KR920004745Y1 - 내연기관의 흡배기 회전장치 - Google Patents

내연기관의 흡배기 회전장치 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

내연기관의 흡배기 회전장치
제 1 도는 본 고안을 내연기관의 가솔린 기관에 설치한 상태의 단면구성도.
제 2a 도는 본 고안 내연기관의 흡배기의 회전장치의 사시도.
제 2b 도는 본 고안의 다른 실시예를 보인 사시도.
제 3a 도는 종래의 공기 회전장치에 따른 공기 흐름을 보인 참고도.
제 3b 도는 본 고안에 따른 공기 흐름을 보인 참고도.
제 4 도는 본 고안에 따른 날개의 다른 실시예를 보인 참고도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 내연기관의 본체 2 : 공기 크리너
3, 3a, 3b : 회전장치 3' : 날개
3" : 슬리트 4 : 연소실
5 : 부압영역 6 : 와류
7 : 기화기 8 : 흡기다기관
9 : 배기 다기관 10 : 피스톤
본 고안은 내연기관의 흡배기의 회전장치에 관한 것으로, 특히, 기화기형식 혹은 연료분사 형식의 전기점화 내연기관, 디젤기관 등에 사용되는 공기 회전장치의 에어크리너를 통과한 여과공기가 흡입 초기부터 강한 회전작용으로 연소실 내로 유입되게 하는 복수개의 날개에 한 개 이상의 슬리트를 설치하여 유체의 유입시 날개의 후면에서 발생되는 부압(또는 음압) 및 와류에 의한 상대적인 저항을 감소시키는 내연기관의 흡배기의 회전장치에 관한 것이다.
내연기관의 연소실내로 흡입되는 공기의 흐름에 회전력을 가하며 단위 시간의 이동속도가 증가되면서 고밀도의 많은량의 공기를 공급할 수 있어 연소작용이 향상되어 엔진의 출력을 높힐 수 있는 수단이 다수 제안되고 있으나 종래의 기술에서는 유체를 회전시킬 때 상대적으로 공기저항 등이 중대된다는 결점이 있다.
예를들면, 일본 특허 공고공보 소53-26247, 59-11722호 및 미국 특허 제4,309,969호의 큰 흡기 저항을 갖는 흡기 밸브가 포함된 회전장치에서는 유체회전을 균일하게 발생시키지 않고 단지 난류(亂流)만 발생시키는 난류장치가 제안되고 있다.
또한, 일본국 특허 공고공보 소60-17922호, 61-10645호 및 미국 특허 제4,424,777호, 제4,432,312, 제4,539,954호에는 흡기밸브에 근접되게 날개를 설치하여 공기를 회전시키는 회전 발생장치가 제안되고 있다.
그러나 상기와 같은 회전발생 장치에서는 흡입된 공기와 상이하게 발생되는 회전 및 공기량에 따라 흡기다기관에서 공기 회전의 변화 및 강한 진동이 유발되는 등의 결점이 있다.
또한 미국 제3,648,674호, 제4,274,386호에는 기화기와 흡기 다기관과의 사이에 설치된 와이어 셋트(Wire Set)와 브레이드(blades)장치가 제안되고 있다.
그러나, 상기와 같은 장치는 높은 마찰에 의해 흡입된 공기의 양이 감소되므로 기화기 형식의 가솔린 기관에서만 한정 사용되었다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 출원인의 미국 특허 제4,962,642호에는 복수개의 날개를 갖는 공기회전장치를 공기 크리너내에 설치하여 연소실로 유입되는 흡입공기를 선회시켜 연소성능과 내연기관의 출력을 향상시킨 내연기관용 공기 회전장치가 제안된 바 있으나, 상기 공기 회전장치에서는 공기의 선회 흐름시 날개의 후면에 와류(eddy)가 발생되기 때문에 흡입된 공기량의 감소에 따른 내연기관의 저출력, 연료의 손실 등의 결점이 있다.
즉 상술했던 본 고안자의 미국특허 제 4,962,642 호의 공기 회전장치는 도면상 미도시 되었지만 제 1 도(본 고안의 설치상태를 보인 단면구성도) 및 제 2a 도 (본 고안의 사시도)의 설치 상태와 유사하므로 이를 기초 설명하면, 종래의 복수개의 경사 설치된 날개를 갖는(제 2a 도 참조, 다만 종래의 날개에는 도시된 바와같은 슬리트(Slit)가 설치되지 않음)공기 회전장치는 공기 크리너내에 설치(제 1 도 참조)되어, 공기 크리너에서 공급받은 정압 상태의 공기가 상기 공기크리너의 중심을 향하여 30°정도 경사 설치된 날개의 경사면을 따라 내부로 유비될 때 유체(流體)는 강하게 소용돌이치며 상기 공기 크리너 하측에 연통설치된 기화기, 흡입관을 통하여 연소실내로 유입되는 것인데 반해 상기 공기 크리너 하측의 기화기, 흡기관, 연소실 내부에는 연소실 내에서 연료와 혼합연소인 "-" 상태의 음압(이하 부압이라함)이 항상 잔존한다.
좀더 구체적으로는 외향된 날개의 전면부에서는 공기 크리너로 유입되는 정압이 존재하지만 상기 날개의 내측단이 공기 크리너의 중심을 향해 등간격으로 경사설치되며 연소실과 연통되는 날개의 내측면(이하 날개의 후면이라함)에는 상기 연소실에서 연소된 후 잔류된 "-" 상태의 부압 영역이 잔존한다.
따라서, 공기 크리너를 경유, 흡입된 유체는 방사상으로 경사설치된 복수개의 날개에 의해 강한 회전하에 연소실 내로 유입되는데, 유체의 흐름시 날개의 후면으로 통과되는 유체의 일부분이 상기 경사진 날개의 후면을, 즉 잔존하는 부압영역을 따라 회전운동을 하며 흐를때 날개의 후면을 통과하는 작은부분의 유체는 부압영역에서 자전운동을 하는 와류가 발생된다.
상기 와류는 크기, 회전속도, 회전방향이 일정하지 않은 난류(亂流)이므로 이와같은 와류는 정압상태의 유체가 연소실 내로의 선회유를 방해한다.
따라서 상기 정압상태의 유체가 상기 부압영역의 와류에 의해 연소실내로의 유입을 방해하면 자연 기화기에서 분사된 연료입자와 상기 유체가 충분히 혼합되지 못하여 내연기관이 출력 및 연소효율의 저하와 공해(매연) 유발등을 수반하는 문제점이 대두된다.
본 고안은 상기한 종래의 공기 회전장치(미국 특허 제4,962,642호)의 문제점을 감안하여 날개 후면에 형성되는 부압영역과 부압영역에서 공기의 유입시 발생되는 상대적인 와류의 발생을 방지 유체의 저항을 감소하여 유체의 양을 증대하므로서 연료의 완전연소에 의한 효율의 향상 및 출력의 향상을 가져오는 내연기관의 흡배기의 회전장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하는 본 고안의 내연기관의 흡배기의 회전장치는, 본체와, 상기 본체에서 방사상으로 경사 설치되어 공기 회전을 증대시키기 위한 복수개의 날개와, 상기 날개에 절결 설치되며 날개 후면의 부압영역에서 발생되는 와류를 방지하는 한 개 이상의 슬리트와,를 포함하는 내연기관의 흡배기의 회전장치를 제공함으로서 달성된다.
이하에서 상기 목적을 달성하는 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의해 상세히 설명한다.
제 1 도 및 제 2a 도는 본 고안에 따른 내연기관의 흡배기의 회전장치의 설치상태를 보인 단면구성도 및 사시도이다.
제 1 도의 도시와 같이 내연기관의 흡배기의 회전장치(3)는 본체(3a)와, 한 개이상의 가늘고 긴 슬리트(3")를 갖는 복수개의 날개(3')로 구성되며, 상기 회전장치(30는 흡입공기를 선회시키기 위하여 공기 크리너(2)의 중심부에 근접되게 볼트와 넛트(미도시)에 의해 고정 수납설치 된다.
상기 회전장치(3)의 날개(3')는 흡입 공기의 회전작용을 증대시키기 위해 탄성을 갖는 재질로 만들어 질 수 있다.
상기 회전장치(3)를 수납 설치한 공기크리너(2)는 기화기(7)와 흡기 다기관(8)을 연통하며 내연기관 본체(1)와 연결설치되어 있으며 내연기관의 본체(1)타측에는 배기 다기관(9)이 연통된다.
회전장치(3)는 제 2a 도와 같이, 본체(3a)가 원판형으로 형성되며, 상기 볼트, 넛트로서 공기 크리너(2)의 고정 부위에 결합하고, 각 날개(3')는 공기 크리너(2)의 내측을 향하여 방사상으로 경사 설치되며 등간격을 갖고 본체(3a)에 설치된다.
제 2b 도는 회전장치(3)의 다른 실시예를 사시도로 도시한 것으로, 이는 기본적인 회전장치(3)의 기능과 동일하여 흡기 다기관(8)과 배기 다기관(9)에 선택적으로 설치 사용되어 유체의 회전작용을 가속시키거나 배기를 가속시킨다.
상기 회전장치(3)는 본체(3b)가 원통형으로 형성됨으로써 각 날개(3')는 원통형상의 본체(3b)내면에 방사상으로 등간격을 갖고 삽입 설치된다.
회전장치(3)의 각 날개(3')에는 제 4 도의 도시와 같이 한 개이상의 가늘고 긴 슬리트(3")가 형성되어 있고, 상기 슬리트(3")는 상기 각 날개(3')에 수평 또는 수직상으로 각각 형성되거나, 수평 및 수직상으로 복합 형성할 수도 있다.
흡기 밸브(11)가 개방되면 공기크리너(2)에 의해 여과된 공기흐름은 회전장치(3b)가 복수개의 날개(3')에 의해 유체의 중심부에 구심력이 생기며 급속히 회전된다.
상기 회전치(3b)를 가솔린 기관의 기화기(7)에 근접설치 할 경우, 연료입자가 공기와 균일하게 혼합되기 때문에 혼합된 연료와 공기는 유체의 중심부에 모인다.
따라서, 유체의 중심부는 상기 했던바와 같이 매우 빨리 이동하므로 연료는 흡기다기관의 벽에 부착되지 않고 가속 폐달과 엔진의 반응이 양호하게 된다.
또, 유체는 연소실내에 계속적으로 유지되므로, 배기 다기관(9)내에도 유체의 흐름은 계속 유지될 뿐만 아니라 연료의 연소중, 연소실(4)내에서 급속선회 연소가 행하여지므로 연료는 완전히 연소되어 피스톤(10)을 균일하게 하향하는 힘이 발생되며, 상기 균일한 힘에 의해 피스톤(10)이 싸이클시 소음 진동 및 마모가 방지되므로 내연기관의 출력이 향상되며, 기관의 수명도 연장되며 안료가 완전히 연소하므로 배기 가스에 의한 공해를 감소할 수가 있다.
제 3a 도는 본 출원인의 미국특허 제4,962,642호의 공기 회전장치의 설치시 날개에 부딪히는 유체의 흐름도를 참고적으로 도시한 것이다.
재차 언급하면 복수개의 날개 후면에 발생되어 있던 부압영역(5)에서 유체의 흐름을 방해하는 와류(6)가 형성됨을 도시하고, 제 3b 도에는 본 고안의 제 1 실시예의 공기 회전장치를 설치시 공기 흐름은 날개의 경사진 전면과 복수개의 날개에 형성된 슬리트(3") 사이를 일부 경유하게 되므로 종래의 기술에서와 같이 날개 후면의 부압 영역에서 와류가 발생되지 않음을 알 수 있다.
이하 본 고안의 작용 및 효과에 대해 설명한다.
최초 내연기관의 흡입 행정시 흡입된 공기는 공기 크리너에 의해 여과된후, 공기 크리너내에 설치된 복수개의 날개(3') 및 각 날개(3')에 형성된 슬리트(3")를 경유 선회되고, 선회되는 유체는 흡기다기관(8)의 입구에 근접 설치된 다른 회전장치(3b)에 의해 재차 회전되어 고속으로 연소실(4)로 공급되며, 공급되어 연소된 배기가스는 배기 다기관(9)의 입구에 근접 설치된 장치(3b)에 의해 신속히 배출되는 것이다.
또한, 내연기관의 흡배기의 회전장치의 복수개의 날개에 각각 한 개 이상의 슬리트를 형성하므로서, 종래와 같이 복수개의 날개 후면에 부압영역의 와류 발생을 방지하여 유체의 저항을 감소시킬 수 있으므로 보다 유량을 증대할 수 있어, 연료와 혼합된 공기를 연소실로 공급하여 연료의 완전 연소에 의해 연료효율의 향상, 내연기관 출력의 향상, 공해 방지 등을 가져온다.
이상과 같은 본 고안을 공기 크리너내에 설치한 경우 일산화탄소는 기관의 아이들(idle)속도에서 17%까지 감소하는 반면 기관의 출력은 11%까지 증대된다.
또한, 연비는 6%까지 향상되고, 녹킹 형상은 5%까지 감소되는 사실이 한국 국립공업시험원에서의 시험결과 밝혀졌다.
지금까지 본 고안의 실시예에 관해 설명하였으나 본 고안은 이에 국한되지 않고 등록청구범위에 기재된 바와 같은 고안의 범위내에서 변경사용이 가능할 것이다.

Claims (3)

  1. 내연기관의 흡배기의 회전장치(3)에 있어서, 본체(3a)(3b)와, 상기 본체(3a)(3b)에서 방사상으로 경사설치되어 공기 회전을 증대시키기 위한 복수개의 날개(3')와, 상기 날개(3')에 절결 설치되며 날개(3') 후면의 부압영역에서 발생되는 와류를 방지하는 한개 이상의 슬리트(3")와를 포함하는 내연기관의 흡배기의 회전장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 본체(3b)가 원통형인 내연기관의 흡배기의 회전장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 회전장치(3)의 본체(3a)가 공기 크리너(2) 내에 설치된 내연기관의 흡배기의 회전장치.
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