KR200273872Y1 - 엔진용연소촉진장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 엔진에서의 불연소 가스의 연소를 촉진시키는 엔진용 연소촉진장치에 관한 것이다.

이 엔진용 연소촉진장치는 엔진에서 발생되는 불연소가스를 엔진으로 귀환시키기 위한 귀환통로와, 귀환통로 상에 배치되어 귀환통로를 경유하는 불연소가스가 엔진에서 연소되기 쉽도록 전기적신호에 의해 발열되어 불연소가스를 가열 및 팽창시키기 위한 가열수단을 구비하게 된다. 상기 가열수단으로는 가열코일이 사용될 수 있으며, 상기 가열코일에 의해 가열 및 팽창되어진 불연소가스는 공기유입구 및 엔진의 흡기다기관을 경유하여 실린더에 공급되어 상기 실린더 내에서 완전 연소되게 된다. 이에 따라, 배기다기관에서 배출되는 매연이 감소하게 되고 나아가 자동차 매연에 의한 공기오염이 최소화되게 된다.

Description

엔진용 연소촉진장치 {Apparatus for Facilitating Combustion in Engine}

본 고안은 자동차 엔진에 관한 것으로, 특히 엔진에서 발생되는 불연소가스의 연소가 연소되게 하는 엔진용 연소촉진장치에 관한 것이다.

통상의 자동차 엔진에는 실린더와 피스톤처럼 접동을 하는 부분과 크랭크 샤프트 및 캠 샤프트와 같이 회전운동을 하는 부분이 포함되어 있다. 이러한 운동 마찰부분에서는 금속들이 서로 직접 접촉함으로써 마찰열이 발생하게 됨과 아울러 마찰면이 거칠어지게 된다. 이로 인하여, 운동 마찰부분이 빨리 마모하거나 눌어 붙는 등의 고장이 발생하게 되어 엔진이 구동될 수 없게 된다.

이를 방지하기 위하여, 자동차 엔진에는 운동 마찰부분에 오일을 공급하는 윤활장치(Lubricating Apparatus)가 포함되게 된다. 이 윤활장치는 자동차 엔진 내부의 금속의 마찰면에 오일을 주입하여 금속들 사이에 유막이 형성되게 함으로써 고체 마찰이 오일의 유체 마찰로 바뀌어지게 한다. 이에 따라, 자동차 엔진에서는 마찰 저항 및 마모가 적어지게 되고 마찰열에 의한 온도 상승이 방지하게 된다. 이러한 윤활장치에 의하여 자동차 엔진은 원활하게 작동되게 되고 나아가 그 수명이 연장되게 된다.

실제로, 도1 에서와 같은 자동차 엔진에서는 공기유입구(6)를 경유하여 유입되는 외부로부터의 공기가 에어필터(7)에 의해 정화된 다음 흡기다기관(4)에 공급되게 된다. 유입된 공기가 흡기다기관(4)을 통해 엔진(1)의 각 실린더(2)로 공급됨으로써 연료분사노즐(도시하지 않음)에서 연료가 분사 된다. 이렇게 분사되어진 연료는 점화·폭발하게 된다. 이 때 분사되어진 연료가 모두 연소되어야 하나 그 중 일부가 연소되지 않으므로 불연소 가스가 발생되게 되고, 그 불연소 가스가 배기다기관(5)을 통해 대기 중으로 배출되게 된다. 이와 더불어, 엔진(1)에는 오일팬(3) 내의 엔진오일이 계속 공급되고, 이 엔진오일이 연료의 연소 열에 의해 가열되므로 불연소 가스가 발생되게 된다. 이러한 불연소 가스는 엔진(1)과 공기유입구(6) 사이에 연결된 고무재의 바이패스밸브(9)를 통해 흡기다기관(4)으로 다시 귀환됨으로써 실린더(2) 내에서 재 연소된다. 이와 같이, 엔진(1)에서는 엔진오일에 의한 불연소 가스가 계속 공급됨에 따라 엔진(1)의 성능이 저하되고, 매연이 증가되는 등의 문제가 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 불연소 가스의 연소를 촉진시키는 자동차 엔진의 오일가스 처리장치가 본원 출원인에 의해 대한민국 실용신안등록출원 제 98-12126호에 개시되었다. 실용신안등록출원 제98-12126호에 따르면, 자동차 엔진의 오일가스 처리장치에서는 도2 에서와 같이 엔진(11)의 작동시 발생되는 고열을 흡수하도록 엔진(11) 헤드에 밀착 구비된 집열판(21)과, 집열판(21) 내에서 지그재그로 절곡됨과 아울러 엔진(11)과 공기유입구(16) 사이에 연결되어진 가열관(22)이 포함되게 된다. 집열판(21)은 엔진(11)의 헤드로부터의 열을 가열관(22) 쪽으로 전달함으로써 가열관(22)이 가열되게 한다. 이 가열관(22)이 가열됨에 의해 엔진 (11)으로부터 지그재그 형태로 절곡되어진 가열관(22)을 경유하여 공기흡입구(16)쪽으로 진행하는 불연소가스가 가열 및 팽창되게 된다. 이렇게 가열관(22)에서 가열 및 팽창되어진 불연소가스는 공기흡입구(16) 및 흡기다기관(4)을 경유하여 엔진 (11) 내부의 실린더에 공급되어 실린더에서 재 연소되게 된다.

그러나, 이러한 자동차 엔진의 오일가스 처리장치는 엔진(11)의 헤드에서 발산되는 발열량은 가열관(22)을 가열시켜 불연소가스를 가열 및 팽창시키기에 충분할 정도로 높지 않을 뿐만 아니라, 설치면적이 비교적 좁아서 가열관 전체가 제대로 가열되지 않게 된다. 이렇게 가열관(22)을 통과하는 불연소가스가 연소되기 충분하게 가열 및 팽창되지 않은 상태로 엔진(11)에 계속 공급되기 때문에 엔진(11)에서는 성능 저하 및 매연 증가 등과 같은 문제점이 여전히 나타날 수밖에 없었다.

따라서, 본 고안의 목적은 엔진에서 발생되는 불연소가스가 완전하게 연소되게끔 하는 엔진용 연소촉진장치를 제공함에 있다.

본 고안의 또 다른 목적은 엔진의 배기다기관에서 배출되는 매연을 극소화하기에 적합한 엔진용 연소촉진장치를 제공함에 있다.

도 1 및 도 2는 종래 자동차 엔진의 오일가스 처리장치를 개략적으로 도시하는 도면.

도 3 은 본 고안의 실시 예에 따른 연소촉진장치가 적용되어진 자동차 엔진 시스템을 개략적으로 도시하는 도면.

도 4 는 도3 에 도시된 가스 가열기의 실시 예를 상세하게 도시하는 도면.

도 5 는 도3 에 도시된 가스 가열기의 다른 실시 예를 상세하게 도시하는 도면.

도 4 는 도3 에 도시된 가스 가열기의 또 다른 실시 예를 상세하게 도시하는 도면.

＜ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ＞

21 : 엔진 22 : 오일팬

23 : 흡기다기관 24 : 배기다기관

28 : 연결관 29 : 바이패스밸브

30 : 가스 가열기 31 : 압력조절기

40,50,60 : 피딩관 42 : 지지판

44 : 커버 46,48 : 제1 및 제2 절연부재

52,62 : 가열코일 64 : 보호관

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 고안에 따른 엔진용 연소촉진장치는 엔진에서 발생되는 불연소가스를 엔진으로 귀환시키기 위한 귀환통로와, 귀환통로 상에 배치되어 귀환통로를 경유하는 불연소가스가 엔진에서 연소되기 쉽도록 전기적신호에 의해 발열되어 불연소가스를 가열 및 팽창시키기 위한 가열수단을 구비하게 된다.

상기 목적 외에 본 고안의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.

이하, 도 3 내지 도 6을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.

도 3 는 본 고안의 실시 예에 따른 엔진용 연소촉진장치가 적용되어진 엔진 시스템을 개략적으로 도시한다. 도3 엔진 시스템에는 엔진(21)의 실린더(도시 않됨)에는 흡기다기관(23)과 배기다기관(24)이 각각 연결되어 있고, 흡기다기관(23)은 외부의 공기를 유입하기 위한 공기유입구(25)와 연결되어 있으며, 이 공기유입구(25)에는 에어필터(26)가 설치되어 있다. 아울러 배기다기관(24)에는 공기배출구(27)가 연결되어 실린더에서 연소된 배기가스가 이를 통해 외부로 배출되도록 되어 있다. 외부로부터 공기유입구(25)로 유입되는 공기는 에어필터(26)에 의해 정화되게 되고, 그 정화된 공기는 흡기다기관(23)에 공급되게 된다. 이렇게 흡기다기관(23)에 공급되어진 공기는 연료분사노즐(도시하지 않음)에 도달하여 엔진(21)의 실린더에 공급되는 연료를 분사시키게 된다. 이렇게 분사되어진 연료는 점화에 의해 폭발됨으로써 동력이 발생되게 한다. 이 때, 분사된 연료가 연소됨으로써 발생되는 배기가스는 배기다기관(24)을 통해 배출된다. 반면, 분사된 연료중 미처 연소되지 않은 일부는 불연소가스로 남게 된다. 아울러, 엔진(21)에서는 오일팬 (도시하지 않음)에 의해 엔진오일이 계속적으로 공급되게 되고, 이 엔진오일은 엔진(21)에서 발생되는 고열에 의해 가열됨으로써 불연소가스가 발생되게 된다. 결과적으로, 엔진에서 발생되는 불연소가스는 엔진(21)에 공급되는 연료의 일부가 미처 연소되지 않으므로 발생되는 것과 엔진오일이 가열됨에 의해 발생되는 것이 포함되게 된다.

또한, 엔진 시스템에는 연결관(28)을 경유하여 엔진(21)에 연결됨과 아울러 바이패스밸브(29)를 경유하여 공기유입구(25)에 접속되어진 가스가열기(30)가 설치되어 있다. 이 가스 가열기(30)는 엔진(21)으로부터 연결관(28)을 경유하는 불연소가스를 충분하게 가열함으로써 연소되기 쉬운 상태로 팽창시키게 된다. 이렇게 가스 가열기(30)에 의해 충분하게 팽창되어진 불연소가스는 바이패스밸브(29) 및 공기유입구(25) 및 흡기다기관(23)을 경유하여 엔진(21)의 내부에 포함되어진 실린더에 공기 및 연료와 함께 공급되게 된다. 이렇게 엔진(21)의 실린더에 공급되기 전에 불연소가스가 연소되기 쉬운 상태로 가열 및 팽창되기 때문에 불연소가스는 실린더에서 쉽게 완전 연소되게 된다.

나아가, 본 고안의 실시 예에 따른 연소촉진장치가 적용되어진 엔진 시스템은 바이패스밸브(29)에 설치되어진 압력조절기(31)를 추가로 구비한다. 이 압력조절기(31)는 가스가열기(30)로부터 바이패스밸브(29)를 경유하여 공기유입구(25) 쪽으로 진행하는 가열 및 팽창되어진 불연소가스의 압력을 조절하게 된다. 이는 엔진(21)의 배기량에 따라 엔진(21), 연결관(28), 가스 가열기(30), 바이패스밸브 (29), 공기흡입구(25) 및 흡기다기관(23)으로 이루어지는 순환로을 거치는 불연소가스의 량을 적절하게 되게 하기 위함이다.

이와 같이, 본 고안의 실시 예에 따른 연소촉진장치가 적용되어진 엔진 시스템에서는 엔진에서 발생되는 불연소가스가 연소되기 쉽게끔 가열 및 팽창된 상태로엔진에 귀환됨으로써 오일 및 연료가 완전하게 연소될 수밖에 없다. 미처 연소되지 않은 연료가 재 공급되어 연소됨으로써 연료가 완전하게 연소되게 됨과 아울러 미 연소된 엔진오일가스 까지도 완전하게 연소되게 된다. 이에 따라, 본 고안의 실시 예에 따른 엔진용 연소촉진장치가 적용되어진 엔진 시스템에서는 불연소가스의 연소효율이 극대화되게 되고 나아가 배기다기관을 통해 배출되는 매연이 극소화 되게 된다.

도4 는 도3 에 도시된 가스가열기를 상세하게 도시하는 분해사시도이다. 도 4 에 있어서, 가스가열기(30)에는 도3 에 도시된 연결관(28)과 압력조절기(31) 사이에 접속되어진 피딩관(Feeding Pipe)(40)과, 이 피딩관(40)을 지지하기 위한 지지판(42)과, 피딩관(40)을 감싸게끔 지지판(42)에 설치되는 커버(44)가 포함되게 된다. 피딩관(40)은 전기신호에 의하여 발열되기 쉬운 면상발열체로 형성됨과 아울러 자신을 경유하게 되는 불연소가스가 충분하게 가열되어 연소되기 쉬운 상태로 팽창되게끔 지그재그 형태를 가지게 된다. 이러한 피딩관(40)의 양쪽 끝단들 각각에는 제1 및 제2 전기터미널(41,43)이 접속되게 된다. 이들 제1 및 제2 전기터미널(41,43) 사이에 직류 또는 교류 전압신호가 인가되면, 피딩관(40)은 발열되어 자신을 연결관(28)과 접속되어진 엔진(21)으로부터의 불연소가스가 충분하게 가열되어 연소되기 쉬운 상태로 팽창되게 한다. 이렇게 피딩관(40)에 의해 팽창되어진 불연소가스는 압력조절기(31) 및 바이패스밸브(29)를 경유하여 공기유입구(25) 쪽으로 유동되게 된다. 또한, 피딩관(40)을 기준으로 지지판(42)과 커버(44) 사이에는 제1 및 제2 절연부재(46,48)가 각각 배열되게 된다. 이들 제1 및 제2 절연부재들(46,48)은 지지판(42)과 커버(48)가 피딩관(40)으로부터 절연되게 함으로써 자동차의 엔진(21)을 포함한 가스 가열기(30)의 주변에 전기신호가 인가되지 않게 한다.

도5 는 도3 에 도시된 가스 가열기(30)의 다른 실시 예를 상세하게 도시한다. 도5 의 가스 가열기에는 도시된 연결관(28)과 압력조절기(31) 사이에 접속되어진 피딩관(Feeding Pipe)(50)과, 이 피딩관(50)을 지지하기 위한 지지판(42)과, 피딩관(40)을 감싸게끔 지지판(42)에 설치되는 커버(44)가 포함되게 된다. 피딩관 (50)은 금속 또는 경도가 높은 플라스틱으로 형성됨과 아울러 자신을 경유하게 되는 불연소가스가 충분하게 가열되어 연소되기 쉬운 상태로 팽창되게끔 지그재그 형태를 가지게 된다. 이러한 피딩관(50)의 내부에는 가열코일(52)이 설치되고, 이가열코일(52)의 양쪽 끝단들 각각에는 제1 및 제2 전기터미널(51,53)이 접속되게 된다. 이들 제1 및 제2 전기터미널(51,53) 사이에 직류 또는 교류 전압신호가 인가되면, 가열코일(52)은 발열되어 연결관(28)과 접속되어진 엔진(21)으로부터의 피딩관(50)을 경유하게 되는 불연소가스가 충분하게 가열시킴으로써 불연소가스가 연소되기 쉬운 상태로 팽창되게 한다. 이렇게 피딩관(50)에서 팽창되어진 불연소가스는 압력조절기(31) 및 바이패스밸브(29)를 경유하여 공기유입구(25) 쪽으로 유동되게 된다. 또한, 피딩관(50)을 기준으로 지지판(42)과 커버(44)들 사이에는 제1 및 제2 절연부재들(46,48)이 각각 배열되게 된다. 이들 제1 및 제2 절연부재들 (46,48)은 지지판(42)과 커버(48)가 피딩관(50)으로부터 절연되게 함으로써 가열코일(52)에 흐르는 전기신호가 자동차의 엔진(21)을 포함한 가스 가열기(30)의 주변에 전기신호가 인가되지 않게 한다.

도6 은 도3 에 도시된 가스 가열기(30)의 또 다른 실시 예를 상세하게 도시한다. 도6 의 가스 가열기에는 도3에 도시된 연결관(28)과 압력조절기(31) 사이에 접속되어진 피딩관(Feeding Pipe)(60)과, 이 피딩관(60)을 지지하기 위한 지지판 (42)과, 피딩관(60)을 감싸게끔 지지판(42)에 설치되는 커버(44)가 포함되게 된다.피딩관(60)은 금속으로 형성됨과 아울러 자신을 경유하게 되는 불연소가스가 충분하게 가열되어 연소되기 쉬운 상태로 팽창되게끔 지그재그 형태를 가지게 된다. 이러한 피딩관(60)의 외부에는 가열코일(62)이 감겨지게 되고, 이 가열코일(62)의 양쪽 끝단들 각각에는 제1 및 제2 전기터미널(61,63)이 접속되게 된다. 이들 제1 및 제2 전기터미널(61,63) 사이에 직류 또는 교류 전압신호가 인가되면, 가열코일 (62)은 발열되어 피딩관(60)을 가열시킴으로써 연결관(28)과 접속되어진 엔진(21)으로부터의 피딩관(60)을 경유하게 되는 불연소가스가 피딩관(60)으로부터 인가되는 열에 의해 충분하게 가열되게 한다. 이렇게 가열되는 불연소가스는 연소되기 쉬운 상태로 팽창되게 한다. 이와 같이 피딩관(60)에서 팽창되어진 불연소가스는 압력조절기(31) 및 바이패스밸브(29)를 경유하여 공기유입구(25) 쪽으로 유동되게 된다. 또한, 피딩관(60)의 외부에는 가열코일(62)을 감싸게끔 설치되어진 보호관 (64)과, 이 보호관(64)을 기준으로 지지판(42)과 커버(44)들 사이에는 제1 및 제2 절연부재(46,48)가 각각 배열되게 된다. 이 보호관(64)은 금속 또는 경도가 높은 플라스틱으로 형성되게 된다. 이러한 보호관(64)은 가열코일(62)이 외부의 충격 등에 의해 손상되지 않게 한다. 제1 및 제2 절연부재들(46,48)은 지지판(42)과 커버(48)가 가열코일(62) 및 보호관(64)으로부터 절연되게 함으로써 가열코일(52)에 흐르는 전기신호가 자동차의 엔진(21)을 포함한 가스 가열기(30)의 주변에 전기신호가 인가되지 않게 한다.

상술한 바와 같이, 본 고안에 따른 엔진의 연소촉진장치에서는 엔진으로부터의 불연소가스를 귀환되게 하는 귀환통로에 열을 인가함으로써 불연소가스가 연소되기 쉬운 상태로 가열 및 팽창되게 한다. 이렇게 연소되기 쉽게 가열 및 팽창되어진 불연소가스는 공기유입관 및 흡기다기관을 경유하여 실린더에서 완전하게 재 연소되게 된다. 본 고안의 엔진용 연소촉진장치에서는 공급된 연료중 미처 연소되지 않은 일부의 연료가 연소되기 쉽게 가열 및 팽창되어진 상태로 재 연소하게 됨으로써 불연소가스의 연소효율이 극대화되게 된다. 이와 더불어, 본 고안의 엔지용 연소촉진장치는 엔진오일이 가열됨에 의해 발생되는 불연소가스 까지도 가열 및 팽창되어진 상태로 재 연소하게 됨으로써 배기다기관을 통해 외부로 배출되는 매연이 현저하게 감소되게 되고, 나아가 공기오염을 최소화할 수 있는 등의 효과가 있다. 이와 더불어, 본 고안에 따른 연소촉진장치는 엔진에 방열판 등이 설치되지 않은 차량에도 설치될 수 있는 이점을 제공한다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 고안의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 고안의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 실용신안 등록청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.

Claims (3)

1. 엔진에서 발생되는 불연소가스를 상기 엔진으로 귀환시키기 위한 귀환통로와,

   상기 귀환통로 상에 배치되어 상기 귀환통로를 경유하는 상기 불연소가스가 상기 엔진에서 연소되기 쉽도록 전기적신호에 의해 발열되어 상기 불연소가스를 가열 및 팽창시키기 위한 가열수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 엔진용 연소촉진장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 가열수단이 상기 귀환통로 상에 위치하여 전기적신호에 의해 열을 발생하는 가열코일을 구비하는 것을 특징으로 하는 엔진용 연소촉진장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 가열수단은,

   상기 귀환통로의 외부에 위치하여 전기적신호에 의해 상기 귀환통로를 가열시킴으로써 불연소가스가 연소되기 쉬운 상태로 팽창되게 하는 가열코일과,

   상기 가열코일을 감싸게끔 설치되어진 보호부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 엔진용 연소촉진장치.