KR200229442Y1 - 내연기관의 연료용 산소공급장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 내연기관의 연료용 산소공급장치에 관한 것으로, 내연기관의의 트렁크에 설치되고 내부에 공기 또는 산소가 충진된 기체탱크(2)와; 연료파이프(1)(11) 상에 설치되어 엔진측으로 공급되는 연료의 흐름을 유도하고 이에 공기 또는 산소를 공급하는 유체흐름유도체(8)(18)와; 유체흐름유도체(8)(18)와 기체탱크(2) 사이에 설치되어 상기 유체흐름유도체(8)(18)로 공급되는 기체를 여과시키는 공기정화기(4)(19)와; 상기 공기정화기(4)(19)와 유체흐름유도체(8)(18) 사이에 설치되어 기체탱크(2) 측의 기체가 유체흐름유도체(8)(18)로 공급될시 오픈되는 역류방지밸브(10)로 이루어진 내연기관 연료용 산소공급장치를 구비하였다.

그러므로, 연료가 연료파이프(1)(11)를 지날때 본 고안 유체흐름유도체(8)(18)에 의해 연료 속에 극미량의 산소가 유입되고, 이와 같이 하여 연소실내로 공급되면, 즉 노즐을 타고 흘러 들어가는 연료의 속도(또는 유입량)에 맞추어서 자동적으로 공기 또는 산소가 많이 유입되거나 적게 유입되도록 조절하여서 희석시키도록 하면 극도의 탄화물(산소가 전혀 존재하지 않는 탄화물)인 가솔린 또는 디젤유가 산소와 순간적으로 격렬하게 반응하여 부피가 급팽창하고 연료 분자와 분자 사이에 공간 에너지가 증폭된 고연소성 연료가 되어 연소실 내에서 완전연소를 일으키도록 하였다.

Description

내연기관의 연료용 산소공급장치{oxygen supply device aninternal combustion engine}

본 고안은 연료용 산소공급장치에 관한 것으로, 특히 가솔린유, 디젤유의 연소 효율을 높이고 완전 연소를 유도하여 연비를 높일 수 있으며, 매연이나 배출가스를 효과적으로 줄일 수 있는 내연기관의 연료용 산소공급장치에 관한 것이다.

내연기관의의 연료 공급 방식은 전자제어 방식으로 분사되는 연료량에 따라 공기량이 자동적으로 증감되도록 하여 삼원촉매, 산화촉매, E,G,R 등의 방식이다. 이와 같이 공기량이 농축 또는 희박함에 따라 적용하는 촉매 방식으로는 근본적인 완전 연소의 대책이 될 수 없다.

예컨데, 가솔린 기관의 경우에는 전개 운전, 가속, 시동, 공회전 등 많은 운전 상태에 있어서 공기량 부족(λ＜ 1)의 상태에서 운전이 된다. 이와 같은 운전상태하에서는 불완전 연소를 일으켜 배기 가스 중에 CO, H₂등의 가연가스와 함께 흑연이 배출된다. 이것에 대해 디젤기관은 본래 λ＞ 1의 조건에서 운전되지만, 분무 중심은 공기부족으로 되는 경우가 있고, 불완전 연소에 따른 성분이 발생한다.

이렇듯 공기 부족상태나, 공기과다 상태로 연소실내에 공기가 유입되어 연소를 진행하더라도 실린더 내에 산소부족으로 인하여 불완전연소된 매연이나, 배출가스가 발생된다.

상술한 문제를 해결하기 위한 본 고안의 목적은, 연료에 산소를 적절히 공급할 수 있도록 한 내연기관의 연료용 산소공급장치를 제공하는데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안 엔진으로 공급되는 연료에 산소를 공급하기 위한 장치에 있어서, 내연기관의의 트렁크에 설치되고 내부에 공기 또는 산소가 충진된 기체탱크와; 연료파이프 상에 설치되어 엔진측으로 공급되는 연료의 흐름을 유도하고 이에 공기 또는 산소를 공급하는 유체흐름유도체와; 유체흐름유도체와 기체탱크 사이에 설치되어 상기 유체흐름유도체로 공급되는 기체를 여과시키는 공기정화기와; 상기 공기정화기와 유체흐름유도체 사이에 설치되어 기체탱크 측의 기체가 유체흐름유도체로 공급될시 오픈되는 역류방지밸브로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 고안 내연기관의 연료용 산소공급장치의 한 특징은, 유체흐름유도체가, 럭비공 형상으로 형성되어 그 원추부가 연료파이프의 길이방향을 향하도록 그 내부에 설치되며, 상기 연료파이프 내부와 외부가 연결도록 분사구가 형성된다.

본 고안 내연기관의 연료용 산소공급장치의 다른 특징은, 유체흐름유도체가, 연료파이프 외주에 결합지지되는 캡과, 양단이 각각 연료파이프 외측으로 연장형성되고 중간부분이 연료파이프를 경유하도록 구비되는 미세관과, 캡 내주면에 밀착지지되는 일단 둘레에 다수의 유출구멍이 형성되고 타단에 미세관의 대응 외측 둘레가 고정되며 일측이 원추형상을 가지는 중공형 내부케이스와, 상기 내부케이스 외측에 결합지지되고 일단이 상기 캡에 체결되며 타단에 분출구가 형성되는 외부케이스로 이루어진다.

따라서, 연료가 연료파이프를 지날때 본 고안 유체흐름유도체에 의해 연료 속에 극미량의 산소가 유입되고, 이와 같이 하여 연소실내로 공급되면, 즉 노즐을 타고 흘러 들어가는 연료의 속도(또는 유입량)에 맞추어서 자동적으로 공기 또는 산소가 많이 유입되거나 적게 유입되도록 조절하여서 희석시키도록 하면 극도의 탄화물(산소가 전혀 존재하지 않는 탄화물)인 가솔린 또는 디젤유가 산소와 순간적으로 격렬하게 반응하여 부피가 급팽창하고 연료 분자와 분자 사이에 공간 에너지가 증폭된 고연소성 연료가 되어 연소실 내에서 완전연소를 일으키도록 할 수 있는 효과가 있다.

도1은 본 고안 내연기관의 연료용 산소공급장치의 일실시예를 보이는 개략적 측면도

도2는 연료의 흐름을 보이는 개략적 부분 평면도

도3은 역류방지밸브를 보이는 부분 확대 단면도

도4 및 도5는 유체흐름유도체의 다른 실시예를 보이는 분리 측면도 및 결합 단면도

도6은 도5의 유체흐름유도체가 설치된 상태를 보이는 개략적 측면도

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1,11 ; 연료파이프 2 ; 기체탱크

4,19 ; 공기정화기 8,18 ; 유체흐름유도체

9 ; 분사구 10 ; 역류방지밸브

12 ; 캡 13 ; 미세관

14 ; 내부케이스 16 ; 외부케이스

본 고안의 구체적 특징 및 이점은 첨부된 도면을 참조한 이하의 설명으로 더욱 명확해 질 것이다.

도1은 본 고안 내연기관의 연료용 산소공급장치의 일실시예를 보이는 개략적 측면도이고, 도2는 연료의 흐름을 보이는 개략적 부분 평면도이며, 도3은 역류방지밸브를 보이는 부분 확대 단면도로써, 이는 기체탱크(2)와, 유체흐름유도체(8), 공기정화기(4), 역류방지밸브(10)로 이루어진다.

기체탱크(2)는 산소나 공기가 충진되어 있으며, 내연기관의의 트렁크에 설치할 수 있다.

유체흐름유도체(8)는 연료파이프(1) 내부에 설치되어 엔진측으로 공급되는 연료의 흐름을 유도하고 이에 공기 또는 산소를 공급하게 되는바, 이는 럭비공 형상으로 형성되어 그 원추부가 연료파이프(1)의 길이방향을 향하도록 그 내부에 설치되며, 연료파이프(1) 내부와 외부가 연결도록 미세한 통로인 분사구(9)가 형성되어 있다.

유체흐름유도체(8)와 기체탱크(2) 사이에는 공기정화기(4)가 설치되어 있는바, 이는 파이프 형태로써, 공기관(5) 내부에 설치된 철망(6), 필터(7)로 이루어지며, 그 일측에 필요에 따라 자석등으로 이루어진 공기자화기(3)를 더 설치할 수 있다.

그리고 공기정화기(4)와 유체흐름유도체(8) 사이에는 역류방지밸브(10)가 설치되어서 기체탱크(2) 측의 기체가 유체흐름유도체(8)로 공급될시 오픈되며 연료파이프(1) 내의 연료가 기체탱크(2)로 역류되는 것을 차단하게 된다.

이러한 본 고안 내연기관의 연료용 산소공급장치는, 동파이프, 동합금 또는 비철금속으로 된 연료파이프 내부에 저항을 줄이고 유속을 변화시켜서 흡입력이 발생되도록 하는 계랸 또는 럭비공 형상의 유체흐름유도체(8)를 장착시켰는데, 이 유체흐름유도체(8)의 원추형 첨단부에서부터 중앙 하단부로 이어지는 경로에 분사구(9)를 형성시켰다.

그리고 연료파이프(1) 내부 바닥에 원추형 끝부분이 연료파이프(1)의 좌우 벽면과 나란히, 똑같은 간격을 유지하도록 일직선상에 고정시키고, 중앙 하단부의 핀홀이 연료파이프(1) 외부와 연결되어 이곳으로 연료와 공기가 자유롭게 출입하도록 한 상태에서 용접 또는 기타의 방법으로 틈새를 밀봉시키게 된다.

이 연료파이프(1) 밖에 연료의 역류를 방지시키기 위해서 역류방지밸브(10)를 설치하여서 오일(연료)은 새지 않고, 공기(또는 산소)는 흡입될 수 있도록 한다.

역류방지밸브(10) 반대편, 즉 공기가 유입되는 쪽에서는 파이프 형태의 공기정화기(4)를 탈착이 용이한 구조로 설치한다.

그리고 유입되는 공기를 자화시키기 위해서 공기정화기(4) 앞 또는 뒷부분에공기자화기(3)를 더 설치할 수도 있다.

또한 공기 대신에 100% 산소를 공급할 경우를 위해서 산소공급탱크를 내연기관의의 트렁크 또는 적당한 곳에 설치하고, 역류방지밸브(10)가 열고 닫힘에 따라서 자동으로 산소공급탱크가 열리고 닫힐 수 있게 물리적 조성을 한 공지의 장치를 설치한다음 역류방지밸브(10)의 공기 흡입구쪽에 연결할 수도 있다.

연료파이프(1)를 연료필터와 엔진 사이의 호스를 절단하고 연결할 수 있으며, 이때 유체흐름유도체(8)의 분사구(9) 중 연료파이프(1) 내부에 위치되는 부분이 엔진쪽(유체의 흐름이 진행되는 방향)을 향하게 설치한다.

이와 같은 상태에서 시동을 걸거나 정지한 상태(공회전 상태)에서는 저항(부하)으로 인해 연료파이프(1) 외부로 연료가 세어 나가게 된다. 이때는 체크밸브식 역류방지밸브(10)가 유출되는 연료의 압력에 의해서 닫히게 된다. 악세레이터를 밟아서 자동차가 운행되면 악세레이터를 밟는 압력에 비례하여 유속이 빨라지고 부하를 훨씬 능가하게 되므로 유체흐름유도체(8)의 상단부와 좌우측면을 따라 흐르는 유체의 속도는 가속도가 붙게 되고 유체의 흐름이 유체흐름유도체(8)의 분사구(9) 단부측을 향해 모이게 되므로 분사구(9) 단부에서 강력한 흡입력이 발생된다.

이 흡입력에 의해서 역류방지밸브(10) 내에 고여있던 연료는 안쪽 연료파이프(1) 내부로 빨려들어 오게 되고 동시에 역류방지밸브(10)는 열려서 외부공기가 빨려들어오게 된다.

산소가 전혀 존재하지 않는 탄화물인 화석 연료(석유, 또는 가솔린)가 공기속의 산소를 만나면 격렬하게 산소를 빨아들여서 분화가 촉진되므로 부피가 급격히팽창되고 흡입력에 비례해서 동일한 압력하에서 연료량의 변화없이도 유체의 속력은 2배이상 증가한다.

이렇게 부피가 순간적으로 커지면 연료는 연료분자의 공간에너지가 확대되며 산소를 함유한 상태로 연소실에 도달하여 공기필터를 거쳐서 유입된 공기와 만나서 연소가 촉진된다.

본 고안 내연기관의 연료용 산소공급장치의 가장 중요한 점은 가솔린과 디젤 기관에 따라서 공기가 유입되는 분사구(9)의 크기를 달리해야 하며 공기가 연료에 너무 많이 섞여서 들어가면 역효과를 낼 수 있으므로 연료분사방식과 엔진 종류에 따라서 그 구멍 크기를 조절하여 적용해야 한다. 그리고 흡입력 유도 장치인 유체흐름유도체(8)는 정면, 배면, 평면, 저면 어디에서 보든지 동일한 모양으로 되어야 한다.

본 고안 내연기관의 연료용 산소공급장치는, 연료파이프(1)로 유입되는 연료가 유체흐름유도체(8)를 지날시 그 상단면과 좌우로 흐르는 유체가 분사구(9) 단부측으로 모이면서 연료파이프(1)의 중심을 향해서 흐를때 유체흐름유도체(8) 하부에서는 빈 공간이 발생되어 분사구(9) 단부 측에 흡입력이 발생된다.

시동을 켜거나 정지시, 엔진의 공회전 상태에서는 연료가 연료파이프(1)를 계속 통과하지만 연료파이프(1) 출구측의 저항에 의해서 분사구(9) 단부측의 빈공간에 유체가 밀려 들어와서 흡입력이 방해를 받게 된다.

따라서 시동을 켜거나 정지시, 공회전 상태에서는 연료가 역류방지밸브(10)측으로 역류하려고 한다.

출발시에 악세레이터를 밟게 되면 저항을 훨씬 능가하는 연료의 공급 압력이 진행방향으로 발생되므로 유속이 빨라져서 정상적인 흡입력이 발생한다. 이 흡입력은 악세레이터에 가하는 압력에 비례해서, 즉 유속에 비례해서 공기유입량이 증가하게 되고, 유속이 감소하면 공기흡입량도 감소하게 된다.

여기서 유체의 흐름은 도2에 도시한 바와 같이, 유체흐름유도체(8) 주변을 따라 흐르는 유체의 속도는 연료파이프(1) 내벽을 따라 흐르는 유체의 흐름보다 훨씬 빠른데, 벽쪽을 따라 흐르는 유체는 연료파이프(1) 내벽의 저항을 받아서 유체흐름유도체(8) 측면을 따라 흐르는 유속보다 느리다. 따라서 원추형 곡선을 따라 흐르는 유체가 상단면, 좌측면, 우측면의 3개 방향에서 동시에 분사구(9) 단부측으로 급격히 꺾여서 흐르게 된다. 즉, 중앙부를 향해서 회전하면서 만나게 되므로 분사구(9) 단부지점에서 강력한 흡입력이 발생된다.

그러므로, 연료가 연료파이프(1)를 지날때 본 고안 유체흐름유도체(8)에 의해 연료 속에 극미량의 산소가 유입되고, 이와 같이 하여 연소실내로 공급되면, 극도의 탄화물(산소가 전혀 존재하지 않는 탄화물)인 가솔린 또는 디젤유가 산소와 순간적으로 격렬하게 반응하여 부피가 급팽창하고 연료 분자와 분자 사이에 공간 에너지가 증폭된 고연소성 연료가 되어 연소실 내에서 완전연소를 일으키도록 할 수 있게 된다.

도4 및 도5는 유체흐름유도체의 다른 실시예를 보이는 분리 측면도 및 결합 단면도이고, 도6은 도5의 유체흐름유도체(18)가 설치된 상태를 보이는 개략적 측면도로써, 이는 유체흐름유도체(18)가, 연료파이프 외주에 결합지지되는 캡(12)과,양단이 각각 연료파이프(11) 외측으로 연장형성되고 중간부분이 연료파이프(11)를 경유하도록 구비되는 미세관(13)과, 캡(12) 내주면에 밀착지지되는 일단 둘레에 다수의 유출구멍(15)이 형성되고 타단에 미세관(13)의 대응 외측 둘레가 고정되며 일측이 원추형상을 가지는 중공형 내부케이스(14)와, 내부케이스(14) 외측에 결합지지되고 일단이 캡(12)에 체결되며 타단에 분출구(17)가 형성되는 외부케이스(16)로 이루어진다.

이러한 본 고안 내연기관의 연료용 산소공급장치는 연료파이프(11)에 연료가 공급되면 공급되는 연료가 내부케이스(14)의 내측벽에 부딪히면서 역류되며, 역류되는 연료는 내부케이스(14)의 유출구멍(15)을 통해 내부케이스(14) 외측으로, 즉 내부케이스(14)와 외부케이스(16) 사이로 유출된다.

상기 유출되는 연료는 유출구멍(15)의 구멍을 통해서 빠져나온 연료가 중공형 내부케이스(14)와 외부케이스(16)의 사이 공간을 타고 흐르다가 내부케이스(14)의 원추형 꼭지점 부근에서 상,하,좌,우등 전방위에서 흘러들어온 연료가 한꺼번에 중앙으로 꺽인 다음 분출구(17)를 통해 빠져 나가기 때문에 원추부에 강력한 흡입력이 발생되어 미세관(13)을 통해서 공기(산소)가 유입된다.

이 고안에서 가장 중요한 기술은 내부케이스(14)와 외부케이스(16) 사이에 형성되는 빈 공간이 연료파이프(11)의 단면적(또는 체적)을 초과하지 않고 이와 동일하거나 약간 작게 형성되어야만 유속이 빠르게 되어 미세관(13) 단부에서 흡입력을 발생시킬 수 있게 된다. 여기서 외부케이스(16)를 원추형 파이프 형태로 만든 이유는 꼭지점에서 중심부로 꺾여서 진행하는 연료의 저항을 최소화하기 위함이다.

그리고 본 고안 유체흐름유도체(18)의 미세관(13) 타단에 상술한 바와 동일하게 역류방지밸브(10)를 연결시키고, 제1필터(20), 습도를 조절하기 위한 활성탄(21), 제2필터(22)로 이루어진 공기정화기(19)를 연결설치할 수 있다.

이상에서와 같은 본 고안에 따른 내연기관의 연료용 산소공급장치에 의하면, 연료가 연료파이프(1)(11)를 지날때 본 고안 유체흐름유도체(8)(18)에 의해 연료 속에 극미량의 산소가 유입되고, 이와 같이 하여 연소실내로 공급되면, 즉 노즐을 타고 흘러 들어가는 연료의 속도(또는 유입량)에 맞추어서 자동적으로 공기 또는 산소가 많이 유입되거나 적게 유입되도록 조절하여서 희석시키도록 하면 극도의 탄화물(산소가 전혀 존재하지 않는 탄화물)인 가솔린 또는 디젤유가 산소와 순간적으로 격렬하게 반응하여 부피가 급팽창하고 연료 분자와 분자 사이에 공간 에너지가 증폭된 고연소성 연료가 되어 연소실 내에서 완전연소를 일으키도록 할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 엔진으로 공급되는 연료에 산소를 공급하기 위한 장치에 있어서,

   내연기관의의 트렁크에 설치되고 내부에 공기 또는 산소가 충진된 기체탱크(2)와;

   연료파이프(1)(11) 상에 설치되어 엔진측으로 공급되는 연료의 흐름을 유도하고 이에 공기 또는 산소를 공급하는 유체흐름유도체(8)(18)와;

   유체흐름유도체(8)(18)와 기체탱크(2) 사이에 설치되어 상기 유체흐름유도체(8)(18)로 공급되는 기체를 여과시키는 공기정화기(4)(19)와;

   상기 공기정화기(4)(19)와 유체흐름유도체(8)(18) 사이에 설치되어 기체탱크(2) 측의 기체가 유체흐름유도체(8)(18)로 공급되는 오픈되는 역류방지밸브(10)로 이루어진 것을 특징으로 하는 내연기관의 연료용 산소공급장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 유체흐름유도체(8)가,

   럭비공 형상으로 형성되어 그 원추부가 연료파이프(1)의 길이방향을 향하도록 그 내부에 설치되며, 상기 연료파이프(1) 내부와 외부가 연결도록 분사구(9)가 형성된 것을 특징으로 하는 내연기관의 연료용 산소공급장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 유체흐름유도체(18)가,

   연료파이프(11) 외주에 결합지지되는 캡(12)과,

   양단이 각각 연료파이프(11) 외측으로 연장형성되고 중간부분이 연료파이프(11)를 경유하도록 구비되는 미세관(13)과,

   캡(12) 내주면에 밀착지지되는 일단 둘레에 다수의 유출구멍(15)이 형성되고 타단에 미세관(13)의 대응 외측 둘레가 고정되며 일측이 원추형상을 가지는 중공형 내부케이스(14)와,

   상기 내부케이스(14) 외측에 결합지지되고 일단이 상기 캡(12)에 체결되며 타단에 분출구(17)가 형성되는 외부케이스(16)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 내연기관의 연료용 산소공급장치.