KR910000444B1 - 내연기관의 흡기 및 배기의 와류장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

내연기관의 흡기 및 배기의 와류장치

제1도는 본 발명의 장치를 개솔린 엔진에 설치한 실시예시도.

제2도는 본 발명의 흡기의 와류기구의 평단면 예시도.

제3도는 본 발명의 흡기의 와류기구를 에이어 크리너 내부에 설치한 단면예시도.

제4a도는 본 발명의 캬브레이터 하부에 설치되는 유체 와류기구의 사시도. (b)도는 본 발명의 흡기관내에 설치되는 유체 와류기구의 사시도.

제5도는 본 발명의 배기의 와류기구의 사시도.

제6도는 본 발명의 장치를 디젤엔진에 설치한 실시예시도.

제7도는 본 발명의 공기와류기구가 설치된 에이어 크리너의 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

A : 흡기의 와류기구 B : 유체 와류기구

C : 배기의 와류기구 3 : 안내판

6 : 지지판 6' : 지지관

7,7' : 구멍 8 : 와류판

10 : 지지판 10' : 구멍

11 : 와류판

본 발명은 엔진 흡기 및 배기의 와류장치에 관한 것이다. 본 발명은 각종 엔진의 에이어 크리너의 내부를 필터 영역과 중앙부의 공기와류 영역으로 구분하여 공기와류 영역에는 흡입되는 공기의 유속에 따라 적절하게 만곡할 수 있는 플렉시블한 판체로된 여러개의 안내판이 중앙부에서 외측의 방사상으로 연잔되게 형성된 공기와류 장치를 형성하여 에이어 크리너의 필터를 통과한 여과 공기가 흡입초기부터 강한 와류작용으로 고속유입 할 수 있게 함을 특징으로 한 것이다.

본 발명은 에이어 크리너에 설치된 공기와류 장치와 동일조건으로된 공기와류 장치를 흡기 메니폴드의 입구 가까이 및 배기 메니폴드의 배기구 가까이에 각각 설치하여 캬브레이터에서 분사된 연료 입자와 공기가 충분히 혼합된 조건으로 엔진의 연소실에 신속하고 강하게 공급하여 연소폭발에 의한 엔진출력을 보다 향상시키고 연소된 가스는 보다 신속하게 배기할 수 있게 함을 특징으로 한 것이다.

본 발명의 목적은 보다 저렴한 장치로 엔진의 실린더에 고밀도의 과급기를 신속하게 실현하여 엔진의 출력을 향상시키고 가속패달 조작에 대한 속도 감응이 신속하며 연료의 절약으로 주행거리에 대한 연비를 절감할 수 있게 하려는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 혼합기가 흡기 메니폴드를 통과하는중에 혼합기중의 연료가 흡기 메니폴드의 내벽에 부착되지 않게하여 연료손실을 방지하고 유체의 회전관성으로 흡기간섭 및 배기간섭을 줄이며 각 실린더에 균일하게 다량의 회전 유체를 공급하여 엔진의 진동감소, 엔진의 이상마모를 방지하며 실린더 내벽에 연소 생성물 카아본등의 불순물 퇴적을 방지하여 엔진의 수명을 연장할 수 있게 하는데 있다.

종래 엔진의 흡기에 있어서, 엔진의 부압에 의하여 흡입되는 공기의 흐름에 회전력을 가하여 와류시키면 단위 시간의 이동속도가 증가되면서 고밀도의 많은량의 공기를 공급할 수 있어, 연소작용이 향상되어 엔진의 출력을 높일 수 있는 기술이 알려져 있고 여러 종류의 장치도 사용되고 있다.

미국특허 제2,017,043호는 카브레터의 초오크 튜브의 하단부측 흡기 메니폴드의 관체 내벽에 여러개의 유도편을 길이방향의 나선형으로 배설하여 혼합기가 젯트 기류로 확산이동할 수 있게하는 동시 흡기밸브의 유입구측 방에도 동일 구성의 유도편을 나선형으로 형성하여 혼합기가 개방된 유입구의 흡기 밸브 주위로 확산하여 실린더에 혼합기를 신속하게 공급할 수 있게 되어 있다. 그러나 흡기 메니폴드 내에서 원심력에 의한 확산형태의 젯트 기류를 형성하게되어 있어, 흡기 밸브와의 충돌저항을 감소시키는 이점은 있으나 반면 혼합기중의 연료입자가 흡기 메니폴드의 내벽에 부착되어 연료 손실을 유발할뿐 아니라 연료의 액상유입으로 연소 폭발 작용을 저해하는 우려가 있는 문제점이 있다.

또한 미국특허 제3,877,907호는 엔진의 에이어 크리너의 흡기구측에 여러개의 사다리꼴의 유도판을 방사상으로 설치하고 흡기구 중심부에도 엔페라를 형성하여 흡기초기에 공기의 흐름을 와류하여 고밀도의 공기를 실린더에 공급하게 되어 있다.

그러나 유도판의 하단부가 경사지게 절단되어 유체의 회전력이 약하고 에이어 크리너의 공간내부에서만 단일적으로 공기를 와류하게 되어 있어, 유체가 카브레이터를 통과하는 중에 약화되어 연료의 연소폭발에 의한 엔진의 출력향상이 미흡하고 가속 페달 조작에 대한 속도감응이 신속하지 못한 문제점이 있었다.

또한 일본 공개특허공보 공고번호 소 58-13122호는 벤츄리의 상부 흡입구의 내벽에 대칭으로 유도판을 형성하고 벤츄리의 상부공간에 +자형의 와류기구를 설치하여 흡입되는 공기가 벤츄리 부위에서부터 와류되면서 고밀도의 공기를 공급할 수 있도록 시도되어 있다.

그러나 통상 쵸크밸브의 설치등으로 높게 되어 높은 유체저항을 유발하게되고 구조가 복잡하여 설치사용이 불편하며 벤츄리의 기능이 약화되고 유체의 회전력이 약하여 유체의 속도가 빠르지 못하여 과급기가 이루어지기 어려운 미비점이 있다.

또한 실용신안 공보 공고번호 제76-1369호는 엔진의 흡기구와 배기구에 나선형 판체를 삽입하여 나선형 통로를 구성한다음 혼합기가 나선형통로를 회동하면서 이동하게 되어 있다. 그러나 실제적으로 흡기관과 배기관에 나선관의 설치 사용이 어려울뿐 아니라 나선형 통로의 표면적이 커서 특히 엔진의 고속회전시에는 유체저항이 크게되어 연료의 원활한 공급이 이루어지기 어려워 엔진의 출력이 저하되고 가속페달 조작에 대한 속도감응이 느리고 고속 출력에 한계가 있는 문제점이 있다.

본 발명은 개솔린 엔진, LPG엔진, 알코올엔진, 수소엔진, 기화기가 있거나 또는 기화기가 없는 연료분사식 또는 전기점화식 엔진 및 디젤엔진등에 있어서, 흡기 초기에서 배기완료시까지 시종 유체의 고속와류 작용을 유효하게 유지시키어 회전성 유체를 고밀도의 과공급에 의하여 연료의 연소폭발에 의한 엔진의 출력을 향상시키고 흡기간섭과 배기간섭을 줄이며, 실린더에 균일한 연료 및 공기의 고속층전으로 특히 엔진의 고속회전시에도 엔진출력을 높히게 유지하는 동시 가속패달 조작에 대한 감응속도가 신속하고 주행거리에 대한 연비가 경제적으로 절약되면서 배기가스의 공해를 감소하고 실린더내부에 카아본등의 불순물의 퇴적을 방지하여 엔진의 수명을 연장할 수 있게한 것이다.

본 발명을 첨부도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 엔진의 에이어 크리너의 필터 내벽과 중앙부의 흡입구 사이에 공기의 와류기구(A)가 설치되어 공기의 흡기초기부터 공기를 일방향으로 강하게 와류하게되어 있고 또한 공기와류기구와 동일한 조건으로 구성된 흡기의 와류기구(B)가 카브레이터 하부측 또는 이와 상응한 위치나 흡기 메니폴드의 입구 가까이에 설치되어 카브레이터에서 분사된 연료입자와 공기가 충분히 혼합된 조건에서 강하고 신속하게 엔진의 연소실에 공급할 수 있게 되어 있으며 또한 상기의 와류기구와 동일 조건으로 된 배기 와류기구(C)가 배기 메니폴드의 유출구 가까이에 설치되어 연소가스를 보다 신속하게 와류하면서 모두 배출할 수 있게 되어 있다.

공기의 와류의 기구(A)는 제1도 및 제6도에 표시된 바와 같이 엔진(En)의 흡기 메니폴드(In)와 연관된 에이어 크리너(Ac)의 하우징(1) 내부에 내장된 필터(2)의 내벽에서 중앙부의 흡기구(5) 사이에 설치되어 있다. 공기의 와류기구(A)는 공기의 속도에 따라 만곡될 수 있는 플렉시불한 여러개의 판체로된 안내판(3)이 상부의 지지판(4)에 의하여 유체의 와류에 적합한 방사상으로 형성되어 엔진의 흡입력에 의하여 에이어 크리너(Ac)의 필터를 통과한 공기가 흡입기(5)로 유입되는 과정에서 안내판(3)의 유도작용으로 와류하면서 흡기초기에서 연소의 전과정에 이르기까지 강하게 와류되어 회전성 유체로 공급할 수 있게 되어 있다. 안내판(3)의 형태와 설치방법은 흡기의 회전유도에 적합한 다른 기하학적 형태를 설계적으로 취할 수 있다.

흡기의 와류기구(B)는 기본적으로 공기와류기구(A)의 기능과 동일조건으로 구성되며 제4a도에 표시한 바와 같이 카브레이터의 하부에 설치하거나 기타 흡기 메니폴드 입구 가까이 설치할 수 있다. 카브레이터(Cb))의 하부에 설치하게된 것을 제1 흡기구(I₁)와 제2 흡기구(I₂)와 일치한 간격과 크기의 원형공(7)(7')이 지지판(6)에 각각 형성되고 이 원형공에는 여러개의 긴 삼각형의 와류판(8)이 적절한 경사각도를 취하여 방사상으로 배열하여 형성되어있다.

이 와류판(8)은 공기와류기구(A)에 의하여 와류되는 혼합기의 와류작용을 회전가속시키기에 적합한 경사 각도를 취하고 있어, 유체를 고속으로 와류시키는 동시에 와류의 중심부에 구심력이 생기어 혼합기중의 연료입자가 중앙부로 직속되면서 실린더(S)측으로 공급하게 된다.

또한 제4b도에 표시한바 같이 흡기 메니폴드(In)의 입구가까운 급기관(D) 내부에 설치되는 유체의 와류기구(B)는 지지판(6') 내부에 와류판(8)이 상기와 동일한 구성으로 형성되어 있어, 동일한 기능을 갖는다.

배기의 와류기구(C)는 제1도 및 제6도에 표시된 바와 같이 엔진((En)의 배기구(9)측에 설치되어 있다.

배기의 와류기구(C)의 기본구조는 공기의 와류기구(A)와 차이가 없으나 제5도에 예시된 바와 같이 실린더의 배기구(9)에 설치하기에 적합한 형태의 지지판(10)에 배기구와 같은 크기의 구멍(10')이 형성되고 이 구멍(10')에는 여러개의 긴 삼각형의 와류판(11)이 적합한 경사각도를 두고 방사상으로 배열하여 형성되어 있다.

이 배기의 와류기구(C)는 실린더(S)에서 연소된 연소가스가 실린더(S)의 배기구(9)에서 배기 초기부터 배기가스를 강하게 와류시키어 실린더에 연소가스의 잔류가 없이 신속하게 배기 할 수 있게되어 있다.

본 발명의 장치는 이상의 설명에 한정하지 않고 발명의 기술사상내에서 엔진의 형태와 구성 조건에 따라 유효한 설계로 실시할 수 있다.

도면중 미설명 부호 P는 피스톤, V₁는 흡기밸브, V₂는 배기밸브이다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용효과를 설명하면 다음과 같다. 엔진의 가동에 따라 피스톤(P)의 흡입력에 의하여 외부에서 흡입되는 공기는 에이어 크리너(Ac)의 필터(2)를 통과한후 흡기구(5)로 유입되는 과정에서 공기의 와류기구(A)의 안내판(3)의 유도작용에 의하여 공기는 일방향으로 유도되면서 유체의 흡입속도에 따라 고속으로 와류 된다. 이때 공기의 유속에 따라 플렉시불한 안내판(3)은 만곡되면서 공기의 와류작용을 향상시킨다.

또한 와류되는 흡기는 매우 고속으로 카브레이터를 통하여 엔진(En)의 실린더(S)에 회전성 유체로 공급되며서 이때 제1도에 표시된 카브레이터 방식의 엔진의 경우 카브레이터(Cb)를 통과하는 과정에서 카브레이터에 의하여 소정량의 연료가 분사 혼합되며 흡기의 소용돌이에 의하여 연료입자는 매우 신속하게 혼합되면서 카브레이터의 흡입구(I₁) 또는 (I₂)로 통과한다. 흡기구(5)에서 카브레이터의 흡입구에 이르는 과정에서 슬로틀 밸브에 의한 저항으로 흡기의 회전속도는 저하된다.

그러나 카브레이터(Cb) 하부측에 설치된 흡기의 와류기구(B)를 통과하는 중에서 여러개의 경사진 와류판(8)에 의하여 재차 고속으로 회전가속된다.

흡기초기에 유체는 와류작용에 지속되고 있기 때문에 흡기의 와류기구(B)에 의하여 원활하게 회전작용이 이루어지며 유체의 회전속도가 증가함에 따라 회전중심부에 구심력이 발생되어 카브레이터에 의하여 연료를 혼합된 경우 흡기 메니폴드 통과하는 혼합기중의 연료는 흡기 메니폴드의 중심부로 집속되면서 실린더에 공급되므로 흡기 메니폴드의 내벽에 연료입자의 부착이 억제된다. 또한 와류되는 혼합기가 개방되 흡기밸브의 중심부로 집중되면서 실린더에 유입됨으로 고열로 가열된 흡기밸브의 표면에 혼합기의 연료가 대부분 접촉되면서 그 고열에 의하여 기화되기 때문에 통상의 혼합기의 유입상태와 다른 연료의 입자를 초미립자로 분산시키어 실린더에 유입된 혼합기는 매우 강한 선회성 폭발에 의하여 순간적으로 완전 연소되어서 엔진의 출력이 높게되고 엔진의 진동이 감소되며 실린더의 이상마모를 줄이게 된다.

특히 엔진의 고속회전시에 혼합기가 와류작용에 의하여 순차적으로 흡입되는 각 실린더에 순간적으로 균일한 일정량으로 충분히 공급됨으로 엔진의 고속회전에도 출력이 높게 유지되며 가속 패달 조작에 대한 속도감응이 신속하고 연료의 완전연소로 인하여 매연이 없고 주행거리에 대한 연비가 경제적으로 절약되며 배기 공해를 감소시킬수 있다.

본 발명장치를 설치한 엔진은 공회전의 경우 일산화탄소가 약 20% 감소되고 엔진의 출력은 8% 정도 증가하며 연료는 약 4% 정도 절감되며 질산가스는 약 8% 감소되는 사실이 한국 공업시험소의 시험결과 밝혀졌다.

실린더에서 연소된 연소가스는 실린더의 배기구(9)로 배기되는중에 배기 와류기구(C)의 경사진 여러개의 와류판(11)의 유도작용에 의하여 배기초기부터 고속으로 와류되면서 배기 메니폴드로 배출되어 보다 신속하고 완전하게 배기된다.

따라서 고속 회전시에도 실린더내에 연소가스의 잔류가 없게되며 실린더 내벽에 연소생성물이나 카아본등의 불순물의 퇴적을 방지하여 엔진의 수명을 보다 연장시킬 수 있는등의 효과가 있다.

Claims (1)

1. 내연 기관의 흡배기 회전장치에 있어서 에어 크리너통 중앙부에 복수개의 후랙시불한 안내판을 중앙부에서 외측의 방사상으로 형성하고, 흡기 메니폴드 및 배기 메니폴드의 입구에 같은 방향의 공기와류기구를 부가 설치하여서된 것을 특징으로한 내연기관의 흡기 및 배기의 와류장치.

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