기유도 배출부로 배출되어 공기의 낙하현상을 제공해 공기가 빠르게 유도 배출되도록 하며, 내경관의 외경 굵를 서로 다르게 설치해 공기를 밀어주는 힘이 병목현상을 발생시켜 내경관의 외경에서도 유속을 빠르게 함으로써 완전연소를 유도하는 효과를 제공하는 것이다.

도 1 은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 사시도
도 2 는 본 발명의 흡, 배기장치에 대한 평면도
도 3 은 본 발명의 흡, 배기장치에 대한 주요 부분의 평면도
도 4 는 본 발명의 흡, 배기장치에 대한 저면 사시도
도 5 는 본 발명의 흡, 배기장치에 대한 저면도
도 6 은 본 발명의 흡, 배기장치에 대한 주요 부분의 저면도
도 7 은 본 발명의 흡, 배기장치에 대한 정면도
도 8 은 본 발명의 흡, 배기장치에 대한 단면도

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.

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.

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.

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.

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 조합한 것이 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.

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.

이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부시킨 도면에 따라 보다 상세하게 설명하기로 힌다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 흡, 배기장치에 대한 평면도, 도 3은 본 발명의 흡, 배기장치에 대한 주요 부분의 평면도를 나타낸 것이다.

외부에서 흡입되는 한 부분 또는 흡입되는 공기를 공급한 후 터보삽입라인, 인터쿨러, 슬로트밸브 중 어느 하나를 거쳐 공기가 이동되도록 하는 배기관 중 어느 한 부분 또는 양쪽 모두의 흡·배기관에 설치되어 자동차 등의 내연기관에서 외부의 공기를 흡입하여 배기되는 공기 압력을 조절하는 위치에 필요에 따라 하나 또는 다수개의 원하는 위치에 설치하는 압력 조절용 흡·배기장치(10)로 이루어지는 것이다.

상기 압력 조절용 흡·배기장치(10)는 내연기관이 공기를 흡입하는 부분의 엔진과 배기하는 부분의 사이에 다양한 위치를 선택하여 다수개를 설치하는 것을 포함한다.

상기 흡·배기장치(10)는 중앙에 원형으로 형성된 중공(21)을 갖도록 내경관(20)이 설치되고, 상기 내경관(20)의 외경으로 2∼8개가 일정한 간격과 형상을 갖도록 하는 공기유도 공간(33)을 갖는 외경관(30)의 사이에 공기 유도부(40)와 공기 유도 배출부(35)를 일정한 간격에서 2∼8개를 연결하는 것을 포함한다.

상기 공기 유도부(40)와 공기 유도 배출부(35)는 절곡라인(41)을 경계(기준)로 하며 양쪽으로 분할되어 있도록 하는 것이 바람직하다.

상기 공기 유도부(40)는 상측선단이 외경관(30)의 내경에서 일체형으로 연결되며 하측으로 경사지게 형성되어 하측선단이 내경관(20)의 하측부분으로 연결되는 것을 포함한다.

상기 공기 유도부(40)에서 공기유도 공간(33) 방향으로 공기유도 선단부(42)가 호상으로 형성되도록 연결하는 것이 바람직하다.

상기 공기 유도 배출부(35)는 공기 유도부(40)의 한쪽 선단에 형성한 절곡라인(41)에서 한번 꺾여지게 연결되며 상측선단은 외경관(30)과 일체형으로 형성되고, 상기 외경관(30)의 상측선단에서 하측방향으로 호상으로 연결되어 하측선단이 내경관(20)에 연결되는 동시에 외경관(30) 보다 더 하측으로 돌출되는 위치에 연결하는 것을 포함한다.

상기 공기 유도부(40)와 공기 유도 배출부(35)가 바람직하게는 상측이 외경관(30)에 연결되는 부분의 폭과, 하측이 내경관(20)에 연결되는 폭이 같거나 유사해 폭의 길이에서 차이가 없이 연결되는 것을 포함한다.

상기 공기 유도부(40)는 상측선단이 외경관(30)과 연결되는 부분에서 하측선단에 비해 넓고, 하측선단이 내경관(20)과 연결되는 부분에서는 좁게 형성되어 평면에서 볼 때 전체적으로 "◁"형과 같이 삼각형 형상으로 연결되는 것이 바람직하다.

상기 공기 유도 배출부(35)는 상측선단이 외경관(30)과 연결되는 부분에서 하측선단에 비해 좁고, 하측선단이 내경관(20)과 연결되는 부분에서는 넓게 형성되어 평면에서 볼 때 전체적으로 "▷"형과 같이 삼각형 형상으로 연결되는 것이 바람직하다.

상기 공기 유도부(40)의 안쪽에는 유동박리현상 방지부(50)가 돌출되게 형성되는 것을 포함한다.

상기 유동박리현상 방지부(50)는 상측선단이 공기 유도부(40)와 외경관(30) 및 공기유도 선단부(42)가 만나는 부분에서 출발하여 절곡라인(41)의 하측선단 부분과 만나도록 형성하는 것이 바람직하다.

상기 유동박리현상 방지부(50)는 공기 유도부(40)에서 돌출되도록 형성되는 것이며, 상측선단이 공기 유도부(40)와 외경관(30) 및 공기유도 선단부(42)가 만나는 부분에서 출발하여 절곡라인(41)의 하측선단 부분과 만나는 위치로 갈수록 더 높아지게 돌출되도록 형성하는 것을 포함한다.

상기 유동박리현상 방지부(50)는 호상으로 돌출되며 선단에서 요철이 형성되도록 하되; 물결무늬가 반복해서 형성되도록 하는 것이 바람직하다.

도 4는 본 발명의 흡, 배기장치에 대한 저면 사시도이고, 도 5는 본 발명의 흡, 배기장치에 대한 저면도, 도 6은 본 발명의 흡, 배기장치에 대한 주요 부분의 저면도를 나타낸 것이다.

내경관(20)은 외경관(30)의 중앙에 수직방향으로 형성되며, 외경관(30)의 하측 선단에서 더 돌출되는 공기유도 돌출부(60)를 형성하는 것을 포함한다.

상기 공기 유도부(40)의 하측선단은 외경관(30)의 하측 선단에서 더 돌출되는 위치에 연결되며, 공기 유도 돌출부(60)는 상기 공기 유도부(40)의 하측선단에서 더 돌출되는 위치에 이르도록 형성되는 것이 바람직하다.

상기 공기 유도 배출부(35)의 하측선단 중 외경관(30)에 연결되는 부분은 외경관(30)의 하측선단에서 시작하여 공기 유도부(40)의 하측선단이 내경관(20)과 연결된 부분에 이르도록 경사지게 연결되는 것을 포함한다.

상기 내경관(20)과 외경관(30)에 연결되는 공기 유도 배출부(35)의 경사진 부분은 물결모양이 다수개 연속해서 돌출되는 선단 경사 돌출부(50)를 형성하는 것이 바람직하다.

상기 공기유도 선단부(42)와 공기 유도 배출부(35)의 선단 사이에서 형성되는 공기유도 공간(33)은 외경관(30)의 상측선단에서 시작하는 부분은 공기의 유입이 풍부하게 이루어질 수 있도록 외경관(30)의 전체 원형에 형성되며, 하측선단은 공기 유도 배출부(35)와 공기 유도부(40)의 하측선단이 만나는 부분에 이르도록 공간이 형성되어 있는 것을 포함한다.

도 7은 본 발명의 흡, 배기장치에 대한 정면도이고, 도 8은 본 발명의 흡, 배기장치에 대한 단면도를 나타낸 것이다.

외경관(30)의 하측으로 돌출되는 공기유도 돌출부(60)에는 외경관(30)의 하측선단보다 더 하측으로 공기 유도 배출부(35)와 공기 유도부(40)의 하측선단이 연결되고, 상기 공기유도 배출부(35)와 공기 유도부(40)의 하측선단에서 더 돌출되는 것을 포함한다.

상기 공기 유도 배출부(35)의 하측선단에 형성된 선단 경사 굴곡부(50)는 외경관(30)의 하측선단에서 경사지게 돌출되는 것이 바람직하다.

내경관(20)은 공기유도 배출부(35)와 공기 유도부(40)가 만나는 부분에서 상측으로 일정한 길이에서 지름이 더 작아지는 지름 축소부(22)를 더 형성하는 것을 포함한다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명의 내연기관의 공기 압력 조절을 위한 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.

즉, 공기의 흐름이 압력 조절용 흡·배기장치(10)의 공기 유도 배출부(35)와 공기 유도부(40)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 빨라져 와류를 더 멀리까지 보내질 수 있도록 하고 이러한 공기의 흐름을 통한 공기 압력 조절로 인하여 출력을 향상시키고 소음을 감소시킬 수 있게 되는 것이다.

특히, 외경관(30)의 상측선단에서 내경에 일정한 폭으로 연결되는 공기 유도부(40)는 일정한 간격에 나선형으로 설치되어 공기유도 공간(33)으로 유입되는 공기를 유도하게 되어 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 유도하게 되는 것이다.

상기 공기 유도부(40)에서 공기의 흐름이 원활하고 빨라지게 되면서 공기 유도부(40)에 진입된 공기는 선단의 절곡라인(41)을 통과하면서 공기 유도 배출부(35)가 한번 절곡되며 연결되어 외경관(30)의 하측선단과 내경관(20)의 하측에 위치하게 되므로 공기의 중간 꺾임 현상이 발생하며 공기의 낙화현상이 발생되도록 1차로 휘여준 후 빠르게 유도 배출되도록 함으로써 연소효율을 향상시켜 연비가 향상되도록 하며, 매연을 감소시키고 엔진의 수명을 연장하는 동시에 소음을 감소시키며 진동이 감소되고 완전연소를 유도하게 되는 것이다.

동시에 공기 유도부(40)의 하측선단은 외경관(30)의 하측선단과 연결되고 공기 유도부(40)의 하측선단에 연결된 부분에서 선단 경사 절곡부(50)가 형성되어 유동박리현상을 감소시킬 수 있게 되는 것이다.

상기 공기 유도부(40)는 외경관(30)과 공기 유도 선단부(42)가 만나는 부분에서 시작되어 절곡라인(41)의 하측선단과 내경관(20)이 만나는 부분으로 연결되어 있고, 상기 공기 유도부(40)의 중앙부분으로 유동박리현상 방지부(50)가 형성되어 있어서 공기 유도부(40)로 유입되는 공기의 흐름을 빠르게 안내하는 동시에 와류의 발생을 통한 유동박리현상의 감소에 효과적인 것이다.

상기 유동박리현상 방지부(50)는 공기 유도부(40)의 내부에서 공기의 흐름방향으로 형성되며 외경관(30)과 만나는 시작 부분에서는 높이가 낮게 돌출되고 내경관(20)과 만나는 하측선단 부분에서는 높이가 더 높게 출되어 와류의 발생을 통한 유동박리현상을 더욱 감소시킬 수 있도록 하는 동시에, 유동박리현상 방지부(50)의 돌출부분이 물결무늬 모양의 요철이 형성되어 공기의 흐름을 빠르게 유도해 공기의 흐름을 원활하게 하는 동시에 유동박리현상의 감소에 효과적인 것이다.

상기 공기 유도부(40)와 유동박리현상 방지부(50)의 작용 및 공기 유도부(40)에서 절곡라인(41)을 통한 공기 유도 배출부(35)에서 유입되는 공기의 와류를 형성시켜 공기유도 공간(33)으로 빠르게 배출되도록 함으로써 각 부분에서 공기의 압력을 낮추고 유속을 빠르게 향상시켜 더 많은 공기를 배출시킬 수 있게 되므로 더 많은 공기를 더 멀리 배출할 수 있는 효과와 유동박리현상을 방지해 공기의 손실을 방지하며 소염 경계층을 사라지게 하는 작용으로 매연을 감소시킬 수 있는 효과를 제공하는 것이다.

또한, 중공(21)이 중앙에 형성된 내경관(20)은 유입되는 공기를 곧바로 흘려 배출되도록 하고, 하측의 공기유도 돌출부(60)를 통하여 중공(21)으로 유입되는 공기의 흐름이 빨라 지도록 하는 것이며, 내경관(20)의 외경 지름이 지름 축소부(22)에서 작아지도록 성형하여 외경을 공기가 타고 길게 이동하면서 빠르게 빠져나가도록 돕는 것으로,

상기 내경관(20)은 외경관(30)의 선단과 같은 길이에서 공기유도 돌출부(60)를 더 돌출시켜 공기의 흐름이 더욱 길게 이어져 빠르게 지나가면서 공기의 흐름을 향상시켜 압력이 향상되도록 하는 것이며, 공기유도 돌출부(60)의 상측에 형성한 지름 축소부(22)를 통하여 공기를 밀어주는 힘이 병목현상을 발생시켜 유속을 빠르게 하는 작용을 수행하게 된다.

이상과 같은 흡, 배기장치(10)는 가솔린 엔진에서 엑셀을 강하게 밟으면 슬로트밸브가 급격히 닫히며 진동 등의 현상이 발생하게 되었지만, 공기의 풍부한 공급으로 밸브가 서서히 닫히도록 함으로써 관성주행을 도와 연비를 향상시키게 되는 것이며, 터보를 설치한 엔진에서 공기의 풍부한 공급으로 엔진의 온도를 2.5∼6℃ 내려 엔진의 출력을 유지 내지 향상시키는 동시에 질소산화물을 줄여 매연을 감소시킬 수 있게 되어 완전연소를 유도할 수 있게 되는 동시에, 엔진의 내벽에 분사되는 원료가 달라붙는 소염경계층이 발생하기 이전에 와류를 제공해 엔진의 내벽에 원료가 달라붙지 않아 소염경계층의 발생을 방지하여 완전연소를 제공할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명은 내연기관의 엔진과 배관 사이에 설치되어 흡입되는 공기를 배기시킴에 있어서 내경관과 외경관의 사이에 설치하는 공기 유도 배출부와 공기 유도부 및 절곡라인과 유동박리현상 방지부를 통하여 공기를 한쪽방향으로 회전시켜 공기의 흐름 개선으로 인한 연료의 연소효율을 향상시켜 연비를 향상하고 매연을 감소하며, 와류유도 날개를 통한 와류유도 원리에 따른 공기의 흐름 향상 역할을 통해 공기 에너지가 더욱 멀리 공급될 수 있도록 하고, 내경관의 길이를 더 길게 빼주며 지름을 달리함으로써 유입되는 공기를 더 길께 빼주어 빨리 지나가도록 함으로써 완전연소를 돕고 소음을 감소시키며 연비를 향상시킴은 물론 매연을 감소시킴으로써 엔진의 수명연장과 소음을 감소시키는 작용과 함께, 공기 낙화현상과 병목현상을 발생시켜 유속을 증가하고 터보 엔진의 온도를 낮추어 질소 산화물을 줄이는 것으로써 완전연소를 유도하는 매우 유용한 발명을 제공하는 것이다.

10 : 흡·배기장치 20 : 내경관
21 : 중공 22 : 지름 축소부
30 : 외경관 33 : 공기유도 공간
35 : 공기 유도 배출부 36 : 선단 경사 굴곡부
40 : 공기 유도부 41 : 절곡라인
42 : 공기유도 선단부 60 : 유동박리현상 방지

Claims (8)

1. 내경에 중공(21)이 형성되는 내경관(20)의 외경으로 다수개의 공기유도 공간(33)이 형성되는 외경관(30)으로 이루어지고, 상기 공기유도 공간(33)의 한쪽 외경관(30)의 상측선단에서 내경관(20)의 하측선단에 와류의 공기를 유도하는 공기 유도부(40)를 포함하는 흡·배기장치로 이루어지되;
   상측선단이 공기 유도부(40)와 외경관(30) 및 공기유도 선단부(42)가 만나는 부분에서 출발하여 절곡라인(41)의 하측선단 부분과 만나게 되며, 상기 공기 유도부(40)에서 돌출되고 상측선단이 공기 유도부(40)와 외경관(30) 및 공기유도 선단부(42)가 만나는 부분에서 출발하여 절곡라인(41)의 하측선단 부분과 만나는 위치로 갈수록 더 높아지게 호상으로 돌출되는 유동박리현상 방지부(50)를 포함하며,
   상기 공기 유도부(40)의 한쪽선단에 형성된 절곡라인(41)에서 절곡되며 외경관(30)의 상측선단에서 시작되어 내경관(20)의 하측선단에 이르도록 연결되는 부분에서 하측선단에 비해 좁고 하측선단이 내경관(20)과 연결되는 부분에서 넓게 형성되는 공기 유도 배출부(35)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 내연기관의 공기 압력 조절을 위한 흡·배기장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 공기 유도부(40)는 공기 유도 배출부(35)와 상측이 외경관(30)에 연결되는 부분의 폭과 하측이 내경관(20)에 연결되는 폭의 길이에서 차이가 없이 연결되는 것을 포함하고, 상측선단이 외경관(30)의 내경에서 일체형으로 연결되며 하측으로 경사지게 형성되어 하측선단이 내경관(20)의 하측부분으로 연결되며, 공기유도 공간(33) 방향으로 공기유도 선단부(42)가 호상으로 연결되는 것을 특징으로 하는 내연기관의 공기 압력 조절을 위한 흡·배기장치.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 공기 유도 배출부(35)는 공기 유도부(40)와 상측이 외경관(30)에 연결되는 부분의 폭과 하측이 내경관(20)에 연결되는 폭과 같아서 폭의 길이에서 차이가 없이 연결되는 것을 포함하고, 공기 유도부(40)의 한쪽 선단에 형성한 절곡라인(41)에서 한번 꺾여지게 연결되며 상측선단은 외경관(30)과 일체형으로 형성되고, 상기 외경관(30)의 상측선단에서 하측방향으로 호상이 되도록 연결되어 하측선단이 내경관(20)에 연결되는 동시에 외경관(30) 보다 더 하측으로 돌출되는 위치에 연결하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 공기 압력 조절을 위한 흡·배기장치.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 공기 유도부(40)는 안쪽에는 유동박리현상 방지부(50)가 돌출되게 형성되는 것을 포함하며, 상측선단이 외경관(30)과 연결되는 부분에서 하측선단에 비해 넓고, 하측선단이 내경관(20)과 연결되는 부분에서는 좁게 형성되어 평면에서 볼 때 전체적으로 "◁"형과 같이 삼각형 형상으로 연결되는 것을 특징으로 하는 내연기관의 공기 압력 조절을 위한 흡·배기장치.
   
5. 제 1항에 있어서,
   공기 유도 배출부(35)는 상측선단이 외경관(30)과 연결되는 부분에서 하측선단에 비해 좁고, 하측선단이 내경관(20)과 연결되는 부분에서는 넓게 형성되어 평면에서 볼 때 전체적으로 "▷"형과 같이 삼각형 형상으로 연결되는 것을 특징으로 하는 내연기관의 공기 압력 조절을 위한 흡·배기장치.
   
6. 삭제
7. 삭제
8. 제 1항에 있어서,
   상기 내경관(20)은 공기유도 배출부(35)와 공기 유도부(40)가 만나는 부분에서 공기유도 돌출부(60)의 상측으로 일정한 길이에서 외경 지름이 더 작아지는 지름 축소부(22)를 더 형성하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 공기 압력 조절을 위한 흡·배기장치.

Images