KR20140096709A - 자동차의 배기유속증가장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 배기유속증가장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자동차의 진행에 의해 또한 배기관을 통해 배기되는 가스의 흐름에 의해 배기관 선단부 외부의 공기가 유도되고, 배기 가스의 흐름보다 빠른 외부 공기의 흐름에 의해 배기가스가 끌어 당겨져 신속히 배출되도록 하는 자동차의 배기유속증가장치에 관한 것이다.
본 발명은 자동차의 배기관(1)과 연결된 내관(11); 나선형 파이프로 이루어지면서 상기 내관(11) 내경에 인서트 고정되는 배기가스 와류발생기(12); 상기 내관(11)의 외측에 동심축을 가지며 간격을 두고 마련되어지되, 배기 방향 선단부가 내관(11)의 선단부 보다 길게 돌출된 외관(13); 나선형 파이프로 이루어지면서 상기 내관(11)과 외관(13) 사이에 인서트되어 상기 내관(11)에 대해 외관(13)을 고정시키되, 배기 방향 선단부가 내관(11) 보다는 길고 외관(13) 보다는 짧게 위치하는 외부공기 와류발생기(14);를 포함하여서 됨을 특징으로 한다.
본 발명은 배기관 선단부에 외부공기가 빠르게 진행하도록 유도하고, 상대적으로 빠른 외부공기의 흐름에 의해 배기가스가 끌어 당겨져 신속히 배출되도록 함으로써 연소효율을 극대화시키고, 배기가스와 외부공기가 각각 나선형의 경로를 통해 유도되도록 함으로써, 와류가 발생하여 배기가스와 외부공기의 흐르는 힘이 증대되도록 하여 상기와 같은 효과를 배가시키는 효과를 얻는다.

Description

자동차의 배기유속증가장치{EXHAUSE VELOCITY INCREASE DEVICE OF AUTOMOBILE}

본 발명은 자동차의 배기유속증가장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자동차의 진행에 의해 또한 배기관을 통해 배기되는 가스의 흐름에 의해 배기관 선단부 외부의 공기가 유도되고, 배기가스의 흐름보다 빠른 외부 공기의 흐름에 의해 배기가스가 끌어 당겨져 신속히 배출되도록 하는 구조가 간소하면서 일반 차량에 즉시 적용이 가능한 자동차의 배기유속증가장치에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차 엔진은 연료와 공기를 적절히 혼합하여서 엔진의 실린더로 유입시키고, 유입된 혼합공기를 점화시켜서 동력을 얻는 것으로 가솔린이나 디젤등을 주 연료로 사용하고 있다.

알려진 바와 같이 자동차 엔진은 분사되는 연료가 가솔린이나 디젤이든 간에 연료가 원활히 연소될 수 있도록 공기여과기에서 흡입된 공리를 필터로 정화한 후, 분사되는 연료와 자연혼합하여서 기화기나 분사기로 분사하여서 자동차가 움직일 수 있는 동력을 얻도록 하고 있다.

그러나 자동차 엔진의 출력은 엔진의 회전수와 배기량 및 실린더속의 혼합기체 압력에 비례하는 것이어서 배기량과 엔진의 회전수가 정해진 상태에서 출력을 향상시키기 위해서는 혼합기체의 압력을 높여야 하며, 혼합기체의 압력을 높이기 위해서 공기 흡입도를 증가시켜야 하며, 연소효율을 높이기 위해서는 배기가스의 배출을 신속히 유도하여야 한다.

특히, 최근에는 배기가스의 신속한 배출을 유도하는 장치 및 구조가 다수 소개되고 있는데, 이 중 국내실용신안등록 제 439448호(자동차용 배기관 ; 2007년07월24일)는 일측에 소음기(20)가 부착되고 엔진(30)과 연통된 통상의 배기관 본체(10)를 구성함에 있어서, 배기관 본체(10)의 외주연에는 상호 대각선으로 교차 되는 홈(12)을 일정 간격으로 연속 구성하고 이 홈(12) 사이에는 표면이 완만한 볼록면(13)을 상하좌우로 연속 구성하는 한편, 배기관 본체(10) 내주연의 상기 홈(12)과 볼록면(13)의 내면은 돌출부(12')와 오목면(13')으로 연속 형성되게 한 구조를 특징으로 하고 있다.

상기 종래의 선행 기술은 기존의 자동차 배기관의 구조를 크게 바꾸지 않고 부가적인 구성없이 현재의 자동차 배기관을 성형롤 등에 의해 약간의 변형을 가하여 줌으로써, 견고성이 향상되고 소음이 감소 되는 홈과 볼록면 그리고 돌출부와 오목면의 구조를 제공한다.

이를 통해, 좁은 간격으로 상호 대각선으로 교차 되는 홈(12)과 볼록면(13)이 연속적으로 배열된 구성적 특징으로 인하여 그 인장 강도가 강화되고, 동시에 외부의 충격에 효과적으로 대응함으로써 배기관 본체(10)의 원형을 장기간 유지하는 한편, 배기관 본체(10) 내주연에 상하좌우로 연속 구성된 돌출부(12')와 오목면(13')의 파상형 구조에 의해 소음기(20)에 의해 감소된 소음이 더욱 감소 되어 소음 환경의 개선에도 크게 기여할 수 있었다.

그러나, 배기가스의 배기 경로 즉 배기관이 길다 보니, 배기관 배출 선단부로 갈수록 배기 압력이 저하되어, 배기가 신속히 이루어지지 못하는 문제점이 있다.

이 밖에도, 국내특허공개 제10-2012-0083136호(배기 활성화를 위한 자동차용 서브 머플러 : 2011년 1월 17일)를 비롯하여 상기 선등록 기술과 유사한 구조를 갖는 기술들이 다수 소개되었으나, 이들 역시 상기와 같은 문제점을 가지고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로, 자동차의 진행에 의해 또한 배기관을 통해 배기되는 가스의 흐름에 의해 배기관 선단부 외부의 공기가 유도되고, 배기가스의 흐름보다 빠른 외부 공기의 흐름에 의해 배기가스가 끌어 당겨져 신속히 배출되도록 하는 구조가 간소하면서 일반 차량에 즉시 적용이 가능한 자동차의 배기유속증가장치 제공하는데 목적을 두고 있다.

상기와 같은 목적 달성을 위한 본 발명은 자동차의 배기관(1)과 연결된 내관(11); 나선형 파이프로 이루어지면서 상기 내관(11) 내경에 인서트 고정되는 배기가스 와류발생기(12); 상기 내관(11)의 외측에 동심축을 가지며 간격을 두고 마련되어지되, 배기 방향 선단부가 내관(11)의 선단부 보다 길게 돌출된 외관(13); 나선형 파이프로 이루어지면서 상기 내관(11)과 외관(13) 사이에 인서트되어 상기 내관(11)에 대해 외관(13)을 고정시키되, 배기 방향 선단부가 내관(11) 보다는 길고 외관(13) 보다는 짧게 위치하는 외부공기 와류발생기(14);를 포함하여서 됨을 특징으로 한다.

상기와 같은 과제해결수단에 의한 본 발명은 자동차의 진행에 의해 또한 배기관을 통해 배기되는 가스의 흐름에 의해 배기관 선단부 외부의 공기가 유도되고, 배기 가스의 흐름보다 빠른 외부 공기의 흐름에 의해 배기가스가 끌어 당겨져 신속히 배출되도록 함으로써, 연소효율을 극대화시키는 효과를 얻는다.

또한, 본 발명은 배기가스와 외부공기가 각각 나선형의 경로를 통해 유도되도록 함으로써, 와류가 발생하여 배기가스와 외부공기의 흐르는 힘이 증대되도록 하여 상기와 같은 효과를 배가시키는 효과를 얻는다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 구성을 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 구성을 좀 더 구체적으로 도시한 분리 사시도.
도 3 및 도 4는 본 발명의 나선 형성 구조 및 그에 따른 배기가스와 외부공기의 흐름을 도시한 정면도.
도 5는 본 발명의 설치 상태를 도시한 분리사시도.
도 6은 본 발명의 작용을 도시한 측 단면도.
도 7은 본 발명의 다른실시예의 구성을 도시한 분리사시도.

이와 같이 제시한 첨부 도면을 참고로 하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명은 첨부 도면 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 자동차의 배기관(1)과 연결된 내관(11); 나선형 파이프로 이루어지면서 상기 내관(11) 내경에 인서트 고정되는 배기가스 와류발생기(12); 상기 내관(11)의 외측에 동심축을 가지며 간격을 두고 마련되어지되, 배기 방향 선단부가 내관(11)의 선단부 보다 길게 돌출된 외관(13); 나선형 파이프로 이루어지면서 상기 내관(11)과 외관(13) 사이에 인서트되어 상기 내관(11)에 대해 외관(13)을 고정시키되, 배기 방향 선단부가 내관(11) 보다는 길고 외관(13) 보다는 짧게 위치하는 외부공기 와류발생기(14);를 포함하여서 될 수 있다.

여기서, 본 발명 중 상기 내관(11)은 배기관(1)과 연결되는 단부는 절결된 슬릿이 형성되어, 배기관(1)과 끼움 결합되어질 때 탄성력을 제공할 수도 있고, 나사 결합이 이루어지는 구멍(장공)을 제공할 수도 있다.

한편, 본 발명 중 상기 배기가스 와류발생기(12)는 나선형으로 된 파이프로서, 파이프 단면이 3개 이상의 굴곡진 형태로 이루어지고, 굴곡진 부분이 나선형으로 꼬여서 된 것일 수 있다. 상기 배기가스 와류발생기(12)는 일 실시예적으로 단면이 세 잎 클로버 형태로 이루어질 수 있다.

부연 설명하자면, 상기 배기가스 와류발생기(12)는 동 등분된 간격의 나선형을 유지하면서 완만하게 비틀린 호 형태로 만곡진 돌기들과 상기 각 돌기들 사이에 오목하게 나선상태로 비틀려서 내외부에 각각 와류통로가 형성된 강관일 수 있다.

이때, 상기 배기가스 와류발생기(12)는 내관(11)의 내경에 강제로 끼워져서 유동 불가능하게 고정될 수도 있고, 그 상태로 또는 미세한 간격을 두고 끼워진 상태로 용접을 통해 고정될 수도 있다.

또 한편, 본 발명 중 상기 외관(13)은 내관(11) 보다 직경이 큰 원통체로서, 일측 단은 내관(11)의 중간 부분에 위치하고, 배기 방향 선단부인 타측 단은 내관(11)의 선단부 보다 길게 돌출된 것일 수 있다.

또 한편, 본 발명 중 상기 외부공기 와류발생기(14)는 나선형으로 된 파이프로서, 파이프 단면이 6개 이상의 삼각형 돌기 형태로 이루어지고, 6개의 삼각형 돌기 부분이 나선형으로 꼬여서 된 것일 수 있다. 즉, 상기 외부공기 와류발생기(14)는 일 실시예적으로 단면이 별 모양으로 이루어질 수 있다.

부연 설명하자면, 상기 외부공기 와류발생기(14)는 동 등분된 간격의 나선형을 유지하면서 완만하게 비틀린 삼각 돌기들과 상기 각 삼각돌기들 사이에 오목하게 나선상태로 비틀려서 내외부에 각각 와류통로가 형성된 관체일 수 있다.

이때, 상기 외부공기 와류발생기(14)는 내측에 상기 내관(11)이 위치하고, 외측에 상기 외관(13)이 위치한 상태에서 용접을 통해 고정될 수 있다.

상기와 같은 본 발명은 첨부 도면 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 배기가스 와류발생기(12)와 외부공기 와류발생기(14)의 나선 방향이 동일 방향일 수도 있고, 역방향일 수도 있다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명은 처부 도면 도 5에 도시된 바와 같이, 자동차 배기관(1)의 배기 선단부에 결합된다.

이와 같이 결합된 상태에서, 상기 배기관(1)을 통해 배기가스가 배출되면, 상기 배기관(1)의 배출단에 결합된 본 발명인 자동차의 배기유속증가장치(10)로 유도된다.

상기, 자동차의 배기유속증가장치(10)는 자동차의 배기관(1)과 연결된 내관(11)과, 나선형 파이프로 이루어지면서 상기 내관(11) 내경에 인서트 고정되는 배기가스 와류발생기(12)와, 상기 내관(11)의 외측에 동심축을 가지며 간격을 두고 마련되어지되, 배기 방향 선단부가 내관(11)의 선단부 보다 길게 돌출된 외관(13) 및 나선형 파이프로 이루어지면서 상기 내관(11)과 외관(13) 사이에 인서트되어 상기 내관(11)에 대해 외관(13)을 고정시키되, 배기 방향 선단부가 내관(11) 보다는 길고 외관(13) 보다는 짧게 위치하는 외부공기 와류발생기(14)를 포함하여서 구성된다.

이와 같이 구성된 본 발명인 자동차의 배기유속증가장치(10)는 상기 내관(11)의 내경에 배기가스 와류발생기(12)가 인서트되어 있어, 결국 배기관(1)을 통해 유도된 배기가스는 내관(11)과 배기가스 와류발생기(12) 사이와 배기가스 와류발생기(12) 내측 2개의 공간으로 유도된다.

이때, 상기 배기가스 와류발생기(12)는 자체의 나선형 와류통로 이외에 내관(1) 사이에도 다른 와류통로가 전술한 바와 같이 형성됨으로써, 결국 내관(11) 내측에 2개의 경로로 와류통로가 형성된다.

본 발명은 이러한 와류통로들에 의해, 상기 배기관(1)을 통해 배출되는 배기가스가 배기관(1) 배출단에 결합된 상기 내관(11)과 배기가스 와류발생기(12)에 형성된 와류통로를 통해 배출되는 과정에서 왕성한 와류현상에 의해 유속이 급속히 증가되면서 매우 빠른 속도로 연소가스가 배출된다.

즉, 상기 내관(1) 내에 조립 설치되는 배기가스 와류발생기(12)에 의해 완만한 유선형으로 비틀린 형태의 와류통로들이 나란히 형성된 것이어서, 배기관(1) 통해 유입된 연소된 배기가스가 와류통로를 따라 강력한 회호리를 일으키며 통과함에 따라 그 속도에 가속력이 붙어 더욱 빠른 유속으로 진행 배출된다.

이렇게 배기관(1)에 유입된 연소가스의 유속을 좀더 빠르게 진행되도록 함으로써, 연소가스의 배출작용이 원활하게 이루어져 엔진 내부에 정체되는 것을 방지하여 전체적인 엔진출력을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 연료의 연소율을 높여 완전 연소화 되도록 하여 연료를 절감할 수도 있는 것이다.

이와 같이, 연소가스의 왕성한 배출로 연소가스가 엔진 내부에 정체되지 않으므로, 연소가스에 혼합된 불순물에 의해 엔진 내부에 찌든 때 등이 적층되지 않게 되어, 엔진의 원활한 구동을 도모하고, 연료의 연소력을 향상시켜 출력을 높일 뿐만 아니라 연료의 완전연소를 이룰 수 있어 불완전연소로 인해 발생되는 연소가스량까지 줄이게 되는 것이다.

상기와 같이 배기가스가 내관(11)과 배기가스 와류발생기(12)를 거치면서 배기 되더라도 배기관(1)의 길이 자체가 길어 배출단 즉 종단에서는 배기가스의 배출력이 현저히 저하되기 마련이다.

이때, 본 발명은 내관(11) 외부에 외관(13)과 외부공기 와류발생기(14)가 마련되어 있어, 베르누이의 원리(Bernoulli's theorem)와 코안다 효과(Coanda Effect)에 의해 배기가스를 강제로 끌어당겨 배출시키므로, 신속한 배기가 이루어지게 된다.

이를 좀더 구체적으로 설명하자면, 본 발명은 상기 외관(13)이 내관(11)의 외측에 동심축을 가지며 간격을 두고 마련되어지되, 배기 방향 선단부가 내관(11)의 선단부 보다 길게 돌출되고, 상기 외부공기 와류발생기(14)는 나선형 파이프로 이루어지면서 상기 내관(11)과 외관(13) 사이에 인서트되어 상기 내관(11)에 대해 외관(13)을 고정시키되, 배기 방향 선단부가 내관(11) 보다는 길고 외관(13) 보다는 짧게 위치한다.

이와 같이 되면, 내관(11)을 통해 배기되는 배기가스의 흐름에 의해, 또한 자동차 자체가 주행하는 것에 의해, 상기 외관(13) 및 외부공기 와류발생기(14)를 통하여 외부공기가 흐르게 된다.

이때, 상기 외관(13) 및 외부공기 와류발생기(14)를 통하여 흐르는 외부공기는 배기가스의 배출력에 비해 상대적으로 유속이 높으며, 이러한 높은 유속에 의해 배기가스가 이끌려서 신속히 배출된다.

참고로, 상기의 코안다 효과는 간단히 말하면 유체가 흐르면서 앞으로 흐르게 될 방향이 어떻게 될 것인지를 아는 것이다. 만약 곡관을 흐른다면 유체는 곡관을 따라서 흐르게 된다. 유체는 자기의 에너지가 가장 덜 소비되는 쪽으로 흐르는데 이를 코안다 효과라고 합니다. 즉 유체는 자기가 앞으로 흐르게 되는 경로를 정확하게 파악하고 그에 따라서 흐르게 되는 것입니다.

또한, 상기의 베르누이의 원리는 유체의 에너지는 보존이 되어야 한다는 것이다. 볼록한 경우는 유체는 가속을 하고 오목한 경우는 유체는 감속하게 된다. 볼록한 경우는 멀리 돌아서 진행해야되고 그냥 평평한 경우는 직진으로 진행해야 하므로, 둘이 만나려면 볼록한 쪽이 속도가 빨라야 한다. 즉, 속도가 빠른 경우는 압력이 낮아지고 늦은 쪽이 상대적으로 압력이 높아진다.

따라서, 유체의 흐름이 빠른(압력이 낮음) 상기 외관(13)을 통해 진행하는 외부공기의 속도에 맞추기 위해서는 상대적으로 유체의 흐름이 느린(압력이 높음) 상기 내관(11)으로 배출되는 배기가스의 흐름이 빨라져야 하고, 이에 따라서 내관(11)을 통해 배출되는 배기가스의 속도가 빨라져 신속한 배출이 이루어지게 된다.

특히, 본 발명에서는 내관(11)의 선단부 보다 외부공기 와류발생기(14)가 더 길게 돌출되고, 외부공기 와류발생기(14)의 선단부 보다 외관(13)이 더 길게 돌출되어 있어, 적어도 내관(11)에서 배출되는 배기가스가 외부공기 와류발생기(14)와 외관(13)부분으로 퍼지면서 진행하는 거리가 길어지고, 그에 따라 외관(13) 및 외부공기 와류발생기(14)를 통해 진행하는 외부공기의 유속과 대등한 유속이 되기 위해 빨라지게 된다.

또한, 본 발명에서는 상기 외부공기 와류발생기(14) 역시 나선형으로 이루어져 있어, 전술한 배기가스 와류발생기(12)와 같이, 와류현상에 의해 유속이 급속히 증가되면서 매우 빠른 속도로 외부공기가 외관(13)을 거쳐 진행하게 되므로, 상기와 같은 배기가스의 신속한 배출이 배가된다.

이와 같이 되는 본 발명은 자동차의 진행에 의해 또한 배기관을 통해 배기되는 가스의 흐름에 의해 배기관 선단부 외부의 공기가 유도되고, 배기 가스의 흐름보다 빠른 외부 공기의 흐름에 의해 배기가스가 끌어 당겨져 신속히 배출되도록 함으로써 연소효율을 극대화시킨다.

또한, 본 발명은 배기가스와 외부공기가 각각 나선형의 경로를 통해 유도되도록 함으로써, 와류가 발생하여 배기가스와 외부공기의 흐르는 힘이 증대되도록 하여 상기와 같은 효과를 배가시킨다.

또한, 상기와 같은 기능을 수행하는 본 발명인 자동차의 배기유속증가장치(10)는 구조가 간소하고 통상의 자동차 배기관(1)에 착탈이 가능하므로 제조성 및 호환성에서 장점을 가진다.

끝으로, 본 발명은 첨부 도면 도 7에 도시된 바와 같이, 자동차의 배기관(1)과 연결된 내관(11); 나선형 파이프로 이루어지면서 상기 내관(11) 내경에 인서트 고정되는 배기가스 와류발생기(12);로 이루어지되, 상기 배기가스 와류발생기(12)는 내관(11)의 일측 단부분에서 타측 단부분에 이르는 내주면에 2개 이상 6개 이하의 나선형 와류편이 마련된 것일 수 있다.

이때, 상기 배기가스 와류발생기(12)는 내관(11)에 용접을 통해 고정되어 일체로 형성된 것일 수도 있고 내관(11)이 포밍되면서 동일체로 형성된 것일 수도 있다.

이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 예를 들어, 본 발명은 자동차의 배기관(1)에 착탈 가능한 것으로 예시하였으나, 배기관(1)의 선단부 자체를 본 발명의 구조로 적용할 수도 있다.

그 밖에도, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

10 : 자동차의 배기유속증가장치 11 : 내관
12 : 배기가스 와류발생기 13 : 외관
14 : 외부공기 와류발생기 1 : 배기관

Claims (2)

1. 자동차의 배기관(1)과 연결된 내관(11);
   나선형 파이프로 이루어지면서 상기 내관(11) 내경에 인서트 고정되는 배기가스 와류발생기(12);
   상기 내관(11)의 외측에 동심축을 가지며 간격을 두고 마련되어지되, 배기 방향 선단부가 내관(11)의 선단부 보다 길게 돌출된 외관(13);
   나선형 파이프로 이루어지면서 상기 내관(11)과 외관(13) 사이에 인서트되어 상기 내관(11)에 대해 외관(13)을 고정시키되, 배기 방향 선단부가 내관(11) 보다는 길고 외관(13) 보다는 짧게 위치하는 외부공기 와류발생기(14);
   를 포함하여서 됨을 특징으로 하는 자동차의 배기유속증가장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 배기가스 와류발생기(12)는 나선형으로 된 파이프로서, 파이프 단면이 3개 이상의 굴곡진 형태로 이루어지고, 굴곡진 부분이 나선형으로 꼬여서 된 것 또는 상기 내관(11)의 일측 단부분에서 타측 단부분에 이르는 내주면에 2개 이상 6개 이하의 나선형 와류편이 마련된 것 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 자동차의 배기유속증가장치.

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