KR20090010309A

KR20090010309A - 고체형 연소촉진제

Info

Publication number: KR20090010309A
Application number: KR1020070073301A
Authority: KR
Inventors: 강응규
Original assignee: 강응규; 대양메카텍주식회사
Priority date: 2007-07-23
Filing date: 2007-07-23
Publication date: 2009-01-30

Abstract

본 발명은 고체형 연소촉진제에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 포졸라나(pozzolana) 58~83 wt%, 토르마린(tourmaline) 2~7 wt%, 음이온복합광물 15~35 wt%를 일정 크기 이하로 분쇄하고 소성한 뒤 디젤기관의 연료탱크에 투입하여 연료를 활성화함으로써 연료의 연소효율을 높여 출력을 높이고 유해성분의 배출을 감소시키는 디젤 연료의 고체형 연소촉진제이다.

포졸라나, 토르마린

Description

고체형 연소촉진제{Combustion promoting material of the solid type}

일반적으로 자동차의 내연기관은 그 사용하는 연료에 따라 휘발유를 연료로 사용하는 가솔린기관, 경유를 연료로 사용하는 디젤기관, 액화석유가스(LPG)를 연료로 사용하는 LPG 기관 등으로 나누어지는데 본 발명은 디젤기관의 연료인 경유에 첨가하여 사용할 수 있는 디젤 연료의 고체형 연소촉진제이다.

연소촉진제에 관해서는 많은 발명이 이루어지고 있으며 그중 실리카(SiO₂)와 알루미나(AL₂O₃)를 주성분으로 하는 세라믹 혼합물을 고형체로 형성하여 이를 액체 연료속에 투입하여 사용하는 것으로서는 대한민국 특허등록 제94-5199호와 같은 것이 있다.

이런 종래의 연소촉진제는 실리카(SiO₂)와 알루미나(AL₂O₃) 이외에도 산화토륨(ThO2), 산화우라늄(U3O3), 전 희토류 산화물(REO) 및 산화티타늄(TiO2) 등이 포함되어 있는데 실리카 및 알루미나는 일반적인 광물에 많이 포함되어 있음으로 용이하게 구할 수 있으나 나머지 산화토륨, 산화우라늄, 전 희토류 산화물 등은 구하기도 어려울 뿐만 아니라 가격도 고가여서 연소촉진제의 제조가 어렵고 가격이 비싸게 되는 문제가 있다.

본 발명은 제조가 용이하면서도 효과가 뛰어난 디젤기관의 고체형 연소촉진제를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 이산화규소(SiO2) 68.9 wt%, 산화알루미나(Al2O3) 17.6 wt%, 산화철(FeO3) 5.74 wt%, 산화마그네슘(MgO) 1.54 wt%, 산화칼륨(K2O) 1.66wt%, 산화칼슘(CaO) 0.36wt%, 산화타타늄(TiO2) 0.62 wt%, 산화망간(MnO) 0.03wt%로 조성된 포졸라나 58~83 wt%; 나트륨(Na) 2.53 wt%, 리튬(Li) 2.30 wt%, 철(Fe) 21.58 wt%, 마그네슘(Mg) 11.43 wt%, 알루미늄(Al) 17.86 wt%, 붕소(B) 3.51 wt%, 규소(Si) 17.69 wt%, 산소(O2) 22.70 wt%, 수소(H) 0.40 wt%로 조성된 토르마린 2~7 wt%; 칼슘(Ca) 40.7 wt%, 망간(Mn) 0.4 wt%, 마그네슘(Mg) 8.7 wt%, 철(Fe) 0.8 wt%, 알루미늄(Al) 14.63 wt%, 규소(Si) 33.4 wt%, 황(S) 1.37 wt%로 조성된 음이온복합광물 15~35wt%;를 일정 크기 이하로 분쇄하고 수분을 제거한 뒤 소성하여 연소촉진제를 제조한다.

본 발명에 의한 연소촉진제를 디젤기관의 연료탱크에 넣어서 사용해본 결과 최소 13.6%에서 최대 27.5%까지 연비가 상승함으로써 연료절감효과가 높으며, 차량 의 매연으로 주로 나오는 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC), 질소산화물(NOx) 및 황산화물(SOx) 등의 유해물질의 배출이 획기적으로 줄어든다.

상기한 성분으로 제조된 연소촉진제는 디젤기관의 연료탱크에 일정한 크기의 형태로 고정클립 등에 의해 부착되어 사용되는 것이 바람직하며, 경우에 따라 미세한 분말 형태로 투입될 수도 있다.

일반적인 자동차 디젤기관의 점화방식은 자연점화방식인 압축점화(착화)방식 을 사용하므로 연료가 쉽게 착화될 수 있도록 세탄가를 높이는 것이 연료의 연소효율을 높이는 방법인데, 경유(C₁₆H₁₈~C₁₈H₁₈)의 경우 연소시 필요한 산소의 수가 많아 불완전연소하여 일산화탄소(CO)나 탄화수소(HC) 등의 유해한 물질을 배출하기 쉬우므로 연료를 연소하기 쉽도록 미리 활성화시켜 연소효율을 높이는 방법이 있다.

본 발명은 연소시에 포졸라나의 성분 중 이산화규소(SiO₂) 및 산화알루미나(Al₂O₃)에 포함되어 있는 산소가 이온화되어 공기 중의 산소비율을 높여 산소를 오존(O₃)으로 만들고 원적외선의 발생량을 증가시킴으로써 탄소의 연소를 도와 연료의 연소효율을 높임과 동시에 불완전연소로 생기는 일산화탄소와 탄화수소 등의 유해물질의 발생을 줄인다.

또한, 계속적인 사용시 발생된 오존(O₃)이 실린더와 실린더벽 사이에 산화막을 형성하여 코팅되므로 그 간격(유격)이 최소화되어 실린더의 압축효율을 높여주어 연료의 연소효율을 높여준다.

더군다나, 포졸라나에서 발생되는 원적외선 방사에너지가 직접적이고 순간적인 열전달을 빠르게 하여, 산소와 연료와의 친화력을 높일 수가 있으며, 열전달시에는 오존과 동일한 작용으로 디젤기관의 연소를 촉진시킨다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예는 다음과 같다.

<실시예1>

실험차량은 2001년 12월식, 배기량 2476cc, 평균연비가 15.7km/ℓ이고, 경유차량인 현대스타렉스 장축3밴으로서, 차대번호는 KMFWVH7HP2U404513이고, 일반적인 도로주행을 하면서 유류사용량과 그에 따른 연비를 측정하였다.

구 분	월	총 주행거리(km)	유류사용량(ℓ)	연비(km/ℓ)	비 고
2006년	4월	4760.8	541	8.8	본 발명의 사용 전
2006년	5월	4216.8	502	8.4	본 발명의 사용 전
2007년	4월	3983.2	383	10.4	본 발명의 사용 후
2007년	5월	4280	428	10.0	본 발명의 사용 후

<표1> 실시예1의 실험결과표

위 <표1>과 같이 본 발명에 의한 연소촉진제를 연료통에 투입하여 사용한 결과 투입 전에는 평균 8.4~8.8km/ℓ 정도이던 연비가 투입 후 10.0~10.4km/ℓ 정도로 약 13.6~23.8% 정도 상승된 효과가 있는 것을 알 수 있다

<실시예2>

실험차량은 1999년 1월식, 배기량 2957cc, 평균연비가 16.1km/ℓ이고, 경유 차량인 기아자동차의 프레지오 차량으로서, 차대번호는 KN3HNS533XK003942이고, 일반적인 도로주행을 하면서 유류사용량과 그에 따른 연비를 측정하였다.

구 분	월	총 주행거리(km)	유류사용량(ℓ)	연비(km/ℓ)	비 고
2006년	4월	3596.4	444	8.1	본 발명의 사용 전
2006년	5월	4560	570	8.0	본 발명의 사용 전
2007년	4월	4947	485	10.2	본 발명의 사용 후
2007년	5월	4845	475	10.2	본 발명의 사용 후

<표2> 실시예2의 실험결과표

위 <표2>와 같이 본 발명에 의한 연소촉진제를 연료통에 투입하여 사용한 결과 투입 전에는 평균 8.0~8.1km/ℓ이던 연비가 투입 후 10.2km/ℓ 정도로 약 26~27.5% 상승한 효과가 있는 것을 알 수 있다.

<실시예 3>

실험차량은 2001년 4월식, 배기량 2902cc, 경유차량인 기아자동차의 카니발 차량으로서, 차대번호는 KNAMA75131S077099이고, 현주행거리가 102,246Km이다. 상기한 차량에 본 발명에 의한 연소촉진제를 투입하기 전과 투입하고 1주일 후에 배출되는 배기가스를 비교하였다.

실험방법은 Lug-Down 3모드(부하검사방법 : 차대동력계 상에서 자동차의 가속페달을 최대로 밟은 상태에서 최대출력의 정격회전수에서 1모드, 엔진정격회전수의 90%에서 2모드, 엔진정격회전수의 80%에서 3모드로 주행하면서 매연농도, 엔진회전수, 엔진최대출력을 측정하는 방법)로 매연검사를 하였다.

구 분	검사항목		허용기준	장착 전	장착 1주일 후	비 고
부 하 검 사	매 연	1모드	60%	45%	20%	25% 감소
		모드	60%	30%	18%	12% 감소
		3모드	60%	21%	17%	4% 감소
	최대출력		65ps	76ps		적합
	엔진회전수		+/-5%	3720rpm		적합

<표 3> 실시예3의 실험결과표

위 표 3에서와 같이 본 발명에 의한 연소촉진제를 연료통에 투입하여 사용한 결과 투입 전에는 배출가스의 매연이 1, 2, 3 모드에서 45%, 30%, 21%이던 매연이 장착 1주일 후 테스트해본 결과 20%, 18%, 17%로 각각 25%, 12%, 4%의 매연저감효과가 있었다.

즉, 자동차의 가속페달을 최대로 밟은 상태인 1모드에서 매연의 감소율이 최대로 높았다.

Claims

이산화규소(SiO₂) 68.9 wt%, 산화알루미나(Al₂O₃) 17.6 wt%, 산화철(FeO₃) 5.74 wt%, 산화마그네슘(MgO) 1.54 wt%, 산화칼륨(K₂O) 1.66wt%, 산화칼슘(CaO) 0.36wt%, 산화타타늄(TiO₂) 0.62 wt%, 산화망간(MnO) 0.03wt%로 조성된 포졸라나 60~90 wt%;

나트륨(Na) 2.53 wt%, 리튬(Li) 2.30 wt%, 철(Fe) 21.58 wt%, 마그네슘(Mg) 11.43 wt%, 알루미늄(Al) 17.86 wt%, 붕소(B) 3.51 wt%, 규소(Si) 17.69 wt%, 산소(O₂) 22.70 wt%, 수소(H) 0.40 wt%로 조성된 토르마린 2~12 wt%;

칼슘(Ca) 40.7 wt%, 망간(Mn) 0.4 wt%, 마그네슘(Mg) 8.7 wt%, 철(Fe) 0.8 wt%, 알루미늄(Al) 14.63 wt%, 규소(Si) 33.4 wt%, 황(S) 1.37 wt%로 조성된 음이온복합광물 8~28wt%;로 조성되어 있는 것이 특징인 고체형 연소촉진제
제 1항에 있어서,

상기 연소촉진제는 소정의 크기로 연료탱크 내에 부착되어 사용되는 것이 특징인 고체형 연소촉진제
제 1항에 있어서,

상기 연소촉진제는 미세한 분말 형태로 연료탱크 내에 투입되어 사용되는 것이 특징인 고체형 연소촉진제