KR20150118437A - 내연기관의 연소효율 향상장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내연기관으로 공급되는 흡입공기의 원활한 공급 및 회전력에 의한 연소효율 향상과 더불어 역류공기와 소음을 방지할 수 있는 내연기관의 연소효율 향상장치에 관한 것으로, 전방으로 흡기공기가 흡입되는 제1 흡입부와 상기 제1 흡입부의 반대방향에 형성되며 제1 흡입부의 직경 보다 작은 직경으로 이루어진 제1 배출부로 구성되어 있으며, 내측으로는 제1 흡입부로 흡입된 흡입공기가 이동할 수 있는 제1 유입홀이 형성되어 있는 사다리꼴 단면 형상의 제1 중공체와; 상기 제1 중공체의 제1 배출부가 형성된 단에 일체형으로 형성되어 있는 제2 흡입부와, 상기 제2 흡입부의 반대방향에 형성되며, 제2 흡입부의 직경 보다 작은 직경으로 이루어진 제2 배출부로 구성되어 있으며, 내측으로는 제2 흡입부로 흡입된 흡입공기가 이동할 수 있는 제2 유입홀이 형성되어 있는 사다리꼴 단면 형상의 제2 중공체와; 상기 제1 중공체 외측에서 제2 중공체 외측까지 연장되어 형성되어 있으며, 일정 각도로 휘어져 있는 날개부;로 구성되어, 제1, 2 중공체 및 날개부를 통해 흡기관 내로 이동하는 흡기공기의 와류 형성과 더불어 이동속도 향상에 따른 내연기관으로 다량의 흡입공기를 공급하여 내연기관 내에서 연료와 흡입공기의 원활한 혼합 및 다량의 흡입공기 공급에 따른 연소효율을 향상시킬 수 있고, 제1, 2 중공체 및 공간부를 통해 내연기관 내에서 역류하는 역류공기 및 소음이 흡기관의 입구 측으로 이동하는 것을 방지하여 흡입공기의 원활한 이동 및 연소효율성과 더불어 소음을 줄일 수 있으며, 제1, 2 중공체 및 공간부 표면에 딤플을 형성해 흡입공기와의 저항을 줄여 흡입공기의 이동속도 저하현상을 방지할 수 있는 내연기관의 연소효율 향상장치를 제공한다.

Description

내연기관의 연소효율 향상장치{Aparatus for Increase Combustion Efficiency}

본 발명은 내연기관으로 공급되는 흡입공기의 원활한 공급 및 회전력에 의한 연소효율 향상과 더불어 역류공기와 소음을 방지할 수 있는 내연기관의 연소효율 향상장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는, 제1, 2 중공체 및 날개부를 통해 흡기관 내로 이동하는 흡기공기의 와류 형성과 더불어 이동속도 향상에 따른 내연기관으로 다량의 흡입공기를 공급하여 내연기관 내에서 연료와 흡입공기의 원활한 혼합 및 다량의 흡입공기 공급에 따른 연소효율을 향상시킬 수 있고, 제1, 2 중공체 및 공간부를 통해 내연기관 내에서 역류하는 역류공기 및 소음이 흡기관의 입구 측으로 이동하는 것을 방지하여 흡입공기의 원활한 이동 및 연소효율성과 더불어 소음을 줄일 수 있으며, 제1, 2 중공체 및 공간부 표면에 딤플을 형성해 흡입공기와의 저항을 줄여 흡입공기의 이동속도 저하현상을 방지할 수 있는 내연기관의 연소효율 향상장치에 관한 것이다.

자동차 엔진은 연료와 공기를 적절히 혼합하여 엔진의 실린더 내부로 유입시키고, 유입된 혼합공기를 점화시켜서 동력을 얻는 것으로 가솔린이나 경유 등을 주 연료로 사용하고 있다.

일반적으로 잘 알려진 바와 같이 자동차 엔진은 분사되는 연료가 가솔린이나 경유이든 간에 연료가 원활히 연소할 수 있도록 공기여과기에서 흡입된 공기를 필터로 정화한 후, 기화기나 분사기로 분사되는 연료와 자연 혼합하여 폭발시켜서 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 공기흡입도를 증가시켜야 하는 것이므로 이미 상용화되어서 널리 알려져 있는 기술 구성이다.

그리고 기존의 개발된 엔진들은 연료의 원활한 연소를 위하여 연료와 공기의 완전한 혼합이 이루어지지 못하는 단점이 있었고, 아울러 엔진의 산소공급량이 부족하여 분사연료의 불완전 연소가 발생하고, 나아가서 엔진의 수명을 단축 시키거나 연료의 과소비와 매연이 다량 발생하여 대기를 오염시키는 등 여러 가지 문제점이 있었다.

그러므로 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 종래와 같은 엔진의 출력을 향상시키기 위한 장치로서, 흡입 및 배기메니홀드의 입구에 공기와류장치를 설치하여서 에어크리너에 복수개의 후렉시블한 안내판을 중앙부에서 외측의 방사상으로 형성한 엔진의 흡기 및 배기와류장치가 개발되어 있다.

그러나 위와 같은 구조는, 엔진의 흡기 및 배기의 와류장치에서 와류현상은 공기정화기에서 흡입밸브까지 흡기메니홀드 상에서 혼합가스가 더 잘 혼합될 수 있으나 실린더 피스톤의 왕복에 의하여 공기가 흡입되므로 실린더 압력은 더 높일 수 없으며, 같은 량의 공기가 와류장치를 통과할 때 와류장치에 의한 단면적이 적어져 있으므로 단면적이 적어진 부분에서의 유속은 빨라지게 되므로 그 부분을 통과한 유속은 이전속도와 같게 되어서 와류장치의 마찰에너지를 감안하면 실린더 속으로 유입되는 공기량은 증가할 수 없는 것이다.

그리고 또 다른 종래 기술의 일례로서, 엔진의 흡기에 있어서 엔진의 부압에 의하여 흡입되는 공기가 안내부재에 부딪쳐서 와류되게 하면 단위시간의 이송속도가 증가하면서 엔진의 실린더 내로 공기가 공급되어 연소효율을 향상시켜 엔진의 출력을 높이기 위한 과급장치들의 선행기술로 미국특허 제2,017,043호, 제3,877,907호, 제4,962,642호와, 일본 공개특허 공고번호 소58-13122호, 국내실용신안공보 공고번호 76-1369호, 국내공개실용신안 공개번호 제85-1789호, 국내 공개실용신안 공개번호 제85-5029호 등이 알려져 있다.

그러나 이러한 과급장치들은 엔진 시동 시 자연적으로 흡입되는 공기량 이외에는 대기의 공기를 더 많이 실린더 내로 강제 흡입하는 강제 흡입력이 없어서 엔진의 출력이 현저하게 증대되는 효과를 기대할 수 없었다.

그리고 엔진에서는 차량의 출발 및 가속 시 큰 힘이 필요하기 때문에 연료공급을 많이하기 위해서는 연료공급계통의 가속페달을 깊게 밟아 연료의 공급을 높이도록 하고 있으나, 그에 따라 연소공기가 비례적으로 충분히 공급되지 못하여서 폭발 시 완전연소되지 않은 상태로 연소가스가 많이 방출되므로 대기를 오염시키는 것이다.

또한, 강제 흡입력을 이용한 엔진출력향상장치로서, 배기압에 의한 회전날개 회전력을 이용한 흡기 강제압력방식인 터보차저(Turbo-charger)가 개발되어 있으나 엔진의 회전이 중, 저속에서는 오히려 출력을 저하시키는 작용을 하므로 고속주행이나 고속회전시에만 사용하고 있는 것이다.

통상의 엔진이 1분당 3,000~6,000rpm으로 회전할 때 흡, 배기식 과급장치의 1분당 회전속도는 60,000~120,000rpm으로 동작하여 회전 관성에 의한 자연공기 강제압축으로 고속영역에서만 출력을 얻을 수 있었다.

그리고 전동모터를 이용한 자연공기 압축방식으로서, 일본 공개실용신안공보 소58-124656호와, 국내 특허공보 공고번호 제94-3524호와, 제94-6055호 등의 내연기관용 공기흡입량조절장치가 개발되어 있으나 상기의 장치들은 공기여과기로 유입되는 관통구멍들 즉, 흡기계통을 모두 막아서 전동모터를 형성함으로써, 저속에서는 엔진출력 향상에 기여한 바가 있으나 중, 고속에서는 오히려 엔진출력이 저하되는 등의 문제점이 있었다.

그리고 이들 공기흡입량 조절장치에 설치된 전동모터는 분당회전수가 고작 1,000~10,000rpm 미만이므로 엔진의 분당회전수 3,000rpm 이상에서는 전동 모터의 회전날개(임페라)가 엔진흡입력을 방해하므로 오히려 중, 고속에서의 엔진출력이 원래상태보다 현저하게 떨어져 자동차의 경우 시속 80Km/h에서는 뒤에서 자동차를 당기는 것과 같은 엔진출력을 잃어버리는 경우가 발생한다.

또한, 연료를 실린더 내부로 직접 분사하는 방식은 일부 제품에 한해서 연료 인젝터 내부에서 와류를 형성하면서 분사되도록 하는 기술이 개발되어 있으나 분사되는 연료의 와류 각도와 회전범위가 넓지 못하여서 소기의 목적을 달성할 수 없었다.

한편, 상기와 같은 문제점을 해결하고자 대한민국 등록특허 제10-757293호와 같은 자동차 엔진의 출력증대장치를 제안한 바 있다.

상기 자동차 엔진의 출력증대장치는 도 1 내지 도 2에서 도시된 바와 같이 자동차 엔진으로 연소공기를 유입하는 흡입메니홀드(3) 상에 적어도 하나 이상의 출력증대장치를 설치하여서 된 통상의 자동차 엔진의 출력증대장치에 있어서, 상기 출력증대장치(100)는, 내부가 중공체이고, 외주연에 다수의 회전날개(102)를 구비하는 원통형 통체(101)의 일단에, 길이방향으로 개구부(103)를 형성하여서 확개 축소될 수 있도록 한 것이다.

이러한 자동차 엔진의 출력증대장치는 자동차 엔진으로 유입되는 흡입공기를 급격히 와류시켜서 연료와 공기를 확실하게 희석시킬 수 있으므로 중,저속에서 탁월한 폭발력과 가속력을 지니게 되므로 자동차의 등판능력이 좋아지고, 출력증대장치를 합성수지의 사출로 대량생산이 가능하므로 아주 저렴하게 제조, 판매할 수 있을 뿐 만 아니라, 자동차 엔진의 출력이 증대되므로 연료절감 효과가 있다.(미설명 부호 2 : 에어 클리너)

상기 종래의 자동차 엔진의 출력증대장치(대한민국 등록특허 제10-757293호)는 회전날개(102)의 효과를 얻기 위해서는 전체적인 길이가 길어져야만 상술한 효과를 얻을 수 있기 때문에 흡입메니홀드(3)의 길이가 짧을 경우에는 적용하기 어렵다.

또한, 이와 같은 구조는 내연기관에서 발생하는 소음이나 역류하는 공기에 대한 대비책이 없기 때문에 연소효율의 저하 및 소음 발생에 취약한 구조적인 문제점이 지적되어 왔다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 내연기관의 연소효율 향상장치는 내연기관의 흡기관 내에 배치되어 내연기관의 연소효율성을 향상시키기 위한 내연기관의 연소효율 향상장치에 있어서, 전방으로 흡기공기가 흡입되는 제1 흡입부와 상기 제1 흡입부의 반대방향에 형성되며 제1 흡입부의 직경 보다 작은 직경으로 이루어진 제1 배출부로 구성되어 있으며, 내측으로는 제1 흡입부로 흡입된 흡입공기가 이동할 수 있는 제1 유입홀이 형성되어 있는 사다리꼴 단면 형상의 제1 중공체와; 상기 제1 중공체의 제1 배출부가 형성된 단에 일체형으로 형성되어 있는 제2 흡입부와, 상기 제2 흡입부의 반대방향에 형성되며, 제2 흡입부의 직경 보다 작은 직경으로 이루어진 제2 배출부로 구성되어 있으며, 내측으로는 제2 흡입부로 흡입된 흡입공기가 이동할 수 있는 제2 유입홀이 형성되어 있는 사다리꼴 단면 형상의 제2 중공체와; 상기 제1 중공체 외측에서 제2 중공체 외측까지 연장되어 형성되어 있으며, 일정 각도로 휘어져 있는 날개부;로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 제1, 2 중공체의 제1, 2 유입홀에는 흡입공기를 회전시켜 와류를 형성할 수 있도록 제1, 2 와류부가 더 포함되어 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 제1 중공체에 형성된 제1 흡입부의 직경은 제2 중공체에 형성된 제2 배출부의 직경보다 작게 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 제1, 2 중공체와 날개부의 표면에는 다수의 딤플이 더 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 제1 중공체의 제1 배출부는 제2 중공체의 제2 배출부 및 제2 유입홀 내에 형성되어 제2 유입홀 내의 제2 배출구와 제2 흡입부 사이에 공간부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 제1, 2 중공체 및 날개부를 통해 흡기관 내로 이동하는 흡기공기의 와류 형성과 더불어 이동속도 향상에 따른 내연기관으로 다량의 흡입공기를 공급하여 내연기관 내에서 연료와 흡입공기의 원활한 혼합 및 다량의 흡입공기 공급에 따른 연소효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 제1, 2 중공체 및 공간부를 통해 내연기관 내에서 역류하는 역류공기 및 소음이 흡기관의 입구 측으로 이동하는 것을 방지하여 흡입공기의 원활한 이동 및 연소효율성과 더불어 소음을 줄일 수 있다.

아울러, 제1, 2 중공체 및 공간부 표면에 딤플을 형성해 흡입공기와의 저항을 줄여 흡입공기의 이동속도 저하현상을 방지할 수 있는 유용한 발명이다.

도 1은 종래의 자동차 엔진의 연소효율 최적화장치가 설치된 상태를 도시한 상태도.
도 2는 종래 자동차 엔진의 연소효율 최적화장치의 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 내연기관의 연소효율 향상장치의 설치 상태를 도시한 상태도.
도 4는 본 발명에 따른 내연기관의 연소효율 향상장치의 사시도.
도 5는 도 4를 다른 각도에서 도시한 사시도.
도 6은 도 4를 절단하여 도시한 단면도.

이하, 첨부된 도면을 이용하여 본 발명의 구성을 더욱 상세하게 살펴보면 다음과 같다.

본 발명은 도 3에서 도시된 바와 같이 내연기관으로 흡기공기를 공급하는 흡기관(1) 내부에 배치되어 내연기관으로 공급되는 흡기공기의 속도향상 및 회전(와류)을 형성할 수 있도록 하여 연소효율을 상승시키기 위한 것이다.

본 발명의 전체구성은 도 4 내지 도 6에서 도시된 바와 같이 제1 중공체(10), 제2 중공체(20) 및 제1, 2 중공체(10, 20) 외측에 형성된 날개부(30)로 이루어져 있다.

우선, 제1 중공체(10)는 흡기관(1) 중 흡기공기가 흡입되는 방향과 마주보는 위치에 흡입공기가 유입되는 제1 흡입부(11)가 배치되어 있고, 상기 제1 흡입부(11)의 타측에는 제1 흡입부(11)로 유입된 흡입공기가 내연기관으로 이동할 수 있도록 제1 배출부(12)가 구성되어 있으며, 내측에는 흡입공기가 이동하기 위한 제1 유입홀(13)이 구성되어 있다.

여기서, 본 발명에서의 제1 중공체(10)는 흡기관(1)을 통해 이동하는 흡기공기의 속도를 향상시킬 수 있도록, 제1 흡입부(11)의 제1 흡입부 직경(D1)은 제1 배출부(12)의 제1 배출부 직경(D2)보다 더 크게 형성되어 있다.

다음으로, 제2 중공체(20)는 상기 제1 중공체(10)의 제1 배출부(12)가 형성된 단에 형성되어 제1, 2 중공체(10, 20)가 일체형으로 형성될 수 있도록 구성되어 있다.

이러한, 제2 중공체(20)는 제2 흡입부(21)와 제2 배출부(22) 및 제2 유입홀(23)로 이루어져 있다.

여기서, 상기 제2 배출부(22)의 제2 배출부 직경(D4)은 제2 흡입부(21)의 제2 흡입부 직경(D3) 보다 더 큰게 형성되어 있다.

특히, 상기 제2 중공체(20)에 형성된 제2 배출부(22)의 제2 배출부 직경(D4)은 제1 중공체(10)에 형성되어 있는 제1 흡입부(11)의 제1 흡입부 직경(D1) 보다 더 크게 형성하는 것이 좋다.

한편, 상술한 제2 중공체(20)는 제1 중공체(10)와 일체로 형성시 제1 중공체(10)에 형성되어 있는 제1 배출부(12)가 제2 중공체(20) 내부의 제2 유입홀(23) 내에 배치될 수 있는 위치에 형성하여, 제1 배출부(12)와 제2 흡입부(21) 사이의 제2 유입홀(23) 내에 공간부(40)가 형성될 수 있도록 구성하는 것이 좋다.

아울러, 제1, 2 중공체(10, 20) 내측에 형성되어 있는 제1, 2 유입홀(13, 23)에는 흡기공기의 이동시 와류가 형성할 수 있도록 일정한 각도로 휘어진 다수의 제1, 2 와류부(13a, 23a)가 더 형성될 수 있다.

다음으로, 날개부(30)는 상술한 제1 중공체(10) 외측에서 부터 제2 중공체(20)의 외측까지 연장되어 형성되어 있다.

이러한, 날개부(30)는 흡기관(1)을 통해 내연기관으로 이동하는 흡기공기의 와류가 형성될 수 있도록 일정한 각도로 휘어진 형태로 구성하는 것이 좋다.

아울러, 본 발명에서는 흡기관(1)을 통해 이동하는 흡기공기의 저항을 줄여 흡기공기의 속도를 향상시킬 수 있도록 제1, 2 중공체(10, 20) 및 날개부(30)의 표면에 다수의 딤플(D)을 더 형성할 수 있다.

여기서, 본 발명에서는 상기 딤플(D)을 반원구의 형상을 갖는 형태로 도시하였으나 이에 한정되지 않고, 육각형이나 타원형, 일측은 반원형으로 형성되고 타측은 삼각형 형상으로 이루어진 빗방울 형상 등 다양하게 형성할 수 있다.

여기서, 본 명세서에서는 언급하지 않았지만 본 발명은 통상의 결합수단(도면에 미도시)을 통해 흡기관(1) 내부에 고정 결합할 수 있다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 내연기관의 연소효율 향상장치의 작용효과를 살펴보면 다음과 같다.

본 발명의 내연기관의 연소효율 향상장치(50)는 흡기관(1) 내에 삽입되어 내연기관에 포함되어 있는 피스톤의 작동에 의해 흡입공기가 흡기관(1)을 통과할 때에 흡입공기의 와류 형성 및 속도를 향상시켜 내연기관에서 연료와 일정비율로 혼합하는 공기의 양이 모자람이 없도록 공급은 물론, 연료와의 혼합율이 높아질 수 있도록 함으로써 연소의 효율성을 향상시킬 수 있도록 작용하게 된다.

특히, 본 발명은 흡기관(1)을 통해 내연기관으로 흡입공기가 이동하는 경로는 두가지로 나뉘어 진다.

첫 번째는, 흡기관(1)의 입구 측 → 제1 중공체(10) → 제2 중공체(20) → 내연기관으로 이동을 하는 경로이고, 두 번째는, 흡기관(1)의 입구 측 → 날개부(30) → 내연기관으로 이동하는 경로이다.

우선, 첫 번째의 경로를 통해 이동하는 흡입공기를 살펴보면,

내연기관의 작동에 의해 흡기관(1)을 통해 내연기관으로 흡기공기가 이동하게 되면, 본 발명에서의 제1 중공체(10)에 형성되어 있는 제1 흡입부(11)를 통해 제1 유입홀(13)로 이동하고, 이렇게 이동한 흡입공기는 제1 배출부(12)를 통해 내연기관으로 이동하게 된다.

이때에, 상기 제1 중공체(10)에 형성되어 있는 제1 흡입부(11)의 제1 흡입부 직경(D1)은 제1 배출부(12)의 제1 배출부 직경(D2)보다 더 크게 형성되어 있다.

물론, 상술한 제1 중공체(10)에 형성되어 있는 제1 흡입부(11)의 제1 흡입부 직경(D1)은 본 발명의 내연기관의 연소효율 향상장치(50)의 전체 크기에 비해 작게 형성되어 있지만, 제1 배출부(12)의 제1 배출부 직경(D2)은 이보다 더 작게 형성되어 있다.

따라서, 상기 제1 중공체(10)의 제1 유입홀(13)을 통해 이동하는 흡입공기는 제1 흡입부(11)를 통과할 때에도 최초 흡기관(1)을 통해 이동하던 흡입공기보다 더 빠른 속도로 형성되지만, 제1 흡입부(11) → 제1 유입홀(13) → 제1 배출부(12)를 통과하는 과정에서 베르누이 방정식 또는 에너지보존의 법칙에 의해 제1 배출부(12) 끝단에서의 흡기공기 속도가 흡기관(1) 입구 측에서 제1 흡입부(11)로 이동하는 흡입공기보다 훨씬 빠른 이동속도를 형성하게 된다.

또한, 본 발명에서의 제1 중공체(10)에 형성된 제1 유입홀(13) 내부에는 다수의 제1 와류부(13a)가 일정한 각도로 휘어진 상태로 구성되어 있어, 제1 유입홀(13)을 통과하는 흡입공기가 회전할 수 있도록 작용함으로써, 많은 양의 흡입공기 공급과 더불어 내연기관 내에서 연료와 흡입공기의 혼합률이 향상도록 작용하여 연소 효율성을 향상시킬 수 있게 작용한다.

상기와 같이 제1 중공체(10)를 통과한 흡입공기는 제2 중공체(20)로 이동하게 되는데, 제2 중공체(20)의 제2 유입홀(23) 내부에도 흡입공기를 회전시킬 수 있도록 제2 와류부(23a)가 구성되어 흡입공기의 회전력이 유지된 상태에서 내연기관으로 이동할 수 있도록 작용하게 된다.

두 번째 경로를 통해 흡입공기가 이동하는 경로를 살펴보면,

내연기관의 작동에 의해 흡기관(1)을 통해 내연기관으로 흡기공기가 이동하게 되면, 본 발명에서의 제1 중공체(10) 외측에 형성되어 있는 날개부(30)를 통해 흡입공기가 이동하게 된다.

이때에, 상기 날개부(30)는 일정 각도로 휘어진 상태로 다수개가 형성되어 있어, 흡기관(1)의 입구 측에서 흡입된 흡입공기가 회전하면서 내연기관으로 이동할 수 있도록 함으로써 내연기관 내에서 연료와 흡입공기의 혼합이 원활히 이루어질 수 있는 상태의 흡입공기를 공급할 수 있게 작용한다.

특히, 상기 날개부(30)는 제1, 2 중공체(10, 20) 외측에 형성되어 있다.

즉, 제1 중공체(10)의 경우 흡기관(1) 입구 측에서 내연기관으로 갈수록 직경이 작아지게 되다가, 제2 중공체(20)에서는 점점 직경이 커지는 형상(모래시계 형상)으로 형성되어 있다.(D4 > D1 > D2)

따라서, 날개부(30)를 통과하는 흡입공기는 제1 중공체(10)의 전방에서는 속도가 빨라지다가 제1, 2 중공체(10, 20) 사이 구간에서는 속도가 다시 줄어들게 되고, 다시 제2 중공체(20)의 후방에서는 흡입공기의 이동속도가 제1 중공체(10)를 통과하는 흡입공기의 이동속도보다 더욱 빨라지게 된다.

이러한, 흡입공기의 이동은 내연기관으로 이동하는 흡입공기의 속도제어를 통해 내연기관, 구체적으로는 피스톤의 작동시 흡입공기의 일부가 피스톤 내부로 유입되지 못하고 난류 현상에 의해 되돌아 나오는 공기에 의해 발생하는 맥동현상을 완화시켜 주도록 작용함과 동시에 날개부(30)를 통과하는 흡입공기의 최종 이동속도를 향상시킴으로써 연료와 혼합할 수 있을 정도의 흡입공기를 내연기관으로 공급할 수 있도록 작용하여 연료의 연소효율성을 향상시키게 된다.

특히, 상기 날개부(30)를 통과하는 흡입공기의 속도는 제1, 2 중공체(10, 20)를 통과하는 흡입공기보다 이동속도 및 회전력이 더욱 향상된 상태이기 때문에, 제1, 2 중공체(10, 20)에서 이동한 흡입공기를 내연기관으로 유도하는 역할을 수행하여 연소효율을 더욱 향상시킬 수 있도록 작용하게 된다.

한편, 본 발명에서는 제1 중공체(10)와 일체로 형성되는 제2 중공체(20)의 제2 흡입부(21)의 위치가 제1 중공체(10)의 제1 배출부(12)가 제2 유입홀(23) 내부에 배치될 수 있는 위치에 형성된 구조로 이루어져 있어, 제2 유입홀(23) 내부에 공간부(40)를 형성할 수 있는 구조로 구성되어 있다.

이러한, 공간부(40)는 제1 중공체(10)의 제1 배출부(12)에서 배출된 흡입공기가 제1 배출부(12)로 이동하는 현상을 방지할 수 있도록 작용하게 된다.

즉, 제1 중공체(10)의 제1 흡입부(11) → 제1 배출부(12)로 이동한 흡입공기는 제1 배출부(12)에서 내연기관으로 이동할 때에 흡입공기의 속도가 빨라진 상태인데, 이때에, 제1 배출부(12)를 통과한 흡입공기의 입자가 서로 교차하면서 유선이 흩어지게 되어 흡입공기가 매우 불규칙하게 변함으로써, 제1 배출부(12)에서 배출되는 흡입공기 중 일부의 흡입공기가 다시 제1 배출부(12) 방향으로 역류하려는 현상이 발생하게 된다.

하지만, 본 발명에서는 상기와 같은 난류 현상에 의해 역류하려는 흡입공기가 상대적으로 압력이 낮은 공간부(40)로 이동하게 되면서, 공간부(40) 내에서 공기가 회전하는 와류 현상이 발생하여 난류현상에 의해 역류하는 흡입공기를 차단할 수 있도록 작용하게 되는 것이다.

한편, 본 발명에서는 흡기관(1) 내를 통과하는 흡입공기와 본 발명의 내연기관의 연소효율 향상장치(50) 간의 저항을 줄여 흡입공기의 이동속도를 더욱 향상시킬 수 있다.

즉, 상술한 제1, 2 중공체(10, 20)와 날개부(30)의 표면에는 다수의 딤플(D)이 형성되어 있다.

이러한, 딤플(D)은 골프공에 형성되어 있는 딤플과 유사한 형태로 흡입공기와 부딪히는 제1, 2 중공체(10, 20)와 날개부(30) 표면에 형성되어 공기저항을 감소시킴은 물론, 공기의 원활한 흐름을 유도해 흡입공기의 이동속도를 향상시킬 수 있는 작용을 하게 된다.

한편, 본 발명은 내연기관에서 역류하는 역류 공기 및 소음을 방지할 수 있도록 작용한다.

통상적으로, 내연기관은 연료와 흡입공기를 흡입하여 적정 비율로 혼합한 후 내연기관의 작용에 의해 출력이 발생하는 구조로 이루어지게 되는데, 내연기관을 구성하는 피스톤 및 밸브는 고속으로 작동하기 때문에 내연기관으로 이동한 공기 중 일부의 공기는 난류현상에 의해 흡기관(1)으로 역류하는 현상이 발생하게 된다.

또한, 내연기관은 상술한 바와 같은 피스톤 작용이나 밸브의 작동에 의한 진동 등이 발생하게 되고, 이렇게 발생한 진동이 공명현상에 의해 소음을 발생시키게 되며, 이렇게 발생한 소음은 흡기관(1)으로 역류하게 된다.

상기와 같이 역류공기는 흡입공기의 흡입을 방해하여 내연기관 내에 연료와 혼합하기 위한 흡입공기의 양을 줄임으로써 연소효율 및 출력 저하 현상을 초래하게 되고, 소음의 경우 운전자에게 불쾌감을 주는 요인으로 작용하게 된다.

하지만, 본 발명에서는 상기와 같은 역류공기 및 소음이 날개부(30), 제2 중공체(20) 및 제1, 2 중공체(10, 20)에 의해 형성된 공간부(40)에 의해 상쇄되어 흡기공기의 원활한 공급 및 그에 따른 연소효율과 출력저하 현상을 방지할 수 있음은 물론, 소음도 줄일 수 있게 된다.

이를 상세히 살펴보면, 내연기관에서 역류하는 역류공기와 소음은 흡기관(1)에서 흡입되는 흡입공기에 의해 상대적으로 압력이 낮은 흡기관(1)의 가장자리로 이동하는 것은 일반적인 사항이다.

즉, 본 발명은 앞서 설명한 바와 같이 날개부(30)에서 내연기관으로 이동하는 흡입공기가 제1, 2 중공체(10, 20)를 통해 이동하는 흡입공기보다 이동속도 및 이동량이 훨씬 많은 것을 알 수 있다.

이는, 날개부(30)를 통과하는 흡입공기는 와류가 형성된 상태로 이동을 하게 되는데, 이때에, 상기 날개부(30)의 후방은 제2 중공체(20)의 제2 배출부(22)에 의해 입구가 좁아진 상태여서 베르누이 방정식에 의해 흡기공기의 이동속도가 매우 빨라지기 때문에, 역류공기 및 소음이 날개부(30)로 이동하지 못하고 제2 중공체(20)의 제2 배출부(22)의 가장자리로 이동하게 되는 것이다.

여기서, 상기 제2 중공체(20)는 사다리꼴 단면 형상으로 이루어져 있어, 상기와 같은 역류공기 및 소음은 제2 중공체(20)의 제2 유입홀(23)에 의해 유도 공간부(40)로 포집됨으로써 더 이상 역류공기 및 소음이 흡기관(1)의 입구 측으로 이동하지 못하게 되어 흡입공기의 원활한 공급 및 소음을 줄일 수 있는 효과를 얻을 수 있게 되는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명은 제1, 2 중공체(10, 20) 및 날개부(30)의 구조적 특성에 의해 흡기관(1)을 통해 이동하는 흡기공기의 이동속도 향상에 따른 많은 양의 흡기공기를 내연기관으로 이동시킴과 동시에 흡기공기를 회전시켜 내연기관 내에서 연료와 흡입공기의 혼합이 원활히 이루어질 수 있도록 하여 연소효율을 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있게 된다.

상술한 실시 예는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 대해 기재한 것이지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 사상 내에서 다양한 형태로 변경하여 실시할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에 종사하는 통상의 기술자들에게 있어서 당연한 것임을 명시한다.

D : 딤플
D1 : 제1 흡입부 직경 D2 : 제1 배출부 직경
D3 : 제2 흡입부 직경 D4 : 제2 배출부 직경
1 : 흡기관
10 : 제1 중공체
11 : 제1 흡입부 12 : 제1 배출부 13 : 제1 유입홀 13a : 제1 와류부
20 : 제2 중공체
21 : 제2 흡입부 22 : 제2 배출부 23 : 제2 유입홀 23a : 제2 와류부
30 : 날개부
40 : 공간부
50 : 내연기관의 연소효율 향상장치

Claims (5)

1. 내연기관의 흡기관 내에 배치되어 내연기관의 연소효율성을 향상시키기 위한 내연기관의 연소효율 향상장치에 있어서,
   전방으로 흡기공기가 흡입되는 제1 흡입부(11)와 상기 제1 흡입부(11)의 반대방향에 형성되며 제1 흡입부(11)의 제1 흡입부 직경(D1) 보다 작은 제1 배출부 직경(D2)으로 이루어진 제1 배출부(12)로 구성되어 있으며, 내측으로는 제1 흡입부(11)로 흡입된 흡입공기가 이동할 수 있는 제1 유입홀(13)이 형성되어 있는 사다리꼴 단면 형상의 제1 중공체(10);
   상기 제1 중공체(10)의 제1 배출부(12)가 형성된 단에 일체형으로 형성되어 있는 제2 흡입부(21)와, 상기 제2 흡입부(21)의 반대방향에 형성되며, 제2 흡입부(21)의 제1 흡입부 직경(D3) 보다 작은 제2 배출부 직경(D4)으로 이루어진 제2 배출부(22)로 구성되어 있으며, 내측으로는 제2 흡입부(21)로 흡입된 흡입공기가 이동할 수 있는 제2 유입홀(23)이 형성되어 있는 사다리꼴 단면 형상의 제2 중공체(20);
   상기 제1 중공체(10) 외측에서 제2 중공체(20) 외측까지 연장되어 형성되어 있으며, 일정 각도로 휘어져 있는 날개부(30);로 이루어진 것에 특징이 있는 내연기관의 연소효율 향상장치.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 제1, 2 중공체(10, 20)의 제1, 2 유입홀(13, 23)에는 흡입공기를 회전시켜 와류를 형성할 수 있도록 제1, 2 와류부(13a, 23a)가 더 포함되어 구성되는 것에 특징이 있는 내연기관의 연소효율 향상장치.
   
3. 제 1항에 있어서, 상기 제1 중공체(10)에 형성된 제1 흡입부(11)의 제1 흡입부 직경(D1)은 제2 중공체(20)에 형성된 제2 배출부(22)의 제2 배출부 직경(D4)보다 작게 형성되어 있는 것에 특징이 있는 내연기관의 연소효율 향상장치.
   
4. 제 1항에 있어서, 상기 제1, 2 중공체(10, 20)와 날개부(30)의 표면에는 다수의 딤플(D)이 더 형성되어 있는 것에 특징이 있는 내연기관의 연소효율 향상장치.
   
5. 제 1항에 있어서, 상기 제1 중공체(10)의 제1 배출부(12)는 제2 중공체(20)의 제2 흡입부(21) 및 제2 유입홀(23) 내에 형성되어 제2 유입홀(23) 내의 제1 배출구(12)와 제2 흡입부(21) 사이에 공간부(40)가 형성되어 있는 것에 특징이 있는 내연기관의 연소효율 향상장치.

Images