KR950011696B1 - 액체연료의 연소효율 증강장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

액체연료의 연소효율 증강장치

제1도는 본 발명의 전체를 도시한 분해사시도.

제1a도는 본 발명의 일부를 확대한 단면도.

제2도는 본 발명의 일부를 절개하여 보인 단면도.

제2b도는 본 발명의 자석패턴을 상세히 보인 도면.

제3도는 본 발명의 작동을 제어하는 제어부의 회로도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 동체 4 : 분배관

5 : 안내관 11, 12 : 파이프

13 : 연결관 20 : 제어부

본 발명은 액체연료의 연소효율 증강장치에 관한 것으로, 특히 디젤의 연소효율을 증강시키는 장치에 관한 것이다.

종래에도 다양한 이온화장치가 개발되었다. 이 유체의 이온화장치들로 대표적인 것으로는 미국특허 제5,124,045호가 있다. 이 장치는 연소효율을 높이고 연소중에 발생되는 오염물질을 감소시키도록 연료가 연소장치에 선행하여 영구자석구조체를 통과하는 연료라인에서 처리된다.

따라서, 수리할 외부전원을 필요로 하지 않는 높은 가우스의 영구자석들이 전체유동경로를 실질적으로 둘러쌓도록 연료라인의 외부표면상에 설치된다. 자속은 연료유동의 하류방향에 대하여 S극으로 지향된다. 이 장치들은 소정패턴의 자속을 유체유동 경로내에 접속하도록 파이프상에 호형으로 나란히 연결되는 쌍을 이루는 알니크자석판을 구비한다.

이는 다축의 자속을 형성하여 자력을 균일하게 분포시키고 연료라인내에 집중시키도록 하여 액체연료의 이온화를 유도하고 있다. 그러나, 이 장치는 연료이온의 용해작용이 열적현상을 일으켜 완전연소효과를 감소시키게 되고, 자력에 의존되는 이온화는 연료의 단분자구조가 불완전하게 하는 결과로 된다는 단점들이 있다.

따라서, 이러한 단점을 해결하기 위하여 본 출원인 1991년 9월 11일자 실용신안 제91-15241 호를 출원하였다. 동 실용신안출원은 액체연료의 연소효을 증강장치에 관한 것으로, 액체연료의 구조를 안정화시키고, 액체연료를 이온화/분리작동을 2단계에 걸쳐하도록 초음파의 자석구조를 이용하고 있다. 그러나, 이 장치는 중유와 같이 파라핀계 성분을 많이 포함하고 있는 디젤장치에 적합치못하다. 왜냐하면, 파라핀계 성분은 통상 5℃에서 연료와 결합되는 성질이 강하므로 내연기관에서 연소후 상당량의 타르를 생성하게 되기 때문이다. 또한 중유는 경유와 같은 가소린보다 점도, 유동도 및 잔류회분도가 높다는 점에 주목된다.

따라서, 본 발명은 디젤내연기관에 적용되는 액체연료의 연소효율 증강장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 액체연료 특히 중유에 적용되어 액체연료의 연소효율 증강장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 중유와 같은 액체연료를 기화상태 가까이까지 가열하여 일차적인 분자분해상태로 하고, 다시 자속회로를 통과시켜 무화시킴과 동시에 이온화시켜 완전연소상태로 하는 액체연료의 연소효율 증강장치를 제공하는데 있다.

본 발명은 연료저장탱크로부터 엔진이 이르는 연료라인의 엔진에 인접하여 설치되는데, 동체와 ; 동체외부에서 연료라인일측에 연결되어 연료를 내부로 유도하거나 외부엔진에 연료를 공급하는 두 안내관, 동체내부에 일측이 안내관과 연결되고, 구획벽을 사이에 두고 연료출구와 입구를 가진 분배관 ; 이 분배관의 연료출구측에 연결되고, 내부로 그의 전장에 걸쳐 연료를 소정온도 가열하는 히터 수단이 삽입되는 가열관 ; 이 가열부에 연결되어서 가열유체를 안내하고 그의 압력을 측정하는 압력센서를 구비한 연결관 ; 이 연결관에 연결되어서 유입되는 연료를 이온화하도록 자속회로를 통과하는 이온화관과 ; 이온화관의 양측면상에 다수의 영구자석이 배열되는데, 양측면상에 영구자석들은 S극으로 대향되고 일측면상에 영구자석들을 일렬로 배열시키며 타측면상에 영구자석들을 연료공급측을 향하여 경사로 배열하여 자속패턴이 여러단계로 형성되게 한 자속회로부들로 구성된다.

이에 따라 본 발명은 연료가 가열부를 통과하면 소정온도로 되어 거의 기화상태로 하는 동시에 타르 및 불순물에 대하여서는 환원작용을 하여 연료의 완전연소화에 일조하게 되므로, 연료의 연소효율을 대폭 향상시킨다.

본 발명을 첨부도면에 의거하여 상세히 기술하면 다음과 같다.

본 발명의 액체연료의 연소효율 증강장치(1)는 덮개(2) 및 수납부(3)로 되는 동체(10)와, 이후 상세히 기술되는 히터, 연료온도 감지센서와 압력센서들로 구성되는 제어회로부(20)로 구성된다.

동체(10)는 그의 수납부(3)에 연료분배관(4)이 그의 일측부분에 고정된다. 이 분배관(4)은 도면에 도시되어 있지 않으나, 구획벽을 가지고 있으며, 양측외부로는 안내관(5)이 연료라인에 연결되도록 되어 있다. 도면에서 하나의 안내관(5)만 도시되어 있다. 이 도면에 도시된 안내관(5)은 중공의 커플러(6)를 그의 일측단에 구비하고 있다. 커플러(6)는 그 내부로 중공부(8)가 형성되며, 그 내부로 볼트(9)가 관통하여 분배관(4)의 나선부와 결합되도록 하므로 고정된다. 이때 볼트(9)는 그의 내부로 유체통로(9)가 형성되어 연료가 통로(9)를 경유하여 분배관(4)내로 유출되게 한다.

분배관(4)은 그의 구획벽(도시않됨)을 사이에 두고 두개의 연료파이프(11) 및 (12)가 고정된다. 이들 연료파이프(11) 및 (12)들은 케이스의 연결관(13)에 고정된다.

연료는 파이프(11)로부터 연결관(13)과 파이프(12)를 지나 분배관(4)으로 흐르고, 최종적으로 또다른 안내관을 지나 엔진에 공급된다.

한편, 파이프(11)는 그의 직경보다 다소 작은 직경의 히터(14)가 연결관(13)의 일측으로부터 삽입되어 볼트(15)에 의하여 고정된다. 따라서 이 파이프(11)를 통과하는 연료는 가장 활성화된 상태로 거의 무화되도록 가열되는데, 이때 가열온도는 50℃~60℃이다. 가장 바람직하기로는 55℃ 정도가 적합하다.

연결관(13)은 또한 그의 상부에 압력센서(16)가 고정되고, PCB로 되는 제어부(20)가 나사(17)에 의하여 설치된다. 이 PCB제어부(20)는 설치될 때 이후 기술되는 세라믹온도센서(21)가 파이프(11)와 촉하도록 된다. 여기서 압력센서(16)는 연료의 흐름을 감지하는 것으로 엔진시동시 연료공급부에 따라 온/오프되며 통상 0.5kg/cm²의 압력에서 온된다.

파이프(12)는 영구자석으로 되는 자속회로를 통과하도록 되어 있다. 도면에 도시와 같이 분배관(4)과 연결관(13) 사이에는 다수의 구획벽(18)들에 의하여 4개의 구획부가 형성되는데, 파이프(12)의 일측면으로는 영구자석(19)이 수직으로 일렬로 배열되고, 타측면에는 영구자석(19')들이 일측을 연료공급입구측에서 접촉하고 멀어질 수록 떨어지도록 보스(18')들에 의하여 지지되어 있다. 또 영구자석(19) 및 (19')들은 연료파이프(12)를 사이에 두고 서로 S극이 마주보도록 대향되어 있다. 그러므로 영구자석(19) 및 (19')들에 의하여 형성되는 연료파이프(12)내의 자속회로는 도면 B에 도시와 같이 패턴(a)와 (b)가 형성되고, 다시 패턴(c)와 같은 자속터널이 형성된다. 그러므로 가열되어 무화상태로 된 연료는 자속패턴을 경유하면서 이온화되고, 또 4단계의 자속회로를 거치는데 자속터널이 확장되고 다시 압축되는 것을 반복하게 됨에 따라 연료의 분자분해를 가속시키도록 한다.

따라서, 본 발명은 히터(14)를 구비한 파이프(11)내에서 가열되고 다시 자속회로를 통과하는 파이프(12)내에서 연료를 더욱 분해하고 연료에 대하여 이온화는 물론 불순물에 대하여서는 환원작용을 하게 된다.

이러한 기능을 수행하기 위하여 본 발명의 제어부(20)는 정전압회로부(22)와 무접점 릴레이부(23)로 구성되어 있다.

정전압회로부(22)는 두개의 트랜지스터(TR1) 및 (TR2)들이 달링톤접속되어 증폭작용을 하는 동시에 전원전압을 안정화시킨다. 각 트랜지스터(TR1) 및 (TR2)의 콜렉터는 정전압원(VCC)에 직접 또는 저항(R2)를 경유하여 연결되고 동시에 트랜지스터(TR2)의 콜렉터는 릴레이부(23)의 트랜지스터(23)의 베이스에 연결된다.

트랜지스터(TR1)에 에미터를 트랜지스터(TR2)의 베이스와 트랜지스터(TR1)의 에미터에 직렬연결한 저항( R3)와 (R4)의 중간 접속점에 연결된다. 또한 트랜지스터(TR2)의 에미터는 무접점 릴레이부(23)의 트랜지스터(TR4)의 에미터에 접속된다. 무접점 릴레이부(23)는 트랜지스터(TR3) 및 (TR4)들로 구성되는데, 트랜지스터(TR3)는 그 에미터가 정전압원(VCC)에 연결되고, 콜렉터가 트랜지스터(TR4)의 베이스에 연결되는 동시에 직렬연결된 (R5) 및 콘덴서(C1)에 연결된다.

트랜지스터(TR4)는 그의 콜렉터가 병렬연결된 다이오드(D1)와 히터(14)를 경유하여 정전압원(VCC)에 연결되며, 에미터가 정전압원(VCC)의 음의 단자(-)에 연결되어 스위칭작동을 하게 한다. 음의 단자(-)에는 압력감지센서(16)와 더머스태트와 같은 세라믹온도 감지센서(21)가 직렬로 연결되고 있다.

여기서, 세라믹온도 감지센서(21) 파이프(11)를 지나는 연료가 통상 60℃를 넘을때 오프되어서 연료의 발화를 막는 안전장치로써 작동된다.

이 온도감지센서(21)의 후단에는 포토커플러(PC)가 연결된다. 포토커플러(PC)중 포토다이오드(D2)는 저항(R1)를 경유하여 정전압원(VCC)에 연결되고, 포토트랜지스터(TR5)는 그의 콜렉터가 정전압원(VCC)에 접속되고, 에미터가 저항(R6)을 경유하여 트랜지스터(TR1) 및 (TR2)의 에미터에 공통접지되어 있다.

따라서, 제어부(20)는 차량의 PC전원에 연결되어 있게 되는 상태에서 운전자가 시동을 걸게 되면, 제어부(20)에 전원(VCC)이 인가된다. 동시에 연료는 연료라인을 통하여 본 발명의 안내관(5)으로 유도되어 파이프(11)를 지나 압력감지센서(16)를 온시키게 된다. 온도감지센서(21)는 연료온도가 60℃까지는 온상태로 되어서 포토다이오드(D2)를 온하게되고, 포토트랜지스터(TR5)가 온된다. 이때 정전압원(VCC)은 정전압회로부(22)에 인가되어, 안정전압이 스위칭부(23)의 트랜지스터(TR3)를 가동시키게 한다. 따라서 트랜지스터(TR4)로 스위칭되어 히터(14)가 작동되어서 파이프(11)내의 연료를 가열하게 된다.

한편, 연료가 60℃ 이상일 경우 온도감지센서(21)가 오프로 되어서 히터(14)를 오프로 하므로 연료의 발화위험을 제거하게 되고, 또 연료압력이 소정압력 0.5kg/cm²이하일 경우 압력센서(16)가 오프로 되어 제어부(20)를 오프로 하여 엔진에 대한 연료공급량을 일정히 유지시켜 주므로 차량성능에 대한 신뢰도를 제고한다.

이상에서와 같이 본 발명은 1차로 액체연료를 가장 활동적인 여기상태로 가열분해시키므로 2차로 자속회로 즉, 본 발명의 자속터널을 경유하여서 최대한의 이온화 및 타르에 대한 환원작용을 소정온도의 무화연료를 엔진에 공급하므로 완전연소를 유도한다.

Claims (5)

1. 동체와, 연료를 유입하고 배출하는 하나이상의 안내관과 ; 상기 안내관을 구비하고 중앙에 구획벽을 사이에 두고 있는 연료분배관과 ; 본 배관에 연결되고 내부로 히터를 구비하여 유입연료를 가열하는 가열관과 ; 상기 가열관으로부터의 유체를 유도하여 압력을 검출하는 압력센서가 고정되는 연결관과 ; 상기 분배관에 연결되고, 자속회로내에 위치되어 가열유체를 이온화시키는 이온화관과 ; 이온관내부에 흐르는 연료가 적어도 4단계이상의 자속터널을 경유하게 하는 자속회로부와 ; 액체연료의 가열, 압력의 검출, 액체연료의 이상상태를 검출하여 액체연료의 처리작동을 제어하는 제어부들로 구성시킨 액체연료의 연소효율 증강장치.
2. 제1항에 있어서, 분배관과 연결관 사이에 가열관 및 이온화관이 병렬로 설치되게 한 액체연료의 연소효율 증강장치.
3. 제1항에 있어서, 제어부의 압력센서가 액체연료의 압력이 0.5kg/cm²이하일 경우 오프로 되게 한 액체연료의 연소효율 증강장치.
4. 제1항에 있어서, 제어부의 온도검출이 60℃ 이상일 경우 제어부의 작동이 정지되어 히터의 작동을 중지되게 한 액체연료의 연소효율 증강장치.
5. 제1항에 있어서, 자속회로부가 이온화관이 양측에 대하여 일측에는 4개 이상의 영구자석이 수직배열되고, 타측에는 4개 이상의 영구자석이 이온화관에 연료배출측에서 접촉되고 입구측에서 최대로 이격되게 경사배열되게 하므로 타단의 자속터널을 형성되게 한 액체연료의 연소효율 증강장치.