KR20230174103A - 내연기관의 연소촉진을 위한 흡기구 측 연소촉매 공급방법 및 그 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자력을 부가하여 촉매의 활성화를 촉진하고, 활성화된 촉매를 강제로 압송하여 혼합실에서 1차로 외기와 혼합한 다음 촉매가 혼합된 혼합기를 흡기구에 다량으로 공급함으로써 흡기구로 흡입되는 연소용 공기에 촉매가 고르게 확산 분포되어 내연기관을 구성하는 다수의 폭발실린더에 각각 고르게 공급되어서 안정적인 연소를 하도록 한 내연기관의 연소촉진을 위한 흡기구 측 촉매 공급방법 및 그 시스템에 관한 것으로, 내연기관의 흡기구 측에 연소촉매를 공급함에 있어서, 촉매를 활성화시켜 발생하는 연소촉매발생단계와; 상기 연소촉매발생단계에서 발생 된 연소촉매를 혼합실로 압송하는 촉매압송단계와; 상기 연소촉매와 혼합하기 위한 순수외부공기를 압송하는 외부공기투입단계와; 상기 연소촉매압송단계에서 압송된 연소촉매를 외부공기투입단계에서 공급된 외부공기와 혼합하는 혼합단계와; 상기 혼합단계에서 공기와 촉매가 혼합된 촉매에어의 촉매농도를 유지시켜주는 농도유지단계와; 상기 혼합단계에서 연소촉매가 고르게 혼합된 촉매에어를 내연기관의 흡기구 측으로 공급하는 촉매에어공급단계와; 상기 촉매에어공급단계에서 공급된 촉매에어를 내연기관의 흡기에어에 강제 부가하도록 하는 촉매에어부가단계로 이루어지는 내연기관의 연소촉진을 위한 흡기구 측 연소촉매 공급방법으 실시하기 위하여, 백금족 금속인 루테늄(Ru), 오스뮴(Os), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 팔라듐(Pd), 백금(Pt) 또는 염화백금산, 염화팔라듐 또는 염화로듐을 포함하는 화합물 중에서 선택되는 촉매를 활성화시켜 발생시키는 연소촉매발생기를 구성한 연소촉매발생수단과; 상기 연소촉매발생수단에 외부공기를 강제로 투입하여 활성화된 연소촉매를 압송하는 촉매압송수단과; 순수외부공기를 강제 투입하는 외부공기투입수단과; 상기 촉매압송수단에서 압송된 연소촉매와 외부공기투입수단에서 투입된 외부공기를 혼합하는 혼합실을 구성한 혼합수단과; 상기 혼합수단의 혼합실에서 혼합되어 연소촉매가 고르게 분포된 촉매에어의 촉매농도를 유지하는 농도유지수단과; 상기 혼합수단에서 혼합되어 연소촉매가 고르게 혼합된 촉매에어를 내연기관의 흡기구로 강제공급하는 촉매에어공급수단과; 상기 촉매에어공급수단으로 공급된 촉매에어를 내연기관의 흡기에어에 부가하는 촉매에어부가수단으로 내연기관의 연소촉진을 위한 흡기구 측 연소촉매 공급시스템을 구성한다.
Description
본 발명은 내연기관의 연소촉진을 위한 흡기구 측 촉매 공급방법 및 그 시스템에 관한 것으로, 상세하게는 자력을 부가하여 촉매의 활성화를 촉진하고, 활성화된 촉매를 강제로 압송하여 혼합실에서 1차로 외기와 혼합한 다음 촉매가 혼합된 혼합기를 흡기구에 다량으로 공급함으로써 흡기구로 흡입되는 연소용 공기에 촉매가 고르게 확산 분포되어 내연기관을 구성하는 다수의 폭발실린더에 각각 고르게 공급되어서 안정적인 연소를 하도록 한 내연기관의 연소촉진을 위한 흡기구 측 촉매 공급방법 및 그 시스템에 관한 것이다.
내연기관은 밀폐된 실린더 속에 연료와 공기의 혼합기를 가두고, 압축점화하여 연료 속의 탄소를 급속히 연소시킨 후 가스는 외부로 배출하고, 다시 신선한 홉기를 흡입하는데 이때 배출되는 배기가스 속에는 일산화탄소(CO), 질소산화물 (NOx), 미연소탄화수소(HC) 등 인체에 유해한 물질이 다량 포함되어 있어서, 대기오염의 원인으로 중요한 문제로 대두되고 있다.
내연기관에서 배기가스를 정화하기 위하여 쓰이는 장치는 삼원촉매(Three way catalyst)로 배기가스의 유해성분인 일산화탄소, 질소산화물 및 탄화수소계 화합물과 동시에 반응하여 이들 화합물을 제거하는 촉매를 의미하며, 주로 Pt/Rh, Pd/Rh 또는 Pt/Pd/Rh 계가 이용된다.
현재까지 촉매의 역할은 연료가 실린더에서 연소가 이루어진 뒤 배출되는 유해 배기가스를 환경에 무해하게 처리하여 배출하는데 역점을 두었다.
따라서 LPG, 가솔린 차량의 삼원 촉매장치, 디젤 차량의 DOC, 그뿐만 아니라 ER, SCR, LNT, DPF 장치 등 모든 고가의 장비들도 모두가 연료가 연소된 이후에 이루어지는 후처리 장비들이다.
환경을 오염시키고 인체에 치명적인 손상을 줄 수 있는, 자동차가 배출하
는 유해가스의 유해 성분들을 보면 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC), 입자상 물질(PM), 매연, 질소산화물(NOx) 등이 대표적이다.
이 중에서 질소산화물(NOx)를 제외하면 모두가 실린더 내에서 연료가 완전히 연소되지 못하면서 발생되는 결과물이다.
그렇다면 실린더 내에서 연료가 완전히 연소만 되게 하면 이러한 유해물도 배출될 이유가 없을 것이며, 고가의 복잡한 장비도 장착할 필요가 없을 것이다.
이와 같은 이유로 내연기관에 촉매를 공급하기 위한 다양한 연구가 이루어지고 있는바, 지금까지 개발되어 특허 출원된 선행기술과 특허문헌을 살펴보면 다음과 같다.
본 발명은 상기와 같은 지금까지의 문제점들을 개선하기 위하여, 연소촉매의 활성화를 촉진하고, 활성화된 연소촉매를 강제로 압송하여 혼합실에서 1차로 외기와 혼합한 다음 촉매가 혼합된 혼합기를 흡기구에 다량으로 공급함으로써 흡기구로 흡입되는 연소용 공기에 촉매의 분포가 고르게 확산 분포되어 내연기관을 구성하는 다수의 폭발실린더에 고르게 공급되어 안정적인 연소를 하도록 함에 그 목적이 있다.
차량의 공기흡입량을 조절함에 있어서는 제조사별 혹은 차종별로 스로틀밸브 이지알밸브 등으로 구성되고, 터보 작동시기 등 제각각 조건이 틀리기 때문에 촉매 주입은 다양한 환경을 극복하기가 쉽지 않다.
이로 인해 빈차이거나 적재 중량이 작게 운행할 경우 차량 자체 공기 흡입량이 적어 차종별로 알맞은 촉매를 공급하는 것은 불가능에 가깝다.
따라서 기존의 흡입에 의한 촉매공급방식으로는 경량적재로 운행하거나 저속 운행을 할 때는 촉매 유입량이 적거나 없는 경우가 발생하여, 전체 실린더에 촉매가 고르게 공급되지 못하여 노후된 엔진이나 압축이 떨어질 경우 노킹현상이 발생한다.
또한, 차량의 적재 중량이 클 경우 강력한 엔진의 구동으로 연소공기의 흡입량이 많아질 경우 오히려 너무 많은 촉매를 흡입하여 제대로 혼합하지 않은 상태로 공급되면 폭발효율이 떨어 지는 현상이 발생한다.
이와 같은 문제점을 극복하는 수단으로 본 발명에서는 촉매를 공기와 1차로 혼합하여 혼합촉매를 얻은 다음 많은 량의 혼합촉매를 내연기관의 흡기에 강제로 투입하여 항상 일정량의 촉매가 흡기에 분포하도록 하였다.
또한, 차량이 저속운행되어 공기의 유입량이 적을 경우 지속적으로 공급되는 촉매와 혼합된 과잉 촉매에어를 드레인공으로 배출하여 혼합촉매의 분포농도를 일정하게 유지 하도록 하였기에 차종에 상관없이 어떤 환경에서도 적절하게 촉매를 공급하도록 함에 목적을 둔 것이다.
그리고 혼합수단의 혼합실에 이온발생기에서 발생되는 양이온과 음이온을 부가하여 양이온은 매연 발생을 저감시키고, 음이온은 연비를 향상시키도록 함애 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 내연기관의 흡기구 측에 연소촉매를 공급함에 있어서, 촉매를 활성화시켜 발생하는 연소촉매발생단계와; 상기 연소촉매발생단계에서 발생 된 연소촉매를 혼합실로 압송하는 촉매압송단계와; 상기 연소촉매와 혼합하기 위한 순수외부공기를 압송하는 외부공기투입단계와; 상기 연소촉매압송단계에서 압송된 연소촉매를 외부공기투입단계에서 공급된 외부공기와 혼합하는 혼합단계와; 상기 혼합단계에서 공기와 촉매가 혼합된 촉매에어의 촉매농도를 유지시켜주는 농도유지단계와; 상기 혼합단계에서 연소촉매가 고르게 혼합된 촉매에어를 내연기관의 흡기구 측으로 공급하는 촉매에어공급단계와; 상기 촉매에어공급단계에서 공급된 촉매에어를 흡기에어에 강제 부가하도록 하는 촉매에어부가단계로 이루어지는 내연기관의 연소촉진을 위한 흡기구 측 연소촉매 공급방법으 실시하기 위하여, 백금족 금속인 루테늄(Ru), 오스뮴(Os), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 팔라듐(Pd), 백금(Pt) 또는 염화백금산, 염화팔라듐 또는 염화로듐을 포함하는 화합물 중에서 선택되는 촉매를 활성화시켜 발생시키는 연소촉매발생기를 구성한 연소촉매발생수단과; 상기 연소촉매발생수단에 외부공기를 강제로 투입하여 활성화된 연소촉매를 압송하는 촉매압송수단과; 순수외부공기를 강제 투입하는 외부공기투입수단과; 상기 촉매압송수단에서 압송된 연소촉매와 외부공기투입수단에서 투입된 외부공기를 혼합하는 혼합실을 구성한 혼합수단과; 상기 혼합수단의 혼합실에서 혼합되어 연소촉매가 고르게 분포된 촉매에어의 촉매농도를 유지하는 농도유지수단과; 상기 혼합수단에서 혼합되어 연소촉매가 고르게 혼합된 촉매에어를 내연기관의 흡기구로 강제공급하는 촉매에어공급수단과; 상기 촉매에어공급수단으로 공급된 촉매에어를 내연기관의 흡기에어에 부가하는 촉매에어부가수단으로 내연기관의 연소촉진을 위한 흡기구 측 연소촉매 공급시스템을 구성한다.
여기서 상기 연소촉매발생수단은 촉매가 저장되는 연소촉매발생기 하부에는 압송용 공기를 주입하는 주입구가 형성되고 상부에는 연소촉매 공급공이 형성되어 혼합수단의 혼합실과 연결되며, 내부에 저장된 촉매의 중앙에 촉매를 활성화시키는 활성봉을 바닥부터 설치하여 그 상단에 ND(네오다움)자석을 일체로 부착하여 구성하며, 상기 촉매압송수단은 연소촉매발생수단의 주입구에 에어펌프로 외부공기를 강제로 투입하여 활성화된 연소촉매를 혼합수단의 혼합실로 압송하도록 구성하며, 상기 외부공기투입수단은 송풍팬을 구성하여 순수외부공기를 혼합수단의 혼합실로 강제 투입하도록 구성한다.
상기 혼합수단은 혼합실을 구성하고, 혼합실 하단에는 외부공기투입수단의 송풍팬과 연통되는 공기투입공이 형성되며, 상기 공기투입공 상측 측벽에는 상기 촉매발생수단과 연결된 1개 이상의 촉매분사공을 갖는 촉매투입기를 구성하며, 상단에는 배출구를 형성하여, 촉매압송수단에서 압송된 연소촉매와 외부공기투입수단에서 투입된 외부공기를 혼합하여 촉매에어를 생성하여 배출하도록 구성한다.
상기 농도유지수단은 혼합수단의 혼합실에 상단만 연통하도록 격벽으로 구분하여 외부와 연통하는 드레인공을 형성한 드레인실을 구성하여 혼합실에서 혼합되어 연속반복적으로 생성되는 촉매에어가 공급량을 넘어서 혼합실을 채우고 남으면 흘러나가 혼합실의 촉매에어가 항상 일정한 촉매농도를 유지하도록 구성한다.
상기 촉매에어공급수단은 내연기관의 흡기구 측 어느 한 곳에 투입수단을 구성하고, 이를 상기 혼합실의 배출구와 연결하여 혼합실에서 연소촉매가 고르게 혼합된 촉매에어를 내연기관의 흡기구로 강제공급한다.
상기 촉매에어부가수단은 내연기관의 흡기구 측 어느 한 곳에 흡기에어가 진입하는 방향으로 항하도록 투입수단을 형성하여 흡기에어에 촉매에어를 강제부가하도록 구성한다.
이때 상기 촉매압송수단은 에어펌프를 제거하고 차량에 기존 구비된 에어탱크를 이용하며, 외부공기투입수단의 송풍팬을 제거하고 차량 진행방향으로 향하는 공기유도콘을 형성하여 차량의 속도에 따른 공기압으로 외부공기가 투입되도록 구성하며, 상기 혼합수단의 혼합실에 별도로 구성한 이온발생기에서 발생하는 이온을 부가하여 투입하도록 구성하거나, 상기 격벽을 발열판으로 구성하여 외부전원으로 발열하도록 구성할 수도 있으며, 상기 혼합실의 공기투입공에는 분사망을 구성하여 투입되는 공기가 확산 되도록 형성하면 그 효과는 배가한다.
연소촉매의 활성화를 촉진하고, 활성화된 연소촉매를 강제로 압송하여 혼합실에서 1차로 외기와 혼합한 다음 촉매가 혼합된 혼합기를 흡기구에 다량으로 공급함으로써 흡기구로 흡입되는 연소용 공기에 촉매의 분포가 고르게 확산 분포되어 내연기관을 구성하는 다수의 폭발실린더에 고르게 공급되어 안정적으로 완전 연소를 하도록 하여 유해가스의 배출을 억제하고 연비를 절감하면서도 출력을 향상시켜 친환경적이고 연료 절감의 신규한 효과를 기대할 수 있는 것이다.
도1은 본 발명의 실시단계 예시도
도2는 본 발명의 이해를 돕기 위한 전체구성 예시도.
도3은 본 발명으로 내연기관 흡기구 측에 촉매를 공급하는 상태 예시도.
도4는 본 발명의 실시상태 예시도.
도5는 본 발명의 다른 실시상태 예시도.
도6은 본 발명의 또 다른 실시상태 예시도.
도7은 본 발명의 요부인 촉매발생수단의 구성상태 예시도.
도8은 본 발명의 요부인 혼합수단의 구성상태 예시도.
도2는 본 발명의 이해를 돕기 위한 전체구성 예시도.
도3은 본 발명으로 내연기관 흡기구 측에 촉매를 공급하는 상태 예시도.
도4는 본 발명의 실시상태 예시도.
도5는 본 발명의 다른 실시상태 예시도.
도6은 본 발명의 또 다른 실시상태 예시도.
도7은 본 발명의 요부인 촉매발생수단의 구성상태 예시도.
도8은 본 발명의 요부인 혼합수단의 구성상태 예시도.
상기 목적을 달성하고자 하는 본 발명을 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
내연기관(100)의 흡기구(101) 측에 연소촉매를 공급함에 있어서,
연소촉매발생기(10)에서 촉매를 활성화시켜 발생하는 연소촉매발생단계와;
상기 연소촉매발생단계에서 발생 된 연소촉매를 혼합실(20)로 압송하는 촉매압송단계와;
상기 연소촉매와 혼합하기 위한 순수외부공기를 압송하는 외부공기투입단계와;
상기 연소촉매압송단계에서 압송된 연소촉매를 외부공기투입단계에서 공급된 외부공기와 혼합하는 혼합단계와;
상기 혼합단계에서 공기와 촉매가 혼합된 촉매에어의 촉매농도를 유지시켜주는 농도유지단계와;
상기 혼합단계에서 공기와 촉매가 혼합된 촉매에어의 촉매농도를 유지시켜주는 농도유지단계와;
상기 혼합단계에서 연소촉매가 고르게 혼합된 촉매에어를 내연기관(100)의 흡기구(101) 측으로 공급하는 촉매에어공급단계와;
상기 촉매에어공급단계에서 공급된 촉매에어를 흡기에어에 강제 부가하도록 하는 촉매에어부가단계로 이루어지는 내연기관의 연소촉진을 위한 흡기구 측 연소촉매 공급방법을 실시한다.
상기한 내연기관의 연소촉진을 위한 흡기구 측 연소촉매 공급방법을 실시하기 위한 수단으로, 내연기관(100)의 흡기구(101) 측에 연소촉매를 공급하도록 구성함에 있어서,
백금족 금속인 루테늄(Ru), 오스뮴(Os), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 팔라듐(Pd), 백금(Pt) 또는 염화백금산, 염화팔라듐 또는 염화로듐을 포함하는 화합물 중에서 선택되는 촉매를 활성화시켜 발생시키는 연소촉매발생기(10)를 구성한 연소촉매발생수단과;
상기 연소촉매발생수단에 외부공기를 강제로 투입하여 활성화된 연소촉매를 압송하는 촉매압송수단과;
순수외부공기를 강제 투입하는 외부공기투입수단과;
상기 촉매압송수단에서 압송된 연소촉매와 외부공기투입수단에서 투입된 외부공기를 혼합하는 혼합실(20)을 구성한 혼합수단과;
상기 혼합수단의 혼합실(20)에서 혼합되어 연소촉매가 고르게 분포된 촉매에어의 촉매농도를 유지하는 농도유지수단과;
상기 혼합수단에서 혼합되어 연소촉매가 고르게 혼합된 촉매에어를 내연기관의 흡기구(50)로 강제공급하여 흡기에어에 부가하는 촉매에어부가수단으로 이루어지는 내연기관의 연소촉진을 위한 흡기구 측 연소촉매 공급시스템을 구성한다.
여기서 상기 연소촉매발생수단은, 촉매가 저장되는 연소촉매발생기(10) 하부에는 압송용 공기를 주입하는 주입구(11)가 형성되고 상부에는 연소촉매 공급공(12)이 형성되어 혼합수단의 혼합실(20)과 연결되며, 내부에 저장된 촉매의 중앙에 촉매를 활성화시키는 활성봉(15)을 바닥부터 설치하여 그 상단에 ND(네오다움)자석(16)을 일체로 부착하여 구성한다.
상기 촉매압송수단은, 연소촉매발생수단의 주입구에 에어펌프(30)로 외부공기를 강제로 투입하여 활성화된 연소촉매를 혼합수단의 혼합실(20)로 압송하도록 구성한다.
상기 외부공기투입수단은 송풍팬(31)을 구성하여 순수외부공기를 혼합수단의 혼합실(20)로 강제로 투입하도록 구성한다.
상기 혼합수단은 혼합실(20)을 구성하고, 혼합실(20) 하단에는 외부공기투입수단의 송풍팬(31)과 연통되는 공기투입공(21)이 형성되며, 상기 공기투입공(21) 과 인접한 측벽에는 상기 촉매발생수단과 연결된 1개 이상의 촉매분사공을 형성한 촉매투입기(22)를 구성하며, 상단에는 배출구(23)를 형성하여, 촉매압송수단에서 압송된 연소촉매와 외부공기투입수단에서 투입된 외부공기를 혼합하여 촉매에어를 생성하여 배출하도록 구성한다.
상기 농도유지수단은 혼합수단의 혼합실(20)에 상단만 연통하도록 격벽(25)으로 구분하여 외부와 연통하는 드레인공(27)을 형성한 드레인실(26)을 구성하여 혼합실(20)에서 혼합되어 연속반복적으로 생성되는 촉매에어가 공급량을 넘어서 혼합실(20)을 채우고 남으면 흘러나가 혼합실(20)의 촉매에어가 항상 일정한 촉매농도를 유지하도록 구성한다.
상기 촉매에어공급수단은 내연기관의 흡기구(50) 측 어느 한 곳에 투입수단을 구성하고, 이를 상기 혼합실(20)의 배출구(23)와 연결하여 혼합실(20)에서 연소촉매가 고르게 혼합된 촉매에어를 내연기관의 흡기구(50)로 강제공급한다.
상기 촉매에어부가수단은 내연기관의 흡기구(50) 측 어느 한 곳에 흡기에어가 진입하는 반대방향으로 항하도록 투입수단을 구성하여 흡기에어에 촉매에어를 강제부가하도록 구성한다.
이때, 상기 촉매압송수단의 에어펌프(30)를 대신하여 차량에 구비되어 있는 기존의 에어탱크(36)에 저장된 공기를 사용하도록 할 수도 있다.
그리고 공기투입수단의 송풍팬(31)을 제거하고 차량 진행방향으로 향하는 공기유도콘(35)을 형성하여 차량의 속도에 따른 공기압으로 외부공기가 투입되도록 구성할 수도 있다.
상기 혼합수단의 혼합실(20)에 별도로 구성한 이온발생기(60)에서 발생하는 이온을 부가하도록 구성하면 또 다른 효과를 기대 할 수 있다.
그리고 상기 격벽(25)을 발열판(70)으로 구성하며, 촉매발발생기(10)에 발열판(70)을 구성하여 외부전원으로 발열하도록 구성하거나, 상기 혼합실(20)의 공기투입공(21)에 분사망(40)을 구비하며, 상기 투입수단은 선단이 막히고 측면으로 분사공을 형성한 분사캡(45)을 구성하면 그 효과는 뛰어나다 할 것이다.
이와 같이 구성한 본 발명의 실시예를 살펴보면 다음과 같다.
연소촉매발생단계;
백금족 금속인 루테늄(Ru), 오스뮴(Os), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 팔라듐(Pd), 백금(Pt) 또는 염화백금산, 염화팔라듐, 염화로듐을 포함하는 화합물 중에서 선택되는 촉매가 저장된 하부에는 압송용 공기를 주입하는 주입구(11)가 형성되고, 상부에는 연소촉매 공급공(12)이 형성되어 혼합수단의 혼합실(20)과 연결되며, 내부에 저장된 촉매의 중앙에 촉매를 활성화시키는 활성봉(15)을 바닥부터 설치하여, 활성봉(15) 상단에 ND(네오다움)자석(16)을 일체로 부착한 연소촉매발생기(10)로 구성한 연소촉매발생수단으로 촉매를 활성화시켜 발생한다.
여기에 더하여 상기 활성봉(15)을 대신하여 운모판의 주변에 코일을 감아서 상기 코일에 외부전원을 부가 할 수도 있다.
이때, 상기 코일은 니크롬발열체, 탄소발열체, 석영발열체 중 선택되는 어는 하나로 구성한다.
촉매압송단계;
상기 연소촉매발생수단의 주입구에 에어펌프(30)로 외부공기를 강제로 투입하여 활성화된 연소촉매를 혼합수단의 혼합실(20)로 압송하도록 구성한 촉매압송수단으로, 상기 연소촉매발생단계에서 발생 된 연소촉매를 혼합실로 압송한다.
이때, 상기 에어펌프(30)를 제거하고 차량에 구비되어 있는 기존의 에어탱크(36)에 저장된 공기를 사용할 수도 있다.
외부공기투입단계;
별도의 송풍팬(31)을 구성하여 순수외부공기를 혼합수단의 혼합실(20)로 강제 투입하도록 구성한 외부공기투입수단으로 연소촉매와 혼합하기 위한 순수외부공기를 압송한다.
여기서 상기 송풍팬(31)을 제거하고 차량 진행방향으로 향하는 공기유도콘(35)을 형성하여 차량의 속도에 따른 공기압으로 외부공기가 투입되도록 할 수도 있다.
이때, 별도로 이온발생기(60)를 구성하여 이온발생기(60)에서 발생하는 음이온이나 양이온을 상기 혼합수단의 혼합실(20)에 부가하여 투입하도록 구성할 수도 있다.
즉, 흡기관을 통해 유입된 공기를 플라즈마 상태로 이온화하여 내연기관 엔진부에 공급함으로써 이온화된 공기가 연료를 활성하는 작용을하여 더 높은 효율의 완전연소 유도 및 열효율을 높임으로서 엔진의 출력을 증대하고 할 수 있고, 그에 따른 연소효율 향상으로 PM, 탄화수소, Nox 등 매연도 저감시킨다.
또한, 음이온은 내연기관 엔진부의 실린더 내벽을 코팅하는 효과를 제공하여 피스톤과 실린더의 마찰 저항을 감소하여 소음저감 및 내구성을 향상시키며, 연소 후 누적되는 카본을 제거하는 효과를 발휘한다.
양이온은 미세먼지 저감 및 냄새 탈취 효과를 발휘하게 된다.
혼합단계;
혼합실(20)을 구성하고, 혼합실(20) 하단에는 외부공기투입수단의 송풍팬(31)과 연통되는 공기투입공(21)이 형성되며, 상기 공기투입공(21) 상측 측벽에는 상기 촉매발생수단과 연결된 1개 이상의 촉매분사공을 형성한 촉매투입기(22)를 구성하며, 상단에는 배출구(23)를 형성하여, 촉매압송수단에서 압송된 연소촉매와 외부공기투입수단에서 투입된 외부공기를 혼합하여 촉매에어를 생성하여 배출하도록 혼합수단을 구성하여 상기 촉매압송수단에서 압송된 연소촉매와 외부공기투입수단에서 투입된 외부공기를 혼합한다.
이때, 상기 혼합실(20)의 공기투입공(21)은 분사망(40)을 구성한다.
그리고 상기 격벽(25)을 발열판으로 구성하여 전원을 인가하여 발열하도록 구성할 수도 있다.
농도유지단계;
혼합수단의 혼합실(20)에 상단만 연통하도록 격벽(25)으로 구분하여 외부와 연통하는 드레인공(27)을 형성한 드레인실(26)을 구성하여 혼합실(20)에서 혼합되어 연속반복적으로 생성되는 촉매에어가 공급량을 넘어서 혼합실(20)을 채우고 남으면 흘러나가 혼합실(20)의 촉매에어가 항상 일정한 촉매농도를 유지하도록 농도유지수단을 구성하여, 상기 혼합단계에서 공기와 촉매가 혼합된 촉매에어의 촉매농도를 일정하게 유지시켜준다.
이와 같은 농도유지단계를 실시하지 않으면 연소촉매발생단계에서 연속반복적으로 생성되어 공급되는 연소촉매가 적체되어 연소촉매의 농도가 짙어져서 내연기관의 폭발력을 감소시킬 수 있다.
따라서 본 단계를 실시하는 수단은 상당히 중요하다 할 것이다.
촉매에어공급단계;
상기 혼합수단에서 혼합되어 연소촉매가 고르게 혼합된 촉매에어를 내연기관의 흡기구(50)로 강제공급하여 흡기에어에 부가하는 촉매에어부가수단으로 이루어지는 내연기관의 연소촉진을 위한 흡기구 측 연소촉매 공급시스템을 구성한다. 상기 혼합단계에서 연소촉매가 고르게 혼합된 촉매에어를 내연기관의 흡기구 측으로 공급하는
상기 촉매에어공급수단은 내연기관의 흡기구(50) 측 어느 한 곳에 투입수단을 구성하고, 이를 상기 혼합실(20)의 배출구(23)와 연결하여 혼합실(20)에서 연소촉매가 고르게 혼합된 촉매에어를 내연기관의 흡기구(50)로 강제공급한다.
이때 촉매에어공급수단은 다량의 촉매에어를 흡기구 측으로 공급하기 위한 목적을 이루기 위하여 구성하는 것이 특징이다.
촉매에어부가단계;
내연기관의 흡기구(50) 측 어느 한 곳에 투입수단을 구성하고, 이를 상기 혼합실(20)의 배출구(23)와 연결하여 혼합실(20)에서 연소촉매가 고르게 혼합된 촉매에어를 내연기관의 흡기구(50)로 강제공급하여 흡기에어에 강제로 부가하도록 촉매에어부가수단을 구성하여 상기 촉매에어공급단계에서 공급된 촉매에어를 흡기에어에 강제로 부가하도록 한다.
여기서 상기 촉매에어부가수단은 내연기관의 흡기구(50) 측 어느 한 곳에 흡기에어가 진입하는 반대방향으로 항하도록 투입수단을 구성하여 흡기에어에 촉매에어가 고르게 분포하도록 구성한다.
이때, 본 발명의 촉매에어부가수단을 구성하는 투입수단을 내연기관 흡기구 측에 구성하는 에어필터(105)에 설치하면 연소촉매의 확산도는 더욱 뛰어나다 할 것이다.
본 발명은 현재 사용되고 있는 모든 내연기관에 즉시 실시할 수 있는 것으로, 산업상 이용가치가 대단하다 할 것이다.
10: 연소촉매발생기 11: 주입구 12: 공급공
15: 활성봉 16: ND자석
20: 혼합실 21: 공기투입공 22: 촉매투입기
23: 배출공 25: 격벽 26: 드레인실
27: 드레인공
30: 에어펌프 31: 송풍팬 35: 공기유도콘
36: 에어탱크 40: 분사망 45: 분사캡
60: 이온발생기 70: 발열판
100: 내연기관 101: 흡기구 105: 에어필터
15: 활성봉 16: ND자석
20: 혼합실 21: 공기투입공 22: 촉매투입기
23: 배출공 25: 격벽 26: 드레인실
27: 드레인공
30: 에어펌프 31: 송풍팬 35: 공기유도콘
36: 에어탱크 40: 분사망 45: 분사캡
60: 이온발생기 70: 발열판
100: 내연기관 101: 흡기구 105: 에어필터
Claims (5)
- 내연기관의 흡기구 측에 연소촉매를 공급함에 있어서,
촉매를 활성화시켜 발생하는 연소촉매발생단계와;
상기 연소촉매발생단계에서 발생 된 연소촉매를 혼합실로 압송하는 촉매압송단계와;
상기 연소촉매와 혼합하기 위한 순수외부공기를 압송하는 외부공기투입단계와;
상기 연소촉매압송단계에서 압송된 연소촉매를 외부공기투입단계에서 공급된 외부공기와 혼합하는 혼합단계와;
상기 혼합단계에서 공기와 촉매가 혼합된 촉매에어의 촉매농도를 유지시켜주는 농도유지단계와;
상기 혼합단계에서 연소촉매가 고르게 혼합된 촉매에어를 내연기관의 흡기구 측으로 공급하는 촉매에어공급단계와;
상기 촉매에어공급단계에서 공급된 촉매에어를 흡기에어에 강제 부가하도록 하는 촉매에어부가단계로 이루어짐을 특징으로 하는 내연기관의 연소촉진을 위한 흡기구 측 연소촉매 공급방법. - 내연기관의 흡기구 측에 연소촉매를 공급하도록 구성함에 있어서,
백금족 금속인 루테늄(Ru), 오스뮴(Os), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 팔라듐(Pd), 백금(Pt) 또는 염화백금산, 염화팔라듐 또는 염화로듐을 포함하는 화합물 중에서 선택되는 촉매를 활성화시켜 발생시키는 연소촉매발생기(10)를 구성한 연소촉매발생수단과;
상기 연소촉매발생수단에 외부공기를 강제로 투입하여 활성화된 연소촉매를 압송하는 촉매압송수단과;
순수외부공기를 강제 투입하는 외부공기투입수단과;
상기 촉매압송수단에서 압송된 연소촉매와 외부공기투입수단에서 투입된 외부공기를 혼합하는 혼합실(20)을 구성한 혼합수단과;
상기 혼합수단의 혼합실(20)에서 혼합되어 연소촉매가 고르게 분포된 촉매에어의 촉매농도를 유지하는 농도유지수단과;
상기 혼합수단에서 혼합되어 연소촉매가 고르게 혼합된 촉매에어를 내연기관의 흡기구(50)로 강제공급하는 촉매에어공급수단과;
상기 촉매에어공급수단으로 공급된 촉매에어를 내연기관의 흡기에어에 부가하는 촉매에어부가수단으로 구성함을 특징으로 하는 내연기관의 연소촉진을 위한 흡기구 측 연소촉매 공급시스템. - 제2항에 있어서,
상기 연소촉매발생수단은, 촉매가 저장되는 연소촉매발생기(10) 하부에는 압송용 공기를 주입하는 주입구(11)가 형성되고 상부에는 연소촉매 공급공(12)이 형성되어 혼합수단의 혼합실(20)과 연결되며, 내부에 저장된 촉매의 중앙에 촉매를 활성화시키는 활성봉(15)을 바닥부터 설치하여 그 상단에 ND(네오다움)자석(16)을 일체로 부착하여 구성한 것과;
상기 촉매압송수단은, 연소촉매발생수단의 주입구에 에어펌프(30)로 외부공기를 강제로 투입하여 활성화된 연소촉매를 혼합수단의 혼합실(20)로 압송하도록 구성한 것과;
상기 외부공기투입수단은 송풍팬(31)을 구성하여 순수외부공기를 혼합수단의 혼합실(20)로 강제 투입하도록 구성한 것과;
상기 혼합수단은 혼합실(20)을 구성하고, 혼합실(20) 하단에는 외부공기투입수단의 송풍팬(31)과 연통되는 공기투입공(21)이 형성되며, 상기 공기투입공(21) 상측 측벽에는 상기 촉매발생수단과 연결된 1개 이상의 촉매분사공을 형성한 촉매투입기(22)를 구성하며, 상단에는 배출구(23)를 형성하여, 촉매압송수단에서 압송된 연소촉매와 외부공기투입수단에서 투입된 외부공기를 혼합하여 촉매에어를 생성하여 배출하도록 구성한 것과;
상기 농도유지수단은 혼합수단의 혼합실(20)에 상단만 연통하도록 격벽(25)으로 구분하여 외부와 연통하는 드레인공(27)을 형성한 드레인실(26)을 구성하여 혼합실(20)에서 혼합되어 연속반복적으로 생성되는 촉매에어가 공급량을 넘어서 혼합실(20)을 채우고 남으면 흘러나가 혼합실(20)의 촉매에어가 항상 일정한 촉매농도를 유지하도록 구성한 것과;
상기 촉매에어공급수단은 내연기관의 흡기구(50) 측 어느 한 곳에 투입수단을 구성하고, 이를 상기 혼합실(20)의 배출구(23)와 연결하여 혼합실(20)에서 연소촉매가 고르게 혼합된 촉매에어를 내연기관의 흡기구(50)로 강제공급하도록 구성한 것과;
상기 촉매에어부가수단은 내연기관의 흡기구(50) 측 어느 한 곳에 흡기에어가 진입하는 반대방향으로 항하도록 투입수단을 구성하여 내연기관의 흡기에어에 촉매에어를 강제부가하도록 구성한 것을 특징으로 하는 내연기관의 연소촉진을 위한 흡기구 측 연소촉매 공급시스템. - 제3항에 있어서,
상기 촉매압송수단의 에어펌프(30)를 대신하여 차량에 구비되어 있는 기존의 에어탱크(36)에 저장된 공기를 사용하도록 한 것과;
공기투입수단의 송풍팬(31)을 제거하고 차량 진행방향으로 향하는 공기유도콘(35)을 형성하여 차량의 속도에 따른 공기압으로 외부공기가 투입되도록 한 것을 특징으로 하는 내연기관의 연소촉진을 위한 흡기구 측 연소촉매 공급시스템. - 제3항에 있어서,
상기 혼합수단의 혼합실(20)에 별도로 구성한 이온발생기(60)에서 발생하는 이온을 부가하도록 구성한 것과;
상기 격벽(25)을 발열판(70)으로 구성하며, 촉매발발생기(10)에 발열판(70)을 구성하여 외부전원으로 발열하도록 구성한 것과;
상기 혼합실(20)의 공기투입공(21)에 분사망(40)을 구비하며, 상기 투입수단은 선단이 막히고 측면으로 분사공을 형성한 분사캡(45)을 구성한 것을 특징으로 하는 내연기관의 연소촉진을 위한 흡기구 측 연소촉매 공급시스템.
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| 실용신안등록출원 제20-2003-0006385호(2003.03.04)는 감쇠기를 3단형으로 조립될 수 있는 파이프형으로 설계하고, 감쇠기의 입구에는 공기의 유입이 잘될 수 있도록 공기의 와류현상을 일으키게 하는 4개의 와류형 날개로 하였으며, 파이프 타입 중간 부분에 홈을 만들어 알루미늄 그물망 구조화한 후 밀폐된 망속에 음이온 발생 세라믹 볼을 충진하도록 하며, 날개와 망 등에는 음이온발생을 돕는 세라믹을 초미세 분말, 혼합 후 입자충돌 방식 분쇄방법으로 한 개의 입자크기가 최소 23미크론(1,000mesh All-Pass) 이하로 하여 SiO2파우더와 함께 겔화하고 기타 입자융착제를 첨가한 후 6미크론으로 분쇄한 전기석과 음이온발생 촉진파우더를 첨가하여 만든 것을 코팅하여, 영구적으로 음이온을 발생시키는 전기석 분말과 기타 배합물질에서 효과적으로 발생하는 마이너스 이온에 의해 엔진에 공급되는 공기가 산소농도가 높은 공기로 변화되어 연소실로 유입되게 하였다. |
| 특허출원 제10-1997-0068644호(1997.12.15)는 희박 연소(lean burn:린번) 내연 기관의 증발 연료 공급 제어 장치에 관한 것으로, 내연 기관의 연료를 수용하는 연료 수용 수단에서 발생하는 증발 연료를 내연 기관의 흡기계에 퍼지하는 퍼지 통로와; 상기 퍼지 통로에서 흡기계에 도입되는 증발 연료량을 내연 기관의 운전 상태에 따라 제어하는 퍼지 제어 수단과; 상기 내연 기관의 기관 회전수가 목표 회전수에 일치하도록 증발 연료량을 보정하는 제 1 보정 수단과; 희박 연소 상태의 아이들시에 제 1 보정 수단에 의한 보정 결과에 따라 연료의 공급량을 조정하는 연료 공급량 제어 수단을 구비하고, 상기 퍼지 제어 수단은 제 1 보정 수단이 보정한 보정값에 기초하여 퍼지 제어하고, 상기 제 1 보정 수단에서 참조해야 할 내연 기관의 목표 회전수는 아이들 회전수인 것이 특징이다. |
| 특허출원 제10-2000-0053091호(2000.09.07)는 하전된 원자 또는 분자응집체인 이온화 클러스터를 분산시키고, 상기 이온화 클러스터들을 미립자로 만드는 세라믹과 산화 티타늄이 부착된 내열 베이스체를 포함하고, 상기 이 온화 클러스터는 연소 장치내로 공급되어 연소반응을 일으키는 연소성 유체를 구성하는 연소 촉진 장치로서, 연소효율을 증대시키고, 따라서 배출가스중의 NOx, SOx, HC와 같은 유해 물질의 함유량을 감소시키고 연소 장치의 수명을 더욱 길게 한다 |
| 특허출원 제10-2008-7028651호(2008.11.24)는 촉매장치, 촉매장치를 둘러싸는 가열박스, 전기가열 온도조절 부분들, 복귀 오일량 조절부분들 및 연료 오일 절약용 복귀파이프라인들을 포함하는 차량 오일-경로 촉매 연료 절약장로서, 촉매장치의 오일 입구는 가압수송(pumping) 오일파이프의 출구와 연결되고, 오일출구는 엔진의 주 유동 파이프라인과 연결되어 촉매 스택의 갭 을 통해 엔진 실린더로 들 어가고 연소된다. |
| 특허출원 제10-2009-0035553호(2009.04.23)는 석유연료를 사용하는 디젤내연기관에서 연료가 연소 될 때 대기중의 공기와 반응하여 발생하는 CO(일산화탄소), HC(탄화수소), NOx(질소산화물), SOx(황산화물) 등의 유해가스 및 입자상 물질을 배기구를 통해 배출하기 이전에 배출허용 기준의 규정에 적합하도록 이를 중화 및 저감시키기 위한 디젤내연기관용 매연저감장치에 관한 것으로, 외주면에 다수개의 통공이 형성된 원통형의 가스실을 내부에 구비하여 배기관을 통해 유입되는 배기가스를 수용하도록 하고, 그 후방에 연소실을 구비하여 상기 가스실과 연소실의 경계에서 중심을 향하는 적어도 둘 이상의 점화플러그를 구비하고, 외부로부터 연결되는 연료파이프 및 공기파이프가 상기 가스실의 외주면을 나선형으로 선회한 후 전방을 향해 외부로 인출된 연소기; 상기 연소기의 전방에 설치되며 연소기의 가스실을 지나 점화플러그에 근접하게 연장되는 분사 노즐이 마련되고 상기 전방을 향해 인출된 공기파이프가 연결되는 히터; 상기 히터의 전방에 설치되며 상기 연소기로부터 인출된 연료파이프가 연결되는 연료분사기; 상기 연소기의 후방에 설치되며 잔류하는 미세한 유해물질을 후처리하는 DOC및 DPF가 순차적으로 설치된 것을 특징으로 한다. |
| 특허출원 제10-2009-0103699호(2009.10.29)는 내연기관의 연소 촉진 시스템에 관한 것으로, 열에 의한 반응에 의해서도 음이온의 발생이 촉진되는 특정 성분의 음이온 발생 물질 액상 혼합체를 내연기관의 엔진오일에 적정량 투입하여, 내연기관의 열에 의한 반응으로 내연기관의 연소실 내부에서 음이온이 발생 되어서, 연소실로 유입된 연료와 공기가 연소 과정에서 양이온화 된 연소가스와 반응하여 중화, 환원시켜 배출시킴으로써, 연소실 내의 연소 환경을 개선하여 연소를 촉진시켜 불완전 연소에 의한 CO, CO₂, NOx, 등의 연소 오염 물질 배출을 저감 시키는 것을 특징으로 하는 내연기관의 연비 향상 및 연소 촉진 시스템 기술에 관한 것이다. |
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