KR20010091433A - 엔진에 공기를 공급하기 위한 장치 - Google Patents

Abstract

자동차의 에어클리너를 통과하여 내연기관에 선형적으로 흡입되는 외부 공기를 난류(亂流) 상태로 변환하여 연소시 필요한 산소의 유입량을 증대시킬 수 있도록 한 것이다.

본 발명은, 피스톤의 구동시 연소실로 공기를 공급하는 흡입 매니폴드와, 상기 흡기 매니폴드에 연결되는 흡기관에 설치되어 상기 연소실에 유입되는 공기중에 포함된 먼지 등의 이물질을 필터링하는 에어클리너를 구비하는 차량의 흡기장치에 있어서, 상기 에어클리너와 상기 흡기 매니폴드사이의 상기 흡기관내부에 형성되며, 연료와의 혼합이 촉진되도록 상기 흡기 매니폴드에 유입되는 공기를 난류 유체로 변형하는 나선형 블레이드를 구비한다.

이로 인해, 내연기관의 흡기 매니폴드에 선형적으로 유입되는 외부 공기를 난류 상태로 변환하여 연소시 필요한 산소의 유입량을 증대시켜 연소 효율을 대폭적으로 향상시킬 수 있다. 연소 효율을 향상시키기 위하여 엔진 자체의 재설계 또는 임펠러와 같은 별도의 추가 부품의 사용이 불필요하여 이에 따른 개발비용 및 원가비용을 현저하게 절감할 수 있다. 난류 유체를 형성하는 나선형 블레이드를 흡입관에 형성시 이미 사용중인 엔진 구조를 크게 변경하지 않아 실용성 및 장착성이 뛰어나 동업종 분야에서 경쟁력을 갖도록 한 이점을 갖는다.

Description

엔진에 공기를 공급하기 위한 장치{Air Supply Device for Using in Engines}

본 발명은 나선형 블레이드 구조를 이용한 산소 과급장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자동차의 에어클리너를 통과하여 내연기관에 선형적으로 흡입되는 외부 공기를 난류(亂流) 상태로 변환하여 연소시 필요한 산소의 유입량을 증대시킬 수 있도록 한 나선형 블레이드 구조를 이용한 산소 과급장치에 관한 것이다.

도 1은 일반적인 차량용 엔진의 흡기 매니폴드의 개략도이다.

도시된 바와 같이, 차량의 흡기장치(intake system)는 연소실에 흡입되는 공기중에 포함된 고형물질인 미세한 입자의 흙, 먼지 등의 이물질을 여과시킨 후 연소실(1)에 흡입되도록 하여 피스톤(2)과 실린더라이너(3)의 마모를 감소시켜 해당 부품의 수명을 연장시키며, 흡입시 발생되는 흡기소음을 감소시켜주는 에어클리너(air cleaner)(4)와 에어클리너(4)에 연결된 흡기관(6)을 통하여 이물질이 제거된 공기 및 혼합기를 각 연소실에 분배공급하는 흡기 매니폴드(intake manifold)(5)로 구성된다.

이때, 도 2(a)에 개략적으로 도시된 바와 같이, 전술한 흡기 매니폴드(5)에 유입되는 공기는 흡기관(6)을 통과시 선형적으로 유입되어 정류(整流) 유체를 형성함에 따라, 연소에 필요한 흡기량이 충분하지 못하여 연소 효율이 떨어지는 문제점을 갖게된다.

한편, 자동차 내연기관의 고출력 및 저연비를 실현할 수 있도록 엔진 실린더의 흡입 및 배기밸브 개폐작용을 가변적으로 작동시키거나, 변속기의 변속 패턴과 스로틀밸브(throtle valve)의 개도량을 엔진 점화시기의 제어를 통하여 출력을 증강시키는 방법이 이용되고 있다.

또한, 흡기 매니폴드에 유입되는 이물질이 제거된 공기가 통과하는 흡입관에 공기 유입량을 증대시킬 수 있도록 임펠러를 장착하여 엔진의 연소 효율을 증대시키는 방법이 사용되고 있다.

이와 같이, 종래 엔진에서의 연소 효율을 향상시킬 수 있도록 엔진 자체의 재설계 또는 엔진 구동시 연동되는 임펠러와 같은 별도의 강제 공기 유입장치를 이용함에 따라, 엔진의 출력 증강을 위하여 요구되는 개발비용이 증대되는 문제점과, 공기 유입로에 별도의 임펠러를 장착하기 위하여 임펠러의 설계 및 이를 장착하기 위한 케이스와 같은 추가 부품의 설계에 따른 개발비용 및 원가비용의 상승을 초래하는 문제점을 갖게된다.

따라서, 본 발명의 목적은, 내연기관의 흡기 매니폴드에 선형적으로 유입되는 외부 공기를 난류 상태로 변환하여 연소시 필요한 산소의 유입량을 증대시켜 연소 효율을 대폭적으로 향상시킬 수 있도록 한 나선형 블레이드 구조를 이용한 산소과급장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 연소 효율을 향상시키기 위하여 엔진 자체의 재설계 또는 임펠러와 같은 별도의 추가 부품의 사용이 불필요하여 이에 따른 개발비용 및 원가비용을 현저하게 절감할 수 있도록 한 나선형 블레이드 구조를 이용한 산소 과급장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 난류 유체를 형성하는 나선형 블레이드를 흡입관에 형성시 이미 사용중인 엔진 구조를 크게 변경하지 않아 실용성 및 장착성이 뛰어나 동업종 분야에서 경쟁력을 갖도록 한 나선형 블레이드 구조를 이용한 산소 과급장치를 제공하는 것이다.

도 1은 일반적인 차량용 엔진의 흡기 매니폴드의 개략도이다.

도 2(a, b)은 흡입관 내부에 블레이드의 설치유무에 따른 공기유체 유선의 변화됨을 보여주는 개략도이다.

도 3은 본 발명에 의한 나선형 블레이드 구조를 이용한 산소 과급장치의 개략도이다.

도 4는 본 발명에 의한 나선형 블레이드 구조를 이용한 산소 과급장치의 개략적인 측면도이다.

도 5는 본 발명에 의한 나선형 블레이드 구조를 이용한 산소 과급장치의 개략적인 전개도이다.

도 6은 본 발명에 의한 나선형 블레이드 구조를 이용한 산소 과급장치의 사용상태도이다.

*도면의 주요 부호에 대한 설명*

1: 연소실 2: 피스톤

4: 에어클리너 5: 흡기 매니폴드(intake manifold)

6: 흡입관 10: 나선형 블레이드(spiral blade)

전술한 본 발명의 목적은, 피스톤의 구동시 연소실로 공기를 공급하는 흡기 매니폴드와, 상기 흡기 매니폴드에 연결되는 흡기관에 설치되어 상기 연소실에 유입되는 공기중에 포함된 먼지 등의 이물질을 필터링하는 에어클리너를 구비하는 차량의 흡기장치에 있어서, 상기 에어클리너와 상기 흡기 매니폴드 사이의 상기 흡기관내부에 형성되며, 연료와의 혼합이 촉진되도록 상기 흡기 매니폴드에 유입되는 공기를 난류 유체로 변형하는 나선형 블레이드를 구비하는 것을 특징으로 하는 나선형 블레이드 구조를 이용한 산소 과급장치를 제공함에 의해 달성된다.

바람직한 실시예에 의하면, 상기 흡기관의 축방향에 대하여 상기 나선형 블레이드의 시작점과 종점의 형성위치는 다단계로 난류 유체를 형성하도록 360° 각도를 이루어 형성된다.

바람직한 실시예에 의하면, 상기 나선형 블레이드는 상기 흡기관을 통과하는 공기의 속도구배를 증대시키도록 이중의 굽힘각을 유지하도록 형성된다.

바람직한 실시예에 의하면, 상기 나선형 블레이드의 이중 굽힘각은 상기 나선형 블레이드가 상기 흡기관의 내주연에 밀착시 형성되는 제1굽힘각은 55° 내지 65° 범위내로 형성되며, 상기 나선형 블레이드가 상기 흡기관의 원주방향으로 형성되는 제2굽힘각은 85° 내지 95° 각도범위내로 형성된다.

바람직한 실시예에 의하면, 상기 나선형 블레이드는 상기 흡기관의 외경에 대한 상기 나선형 블레이드의 날 끝으로 형성되는 내경이 1, 3 내지 1, 7 범위내의 비율로 형성된다.

이하, 본 발명에 의한 바람직한 실시예를 첨부도면에 따라 설명하되, 이는 본 발명 기술내용의 이해를 돕기 위하여 동업종 분야에서 통상의 지식을 가진자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본원의 기술적인 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

도 2 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 내연기관의 피스톤(2)의 구동시 연소실로 공기를 공급하는 흡기 매니폴드(5)와, 이 흡기 매니폴드(5)에 연결되는 흡기관(6)에 설치되어 연소실(1)에 유입되는 공기중에 포함된 미세한 입자의 흙, 먼지 등의 이물질을 필터링하는 에어클리너(4)를 구비하는 차량의 흡기장치에 적용되며, 이들은 도 1에 도시된 것과 실질적으로 동일하게 적용되므로 이들에 대한 상세한 구성 및 작동의 설명은 생략하며, 중복되는 도면부호는 동일하게 표기함을 밝혀둔다.

따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 연료와의 혼합이 촉진되도록 전술한 흡기 매니폴드(5)에 유입되는 공기를 난류 유체로 변형하는 나선형 블레이드(10)(sprial blade)를 전술한 에어클리너(4)와 흡기 매니폴드(5) 사이의 흡기관(6)의 내부에 형성하되, 전술한 흡기관(6)의 축방향에 대하여 나선형 블레이드(10)의 시작점과 종점의 형성위치는 다단계로 난류 유체를 형성하도록 360° 각도를 이루어 형성된다.

도 4 및 도 5에 개략적으로 도시된 바와 같이, 전술한 나선형 블레이드(10)는 흡기관(6)의 외경(Do)에 대한 나선형 블레이드(10)의 날 끝으로 형성되는 내경(Di)의 비율(Do/Di)이 1,3 내지 1,7 범위내의 비율로 형성된다. 더욱 바람직하기로는 나선형 블레이드(10)의 외경(Do)에 대한 내경(Di)의 비율(Do/Di)은 1.5 정도이다.

도 3 및 도 5에 개략적으로 도시된 바와 같이, 전술한 나선형 블레이드(10)는 흡기관(6)을 통과하는 공기의 속도구배를 증대시키도록 이중의 굽힘각을 유지하도록 형성된다. 이때 전술한 나선형 블레이드(10)의 이중 굽힘각은 나선형 블레이드(10)가 흡기관(6)의 내주연에 밀착시 형성되는 제1굽힘각(β)은 55° 내지 65° 범위내로 형성되며, 나선형 블레이드(10)가 흡기관(6)의 원주방향으로 형성되는 제2굽힘각(α)은 85° 내지 95° 각도범위내로 형성된다.

이때, 더욱 바람직하기로는 전술한 나선형 블레이드(10)의 제1굽힘각(β)은 60° 각도이며 제2굽힘각(α)은 90° 각도로 형성된다.

이하에서, 본 발명에 의한 나선형 블레이드 구조를 이용한 산소 과급장치의 사용방법을 설명하면 아래와 같다.

엔진(E/G)의 구동에 의해 전술한 흡기 매니폴드(5)내에 부압(負壓)이 발생하게되며, 미도시된 스로틀바디의 공기 개도량을 조절함에 따라 전술한 에어클리너(4)에 의해 먼지 등의 미세한 이물질이 필터링되어 여과된 공기가 흡기관(6)을 경유하여 흡기 매니폴드(5)에 유입된다.

이때, 도 2(b)에 도시된 바와 같이, 에어클리너(4)에 의해 이물질이 여과된 공기가 전술한 에어클리너(4)와 흡기 매니폴드(5) 사이에 설치된 흡기관(6)을 통과시 난류 유체를 형성한 후, 흡기 매니폴드(5)에 공급되는 것이다.

즉, 전술한 에어클리너(4)를 통과한 공기가 흡기관(6)을 통과시 흡기관(6)의 내부에 흡기관(6)의 축방향으로 시작점과 종점의 형성위치가 360° 각도를 이루도록 형성된 나선형 블레이드(10)와 연속적인 충돌에 의해 다단계로 난류 유체를 형성하게 된다.

이로 인해, 난류 상태로서 흡기관(6)의 나선형 블레이드(10)를 경유하여 연소실(1)에 과급되는 공기와 연소실에 공급되는 연료의 혼합이 촉지됨에 따라 연소효율을 향상시킬 수 있게 되며, 엔진의 출력을 현저하게 높일 수 있게된다.

또한, 전술한 나선형 블레이드(10)에 의해 흡기관(6)를 통과하는 정류 유체를 난류 유체로 변환시키는 경우, 각각의 나선형 블레이드(10)에 형성되는 이중의 제1, 제2굽힘각(α, β)에 의해 흡기관(6)을 경유하는 공기의 속도구배를 증대시킬 수 있게 된다.

또한, 도2(b) 및 도 6에 도시된 바와 같이, 전술한 흡기관(6)의 내주연으로 유입되는 유체는 나선형 블레이드(10)에 의해 나선형 블레이드(10)를 통과시 유체의 유선을 조밀하게 만들게되므로, 공기의 유입속도를 증대시키는 것이다.

이상에서와 같이, 바람직한 실시예에 의하면, 내연기관의 흡기 매니폴드에 선형적으로 유입되는 외부 공기를 난류 상태로 변환하여 연소시 필요한 산소의 유입량을 증대시켜 연소 효율을 대폭적으로 향상시킬 수 있다.

또한, 연소 효율을 향상시키기 위하여 엔진 자체의 재설계 또는 임펠러와 같은 별도의 추가 부품의 사용이 불필요하여 이에 따른 개발비용 및 원가비용을 현저하게 절감할 수 있다.

또한, 난류 유체를 형성하는 나선형 블레이드를 흡입관에 형성시 이미 사용중인 엔진 구조를 크게 변경하지 않아 실용성 및 장착성이 뛰어나 동업종 분야에서 경쟁력을 갖도록 한 이점을 갖는다.

Claims (5)

1. 피스톤의 구동시 연소실로 공기를 공급하는 흡기 매니폴드와, 상기 흡기 매니폴드에 연결되는 흡기관에 설치되어 상기 연소실에 유입되는 공기중에 포함된 먼지 등의 이물질을 필터링하는 에어클리너를 구비하는 차량의 흡기장치에 있어서;

   상기 에어클리너와 상기 흡기 매니폴드사이의 상기 흡기관 내부에 형성되며, 연료와의 혼합이 촉진되도록 상기 흡기 매니폴드에 유입되는 공기를 난류 유체로 변형하는 나선형 블레이드를 구비하는 것을 특징으로 하는 나선형 블레이드 구조를 이용한 산소 과급장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 흡기관의 축방향에 대하여 상기 나선형 블레이드의 시작점과 종점의 형성위치는 다단계로 난류 유체를 형성하도록 360° 각도를 이루어 형성된 것을 특징으로 하는 나선형 블레이드 구조를 이용한 산소 과급장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 나선형 블레이드는 상기 흡기관을 통과하는 공기의 속도구배를 증대시키도록 이중의 굽힘각을 유지하도록 형성된 것을 특징으로 하는 나선형 블레이드 구조를 이용한 산소 과급장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 나선형 블레이드의 이중 굽힘각은;

   상기 나선형 블레이드가 상기 흡기관의 내주연에 밀착시 형성되는 제1굽힘각은 55° 내지 65° 범위내로 형성되며, 상기 나선형 블레이드가 상기 흡기관의 원주 방향으로 형성되는 제2굽힘각은 85° 내지 95° 각도범위내로 형성된 것을 특징으로 하는 나선형 블레이드 구조를 이용한 산소 과급장치.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 나선형 블레이드는 상기 흡기관의 외경에 대한 상기 나선형 블레이드의 날 끝으로 형성되는 내경이 1,3 내지 1,7 범위내의 비율로 형성된 것을 특징으로 하는 나선형 블레이드 구조를 이용한 산소 과급장치.