KR890000453Y1 - 내연기관의 배기촉진에 의한 출력증강장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

내연기관의 배기촉진에 의한 출력증강장치

제1도는 본 고안의 전체 구성도.

제2(a)도는 어떤 가솔린엔진의 밸브개폐시기선도, 제2(b)도는 밸브오우버랩 상태중 상사점 전단계에서 배기가스의 흐름을 나타낸 예시도, 제2(c)도는 밸브오우버랩 상태중 상사점 후단계에서 배기가스의 흐름을 나타낸 예시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 배기다기관 2 : 집기실

3 : 임펠러 4 : 배기관

5,5' : 브라켓 6 : 구동축

7 : 임펠러 구동풀리 8 : 휀풀리

9 : 벨트 10 : 배기출구

11 : 흡기밸브 12 : 배기밸브

A : 상사점 전단계 B : 상사점 후단계

본 고안은, 내연기관의 배기촉진에 의한 출력증강장치에 관한 것이다.

내연기관의 배기장치라함은 실린더에서 연소된 배기가스를 배기밸브, 배기다기관, 배기관 그리고 소음기를 거쳐 대기중으로 방출하는 일련의 장치를 말한다.

이러한 배기장치는, 배기관의 직경과 배기출구까지의 거리 그리고 소음기의 부착 등로 인하여 필연적으로 적지 않은 유출저항과 배기간섭을 수반하게 되며, 특히 소음기에 의한 엔진의 출력손실만도 무려 10-20%에 달하는 것으로 알려져 있다.

배기행정에 걸리는 저항 즉, 배압이 약간 증가하여도 엔진의 출력은 현저히 저하하는데 본 고안자는 그 원인이 배기행정에서 흡입행정으로 이행하는 과정에서 흡입밸브 및 배기밸브의 개폐시기의 특수성에 기인하고 있음을 알게 되었다.

실린더 내로 흡입되는 공기나 혼합기는 흐름의 관성을 가지므로 이러한 흐름의 관성을 각행정의 전환에 무리없이 적응시키기 위하여 4행정 사이클 엔진의 경우에 있어서는 흡입 및 배기밸브를 4행정중 정확히 상사점이나 하사점에서 개폐하지 아니하고 상사점 또는 하사점의 전, 후에서 개폐하고 있다.

제2도(a)는, 어떤 4행정 사이클 가솔린 엔진의 밸브개폐시기선도를 예시한 것으로서, 배기행정에서 흡입행정으로 이행하는 과정에서 상서점을 기준으로 좌, 우 각10°의 회전각만큼 흡입 및 배기밸브가 동시에 열려있는 밸브오우버랩 상태가 존재하고 있음을 보여주고 있다.

밸브오우버랩 상태는, 배기행정중 흡입밸브가 열리는 시점으로 부터 상사점에 이르는 상사점 전단계(A)와 흡입행정중 상사점으로 부터 배기밸브가 닫히는 시점에 이르는 상사점 후단계(B)로 양분해 볼수 있는데, 배기관에 배압이 상존하는 상태에서 상사점 전단계(A)에 에서는 제2(b)도에 예시한 바와 같이 흡입밸브로 다량의 배기가스가, 그리고 배기밸브로 소량의 배기가스가 유출되는 한편, 상사점 후단계(B)에서는 제2(c)도에 예시한 바와같이 흡입밸브로 부터 상사점 전단계(A)에 유출된 다량의 배기가스중 소량이, 그리고 배기밸브로터 다량의 배기 가스가 실린더 내부로 역류하는 일련의 현상이 발생하게 된다.

그렇다면, 밸브오우버랩 상태를 이행하는 과정에서는 실린더 내부에 공기가 혼합기가 아닌 배기가스만이 흡입되고, 밸브오우버랩 상태를 지난 흡입행정에 이르러 비로소 공기나 혼합기가 흡입되므로 결국 흡입행정은 상당량의 배기가스가 혼합된 상태에서 압축행정으로 이행되는 것이다.

따라서, 배압이 증가하면 그만큼 실린더내에 잔류하는 배기가스의 양이 증가하고 흡입되는 공기가 혼합기의 양은 그만큼 상대적으로 감소하게 되므로 실린더 내에는 산소결핍이 발생하며, 한편으로는600°-900℃에 이르는 온도의 배기가스가 실린더 내에 잔류하게 되므로 실린더의 과열이 초래된다.

이러한 현상을 방지하기 위해서는, 배기밸브에 걸리는 배압을 흡기밸브에 걸리는 압력보다 낮은 상태로 유지하지 않으면 안된다.

본 고안은, 배기밸브에 걸리는 배압을 현저히 저하시켜 배기가스가 전량 배기밸브를 통하여 배기관으로 흡출되도록 함으로서 흡기행정에 있어서 공기나 혼합기만이 흡입 되도록 유도하여 연소효율 내지는 엔진출력을 증가시키고, 아울러 실런더의 과열과 불완전 연소로 인한 대기오염을 방지하고자 하는 것이다.

본 고안의 구조를 첨부한 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

내연기관의 배기다기관(1)과 배기관(4)을 연통하는 원통형의 집기실(2)을 형성하고, 엔진에 고정설치한 브라켓(5),(5')에 유착되는 구동축(6)의 일단에는 배기방향과 대향하는 임펠러(3)를 결합하여 집기실(2)내에 수장하며, 구동축(6)의 타단에는 엔진의 휀풀리(8)와 수평으로 나란하게 임펠러구동풀리(7)를 결합하고 휀풀리(8)와 임펠러구동풀리(7)를 벨트(9)로 연결하여 일정한 회전비로 연동되게한 구조이다.

본 고안의 집기실(2)내에 설치된 임펠러(3)는, 휀풀리(8)와 연동되므로 실린더에서 생성되는 배기가스량의 증감에 따라 배기가스를 배기다기관(1)으로부터 배기관(4)으로 강제흡출하게 된다.

휀풀리(8)와 임펠러(3)의 회전비를 적정히 조절하면 배기다기관(1) 내부에는 지공에 가까운 상태에 이르게 되므로 밸브오우버랩 상태에서도 배기가스의 전량은 배다기관(1)으로 흡출되고 배압은 집기실(2)로부터 배기출구(10)에 이르는 배기관(4)에만 미치게 된다.

본 고안에 사용되는 임펠러(3)는, 원심력식 임펠러가 적합한데, 그 이유는 원심력식 임펠러가 작동되지 아니하는 경우에는 배기가스가 임펠러가 날개사이로 흐를수 있어 임펠러의 고장으로 인한 배기장애를 최소화 할수 있기 때문이다.

본 고안의 배기촉진 방식과 달리 흡입다기관에 임펠러를 설치하는 흡입촉진 방식은, 실린더의 과압이 초래되고 점화 진각장치나 가버너등에 영향을 미치게 되는등 많은 문제점이 따르게 된다.

2행정사이클 엔진에 설치되는 과급장치는, 공기 또는 혼합기를 밀어줌으로써 연소가스를 밀어내는 소기방식을 취하고 있으나, 4행정사이클 엔진에는 위에서 언급한 문제점으로 인하여 적용될 수 없고, 이러한 과급장치를 본 고안의 방식으로 대체 한다면 연료절감과 연소효율이 크게 될 것이다.

본 고안은, 2행정 또는 4행정 사이클의 가솔린 또는 디젤엔진에 공통적으로 적용되며, 기존의 내연기관에 설계 변경을 가하지 아니하고 간단히 장식할수 있다.

본 고안의 장치를 장착한 결과, 엔진의 출력이 현저히 증가한 반면, 실린더의 온도는 현저히 저하되었고, 배기가스에 일산화탄소와 탄화탄소의 함량이 크게 감소되었으며, 용량이 큰소음기를 장착했을때 출력에 영향이 없이 완전에 가까운 소음효과를 얻을수 있었으며, 배기가스의 분출력이 감하여 수중에서도 소음기가 침수됨이 없이 운행할 수 있는 효과를 확인할수 있었다.

Claims (1)

1. 내연기관의 배기다기관(1)과 배기관(4)을 연통하는 원통형의 집기실(2)을 형성하고 엔진에 고정 설치한 브라켓(5)(5')에 유착되는 구동축(6)의 일단에는 배기방향과 대향하는 임펠러(3)를 결합하여 집기실(2)내에 수장하며, 구동축(6)의 타단에는 엔진의 휀풀리(8)와 수평으로 나란하게 임펠러 구동풀리(7)를 결합하고 휀풀리(8)와 임펠러구동풀리(7)를 벨트(9)로 연결하여 일정한 회전비로 연동되게 함을 특징으로 하는 내연기관의 배기촉진에 의한 출력 증강장치.