KR200222795Y1 - 자동차엔진 연소촉진장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 자동차엔진 연소촉진 시스템에 관한 것으로서, 그 목적은 자동차엔진에서 연소된 후 배기관으로 배출되는 배기가스의 열기를 이용하여 PCV밸브로 배출되는 블로바이가스를 예열하고 그 예열된 블로바이가스를 엔진의 흡기다기관으로 재 공급함과 동시에 에어클리너를 통하여 흡입 되 들어오는 에어를 발열수단을 이용하여 예열하여 엔진에 공급되게 함으로서 자동차 엔진의 연소효율증진 및 매연감소와 연료절감 등의 효과를 기대할 수 있도록 함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안은 에어클리너와 스로틀바디를 연결하는 호스에는 발열수단이 마련되고 배기관은 배기가스가 흐르는 내측 관과 블로바이가스가 흐르는 외측 관으로 이루어진 이중 관으로 형성되며 상기 외측 관의 상부에는 PCV밸브로 배출되는 블로바이가스가 공급되는 공급관이 마련되고 하부에는 블로바이가스를 흡기다기관에 공급하는 바이패스관을 설치하여서 된 것이다.

Description

자동차엔진 연소촉진장치{Combustion promotion system of car engine}

본 고안은 자동차엔진 연소촉진 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자동차엔진에서 연소된 후 배기다기관과 배기관을 통하여 배출되는 배기가스의 열기를 이용하여 상기 자동차엔진에서 PCV밸브로 배출되는 블로바이가스를 예열하고 그 예열된 블로바이가스를 엔진의 흡기다기관으로 재 공급함과 동시에 에어클리너를 통하여 흡입 되 들어오는 에어를 예열하여 엔진에 공급함으로서 자동차 엔진의 연소효율증진 및 매연감소와 연료절감 등의 효과를 기대할 수 있도록 한 것이다.

종래의 자동차엔진 연소촉진장치는 본인이 선 출원하여 등록된 특허 제272651호(특허출원 제1997-32155호)인 '배기열을 이용한 자동차엔진 연소촉진구'가 제공되어 있고, 이는 연소촉진구를 자동차엔진의 배기다기관과 이어지는 배기관에 장착하여 자동차엔진에서 PCV밸브로 배출되는 블로바이가스를 상기 연소촉진구로 통과시켜 열 교환한 후 그 열 교환된 블로바이가스를 흡기다기관에 재 공급함으로서 자동차엔진의 출력증강/매연감소/연료절약 등을 성취할 수 있도록 하였다.

상기와 같은 효과를 갖는 상기 자동차엔진 연소촉진장치의 구성은 자동차엔진(30)의 배기다기관(32)에 마련된 배기관(33)과 연결 설치되는 열교환통(12)이 마련되고, 그 열교환통(12)의 중앙에는 상기 배기관(33)의 끝단부와 중첩되는 중앙통공(11)이 마련되며, 상기 열교환통(12)의 외부에는 유입관(13)과 유출관(14)이 마련되고 상기 열교환통(12)의 내부에는 차단벽(15)이 설치된 통로(16)가 마련되어 있다.

또 상기 열교환통(12)의 유입관(13)은 PCV밸브(39)의 블로바이가스 출구와 연결되고, 유출관(14)은 흡입다기관(38)의 블로바이가스 입구와 연결되게 마련되고, 상기 열교환통(12)의 유입관(13)은 PCV밸브(39)의 블로바이가스 출구와 물탱크(20)의 물공급펌프(21) 출구에 연결되게 마련되어 있다.

이와 같이 구성된 종래 연소촉진구(10)의 블로바이가스 흐름은 자동차엔진(30)의 PCV밸브(39)를 통하여 연소촉진구(10)의 유입관(13)으로 유입되고 그 유입된 블로바이가스는 통로(16)를 통하여 진행하다가 유출관(14)으로 유출되면서 흡입다기관(38)으로 유입된다.

한편 상기 자동차엔진 연소촉진장치는 자동차엔진(30)이 무 부하 상태에서 동작을 할 때 약 800℃∼850℃ 정도까지 고온을 유지하게 되고 이러한 고온은 연소촉진구(10)의 열교환통(12)에 직접 가해지고, 상기 열교환통(12)은 열전달이 우수한 금속재로 이뤄져 있기 때문에 PCV밸브(39)로부터 제공되는 블로바이가스는 연소촉진구(10)의 유입관(13)→통로(16)→유출관(14)으로 흐르게 되는 것이다.

그러므로, PCV밸브(39)의 출구측에서 유출되는 약 80℃ 정도의 블로바이가스가 약 800℃ 정도의 연소촉진구(10)에 의하여 고온으로 열 교환되며 이것은 다시 흡입다기관(38)측으로 제공되기 때문에 실린더 내에는 고온의 가스가 가해져서 인젝터(31)측에서 제공되는 기상연료와 혼입하여 연소 및 폭발 작용을 하게 되는 것이다.

따라서 자동차엔진(30)의 실린더 내에서는 고온의 블로바이가스로 인하여 기상연료가 1차 고온 가열된 후 점화 및 폭발하게 됨으로서 그 점화 특성 및 연소 효율이 우수하게 되는 것이다.

또한 종래 자동차엔진의 연소촉진장치는 도 2와 같이 PCV밸브(39)에서 출구 된 블로바이가스는 혼합밸브(23)를 통하여 물탱크(20) 및 물공급펌프(21)로부터 제공되는 물 또는 기상 증기가 혼합되며 이것은 다시 연소촉진구(10)의 고온에 의하여 물은 고열 증기가 되고, 이것은 다시 흡입다기관(38)으로 제공되는 것이다.

이때 고온의 증기와 고온의 블로바이가스/인젝터(31)측의 연료 등이 실린더내에 가해져서 점화 및 폭발하게 되는 것이고, 이 과정에서 물분자는 고온에 의해 수소와 산소로 분해되어 실린더내의 연소 작용을 돕게 되므로 엔진(30) 성능을 향상시킬 수 있고, 연소효율을 증가시키게 되는 것이다.

또 도 3의 엔진(30)의 출구측에서 유출되는 낮은 온도의 블로바이가스가 약 800℃ 정도의 연소촉진구(10)에 의하여 고온으로 열교환 되며 이것은 다시 인젝터(31)측으로 제공되기 때문에 실린더 내에는 고온의 기상연료 가스가 공기와 함께 가해져서 연소 및 폭발 작용을 하게되는 것이다. 그러므로, 엔진(30)의 실린더 내에서는 고온의 기상연료가스로 인하여 점화 및 폭발하게 됨으로서 그 점화 특성 및 연소 효율이 우수하게 되는 것이다.

또 도 4와 같이 엔진(30)에서 출구 된 블로바이가스는 물탱크(20) 및 물공급펌프(21)로부터 제공되는 물 또는 기상 증기가 연소촉진구(10)에 의하여 고온이 된 고열 증기와 혼합밸브(23)를 통해 혼합된 후 고온기화 되고, 이것은 다시 인젝터(31)로 제공되는 것이다.

그러므로 고온의 증기와 고온의 연료 가스가 공기와 함께 실린더내에 가해져서 점화 및 폭발하게 되는 것이고, 이 과정에서 물분자는 고온에 의해 수소와 산소로 분리되어 실린더내의 연소 작용을 돕게 되므로 엔진(30) 성능을 향상시킬 수 있고, 연소 효율을 증가시키게 되는 것이다. 또, 상기와 같은 연소촉진구(10)는 엔진의 연료 종류가 휘발유/디젤/엘피지(LPG) 등의 다양한 유형에 공통적으로 적용할 수 있는 장점이 있다.

그러나 상기 종래의 자동차엔진 연소촉진장치는 연소촉진구(10)라는 것을 별도로 만들어 배기관(33)에 설치해야하고 또 상기 연소촉진구(10)에 블로바이가스를 순환시킬 수 있는 통로(16)를 만들어 주어야 하기 때문에 그에 따른 제작상의 어려움과 경제성에서 많은 문제가 있었다.

또 종래의 연소촉진구(10)는 배기관(33)으로부터 연 전달을 받을 수 있는 폭이 너무 짧기 때문에 배기가스의 온도를 충분히 흡수하지 못해 통로(16)로 진행하는 블로바이가스의 열 교환을 충분히 하지 못하는 문제점이 있었다.

그리고 종래에는 수분을 공급하기 위하여 별도의 혼합밸브(23)를 설치하게 되었고 그에 따른 구성상의 복잡함과 설치비용이 과다하게 소요되어 경제적인 측면에서도 불합리하였다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해소하고자 고안한 것으로서, 그 목적은 자동차엔진에서 연소된 후 배기관으로 배출되는 배기가스의 열기를 이용하여 PCV밸브로 배출되는 블로바이가스를 예열하고 그 예열된 블로바이가스를 엔진의 흡기다기관으로 재 공급함과 동시에 에어클리너를 통하여 흡입 되 들어오는 에어를 발열수단을 이용하여 예열하여 엔진에 공급되게 함으로서 자동차 엔진의 연소효율증진 및 매연감소와 연료절감 등의 효과를 줄 수 있도록 한 자동차엔진의 연소촉진 시스템을 제공함에 있다.

또 본 고안은 물을 습증기 형태로 하여 에어클리너와 스로틀바디를 연결하는 호스의 발열수단 입측 또는 인젝터에 공급하여 엔진내부로 유입되게 함으로서 상기 물이 엔진내부에서 열 분해되면서 발생하는 수소와 산소에 의해 엔진의 폭발에 도움을 주어 엔진의 출력을 향상시킬 수 있도록 한 자동차엔진의 연소촉진 시스템을 제공함에 있다.

도 1은 종래의 연소촉진구 일부 절개 사시도,

도 2는 종래 연소촉진구를 이용한 제 1실시 예도,

도 3는 종래 연소촉진구를 이용한 제 2실시 예도,

도 4은 종래 연소촉진구를 이용한 제 3실시 예도,

도 5는 본 고안의 자동차엔진 연소촉진 시스템 제 1실시 예도,

도 6a 내지 도 6c는 본 고안의 배기관 단면 구성도,

도 7은 본 고안의 자동차엔진 연소촉진 시스템 제 2실시 예도,

도 8은 본 고안의 자동차엔진 연소촉진 시스템 제 3실시 예도.

※도면의 주요부분에 대한 부호설명※

20 : 물탱크 21 : 물공급펌프

22 : 노즐 30 : 자동차엔진

31 : 인젝터 32 : 배기다기관

33 : 배기관 33a : 외측 관

33b : 내측 관 33c : 공급관

33d : 바이패스관 33e : 격판

33f : 파이프 33g : 중공부

33h : 슬라브 34 : 삼원촉매장치

35 : 연료탱크 36 : 연료펌프

37 : 여과기 38 : 흡기다기관

39 : PCV밸브 40 : 에어클리너

41 : 스로틀바디 42 : 발열수단

43 : 호스

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 자동차엔진 연소촉진 시스템에 대한 특징적인 기술적 구성을 설명하면 다음과 같다.

에어클리너에서 흡입된 공기가 스로틀바디 통하여 자동차엔진의 흡기다기관에 공급되고 연료가 인젝터를 통하여 흡기다기관에 공급되어 엔진에서 연소된 후 배기가스는 배기다기관을 통하여 배기관으로 배출되고 블로바이가스는 엔진에 마련된 PCV밸브를 통하여 흡기다기관으로 바이패스 되게 한 자동차엔진 연소시스템에 있어서, 상기 에어클리너와 스로틀바디를 연결하는 호스에는 발열수단이 마련되고 상기 배기관은 배기가스가 흐르는 내측 관과 블로바이가스가 흐르는 외측 관으로 이루어진 이중 관으로 형성되며 상기 외측 관의 상부에는 PCV밸브로 배출되는 블로바이가스가 공급되는 공급관이 마련되고 하부에는 블로바이가스를 흡기다기관에 공급하는 바이패스관이 설치된 것을 특징으로 한다.

또한 상기 배기관의 블로바이가스가 흐르는 외측 관에는 블로바이가스의 열 교환시간을 확보해주기 위해 블로바이가스의 공급관이 마련된 지점부터 바이패스관이 설치된 지점까지 격판으로 스크류 형태의 마련하여서 된 것을 특징으로 한다.

또 상기 배기관은 파이프를 권취하여 형성시키고 그 파이프를 권취하여 된 중공부에는 배기가스가 흐르게 하고 파이프 내로는 블로바이가스가 흐르게 하여서 된 것을 특징으로 하고, 상기 파이프를 권취하여 된 배기관의 외부에는 슬리브를 설치하여 된 것을 특징으로 한다.

또 상기 배기관의 내부에는 열전도효율이 좋은 세라믹 코팅된 것을 특징으로 하고, 상기 에어클리너와 스로틀바디를 연결하는 호스의 발열수단 입 측에는 습증기 형태의 물 분사노즐이 설치된 것을 특징으로 하며, 상기 인젝터에는 습증기 형태의 물 분사노즐이 설치된 것을 특징으로 한다.

이와 같은 특징을 갖는 본 고안의 자동차엔진 연소촉진 시스템을 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 고안의 자동차엔진 연소촉진 시스템 제 1실시 예도이고, 도 6a 내지 도 6c는 본 고안의 배기관 단면 구성도이며, 도 7은 본 고안의 자동차엔진 연소촉진 시스템 제 2실시 예도이고, 도 8은 본 고안의 자동차엔진 연소촉진 시스템 제 3실시 예도로서.

본 고안은 도 5의 자동차엔진 연소촉진 시스템 제 1실시 예도에서 나타내 바와 같이 연료가 연료탱크(35)로부터 연료펌프(36)→여과기(37)→인젝터(31)를 통하여 흡기다기관(38)에 공급되고, 에어는 에어클리너(40)에서 스로틀바디(41)를 통하여 흡기다기관(38)에 공급되어 그 흡기다기관(38)에 공급된 연료와 에어가 자동차엔진(30)으로 들어가 연소 되면서 발생하는 800℃이상의 배기가스는 배기다기관(32)을 통하여 배기관(33)으로 배출되고 블로바이가스는 PCV밸브(39)를 통하여 배출된다.

이때 상기 에어클리너(40)와 스로틀바디(41)를 연결하는 호스(43)에는 발열수단(42)이 마련되어 있기 때문에 상기 에어클리너(40)로 흡입된 에어가 호스(43)를 통하여 스로틀바디(41)로 진행하는 동안에 상기 발열수단(42)에 의해 가열되면서 스로틀바디(41)와 흡기다기관(38)을 거쳐 엔진(30)으로 들어가게 된다.

따라서 800℃이상을 유지하는 엔진(30)은 가열된 공기가 들어오기 때문에 연료의 연소는 물론, 폭발이 원활하게 이루어진다.

그리고 상기 연료가 연소되어 PCV밸브(39)로 배출되는 블로바이가스는 도 6a에 나타낸 바와 같이 배기관(33)의 외측 관(33a) 상부에 형성된 공급관(33c)에 공급되고 배기가스는 내측 관(33b)을 통하여 배출되다가 상기 배기가스가 보유하고 있는 800℃이상의 고온이 내측 관(33b)을 통하여 외측 관(33a)으로 전달되면서 블로바이가스를 열 교환시킨다. 단 상기 PCV밸브(39)로 배출되는 블로바이가스는 80℃ 정도이다.

상기와 같이하여 열 교환된 블로바이가스는 바이패스관(33d)을 통하여 흡기다기관(38)에 재 공급되고 그 재 공급된 블로바이가스는 엔진(30)으로 들어가 연소는 물론, 폭발이 원활하게 이루어진다.

또한 상기 에어클리너(40)와 스로틀바디(41)를 연결하는 발열수단(42)이 마련된 호스(43)의 입 측에는 물탱크(20)에 마련된 물공급펌프(21)에 의해 고압의 물이 노즐(22)을 통하여 습증기 형태로 공급돼 발열수단(43)에 의해 에어와 함께 가열된 상태로 엔진에 공급되면서 상기 습증기는 엔진(30) 내에서 수소와 산소로 열 분해되어 엔진의 연소 및 폭발 작용을 돕고, 따라서 엔진(30)의 성능을 향상시킴과 동시에 연소효율을 높인다.

한편 도 6b와 도 6c는 다른 실시예의 배기관 형태를 나타낸 것으로서, 먼저도 6b는 외측 관(33a)에 격판(33e)을 이용하여 스크류형태를 형성시킴으로서 블로바이가스가 외측 관(33a) 내에서 회전을 하면서 진행하기 때문에 내측 관(33b)의 배기가스 열을 최대로 흡수할 수 있게 하였고, 또 도 6c는 파이프(33f)를 권취하여 내부에 중공부(33g)를 형성시키고 그 중공부(33g)로 배기가스가 흐르게 하였으며 상기 파이프(33f)내로는 블로바이가스를 흐르게 하여 중공부(33g)로 흐르는 배기가스의 열기를 블로바이가스가 최대로 흡수할 수 있게 하였다.

그리고 상기 파이프(33f)를 권취하여 된 배기관의 외부에는 배기가스의 누기 됨을 방지하기 위하여 슬리브(33h)를 설치하였다.

한편 본 고안의 도 7과 도 8은 도 5의 습증기 공급을 달리한 실시예를 나타낸 것으로서, 상기 도 7은 습증기를 인젝터(31)에 공급하여 연료탱크(35)로부터 공급되는 연료와 습증기가 혼합된 상태에서 흡기다기관(38)을 통하여 엔진에 공급되게 한 것이고, 도 8은 습증기를 바이패스관(33d)에 공급하여 열 교환된 블로바이가스와 습증기가 혼합된 상태에서 흡기다기관(38)을 통하여 엔진에 공급되게 한 것이다. 상기 도 7과 도 8의 습증기 공급에 따른 효과는 상기에서 설명한 도 5의 효과와 동일한 결과를 가져온다.

또 본 고안의 배기관(30) 내부에는 열전도효율이 좋은 세라믹 코팅을 함으로서 배기가스의 열을 신속하게 흡수하여 블로바이가스로 전달할 수 있도록 하였다.

이상과 같은 본 고안은 자동차엔진에서 연소된 후 배기관으로 배출되는 배기가스의 열기를 이용하여 PCV밸브로 배출되는 블로바이가스를 예열하고 그 예열된 블로바이가스를 엔진의 흡기다기관으로 재 공급함과 동시에 에어클리너를 통하여 흡입돼 들어오는 에어를 발열수단을 이용하여 예열하여 엔진에 공급되게 함으로서 자동차엔진의 연소효율증진 및 매연감소와 연료절감 등의 효과를 줄 수 있는 특유의 효과가 있다.

또 본 고안은 물을 습증기 형태로 하여 에어클리너와 스로틀바디를 연결하는 호스의 발열수단 입측 또는 인젝터에 공급하여 엔진내부로 유입되게 함으로서 상기 물이 엔진내부에서 열 분해되면서 발생하는 수소와 산소에 의해 엔진의 폭발에 도움을 주어 엔진의 출력을 향상시킬 수 있는 특유의 효과가 있다.

Claims (7)

1. 에어클리너에서 흡입된 공기가 스로틀바디 통하여 자동차엔진의 흡기다기관에 공급되고 연료가 인젝터를 통하여 흡기다기관에 공급되어 엔진에서 연소된 후 배기가스는 배기다기관을 통하여 배기관으로 배출되고 블로바이가스는 엔진에 마련된 PCV밸브를 통하여 흡기다기관으로 바이패스 되게 한 자동차엔진 연소시스템에 있어서,

   상기 에어클리너(40)와 스로틀바디(41)를 연결하는 호스(43)에는 발열수단(42)이 마련되고 상기 배기관(33)은 배기가스가 흐르는 내측 관(33b)과 블로바이가스가 흐르는 외측 관(33a)으로 이루어진 이중 관으로 형성되며 상기 외측 관의 상부에는 PCV밸브(39)로 배출되는 블로바이가스가 공급되는 공급관(33c)이 마련되고 하부에는 블로바이가스를 흡기다기관(38)에 공급하는 바이패스관(33d)이 설치된 것을 특징으로 하는 자동차엔진의 연소촉진 시스템.
2. 제 1항에 있어서, 상기 배기관의 블로바이가스가 흐르는 외측 관에는 블로바이가스의 열 교환시간을 확보해주기 위해 블로바이가스의 공급관이 마련된 지점부터 바이패스관이 설치된 지점까지 격판(33e)으로 스크류형태의 마련하여서 된 것을 특징으로 하는 자동차엔진의 연소촉진 시스템.
3. 제 1항에 있어서, 상기 배기관은 파이프(33f)를 권취하여 형성시키고 그 파이프를 권취하여 된 중공부(33g)에는 배기가스가 흐르게 하고 파이프 내로는 블로바이가스가 흐르게 하여서 된 것을 특징으로 하는 자동차엔진의 연소촉진 시스템.
4. 제 3항에 있어서, 상기 파이프를 권취하여 된 배기관의 외부에는 슬리브(33h)를 설치하여 된 것을 특징으로 하는 자동차엔진의 연소촉진 시스템.
5. 제 1항에 있어서, 상기 배기관의 내부에는 열전도효율이 좋은 세라믹 코팅된 것을 특징으로 하는 자동차엔진의 연소촉진 시스템.
6. 제 1항에 있어서, 상기 에어클리너와 스로틀바디를 연결하는 호스의 발열수단 입 측에는 습증기 형태의 물 분사노즐(22)이 설치된 것을 특징으로 하는 자동차엔진의 연소촉진 시스템.
7. 제 1항에 있어서, 상기 인젝터에는 습증기 형태의 물 분사노즐이 설치된 것을 특징으로 하는 자동차엔진의 연소촉진 시스템.