KR100953985B1 - 내연기관 흡기 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내연기관 흡기 시스템에 관한 것으로써, 특히, 외기를 흡입하는 흡기관과, 압축기와, 상기 압축기에 연결되는 보텍스 튜브와, 상기 흡기관을 통해 흡입된 외기와 상기 보텍스 튜브를 통과한 공기의 혼합물을 내연기관에 분사하는 아토마이저를 포함하여, 외기와 보텍스 튜브를 통해 냉각된 공기를 혼합하여 공기를 이슬점 이하로 하강시켜 물방울 입자를 생성하여 내연기관에 공급함으로써 내연기관 내부의 온도를 하강시킴으로 인해 출력이 향상되는 내연기관 흡기 시스템에 관한 것이다.

또한, 본 발명의 내연기관 흡기 시스템은 제어부가 신형차인 경우 OBD, OBD2 방식으로 차량과 통신을 하여 차량 센서 신호와 배기가스 머플러에 부착되는 배기가스센서에서 신호를 수집, 구형차인 OBD, OBD2 방식이 아닌 경우 직접 기존차량의 센서에서 신호를 수집 제어하여 공기과잉률이 1.1이 되도록 날개차를 제어하여 연비가 상승된다.

이로 인해 매연이 감소되고, 연료가 절감되며, 소음도 감소된다. 이러한 본 발명은 저탄소 녹색성장 사업과, 탈석유·에너지 자립강화, 녹색국토·교통의조성(그린카), 탄소배출권 규제, 탄소저감에너지, 화석연료 효율성 향상기술, 지구온난화 방지 등에도 일조할 수 있다.

흡기, 보텍스

Description

내연기관 흡기 시스템{Intake apparatus of internal combustion engine}

본 발명은 내연기관 흡기 시스템에 관한 것으로써, 특히, 외기를 흡입하는 흡기관과, 압축기와, 상기 압축기에 연결되는 보텍스 튜브(Vortex tube)와, 상기 흡기관을 통해 흡입된 외기와 상기 보텍스 튜브를 통과한 공기의 혼합물을 내연기관에 분사하는 아토마이저(Atomizer)를 포함하는 내연기관 흡기 시스템에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 제어부가 신형차인 경우 OBD, OBD2 방식으로 차량과 통신을 하여 차량 센서 신호와 배기가스 머플러에 부착되는 배기가스센서에서 신호를 수집, 구형차인 OBD, OBD2 방식이 아닌 경우 직접 기존차량의 센서에서 신호를 수집 제어하여 공기과잉률이 1.1이 되도록 날개차를 제어하는 내연기관 흡기 시스템에 관한 것이다.

자동차 내연기관의 연소실(실린더 내부) 온도가 높으면 아래와 같은 증상이 발생한다.

"흡입 행정” 때 공기와 연료의 혼합물이 실린더 안으로 유입이 되고, 다음 “압축 행정” 때 점화 플러그에서 스파크가 점화되면서 연소실에서 폭발이 일어난다. (물론 GDI내연기관과 디젤내연기관은 약간 다름)

그러나 연소실(실린더 내부)이 너무 뜨거우면 “압축 행정” 도중에 (점화플러그에서 스파크가 점화되기도 전에 폭발이 일어날 수 있다. (기체는 압축을 하면 온도는 상승하게 된다.)

거기에다 연소실(실린더 내부)은 이미 온도가 상승되어 있는 상태이므로 “자연발화” 현상이 일어나기가 쉬워진다.

이것을 “노킹”이라고 하는데 피스톤과 베어링은 물론 커넥팅 로드에도 심각한 압력을 가해져 각 행정당 내연 기관의 순환 과정이 순차적으로 진행이 되지 못하고 출력에 막대한 영향을 미친다. 출력이 저하되고, 소음이 증가한다.

또, 연소실(실린더 내부) 온도가 매우 상승되어 있으면, 위에서 언급한 흡기 행정 다음 압축 행정에서 자연발화 현상으로 인해 노킹 현상이 생성되는 것이 아니라 흡기 행정 도중에 자연 발화를 일으켜 인테이크 매니폴드(서지탱크) 내부까지 불기이 나와 폭발하여 번지기도 하며 이것이 인테이크 매니폴드(서지탱크) 내부에 카본 찌꺼기가 생성되는 이유중 하나이며 심하면 인테이크 매니폴드 균열 및 폭발하여 날려 버릴 수도 있다.

연소실(실린더 내부) 온도가 낮으면 아래와 같은 증상이 발생한다.

내연기관 순환 과정 “흡입 행정”에서 “압축 행정”으로 진행될 때 연소실(실린더 내부) 온도가 낮을수록 기체를 압축하는데 일이 적게 된다. (온도가 낮 은 공기가 흡입이 될수록 내연기관 출력이 증가)

체적효율의 증가로 인해 압축비가 증가 되어 출력이 증가한다.

연소실(실린더 내부) 온도를 어떻게 하강하는 방법은 아래와 같은 방법이 제시되고 있다.

인테이크 매니폴드(서지탱크)로 들어오는 공기를 더욱더 차갑게 하면 연소실(실린더 내부)온도를 하강할 수 있다.

또, 뜨거운 보닛 아래의 내연기관룸에서 공기를 흡입하기 보다 차가운 외부 공기를 유입시키면 흡기온도를 더욱더 하강할 수 있다.

흡기 온도를 더욱더 하강할 수 있는 방법은 인터쿨러를 사용하는 것이다.

인터쿨러의 원리는 내연기관 냉각수 라지에이터와 비슷한 열 교환기이다. 터보차져나 수퍼차져를 흡입 방법으로 사용하는 차종은 공기를 압축해서 흡기매니폴더(서지탱크)로 보내는데, 기체를 압축하는 과정에서 흡기 온도가 상승하게 된다. 이것을 흡기매니폴더(서지탱크)로 보내어지기 전 인터쿨러를 통과하면서 흡기온도를 하강시킨다. 물론 열교환기의 효율은 100%가 불가능하기 때문에 인터쿨러를 통과하더라도 압축되어진 공기는 상온보다 훨씬 높다. 따라서, 이러한 방법은 흡기 온도를 효과적으로 하강시키는데에 어려움이 있다.

이외에도 실린더 내부에 고압의 연료를 직분사하여 공기압축비 증대와 실린더 내부에 직분사되어진 액체 연료의 증발잠열에 의해서 실린더 내부 온도를 하강시키는 효과가 있다. 연료 직접 분사법(GDI, CRDI)이 제시되고 있다.

이와는 또 다른 방법으로 일반적으로 흔하진 않지만 물이나 알코올 혹은 이 둘의 혼합물을 실린더 내부로 안개처럼 미세한 입자로 뿌려주면 연료 직접 분사법과 같은 원리로 액체인 물이나 알코올이 기화되면서 증발잠열에 의해 연소실(실린더 내부)온도를 하강시켜 준다. 물론 알코올에 비해 물이 비열이 매우 크기 때문에 온도를 하강시키는데 훨씬 효과적이다.

하지만 이렇게 물이나 알코올을 분사시켜 주려면 워셔액처럼 번거롭게 자주 보충해 주어야 하며 물은 겨울철 대기온도가 영하로 떨어 지면 얼어버림으로 물과 알코올의 혼합물을 주로 사용하며, 물 또는 알코올 분사법은 세계 2차대전 전투기 등에도 쓰였고 현재에도 고급 스포츠카 일부 차종에서 사용중이다.

본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 단순한 구조로 내연기관 내부의 온도를 하강, 과급시킴으로 인해 매연 저감 연비 및 출력이 향상되는 내연기관 흡기 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 내연기관 흡기 시스템은, 외기를 흡입하는 흡기관과, 압축기와, 상기 압축기에 연결되는 보텍스 튜브와, 상기 흡기관을 통해 흡입된 외기와 상기 보텍스 튜브를 통과한 공기의 혼합물을 내연기관에 분사하는 아토마이저를 포함한다.

상기 흡기관으로 외기를 공급하는 날개차를 더 포함하며, 기 자동차에 설치된 센서로부터 신호를 전달받아 상기 날개차를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

상기 보텍스 튜브의 보텍스 제너레이터에 형성된 노즐은 입구측에 상기 보텍스 제너레이터의 유출구에 접하는 접선에 평행하도록 직선부가 구비되고, 출구측에 굴곡부가 구비되고, 상기 보텍스 튜브의 보텍스 제너레이터는 상기 보텍스 제너레이터의 유출구의 내경을 상기 보텍스 튜브의 제1튜브의 내경으로 나눈 값이 0.5~0.6이 되도록 형성될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 내연기관 흡기 시스템에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.

외기를 흡입하는 흡기관과, 압축기와, 상기 압축기에 연결되는 보텍스 튜브와, 상기 흡기관을 통해 흡입된 외기와 상기 보텍스 튜브를 통과한 공기의 혼합물을 내연기관에 분사하는 아토마이저를 포함하여, 외기와 보텍스 튜브를 통해 냉각된 공기를 혼합하여 공기를 이슬점 이하로 하강시켜 물방울 입자를 생성하여 내연기관에 공급함으로써 내연기관 내부의 온도를 하강시킴으로 인해 출력이 향상된다. 또한, 물을 별도로 보충해줄 필요가 없게 되어 사용이 간편하다.

또한, 아토마이저로 인해 물방울 입자가 미세하고 고르게 생성되지 못하고 큰 물방울 형태로 맺히는 것을 방지할 수 있어서, 물방울 입자를 내연기관에 미세하고 고르게 분사할 수 있다.

신형차인 경우 OBD, OBD2 방식으로 차량과 통신을 하여 차량 센서 신호와 배기가스 머플러에 부착되는 배기가스센서에서 신호를 수집, 구형차인 OBD, OBD2 방식이 아닌 경우 직접 기존차량의 센서에서 신호를 수집 제어하여 공기과잉률이 1.1이 되도록 날개차를 제어하여 연비가 상승된다.

상기 보텍스 튜브의 보텍스 제너레이터에 형성된 노즐은 입구측에 상기 보텍스 제너레이터의 유출구에 접하는 접선에 평행하도록 직선부가 구비되고, 출구측에 굴곡부가 구비되고, 상기 보텍스 튜브의 보텍스 제너레이터는 상기 보텍스 제너레이터의 유출구의 내경을 노즐의 외경으로 나눈 값이 0.5~0.6이 되도록 형성되어, 보텍스 튜브에서 에너지분리가 효과적으로 될 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 일실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

참고적으로, 이하에서 설명될 본 발명의 구성들 중 종래기술과 동일한 구성에 대해서는 전술한 종래기술을 참조하기로 하고 별도의 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내연기관 흡기 시스템 블럭도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 내연기관 흡기 시스템은, 외기를 흡입하는 흡기관(200)과, 압축기(400)와, 상기 압축기(400)에 연결되며 상기 흡기관(200)에 합류되는 보텍스 튜브(500)와, 상기 흡기관(200)을 통해 흡입된 외기와 상기 보텍스 튜브(500)를 통과한 공기의 혼합물을 내연기관(100)에 분사하는 아토마이저(600)를 포함한다.

흡기관(200)은 외기를 흡입하여 내연기관(100)에 공급한다.

흡기관(200) 입구측에는 날개차(700)가 설치되어 흡기관(200)으로 외기가 더욱 효과적으로 유입된다.

날개차(700)는 고속회전이 가능하고 저속, 고속에서 토크가 비교적 높고 허용오차가 작은 모터(BLDC)를 채용한 팬을 사용하는 것이 바람직하다.

압축기(400)는 주행에 저항을 주는 팬벨트 구동방식이 아닌 차량의 베터리를 사용하는 방식으로 구비된다.

또한, 압축기(400)는 차량의 전류에 맞도록 구비되어, 압축공기를 생성한다.

압축기(400)는 외기가 유입되는 제2흡기관(300)에 설치되어 외기를 압축한다.

압축기(400)의 출구에는 에어탱크(410)가 설치되어 압축된 공기를 저장할 수 있다.

에어탱크(410)의 출구에는 레귤레이터(420)가 설치되어 후술되는 보텍스 튜브(500)에 일정한 압력의 공기를 공급할 수 있다.

에어탱크(410)와 보텍스 튜브(500) 사이에는 수분제거기(미도시)와 필터가 설치되어 공기의 냉각 효율성을 극대화할 수 있다.

이러한 에어탱크(410)는 차량의 보닛안 등에 추가구성으로 설치할 수 있다.

보텍스 튜브(500)는 레귤레이터(420)의 출구에 설치되어 상기 압축기(400)에 연결된다.

도 7에 도시된 바와 같이, 보텍스 튜브(500)는 압축기(400)에서 압축되어 에어탱크(410)에 저장된 압축공기가 주입되는 주입구(511)가 형성되고 양측에 주입구(511)에 연통되도록 제1출구(512)와 제2출구(513)가 형성되는 케이싱(510)과, 케이싱(510)의 내부에 배치되어 주입된 압축공기를 1차 보텍스로 변환시키는 보텍스 제너레이터(570)와, 제2출구(513)에 설치되며 상기 1차 보텍스의 진행방향으로 길게 연장되고 끝단에 제 1 토출구(521)가 형성되는 제 1 튜브(520)와, 제 1 튜브(520)의 끝단에 설치되어 1차 보텍스를 2차 보텍스로 변환시키는 밸브(540)와, 제 1 튜브(520)의 반대방향에 배치되도록 제2출구(513)에 설치되고 선단에 제2 토 출구(591)가 형성되는 제 2 튜브(590)를 포함하여 구성된다.

제1출구(512)는 제2출구(513)보다 단면적이 크도록 형성된다.

주입구(511) 및 제1출구(512) 및 제2출구(513)의 내벽에는 나사산이 형성되어 타부재가 용이하게 체결될 수 있다.

제 1 튜브(520)의 양단 외주면에는 나사산이 형성되어 있다.

밸브(540)는 제1커넥터(530)에 의해 제 1 튜브(520)에 체결된다.

제1커넥터(530)는 관형상으로 형성되며, 내벽에 나사산이 형성되어 있어서 제 1 튜브(520) 및 밸브(540)가 용이하게 연결될 수 있다.

케이싱(510) 내부에는 보텍스 제너레이터(570)와 제 1 튜브(520) 사이에 배치되도록 슬리브(560)가 배치된다. 슬리브(560)는 관형상으로 형성되며 끝단에는 플랜지가 형성되어 있다.

또한, 슬리브(560)와 케이싱(510) 사이에는 와셔(550)가 배치된다.

제 2 튜브(590)는 제 1 튜브(520)보다 내경이 크도록 형성되고, 양단 내벽에 나사산이 형성된다.

제 2 튜브(590)와 케이싱(510)은 제2커넥터(580)에 의해 연결된다.

제2커넥터(580)는 관형상으로 형성되고, 양측 외주면에 나사산이 형성된다. 양측의 나사산 사이에 배치되도록 외주면에 플랜지가 형성된다.

여기서 본 발명에 의한 보텍스 튜브(500)를 구성하는 각 구성요소(510 ~ 590) 중 보텍스 제너레이터(570)를 제외한 나머지 구성요소는 종래(한국등록특허공보 제0842365호, 한국공개특허공보 제2000-0030802호)의 보텍스 튜브(500)를 구성 하는 해당 구성요소와 서로 동일한 구조 및 형상으로 이루어지는 바, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

보텍스 제너레이터(570)는 밸브(540)에서 변환된 2차 보텍스가 관통하여 제 2 토출구(591)로 배출될 수 있도록 내부가 중공인 파이프로 형성된다. 보텍스 제너레이터(570)의 내경은 제 2 튜브(590)를 향할수록 점점 커지도록 형성된다.

그리고 보텍스 제너레이터(570)의 양단 중 제 1 튜브(521) 측 선단에는 주입된 압축공기를 회전시키기 위한 복수의 베인(571)이 방사형으로 형성되고, 복수의 베인(571) 사이에는 압축공기가 유입되는 노즐(572)이 형성된다.

도 8에 도시된 바와 같이, 노즐(572)은 입구측에 보텍스 제너레이터(570)의 유출구(573)에 접하는 접선에 평행하도록 직선부(574)가 구비되고, 출구측에 굴곡부(575)가 구비된다. 이와 같이 노즐(572)이 형성되면 적은 유량을 사용하면서도 유체 회전율이 뛰어나고 에너지 분리를 원활하게 할 수 있다.

나아가, 보텍스 제너레이터(570)는 보텍스 제너레이터(570)의 유출구(573)의 내경(a)을 보텍스 튜브(500)의 제1튜브(520)의 내경(b)으로 나눈 값인 저온출구의 오리피스 지름비가 0.5~0.6이 되도록 형성되어, 보텍스 튜브에서 에너지분리가 효과적으로 될 수 있다.

저온출구의 오리피스 지름비가 0.1~0.3 일때는 온도차이가 거의 증가하지 않다가 0.4 이상 시 온도차이가 증가하며 0.8부근에서 다시 급격히 감소한다.

상기와 같은 실험결과가 나온 이유는 벽면부근에서는 밸브(540) 쪽으로 향하는 고온의 공기의 흐름이 존재하고 튜브의 중심영역에서는 오리피스 방향으로 저온 의 공기의 흐름이 존재하는데, 저온출구의 오리피스 지름이 작을 때는 에너지 분리가 일어난 튜브중심 영역의 저온공기가 작은 오리피스 직경으로 인해 유동저항이 커서 원활하게 저온출구 쪽으로 배출하지 못하고, 그와 반대로 오리피스 지름이 너무 크면 중심부의 저온공기뿐만 아니라 보텍스 튜브의 입구쪽(에너지분리가 일어나지 않은 공기)까지 출구로 빠져나가게 되어 에너지 분리가 원활하게 되지 않는다.

이하에서는 보텍스 튜브(500)의 작동에 대해 설명하기로 한다.

압축공기가 보텍스 튜브(500)로 공급되면 일차로 보텍스(와륜) 현상이 일어나 초고속 회전을 하게 된다.

이 회전공기(1차 보텍스)는 온기 출구쪽으로 향하다가 일부는 밸브(540)에 의해 제1 토출구(521)로 배출되고, 나머지 공기는 밸브에서 회송되어 2차 보텍스를 형성하면서 제2 토출구(591)로 나가게 되는데, 이때 2차 보텍스의 흐름은 1차 보텍스 흐름의 안쪽에 있는 보다 낮은 압력의 지역을 통과하면서 열량을 잃고 제2 토출구(591)쪽으로 향하게 된다.

이와 같이, 압축된 공기가 보텍스 튜브(500)로 유입되면 압축된 공기는 온기와 냉기로 분리되어 각각 배출되게 된다.

보텍스 튜브(500)에 의해 분리된 온기는 엔진 외부로 배출되게 된다.

아토마이저(600)는 상기 흡기관(200)을 통해 흡입된 외기와 상기 보텍스 튜브(500)를 통과한 공기(냉기)의 혼합물을 내연기관(100)에 분사한다.

아토마이저(600)는 관형상의 본체를 포함하고, 상기 본체에는 제1입구(610)와 출구가 형성되고, 상기 본체의 측면에 제1입구(610)에 연통되도록 제2입구(620) 가 형성된다.

제1입구(610)와 상기 출구는 일직선상에 배치된다.

제2입구(620)는 경사지게 배치되며, 제1입구(610)와 제2입구(620) 사이에는 제1입구(610)로 향할수록 내경이 작아지도록 테이퍼부(630)가 형성되어 있다.

제2입구(620)는 흡기관(200)의 출구에 연결되고, 제1입구(610)는 보텍스 튜브(500)의 출구에 연결된다.

따라서, 제1입구(610)로는 냉각된 공기가 유입되고, 제2입구(620)로는 외기가 유입된다.

아토마이저(600)로 유입되는 외기와 냉각된 공기는 아토마이저(600) 내부에서 혼합되면서 공기의 온도는 이슬점 이하로 떨어지게 되어 포화상태가 되어 공기중의 수증기가 미세한 물방울로 응결된다.

이와 같이 생성된 물방울은 아토마이저(600)에 의해 미세하고 고르게 형성되며, 내연기관(100)에 분사된다.

나아가, 아토마이저(600)에는 상대습도계(미도시)가 설치되어, 혼합된 공기의 습도가 어느 정도인지 측정할 수 있다.

또한, 아토마이저(600)에는 유량제어밸브(미도시)가 설치될 수 있다. 이러한 유량제어밸브를 통해 유량을 공기과잉율이 1.1이 되도록 유지시킨다.

이러한 상대습도계나 유량제어밸브는 여러 기술분야에서 널리 이용되고 있는 기술이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

이와 같은 물방울을 내연기관(100)에 분사하게 되면, 물방울은 내연기 관(100) 내부에서 증발하게 되고 증발잠열에 의해 내연기관(100) 내부의 온도는 하강된다.

이로 인해 차량의 연비 및 출력은 향상되게 되고 내연기관이 안정화되어 소음이 감소하고, 배기가스도 감소된다.

나아가, 제어부(미도시)가 더 구비되어 기 자동차에 설치된 센서 또는 상기 상대습도계 또는 내연기관회전수 또는 머플러에 설치되는 배기가스센서(10) 또는 OBD, OBD2 통신 신호나 장착되어있는 자동차 센서로부터 신호를 전달받아 날개차(700)를 제어할 수 있다.

상세하게는, 상기 제어부는 각종 센서를 통해 측정된 값을 전달받아 계산을 하여 공기과잉율이 1.1이 되도록 날개차(700)를 제어한다.

상기 공기과잉율이란 연료를 완전 연소시키는데 필요한 이론적 공기량과 실제로 내연기관이 흡입한 공기량과의 비를 공기비(Air Ratio) 또는 공기과잉률(Excess Air Factor)이라 하고 일반적으로 λ(Lambda)로 표시한다.

예를 들어, 상기 제어부는 크랭크 앵글 센서(CAS)와 쓰로틀 퍼지션 센서(TPS)로부터 측정된 내연기관 회전수 내지 쓰로틀 퍼지션(가속페달의 이동량)과 배기가스센서(10)를 통해 센싱된 값에 따라 PID 내지 PWM 제어를 이용해서 날개차(700) 회전속도를 시간 정밀제어할 수 있다. 이와 같은 제어부의 제어로 인해 내연기관(100)의 효율은 더욱 증가할 수 있다.

상기 크랭크 앵글 센서(CAS)로부터 측정된 내연기관 회전수와 쓰로틀 퍼지션 센서(TPS)로부터 측정된 가속페달의 이동량은 날개차(700) 회전속도를 제어할 때 어느 하나를 택일적으로 사용하거나 전부 이용할 수 있다.

이에 더하여, 본 발명의 내연기관 흡기 시스템은 각 부품의 작동을 제어할 수 있는 조작부(operation part)(미도시) 및 각종 측정장치를 통해 측정된 값을 나타내주거나 상기 조작부를 통해 입력된 명령을 나타내주는 디스플레이부(display part)가 더 구성될 수 있다. 이러한 디스플레이부에는 실시간 배출되는 배기가스의 양 및 연비를 표시하여 에코드라이빙(Eco-driving)을 유도할 수 있다.

상기 조작부 및 디스플레이부는 운전자의 조작 내지 확인이 편리하도록 모듈화하여 차량 내부 대쉬보드 등에 손쉽게 탈착가능하도록 구성하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 내연기관 흡기 시스템은 신형 자동차에 탑재되는 경우에 상기 제어부가 차량 내에 기 설치된 전자 제어유닛(ECU)과 차량이 이용하고 있는 통신을 이용하거나 직접 연결하여 차량의 각종 상태를 전송받을 수 있다.

대안적으로, 본 발명의 내연기관 흡기 시스템은 구형 자동차에 탑재되는 경우에 상기 제어부가 차량 내에 기 설치된 각종 센서부와 연결되는 센서 수신부가 더 구성되어 PLC, CAN, BLUETOOTH 등의 통신방식으로 차량의 각종 상태를 전송받을 수 있다.

따라서, 본 발명은 신형 자동차와 구형 자동차를 구분하지 않고 편리하게 탑재해서 흡입공기 제어와 관련된 통신이 가능하기 때문에 기존의 자동차에 큰 변형 을 가하지 않고도 적용할 수 있는 장점이 있다.

그리고, 도 2는 본 발명에 따른 내연기관 흡기 시스템 장착 전 배출가스 정밀 부하검사 결과를 나타내는 화면이고, 도 3은 본 발명에 따른 내연기관 흡기 시스템 장착 후 배출가스 정밀 부하검사 결과를 나타내는 화면이다.

도 2 및 도 3은 교통안전관리공단에서 실시하는 배출가스 정밀 부하검사 (ASM2525) 결과로서, 부하설정 12마력을 기준(40Km/h)으로 하여 부하를 걸어서 CO, HC, NOx와 같은 인체에 치명적인 매연물질들이 기준값(CO: 1.2, HC: 190, NOx: 1440)에 대하여 내연기관 부하 시 110초 이상 동안(안전화, 평균값 측정) 배출되는 량을 결과창을 통해 확인할 수 있다.

구체적으로, 본 발명에 따른 내연기관 흡기 시스템 장착 전(도 2)에 CO(6.6), HC(144), NOx(1603) 전부 기준값을 크게 초과하여 검출되어 불합격 판정이 되었다가, 장착 후(도 3)에 CO(0.0), HC(10), NOx(505) 전부 기준값 아래로 현저하게 감소하여 합격 판정이 되는 것을 확인할 수 있다.

또한, 도 4는 본 발명에 따른 제어 시스템 장착 전 섀시 다이나모 검사 결과를 나타내는 그래프이고, 도 5는 본 발명에 따른 제어 시스템 장착 후 섀시 다이나모 검사 결과를 나타내는 그래프이며, 도 6은 본 발명에 따른 제어 시스템 장착 전후 섀시 다이나모 검사 결과를 나타내는 그래프이다.

도 4 및 도 5는 섀시 다이나모 검사(Chassis Dynamometer Test)로서, 측정오차를 줄이기 위하여(재연성 측정) 본 발명에 따른 내연기관 흡기 시스템 장착 전 (도 4)과 후(도 5)에 각각 3번씩 측정하였다.

구체적으로, 본 발명에 따른 제어 시스템 장착 전(도 4)에 최대마력(Max Power) 102.84, 최대토크(Max Torque) 15.56 이었다가, 장착 후(도 5)에 최대마력(Max Power) 108.42, 최대토크(Max Torque) 15.97이 됨을 확인할 수 있으며, 도 6의 장착 전후 데이터 비교 그래프를 통해 더욱 확실하게 비교 파악할 수 있다.

한편, 아래의 [표 1]은 본 발명의 내연기관 흡기 시스템을 시험차량 18대에 설치하여 6개월간 연비를 측정한 결과이며, 유류탱크 용량을 55ℓ로 하였을 때 주행조건에 따라 최저 주행거리는 720Km, 최대 주행거리는 850Km로 L당 15.8Km 이상의 개선된 연비를 나타냄을 구체적으로 확인할 수 있다.

	장착전	장착후		장착전	장착후
1	550Km	720Km	10	591Km	831Km
2	532Km	732Km	11	603Km	848Km
3	612Km	850Km	12	610Km	830Km
4	598Km	833Km	13	530Km	840Km
5	580Km	791Km	14	521Km	839Km
6	602Km	801Km	15	560Km	821Km
7	540Km	808Km	16	570Km	843Km
8	601Km	803Km	17	543Km	815Km
9	580Km	820Km	18	553Km	830Km

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술분야의 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명에 따른 내연기관 흡기 시스템은, 특히, 친환경을 목표로 하는 내연기관 흡기 시스템에 적합하다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내연기관 흡기 시스템 블럭도.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제어 시스템 장착 전 배출가스 정밀 부하검사 결과를 나타내는 화면;

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제어 시스템 장착 후 배출가스 정밀 부하검사 결과를 나타내는 화면;

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제어 시스템 장착 전 섀시 다이나모 검사 결과를 나타내는 그래프;

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제어 시스템 장착 후 섀시 다이나모 검사 결과를 나타내는 그래프;

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제어 시스템 장착 전후 섀시 다이나모 검사 결과를 나타내는 그래프이다.

도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 보텍스 튜브 단면도.

도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 보텍스 튜브의 보텍스 제너레이터 평면도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

100 : 내연기관 200 : 흡기관

400 : 압축기 500 : 보텍스 튜브

600 : 아토마이저

Claims (4)

1. 외기를 흡입하는 흡기관(200);

   외기를 압축하는 압축기(400);

   상기 압축기(400)에 연결되는 보텍스 튜브(500);

   상기 흡기관(200)을 통해 흡입된 외기와 상기 보텍스 튜브(500)를 통과한 공기의 혼합물을 내연기관에 분사하는 아토마이저(600)를 포함하여,

   상기 아토마이저(600)로 유입되는 외기와 냉각된 공기는 상기 아토마이저(600) 내부에서 혼합되면서 공기의 온도는 이슬점 이하로 떨어지게 되어 포화상태가 되어 공기중의 수증기가 미세한 물방울로 응결되도록,

   상기 아토마이저(600)는 상기 보텍스 튜브(500)의 출구에 연결되는 제1입구(610)와 상기 흡기관(200)의 출구에 연결되는 제2입구(620)와 출구가 형성되며,

   상기 아토마이저(600)에는 상기 제1입구(610)와 상기 제2입구(620) 사이에 상기 제1입구(610)로 향할수록 내경이 작아지는 내연기관 흡기 시스템.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 흡기관(200)으로 외기를 공급하는 날개차(700)를 더 포함하며,

   기 자동차에 설치된 센서로부터 신호를 전달받아 상기 날개차(700)를 제어하는 제어부를 포함하는 내연기관 흡기 시스템.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 보텍스 튜브(500)의 보텍스 제너레이터(570)에 형성된 노즐(572)은 입구측에 상기 보텍스 제너레이터(570)의 유출구(573)에 접하는 접선에 평행하도록 직선부(574)가 구비되고, 출구측에 굴곡부(575)가 구비되는 내연기관 흡기 시스템.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 보텍스 튜브(500)의 보텍스 제너레이터(570)는 상기 보텍스 제너레이터(570)의 유출구(573)의 내경을 상기 보텍스 튜브(500)의 제1튜브(520)의 내경으로 나눈 값이 0.5~0.6이 되도록 형성되는 내연기관 흡기 시스템.

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