KR19990083661A

KR19990083661A - 전자석을 이용한 내연기관의 연소효율 증가장치

Info

Publication number: KR19990083661A
Application number: KR1019980054042A
Authority: KR
Inventors: 송명엽; 오영식
Original assignee: 오영식; 송명엽
Priority date: 1998-12-10
Filing date: 1998-12-10
Publication date: 1999-12-06

Abstract

본 발명은 내연기관의 연소효율 증가장치에 관한 것으로 액체(가솔린, 경유 등), 액화 석유가스(LPG) 등의 연료와 연소실에서 완전연소 되지 못하여 엔진을 통하여 연소실로 들어가는 블로우바이가스를 완전연소에 가까운 상태로 만들어 주어 연소효율을 향상시킴과 동시에 운전시 배기가스의 배출에 따른 매연을 방지하도록 하기위한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 비자성체의 케이스에 영구자석을 내장하여 상기 케이스를 연료 호스 상에 설치하도록 된 것에 있어서, 비자성체의 케이스(1) (2)와, 상기 연료호스(5)의 연료 유입측에 위치하는 케이스 일단에 6개가 등간격으로 고정되고, 연료토출측에는 6개가 등간격으로 위치되게 고정된 영구자석(7)과, 상기 케이스의 각 단에 고정된 영구자석의 외주면에 각각 감겨져 영구자석이 전자석화 되도록 내연기관의 운전시에만 전원이 인가되는 도선(8)으로 구성하여 도선에 전원을 인가할 때 연료호스와 블로우바이가스호스의 외경 12 mm ∼ 33 mm에 따라서 연료와 블로우바이가스 인입측에 고정된 영구자석의 자속밀도가 2,200∼3,000 가우스가 되고 연료와 블로우바이가스 토출측에 고정된 영구자석의 자속밀도가 2,600∼3,500 가우스가 되도록 하며, 가솔린, 디젤, LPG 차량에의 장착 거리는 연소실로부터 거리가 15 cm∼33 cm가 되도록 하고 블로우바이가스호스의 장착 거리는 엔진에서부터 15 cm∼27 cm 되도록 하여서 된 것이다.

Description

전자석을 이용한 내연기관의 연소효율 증가장치

본 발명은 액체(가솔린, 경유 등), 액화 석유가스(LPG)를 연료로 하는 내연기관에서 완전연소에 가까운 상태로 만들어 주어 연소효율을 향상시킴과 동시에 운전시 배기가스의 배출에 따른 매연(smoke)을 방지하도록 하기 위하여 전자석을 이용한 내연기관의 연소효율 증가장치에 관한 것으로써, 특히 운전시 공급되는 연료에 큰 자속 밀도를 부여할 수 있도록 한 것이다.

일반적으로 내연기관에서 펌프를 이용하여 액체연료에 압력을 가하여 분사시키면서 액체연료를 연소시키는 방법은, 액체 및 액화석유가스가 연소실에서 완전 연소되지 못한 블로우바이가스를 엔진을 통하여 다시 연소실로 보내여 연소하고 있으나, 연료내에 완전히 분해하기 힘든 불순물이 포함되어 있기 때문에 액체연료의 완전 연소를 기대하기는 어렵다. 특히, 액체연료 중 경유에 포함된 벤젠, 톨루엔, 실크렌, 페놀 따위의 혼합물은 펌프를 이용하여 강한 압력으로 분사시키더라도 완전히 분해되지 않아 연소시 불완전 연소되기 때문에 자동차의 초기 시동이 용이하지 않고, 엔진의 구동 시에도 소음이 크게 발생됨은 물론 주행시 엔진의 출력이 떨어지고, 이에 따라 연료의 소비량도 많다. 또한 운전에 따른 연료의 연소시 발생되는 배기가스에는 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC), 질소산화물(NO_X)등이 포함되어 대기중으로 배출되는데, 상기 일산화탄소(CO)는 일산화탄소 중독의 원인이 될 수 있고, 탄화수소(HC) 및 질소산화물(NO_X)은 대기중에서 태양광선에 의해 광 화학반응을 일으켜 오존(O₃), 기타 산화성물질(O_X)을 형성함으로 인해 광 화학 스모그(smog)현상을 일으키게 되며, 또 인체의 점막을 침해하여 피부질환을 유발시킴은 물론 식물의 성장에 악영향을 일으키게 되는 문제점이 있다.

상기한 문제점을 해결하기 위해 연료의 공급 라인(호스)상에 영구자석을 설치하여 연료의 연소 효율이 증가되도록 한 기술이 제안된 바 있었다. 이러한 기술은 영구자석의 자속밀도에 의해 공급되는 연료와 산소의 결합을 촉진시키게 되므로 어느 정도 효과를 얻게 된다.

그러나 이러한 장치는 영구자석을 초기 장착한 상태에서는 어느 정도의 원하는 효과를 얻을 수 있게 되지만, 장기간 사용할 경우에는 영구자석의 자속밀도가 1일 약 7가우스씩 감소되는 원리 및 내연기관의 구동시 엔진실에 의한 과열로 인해 영구자석에 반복적으로 열이 가해져 자속밀도가 점진적으로 떨어지는 원인으로 인해 원하는 효과를 달성할 수 없었다.

이에 따라 영구자석을 주기적으로 교체하여 주어야 되는 불편함이 있었음은 물론 교체에 따른 추가비용이 소요되는 문제점이 나타났다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로써, 그 구조를 개선하여 장기간 사용시에도 영구자석의 자속밀도를 일정수준으로 지속시켜 액체 및 액화 석유가스 연료와 블로우바이가스를 완전 연소에 가까운 상태로 만들어 주고, 매연의 발생량을 줄여 대기 오염물질의 배출을 줄일 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형태에 따르면, 비자성체의 케이스에 영구자석을 내장하여 상기 케이스를 연료 호스와 블로우바이호스상에 설치하도록 된것에 있어서, 비자성체의 케이스와, 상기 연료 호스의 연료와 블로우바이가스 유입측에 위치하는 케이스 일단에 6개가 등간격으로 고정되고, 연료와 블로우바이가스 토출측에도 6개가 등간격으로 위치되게 고정된 영구자석과, 상기 케이스의 각 단에 고정된 영구자석의 외주면에 각각 감겨져 내연기관의 운전시에만 전원이 인가되는 도선으로 구성하여 도선에 전원을 인가할 때 연료와 블로우바이가스 인입측에 고정된 영구자석의 자속밀도는 2,200∼3,000 가우스가 되고, 연료와 블로우바이가스측에 고정된 연구자석의 자속밀도는 2,600∼3,500 가우스가 되도록 함을 특징으로 하는 내연기관의 연소효율 증가장치가 제공된다.

이하, 본 발명을 일 실시 예로 도시한 첨부된 도면 제 1 도 내지 제 3 도를 참고로 하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부도면 제 1 도는 본 발명을 나타낸 분해 사시도이고, 제 2 도는 제 1 도의 결합상태 사시도이며, 제 3 도는 본 발명의 설치상태를 나타낸 종단면도이다.

채워진 전자각을 가진 원자에서 그 원자핵의 한 쪽에 다른 쪽보다 조금 많은 전자가 놓이게 되면 전자 전하분포가 비대칭을 이루게 됨에 따라 양 극(dipole)이 형성되므로 인접된 다른 원자에 영향을 주어 옆의 원자들도 연쇄적으로 두 극을 형성하게 된다. 그런데 상기 두 극은 편향을 야기하는 것처럼 보이는 자기적 및 전기적 힘에 영향을 받을 수 있다. 탄화수소 연료의 간단한 형태는 펜탄(C₅H₁₂)으로, 수소는 새장같은 구조를 가지고 있고 다른 원소와 연결되는 경향이 있으나, 다른 화합물을 형성하지는 않고 순간적으로 가(假)화합물을 형성한다. 상기 가화합물이 전기장과 자기장의 영향을 받을 때 더 좋은 연소가 일어나게 하는 산소와의 결합(interlocking)이 촉진되는데, 본 발명은 상기한 바와 같은 현상을 이용한 것이다.

본 발명은 분할 형성된 비자성체의 케이스(1) (2) 일단(연료와 블로우바이가스 인입측)에 외주면으로 도선(8)이 감겨진 6개의 영구자석(7)을 등간격으로 고정하고, 다른 일단(연료와 블로우바이가스 토출측)에는 전술한 바와 마찬가지로 외주면에 도선이 감겨진 6개의 영구자석(7)을 등간격으로 고정한다.

가솔린, 디젤 자동차 연료 호스는 외경이 12 ㎜, 14 ㎜, 18㎜가 있고, LPG 연료 호스는 23 ㎜, 25 ㎜가 있으며 엔진실에서 연소실로 들어가는 블로우바이가스 호스는 14 ㎜에서 30 ㎜까지 있는데 연소효율을 극대화하기 위해 연료호스와 블로우바이가스호스의 외경에 따라서 자속밀도를 조정할 필요가 있다. 외경 12㎜와 14㎜의 연료호스에는 인입측에 2,200~2,600 가우스가 되게하고 토출측에는 2,600~3,000 가우스가 되게 한다. 외경 18㎜의 연료 호스에는 인입 측에 2,300~ 2,700 가우스가 되게 하고 토출측에는 2,800~3,200 가우스가 되게 한다. 23㎜와 25㎜의 연료호스에는 인입측에 2,400 ~ 2,800 가우스가 되게 하고 토출측에 2,900~3,300 가우스가 되게하며, 연료호스와 블로우바이가스호스의 외경이 같을 때는 같은 장치를 장착한다. 외경이 30㎜이상의 블로우바이가스호스에는 인입측에 2,500~ 2,900 가우스가 되게하고 토출측에는 3,300~3,700 가우스가 되게 한다.

가솔린차량은 인젝터에서부터 거리가 연료휠타쪽으로 23~29㎝되는 곳에 설치하고, 디젤차량의 경우 브란자에서부터 연료휠터쪽으로 15~25㎝가 되는 곳에 설치하고 LPG 차량은 인젝터로부터 기화기쪽으로 27~33 ㎝ 거리에 설치하고 블로우바이가스 호스에 설치하는 것은 연소실로부터 엔진쪽에서 15~27 ㎝ 설치하는 것이 가장 효과적인데, 엔진이나 인젝터나 브란자에서 비교적 먼 위치에 설치하는 이유는 엔진에서 발생하는 고 열에 의해 자속밀도가 떨어지는 것을 막기 위함이다. 이때 상기 영구자석(7)의 외주면에 감겨지는 도선(8)은 끊어지지 않은 1개의 도선으로 하고 양단은 내연기관의 밧데리(도시는 생략함)에 연결하여 내연기관의 운전시 영구자석이 전자석(3)(4)화 되도록하여 자석밀도가 증가 되도록 한다.

따라서 도선(8)에 전원을 인가할 때 연료 인입측에 고정된 영구자석(7)의 자속밀도는 2,200~3,000 가우스가 되고, 연료 토출측에 고정된 영구자석의 자속밀도는 2,600~3,500 가우스가 된다.

연료호스를 통과한 연료입자와 엔진실에서 연소실로 들어가는 블로우바이가스호스를 통과한 연료입자를 미세하게 분산하여 연료효율을 증가시키기 위해, 연료를 1차로 6개의 영구자석이 고정된 인입측으로 통과시키고, 그 후 6개의 영구자석이 고정된 토출측으로 통과시켜 연소실로 공급되도록 한다. 이 때 영구자석의 극은 연료호스측과 바깥측에 N 혹은 S극이 되도록 배열하였으며, 어떤 영구자석은 연료호스측과 블로우바이가스호스측이 N극이 되도록 하고 다른 자속은 S극이 되도록 배열하여도 연료효율 증가 장치의 효과는 비슷하게 나타나므로 특별히 한정하지 않는다.

이와 같이 양단에 내연기관의 운전시 전원이 인가되는 도선(8)이 감겨진 영구자석(7)이 고정된 케이스(1)(2)는 인젝터와 연료필터(가솔린차량), 브란자와 연료필터(디젤차량), 인젝터와 기화기(LPG차량) 사이의 연료호스(5)와 연소실과 엔진사이의 블로우바이가스호스상에 밴드 또는 클램프(6)로 고정 설치된다.

본 발명의 일 실시 예에서는 케이스(1) (2)를 연료호스와 블로우바이가스호스(5)상에 밴드 또는 클램프(6)로 고정하도록 설명하였으나, 반드시 이에 한정하지 않는다. 이는 다른 실시 예로서 연료호스와 블로우바이가스호스(5)상에 케이스가 일체로 내장되게 연료호스를 생산할 수도 있기 때문이다.

상기 케이스(1)(2)에 고정되는 영구자석(7)을 판상으로 형성하여 복수개 중첩한다음 절연종이로 감싼 후 외주면에 도선(8)을 감아 구성하여 내연기관의 운전시 도선(8)에 전원을 인가하는데, 상기 영구자석에 감기는 도선은 일측의 영구자석에 감을 때 끊어지지 않도록 서로 연결하여 양단을 스위치 역할을 하는 시동키에 연결한 다음 도선의 양단을 밧데리의 +,- 단자(도시는 생략함)에 연결하여 구성한다. 이는, 내연기관의 운전시 엔진실의 온도가 70∼95℃까지 상승하여 영구자석만을 사용할경우 영구자석의 자속밀도가 약 20 % 정도 저하되는 것을 방지하기 위함이며, 또한 내연기관의 운전시에만 영구자석의 자속밀도가 향상되도록 하고, 운전을 중단한 경우에는 영구자석에 전원이 인가되지 않도록 하여 불필요하게 밧데리가 소모되는 것을 방지하기 위함이다.

이와 같이 구성된 본 발명을 실시 예에 따라 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 각종 차량의 연료호스와 블로우바이가스호스(5)상에 본 발명의 장치를 밴드 또는 클램프(6)로 고정한 상태에서 500 ~ 1,500㎞ 이상 주행하였던 바, 내연기관의 부품(특히 배기밸브) 또는 배기통내에 퇴적된 이물질이 완전히 제거된 후부터 연료 절감효과가 나타났다. 즉, 가솔린 차량의 경우 공장에서 출고된 후 6,400 km정도 주행한 차량은 내연기관의 부품 및 배기통내에 퇴적된 이물질이 그다지 많지않아 본 발명의 장치를 부착한 후 450 km 정도 주행 후에 연료 절감효과가 나타났다.

그러나 10만 km 정도 주행한 노후된 차량은 장거리를 운행하였음에 따라 내연기관의 부품 및 배기통내에 퇴적된 이물질이 많아 퇴적된 이물질이 제거되는 데 많이 시간을 필요로 하여 약 1,300 km정도 주행한 후부터 연료 절감효과가 나타나기 시작하여 5,000 km 주행할 때까지 그 효과가 지속적으로 상승하였다. 경유차량의 경우는 차의 운행정도에 관계없이 운전시 많은 매연 발생에 따라 퇴적되는 이물질 또한 많아 400 km 주행한 새 차나, 10만∼30만 km 정도 주행한 노후된 차량 모두 퇴적된 이물질이 제거되는 900 km 정도 주행 후부터 연료 절감효과가 나타나기 시작하여 3,000 km 주행할 때까지 그 효과가 지속적으로 향상되었다. LPG차량의 경우 17만 km 정도 주행한 노후된 차량은 가솔린 차량과 마찬가지로 1,300 km 정도 주행한 후부터 연료 절감효과가 나타났다.

주행에 따른 연료 절감정도는 저속과 고속 운행에 따라 가솔린차량은 차종에 따라서 25∼50 %, 경유차량으로서 일정한 무게를 싣고 다니는 트럭은 13∼22 % 이었으며, LPG차량은 13 % 정도의 연료 절감효과가 나타났다. 특히, 가솔린차량이 주행중 변속을 거의 하지 않는 고속도로를 주행할 경우 차종에 따라서는 가장 많은 50% 의 연료 절감효과를 얻었다.

디젤차량에 본 발명의 장치를 장착한 후 엔진을 저속 및 고속으로 구동하였을 때에는 본 발명을 장착하지 않았을 때보다 더 진한 흑색의 배기가스가 배출되기 시작하여 약 20분 후 배기가스의 색깔이 흰색으로 변화되다가 30초 내에 담청색으로 또는 무색으로 변화됨을 관찰할 수 있었다. 그 이유는 엔진 부품 및 배기통내에 퇴적되어 있던 이물질들이 제거되어 함께 배출되기 때문이다. 매연은 가솔린 차량, 경유차량, LPG 차량 모두에서 50~90 %정도 감소되었는데, 그 결과는 일산화탄소, 탄화수소 테스터와 디젤 매연(smoke)테스터에 의해 측정되었다. 수개월 동안 주행한 디젤, 가솔린, LPG차량은 시동 후 10분정도 지나면 배기가스에서 냄새가 없었고 가솔린, LPG 차량은 배기가스통에 그을음이 묻지 않았고 디젤차량은 저속과 고속회전시 배기가스통에 검댕이가 누적되지 않음을 관찰할 수 있었다. 4년동안 30만 ㎞ 이상을 주행한 대형버스와 대형트럭 10 여대를 매연(smoke)테스트한 결과 40∼43 % 배출되던 매연이 본 발명을 장착하고 난 다음 18∼20 % 정도록 감소되었고, 본 발명의 장치를 장착한 인젝터식 가솔린차량에서는 1.2 % 배출되던 매연이 본 발명의 장치를 제거하고 10분 동안 엔진을 공회전 시킨 다음 매연의 배출량을 측정하여 보았더니 3.3 % 로 상승되었음이 정비공장과 자동차 검사장에서 실시한 매연측정 결과 나타났다. 1998년 4월부터 자동차 검사장에서 매연이 많이 배출되어 검사를 통과하지 못하던 차량은 본 장치 부착으로 50 % 이상의 매연 감소를 보여 현재까지 사용중에 있으며, 매연이 50 % 이하 감소땐 배기가스통에 검대이가 누적되고 매연이 50% 이상 감소될 때는 배기가스통에 검대이가 누적되지 않았다. 매연이나 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC), 질소산화물(NO_X)이 감소되면 엔진에 파워가 생기고, 연료절감이 되며, 소음이 감소되었다. 엔진의 수명 연장과 함께, 가솔린 LPG차량의 배기가스통의 수명도 연장되며, 배기가스통에 녹물이 생기지 않고, 플러그의 수명도 연장됨이 확인되었다.

액체, 액화 석유가스를 사용하는 가솔린차량, 경유차량, LPG차량 모두에서 엔진출력이 증가되는 것을 관찰할 수 있었으며, 평소 변속기 3단기어 상태에서 올라가던 언덕길을 본 발명의 장치를 장착한 후에는 엔진출력의 증대로 인해 4단기어 상태에서 을라갈 수 있었다. 또한, 노후된 소형 차량인 경우 에어컨을 켠 상태에서 출발하면 시동이 꺼졌으나, 본 발명의 장치를 장착한 후에는 에어컨을 켜고 출발하여도 시동이 꺼지지 않았음은 물론 정지 중에 에어컨을 켜도 엔진의 회전속도가 거의 감소되지 않았고 수동 변속기 자동차에서 노킹현상도 현저히 줄어 들었으며, 가속기 페달을 밟는 감각이 힘있게 느껴졌다. 평소 액셀러레이터 밟는 정도의 20∼40 %덜 밟아도 같은 속도가 나 연료절감이 되었다. 같은 회전 속도에서도 본 발명품을 장착한 경우 속도가 10%이상 향상되었으며, 최고 속도는 시속 10~20 ㎞ 증가하였고, 정차 중엔 똑같은 연료소모가 있었다.

그리고 엔진의 소음정도를 소음측정기로 측정하여 본 바, 약 30~50% 정도 감소되었다.

이에 따라 수입에 의존하는 연료의 절감으로 인해 외화의 소비를 줄이게 되었음은 물론 엔진의 수명을 연장시킬 수 있게 된다. 또한, 매연의 감소로 인해 자동차의 수출에 있어서 국제경쟁력을 높이고 대기환경을 보호하므로써 국민 건강증진에 기여하게 되는 등의 효과를 얻게 된다.

상기의 식별자가 없습니다.

제 1 도는 본 발명을 나타낸 분해사시도

제 2 도는 제 1 도의 결합상태 사시도

제 3 도는 본 발명의 설치상태를 나타낸 종단면도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1, 2 : 케이스 3, 4 : 전자석 5 : 연료호스

6 : 밴드 또는 클램프 7 : 영구자석 8 : 도선

상기의 식별자가 없습니다.

Claims

비자성체의 케이스에 영구자석을 내장하여 상기 케이스를 연료호스상과 블로우 바이가스호스상에 설치하도록 된 것에 있어서, 비자성체의 케이스(1) (2)와, 상기 연료호스(5)의 연료 유입측에 위치하는 케이스 일단에 6개가 등간격으로 고정되고 연료 토출측에는 6개가 등간격으로 고정되고, 블로우바이가스호스(5)의 가스 유입측에 위치하는 케이스 일단에 6개가 등간격으로 고정되고 가스 토출측에도 6개가 등간격으로 위치되게 고정된 영구자석(7)과 운정시에만 전원이 인가되는 도선(8)으로 구성하여, 도선에 전원을 인가할 때 연료와 블로우바이가스 인입측과 토출측에 연료호스와 블로우바이가스호스의 외경에 따라서 12 ㎜와 14 ㎜는 연료와 블로우바이가스 호스 인입측에 2,200~2,600 가우스, 연료와 블로우바이가스 토출측에 2,600~3,000 가우스가 되게하고, 18 ㎜ 외경의 호스에는 연료호스와 블로우바이가스호스에는 인입측에 2,300~2,700 가우스, 연료와 블로우바이가스 토출측에는 2,800~3,300 가우스가 되게 하며, 23 ㎜와 26 ㎜ 외경의 호스에는 연료와 블로우바이가스 인입측에 2,400~2,800 가우스, 연료와 블로우바이가스 토출측에 2,900~3,200 가우스가 되게 하고, 30㎜ 와 33 ㎜ 외경의 호스에는 블로우바이가스 인입측에 2,600~3,000 가우스 블로우바이가스 토출측에는 3,100~3,500 가우스가 되게하고, 가솔린 차량에의 연료호스 장착 거리는 인젝터에서 15~25 ㎝, LPG 차량은 연료호스의 장착거리는 27~33 ㎝가 되도록 하고, 블로우바이가스호스의 장착거리는 엔진에서부터 연소실쪽으로 가솔린 디젤 LPG차량은 15~27 ㎝ 가 되도록 하거나, 엔진 구조상 거리가 되지 않을 때는 블로우바이가스호스를 연결하여 연료호스와 블로우바이가스호스상에 케이스가 일체로 내장되게 연료호스와 블로우바이가스호스를 생산함을 특징으로 하는 내연기관의 연소효율 증가장치.