KR20050121806A - 산소발생기가 구비된 디젤엔진의 흡기장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 산소발생기가 구비된 디젤엔진의 흡기장치에 관한 것으로서, 특히 터보차저의 출력측에 흡기의 일부를 공급받아 공기중에 포함되어있는 산소만을 통과시켜 다시 흡기측으로 재 공급되도록 하는 산소부화막을 형성하므로서, 최종적으로 엔진에 공급되는 흡기의 산소 농도가 높아져 연소성능이 향상되고, 연소시 매연의 활발한 표면 산화과정에 의해 배기가스중의 매연 저감효과를 기대할 수 있도록 한 산소발생기가 구비된 디젤엔진의 흡기장치에 관한 것이다.

Description

산소발생기가 구비된 디젤엔진의 흡기장치{Intake device of diesel engine}

본 발명은 산소발생기가 구비된 디젤엔진의 흡기장치에 관한 것으로서, 특히 최종적으로 엔진에 공급되는 흡기의 산소 농도가 높아져 연소성능이 향상되고, 연소시 매연의 활발한 표면 산화과정에 의해 배기가스중의 매연 저감효과를 기대할 수 있도록 한 산소발생기가 구비된 디젤엔진의 흡기장치에 관한 것이다.

도 4 는 종래의 디젤엔진의 흡기장치를 도시한 것으로서,

터보차저(1)를 통과한 흡기가 송풍기(2)에 의해 송풍되어 인터쿨러(3)로 공급되고, 인터쿨러(3)에서 냉각된 흡기는 다시 흡기매니폴드(4)를 통해 엔진(5)으로 공급되어 연소된 후 배기매니폴드(6)를 통해 배출되어 배기파이프(7)를 통해 외부로 배출되도록 구성된다.

기존의 디젤엔진에서는 연소성능을 향상시키기 위하여 흡기의 스월강도를 증가시키거나 인터쿨러를 엔진의 흡기통로에 설치하여 흡입공기의 온도를 낯춰주면서 밀도를 높여주어 엔진의 흡입 공기량 증대를 꾀하여 엔진출력이 높아지도록 하고 있다.

그러나, 아무리 흡입 공기량을 증가시킨다 하더라도 연소성능 향상에는 그 한계가 있으며, 특히 연소실 내에서의 연소시 연료분무기둥이 만나는 산소의 농도는 아무리 공기가 많이 존재한다 하더라도 일정하다는 것이 연구결과 밝혀지면서 엔진으로의 공기량을 대폭 증대시키더라도 연료분무기둥이 만나는 산소 농도가 증가하지 않음에 따라 연소성능 및 매연의 배출량을 한계치 이하로 줄여주지 못하고 있는 실정이다.

따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 터보차저의 출력측에 흡기의 일부를 공급받아 공기중에 포함되어있는 산소만을 통과시켜 다시 흡기측으로 재 공급되도록 하는 산소부화막을 형성하므로서, 최종적으로 엔진에 공급되는 흡기의 산소 농도가 높아져 연소성능이 향상되고, 연소시 매연의 활발한 표면 산화과정에 의해 배기가스중의 매연 저감효과를 기대할 수 있도록 한 산소발생기가 구비된 디젤엔진의 흡기장치를 제공함을 목적으로 한다.

상기 목적달성을 위한 본 발명은,

터보차저를 통과한 흡기가 송풍기를 통해 흡기매니폴드로 공급되도록 구성된 디젤엔진의 흡기장치에 있어서,

상기 터보차저를 통과한 흡기의 일부를 공급받고, 그 흡기중에 포함되어있는 산소만을 걸러 송풍기 측으로 공급하는 산소부화막을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 산소부화막은,

상기 터보차저의 출력측으로 부터 흡기의 일부를 공급받는 흡기바이패스라인과;

상기 흡기바이패스라인이 일측에 연결되고 타측으로는 배기계와 연결되는 리턴라인이 연결되며, 상기 리턴라인과 나란하게 송풍기의 입구측으로 연결되는 상소공급관이 형성되어 있는 하우징과;

상기 하우징 내부의 산소공급관 입구측에 설치되어 흡기중에 포함된 산소를 통과시키고 질소는 차단하는 탄소분자체막; 으로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 탄소분자체막의 후단에 진공펌프를 형성한 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면 도 1 내지 도 3 을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

상기 도면에 의하면 본 발명은 디젤엔진의 흡기계에 산소농도를 증가시켜주는 산소부화막(10)을 설치한 것이다.

상기 산소부화막(10)은 도 1 에 도시된 바와같이 터보차저(1)의 출구측으로부터 흡기의 일부를 공급받고, 그 흡기 공기중에 포함되어 있는 산소만을 걸러서 송풍기(2) 측으로 재공급하여 엔진으로 공급되는 흡기의 산소농도가 증가되도록 하는 것이다.

상기한 산소부화막(10)은 도 2 에 도시된 바와같이 하우징(14)을 구비하되,

상기 하우징(14)의 일측에 터보차저(1)의 출구측으로부터 흡기의 일부를 공급받는 흡기바이패스라인(11)을 형성하고, 타측으로는 배기계와 연결되는 리턴라인(13)과 송풍기(2)의 입구측으로 연결되는 산소공급관(12)이 형성된다.

그리고, 상기 산소공급관(12)의 입구측에는 공기중에 포함되어 있는 산소(O₂)는 통과시키고 상대적으로 분자크기가 큰 질소(N₂)는 차단하여 산소만이 송풍기(2) 측으로 재공급되도록 하는 탄소분자체막(15)을 형성하여 구성한다.

상기 산소공급관(12)의 출구측에는 탄소분자체막(15)으로 보다 많은 양의 산소가 걸러지도록 하기 위한 진공펌프(16)를 형성한다.

상기한 탄소분자체막(15)이 산소만을 통과시키는 원리를 도 3 을 참고하여 설명한다.

상기 탄소분자체막(15)을 도 3 에 도시된 바와같이 3~5Å 사이의 기공(Pore)을 갖도록(더욱 상세하게는 기공의 크기를 산소분자의 동역학적 반경과 동일하게 설정) 하면, 기체 산소분자의 이동성 및 기공 입구에서의 운동속도를 상당히 감소시키며 투과가 이루어지게 되지만 분자크기가 상대적으로 큰 질소의 경우 상기 탄소분자체막(15)의 기공을 통한 확산이 이루어지지 않게되어 결과적으로 산소만이 탄소분자체막(15)을 통과하게 되는 것이다.

따라서, 상기 산소부화막(10) 내부로 흡기가 공급되면, 그 흡기중의 산소는 탄소분자체막(15)의 기공을 통과하여 산소공급관(12)을 통해 흡기계로 재공급되지만 흡기중의 질소는 탄소분자체막(15)을 통과하지 못하고 리턴라인(13)을 통해 배기계로 배출되는 것이며, 이러한 작동에 의해 흡기계로 공급되는 흡기중의 산소농도가 종래에 비해 일정치 높아지게되는 것이다.

본 발명의 산소부화막(10)을 흡기계에 설치한 결과 탄소분자체막(15)을 통과한 공기(산소농도 30%)가 산소공급관(12)을 통해 송풍기(2) 측으로 공급되므로서, 최종적으로 엔진으로 공급되는 흡기의 산소농도가 약 23~25%로 상향되어 엔진의 연소율이 향상되고, 매연의 배출량이 현저히 감소하게되는 효과를 기대할 수 있다.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 터보차저의 출력측에 흡기의 일부를 공급받아 공기중에 포함되어있는 산소만을 통과시켜 다시 흡기측으로 재 공급되도록 하는 산소부화막을 형성하므로서, 최종적으로 엔진에 공급되는 흡기의 산소 농도가 높아져 연소성능이 향상되고, 연소시 매연의 활발한 표면 산화과정에 의해 배기가스중의 매연 저감효과를 기대할 수 있도록 한 산소발생기가 구비된 디젤엔진의 흡기장치를 제공하는 효과를 기대할 수 있다.

도 1 은 본 발명의 산소발생기가 구비된 디젤엔진의 흡기장치를 보인 도면.

도 2 는 본 발명에 적용된 산소부화막을 보인 도면.

도 3 은 본 발명에 적용된 산소부화막의 원리를 설명하기 위한 도면.

도 4 는 종래의 디젤엔진의 흡기장치를 보인 도면.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 터보차저 2 : 송풍기

10 : 산소부화막 11 : 흡기 바이패스라인

12 : 산소공급관 13 : 리턴라인

14 : 하우징 15 : 탄소분자체막

16 : 진공펌프

Claims (3)

1. 터보차저(1)를 통과한 흡기가 송풍기(2)를 통해 흡기매니폴드(4)로 공급되도록 구성된 디젤엔진의 흡기장치에 있어서,

   상기 터보차저(1)를 통과한 흡기의 일부를 공급받고, 그 흡기중에 포함되어있는 산소만을 걸러 송풍기 측으로 공급하는 산소부화막(10)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 산소발생기가 구비된 디젤엔진의 흡기장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 산소부화막(10)은,

   상기 터보차저(1)의 출력측으로 부터 흡기의 일부를 공급받는 흡기바이패스라인(11)과;

   상기 흡기바이패스라인(11)이 일측에 연결되고 타측으로는 배기계와 연결되는 리턴라인(13)이 연결되며, 상기 리턴라인(13)과 나란하게 송풍기(2)의 입구측으로 연결되는 상소공급관(12)이 형성되어 있는 하우징(14)과;

   상기 하우징(14) 내부의 산소공급관(12) 입구측에 설치되어 흡기중에 포함된 산소를 통과시키고 질소는 차단하는 탄소분자체막(15); 으로 구성된 것을 특징으로 하는 산소발생기가 구비된 디젤엔진의 흡기장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 탄소분자체막(15)의 후단에 진공펌프(16)를 형성한 것을 특징으로 하는 산소발생기가 구비된 디젤엔진의 흡기장치.