KR20180000865U

KR20180000865U - 배기 파이프용 보조 네킹 채널 구조물

Info

Publication number: KR20180000865U
Application number: KR2020170004923U
Authority: KR
Inventors: 춘화 쳉
Original assignee: 춘화 쳉
Priority date: 2016-09-20
Filing date: 2017-09-18
Publication date: 2018-03-28
Also published as: SG10201707664PA; KR200488850Y1; JP3208881U; TWM536274U; DE202016106605U1

Abstract

배기 파이프용 보조 네킹 채널 구조물은, 중공 케이싱 및 복수의 미립자화 구성부들을 포함한다. 상기 중공 케이싱 내부에는, 그 내벽이, 테이퍼되는 제1 섹션, 네크(neck) 섹션 및 증가하는 제2 섹션을 가지도록 연속적으로 정의된다. 상기 네크 섹션은, 상기 제1 섹션, 상기 네크 섹션 및 상기 제2 섹션 중 최소 내경을 가진다. 상기 미립자화 구성부들은, 상기 네크 섹션 상에 원형으로 형성된다. 상기 중공 케이싱의 외벽은, 그 최대 외경을 가지는 원형 엠보싱부를 가진다. 배기 흐름을 가속화하도록 상기 엠보싱부를 주로 통해서 상기 배기 파이프 내부에 설치된 상기 보조 네킹 채널 구조물에 의하면, 차량의 배기 공해가 제어될 수 있고, 또한 불완전 연소에 의해 초래되는 카본 퇴적물도 최소로 저감될 수 있다.

Description

배기 파이프용 보조 네킹 채널 구조물{AUXILIARY NECKING CHANNEL STRUCTURE FOR EXHAUST PIPE}

본 출원은, 2016년 9월 20일 출원된 대만 특허출원 제105214391호의 이익을 향유하며, 그 내용은 여기 참조로서 통합되어 있다.

본 고안은, 네킹 채널 구조물에 관한 것으로서, 보다 상세히는, 차량 엔진용의 상기 배기 파이프용 보조 네킹 채널 구조물에 관한 것이다.

차량의 작동은, 주로 엔진 연소 시스템에 의해 파워를 받는데, 이는, 특정 비율(연료-공기 비율)의 연료와 공기의 혼합물을 각 엔진 실린더들 내에서 폭발시킨다.

일반적인 엔진 연소 시스템에 있어서, 상기 연료는 먼저 미립자화되고, 그 후 상기 미립자화된 연료는, 흡기 매니폴드를 통해 도입된 자연 공기와 상기 실린더 내에서 혼합된다. 상기 혼합물은, 적어도 하나의 스파크 플러그에 의해 제공되는 스파크에 의해 상기 실린더 내에서 순간적으로 폭발되고, 상기 유도된 폭발 파(wave)는 더 전파되어, 상기 실린더의 피스톤을 밀어 내린다. 상기 피스톤의 상기 동작은, 그 후 밖으로 전달되어, 상기 차량의 트랜스미션 시스템을 통해 적절히 변환되고, 이로써 최종적으로 상기 차량에 파워를 공급한다. 차량 역학에 있어서, 상기 혼합물의 상기 연료-공기 비율에 영향을 미치는 주요 팩터들에는, 흡기 볼륨(부피), 흡기 압력 및 흡기 흐름이 포함된다. 만일 상기 흡기 흐름이 너무 느리거나 원활치 못하면, 상기 엔진의 파워가 크게 저하되고, 연료 소비가 증가될 것이다. 게다가, 상기 흡기 패턴이 최적이 아니면, 상기 실린더 내의 불완전 연소가 형성되고, 따라서 독성 배기가스가 나올 수 있다.

그럼에도 불구하고, 일반적으로, 매 40,000~60,000 킬로미터 작동을 한 차량에 대해, 상기 엔진 내의 카본 퇴적물을 청소하는 유지보수가 필요하다. 실제로, 상기 카본 퇴적물은, 매 연소 후 상기 실린더 내에 남는 15% NOx에 의해 점차 형성된다. 특히, 불완전 연소의 경우에는, 상기 카본 퇴적물의 형성 속도가 가속화된다.

상기 엔진의 불완전 연소에 의해 초래되는 가능한 공해를 극복하고, 또한 연료 소비를 절제하여 엔진 파워를 증가시키기 위해, 본 고안의 주요 목적은, 벤추리 효과와 베르누이 원리를 적용함으로써 제작된 배기 파이프용 보조 네킹 채널 구조물을 제공하고자 하는 것이다. 그 결과로서, 상기 차량의 배기 공해가 제어될 수 있고, 또한 불완전 연소에 의해 초래되는 카본 퇴적물도 최소로 감소될 수 있다.

본 고안에 있어서, 상기 배기 파이프용 보조 네킹 채널 구조물은, 중공 케이싱과, 상기 중공 케이싱의 내벽 상에 형성되는 복수의 미립자화 구성부들을 포함한다. 상기 중공 케이싱은, 제1 엔드 림(end rim)과, 상기 제1 엔드 림에 대향하는 제2 엔드 림을 가진다. 상기 중공 케이싱 내에는, 상기 제1 엔드 림에서 상기 제2 엔드 림으로 뻗는 중심 축선을 따라, 상기 내벽이, 테이퍼되는 제1 섹션, 네크(neck) 섹션 및 증가하는 제2 섹션을 가지도록 연속적으로 정의되고; 상기 제1 섹션과 상기 제2 섹션 사이의 접속부인 상기 네크 섹션은, 상기 제1 섹션, 상기 네크 섹션 및 상기 제2 섹션 중 최소 내경을 가지며; 상기 복수의 미립자화 구성부들은, 상기 네크 섹션 상에 원형(annular)으로 형성된다.

상기 중공 케이싱 외부에는, 상기 중심 축선을 따라, 상기 제1 엔드 림과 상기 제2 엔드 림을 연결하는 상기 중공 케이싱의 외벽이, 제1 외면 섹션 및 제2 외면 섹션을 가지도록 연속적으로 정의되고; 상기 제1 엔드 림에 인접하는 상기 제1 외면 섹션의 외경은, 상기 제2 엔드 림에 인접하는 상기 제2 외면 섹션의 외경보다 크며; 상기 제1 외면 섹션은, 상기 제1 엔드 림에 인접하여 배치되는 원형 엠보싱부를 더 가지고; 상기 엠보싱부를 제외한 상기 제1 외면 섹션의 나머지는 엠보싱되지 않고, 상기 제1 외면 섹션의 상기 나머지의 외경들은, 상기 중심 축선을 따라 점차 감소되며; 상기 제2 외면 섹션은, 상기 중공 케이싱의 중간부에서 상기 제1 외면 섹션에 연결되고; 상기 제2 외면 섹션은, 상기 제2 외면 섹션 전체에서 거의 동일 외경을 가진다.

본 고안에 있어서, 상기 엠보싱부의 목적은, 차량 엔진의 상기 배기 파이프 내부에 상기 중공 케이싱을 단단히 끼우고자 하는 것이다.

본 고안의 일 실시예에 있어서, 상기 중공 케이싱의 상기 제1 외면 섹션 상에 외부에 원형으로 배치된 상기 엠보싱부는, 동일 폭 및 동일 외경을 가진다. 상기 엠보싱부는 테이퍼를 가지지 않으므로, 상기 제1 외면 섹션의 상기 나머지는 테이퍼 구조물이고, 상기 제1 외면 섹션에 연속적으로 연결되는 상기 제2 외면 섹션은, 거의 동일 외경들을 가지며; 따라서, 상기 중공 하우징은, 상기 배기 파이프 내부에 단단히 박혀 있긴 하지만, 상기 중공 하우징의 상기 엠보싱부만이 상기 배기 파이프의 상기 내벽에 접촉한다. 그 결과로서, 상기 중공 케이싱은, 보다 나은 열 방산 성능을 제공할 수 있다.

본 고안에 있어서, 상기 제1 외면 섹션의 길이는, 상기 제2 외면 섹션의 길이보다, 크거나, 동일하거나, 작다.

본 고안의 일 실시예에 있어서, 상기 네크 섹션 둘레에 원형으로 만들어진 상기 미립자화 구성부들의 각각은, 미세(tiny) 니들 구조물로서 형성된다. 그러한 구성에 의해, 상기 니들-형상 미립자화 구성부들은, 미립자화를 완성도 높게 생성하여 배기의 흐름을 가속할 수 있다.

본 고안의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 엔드 림의 내경은, 상기 제2 엔드 림의 내경보다 크다.

본 고안의 일 실시예에 있어서, 상기 중공 케이싱은, 고밀도(密度), 고경도(硬度), 및 높은 온도저항을 가지는 금속으로 만들어진다.

본 고안의 상기 배기 파이프용 보조 네킹 채널 구조물을 구비함으로써, 상기 배기 파이프 내부에 설치된 상기 보조 네킹 채널 구조물 내의 가장 협소한 흐름 통로는, 상기 미립자화 구성부들을 가지는 상기 네크 섹션에 있으므로, 보조 네킹 채널 구조물에 의해 유도된 진공력이 상기 배기 흐름의 속도를 가속한다. 그 결과로서, 연소 후 상기 실린더 내의 잔류 물질 대부분은, 상기 실린더로부터 밖으로 인출되어, 상기 엔진에 들어가는 연료와 공기의 혼합이 더 나아지거나 나아가서 완전해 지게 된다. 이로써, 상기 엔진 내의 완전 연소 상태가 달성될 수 있고, 따라서 상기 엔진 작동을 위한 연료가 획기적으로 절약될 수 있다.

게다가, 상기 배기가스가 상기 네크 섹션을 통과하여 가속되는 동안, 상기 네크부의 상기 미립자화 구성부들은 상기 배기가스 내의 잔류 연료를 미립자화하고, 나아가 이 연료를 고온 배기가스와 혼합한다. 그러면, 상기 배기 파이프 내의 2차 연소가 후속 배기 파이프 내에서 용이하게 발생하여, 상기 잔류 연료를 태우고, 상기 배기 내의 독성 NOx 및 CO를 더 산화시킨다. 따라서, 대기에 방출되는 배기는, 훨씬 깨끗해지고, 엔진 내부의 카본 퇴적물은 현저히 감소되며, 엔진 시스템 전체의 완전 연소는 효율적으로 달성되고, 배기 공해는 최소로 저하된다.

이들 목적들은 모두, 아래 설명되는 상기 배기 파이프용 보조 네킹 채널 구조물에 의해 달성된다.

이하, 아래의 도면에 도시된 바람직한 실시예를 참고하여, 본 고안을 설명한다.
도 1은, 엔진 배기 시스템에 응용된 본 고안에 따른 배기 파이프용 보조 네킹 채널 구조물의 실시예의 개략도이다;
도 2는, 본 고안에 따른 상기 바람직한 배기 파이프용 보조 네킹 채널 구조물의 개략 사시도이다;
도 3은, 중심 축선을 따른 도 2의 개략 단면도이다.

여기 개시되는 고안은, 배기 파이프용 보조 네킹 채널 구조물에 관한 것이다. 이하의 설명에 있어서, 본 고안의 완전한 이해를 돕기 위해, 여러 가지 상세한 설명이 제공된다. 이 분야의 통상의 전문가라면, 본 고안의 결과를 달성하면서도 상기 상세 설명에 대한 다양한 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 한편, 주지의 구성요소에 대해서는, 본 고안을 불명료하게 할 필요가 없으므로, 설명이 생략된다.

도 1, 도 2 및 도 3을 참조한다; 여기서 도 1은, 엔진 배기 시스템에 응용된 본 고안에 따른 배기 파이프용 보조 네킹 채널 구조물의 실시예의 개략도이고, 도 2는, 본 고안에 따른 상기 바람직한 배기 파이프용 보조 네킹 채널 구조물의 개략 사시도이며, 도 3은, 중심 축선을 따른 도 2의 개략 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 고안의 상기 보조 네킹 채널 구조물은, 엔진 시스템(10)의 일반적인 배기 파이프(30) 속에 삽입된다. 상기 배기 파이프(30)에 설치된 상기 보조 네킹 채널 구조물(100)에 의하면, 상기 엔진(10)의 상기 실린더(20)의 모든 밸브들이, 4-행정 사이클(즉, 흡기, 압축, 팽창 및 배기 행정) 동안에 모두 동일 상태에 도달한 순간에, 즉, 상기 실린더(20)의 상기 피스톤이 상측 데드 센터(top dead center)에 도달해 있는 동안에, 그 해당 실린더 내부의 엔진 청소 효율(scavenging efficiency)이 현저히 개선된다. 상기 배기 파이프(30)용 상기 보조 네킹 채널 구조물(100)은, 상기 실린더 내의 상기 15% NOx의 대부분을 빨아 내는 진공을 추가 제공해서, 상기 해당 실린더 내부의 다음 엔진 사이클에서 상기 연료-공기 혼합물의 더 나은 또는 아예 완전 연소가 가능해진다. 실제로, 본 고안의 상기 보조 네킹 채널 구조물을 엔진 시스템의 상기 배기 파이프에 적용함으로써, 엔진 파워와 출력 토크가 적어도 20% 향상될 수 있다.

본 실시예에 있어서, 배기 파이프(30) 내부에 설치될 상기 보조 네킹 채널 구조물(100)은, 중공 케이싱(110)과 복수의 미립자화 구성부들(120)을 포함한다. 상기 중공 케이싱(110)은, 바람직하게는 축방향 또는 길이방향 라인 (도면에는 미도시)을 따른 방사 대칭 구조물로 형성되는데, 2개의 대향하는 엔드 림(end rim)들(112a, 114a)을 가진다. 상기 중공 케이싱(110)의 내부에는, 상기 제1 엔드 림(112a)에서 상기 제2 엔드 림(114a)으로 뻗는 상기 중심 축선을 따라, 상기 중공 케이싱(110)의 내벽이, 테이퍼되는 (감소되는) 제1 섹션(112), 네크 섹션(116) 및 증가하는 제2 섹션(114)을 가지도록 연속적으로 정의된다. 상기 네크 섹션(116)은, 상기 제1 섹션(112)과 상기 제2 섹션(114)의 접속부 섹션인데, 상기 제1 섹션(112), 상기 네크 섹션(116) 및 상기 제2 섹션(114) 중에서 최소 내경을 가진다. 상기 복수의 미립자화 구성부들(120)은, 상기 네크 섹션(116), 즉 상기 중공 하우징(110)의 내벽 상에 원형으로 형성되어 있다.

상기 중공 케이싱(110)의 외부에는, 상기 제1 엔드 림(112a)에서 상기 제2 엔드 림(114a)까지 뻗는 상기 중심 축선을 따라, 상기 중공 케이싱(110)의 상기 외벽이, 제1 외면 섹션(122) 및 제2 외면 섹션(124)을 가지도록 연속적으로 정의되어 있고, 여기서 상기 외면 섹션(122)은 상기 제1 엔드 림(112a)에 연결되고, 상기 제2 외면 섹션(124)은 상기 제2 엔드 림(114b)에 연결된다. 바람직하게는, 상기 제1 외면 섹션(122)과 상기 제2 외면 섹션(124)은, 상기 중공 케이싱(110)의 중간부에 연결되어 있다. 상기 제1 엔드 림(112a)에 인접한 상기 제1 외면 섹션(122)의 외경은, 상기 제2 엔드 림(114a)에 인접한 상기 제2 외면 섹션(124)의 외경보다 크다. 상기 제1 외면 섹션(122)은, 상기 제1 엔드 림(112a)에 인접하여 배치된 원형 엠보싱부(130)를 더 가진다. 이 실시예에 있어서, 상기 엠보싱부(130)를 제외하고, 상기 제1 외면 섹션(122)의 나머지는 엠보싱되어 있지 않다. 또한, 상기 제1 외면 섹션(122)의 상기 나머지의 외경들은, 상기 엠보싱부(130)에서 상기 중공 케이싱(110)의 상기 중간부로 점차 감소되어, 말하자면 테이퍼 구조물로서 형성된다. 한편, 상기 제2 외면 섹션(124)은, 상기 중공 케이싱(110)의 상기 중간부에서 상기 제1 외면 섹션(122)과 연결되는데, 상기 중공 케이싱(110)의 중간부(즉, 상기 제1 외면 섹션(122)에 대한 접합부)에서 상기 제2 엔드 림(114a)에 연결되는 단부에 이르기까지, 실질적으로 거의 동일 외경을 가진다. 본 고안에 있어서, 상기 엠보싱부(130)의 목적은, 상기 배기 파이프(30) 내부에 상기 중공 케이싱(110)을 단단히 끼우고자 하는 것이다.

이 실시예에 있어서, 상기 중공 케이싱(110)에 외부에서 원형으로 배치된 상기 엠보싱부(130)는, 테이퍼 없이, 동일 폭과 동일 외경을 가져서, 상기 중공 하우징이 상기 배기 파이프(130) 내부에서 확고히 박히도록 한다.

이 실시예에 있어서, 상기 제1 외면 섹션(122)의 길이는, 상기 제2 외면 섹션(124)의 길이보다 길다. 하지만, 다른 실시예들에 있어서, 상기 제1 외면 섹션(122)의 길이는, 상기 제2 외면 섹션(124)의 길이에 비해, 동일하거나 작을 수도 있다.

이 실시예에 있어서, 상기 제1 섹션(112)의 상기 제1 엔드 림(112a)의 상기 내경은, 상기 제2 섹션(114)의 상기 제2 엔드 림(114a)의 상기 내경보다 크다.

이 실시예에 있어서, 상기 네크 섹션(116) 둘레에 원형으로 형성된 상기 미립자화 구성부들(120)의 각각은, 미세 니들 구조물로서 형성되어 있다. 이런 구도로 인해, 상기 니들-형상 미립자화 구성부들(120)은, 미립자화를 완성도 높게 생성하여, 상기 배기의 흐름을 가속할 수 있다.

본 고안에 있어서, 상기 중공 케이싱(110)은, 고밀도, 고경도, 및 높은 온도저항을 가지는 금속으로 만들어진다.

본 고안에 있어서, 상기 보조 네킹 채널 구조물의 가장 작은 내경은, 상기 네크 섹션이다. 즉, 상기 배기 파이프 내부에 설치된 상기 보조 네킹 채널 구조물 내의 가장 협소한 흐름 통로는, 상기 미립자화 구성부들을 가지는 상기 네크 섹션이다. 따라서, 상기 엔진의 실린더들로부터 방출되는 상기 배기가 상기 배기 파이프를 통과해서 상기 보조 네킹 채널 구조물에 들어감에 따라, 상기 테이퍼된 제1 섹션에 의해 유도된 진공력이, 상기 네크 섹션을 통과할 때까지 상기 배기 흐름의 속도를 가속한다. 유속이 상기 네크 섹션을 통해 증가되므로, 상기 실린더 내의 상기 15% NOx의 대부분은, 상기 실린더들 밖으로 인출되어, 상기 엔진에 들어가는 연료와 공기의 더 나은 또는 아예 완전한 혼합이 얻어진다. 그 결과로서, 상기 엔진 내의 완전 연소의 상태가 달성될 수 있고, 따라서 상기 엔진 작동을 위한 연료도 상당히 절약될 수 있다.

게다가, 본 고안에 있어서, 상기 보조 네킹 채널 구조물의 최대 외경을 가지는 상기 중공 케이싱 상에 외부에 형성된 상기 엠보싱부는, 상기 배기 파이프 내부에 상기 보조 네킹 채널 구조물의 신뢰가능한 끼움을 제공한다.

나아가서, 상기 배기가 상기 네크 섹션을 통과하도록 가속되는 동안, 상기 네크부의 상기 미립자화 구성부들은, 상기 배기 내의 잔류 연료를 미립자화하여, 상기 연료를 상기 고온 배기와 더 혼합한다. 그 후, 상기 배기 파이프 내의 2차 연소가 그 다음 배기 파이프 내에서 용이하게 일어나서, 상기 잔류 연료를 태우고, 상기 배기 내의 독성 NOx and CO를 더 산화시키며, 이로써 대기로 나가는 상기 배기가 훨씬 깨끗해진다. 즉, 차량 엔진의 상기 배기 파이프용으로 상기 보조 네킹 채널 구조물을 제공함으로써, 상기 배경 섹션에서 설명된 카본 퇴적물, 불완전 연소 및 배기 공해 등의 상기 결점들이, 효과적으로 해소될 수 있다.

본 고안이 바람직한 실시예를 참조하여 특정하게 제시되고 설명되었지만, 본 고안의 기술적 사상과 범위를 벗어나지 않고, 형식과 상세 사항에 있어서 다양한 변형이 가능함을, 이 기술분야에서 통상의 전문가라면 이해할 것이다.

본 고안은, 네킹 채널 구조물에 관한 산업에 이용될 수 있다.

10: 엔진
20: 실린더
30: 배기 파이프
100: 보조 네킹 채널 구조물
110: 중공 케이싱
112: 제1 섹션
112a: 제1 엔드 림(end rim)
114: 제2 섹션
114a: 제2 엔드 림
116: 네크(neck) 섹션
120: 미립자화 구성부들
122: 제1 외면 섹션
124: 제2 외면 섹션
130: 엠보싱부

Claims

중공 케이싱; 및
상기 중공 케이싱의 내벽 상에 형성되는 복수의 미립자화 구성부들(atomizing elements);
을 포함하여 이루어지고,
상기 중공 케이싱은, 제1 엔드 림(end rim)과, 상기 제1 엔드 림에 대향하는 제2 엔드 림을 가지며;
상기 중공 케이싱 내부에는, 상기 제1 엔드 림에서 상기 제2 엔드 림으로 뻗는 중심 축선을 따라, 상기 내벽이, 테이퍼되는 제1 섹션, 네크(neck) 섹션 및 증가하는 제2 섹션을 가지도록 연속적으로 정의되고; 상기 제1 섹션과 상기 제2 섹션 사이의 접속부인 상기 네크 섹션은, 상기 제1 섹션, 상기 네크 섹션 및 상기 제2 섹션 중 최소 내경을 가지며; 상기 복수의 미립자화 구성부들은, 상기 네크 섹션 상에 원형으로 형성되고;
상기 중공 케이싱 외부에는, 상기 중심 축선을 따라, 상기 제1 엔드 림과 상기 제2 엔드 림을 연결하는 상기 중공 케이싱의 외벽이, 제1 외면 섹션 및 제2 외면 섹션을 가지도록 연속적으로 정의되고; 상기 제1 엔드 림에 인접하는 상기 제1 외면 섹션의 외경은, 상기 제2 엔드 림에 인접하는 상기 제2 외면 섹션의 외경보다 크며; 상기 제1 외면 섹션은, 상기 제1 엔드 림에 인접하여 위치되는 원형 엠보싱부를 더 가지고; 상기 엠보싱부를 제외한 상기 제1 외면 섹션의 나머지는 엠보싱되지 않고, 상기 제1 외면 섹션의 상기 나머지의 외경들은, 상기 중심 축선을 따라 점차 감소되며; 상기 제2 외면 섹션은, 상기 중공 케이싱의 중간부에서 상기 제1 외면 섹션에 연결되고; 상기 제2 외면 섹션은, 상기 제2 외면 섹션 전체에서 거의 동일 외경을 가짐
을 특징으로 하는 배기 파이프용 보조 네킹 채널 구조물.
청구항 1에 있어서,
상기 엠보싱부는, 고유의(unique) 외경을 가짐
을 특징으로 하는 배기 파이프용 보조 네킹 채널 구조물.
청구항 2에 있어서,
상기 제1 외면 섹션의 길이는, 상기 제2 외면 섹션의 길이보다, 크거나, 동일하거나, 작음
을 특징으로 하는 배기 파이프용 보조 네킹 채널 구조물.
청구항 3에 있어서,
상기 제1 엔드 림의 내경은, 상기 제2 엔드 림의 내경보다 큼
을 특징으로 하는 배기 파이프용 보조 네킹 채널 구조물.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나에 있어서,
상기 미립자화 구성부들의 각각은, 미세 니들 구조물로서 형성됨
을 특징으로 하는 배기 파이프용 보조 네킹 채널 구조물.
청구항 5에 있어서,
상기 중공 케이싱은, 고밀도, 고경도, 및 높은 온도저항을 가지는 금속으로 만들어짐
을 특징으로 하는 배기 파이프용 보조 네킹 채널 구조물.