KR20070021317A - Gas flow enhancer for combustion engines - Google Patents

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KR20070021317A
KR20070021317A KR1020077000926A KR20077000926A KR20070021317A KR 20070021317 A KR20070021317 A KR 20070021317A KR 1020077000926 A KR1020077000926 A KR 1020077000926A KR 20077000926 A KR20077000926 A KR 20077000926A KR 20070021317 A KR20070021317 A KR 20070021317A
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크레이그 디. 커밍스
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크레이그 디. 커밍스
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Abstract

연소기관용 가스 흐름 보강장치는 유입 압력에서 가스 흐름 도관으로부터 가스의 유입 흐름을 수용하기 위한 유입구를 가지며, 팽창 챔버를 둘러싸는 하우징을 포함하고, 가압된 가스의 외부 나선형 흐름을 형성하도록 구성되고 외측 주변 주위에서 팽창 챔버 내에 배열된 복수의 외부 밴을 포함하며, 중앙 부분에서 가스의 내부 나선형 흐름을 형성하도록 구성되고 중앙 부분에서의 팽창 챔버 내에 배열된 복수의 내부 밴을 포함하고, 상기 내부 나선형 흐름은 외부 나선형 흐름보다 높은 속도와 낮은 압력을 가지며, 가스 흐름을 내부 밴들을 지나 흐르는 내부 흐름과 외부 밴들을 지나 흐르는 외부 흐름으로 분리시키도록 구성된, 외부 밴들과 내부 밴들 사이의 중앙 부분에 배열된 흐름 분리장치를 포함하고, 유입 압력보다 작은 평균 압력을 가지는 배출 층류 프로파일을 형성하기 위하여 내부 나선형 흐름과 외부 나선형 흐름을 결합시키도록 구성된 배출구를 포함한다.The gas flow reinforcement for the combustion engine has an inlet for receiving the inlet flow of gas from the gas flow conduit at the inlet pressure, includes a housing surrounding the expansion chamber, and is configured to form an outer helical flow of pressurized gas and to surround the outside A plurality of outer vanes arranged in the expansion chamber at a periphery, the plurality of inner vans configured to form an inner helical flow of gas in the central portion and arranged in the expansion chamber in the central portion, wherein the inner helical flow Flow separation arranged in the central part between the outer and inner vanes, having a higher velocity and lower pressure than the outer helical flow, and configured to separate the gas flow into the inner flow through the inner vans and the outer flow through the outer vanes. A vessel containing the device and having an average pressure less than the inlet pressure An outlet configured to combine the inner helical flow and the outer helical flow to form an outlet laminar flow profile.

Description

연소기관용 가스 흐름 보강장치{GAS FLOW ENHANCER FOR COMBUSTION ENGINES}Gas flow reinforcement device for combustion engine {GAS FLOW ENHANCER FOR COMBUSTION ENGINES}

본 발명은 연소기관에서의 가스 흐름에 관한 것이다. 특히 본 발명은 엔진 파워와 효율을 증가시키기 위하여 흡입 또는 배기 도관에서 가스 흐름의 효율을 개선시키는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to gas flow in a combustion engine. In particular, the present invention relates to an apparatus for improving the efficiency of gas flow in intake or exhaust conduits to increase engine power and efficiency.

연소기관의 주요 기능은 잘 공지되었다. 공기와 연료가 혼합되고 유입 밸브를 통하여 연소 챔버로 끌어 당겨지며, 점화된다. 운동 에너지가 기계적인 엔진 부품들에 대해 전달됨에 따라 점화되고, 이에 따라 엔진은 작동하고, 고온의 폐기 가스가 형성되어 배기 밸브를 통해 배출되고 최종적으로 대기로 배출된다. The main function of the combustion engine is well known. Air and fuel are mixed, drawn through the inlet valve into the combustion chamber and ignited. As the kinetic energy is delivered to the mechanical engine parts, it is ignited, and the engine is activated, so that hot waste gas is formed, discharged through the exhaust valve and finally discharged to the atmosphere.

엔진을 작동하게 하기 위하여 배기 압력은 연소 압력보다 낮게 형성되어야 한다. 동시에 연소로부터의 소음을 감소시키고, 대기 오염을 감소시키기 위하여 폐기 가스를 처리하는 것이 선호된다. 따라서 내연 기관은 엔진 소음을 감소시키기 위하여 다양한 종류의 머플러와 비효율적인 연소로부터 선호되지 않는 가스 및 입자들의 방출을 감소시키기 위하여 촉매 변환기 및 미립자 트랩(particulate trap)이 제공된다. In order to operate the engine, the exhaust pressure must be formed below the combustion pressure. At the same time it is preferred to treat the waste gas in order to reduce noise from combustion and to reduce air pollution. Internal combustion engines are therefore provided with catalytic converters and particulate traps to reduce the emissions of gases and particles that are undesirable from various types of mufflers and inefficient combustion to reduce engine noise.

불행하게도 배기 스트림에 배열된 이러한 부품들은 배기 배압(exhaust back pressure)을 증가시키는 경향이 있어 엔진의 효율과 출력이 감소된다. 또한 엔진의 작동 온도를 높이는 경향이 있어 엔진과 윤활제의 수명을 감소시킨다. Unfortunately, these components arranged in the exhaust stream tend to increase exhaust back pressure, which reduces engine efficiency and power. It also tends to increase the operating temperature of the engine, reducing the life of the engine and lubricant.

엔진에서 배압을 증가시킴 없이 엔진 소음을 감소시킬 수 있는 배기 시스템을 개발하는 것이 선호된다.It is desirable to develop an exhaust system that can reduce engine noise without increasing back pressure in the engine.

본 발명은 팽창 챔버를 둘러싸고, 가스 흐름 도관으로부터 가스의 유입 흐름을 수용하도록 구성되며, 하우징을 가지는 연소기관용 가스 흐름 보강장치를 제공하는 것이 선호된다. 팽창 챔버의 내부에는 일련의 내부 밴과 외부 밴이 배열된다. 외부 밴은 팽창 챔버의 외부 주변 주위에서 가스의 외부 나선형 흐름을 형성하도록 구성되고, 내부 밴들은 팽창 챔버의 중앙 부분 내에서 가스의 내부 나선형 흐름을 형성하도록 구성되고, 내부 나선형 흐름은 외부 나선형 흐름보다 높은 속도와 낮은 압력을 가진다. 외부 나선형 흐름과 내부 흐름은 유입보다 낮은 평균 압력을 가지는 배출 층류 프로파일을 형성하기 위하여 배출구에서 재조합된다. The present invention is preferred to provide a gas flow reinforcement device for a combustion engine that surrounds the expansion chamber and is configured to receive an inlet flow of gas from the gas flow conduit and has a housing. Inside the expansion chamber, a series of inner and outer vans are arranged. The outer van is configured to form an outer helical flow of gas around the outer periphery of the expansion chamber, the inner vans are configured to form an inner helical flow of gas within the central portion of the expansion chamber, and the inner helical flow is less than the outer helical flow. It has high speed and low pressure. The outer helical flow and the inner flow are recombined at the outlet to form an outlet laminar flow profile having a lower average pressure than the inlet.

본 발명의 다른 특징에 따라서, 본 발명은 엔진에 연결된 배기 파이프와 배기 파이프에 배열된 제 1 가스 흐름 보강장치를 포함하는 연소 엔진용 배기 시스템을 제공하는 데 있다. 제 1 가스 흐름 보강장치는 유입 압력(inlet pressure)에서 가스 흐름 도관으로부터 가스의 유입 흐름을 수용하기 위한 유입구를 가지며, 팽창 챔버를 둘러싸는 하우징을 포함하고, 가압된 가스의 외부 나선형 흐름을 형성하도록 구성되고 외측 주변 주위에서 팽창 챔버 내에 배열된 복수의 외부 밴을 포함하며, 중앙 부분에서 가스의 내부 나선형 흐름을 형성하도록 구성되고 중앙 부분에서의 팽창 챔버 내에 배열된 복수의 내부 밴을 포함하고, 상기 내부 나선형 흐름은 외부 나선형 흐름보다 높은 속도와 낮은 압력을 가지며, 가스 흐름을 내부 밴들을 지나 흐르는 내부 흐름과 외부 밴들을 지나 흐르는 외부 흐름으로 분리시키도록 구성된, 외부 밴들과 내부 밴들 사이의 중앙 부분에 배열된 흐름 분리장치를 포함하고, 유입 압력보다 작은 평균 압력을 가지는 배출 층류 프로파일(outer laminar flow profile)을 형성하기 위하여 내부 나선형 흐름과 외부 나선형 흐름을 결합시키도록 구성된 배출구를 포함한다. According to another feature of the invention, the invention is directed to providing an exhaust system for a combustion engine comprising an exhaust pipe connected to the engine and a first gas flow reinforcement arranged in the exhaust pipe. The first gas flow intensifier has an inlet for receiving an inflow of gas from the gas flow conduit at inlet pressure, includes a housing surrounding the expansion chamber, and forms an external helical flow of pressurized gas. A plurality of outer vans configured and arranged in the expansion chamber around the outer periphery, comprising a plurality of inner vans configured to form an internal helical flow of gas in the central portion and arranged in the expansion chamber in the central portion; The inner helical flow has a higher velocity and lower pressure than the outer helical flow, and is configured to separate the gas flow into an inner flow flowing through the inner vanes and an outer flow flowing through the outer vanes, in the center portion between the outer vanes and the inner vanes. With an array of flow separators and having an average pressure less than the inlet pressure To form a discharge laminar profile (outer laminar flow profile) and a discharge port configured to couple the inner and outer spiral helical flow stream.

본 발명의 보다 상세한 특징에 따라서, 배기 시스템은 배기 파이프에 배열된 제 2 가스 흐름 보강장치를 포함할 수 있다. 본 발명의 추가적인 특징과 장점은 본 발명의 특징과 실례에 의해 도시되는 동시에, 첨부된 도면에 부합하는 상세한 설명에 의해 명백해질 것이다. According to a more detailed feature of the invention, the exhaust system may comprise a second gas flow enhancer arranged in the exhaust pipe. Additional features and advantages of the invention will be apparent from the description and the accompanying drawings, while being illustrated by the features and examples of the invention.

도 1은 가스 흐름 경로를 도시하며, 가스 흐름 보강장치의 한 실시예를 도시하는 횡단면도.1 is a cross sectional view showing a gas flow path and showing one embodiment of a gas flow reinforcement device;

도 1B는 도 1의 가스 흐름 보강장치의 측면 횡단면도.1B is a side cross-sectional view of the gas flow enhancer of FIG. 1.

도 2A는 외부 밴에 대한 제 1의 대안의 형상을 도시하며, 도 1의 가스 흐름 보강장치의 횡방향 횡단면도.FIG. 2A shows a first alternative shape for the outer van and is a transverse cross-sectional view of the gas flow enhancer of FIG. 1.

도 2B는 외부 밴에 대한 제 2의 대안의 형상을 도시하며, 도 1의 가스 흐름 보강장치의 횡방향 횡단면도. FIG. 2B shows a second alternative shape for the outer van and is a transverse cross-sectional view of the gas flow enhancer of FIG. 1.

도 3은 도 1과 유사한 가스 흐름 보강장치의 대안의 실시예를 도시한 부분적인 투시도.3 is a partial perspective view of an alternative embodiment of a gas flow reinforcement device similar to that of FIG.

도 4A는 배기 가스를 위한 대략적인 압력 프로파일을 도시하며, 가스 흐름 보강장치의 배출 노즐과 수렴 섹션의 측면, 횡단면도.4A shows an approximate pressure profile for the exhaust gas and is a side, cross-sectional view of the discharge nozzle and converging section of the gas flow enhancer.

도 4B 배기 가스를 위한 대략적인 속도 프로파일을 도시하며, 가스 흐름 보강장치의 배출 노즐과 수렴 섹션의 측면, 횡단면도.4B is a side, cross-sectional view of an exhaust nozzle and converging section of a gas flow enhancer, showing an approximate velocity profile for the exhaust gas.

도 5는 가스 흐름 보강장치는 엔진 공기 흡입부에 배열되고, 2개의 가스 흐름 보강장치를 포함하는 배기 시스템을 가진 엔진의 투시도.5 is a perspective view of an engine with an exhaust system in which the gas flow enhancer is arranged in the engine air intake and includes two gas flow enhancers.

도 6은 다수의 가스 흐름 보강장치를 포함하는 엔진 터보차저 시스템의 도면.6 is an illustration of an engine turbocharger system including a plurality of gas flow enhancers.

도 7은 본 발명에 따르는 듀얼-스테이지 가스 흐름 보강장치의 횡단면도.7 is a cross-sectional view of a dual-stage gas flow enhancer in accordance with the present invention.

도 8은 중간 흐름 교정장치를 도시하며, 도 6의 가스 흐름 보강장치의 횡방향 횡단면도.FIG. 8 shows an intermediate flow calibrating device, the transverse cross-sectional view of the gas flow reinforcing device of FIG. 6.

도 9는 방음형 패킹 재료를 포함하는 중앙 흐름 교정장치를 가지는 듀얼-스테이지 가스 흐름 보강장치의 대안의 실시예를 도시하는 측면, 횡단면도.FIG. 9 is a side, cross-sectional view illustrating an alternative embodiment of a dual-stage gas flow enhancer having a central flow calibrator including soundproof packing material. FIG.

도 10은 본 발명에 따르는 가스 흐름 보강장치에 적합한 일련의 내부 밴들을 도시하는 투시도.10 is a perspective view showing a series of inner vanes suitable for a gas flow reinforcement device according to the present invention.

도 11은 가스를 엔진 공기 흡입 시스템으로 주입하도록 구성된 대안의 가스 흐름 보강장치의 횡단면도.11 is a cross sectional view of an alternative gas flow enhancer configured to inject gas into an engine air intake system.

도 12는 배출구 근처에 배열된 가스 주입 및 하전된 전극을 가지는 배기 시스템을 위한 대안의 가스 흐름 보강장치를 도시하는 횡단면도.FIG. 12 is a cross sectional view of an alternative gas flow enhancer for an exhaust system having gas injection and charged electrodes arranged near an outlet; FIG.

도 13은 유입구 근처에 배열된 가스 주입 및 스파크 플러그를 가지는 배기 시스템을 위한 대안의 가스 흐름 보강장치를 도시하는 횡단면도.FIG. 13 is a cross sectional view of an alternative gas flow enhancer for an exhaust system having gas injection and spark plugs arranged near the inlet; FIG.

도 14는 유입구 근처에 배열된 가스 주입 및 스파크 플러그를 가지는 배기 시스템을 위한 다른 대안의 가스 흐름 보강장치를 도시하는 횡단면도.FIG. 14 is a cross sectional view of another alternative gas flow enhancer for an exhaust system having gas injection and spark plugs arranged near the inlet; FIG.

도 15는 중앙 흐름 교정장치의 주변에 배열된 가스 주입 및 하전된 전극을 가지는 배기 시스템을 위한 대안의 가스 흐름 보강장치를 도시하는 횡단면도. FIG. 15 is a cross sectional view of an alternative gas flow enhancer for an exhaust system having gas injection and charged electrodes arranged around the central flow calibrator. FIG.

도 16은 중앙 흐름 교정장치의 주변에 배열된 가스 주입 및 스파크 플러그를 가지는 배기 시스템을 위한 대안의 가스 흐름 보강장치를 도시하는 횡단면도. FIG. 16 is a cross sectional view of an alternative gas flow enhancer for an exhaust system having gas injection and spark plugs arranged around the central flow calibrator. FIG.

도면 부호는 도면에 도시된 실례의 실시예에 따라 구성되며, 특정 용어는 동일한 부분을 기술하기 위해 도면에서 동일하게 사용된다. 그럼에도 불구하고 본 발명의 범위를 제한하지 않는 것으로 이해되어 진다. 본 명세서에 도시된 본 발명의 사상의 추가적인 적용과 본 명세서에 도시된 발명의 특징의 추가 변형물과 개조물은 본 발명의 범위 내에서 구성되는 것으로 여겨진다.Reference numerals are constructed in accordance with the illustrative embodiments shown in the figures, and specific terminology is used the same in the drawings to describe the same parts. It is nevertheless understood to not limit the scope of the invention. Further application of the spirit of the invention shown herein and further variations and modifications of the features of the invention shown herein are contemplated to be within the scope of the invention.

본 발명은 연소기관(combustion engine)과 연결된 도관에서 가스의 흐름을 보강하기 위한(enhancing) 장치를 제공한다. 본 명세서에서 사용된 용어“가스”는 기본적인 과학적 의미, 즉 액체가 아닌 유체를 의미한다. 본 발명의 장치는 엔진을 위한 유입 가스와 배기 가스에 적용될 수 있으며, 효율을 높이기 위하여 전체 유동 압력을 감소시키고 속도를 증가시킨다. 상기 장치는 가스 스트림(gas stream)을 2개의 스트림으로 분산시키고, 챔버 내의 각각의 스트림에서 와류 스핀(vortex spin)을 유도하는 부품들을 포함하며, 이에 따라 층류 배출구(laminar flow outlet)에서 압력차가 형성되고, 배압은 감소되고 흐름은 강화된다. The present invention provides an apparatus for enhancing the flow of gas in a conduit connected to a combustion engine. As used herein, the term "gas" means a basic scientific meaning, that is, a fluid that is not a liquid. The apparatus of the present invention can be applied to inlet and exhaust gases for an engine, reducing the overall flow pressure and increasing the speed to increase efficiency. The apparatus comprises components which disperse a gas stream into two streams and induce a vortex spin in each stream in the chamber, thereby creating a pressure differential at the laminar flow outlet. Back pressure is reduced and flow is enhanced.

본 발명에 따르는 가스 흐름 보강장치(gas flow enhancer, 10)의 한 실시예가 도 1A 및 도 1B에 도시된다. 일반적으로 가스 흐름 보강장치(gas flow enhancer)는 2 세트의 나선형 밴(spiral vane, 14, 16)을 포함하는 중공 원통형 하우징(12)으로 구성된다. 상기 하우징은 유입구(inlet, 18), 배출구(outlet, 20) 및 유입구와 배출구 사이에 형성된 팽창 챔버(expansion chamber, 22)를 포함한다. 팽창 챔버는 일반적으로 원뿔형으로 분산되는 섹션(conical diverging section, 24), 중앙 원통형 섹션(26) 및 배출구과 중앙 원통형 섹션을 상호 연결시키는 원뿔형 수렴 섹션(28)을 포함한다. 중앙 원통형 섹션은 유입구 또는 배출구보다 큰 직경을 가지며, 발산 및 수렴 섹션은 각각의 직경들 사이에 전이부(transition)를 제공한다. 발산 및 수렴 섹션은 팽창 챔버 및 유입구와 배출구 사이에 점진적으로 변화되는 흐름을 제공하도록 구성된다. 유입구와 배출구는 동일한 직경을 가진 것을 도시되지만 이는 실질적으로 동일하지 않으며, 하기에 기술된다. 추가적으로 유입구와 배출구는 횡단면이 원형인 것으로 도시되지만 이 또한 원형이 아니다. 그 외의 다른 도관 형태가 본 발명의 흐름 보강 장치와 연관될 수 있다.One embodiment of a gas flow enhancer 10 according to the present invention is shown in FIGS. 1A and 1B. In general, a gas flow enhancer consists of a hollow cylindrical housing 12 comprising two sets of spiral vanes 14, 16. The housing comprises an inlet 18, an outlet 20 and an expansion chamber 22 formed between the inlet and the outlet. The expansion chamber generally includes a conical diverging section 24, a central cylindrical section 26 and a conical converging section 28 that interconnects the outlet and the central cylindrical section. The central cylindrical section has a larger diameter than the inlet or outlet, and the diverging and converging sections provide a transition between the respective diameters. The diverging and converging sections are configured to provide a progressively varying flow between the expansion chamber and the inlet and outlet. Inlets and outlets are shown having the same diameter but they are not substantially the same and are described below. In addition, the inlets and outlets are shown as being circular in cross section, but this is also not circular. Other conduit configurations may be associated with the flow reinforcement device of the present invention.

일련의 나선형 밴(14, 16)은 팽창 챔버(22)의 중앙 원통형 섹션(26) 내에 배열된다. 외부 밴(16)은 내부 실린더(32)의 외측과 팽창 챔버의 중앙 원통형 섹션의 벽 사이에서의 환형 공간(annular space, 30)에 배열되며, 흐름 분리기 또는 흐름 스플리터 파이프(flow splitter pipe)로 불린다. 내부 밴(14)은 내부 실린더 내에 배열된다. 내부 실린더는 가스 흐름을 중앙 흐름 부분으로 분리시키거나 분할시키고 이는 화살표 36으로 도시되며, 외부 또는 환형 흐름 부분은 화살표 38로 도시된다. 중앙 흐름 부분은 내부 밴과 접촉하고, 외부 흐름 부분은 외부 밴들을 지나간다. A series of spiral vans 14, 16 are arranged in the central cylindrical section 26 of the expansion chamber 22. The outer van 16 is arranged in an annular space 30 between the outside of the inner cylinder 32 and the wall of the central cylindrical section of the expansion chamber and is called a flow separator or flow splitter pipe. . The inner vane 14 is arranged in the inner cylinder. The inner cylinder separates or splits the gas flow into a central flow portion, which is shown by arrow 36 and the outer or annular flow portion is shown by arrow 38. The central flow portion contacts the inner van and the outer flow portion passes the outer vans.

이러한 기하학적 형상으로 인해, 외부 밴(16)은 하우징의 중앙 팽챙 챔버(22)의 외부 주변 주위에서 외부 흐름의 와류가 형성되고, 가스는 스파이럴(spiral) 또는 나선형의 형태로 형성된다. 이러한 외부 흐름은 도 1에서 화살표 38로 도시된다. 내부 밴(14)은 중공 하우징의 중앙에서 나선형 또는 스파이럴 형태의 와류를 형성하며 이는 화살표 36으로 도시된다. Due to this geometry, the outer van 16 forms a vortex of external flow around the outer periphery of the central swollen chamber 22 of the housing, and the gas is formed in the form of a spiral or spiral. This external flow is shown by arrow 38 in FIG. 1. The inner vane 14 forms a spiral or spiral shaped vortex at the center of the hollow housing, shown by arrow 36.

내부 및 외부 밴들의 형상은 다양한 방법으로 가변될 수 있다. 예를 들어 외부 밴의 개수가 가변될 수 있다. 발명자는 12개의 외부 밴을 사용하지만 장치는 이보다 많거나 적은 개수를 가지도록 형성될 수 있다. 게다가 외부 밴의 각도도 또한 가변될 수 있다. 발명자가 성공적으로 사용한 한 각도는 유입되는 가스 흐름에 대해 대략 55°의 각도이지만 외부 밴의 상대적인 각도는 상기 각도로부터 가변될 수 있다. 예를 들어 15° 내지 55°의 각도가 넓은 범위의 흐름 특성에 적합할 수 있다. 최대의 실제 각도는 나선형 흐름의 스파이럴 특성(spiral characteristic)을 최대화하기 위하여 선호된다. 그러나 난류 다운스트림(turbulence downstream)의 생성은 유동 및 드레인 에너지(drain energy)(즉 속도)를 저하시켜 장치의 효율이 감소된다. 55°이상의 각도가 사용될 수 있지만 다수의 흐름 상태에 대해 실제적이지 못하다. 한편, 대략 15°이하의 밴 각도는 매우 효과적인 못한 스파이럴 흐름을 형성하는 경향이 있으며, 이에 따라 가스 흐름 보강장치의 성능이 감소된다. 게다가 밴의 각도가 매우 작다면 나선형의 흐름 패턴이 전혀 발생되지 않는다.The shape of the inner and outer vanes can be varied in various ways. For example, the number of external vans may vary. The inventor uses twelve external vanes, but the device can be configured to have more or fewer than this. In addition, the angle of the outer van can also be varied. One angle that the inventors have successfully used is an angle of approximately 55 ° with respect to the incoming gas flow, but the relative angle of the outer vane can vary from that angle. For example, an angle of 15 ° to 55 ° may be suitable for a wide range of flow characteristics. The maximum actual angle is preferred to maximize the spiral characteristic of the helical flow. However, the generation of turbulence downstream reduces the flow and drain energy (i.e. velocity), reducing the efficiency of the device. Angles greater than 55 ° may be used but are not practical for many flow conditions. On the other hand, van angles of less than about 15 ° tend to form very ineffective spiral flows, thereby reducing the performance of the gas flow enhancer. In addition, if the van angle is very small, no spiral flow pattern occurs.

또한 외부 밴의 형상은 그 외의 다른 방법으로 조절될 수 있다. 예를 들어, 도 2A에 도시된 바와 같이, 외부 밴은 인접한 밴들 사이에 가시 가능한 간격(visible gap)이 형성되도록 크기와 각도를 가질 수 있으며, 이에 따라 가스 흐름 보강장치를 통해 볼 때 외부 밴을 통해 배출구(20)까지 직선 라인으로 가시된다. 대안으로 도 2B에 도시된 바와 같이, 외부 밴(16b)의 대안의 형상은 외부 밴을 통해 배출구까지 임의의 직선 가시(sight)를 차단하는 크기 및/또는 각도를 가진 밴들을 포함한다. 발명자에 따르면, 이러한 형상이 소리(sound)에 대한 직선 경로를 보다 차단함으로써 엔진 소음의 보다 우수한 머플링 효과(muffling)가 제공된다.The shape of the outer vane can also be adjusted in other ways. For example, as shown in FIG. 2A, the outer van can be sized and angled such that a visible gap is formed between adjacent vanes, thus opening the outer van when viewed through a gas flow reinforcement. Visible through a straight line through the outlet (20). Alternatively, as shown in FIG. 2B, an alternative shape of the outer van 16b includes vans with size and / or angle that block any straight sight through the outer van to the outlet. According to the inventor, this shape further blocks the straight path to the sound, thereby providing a better muffling effect of the engine noise.

또한 내부 밴(14)은 다양한 방법으로 구성될 수 있다. 내부 밴의 한 실시예에 따르는 상세도는 도 10에 도시된다. 본 실시예에서, 내부 밴은 각각의 동일한 쌍의 크로스 브레이스(cross brace, 34)로부터 하부를 향하여 굽은 4개의 플랩(flap, 33)을 포함한다. 상기 쌍을 이루는 크로스 브레이스는 후방으로 역행되며, 전방의 것과 인접하게 위치되고, 이들 사이에 간격이 형성된다. 2개의 블레이 드 세트의 조립체는 분리 파이프(separator pipe, 32) 내에 부착되고, 분리 파이프를 통과하는 가스의 타이트한 회전 스핀을 형성하는 대칭 그룹의 8개의 밴이 제공된다. 이러한 형상은 8개의 밴이 형성되지만 보다 많거나 적은 수의 내부 밴이 제공될 수 있으며, 도시된 형상과는 다른 형상을 가질 수 있다. The interior vane 14 may also be configured in a variety of ways. A detailed view according to one embodiment of the inner van is shown in FIG. 10. In this embodiment, the inner van includes four flaps 33 that bend downward from each same pair of cross braces 34. The paired cross braces are backed backwards, located adjacent to the front one, and a gap is formed between them. The assembly of two blade sets is attached within a separator pipe 32 and eight vans of a symmetric group are provided to form a tight rotational spin of the gas passing through the separator pipe. This shape may be provided with eight or more vanes, but more or fewer internal vanes may be provided, and may have a shape different from that shown.

이러한 인접한 간격으로 인해 내부 밴(14)은 외부 스파이럴 흐름보다 낮은 압력과 높은 회전 속도를 가지는 상대적으로 타이트한 중앙 스파이럴 흐름을 형성한다. 도면에 도시된 실시예에서, 내부 밴들은 유입되는 가스 흐름에 대해 대략 55°의 각도로 배열되며, 상기 각도는 외부 밴에 대해 상기 주어진 동일한 이유에 따라 선택된다. 그러나 내부 밴의 상대적인 각도는 대략 33° 내지 55°의 범위 내에서 가변될 수 있다. 발명자에 따르면, 대략 30°의 각도보다 작은 각도가 선호되는 중앙 스파이럴 흐름을 적절히 형성하지 못한다. This adjacent spacing results in the inner van 14 forming a relatively tight central spiral flow with lower pressure and higher rotational speed than the outer spiral flow. In the embodiment shown in the figures, the inner vanes are arranged at an angle of approximately 55 ° with respect to the incoming gas flow, which angle is selected for the same reason given above for the outer vane. However, the relative angle of the inner van can vary within the range of approximately 33 ° to 55 °. According to the inventors, angles smaller than approximately 30 ° do not adequately form the preferred central spiral flow.

내부 및 외부 밴은 그 외의 현저한 특징이 존재한다. 먼저, 밴(내부 및 외부 밴)들은 일반적으로 평면으로 형성되는 것으로 도시되지만 만곡된 밴이 사용될 수 있으며, 밴의 트레일링 변부(trailing edge)는 상기 언급된 범위의 각도를 가진다. 추가적으로 유입구 및 배출구에 대한 밴들의 위치도 또한 가변될 수 있다. 예를 들어 도 1의 형상에서, 외부 밴(16)은 내부 실린더(32)의 리딩 변부(leading edge, 54)에 인접하게 배열되는 반면 내부 밴(14)은 내부 변부의 후방을 향하여 내부 실린더의 리딩 변부로부터 길이 Lv에 배열된다. 외부 밴은 테이퍼 리딩 변부(tapered leading edge, 58)와 직선의 트레일링 변부를 가지도록 형성된다. 각각의 외부 밴의 기저부(base, 57)가 내부 실린더의 리딩 변부로부터 길이 Ls에 배열되도록 리딩 변부가 배치되며, 반면 각각의 외부 밴의 외부 단부(59)에서 리딩 변부는 내부 실린더의 리딩 변부와 실질적으로 정렬된 위치에서 외부 실린더(12)와 접촉한다. 발명자에 따르면, 이는 외부 밴에 대해 선호되는 형상이다. The inner and outer vanes have other salient features. First, the vans (inner and outer vans) are generally shown as being formed in a planar shape, but a curved van can be used, and the trailing edge of the van has an angle in the above-mentioned range. In addition, the position of the vans relative to the inlet and outlet can also be varied. For example, in the shape of FIG. 1, the outer van 16 is arranged adjacent to the leading edge 54 of the inner cylinder 32 while the inner van 14 faces the rear of the inner edge of the inner cylinder. It is arranged in the length Lv from the leading edge. The outer van is formed to have a tapered leading edge 58 and a straight trailing edge. The leading edges are arranged such that the base 57 of each outer van is arranged at a length Ls from the leading edge of the inner cylinder, while at the outer end 59 of each outer van the leading edge is connected with the leading edge of the inner cylinder. It contacts the outer cylinder 12 in a substantially aligned position. According to the inventor, this is the preferred shape for the outer van.

그럼에도 불구하고, 내부 및 외부 밴에 대한 그 외의 상대 위치가 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 7에 도시된 듀얼-스테이지 가스 흐름 보강장치에서(하기에 보다 상세히 기술) 외부 밴(116)은 도 1 에 도시된 가스 흐름 보강장치와 같이 내부 실린더를 지지하도록 구성되고 배열되며, 반면 내부 밴(114)은 오로지 각각의 내부 실린더의 후방에 배열된다. 도 3에 도시된 다른 실례에서, 내부 밴(14a)은 내부 실린더(32)의 리딩 변부 근처에 배열될 수 있으며, 반면 외부 밴(16c)은 내부 실린더의 후방을 향하여 배열된다. 내부 및 외부 밴의 위치에 있어서 그 외의 변형이 가능하다.Nevertheless, other relative positions with respect to the inner and outer vans may be used. For example, in the dual-stage gas flow enhancer shown in FIG. 7 (described in more detail below), the outer van 116 is constructed and arranged to support an inner cylinder, such as the gas flow enhancer shown in FIG. While the inner vanes 114 are arranged only at the rear of each inner cylinder. In another example shown in FIG. 3, the inner van 14a may be arranged near the leading edge of the inner cylinder 32, while the outer van 16c is arranged towards the rear of the inner cylinder. Other variations in the position of the inner and outer vanes are possible.

도 1에 도시된 바와 같이, 일련의 밴(14, 16)은 수직한 방향으로 회전하는 스파이럴 또는 나선형 흐름을 형성하도록 구성된다. 그러나 다양한 압력 및 속도 특성으로 인해, 상대적으로 낮은 압력의 내부 흐름(36)은 수렴 섹션(28)에 도달될 때까지 상대적으로 높은 압력의 외부 흐름(38)으로부터 분리된 상태로 존재한다. 팽창 챔버는 하부를 향하는 흐름(flow downstream)의 추진 및 업스트림 측면(upstream side)상에서 진공상태에 영향으로 미치며 가스의 속도를 보강하기 위하여 회전 가스를 수용한다. 팽창 챔버의 수렴 섹션내에서 내부 흐름 및 외부 흐름은 수렴되고 재결합되며, 그 뒤 층류 상태(laminar flow condition)로 배출구(20)를 통해 배출된다.As shown in FIG. 1, the series of vans 14, 16 are configured to form a spiral or spiral flow that rotates in a vertical direction. However, due to various pressure and velocity characteristics, the relatively low pressure internal flow 36 remains separate from the relatively high pressure external flow 38 until it reaches the converging section 28. The expansion chamber affects the vacuum on the propulsion and upstream side of the flow downstream and receives the rotating gas to reinforce the velocity of the gas. In the converging section of the expansion chamber the inner and outer flows converge and recombine and then exit through outlet 20 in a laminar flow condition.

2가지의 흐름이 모여짐에 따라 내부 흐름(36)과 위부 흐름(38)의 압력 및 속도 특성이 지속되며, 흐름 프로파일을 공간적으로 변화시키는 층류 배출(laminar outflow)이 형성된다. 즉 도 4A의 압력 프로파일 커브(40)에 의해 도시된 바와 같이, 화살표 42로 도시되는 배출구 도관의 측면 벽을 향하는 흐름은 화살표 44에 의해 도시된 배출구의 중앙에서의 흐름보다 높은 압력을 가진다. 역으로, 도 4B의 속도 프로파일 커브(46)에 의해 도시된 바와 같이, 화살표 48로 도시된 배출구 도관의 측벽을 향하는 흐름은 화살표 50에 의해 도시된 배출구의 중앙에서의 흐름보다 낮은 속도를 가진다.As the two flows gather, the pressure and velocity characteristics of the inner flow 36 and the upper flow 38 persist, forming a laminar outflow that spatially changes the flow profile. That is, as shown by the pressure profile curve 40 of FIG. 4A, the flow toward the side wall of the outlet conduit shown by arrow 42 has a higher pressure than the flow at the center of the outlet shown by arrow 44. Conversely, as shown by the velocity profile curve 46 of FIG. 4B, the flow toward the sidewall of the outlet conduit shown by arrow 48 has a lower velocity than the flow at the center of the outlet shown by arrow 50.

추가적으로 평균 배출 속도가 상대적으로 높게 형성되도록 배출구(20)에서 흐르는 가스의 전체 압력은 유입구(18)에서보다 낮게 형성되며, 이는 가스 흐름 보강장치(10)가 제공하는 가스 드로잉 효과(gas drawing effect)를 설명한다. 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 배출구는 나선형 또는 스파이럴 흐름 패턴의 지속성을 감소시키고 흐름의 방향을 재설정하는데 돕는 흐름-교정 밴(flow-straightening vane, 52)을 포함한다. 선호되는 흐름-교정 장치는 다양한 형성을 가질 수 있지만 도면에 도시된 흐름 교정 밴은 서로 90°로 배열되고 각각의 튜브에 부착되며 내부 실린더의 내부에서 내부 밴(14)읠 일부분인 크로스 브레이스(34)와 유사한 편평한 금속 스트립 또는 플레이트를 포함한다.In addition, the total pressure of the gas flowing in the outlet 20 is lower than that in the inlet 18 so that the average discharge rate is relatively high, which is a gas drawing effect provided by the gas flow enhancer 10. Explain. As shown in Figures 1 and 3, the outlet includes a flow-straightening vane 52 that helps to reduce the persistence of the helical or spiral flow pattern and to redirect the flow. Preferred flow-calibration devices can have a variety of configurations, but the flow calibration vanes shown in the figures are arranged at 90 ° to each other and attached to each tube and cross brace 34 which is part of the inner van 14 inside the inner cylinder. Flat metal strips or plates similar to the < RTI ID = 0.0 >

흐름 보강장치(10)의 다양한 기하학적 특징들은 보강장치의 작동에 기여한다. 도 1B에 도시된 바와 같이, 하우징(12)의 중앙 원통형 섹션(26)의 직경 D4은 유입구 또는 배출구 튜브의 크기보다 크다. 이에 따라 팽창 챔버 내에서 스파이럴 밴과 그 외의 다른 구조물은 네트 배압(net back-pressure)을 증가시킴 없이 흐르는 가스에서 기능을 한다. 실례에서, 유입구 및 배출구 파이프(18, 20)는 2.5인치의 직경 D1, D2를 가지며, 팽창 챔버(22)의 중앙 섹션은 3.5인티의 직경 D4를 가진다. 그 외의 다른 실례에서, 유입구 및 배출구 파이프는 4 인치의 직경을 가지며, 중앙 팽창 챔버는 6 인치의 직경을 가진다. 이러한 다양한 직경의 조합물을 엔진의 크기 및 작동 범위 및 발생되어지는 다양한 흐름 상태에 관련되며, 이는 하기에서 보다 상세히 기술된다.Various geometrical features of the flow reinforcement 10 contribute to the operation of the reinforcement. As shown in FIG. 1B, the diameter D4 of the central cylindrical section 26 of the housing 12 is larger than the size of the inlet or outlet tube. Thus, spiral vans and other structures in the expansion chamber function in the flowing gas without increasing net back-pressure. In the example, the inlet and outlet pipes 18, 20 have diameters D1, D2 of 2.5 inches, and the central section of the expansion chamber 22 has a diameter D4 of 3.5 inches. In other instances, the inlet and outlet pipes have a diameter of 4 inches and the central expansion chamber has a diameter of 6 inches. Combinations of these various diameters relate to the size and operating range of the engine and the various flow conditions generated, which are described in more detail below.

상기 기술된 바와 같이, 유입구 및 배출구 파이프는 동일한 크기로 형성될 필요가 없다. 예를 들어 발명자는 효과적인 시스템을 제조하였으며, 유입구 파이프는 4인치의 직경을 가지며, 중앙 팽창 챔버는 6인치의 직경을 가지며, 배출구는 5 인치의 직경을 가진다. 발명자는 흐름 보강장치의 기능을 개선시키는 상기 형상에 기초로 한다. 또한 그 외의 다른 크기의 조합이 가능하다. 추가적으로, 스파이럴 흐름의 형성을 돕기 위하여 중앙 팽창 챔버는 원통형으로 형성되는 것이 선호되지만 유입구 및 배출구 파이프는 직사각형, 8각형, 등등과 같은 원형을 제외한 다른 형태일 수 있다. As described above, the inlet and outlet pipes need not be formed in the same size. For example, the inventor has made an effective system, the inlet pipe having a diameter of 4 inches, the central expansion chamber having a diameter of 6 inches, and the outlet having a diameter of 5 inches. The inventor is based on the above shape which improves the function of the flow reinforcement device. Other combinations of sizes are also possible. In addition, the central expansion chamber is preferably formed in a cylindrical shape to assist in the formation of the spiral flow, but the inlet and outlet pipes may be of other shapes except circular, such as rectangular, octagonal, and the like.

내부 실린더(32)는 유입구 및 배출구 파이프(18, 20)의 직경보다 작은 직경 D3와 길이 LL을 가진다. 내부 실린더의 직경과 길이는 가스 흐름 보강 장치의 전체 크기에 비례한다. 발명자는 시행과 착오에 기초하여 이러한 부품들의 작업 가능한 치수를 결정한다. 한 실례에서, 3.5인치의 직경 D4를 가진 중앙 팽창 챔버는 1.6인 치의 직경 D3을 가진 내부 실린더가 적합하다.The inner cylinder 32 has a diameter D3 and a length L L smaller than the diameters of the inlet and outlet pipes 18, 20. The diameter and length of the inner cylinder is proportional to the overall size of the gas flow reinforcement device. The inventor determines workable dimensions of these parts based on trial and error. In one example, a central expansion chamber with a diameter D4 of 3.5 inches is suited to an inner cylinder with a diameter D3 of 1.6 inches.

수렴 섹션(26)의 길이 Lc와 발산 섹션(24)의 길이 Ld는 유입구 및 배출구 도관과 팽창 챔버(22)의 중앙 섹션의 각각의 크기 및 발산각 α와 수렴각 β에 의존된다. 상기 각도들은 밴의 각도에 대해 상기 언급된 동일한 고려 사항에 기초하여 선택된다. 발산각과 수렴각은 대략 최소 20°로부터 최대 55°까지의 범위를 가진다. 그 외의 다른 각도들이 이용될 수 있다. 상대적으로 작은 각도는 가스 흐름 보강장치가 상대적으로 길게 형성되도록 영향을 미친다는 것을 명백하며, 이는 공간 효율 관점에서 바람직하지 못하다. The length Lc of the converging section 26 and the length Ld of the diverging section 24 depend on the respective size and divergence angle α and the convergence angle β of the inlet and outlet conduits and the central section of the expansion chamber 22. The angles are selected based on the same considerations mentioned above for the angle of the van. Divergence and convergence angles range from approximately 20 ° to 55 ° maximum. Other angles may be used. It is evident that the relatively small angle affects the gas flow enhancer to be formed relatively long, which is undesirable in terms of space efficiency.

스파이럴 밴과 내부 밴(14) 및 외부 밴(16)은 유입구(18)를 향하여 위치되지만 유입구에 바로 인접하지는 않는다. 내부 실린더(32)의 전방을 향하는 변부(54)와 발산 섹션 사이의 길이 L1은 분리(splitting)전에 그리고 팽창 후 흐름을 안정화시키기 위하여 제공된다. 6인치의 직경을 가지는 흐름 보강장치에 있어서, 1.15인치의 길이 L1이 사용된다. 10인치의 직경을 가지는 흐름 보강장치에 있어서 1.75인치의 길이 L1이 사용된다. 수렴 섹션과 내부 실린더의 후방을 향하는 변부(56) 사이의 영역은 길이 L2를 가지며, 완전히 형성되어지기 위하여 내부 및 외부 와류(vortices)(화살표 36, 38로 도시됨)를 위한 개방된 챔버가 제공된다. Spiral van and inner van 14 and outer van 16 are located facing inlet 18 but are not directly adjacent to the inlet. The length L1 between the forward facing edge 54 of the inner cylinder 32 and the diverging section is provided to stabilize the flow before splitting and after expansion. In a flow reinforcement device having a diameter of 6 inches, a length L1 of 1.15 inches is used. In a flow reinforcement device having a diameter of 10 inches, a length L1 of 1.75 inches is used. The area between the converging section and the rearward facing 56 of the inner cylinder has a length L2 and is provided with an open chamber for inner and outer vortices (shown by arrows 36 and 38) to be fully formed. do.

길이 L1, L2 및 L3은 팽창 챔버(22)의 중앙 섹션(26)의 직경의 함수이며, 내부 및 외부, 나선형 또는 스파이럴 흐름의 최대한의 형성을 위해 충분한 길이를 제공하도록 선택된다. 내부 밴(14)과 외부 밴(16) 모두는 배출구보다 유입구에 더 인접한 팽창 챔버 내부의 위치에 배열되며, 유입구로부터 내부 실린더(32)의 리딩 변 부(54)까지의 길이는 유입구와 배출구 사이의 전체 길이에 대략 1/4이다. 한 실례에서, 팽창 챔버의 중앙 섹션의 직경 D4이 3.5인치일 때 내부 실린더의 길이 LL는 2.5인치이며, 길이 L1, L2 및 Lc는 각각 0.5인치, 2.25인치, 0.5인치이다. 발명자는 팽창 챔버의 배출구 단부를 나선형 흐름을 구현하는데 필요한 길이보다 더 길게 만드는 것이 장치의 성능을 거의 좋게 하지 않음을 발견하였다. 예를 들어 발명자는 6 인치 직경의 팽창 챔버를 가지는 장치에 기초로 하며, 팽창 챔버의 전체 길이는 적절한 기능을 제공하기 위하여 8인치로 형성될 수 있다. 추가적인 길이는 상당히 기능을 개선시키는 것으로 나타나지 않는다. The lengths L1, L2 and L3 are a function of the diameter of the central section 26 of the expansion chamber 22 and are chosen to provide sufficient length for maximum formation of the inner and outer, helical or spiral flows. Both the inner van 14 and the outer van 16 are arranged at a location inside the expansion chamber that is closer to the inlet than the outlet, and the length from the inlet to the leading edge 54 of the inner cylinder 32 is between the inlet and the outlet. Is approximately 1/4 of the total length. In one example, the length L L of the inner cylinder is 2.5 inches when the diameter D4 of the central section of the expansion chamber is 3.5 inches, and the lengths L1, L2 and Lc are 0.5 inches, 2.25 inches and 0.5 inches, respectively. The inventors found that making the outlet end of the expansion chamber longer than the length required to implement the helical flow does little to improve the performance of the device. For example, the inventor is based on an apparatus having a 6 inch diameter expansion chamber, and the overall length of the expansion chamber may be formed to 8 inches to provide proper function. The additional length does not appear to significantly improve functionality.

가스 흐름 보강장치의 작동에 기여하는 그 외의 기하학적 형태에 있어서 내부 실린더(32)의 전방 또는 리딩 변부(54)와 상기 밴들의 기저부(57)에서 외부 밴(16)의 리딩 변부(58)사이에는 셋백 길이(setback distance, Ls)가 형성된다. 이러한 길이에 따라 연속된 부품(예를 들어 밴)로부터 교란되기(disturbance) 전에 흐름은 분할될 수 있다. 한 실례에서, 팽창 챔버의 중앙 섹션의 직경 D4이 3.5인치일 때 내부 실린더의 직경 D3은 1.6인치이며, 내부 실린더의 길이 LL은 2.5인치이고, 대력 0.25인치의 셋백 길이 Ls가 사용된다. 그 외의 형상에 있어서, 가스 흐름 보강장치의 직경은 상이하게 형성되며, 발명자는 내부 실린더의 길이 LL에 대략 10배인 셋백 Ls를 사용한다.In other geometries contributing to the operation of the gas flow enhancer between the front or leading edge 54 of the inner cylinder 32 and the leading edge 58 of the outer van 16 at the base 57 of the vanes. A setback distance Ls is formed. According to this length the flow may be split before being disturbed from successive parts (eg vans). In one example, when the diameter D4 of the central section of the expansion chamber is 3.5 inches, the diameter D3 of the inner cylinder is 1.6 inches, the length L L of the inner cylinder is 2.5 inches, and a setback length Ls of about 0.25 inches is used. In other shapes, the diameter of the gas flow reinforcement device is formed differently, and the inventor uses the setback Ls which is approximately 10 times the length L L of the inner cylinder.

또한 내부 밴(14)은 흐름 스플리터 파이프(flow splitter pipe, 32)의 리딩 변부(54)로부터 길이 Lv에 위치된다. 발명자는 다양한 형상에 따른 경험을 통해 이 러한 길이의 바람직함을 결정한다. 이러한 길이는 내부 환형 흐름에서 난류(turbulence)를 감소시키고, 이에 따라 내부 고리모양의 흐름이 효과적으로 형성되는데 기여한다. 도 1의 실시예에서, 길이 Lv는 외부 밴의 셋백 Ls보다 상당히 크지만 내부 실린더의 후방 말단에 밴들을 배치시 킬 정도로 크지는 못하다. 도 7의 실시예에서, 흐름 스플리터 파이프의 후방 말단에 밴들을 배치시키는 셋백 Lv이 효과적으로 사용된다. 그러나 그 외의 형상들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 3에 되된 형상은 내부 밴이 내부 실린더의 리딩 변부 근처에 배치되며, 작은 셋백(상기 기술된 값 Ls와 대략적으로 동일함)과 외부 밴은 후방을 향하는 길이에 배열된다.The inner vane 14 is also located at length Lv from the leading edge 54 of the flow splitter pipe 32. The inventor determines the desirability of this length through experience with various shapes. This length reduces turbulence in the inner annular flow, thus contributing to the effective formation of the inner annular flow. In the embodiment of Figure 1, the length Lv is considerably larger than the setback Ls of the outer van but not so large as to place the vans at the rear end of the inner cylinder. In the embodiment of Fig. 7, a setback Lv is used that effectively places the vans at the rear end of the flow splitter pipe. However, other shapes can be used. For example, the shape shown in FIG. 3 is such that the inner van is placed near the leading edge of the inner cylinder, and the small setback (approximately equal to the value Ls described above) and the outer van are arranged at the rearward length.

상기 기술된 바와 같이, 팽창 챔버 및 유입구와 배출구 도관의 다양한 상대 직경들은 엔진의 크기와 작동 범위에 관련되며, 다양한 흐름 상태가 형성될 것이다. 즉 상대적으로 작은 직경의 가스 흐름 보강장치는 상대적으로 큰 직경의 보강장치보다 상대적으로 낮은 흐름 속도에 대해 효과적으로 작동되며, 이에 따라 낮은 속도(예를 들어 낮은 RPM)에서 작동되는 엔진 및/또는 상대적으로 작은 엔진에 보다 선호된다. 대안으로, 상대적으로 큰 흐름 보강장치는 상대적으로 큰 엔진과 상대적으로 높은 RPM에서 작동하는 엔진이 요구된다. 주어진 엔진에 대해 허용 가능한 직경의 범위와 다양한 직경으로 인해 배기 시스템을 최적을 상태로 조절되며(tune), 이에 따라 소음이 감소되고 역화의 위험이 감소된다. As described above, the various relative diameters of the expansion chamber and the inlet and outlet conduits are related to the size and operating range of the engine, and various flow conditions will be formed. That is, relatively small diameter gas flow enhancers operate more effectively at relatively low flow rates than relatively large diameter enhancers, and thus engines and / or relatively operated at low speeds (eg low RPM). Preferred for smaller engines. Alternatively, relatively large flow enhancers require a relatively large engine and an engine operating at a relatively high RPM. The allowable range of diameters and the various diameters for a given engine tune the exhaust system optimally, thereby reducing noise and reducing the risk of backfire.

배기 스트림에 사용하기 위한 가스 흐름 보강장치의 추가적인 실시예가 도 12 내지 14에 도시된다. 이들 실시예는 수소 기체 또는 그 밖의 다른 반응물 기체가 배기 스트림으로 주입된 후, 발화되거나 이온화되어 배기 가스 변환 플라즈 마(EFTP) 머플러(exhaust gas transforming plasma muffler)라 불릴 수 있는 것을 제조하는 시스템을 제공한다. 이러한 실시예는 Gunderson씨의 미국 특허 제 5,603,893호의 동일한 몇몇의 원리에 따라 작동된다. 도 12 내지 14에서, 가스 흐름 보강장치 유닛(10)은 도 1에서와 같이 동일한 방향으로 도시되며, 배기 가스 흐름이 좌측에서 우측으로 이동된다(화살표 90으로 도시). 이러한 도면에서, 흐름 교정 밴(도 1의 52)이 도시되지 않지만 선호되는 흐름을 형성하기 위하여 상기 기술된 구조물들이 포함되는 것을 추정된다. Additional embodiments of gas flow enhancers for use in the exhaust stream are shown in FIGS. 12-14. These embodiments provide a system for producing hydrogen gas or other reactant gas that may be ignited or ionized after being injected into the exhaust stream to be called an exhaust gas transforming plasma muffler. do. This embodiment works in accordance with some of the same principles of Gunderson's US Pat. No. 5,603,893. 12 to 14, the gas flow enhancer unit 10 is shown in the same direction as in FIG. 1, and the exhaust gas flow is moved from left to right (shown by arrow 90). In this figure, the flow calibration van (52 in FIG. 1) is not shown but it is assumed that the structures described above are included to form the preferred flow.

도 12의 실시예에서, 가스 흐름 보강장치(10b)는 스소 가스 또는 그 외의 반응 가스를 가스 흐름 보강장치의 유입구 근처에 위치된 배기 스트림으로 주입하기 위하여 주입 튜브(92) 및 노즐(94)을 포함한다. 수소 또는 그 외의 다른 가스는 사업용으로 이용 가능한 다양한 타입의 가스 제너레이터(도시되지 않음)에 의해 제조될 수 있다. 예를 들어 수소는 물로부터 수소 가스를 생산하는 전기분해 유닛(electrolysis unit)을 이용하여 제조될 수 있다. 펌프(도시되지 않음)는 주입 튜브 및 노즐을 통하여 전기분해 유닛으로부터 반응 가스를 펌프하도록 제공될 수 있다. In the embodiment of FIG. 12, the gas flow intensifier 10b injects an injection tube 92 and a nozzle 94 to inject a gas or other reactive gas into an exhaust stream located near the inlet of the gas flow intensifier. Include. Hydrogen or other gases can be produced by various types of gas generators (not shown) available for business use. For example, hydrogen can be produced using an electrolysis unit that produces hydrogen gas from water. A pump (not shown) may be provided to pump the reactant gas from the electrolysis unit through the injection tube and nozzle.

가스는 나선형 밴과 가스 흐름 보강장치 유닛(10b)을 통과함에 따라 유동 배기 가스와 상기 기술된 방법으로 혼합된다. 가스가 흐름에 따라, 몇몇의 수소는 배출 스트림에서 오염물질을 포함하는 다양한 폐기 가스와 반응할 것이다. 이는 엔진으로부터 바람직하지 못한 배출을 감소시키는 데 효과적이다. 배기 가스가 가스 흐름 보강장치 유닛의 단부에 도달될 때, 가스는 이온화되고, 전하를 제공하는 음극/ 양극 쌍(96, 98)과 같은 전극 장치를 통과한다. 상기 전하로 인해 배기 스트림에 남겨진 수소는 배기 스트림에 남겨질 수 있는 연소되지 않은 물질과 함께 연소되고 및/또는 이온화된다. 이에 따라 가스 흐름 보강장치 유닛의 배출구 단부 근처에 플라즈마 구름(100)이 형성된다. 상기 플라즈마 구름은 연소되지 않은 연료 물질을 소비하고 및/또는 가스를 재형성(reform)함으로써 방출 기능(emission)을 개선시키며, 또한 가스 흐름 보강장치 유닛을 통과하는 흐름(flow)을 개선시키는 낮은 압력 상태를 형성한다. The gas is mixed in the manner described above with the flowing exhaust gas as it passes through the spiral van and the gas flow enhancer unit 10b. As the gas flows, some hydrogen will react with various waste gases, including pollutants in the exhaust stream. This is effective in reducing undesirable emissions from the engine. When the exhaust gas reaches the end of the gas flow enhancer unit, the gas is ionized and passes through an electrode device, such as cathode / anode pairs 96 and 98 which provide charge. The hydrogen left in the exhaust stream due to this charge is burned and / or ionized with the unburned material which may be left in the exhaust stream. As a result, the plasma cloud 100 is formed near the outlet end of the gas flow reinforcement unit. The plasma cloud consumes unburned fuel material and / or a low pressure that improves emission by reforming the gas and also improves flow through the gas flow enhancer unit. Form a state.

도 13에 도시된 EGTP 머플러 콘셉의 대안의 실시예에서, 가스 흐름 보강장치 유닛(10c)은, 도 12의 실시예에서의 배치와 유사한, 가스 흐름 보강장치의 유입구 근처에서 수소 가스를 주입시키기 위한 주입 튜브(92) 및 노즐(94)을 포함한다. 그러나 본 실시예에서, 전극 장치, 양극(96) 및 음극(98)은 유입구에서 플라즈마 구름(100)을 형성하는 장치의 유입구 근처에 배열된다. 이러한 실시예는 하기 상세히 기술된 바와 같이 터보 다운 파이프에 선호되며, 이 실시예의 기능은 낮은 RPM 수준에서 터보 부스트(turbo boost)를 형성하기 위하여 터보를 더욱 빠르게 스풀 업(spool up)하는 것이다. 이에 따라 방출이 감소되고, 성능과 연료 효율이 증가된다. 본 실시예에서, 배기 흐름의 압력 및 흐름 특성은 배출구 근처에서보다 장치의 유입구에서 개선된다(즉 진공이 형성된다). 이러한 효과로 인해 장치를 통과하는 가스의 흐름 속도가 증가되고 장치를 가로지르는 압력 차이가 개선된다. 추가적으로, 수소는 연소 전 배기 가스와 혼합되어 질 가능성이 없으며, 저압 환경에서의 연소는 연소되지 않은 탄화수소를 소비하는데 도움이 되고, 게다가 그 외의 다른 오염물질이 대기 중으로 배출된다.In an alternative embodiment of the EGTP muffler concept shown in FIG. 13, the gas flow enhancer unit 10c is adapted for injecting hydrogen gas near the inlet of the gas flow enhancer, similar to the arrangement in the embodiment of FIG. 12. Injection tube 92 and nozzle 94. However, in this embodiment, the electrode device, anode 96 and cathode 98 are arranged near the inlet of the device forming plasma cloud 100 at the inlet. This embodiment is preferred for turbo down pipes as described in detail below, and the function of this embodiment is to spool up the turbo faster to form turbo boost at low RPM levels. This reduces emissions and increases performance and fuel efficiency. In this embodiment, the pressure and flow characteristics of the exhaust stream are improved at the inlet of the device (ie a vacuum is formed) than near the outlet. This effect increases the flow rate of gas through the device and improves the pressure differential across the device. In addition, hydrogen is unlikely to mix with the exhaust gases before combustion, and combustion in low pressure environments helps to consume unburned hydrocarbons, and other contaminants are released into the atmosphere.

가스 주입 EGTP 장치(10d)의 대안의 다른 실시예는 도 14에 도시된다. 본 실시예는 전극 장치가 양극/음극 쌍 대신에 스파크 플러그(102)를 포함하는 것을 제외하고 도 13과 유사하다. 양극 음극 쌍과 유사한, 대략 15 kHz의 진동수에서 점화되는 스파크 플러그는 가스 흐름 보강장치의 유입구 근처에서 가스를 이온화시키고 연소시키는 기능을 가진다. 또한 본 실시예는 특수한 또는 드믄 부품보다 통상의 기성된 부품(종래의 스파크 플러그)을 이용하는 것이 선호된다.Another embodiment of a gas injection EGTP device 10d is shown in FIG. 14. This embodiment is similar to FIG. 13 except that the electrode device includes a spark plug 102 instead of the anode / cathode pair. Spark plugs, ignited at a frequency of approximately 15 kHz, similar to the anode cathode pair, have the function of ionizing and burning the gas near the inlet of the gas flow enhancer. It is also preferred that the present embodiment uses conventional off-the-shelf parts (conventional spark plugs) rather than special or rare parts.

도 12 내지 14에 도시된 다양한 실시예의 요소들은 도시되지 않은 추가적인 다양한 조합물과 함께 설치될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 예를 들어, 도 12의 실시예에서, 도 14에 도시된 바와 같은 스파크 플러그는 양극 및 음극(96, 98) 대신에 장치의 배출구 단부에 제공될 수 있다. 또한 그 외의 조합이 가능하다. It is to be understood that the elements of the various embodiments shown in FIGS. 12-14 can be installed with additional various combinations not shown. For example, in the embodiment of FIG. 12, a spark plug as shown in FIG. 14 may be provided at the outlet end of the device instead of the positive and negative electrodes 96, 98. Other combinations are also possible.

다양한 치수의 다수의 가스 흐름 보강장치는 다양한 작동 속도에서 효과를 제공하기 위하여 단일의 배기 시스템에 제공될 수 있다. 예를 들어 도 5에 도시된 4개의 실린더 내연 엔진(60)은 촉매 변환장치(66)로 안내되고 배기 파이프(64)로 수렴되는 배기 매니폴드(exhaust manifold, 62)를 포함한다. 촉매 변환장치에 따라서, 상기 언급된 바와 같이 구성된 2개의 가스 흐름 보강장치(10a, 10b)는 배기 파이프에 배열된다. 제 1 가스 흐름 보강장치(10a)는 상대적으로 작은 직경을 가지며 상대적으로 낮은 속도에서 보다 효과적인 반면 제 2의 상대적으로 큰 직경의 가스 흐름 보강장치(10b)는 상대적으로 높은 속도에서 효과적이다. Multiple gas flow enhancers of various dimensions may be provided in a single exhaust system to provide effects at various operating speeds. For example, the four cylinder internal combustion engine 60 shown in FIG. 5 includes an exhaust manifold 62 which is guided to the catalytic converter 66 and converged to the exhaust pipe 64. According to the catalytic converter, two gas flow enhancers 10a, 10b configured as mentioned above are arranged in the exhaust pipe. The first gas flow enhancer 10a has a relatively small diameter and is more effective at a relatively low speed while the second relatively large diameter gas flow enhancer 10b is effective at a relatively high speed.

한 실례에서, 발명자는 차량 배기 시스템에서 듀얼 인-라인 가스 흐름 보강 장치 시스템을 장착하기 전과 후에 가스온라인-파워 터보차지 3.0리터 V6 엔진이 장착된 1996 Mitsubishi 3000GT에서 실험을 하였다. 2개의 가스 흐름 보강장치를 포함한 이러한 시스템은 차량의 듀얼 배기 시스템의 각각의 측면에 일렬로 장착된다. 엔진에 보다 인접하게 배열된 가스 흐름 보강장치는 3.5 인치 직경의 유닛을 가지며, 6.0인치 직경의 유닛인 배기 시스템의 배출 단부(discharge end)를 향하여 배열된다. 장착 전 스톡 배기 시스템(stock exhaust system)에 따라 동력계 테스트는 차량이 3700 rpm에서 223.3 ft-lb의 피크 토크와 4900 rpm에서 188.5 Hp의 피크 파워를 가지는 것으로 나타난다. 가스 흐름 보강장치 시스템을 설치한 후, 동일한 차량은 3500 rpm에서 287.0 ft-lb의 피크 토크와 5100 rpm에서 255.2 Hp의 피크 파워를 나타낸다. In one example, the inventors experimented with a 1996 Mitsubishi 3000GT equipped with a gas online-powered turbocharged 3.0-liter V6 engine before and after mounting a dual in-line gas flow reinforcement system in a vehicle exhaust system. These systems, including two gas flow enhancers, are mounted in line on each side of the vehicle's dual exhaust system. The gas flow enhancer arranged closer to the engine has a 3.5 inch diameter unit and is arranged towards the discharge end of the exhaust system, which is a 6.0 inch diameter unit. According to a stock exhaust system prior to mounting, the dynamometer test shows that the vehicle has a peak torque of 223.3 ft-lb at 3700 rpm and a peak power of 188.5 Hp at 4900 rpm. After installing the gas flow enhancer system, the same vehicle exhibits a peak torque of 287.0 ft-lb at 3500 rpm and a peak power of 255.2 Hp at 5100 rpm.

다른 실시예에서, 발명자는 차량 배기 시스템의 차량 배기 시스템의 배출 단부에 단일의 6.0인치 직경의 가스 흐름 보강장치를 설치한 후 그리고 설치하기 전 연료-분사식 7.3리터 V8 디젤 엔진이 장착된 2000 Forf F-250 견인 트럭에서 실험하였다. 장착되기 전 스톡 배기 시스템에 따라 차량은 2500 rpm에서 516.8 ft-lb의 피크 토크와 3000 rpm에서 258.9 Hp의 피크 파워를 가지는 것으로 동력계 테스트에 나타난다. 가스 흐름 보강장치를 설치한 후, 동일한 차량은 2500 rpm에서 522.3 ft-lb의 피크 토크와 2750 rpm에서 268.1 Hp의 피크 파워를 가지는 것으로 나타난다.In another embodiment, the inventors installed a 2000 Forf F with a fuel-injected 7.3 liter V8 diesel engine after and before installing a single 6.0 inch diameter gas flow enhancer at the exhaust end of the vehicle exhaust system of the vehicle exhaust system. Experimented on -250 tow truck. According to the stock exhaust system before installation, the vehicle has a peak torque of 516.8 ft-lb at 2500 rpm and a peak power of 258.9 Hp at 3000 rpm. After installing the gas flow enhancer, the same vehicle appears to have a peak torque of 522.3 ft-lb at 2500 rpm and 268.1 Hp at 2750 rpm.

다른 실례에서, 발명자는 475 Hp의 Cummins ISX 디젤 엔진을 가지는 class 8 Volvo semi 트랙터에 가스 흐름 보강장치를 장착하였다. 장착 전 트럭은 6.47 mpg 의 평균 연료 절감을 가진다. 장착 후, 상기 트럭의 평균 연료 절감은 7.79 mpg까지 증가되어 14개월 동안 보장되었으며, 대략 20% 증가되었다. In another example, the inventor mounted a gas flow enhancer on a class 8 Volvo semi tractor with a Cummins ISX diesel engine of 475 Hp. Before mounting, the truck has an average fuel savings of 6.47 mpg. After installation, the average fuel savings of the truck were increased to 7.79 mpg, guaranteed for 14 months, and increased by approximately 20%.

도 1 내지 5, 도 12 내지 14에 도시된 가스 흐름 보강장치의 다양한 실시예는 단일 세트의 내부 및 외부 밴들과 단일의 팽창 챔버를 제공한다. 도 7에 도시된 가스 흐름 보강장치(110)의 대안의 실시예는 듀얼-챔버 또는 듀얼-스테이지 형상을 가진다. 상기 기술된 실시예와 유사한 본 실시예는 하우징(112)을 포함하며, 상기 하우징(112)은 가스를 배출하기 위한 배출구(120)와 유동 가스를 수용하기 위한 유입구(118)를 포함한다. 하우징은 유입구에 인접하게 배열된 분산 섹션(124)과 배출구에 인접하게 배열된 수렴 섹션(128)을 포함한다. Various embodiments of the gas flow enhancer shown in FIGS. 1-5 and 12-14 provide a single set of inner and outer vanes and a single expansion chamber. An alternative embodiment of the gas flow enhancer 110 shown in FIG. 7 has a dual-chamber or dual-stage shape. This embodiment, similar to the embodiment described above, includes a housing 112, which includes an outlet 120 for discharging gas and an inlet 118 for receiving a flowing gas. The housing includes a dispersing section 124 arranged adjacent to the inlet and a converging section 128 arranged adjacent to the outlet.

상기 기술된 장치와 유사하지 않은 도 7의 흐름 보강장치(110)는 나선형 또는 스파이럴 흐름을 형성하기 위한 하나 이상의 일련의 밴들 및 스플리터 파이프를 포함한다. 상기 장치는 제 1 팽창 챔버(122a)를 포함하고, 여기서 제 1 일련의 내부 밴(114a)과 제 1 일련의 외부 밴(116a)은 제 1 내부 실린더(132a)에 부착된다. 상기 기술된 방법으로 제 1 일련의 밴들은 작동하고, 장치를 통과하는 가스의 흐름을 개선시키는 내부 및 외부 와류(vortex)가 형성된다. 제 1 일련의 밴들은 상기 기술된 것과 같은 흐름 교정장치(flow straightener, 136)를 포함하는 중간 수렴 섹션(134)에 의해 형성된다. 중간 수렴 섹션과 흐름 교정장치를 도시하는 횡단면도는 도 8에 제공된다. The flow reinforcement 110 of FIG. 7, which is not similar to the apparatus described above, includes one or more series of vanes and splitter pipes for forming a helical or spiral flow. The apparatus includes a first expansion chamber 122a, wherein a first series of inner vanes 114a and a first series of outer vanes 116a are attached to the first inner cylinder 132a. In the manner described above, the first series of vanes operate and internal and external vortexes are formed that improve the flow of gas through the device. The first series of vans are formed by an intermediate converging section 134 that includes a flow straightener 136 as described above. A cross-sectional view showing the intermediate convergence section and the flow corrector is provided in FIG. 8.

중간 수렴 섹션(134)의 배출구를 초과하여 하우징은 제 2 팽창 챔버(122b)로 개방되고, 제 2 일련의 밴들은 제 2 내부 실린더(132b)에 부착된 제 2 일련의 내부 밴(114b)과 제 2 일련의 외부 밴(116b)을 포함한다. 제 2 일련의 밴들은 제 1 일련의 밴과 같이 작동되고, 흐름 매개변수를 통해 제 1의 유입구에서보다 제 2 세트의 유입구에서 약간 상이할 것이다. 제 1 및 제 2 일련의 밴들은 실질적으로 동일하게 구성되며, 밴들의 상대적인 형상은 상기 기술된 임의의 방식에 따라 가변될 수 있다. 도 7의 형상은 연속하여 배열되지만 단일의 하우징 내에 수용된 2개의 흐름 보강장치를 나타낸다. Over the outlet of the intermediate converging section 134, the housing is opened to the second expansion chamber 122b, and the second series of vans is connected to the second series of inner vanes 114b attached to the second inner cylinder 132b. And a second series of outer vanes 116b. The second series of vans operate like the first series of vans and will be slightly different at the second set of inlets than at the first inlet via the flow parameters. The first and second series of vans are configured substantially the same, and the relative shape of the vans may vary according to any of the manners described above. The shape of FIG. 7 shows two flow enhancers arranged in series but housed in a single housing.

도 7의 장치와 유사한 듀얼-스테이지 가스 흐름 보강장치(210)의 대안의 실시예가 도 9에 도시된다. 본 실시예에서, 중간 수렴 섹션과 흐름 교정장치(236)는 흐름을 제 2 팽창 챔버(222b)로 점진적으로 확장시키는 중간 발산 섹션(238)이 뒤에 형성된다. 이에 따라 재차 확장되는 흐름 내에서 난류를 감소시키고, 이에 따라 흐름이 개선된다. 중간 흐름 교정장치와 하우징(212)의 외부 벽 사이의 환형 공간(240)은 통상적으로 차량용 머플러에 사용되는 패킹 재료(242)가 채워질 수 있다. 중앙 흐름 교정장치 튜브(244)는 측면 주위에 다수의 미세 개구부(246)를 포함하며, 상기 개구부로 인해 흐르는 가스와 패킹 재료의 환형 챔버 사이에 연통된다. 환형 챔버가 배출구를 가지지 않기 때문에, 상기 환형 챔버로 가스의 실제 또는 네트 흐름(net flow)이 발생되지 않을 것이다. 그러나 상기 개구부로 인해 흐르는 가스에 따른 소음들은 대략 10dB 정도로 패킹 재료에 의해 둔화된다.An alternative embodiment of a dual-stage gas flow enhancer 210 similar to the apparatus of FIG. 7 is shown in FIG. 9. In this embodiment, the intermediate convergence section and the flow corrector 236 are formed behind an intermediate diverging section 238 which gradually expands the flow into the second expansion chamber 222b. This reduces turbulence in the flow that is again expanding and thus improves the flow. The annular space 240 between the intermediate flow calibrator and the outer wall of the housing 212 may be filled with packing material 242, which is typically used in vehicle mufflers. The central flow straightener tube 244 includes a plurality of fine openings 246 around the sides, which communicate between the flowing gas and the annular chamber of packing material. Since the annular chamber has no outlet, no actual or net flow of gas will occur into the annular chamber. However, the noise due to the gas flowing due to the opening is slowed down by the packing material by approximately 10 dB.

그 외의 다른 대안의 듀얼-스테이지 가스 흐름 보강장치 형상이 도 15 및 도 16에 도시된다. 이러한 실시예에서, 상기 기술된 바와 같이 유입구(218)는 반응 가스를 주입하기 위한 노즐(294)과 가스 주입 튜브(292)를 포함한다. 그 뒤 전극 장 치는 중앙 흐름-교정장치(236) 내에 배열된다. 도 15의 실시예에서, 전극 장치는 제 2 팽창 챔버의 유입구 영역 근처에서 플라즈마 구름(300)을 형성하기 위한 기능을 가지며 전기적으로 하전되는 양극(296)과 음극(298)을 포함한다. 도 16의 실시예에서, 전극 장치는 중앙 흐름 교정장치(236)에 배열된 스파크 플러그(302)를 포함한다. 이러한 형상들은 혼합된 가스 스트림의 점화/이온화 및 가스 주입에 대해 상기 언급된 장점을 제공하지만 듀얼-스테이지 가스 흐름 보강장치 유닛에는 제공하지 않는다.Other alternative dual-stage gas flow enhancer shapes are shown in FIGS. 15 and 16. In this embodiment, the inlet 218 as described above includes a nozzle 294 and a gas injection tube 292 for injecting the reactant gas. The electrode device is then arranged in the central flow-calibrator 236. In the embodiment of FIG. 15, the electrode device includes an electrically charged anode 296 and a cathode 298 having the function to form a plasma cloud 300 near the inlet region of the second expansion chamber. In the embodiment of FIG. 16, the electrode device includes a spark plug 302 arranged in a central flow calibrator 236. These shapes provide the above-mentioned advantages for ignition / ionization and gas injection of the mixed gas stream but not for the dual-stage gas flow enhancer unit.

본 발명에 따르는 가스 흐름 보강장치는 배기 도관을 제외하고 가스 흐름 도관에 사용될 수 있다. 예를 들어 도 5에 도시된 바와 같이, 가스 흐름 보강장치(80)는 엔진 공기 흡입부(engine air intake, 82)에 배열될 수 있다. 이러한 설치에 있어서, 가스 흐름 보강장치에 대한 유입구(84)는 대기로 개방되고, 배출구(86)는 엔진 흡입부에 부착된다. 배출구에서 장치의 압력이 감소되기 때문에, 엔진(60)으로 보다 효율적인 가스(즉 공기)의 흐름이 제공되고, 또한 공기를 흡입하기 위해 필요한 진공 압력이 감소된다. 흐름의 중앙에는 상대적으로 낮은 압력과 상대적으로 높은 속도를 가지는 공기의 평활하고 효과적인 층류가 제공되며, 흡입 공기의 온도가 감소된다. The gas flow reinforcement device according to the invention can be used for gas flow conduits except for exhaust conduits. For example, as shown in FIG. 5, the gas flow enhancer 80 may be arranged in an engine air intake 82. In this installation, the inlet 84 for the gas flow enhancer is open to the atmosphere, and the outlet 86 is attached to the engine intake. Since the pressure of the device at the outlet is reduced, a more efficient flow of gas (ie air) is provided to the engine 60, and the vacuum pressure required to intake the air is also reduced. The center of the flow is provided with a smooth and effective laminar flow of air having a relatively low pressure and a relatively high velocity, and the temperature of the intake air is reduced.

상기 기술된 하나 이상의 가스 흐름 보강장치는 터보차저 부스트(turbocharger boost)를 증가시키기 위하여 터보차저와 함께 사용될 수 있으며, 이에 따라 터보차저 웨이스트게이트(turbocharger wastegate)를 작동시킴 없이 상대적으로 높은 부스트가 형성될 수 있다. 이러한 형상은 도 6에 도시된다. 공지된 바와 같이, 터보차저(310)는 터빈(314)을 회전시키기 위하여 엔진(312)으로부터 배기 가스의 흐름을 이용하고 에어 펌프 또는 압축장치(compressor, 316)에 동력을 제공한다. 일반적으로 에어 펌프는 엔진 공기 흡입부(318)와 엔진의 흡입부 매니폴드(320) 사이에 위치되며, 실린더를 향하여 공기가 이동하도록 가압한다. 이에 따라 연소에 사용되는 공기의 양이 증가되고 엔진의 출력(power output)이 증가된다. 부스트를 추가적으로 개선시키기 위하여 터보차저 시스템은 엔진으로 유입되기 전 그리고 에어 펌프에 의해 압축된 후 흡입 공기를 냉각시키는 인터쿨러(intercooler, 322)를 포함할 수 있다. 이에 따라 상대적으로 냉각된 공기가 농후하기 때문에 엔진의 파워가 증가된다. 터보차저(310)는 엔진(312)의 배기 매니폴드(324)에 부착된다. 실린더로부터의 배기는 터빈(314)을 통과하며, 이에 따라 터빈이 회전한다. 터빈 날을 통과한 후, 배기가스는 터보 다운 파이프(326)를 통해 배출되고 엔진 배기 시스템(도시되지 않음)으로 안내된다. 터보차저는 웨이스트게이트(wastegate)(도시되지 않음)를 포함할 수 있으며, 상기 웨이스트게이트는 부스트 압력이 매우 높을 시 배기를 엔진 배기 시스템으로 직접적으로 유입시키고 터빈으로 우회시키는 내부 밸브이다. One or more of the gas flow enhancers described above can be used with a turbocharger to increase turbocharger boost, so that a relatively high boost can be formed without operating the turbocharger wastegate. Can be. This shape is shown in FIG. 6. As is known, the turbocharger 310 utilizes the flow of exhaust gas from the engine 312 to power the turbine 314 and powers the air pump or compressor 316. In general, the air pump is located between the engine air intake 318 and the intake manifold 320 of the engine and pressurizes the air to move towards the cylinder. This increases the amount of air used for combustion and increases the power output of the engine. To further improve the boost, the turbocharger system may include an intercooler 322 that cools the intake air before entering the engine and after being compressed by the air pump. This increases the power of the engine since the relatively cooled air is rich. Turbocharger 310 is attached to exhaust manifold 324 of engine 312. Exhaust from the cylinder passes through the turbine 314, whereby the turbine rotates. After passing through the turbine blades, the exhaust gas is exhausted through the turbo down pipe 326 and directed to an engine exhaust system (not shown). The turbocharger may comprise a wastegate (not shown), which is an internal valve that directs exhaust directly into the engine exhaust system and bypasses the turbine when the boost pressure is very high.

본 발명의 가스 흐름 보강장치는 성능을 개선시키기 위하여 터보차저와 함께 다양한 방법으로 사용될 수 있다. 상기 언급된 바와 같이, 하나 이상의 가스 흐름 보강장치는 엔진 배기 시스템과 연결될 수 있다(터보 다운 파이프(326)의 다운스트림). 이에 따라 터보차저의 터빈 부분을 통과하는 배기가스의 흐름이 개선될 것이다. 추가적으로 공기 흡입부(318)에 배열된 가스 흐름 보강장치(328)는 터보차 저(310)의 압축 장치 부분(316)으로의 공기의 흐름을 개선시키는데 도움이 된다. The gas flow enhancer of the present invention can be used in various ways with a turbocharger to improve performance. As mentioned above, one or more gas flow enhancers may be connected with the engine exhaust system (downstream of the turbo down pipe 326). This will improve the flow of exhaust gas through the turbine portion of the turbocharger. Additionally, the gas flow enhancer 328 arranged in the air intake 318 helps to improve the flow of air to the compression device portion 316 of the turbocharger 310.

추가적으로 하나 이상의 가스 흐름 보강장치(330)는 인터쿨러(322) 앞에 및/또는 뒤에서의 공기 라인(332)에 제공될 수 있다. 인터쿨러가 흡입 공기를 냉각시킴으로써 터부 부스트를 개선시키지만 인터쿨러 자체가 공기 흐름 경로에서 장애물로 개재되기 때문에 몇몇의 이점이 감소된다. 인터쿨러 앞 및/또는 뒤에 하나 이상의 가스 흐름 보강장치가 제공됨에 따라 인터쿨러에 제공되는 흐름 저하와 압력 하강을 상쇄시키는데 도움이 된다. Additionally one or more gas flow enhancers 330 may be provided in the air line 332 before and / or behind the intercooler 322. The intercooler improves the turbo boost by cooling the intake air, but some benefits are reduced because the intercooler itself is an obstacle in the air flow path. The provision of one or more gas flow enhancers in front of and / or behind the intercooler helps to offset the flow drop and pressure drop provided to the intercooler.

또한 본 발명에 따르는 가스 흐름 보강장치는 터보차저로의 가스의 흐름을 개선시키기 위하여 가스 터빈(314)의 유입구와 배기 매니폴드(324) 사이에 배치될 수 있다. 그러나 가능한 이러한 형상은 다수의 상황에서 실용적이지 못하다. 그럼에도 불구하고 도 6에 도시된 임의의 또는 모든 가스 흐름 보강장치를 제공함에 따라 터보차저 성능을 증가시키고 배압을 감소시키는데 도움이 된다. 이러한 장치들은 음압(negative pressure)을 제공하여 상대적으로 낮은 RPM에서 보다 신속하게 터보차저(310)는 스풀-업(spool-up)되고, 터보차저의 지연(lag)이 감소되며, 엔진 효율과 성능이 증가된다. The gas flow reinforcement device according to the invention may also be disposed between the inlet of the gas turbine 314 and the exhaust manifold 324 to improve the flow of gas to the turbocharger. However, this possible shape is not practical in many situations. Nevertheless, providing any or all of the gas flow enhancers shown in FIG. 6 helps to increase turbocharger performance and reduce back pressure. These devices provide negative pressure so that the turbocharger 310 spools up more quickly at relatively low RPM, the turbocharger lag is reduced, engine efficiency and performance Is increased.

터보차저 관련 시스템의 추가적인 대안의 특징을 도 6 및 도 11에 도시된다. 발명는 엔진 흡입부에서 특정의 반응 가스의 주입과 형성이 성능을 개선시킨다는 사실에 기초로 한다. 이러한 가스는 오존과 수소를 포함한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 흡입 시스템은 가스를 가스 흐름 보강장치(330)로, 즉 인터쿨러(322)의 다운스트림으로 주입하기 위한 인젝터 튜브(334)와 반응 가스를 발생시키기 위한 가스 제너레이터(332)를 포함할 수 있다. 도 11에서, 이러한 가스 흐름 보강장치 유닛은 도 9에서와 상반된 방향으로 도시되며, 공기 흐름(화살표 336으로 도시)은 좌측에서 우측으로 이동한다.Additional alternative features of the turbocharger related system are shown in FIGS. 6 and 11. The invention is based on the fact that the injection and formation of certain reactive gases at the engine intake improves performance. Such gases include ozone and hydrogen. As shown in FIG. 6, the intake system includes an injector tube 334 for injecting gas into the gas flow enhancer 330, ie downstream of the intercooler 322, and a gas generator 332 for generating reactant gas. ) May be included. In FIG. 11, this gas flow enhancer unit is shown in the opposite direction as in FIG. 9, and the air flow (shown by arrow 336) moves from left to right.

가스 제너레이터(332)는 가스 흐름 보강장치 유닛의 흡입부 단부로 인젝터 노즐(338)을 총해 주입하고 인젝터 튜브(334)를 통해 가스를 펌프하기 위한 펌프를 포함할 수 있다. 이러한 가스 제너레이터는 다양한 형태를 가질 수 있다. 한 실시예에서, 가스 제너레이터는 전기 아크를 이용하여 오존을 생성하기 위하여 고전압 저전류 Tesla 코일을 이용하는 오존 제너레이터일 수 있다. 오존 발생 장치는 널리 공지되어 사용된다. 오존을 흡입 공기와 혼합시킴에 따라 공기의 오존량이 증가되고, 이에 따라 연소가 개선된다. 상기 기술된 바와 같이 대안으로 가스 제너레이터는 물로부터 수소 가스를 생성하는 전기분해 유닛과 같은 수소 제너레이터일 수 있다. 수소를 흡입 공기로 주입은 추가적인 연료를 제공함으로써 연소효율 상승된다(boost combustion). 추가적으로 부스트는 수소 연소의 화학적 물질이 오직 물이기 때문에 오염을 발생시키지 않는다. The gas generator 332 may include a pump for totally injecting the injector nozzle 338 to the inlet end of the gas flow enhancer unit and for pumping gas through the injector tube 334. Such gas generators may have various forms. In one embodiment, the gas generator may be an ozone generator that uses a high voltage low current Tesla coil to generate ozone using an electric arc. Ozone generating devices are well known and used. Mixing ozone with intake air increases the amount of ozone in the air, thereby improving combustion. As described above, alternatively, the gas generator may be a hydrogen generator, such as an electrolysis unit that produces hydrogen gas from water. Injection of hydrogen into intake air boosts combustion efficiency by providing additional fuel. In addition, boost does not cause contamination because the chemical of hydrogen combustion is water only.

발명자는 한 실례에서 Volvo Detroit Series 500 HP 디젤 엔진에서 오직 인터쿨러의 다운스트림으로 가스 흐름 보강장치에 수소 주립 시스템을 장착하였다. 이러한 차량은 설치 전 6.4 mpg의 평균 연료가 절약되었으며, 장착 후 평균 8.8 mpg의 연료가 절약되었다. In one example, the inventors fitted a hydrogen state system to the gas flow enhancer downstream of the intercooler in a Volvo Detroit Series 500 HP diesel engine. These vehicles saved an average of 6.4 mpg of fuel before installation and an average of 8.8 mpg of fuel after installation.

도 11의 가스 흐름 보강장치(330)에 대한 대안의 형상이 제공된다. 예를 들어 가스 주입 튜브(334) 대신에 장치의 유입구 영역은 제조된 오존과 펌프된 오존 을 가지기보다 유입 가스 스트림 자체에서 오존을 직접적으로 형성하기 위하여 전기 아크를 생성하는 스파크 플러그(도 14의 스파크 플러그(102)와 유사) 또는 양극/음극 쌍(도 13에서 양극(96) 및 음극(98)과 유사)이 제공될 수 있다. 이러한 형상은 시스템으로 오존을 유입시키는데 장점이 되지만 형상이 상대적으로 단순하다.An alternative shape for the gas flow reinforcement 330 of FIG. 11 is provided. For example, instead of having a gas injection tube 334, the inlet region of the device is a spark plug that generates an electric arc to directly form ozone in the inlet gas stream itself rather than having ozone produced and pumped ozone (the spark in FIG. 14). Similar to plug 102) or a positive / negative pair (similar to positive electrode 96 and negative electrode 98 in FIG. 13). This shape has the advantage of introducing ozone into the system but is relatively simple in shape.

상기 언급되어진 장점에 따라서, 가스 흐름 보강장치는 그 외의 장점을 제공한다. 먼저, 배기 시스템은 머플러와 같이 소음을 감소시키지만 배플(baffle), 패킹 및 종래의 머플러로 알려진 그 외의 배압-유도 구조물이 이용되지는 않는다. 발명자에 따르면, 상기 언급된 바와 같이 가스 흐름 보강장치가 제공된 차량은 일반적으로 허용된 차량 소음 기준에 부합되기 위하여 종래의 머플러가 요구되지 않는다. 소음 감소는 장치에 제공되는 흐름에 있어서 일부 방해물로서 작용하는 것을 알려졌다. 특히, 연소기관으로부터의 소음은 각각의 실린더에서 폭발로부터 샤프한 유맥(sharp flow pulse)에 의해 발생된다. 그러나 분리된 와류(vortex)를 형성함으로써 가스 흐름 보강장치는 박동류(pulsatile flow)가 방지되며, 펄스가 전달하는 소음이 방지된다. 이에 따라 장치는 엔진 소음의 진동수가 효과적으로 낮아지며, 알아들을 수 있는 엔진 소음의 양이 효과적으로 감소된다. 추가적으로 도 2B에 도시된 바와 같이 오버래핑 외부 밴들이 제공됨에 따라 소음은 보다 더 감소된다.In accordance with the above mentioned advantages, the gas flow reinforcement device provides other advantages. First, the exhaust system reduces noise like a muffler but does not use baffles, packings and other back pressure-inducing structures known as conventional mufflers. According to the inventor, a vehicle provided with a gas flow reinforcement as mentioned above generally does not require a conventional muffler to meet the accepted vehicle noise standards. Noise reduction is known to act as some blockage in the flow provided to the device. In particular, the noise from the combustion engine is generated by sharp flow pulses from the explosion in each cylinder. However, by forming a separate vortex, the gas flow reinforcement prevents pulsatile flow and prevents noise transmitted by pulses. The device thus effectively lowers the frequency of engine noise and effectively reduces the amount of engine noise that can be heard. Additionally, noise is further reduced as overlapping outer vanes are provided, as shown in FIG. 2B.

발명자에 따르면, 가스 흐름 보강장치는 엔진 작동 온도를 감소시킨다. 배기 배압을 감소시킴으로써 보다 완전하게 연소되어 열에너지가 낮아지고, 운동에너지가 증가된다. 감소된 작동 온도는 엔진 부품과 윤활유의 효율 및 성능을 자연적으로 증가시키며, 이에 따라 엔진의 수명이 보다 길어진다. According to the inventor, the gas flow reinforcement reduces the engine operating temperature. By reducing the exhaust back pressure, it burns more completely, lowering thermal energy and increasing kinetic energy. Reduced operating temperatures naturally increase the efficiency and performance of engine parts and lubricants, resulting in longer engine life.

발명자에 따르면, 본 명세서에 공지된 바와 같이 도관 내에 가스의 배기 압력을 감소시키는 엔진 브리딩(breathing) 및 냉각 장치가 제공된다. 상기 장치는 엔진 또는 가스 유동이 형성되는 그 외의 영역으로 흡입 공기를 유입시키거나 엔진으로부터 흐름을 배기하기 위하여 사용될 수 있다. 상기 장치는 임의의 연소기관과 함께 사용될 수 있으며, 보다 완벽한 연소를 촉진시키고 엔진의 효율과 마력을 증가시키며, 배기가스 온도를 낮추고, 연비를 증가시키며, 방출(emission)을 감소시키고, 엔진과 윤활유의 수명을 증가시키고, 매연의 배출을 감소시키고, 엔진으로부터 증착된 카본을 제거하는데 도움이 된다. 또한 이러한 장치는 배기 소음의 진동수를 자연적으로 낮춤으로써 머플러와 같은 기능을 하고, 알아들을 수 있는 엔진 소음의 레벨을 효과적으로 낮춰준다. According to the inventor, an engine breathing and cooling device is provided which reduces the exhaust pressure of the gas in the conduit as is known herein. The device can be used to introduce intake air or to exhaust flow from the engine or elsewhere in which a gas flow is formed. The device can be used with any combustion engine and promotes more complete combustion, increases engine efficiency and horsepower, lowers exhaust gas temperature, increases fuel economy, reduces emissions, engines and lubricants It helps to increase the life of carbon dioxide, reduce the emission of soot, and remove the deposited carbon from the engine. These devices also act like mufflers by naturally lowering the frequency of exhaust noise, effectively lowering the level of audible engine noise.

상기 언급된 장치들은 본 발명의 본질에 따라 기술된다. 종래 기술의 당업자들은 청구항에 기초하여 본 발명의 사상과 본질로부터 벗어남이 없이 다수의 변형이 가능하다는 것은 자명하다.The above mentioned devices are described according to the nature of the present invention. It is apparent to those skilled in the art that many modifications are possible based on the claims without departing from the spirit and essence of the invention.

Claims (27)

연소기관용 가스 흐름 보강장치에 있어서, 상기 가스 흐름 보강장치는In the gas flow reinforcement device for a combustion engine, the gas flow reinforcement device a)유입 압력(inlet pressure)에서 가스 흐름 도관으로부터 가스의 유입 흐름을 수용하기 위한 유입구를 가지며 팽창 챔버를 둘러싸는 하우징을 포함하고,a) a housing surrounding the expansion chamber, the housing having an inlet for receiving an inlet flow of gas from the gas flow conduit at inlet pressure; b)가압된 가스의 외부 나선형 흐름을 형성하도록 구성되고 외측 주변 주위에서 팽창 챔버내에 배열된 복수의 외부 밴을 포함하며,b) a plurality of outer vanes configured to form an outer helical flow of pressurized gas and arranged in the expansion chamber around the outer periphery, c)중앙 부분에서 가스의 내부 나선형 흐름을 형성하도록 구성되고 중앙 부분에서의 팽창 챔버 내에 배열된 복수의 내부 밴을 포함하고, 상기 내부 나선형 흐름은 외부 나선형 흐름보다 높은 속도와 낮은 압력을 가지며,c) a plurality of inner vanes configured to form an inner helical flow of gas in the central portion and arranged in an expansion chamber in the central portion, the inner helical flow having a higher velocity and lower pressure than the outer helical flow, d)가스 흐름을 내부 밴들을 지나 흐르는 내부 흐름과 외부 밴들을 지나 흐르는 외부 흐름으로 분리시키도록 구성된, 외부 밴들과 내부 밴들 사이의 중앙 부분에 배열된 흐름 분리장치를 포함하고, d) a flow separator arranged in the central portion between the outer vanes and the inner vanes, configured to separate the gas stream into an inner stream flowing through the inner vans and an outer stream flowing through the outer vanes; e)유입 압력보다 작은 평균 압력을 가지는 배출 층류 프로파일(outer laminar flow profile)을 형성하기 위하여 내부 나선형 흐름과 외부 나선형 흐름을 결합시키도록 구성된 배출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 흐름 보강장치.e) a gas flow reinforcement device configured to combine the inner helical flow and the outer helical flow to form an outlet laminar flow profile having an average pressure less than the inlet pressure. 제 1 항에 있어서, 가스 흐름 도관은 연소기관의 배기 도관을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 흐름 보강장치.The gas flow reinforcement device of claim 1, wherein the gas flow conduit comprises an exhaust conduit of a combustion engine. 제 2 항에 있어서, 가스 흐름 보강장치는 머플러 대신에 배기 도관에 부착되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 가스 흐름 보강장치.3. The gas flow enhancer of claim 2, wherein the gas flow enhancer is configured to be attached to the exhaust conduit instead of the muffler. 제 1 항에 있어서, 가스 흐름 도관은 연소기관의 공기 흡입 도관을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 흐름 보강장치.The gas flow reinforcement device of claim 1, wherein the gas flow conduit comprises an air intake conduit of the combustion engine. 제 1 항에 있어서, 가스 흐름 도관은 연소기관의 터보차저 시스템과 연결되는 것을 특징으로 하는 가스 흐름 보강장치.The gas flow reinforcement device of claim 1, wherein the gas flow conduit is connected to a turbocharger system of the combustion engine. 제 5 항에 있어서, 가스 흐름 도관은 터보차저 시스템의 인터쿨러와 연결되는 것을 특징으로 하는 가스 흐름 보강장치.6. The gas flow reinforcement of claim 5, wherein the gas flow conduit is connected to an intercooler of the turbocharger system. 제 1 항에 있어서, 흐름 분리 장치는 팽창 챔버의 내부에 배열된 내부 실린더를 포함하고, 내부 밴들은 내부 실린더 내에 수용되는 것을 특징으로 하는 가스 흐름 보강장치.The gas flow reinforcement device of claim 1, wherein the flow separation device comprises an inner cylinder arranged inside the expansion chamber, and the inner vanes are received in the inner cylinder. 제 7 항에 있어서, 내부 밴들은 내부 실린더의 후방 변부에 인접하게 배열되고, 외부 밴들은 내부 실린더의 리딩 변부를 향하여 배열되는 것을 특징으로 하는 가스 흐름 보강장치.8. The gas flow reinforcement device of claim 7, wherein the inner vanes are arranged adjacent to the rear edge of the inner cylinder and the outer vanes are arranged toward the leading edge of the inner cylinder. 제 1 항에 있어서, 내부 밴들은 유입 가스 흐름의 방향에 대해 대략 30° 내지 55°의 각도로 배열되고, 외부 밴들은 유입 가스 흐름의 방향에 대해 대략 15° 내지 55°의 각도로 배열되는 것을 특징으로 하는 가스 흐름 보강장치.2. The inner vanes of claim 1, wherein the inner vanes are arranged at an angle of approximately 30 degrees to 55 degrees with respect to the direction of the inlet gas flow, and the outer vanes are arranged at an angle of approximately 15 degrees to 55 degrees with respect to the direction of the inlet gas flow. Gas flow reinforcement device characterized in that. 제 1 항에 있어서, 외부 밴들은 유입구와 배출구 사이의 거리에 대략 1/4인 팽창 챔버 내의 위치에 배열되는 것을 특징으로 하는 가스 흐름 보강장치.2. The gas flow reinforcement device of claim 1, wherein the outer vanes are arranged in a location in the expansion chamber that is approximately one quarter of the distance between the inlet and the outlet. 제 1 항에 있어서, 내부 밴들과 외부 밴들은 실질적으로 평면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 가스 흐름 보강장치.The gas flow reinforcement device of claim 1, wherein the inner vanes and the outer vanes are substantially planar. 제 1 항에 있어서, 가스의 나선형 흐름을 감소시키도록 구성되고, 배출구 내에 배열된 흐름 교정장치를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 흐름 보강장치.The gas flow reinforcement device of claim 1, further comprising a flow correction device configured to reduce the helical flow of gas and arranged in the outlet. 제 1 항에 있어서, 배출 층류 프로파일은 주변(periphery)을 향하는 것보다 배출구의 횡단면의 중앙 영역에서 낮은 압력과 높은 속도를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 흐름 보강장치.The gas flow reinforcement device of claim 1, wherein the discharge laminar flow profile comprises a lower pressure and a higher velocity in the central region of the cross section of the outlet than toward the periphery. 제 1 항에 있어서, 팽창 챔버는 유입구에 인접하게 위치된 발산 섹션, 배출구에 인접하게 위치된 수렴 섹션 및 발산 섹션과 수렴 섹션 사이의 원통형 섹션을 포함하고, 수렴 섹션과 발산 섹션은 상대적으로 큰 직경의 원통형 섹션과 상대적으로 작은 직경의 가스 흐름 도관 사이에 전이부가 제공되는 것을 특징으로 하는 가스 흐름 보강장치.2. The expansion chamber of claim 1 wherein the expansion chamber comprises a diverging section positioned adjacent the inlet, a converging section positioned adjacent the outlet and a cylindrical section between the diverging section and the converging section, wherein the converging section and the diverging section have a relatively large diameter. And a transition is provided between the cylindrical section of the gas flow conduit and the relatively small diameter gas flow conduit. 제 1 항에 있어서, 상기 가스 흐름 보강장치는The gas flow enhancer of claim 1, wherein a)제 2 팽창 챔버, b)복수의 제 2 외부 밴들, c)복수의 내부 밴들, d) 제 2 흐름 분리 장치 및 e)제 2 배출구를 추가적으로 포함하며,a) a second expansion chamber, b) a plurality of second outer vanes, c) a plurality of inner vanes, d) a second flow separation device and e) a second outlet, 상기 제 2 팽창 챔버는 팽창 챔버를 따라 하우징 내에 배열되고, 상기 복수의 제 2 외부 밴들은 가압된 가스의 제 2 외부 나선형 흐름을 형성하도록 구성되고 외측 주변 주위에서 제 2 팽창 챔버내에 배열되고, 상기 복수의 내부 밴들은 중앙 부분내에서 가스의 제 2 내부 나선형 흐름을 형성하도록 구성되며 중앙 부분에서 제 2 팽창 챔버내에 배열되고, 제 2 내부 나선형 흐름은 제 2 외부 나선형 흐름보다 높은 속도와 낮은 압력을 가지며, 상기 제 2 흐름 분리 장치는 가스 흐름을 내부 밴들을 지나 흐르는 제 2 내부 흐름과 외부 밴들을 지나 흐르는 제 2 외부 흐름으로 분리시키도록 구성되고 제 2 외부 밴들과 제 2 내부 밴들 사이에 배열되며, 상기 제 2 배출구는 유입 압력보다 낮은 평균 압력을 가지는 제 2 배출 층류 프로파일을 형성하기 위하여 제 2 내부 나선형 흐름과 제 2 외부 나선형 흐름을 결합시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 가스 흐름 보강장치.The second expansion chamber is arranged in the housing along the expansion chamber, the plurality of second outer vanes are configured to form a second outer helical flow of pressurized gas and are arranged in the second expansion chamber around the outer periphery, The plurality of inner vanes are configured to form a second inner helical flow of gas in the central portion and are arranged in the second expansion chamber in the central portion, the second inner helical flow having a higher velocity and lower pressure than the second outer helical flow. And the second flow separation device is configured to separate the gas flow into a second inner flow flowing through the inner vanes and a second outer flow flowing through the outer vanes and arranged between the second outer vanes and the second inner vanes. The second outlet is second internal to form a second outlet laminar flow profile having an average pressure lower than the inlet pressure. Gas flow, characterized in that the reinforcing apparatus is configured to combine the linear flow and the second external spiral flow. 제 1 항에 있어서, 반응 가스를 유입 흐름으로 안내하도록 구성되고 유입구 근처에 배열된 주입 노즐을 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 흐름 보강장치.The gas flow reinforcement device of claim 1, further comprising an injection nozzle configured to guide the reaction gas into the inlet flow and arranged near the inlet. 제 16 항에 있어서, 반응 가스는 오존 및 수소로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 가스 흐름 보강장치.17. The gas flow reinforcement device of claim 16, wherein the reaction gas is selected from the group consisting of ozone and hydrogen. 제 16 항에 있어서, 반응 가스와 가스 스트림을 전류로 노출시키도록 구성되고 주입 노즐의 다운스트림에 배열된 전극 장치를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 흐름 보강장치.17. The gas flow enhancer of claim 16, further comprising an electrode arrangement configured to expose the reactant gas and the gas stream with current and arranged downstream of the injection nozzle. 제 18 항에 있어서, 전극 장치는 배출구 근처에 배열되는 것을 특징으로 하는 가스 흐름 보강장치.19. The gas flow reinforcement device of claim 18, wherein the electrode device is arranged near the outlet. 제 18 항에 있어서, 전극 장치는 스파크 플러그 및 양극/음극 쌍으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 가스 흐름 보강장치.19. The gas flow reinforcement device of claim 18, wherein the electrode device is selected from the group consisting of spark plugs and anode / cathode pairs. 연소기관용 배기 시스템에 있어서, 상기 배기 시스템은In an exhaust system for a combustion engine, the exhaust system is a)엔진에 연결된 배기 파이프 및a) exhaust pipes connected to the engine and b)배기 파이프에 배열된 제 1 가스 흐름 보강장치를 포함하고, 상기 제 1 가스 흐름 보강장치는b) a first gas flow intensifier arranged in the exhaust pipe, the first gas flow intensifier ⅰ)유입 압력에서 배기 파이프로부터 배기가스의 유입 흐름을 수용하 기 위한 하우징,Iii) a housing for receiving the incoming flow of exhaust gases from the exhaust pipe at the inlet pressure, ⅱ)가스 흐름을 외부 흐름과 내부 흐름으로 분리시키고, 하우징 내의 중앙에 배열된 흐름 스플리터,Ii) separating the gas flow into an external flow and an internal flow, and having a centrally arranged flow splitter in the housing, ⅲ)외부 흐름의 나선형 흐름을 형성하고, 하우징과 흐름 스플리터 사 이에 방경 방향으로 배열된 복수의 외부 밴,Iii) a plurality of external vanes forming a spiral flow of external flow and arranged in a radial direction between the housing and the flow splitter, ⅳ)내부 나선형 흐름은 외부 나선형 흐름보다 낮은 압력과 높은 속도 를 가지며, 내부 흐름의 나선형 흐름을 형성하고 흐름 스플리터 내에 배열된 복수의 내부 밴 및Iii) the inner helical flow has a lower pressure and higher velocity than the outer helical flow, and includes a plurality of inner vans forming a spiral flow of the inner flow and arranged in the flow splitter; ⅴ)유입 압력보다 낮은 평균 압력을 가지는 층류 프로파일을 형성하 기 위하여 외부 나선형 흐름과 내부 나선형 흐름을 결합시키는 배출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.Iii) an exhaust system comprising an outlet for combining the outer helical flow and the inner helical flow to form a laminar flow profile having an average pressure lower than the inlet pressure. 제 21 항에 있어서, 배기 파이프에 배열된 제 2 가스 흐름 보강장치를 추가적으로 포함하고, 상기 제 2 가스 흐름 보강장치는22. The apparatus of claim 21, further comprising a second gas flow enhancer arranged in the exhaust pipe, wherein the second gas flow enhancer ⅰ)유입 압력에서 배기 파이프로부터 배기가스의 유입 흐름을 수용하기 위한 하우징,Iii) a housing for receiving the inflow of exhaust gas from the exhaust pipe at an inlet pressure, ⅱ)가스 흐름을 외부 흐름과 내부 흐름으로 분리시키도록 구성되고 하우징 내의 중앙에 배열된 흐름 스플리터,Ii) a flow splitter arranged centrally within the housing and configured to separate the gas flow into an external flow and an internal flow, ⅲ)외부 흐름의 나선형 흐름을 형성하도록 구성되고 흐름 스플리터와 하우징 사이에 반경 방향으로 배열된 복수의 외부 밴,Iii) a plurality of outer vanes configured to form a helical flow of outer flow and arranged radially between the flow splitter and the housing, ⅳ)내부 흐름의 나선형 흐름을 형성하도록 구성되고 흐름 스플리터내에 배열된 복수의 내부 밴을 포함하고, 내부 나선형 흐름은 외부 나선형 흐름보다 높은 속도와 낮은 압력을 가지며 및Iii) a plurality of inner vanes configured to form a helical flow of the inner flow and arranged in the flow splitter, wherein the inner helical flow has a higher speed and lower pressure than the outer helical flow; ⅴ)유입 압력보다 낮은 평균 압력을 가지는 층류 프로파일을 형성하기 위하여 내부 나선형 흐름과 외부 나선형 흐름을 결합시키기 위한 배출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.Iii) an exhaust system for combining the inner and outer helical flows to form a laminar flow profile having an average pressure lower than the inlet pressure. 제 22 항에 있어서, 제 2 가스 흐름 보강장치는 제 1 가스 흐름 보강장치보다 엔진에 인접한 위치에서 배기 파이프에 배열되는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.23. The exhaust system of claim 22 wherein the second gas flow reinforcement is arranged in the exhaust pipe at a position closer to the engine than the first gas flow reinforcement. 제 22 항에 있어서, 제 2 가스 흐름 보강장치는 제 1 가스 흐름 보강장치의 크기보다 작은 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.23. The exhaust system of claim 22 wherein the second gas flow enhancer has a size less than the size of the first gas flow enhancer. 제 21 항에 있어서, 제 1 가스 흐름 보강장치는 머플러 대신에 배기 파이프에 부착되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.22. The exhaust system of claim 21 wherein the first gas flow enhancer is configured to be attached to the exhaust pipe instead of the muffler. 연소기관용 배기 시스템에 있어서, 상기 배기 시스템은In an exhaust system for a combustion engine, the exhaust system is a)엔진에 연결된 배기 파이프 및a) exhaust pipes connected to the engine and b)배기 파이프에 배열된 제 1 가스 흐름 보강장치를 포함하고, 상기 제 1 가스 흐름 보강장치는b) a first gas flow intensifier arranged in the exhaust pipe, the first gas flow intensifier ⅰ)유입 압력에서 배기 파이프로부터 배기가스의 유입 흐름을 수용하 기 위한 중공 구조의 하우징,Iii) a hollow housing for receiving the incoming flow of exhaust gases from the exhaust pipe at the inlet pressure, ⅱ)외부 주변 주위에서 배기가스의 외부 나선형 흐름을 형성하도록 구성되고, 외부 주변 둘레에서 하우징 내에 배열된 복수의 외부 밴,Ii) a plurality of outer vans configured to form an outer helical flow of exhaust gas around the outer periphery and arranged in the housing around the outer periphery, ⅲ)내부 나선형 흐름은 외부 나선형 흐름보다 낮은 압력과 높은 속도 를 가지며, 중앙 부분에서 배기가스의 내부 나선형 흐름을 형성하도록 구성되고, 중앙 부분에서 하우징 내에 배열된 복수의 내부 밴 및Iii) the inner helical flow has a lower pressure and a higher velocity than the outer helical flow, and is configured to form an inner helical flow of exhaust gas in the central portion, the plurality of inner vans arranged in the housing in the central portion; ⅳ)유입 압력보다 낮은 평균 압력을 가지는 층류 프로파일을 형성하 기 위하여 외부 나선형 흐름과 내부 나선형 흐름을 결합시키는 배출구Iv) an outlet that combines the outer and inner helical flows to form a laminar flow profile with an average pressure lower than the inlet pressure. 를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.Exhaust system comprising a. 도관에서 가스의 흐름을 보강하기 위한 방법에 있어서, 상기 방법은A method for reinforcing a flow of gas in a conduit, the method comprising a)유입 압력을 가지는 가스를 유입구를 통해 챔버로 안내하는 단계,a) guiding a gas having an inlet pressure through the inlet to the chamber, b)챔버 내에서 외부 환형 흐름과 내부 흐름으로 가스의 흐름을 분리시키는 단계,b) separating the gas flow into an outer annular flow and an inner flow in the chamber, c)외부 환형 흐름이 챔버를 통해 축방향으로 흐르는 동안 외부 환형 흐름을 회전시키는 단계,c) rotating the outer annular flow while the outer annular flow flows axially through the chamber, d)내부 흐름이 챔버를 통해 축방향으로 흐르는 동안 내부 흐름을 회전시키는 단계를 포함하고, 내부 흐름은 외부 환형 흐름보다 높은 회전 속도와 낮은 압력을 가지며 및d) rotating the inner flow while the inner flow flows axially through the chamber, the inner flow having a higher rotational speed and lower pressure than the outer annular flow and e)유입 압력보다 낮은 평균 압력을 포함하는 층류 프로파일을 가지는 배출 흐름을 형성하기 위하여 외부 환형 흐름과 내부 흐름을 재결합시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 도관에서 가스의 흐름을 보강하기 위한 방법.e) recombining the outer annular flow and the inner flow to form an outlet flow having a laminar flow profile comprising an average pressure lower than the inlet pressure.
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