KR19990075276A - 차량 엔진에서의 흡입공기 유동성 증대장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 흡기가 유동하는 흡기계에 간단히 고정시키거나 일체로 제작하여 흡기 유동성을 보다 강력하게 유발시키므로서 연료와의 혼합성을 증대시켜 연소효율을 극대화시킬 수 있도록 하는 차량 엔진에서의 흡입공기 유동성 증대장치에 대한것으로서, 상기한 목적을 달성시키기 위한 수단으로 본 발명은

원통형 내관(10)과 ;

상기 내관(l0)의 외주면에 일체로 형성되는 한조 이상의 스크류(20)와;

상기의 스크류(20) 외주 단부를 커버하는 케이스(30)로서 구성되도록 하여 차량의 스로틀 바디(60) 전방의 흡기 파이프(50) 또는 흡기 매니폴드(80)의 각 포트 내부 또는 차량 엔진(90)의 흡기 포트에 유동이 방지되게 장착시키도록 하는 구성이 특징이다.

Description

차량 엔진에서의 흡입공기 유동성 증대장치

본 발명은 차량 엔진의 흡기계통에 장착되어 실린더로 공급되는 공기의 유동성을 향상시키므로서 고출력이 발휘될 수 있도록 하는 차량 엔진에서의 흡입공기 유동성 증대장치에 대한 것이다.

일반적으로 자동차는 크게 섀시와 엔진과 바디로서 구성되고, 이중에서 엔진은 자동차가 구동될 수 있도록 하는 동력원이며, 이러한 엔진 구동은 적절한 공기와 연료의 혼합으로 이루어지는 혼합기를 점화플러그에 의해 강제적으로 연소시키거나 고압으로 자연 연소시키고, 이때 생성되는 열에너지에 의해 실린더를 승강작동시키므로서 기계적인 회전운동을 유발시키는 작용으로 동력을 발생시키게 된다.

따라서 엔진에서의 구동력은 혼합기를 연소시키면서 생성하게 되는 열에너지의 크기에 따라서 차이가 생기게 됨을 알 수가 있으며, 상기한 열에너지는 혼합기의 혼합비율 및 실린더의 숭강작동으로 유발되는 혼합기 또는 공기 흡입력 즉 엔진부압에 의해 그 효율이 달라지게 된다.

한편 차량에서의 혼합기 형성은 가솔린 차량과 디젤 차량의 경우 차이가 있는데 가솔린 차량의 경우에는 대개 도 6에서와 같이 에어 클리너(40), 흡기 파이프(50), 스로틀 바디(60), 서지탱크(70), 흡기 매니폴드(80)와 같은 흡기계를 통해 흡입되는 공기량에 따라 엔진(90)의 흡기포트에 장착된 인젝터에 의해 적절량의 연료가 전자적으로 분사되도록 하고 있으며, 디젤 차량의 경우에는 상기한 흡기계를 통해 공기만 흡입 부압에 의해 실린더로 공급하고 연료는 가속페달 조작량에 따라서 실린더에 직접 분사시켜 혼합되도록 하고 있다.

이렇게 해서 형성되는 혼합기는 강제착화 또는 자연착화에 의해서 연소시키게 되나 혼합기의 연소효율은 단순히 연료와 공기의 혼합비율에 의해서만 결정되는 것이 아니고 혼합기가 연소되면서 실린더가 승강작용시 유발되는 엔진 부압에 의해 혼합기의 혼합상태가 달라지면서 연소효율도 달라지게 된다. 즉 현재 차량에서 가장 문제시되는 자동차 배출가스는 북미의 경우 OBDII라는 배기가스 규제법규를 제정해서 이를 강력히 규제하고 있고 이는 전세계적으로도 확산되어 그 규제정도가 점차 강력해지고 있는바 이러한 자동차 배출가스의 가장 큰 원인은 바로 혼합기의 연소효율이다.

이러한 규제법규에 대응코자 다양한 방법으로 연구 개발되어 그 결과로 일부는 차량에 적용되어 어느정도의 실효를 거두고 있으나 자동차는 상기와 같은 배출가스의 문제와 함께 차량의 엔진 출력을 향상시키는 데에도 부단한 연구가 이루어지고 있다.

하지만 근본적으로 자동차 배출가스를 줄이는 데에는 후처리보다는 선처리로서 엔진에서의 연소효율을 증대시키는 것이 가장 바람직한데 이를 위해서 종전과 같이 공기와 연료를 단순히 흡입부압에 의해 혼합시켜 연소시키는 것이 아니라 실린더내에서 혼합기의 강한 스윌(Swirl)작용과 텀블(Tumb1e)작용을 유발되도록 하므로서 혼합성을 증대시켜 연소효율이 증대되도록 하는 것이다. 이를 구체적으로 흡기 포트 또는 흡기 포트가 2개인 경우에는 일측의 흡기 포트를 각각 비틀리게 한 헬리컬 포트로서 형성시켜 스월을 유도하거나 흡기 포트가 2개인 엔진에서는 헬리컬 포트에 별도의 스로틀 밸브를 장착시켜 엔진 회전수 및 부하에 따라서 개폐되거나 개폐량이 조절되도록 하는 구조가 연구 개발되기도 하였다.

그러나 상기와 같은 흡기 구조는 실제 엔진에서 흡기 포트의 길이가 대단히 짧아 약간 비틀리게 헬리컬 포트를 형성시키게 되더라도 흡기의 스월 유동성을 증대시키는 데에는 그 효과가 대단히 미약하고, 헬리컬 포트에 별도로 전자적으로 제어되는 스로틀 밸브를 장착시키는 경우에는 엔진 부하상태에 따라 특히 저속에서의 연료량 절감 효과만 있을 뿐 아직까지는 차량의 부하상태에 관계없이 안정적으로 연소효율을 증대시킬 수 없는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 본 발명은 흡기가 유동하는 흡기계에 간단히 고정시키거나 일체로 제작하여 흡기 유동성을 보다 강력하게 유발시키므로서 연료와의 혼합성을 증대시켜 연소효율을 극대화시킬수 있도록 하는데 주된 목적이 있다.

또한 본 발명은 연소 효율의 증대로 연비를 개선시키므로서 연료가 절감될수 있도록 하는데 다른 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성시키기 위하여 본 발명은

원통명 내관과 ;

상기 내관의 외주면에 일체로 형성되는 한조 이상의 스크류와 ;

상기의 스크류 외주 단부를 커버하는 케이스로서 이루어지는 구성이 특징이다.

도 1은 본 발명에 따른 일실시예를 도시한 일부 절결 사시도

도 2는 본 발명의 단면 구조도

도 3은 본 발명의 정면 구조도

도 4는 본 발명의 다른 실시예 정면 구조도

도 5는 본 발명을 적용한 일례도

도 6은 종래 차량 엔진에서의 개략적인 흡기계 구조도

※도면 중 주요부분에 대한 부흐의 설명

10 : 내관

11 : 소형 스크류

20 : 스크류

30 : 케이스

50 : 흡기 파이프

60 : 스로틀 바디

80 : 흡기 매니폴드

90 : 엔진

이하 상기한 목적을 달성하기 위한 바람직한 본 발명의 실시예를 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 도 1에서 보는바와 같이 크게 내관(10)과 스크류(20)와 케이스(30)로서 이루어진다.

상기 내관(10)은 도 2에서와 같이 좌우로 관통된 관형상으로서 본 발명을 통과하게 되는 공기의 유속이 중심부에서는 빠르게 실린더로 전달되도록 하기 위한 것이다.

그리고 상기의 스크류(20)는 내관(10) 외주면에 일체로 돌설되게 형성시킨 나선형 유도판으로서 내관(10)을 통과하는 공기 이외의 공기를 안내하여 흡기계에서의 공기 통로 외주면측을 통과하는 공기가 격렬한 소용돌이를 일으키면서 내관(10)을 통해 유도되는 공기와 함께 난류를 형성토록 하는 구조이다.

이때 상기 스크류(20)는 단 하나의 나선구조로 형성시킬 수도 있으나 도 3에서 보는바와 같이 2개 또는 그 이상의 나선구조로서도 형성이 가능하다.

또한 상기의 케이스(30)는 스크류(20)를 통해 유도되는 공기가 원활하게 안내될 수 있도록 스크류(20)의 외부를 커버하는 수단으로 스크류(20)의 외주면에 부착되는 것으로서, 이외에도 스크류(20)를 보호하는 기능도 갖는다.

한편 상기한 구조에서 내관(10)에도 도 4에서와 같이 회전수를 적게 하여 소형의 스크류(11)가 고정 중심축(12)에 의해 내장 또는 일체로 형성되게 할 수가 있으며, 외부의 케이스(30)는 장착 위치에 따라서 별도로 형성시키지 않고 본 발명이 장착되는 흡기통로의 외주면으로 직접 스크류(20)가 견고하게 밀착되게 하므로서 흡기통로가 케이스(30)의 역할을 수행하게 할 수도 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 구조에 따른 본 발명의 작용에 대해서 설명하면 우선 본 발명은 도 5에서 보는바와 같이 차량의 스로틀 바디(60) 전방의 흡기 파이프(50)내에 장착시킬 수도 있고, 아니면 크기를 소형화시켜 흡기 매니폴드(80)의 각 포트 내부로 장착시킬 수도 있으나 가장 바람직하게는 차량 엔진(90)의 흡기 포트에 형성시키는 것이다.

즉 차량 흡기계는 에어클리너(40)에서부터 엔진(90)에 이르기까지 공기가 통과하게 되는 통로가 길어 본 발명을 엔진에서 먼 거리에 장착할수록 공기 유동시 저항력으로 작용하게 되므로 스크류(20)를 형성할 때 나선 구조가 보다 단순하게 하고 회전 각도 또한 크게 형성시켜야 하는데 반해 엔진에서 가까운 거리에 장착시키게 되는 경우에는 스크류(20)의 나선 구조를 2개 이상으로 형성시키게 되더라도 실린더에서의 흡입효율에는 크게 영향을 미치지 않으면서 스크류(20)의 회전 각도를 작게 형성시킬 수가 있게 되어 스월 유동성을 극대화시킬 수가 있게 된다.

또한 본 발명의 장착 부위에 따라 흡기 파이프(50)나 흡기 매니폴드(80)에서는 본 발명을 합성수지재로서도 형성이 가능하나 엔진(90)의 흡기 포트측으로 장착시키게 되는 경우에는 엔진 열에 의한 변형을 방지시켜야만 하므로 주물 제작이나 금속재로서 형성시켜야만 한다.

이렇게 본 발명을 차량 흡기계에 적절히 장착시켜 유동이 방지되게 밴드 또는 별도의 고정수단에 의해서 견고하게 고정시키게 되면 에어 클리녀(40)를 통해 유입되는 공기가 중앙의 내관(10)과 스크류(20)를 통과하게 되므로 실린더측으로는 대단히 강력한 난류를 공급할 수가 있게 된다.

즉 스크류(20)를 통해 유동되는 공기는 흡기계내에서 와류를 형성하게 되는 동시에 내관(10)을 통해 유도되는 공기는 직진성을 유지하게 되므로서 실제 엔진에서는 공기의 스윌과 텀블작용이 공존하게 된다.

이렇게 흡입 부압에 의해서 공급되는 공기가 격렬히 유동하면서 실린더로 유도되면 흡기포트의 실린더측 단부에서 분사되는 연료와의 혼합성이 향상되어 불꽃점화시 점화전달이 촉진되면서 연소 효율은 더욱 증강될 뿐만 아니라 동시에 미연소 가스의 발생도 억제시킬 수가 있게 된다.

이상과 같은 구성과 작용에 의해 간단한 흡기 유동성 변화로 엔진에서의 연소효율을 증대시키면서 엔진 출력을 향상시키게 되고, 이로서 배기가스를 저감시키는 이중의 장점이 있다.

또한 본 발명은 매우 간단한 구조로 형성되므로 그 제작이 대단히 간편할 뿐만 아니라 장착 또한 쉬워 현재 운행되고 있는 차량과 함께 제작되는 차량에의 적용이 용이하므로 범용성이 우수하다.

특히 점차 차량 구매자들이 고출력 차량을 선호하면서 그에 따른 연료비에 대단히 부담을 느끼고 있으나 본 발명의 적용시 엔진 출력의 증대 및 연소효율의 극대화로 연료 소비에 대한 부담을 경감시키게 되어 보다 차량의 경제적인 유지를 가능케 하는 동시에 신뢰도를 더욱 향상시키게 되는 매우 유용한 효과를 제공할 수가 있게 된다.

Claims (2)

1. 원통형 내관과 ;

   상기 내관의 외주면에 일체로 형성되는 한조 이상의 스크류와 ;

   상기의 스크류 외주 단부를 커버하는 케이스로서 이루어지는 구성을 특징으로 하는 차량 엔진에서의 흡입공기 유동성 증대장치.
2. 제1 항에 있어서,

   상기 내관(10)의 내부로 한조 이상의 스크류(11)가 구비됨을 특징으로 하는차량 엔진에서의 흡입공기 유동성 증대장치.