KR20040019023A - 내연 기관용 공기 교반 블레이드 - Google Patents

Abstract

PCT/IB99/00029호에는 내연 기관에 휘저음 효과를 발생시키는 공기 교반 블레이드가 개시되어 있다. 그러나, 이 장치의 출구 부분을 빠져 나가는 공기-연료 혼합기의 속도에 의해 형성된 난류는 너무 작다. 본 발명의 공기 교반 블레이드는 원통형 본체(1)를 포함하고, 원통형 본체(1)의 중앙부에는 블레이드(2)가 마련되고, 블레이드(2a)의 내측은 본체의 수직축에 대해 약 10 °내지 80 °또는 전형적으로 30 °의 경사각(3)을 갖는 교반 홈의 형태를 취한다. 블레이드 외측(2b)은 그 내측(2a)과 동일한 형상이며, 블레이드(2)와 본체(1) 사이에는 4개의 접선이 본체(1)를 따라 꼬여 있는 캡 형상 단면(5)의 채널을 형성한다. 공기 교반 블레이드의 양호한 실시예 뿐만 아니라 관련된 몇몇 수정예들이 본 명세서에 개시되어 있다.

Description

내연 기관용 공기 교반 블레이드{AIR-STIRRING BLADE FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

자동차에 장착된 내연 기관은 현 기술 분야에서 선두에 서기 위해 좋은 성능을 가져야 한다. 내연 기관은 좋은 성능을 갖기 위해서 충분히 가속하면서 연료를 최적으로 사용해야 한다. 이러한 요구 조건은 엔진 내에 공기-연료 혼합기의 연소 공정의 질을 향상시킴으로써 충족될 수 있다.

자동차 엔진 내에 공기-연료 혼합기의 연소 공정의 질을 향상시키는 한가지 방법은 공기-연료 혼합기의 질을 향상시키는 것이다. 공기-연료 혼합기의 적절한 연소 공정은 혼합기 내에서 휘저음 효과(agitating effect)가 발생하는 것을 요구한다. 휘저음 효과는 공기가 연료에 혼합되기 전에 공기 내에서의 교반 효과(stirring effect)에 의해 유발되어 남아 있는 현상이다.

최근 교반 효과는 공기 입구 내에 홈과 같은 보조 수단을 제공함으로써 생성된다. 홈은 많은 형태가 있으며, 각각 장점과 단점을 갖는다.

본 발명과 관련된 종래 기술은 자동차용 공기 교반 장치(PCT/IB99/00029호)이다.

본 발명의 목적은 꼬임 효과(twisting effect)를 발생시킴으로써 공기-연료 혼합기의 질을 향상시키고, 그것을 가능한 한 유지시키고, 공기 교반 블레이드의 출구측을 빠져 나오는 공기-연료 혼합기의 난류를 증가시키는 것이다.

본 발명은 특히 엔진 공기 필터 전과 연소 엔진 후에 부착된 내연 기관 내에 대기로부터의 공기를 도입하는 것에 관한 것이다.

도1은 A, B, C, D, E는 순서대로 공기 필터, 공기 채널, 기화기, 흡기 다기관, 엔진 연소 챔버 및 공기 교반 장치이며, 기화기와 함께 내연 기관 내에 공기 교반 블레이드의 장착을 개략적으로 도시한 도이다.

도2는 A, B, D, E, F는 순서대로 공기 필터, 공기 채널, 흡기 다기관, 엔진 연소 챔버 및 공기 교반 장치이며, 분사 시스템을 사용하는 내연 기관 내에 공기 교반 장치의 장착을 개략적으로 도시한 도이다.

도3은 (1), (2), (3), (4), (5)는 순서대로 본체, 블레이드, 꼬임의 경사, 접선 및 꼬인 채널이며, 본 발명의 양호한 실시예를 도시한 도이다.

도4는 본체 없이 블레이드의 형태만 있는 본 발명의 수정예의 도이다.

도5는 본 발명의 다른 수정예이며, 도5a는 본체 상에 립이 마련된 공기 교반 장치이고, 도5b는 공기 채널용 조인트로서 작용하는 공기 교반 장치이며, 도5c는 공기 채널과 일체식으로 구성된 공기 교반 장치를 도시한 도이다.

도6은 연속적으로 PCT/IB99/00029호에 개시된 공기 꼬임 장치 및 본 발명의 공기 교반 장치가 장착된 표준형 내연 기관의 성능을 도시한 표이다.

도7은 각각 PCT/IB99/00029호에 개시된 공기 꼬임 장치 및 본 발명의 공기교반 장치가 장착된 표준형 내연 기관에 의해 소모된 연료와 산출된 동력 사이의 관계를 도시한 실험적으로 얻어진 그래프이다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 대상은 대기 흐름을 자동차의 엔진 내에서 난류식으로 할 수 있는 장치이다. 앞서 인용된 종래 기술, 즉 PCT/IB99/00029호와 비교하여, 본 발명이 가지는 장점 중 하나는 더 적은 공기 저항 또는 헤드의 손실로 인해 공기 교반 블레이드의 출구 부분을 빠져 나가는 공기-연료 혼합기의 난류가 증가한다는 것이다.

자동차 엔진 내에서 기화기와 함께 공기 교반 블레이드의 위치가 도1에 개략적으로 도시되어 있다. 공기 교반 블레이드(F)는 기화기(C) 전에, 그리고 공기 채널(B) 상에 또는 후에 장착된다. 도2는 분사 시스템으로 엔진 연소 챔버(E) 전에, 그리고 공기 필터(A) 후에 채널(B) 상에 내연 기관 내에 장착된 공기 교반 블레이드를 개략적으로 도시하고 있다.

(도3에 도시된) 본 발명의 양호한 실시예는 중앙부에 블레이드(2)가 마련된 원통형 본체(1)를 포함하고, 블레이드(2a)의 내측은 약 10 ° 내지 80 °또는 전형적으로 30 °의 경사각(3)을 갖는 교반 홈의 형태를 취하는 식으로 구성된다. 블레이드의 외측(2b) 형상은 블레이드의 내측(2a) 형상과 동일하다. 블레이드(2)와 본체(1) 사이에는 4개의 접선이 있다. 4개의 접선은 본체(1)를 따라 꼬여 있는 캡형상의 단면(5)을 갖는 채널을 형성한다.

도3은 본 발명의 양호한 실시예이고, 도4 및 도5는 수정예이다. 도3, 도4 및 도5로부터 공기 교반 블레이드로부터의 공기 유동은 공기-연료 혼합기에 휘저음 효과를 발생시킬 수 있는 교반 상태에 있다는 것을 알 수 있다.

본 발명의 목적은 엔진의 기존 설계에 현저한 변경없이 자동차 엔진의 성능을 향상시키는 것이다. 엔진 상에 공기 교반 장치를 선택적으로 부착함으로써 자동차 엔진 내에서 잘 교반된 공기 유동의 형태로 만족스런 결과를 달성할 수 있다.

엔진 구조를 변경시킬 필요없이 부착될 수 있는 공기 교반 장치는 PCT/IB99/00029호에 개시되어 있다.

PCT/IB99/00029호에 개시된 공기 교반 장치의 출구 부분을 빠져 나가는 공기-연료 혼합기의 난류는 본 발명의 난류보다 현저하게 약하다.

이 사실에 근거하여, 본 발명의 목적은 PCT/IB99/00029호에 개시된 공기 교반 장치의 중실부 상에 부착된 꼬인 공기 채널(5)에 의해 PCT/IB99/00029호에 개시된 장치의 출구 부분을 빠져 나가는 공기-연료 혼합기의 난류를 보장할 뿐만 아니라 증가시키는 것이다.

내연 기관 상에 본 발명에 따른 공기 교반 장치가 부착된 것이 도1에 도시되어 있다. 공기 교반 장치(F)는 기화기(C) 전에, 그리고 공기 채널(B) 상에 또는 공기 채널(B) 후에 부착된다. 이런 부착 상태는 기화기(C)에 도입하기 전에 꼬인 공기 유동을 제공한다. 공기가 기화기(C)에 도입하기 전에 꼬이기 때문에, 엔진 연소 챔버(E)에 도입하는 공기-연료 혼합기는 잘 꼬이고 휘저어진다. 최적의 휘저음 효과를 달성하기 위해, 공기 교반 장치(F)는 내연 기관 내에 한 곳뿐만 아니라,흡기 다기관(D) 전방 또는 공기 채널(B) 상과 같이 다른 곳에도 부착된다.

(도3에 도시된) 본 발명의 양호한 실시예는 블레이드(2)가 마련된 원통형 본체(1)를 포함하고, 블레이드(2a)의 내측은 본체의 수직축에 대해 약 10 ° 내지 80 °또는 전형적으로 30 °의 경사각을 갖는 교반 홈의 형태를 취하는 식으로 형성된다. 블레이드의 외측(2b)은 블레이드의 내측(2a)과 동일한 형상이다. 블레이드(2)와 본체(1) 사이에 4개의 접선은 본체(1)를 따라 꼬여 있는 캡 형상의 단면(5)의 채널을 형성한다. 본체(1)와 블레이드(2) 사이의 접선(4)의 수는 블레이드(2) 상에 형성된 홈의 수에 의해 정해지며, 전술한 바와 같이 항상 4개인 것은 아니다. 홈의 최소수는 통상 2개이며 필요에 따라 더 많은 홈이 허용된다.

(공기 교반 장치가 없는) 표준 상태에 분사 시스템을 사용하고, PCT/IB99/00029호에 개시된 공기 교반 장치를 사용하고, 본 발명의 공기 교반 블레이드를 사용하여 구동된 자동차에 장착된 내연 기관의 측정된 값들을 비교함으로써 시험이 수행되었다. 각 조건들에 대해 내연 기관의 특정 rpm 하에 값들이 측정되었다. 시험에서 관측된 값들은 25 ml 연료를 소모하는데 필요한 시간, 그 시간에서 엔진 rpm 및 관련된 엔진의 동력이다. 동력은 동력계에 의해 측정되었다.

관측된 데이터는 도6에 표로 도시되어 있다. 도6에 도시된 데이터로부터 측정된 매초당 소모된 연료는 엔진의 동력과 상호 관련이 있다. 결과적인 그래프가 도7에 도시되어 있다.

도7은 모든 rpm에서 동일한 동력을 산출하기 위해 본 발명에 따른 공기 교반 블레이드가 장착된 내연 기관이 PCT/IB99/00029호에 개시된 공기 교반 장치가 장착된 동일 내연 기관 및 아무것도 장착되지 않은 내연 기관보다 더 적은 연료를 소비한다는 것을 도시하고 있다. PCT/IB99/00029호와 비교하면, 3500 rpm 이하에서, 본 발명의 공기 교반 블레이드가 장착된 내연 기관은 동일한 비율의 동력을 산출하기 위해 더 적은 연료를 소비한다. 그러나, 1500 rpm에서는, 본 발명의 공기 교반 블레이드가 장착된 내연 기관과 PCT/IB99/00029호에 개시된 장치가 장착된 내연 기관은 동일한 양의 연료를 소비한다.

도3은 본 발명의 양호한 실시예이고, 도4와 도5는 그 수정예를 도시하고 있다. 도4에 도시된 수정예는 본체(1)의 원통형 부분을 생략하고 블레이드(2)의 형태만 있다. 도4에 도시된 수정예는 공기 교반 블레이드가 삽입 부분으로 작용하고 공기 교반 블레이드의 본체(1)가 내연 기관 내에 공기 채널과 일체인 것같은 구조일 때 가능하다.

도5a는 본체(1)에 추가적인 립(6)이 장착된 본 발명의 다른 수정예를 도시하고 있다.

도5b는 블레이드가 공기 채널용 조인트로서 작용하는 본 발명의 다른 수정예이며, 도5c는 공기 채널의 본체와 일체식으로 구성된 공기 교반 장치이다.

대부분의 수정예들은 고분자 같은 비금속 물질로 만들어진다. 일부만이 금속으로 만들어진다.

본 발명의 범주는 첨부된 도면에 도시된 실시예에 한정되지 않는다. 당해 기술 분야의 숙련자에 의해 만들어진 모든 수정예들은 그 수정예들의 기본이 되는 원리가 본 발명의 범주 내에 있기만 하면 본 발명의 일부이다.

Claims (6)

1. 내연 기관 내에 장착되는 공기 교반 블레이드로서,

   중앙부에는 블레이드(2)가 마련된 원통형 본체(1)를 포함하고, 블레이드(2a)의 내측은 본체의 수직축에 대해 약 10 °내지 80 °또는 전형적으로 30 °의 경사각(3)을 갖는 교반 홈의 형태를 취하고,

   블레이드 외측(2b)은 그 내측(2a)과 동일한 형상이며, 블레이드(2)와 본체(1) 사이에는 2개 이상, 통상 4개의 접선이 외부 통로로서 본체(1)를 따라 꼬여 있는 캡 형상 단면(5)의 채널을 형성하며 존재하는 것을 특징으로 하는 공기 교반 블레이드.
2. 제1항에 있어서, 그 형상은 본체(1)의 원통형 부분을 생략하고 블레이드(2)만 보이도록 수정된 것을 특징으로 하는 교반 블레이드.
3. 제1항에 있어서, 본체(1)에 추가적인 립(6)이 장착되도록 수정된 것을 특징으로 하는 교반 블레이드.
4. 제1항에 있어서, 블레이드는 공기 채널과 일체식으로 구성되고, 공기 채널용 조인트로 작용하도록 수정된 것을 특징으로 하는 교반 블레이드.
5. 내연 기관 내에 장착되는 공기 교반 블레이드로서,

   블레이드(2a)의 내측은 2개 이상의 코일형 홈의 형태를 취하며, 각각의 코일형 홈은 본체의 수직축에 대해 약 10 °내지 80 °또는 전형적으로 30 °의 경사각(3)을 갖고, 이 블레이드는 내부 통로로서 꼬인 중앙 터널을 형성하고,

   블레이드 외측(2b)은 그 내측(2a)과 동일한 형상이며, 공기 덕트에 삽입되면 블레이드(2)와 공기 덕트 사이에 접선(4)을 갖고, 외부 통로로서 공기 덕트의 본체를 따라 꼬인 채널을 형성하는 것을 특징으로 하는 공기 교반 블레이드.
6. 제1항 및 제5항에 있어서, 고분자와 같은 비금속 물질 또는 금속으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 공기 교반 블레이드.