KR102016698B1 - An ion generator for intake air to an inner combustion engine - Google Patents
An ion generator for intake air to an inner combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- KR102016698B1 KR102016698B1 KR1020180058734A KR20180058734A KR102016698B1 KR 102016698 B1 KR102016698 B1 KR 102016698B1 KR 1020180058734 A KR1020180058734 A KR 1020180058734A KR 20180058734 A KR20180058734 A KR 20180058734A KR 102016698 B1 KR102016698 B1 KR 102016698B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- duct
- combustion engine
- internal combustion
- electrode
- flow path
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M27/00—Apparatus for treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture, by catalysts, electric means, magnetism, rays, sound waves, or the like
- F02M27/04—Apparatus for treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture, by catalysts, electric means, magnetism, rays, sound waves, or the like by electric means, ionisation, polarisation or magnetism
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
- F02M25/10—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding acetylene, non-waterborne hydrogen, non-airborne oxygen, or ozone
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 내연기관 흡기용 이온 발생장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연소효율을 높여 배출되는 유해배기가스의 양을 낮추는 내연기관 흡기용 이온 발생장치에 관한 것이다.The present invention relates to an ion generator for intake of an internal combustion engine, and more particularly, to an ion generator for intake of an internal combustion engine for lowering the amount of harmful exhaust gas discharged by increasing combustion efficiency.
자동차는 내연기관에서 발생하는 동력을 이용한다. 내연기관은 연료를 연소시켜 발생하는 열에너지를 기계적 에너지로 변환시켜 동력을 발생시키는 것으로서, 실린더 속에 연료를 집어넣고 연소 폭발 시켜서 생긴 가스의 팽창력으로 피스톤을 움직이게 하는 원동기를 통틀어 지칭한다. 연료는 연소하면서 충분한 열에너지를 발생할 수 있다면 내연기관에 사용될 수 있다. Automobiles use the power generated by internal combustion engines. The internal combustion engine generates power by converting thermal energy generated by burning fuel into mechanical energy, and refers to the prime mover that moves the piston by the expansion force of the gas caused by inserting the fuel into the cylinder and causing the combustion to explode. The fuel can be used in an internal combustion engine if it can generate enough heat energy while burning.
현재 사용되고 있는 자동차 내연기관의 연료는 대부분 석유에서 얻고 있다. 석유로부터 얻는 연료는 다양하며, 가솔린(휘발유), 등유, 경유(디젤), 중유, LPG, CNG 등이 있다. 이 중에서 자동차에는 액체연료로써 가솔린과 경유가 사용되고, 기체 연료로써는 LPG와 CNG가 현재 사용되고 있다.Most of the fuel used in the internal combustion engines of automobiles now comes from petroleum. Fuels from petroleum vary and include gasoline (petrol), kerosene, diesel (diesel), heavy oil, LPG and CNG. Among them, gasoline and diesel are used as liquid fuels in automobiles, and LPG and CNG are currently used as gaseous fuels.
이러한 연료의 주성분은 탄소와 수소 결합체의 혼합물이며, 흔히 탄화수소계 화석연료라 부른다. 탄화수소계의 연료는 대부분의 자동차 내연기관에 사용되고 있으며, 연소 후 배출되는 배기가스에 산소(O2)는 물론 인체에 유해한 탄화수소(HC), 일산화탄소(CO), 질소산화물(NOx), 지구온난화의 주요 원인인 이산화탄소(CO2) 등이 포함된다. 특히, 질소산화물(NOx)는 최근에 이슈가 되는 초 미세먼지의 주 원인으로 알려져 있으며 차량에서 배출되는 배기가스에서 질소산화물(NOx)을 저감시키려는 노력이 전 세계적으로 이루어지고 있다. The main component of these fuels is a mixture of carbon and hydrogen bonds, commonly referred to as hydrocarbon-based fossil fuels. Hydrocarbon-based fuels are used in most automobile internal combustion engines, and the exhaust gases emitted after combustion are not only oxygen (O2), but also harmful to humans (HC), carbon monoxide (CO), nitrogen oxides (NOx), and global warming. The cause is carbon dioxide (CO2) and the like. In particular, nitrogen oxides (NOx) is known as a major source of ultra-fine dust, which is an issue in recent years, and efforts are being made worldwide to reduce nitrogen oxides (NOx) in exhaust gases emitted from vehicles.
탄화수소계의 연료가 사용되는 자동차내연기관은 연료의 연소특성에 따라 불꽃점화기관(Spark Ignition Engine, S.I 엔진)과 압축착화기관(Compression Ignition Engine, C.I 엔진)으로 구분된다. 불꽃점화기관은 연료와 공기의 혼합기를 흡입하여 고온 고압 상태로 압축한 후 점화플러그에서 불꽃을 발생시켜 연소시키는 것으로, 가솔린엔진, LPG엔진, CNG엔진 등이 대표적이다. 압축착화기관은 공기만을 흡입하여 고온 고압으로 압축한 후 연료를 분사시켜, 자기점화에 의하여 연소시키는 것으로 디젤엔진이 대표적이다. 이러한 내연기관은 냉각하는 과정에서 약 30％가 열에너지로 손실되고, 배기계통을 통해 약 30％의 에너지가 소실되며, 발전기 워터펌프 등을 구동하기 위한 기계적인 손실로 10％의 에너지가 소실됨에 따라 총 약 70％의 에너지가 소실된다. 나머지 약 30％의 에너지만이 실제로 일을 하는 동력에너지로 변환된다. Automobile internal combustion engines using hydrocarbon fuels are classified into spark ignition engines (S.I engines) and compression ignition engines (Compression Ignition engines). The spark ignition engine inhales a mixture of fuel and air, compresses it to a high temperature and high pressure state, and then generates and burns a spark from a spark plug. Gasoline engines, LPG engines, and CNG engines are typical. Compression and ignition engines inhale only air, compress it to high temperature and high pressure, inject fuel, and burn it by self-ignition. In the internal combustion engine, about 30% of the energy is lost during the cooling process, about 30% of the energy is lost through the exhaust system, and 10% of the energy is lost due to the mechanical loss for driving the generator water pump. A total of about 70% of energy is lost. Only about 30% of the energy is actually converted into power energy at work.
이러한 내연기관에서 배출하는 유해가스로 인하여 배기가스에 대한 규제가 엄격하게 시행되고 있다. 특히 최근에는 엔진을 장착한 자동차나 장비들은 소음과 매연을 처리하는 배출가스 후 처리장치를 의무적으로 장착하게 되어있다. 그러나 이러한 장치들은 공기를 이용하는 엔진의 흡기와 배기계통에 공기흐름 저항으로 크게 반영되어 엔진의 출력을 저하하고 연료의 소비를 증가하게 하는 결과를 초래하고 있다. 이를 개선하기 위하여 엔진의 흡입구에 공기를 냉각시키고 다시 이를 압축시켜 공기의 밀도를 높인 다음 실린더로 보내기 위한 인터쿨러 터보 장치등이 사용되고 있으나 유해 배출가스 규제의 강화로 후 처리장치의 규모도 더욱 세밀하고 복잡한 구조의 제작으로 인해 공기흐름의 저항은 더욱 증가하여 커다란 효능은 보지 못한 상태에 있다.Due to the harmful gases emitted from these internal combustion engines, regulations on exhaust gases are strictly enforced. In particular, automobiles and equipment equipped with engines are mandatory to install exhaust after-treatment devices that deal with noise and smoke. However, these devices are largely reflected by the air flow resistance in the intake and exhaust systems of the engine using the air, resulting in lowering the engine output and increasing fuel consumption. In order to improve this, an intercooler turbo device is used to cool the air in the inlet of the engine, compress it again, increase the density of the air, and then send it to the cylinder. Due to the fabrication of the structure, the resistance of the airflow is further increased, so that a great effect is not seen.
더구나 배출가스의 규제사항에 맞는 이상적인 공연비(공기 대 연료 비율)인 14.7:1 비율이 전자제어장치(ECU: Electronic Control Unit) 내에 적합한 주행상황으로 설정되어 사용자 임의로 조정이 불가하며, 연료를 절감하기 위한 기술자체를 적용하기가 기존의 기계적인 구조로는 한계점에 도달하여 있다. Moreover, the 14.7: 1 ratio, which is the ideal air-to-fuel ratio (air-to-fuel ratio) that meets the emission regulations, is set to a suitable driving situation in the electronic control unit (ECU), which is not user-adjustable and saves fuel. The application of a descriptive body has reached the limit of conventional mechanical structures.
이를 타파하기 위해 연소효율을 높이려는 시도가 있어왔다. 내연기관에 산소발생기나 산소가 충전된 봄베를 사용하여 출력을 높이고 연료를 절감하려는 기술이 일 예로 시도되었으며 일부 특수 차량에 일시적으로 사용되고 있기도 하다. 한편 플라즈마를 사용하여 연소효율을 높이려는 시도도 있다. Attempts have been made to increase combustion efficiency to overcome this. The use of oxygen generators or oxygen-filled cylinders in internal combustion engines has been attempted to increase output and save fuel, for example, and has been temporarily used in some special vehicles. There are also attempts to improve combustion efficiency using plasma.
여기서 플라즈마는 이온화된 기체로서, 고체 액체 기체와 함께 제4의 물질이라고도 부르는 전하를 띠는 기체이다. 기체에 고 에너지를 또는 고압의 전기방전을 행하면 방전에 의해 발생된 전자가 기체 분자와 충돌하여 기체 분자의 외곽 전자상태가 변한다. 이에 따라 반응성이 풍부한 화학적 활성종인 라디칼, 여기분자, 이온, 등은 양 또는 음으로 하전 되어 전기적으로 중성상태의 가스가 되는데, 이를 플라즈마라고 한다. The plasma here is an ionized gas, together with a solid liquid gas, a charged gas, also called a fourth material. When a high energy or high pressure electric discharge is performed on a gas, electrons generated by the discharge collide with the gas molecules, and the outer electron state of the gas molecules changes. Accordingly, radicals, excitons, ions, and the like, which are highly reactive chemically active species, are positively or negatively charged to become electrically neutral gases, which are referred to as plasmas.
플라즈마는 고온과 저온으로 구분된다. 저온 플라즈마는 플라즈마를 구성하는 이온과 전자 중 전자가 갖는 에너지가 이온이 소유한 에너지보다 큰 상태의 플라즈마를 말한다. 고온 플라즈마는 플라즈마 용접, 절단, 플라즈마의 고온을 이용한 재료의 가공, 플라즈마 용사, 플라즈마 야금, 등과 같은 고온이 열에너지를 필요로 하는 분야에 응용된다. 저온 플라즈마는 CVD (플라즈마를 이용하여 기상합성으로 기능성 막을 생성시키는 방법으로서 주로 반도체 분야의 thin film 형성에 적용), 물질의 표면개질, 내연기관엔진의 배출가스 후 처리장치(NOx. SOx)장치의 연구개발에 사용된다. Plasma is divided into high temperature and low temperature. Low-temperature plasma refers to a plasma in which the energy of the ions and electrons of the plasma is greater than the energy possessed by the ions. The high temperature plasma is applied to a field where high temperature requires thermal energy, such as plasma welding, cutting, material processing using high temperature of plasma, plasma spraying, plasma metallurgy, and the like. Low-temperature plasma is a method of producing functional film by gas phase synthesis using plasma, mainly applied to thin film formation in semiconductor field, surface modification of materials, and exhaust gas post-treatment equipment (NOx.SOx) of internal combustion engine. Used for research and development
이러한 플라즈마를 연소실에 유입시켜 연소를 촉진하고 이에 따라 유해배기가스를 저감시키려는 시도가 계속되어 왔다. 플라즈마에 포함된 라디칼은 반응이 매우 빠르다. 특히 라디칼 중에서 O, O-, OH, OH- 등 활성 산소 라디칼 들은 매우 강한 산화력을 갖고 있어 살균, 탈취, 유기물 분해 등의 효과뿐만 아니라 내연기관 연소실 내의 연소효율을 촉진시킨다. Attempts have been made to introduce such plasma into the combustion chamber to promote combustion and thus reduce harmful exhaust gases. The radicals contained in the plasma react very quickly. In particular, among the radicals, active oxygen radicals such as O, O-, OH, and OH- have very strong oxidizing power, which promotes combustion efficiency in an internal combustion engine combustion chamber as well as effects of sterilization, deodorization, and organic matter decomposition.
이러한 플라즈마를 생성하는 장치가 공개특허공보 2002-0008520에서 개시된다. 하지만 플러그 단말에 원통형 소형 전극관을 사용하여 플라즈마 발생효율이 낮은 것이 단점이다. 이는 원통형 접지전극관내의 중심부에 원형의 가느다란 막대모양 전극봉을 위치시켜 전극봉 표면에서 방출된 전자가 외곽의 원통전극관에 방전되는 구조이므로 원통형 전극관내로 통과되는 공기 정도만 플라즈마 생성효율을 보이는데 그치는 문제점이 있다. An apparatus for generating such a plasma is disclosed in Korean Laid-Open Patent Publication 2002-0008520. However, a disadvantage is that plasma generation efficiency is low by using a cylindrical small electrode tube in the plug terminal. This is because the circular thin rod-shaped electrode is placed in the center of the cylindrical ground electrode tube, and the electrons emitted from the electrode surface are discharged to the outer cylindrical electrode tube, so only the air passing through the cylindrical electrode tube shows the efficiency of plasma generation. have.
한편, 생성된 플라즈마를 내연기관에 공급하는 플라즈마 대기압 방전장치가 공개특허공보 10-2017-0109173에 개시된다. 하지만 플라즈마 대기압 방전장치의 구체적인 설치위치가 포괄적이고 대략적이어서 정확한 위치를 알 수 없는 문제점이 있다. 나아가 내연기관의 종류에 따라 플라즈마 대기압 방전장치의 구체적인 설치위치가 다름에도 불구하고 구분되지 않는 문제점이 있다. 또한 플라즈마 대기압 방전장치의 원활한 작동을 위해 내연기관의 종류에 따라 달리 요구되는 구성이 필요함에도 불구하고 이들이 개시되지 않는 문제점이 있다. On the other hand, a plasma atmospheric pressure discharge device for supplying the generated plasma to the internal combustion engine is disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2017-0109173. However, the specific installation location of the plasma atmospheric pressure discharge device is comprehensive and rough, there is a problem that the exact location is not known. Furthermore, there is a problem in that although the specific installation position of the plasma atmospheric pressure discharge device is different according to the type of the internal combustion engine, it is not distinguished. In addition, there is a problem in that they are not disclosed even if the configuration required differently depending on the type of internal combustion engine for smooth operation of the plasma atmospheric discharge device.
본 발명은 일 실시예를 통하여, 내연기관의 연소효율을 높이고 배출되는 유해 배기가스 양을 낮추도록 내연기관의 연소실에 플라즈마를 공급하는 내연기관 흡기용 이온 발생장치를 제공하고자 한다.The present invention provides an ion generator for intake of an internal combustion engine for supplying a plasma to the combustion chamber of the internal combustion engine to increase the combustion efficiency of the internal combustion engine and lower the amount of harmful exhaust gas discharged.
또한, 본 발명은 일 실시예를 통하여, 내연기관에 공급하기 위한 플라즈마의 생성효율을 높이는 내연기관 흡기용 이온 발생장치를 제공하고자 한다.In addition, the present invention to provide an ion generating device for intake of the internal combustion engine to increase the generation efficiency of the plasma for supplying the internal combustion engine.
또한, 본 발명은 일 실시예를 통하여, 내연기관의 종류에 무관하게 사용될 수 있는 내연기관 흡기용 이온 발생장치를 제공하고자 한다.In addition, the present invention is to provide an ion generating device for intake of the internal combustion engine that can be used irrespective of the type of the internal combustion engine.
또한, 본 발명은 일 실시예를 통하여, 내연기관에 연결된 기존의 흡기계통에 사용자가 임의로 설치하여 사용할 수 있는 내연기관 흡기용 이온 발생장치를 제공하고자 한다.In addition, the present invention is to provide an ion generating device for intake of the internal combustion engine that can be installed and used by the user arbitrarily in the existing intake pipe connected to the internal combustion engine.
또한, 본 발명은 일 실시예를 통하여, 내연기관에 나노입자의 수증기를 공급하는 플라즈마 가습기가 장착되어 내연기관의 연소효율 상승효과와 배출되는 유해 배기가스 저감효과를 극대화 하는 내연기관 흡기용 이온 발생시스템을 제공하고자 한다.In addition, the present invention is equipped with a plasma humidifier for supplying the water vapor of the nanoparticles to the internal combustion engine through an embodiment, the generation of ions for intake of the internal combustion engine to maximize the effect of increasing the combustion efficiency of the internal combustion engine and reducing the harmful emissions emitted We want to provide a system.
본 발명은 상술한 과제를 해결하기 위하여, 외기와 연통되는 유로가 내부에 구비되는 전극하우징; 및 상기 유로에 구비되어 전압 인가 시 다량의 이온이 발생하도록 방전을 유도하는 전극;을 포함하는 내연기관 흡기용 이온 발생장치에 있어서, 상기 전극은 상기 유로의 길이방향을 따라 연장 형성되며, 외주면에 방전을 위한 돌기부가 복수개 구비되는 방전전극; 및 상기 방전전극을 감싸는 코일형상으로 형성되며, 상호 인접한 단위코일 간에 미리 설정한 피치 간격을 유지하는 접지전극;을 포함하는 내연기관 흡기용 이온 발생장치를 을 제공한다.The present invention to solve the above problems, the electrode housing having a flow path communicating with the outside therein; And an electrode provided in the flow path to induce a discharge so that a large amount of ions are generated when a voltage is applied, wherein the electrode extends along the longitudinal direction of the flow path and is formed on an outer circumferential surface thereof. A discharge electrode having a plurality of protrusions for discharging; And a ground electrode formed in a coil shape surrounding the discharge electrode and maintaining a predetermined pitch interval between adjacent unit coils.
상기 돌기부는 상기 방전전극의 외주면에 상기 접지전극을 투영한 형상을 따라 나선형으로 배열될 수 있다.The protrusion may be arranged in a spiral shape along the shape of projecting the ground electrode on the outer circumferential surface of the discharge electrode.
상기 유로는 적어도 두 번 절곡 형성될 수 있다.The flow passage may be formed at least twice.
상기 유로는 상기 전극하우징의 길이방향으로 연장 형성되는 선형유로부; 및 The flow path is a linear flow path portion extending in the longitudinal direction of the electrode housing; And
상기 복수의 선형부를 연결하며 절곡 형성되는 절곡유로부;를 포함할 수 있다.It may include; a bending flow path portion bent and connected to the plurality of linear portions.
상기 전극은 상기 선형유로부에 구비될 수 있다.The electrode may be provided in the linear flow path part.
외기를 흡입하는 제1덕트; 상기 제1덕트를 통해 흡입된 외기를 상기 유로에 공급하는 제2덕트; 상기 제1덕트와 상기 제2덕트 사이에 배치되어 상기 흡입된 외기가 상기 제2덕트로부터 상기 제1덕트로 역류하는 것을 방지하는 체크밸브부; 및 상기 제1덕트 및 상기 제2덕트 각각과 연통되며, 상기 제1덕트에 부압을 형성시키고 상기 제2덕트에 양압을 형성시키는 공기펌프;를 더 포함할 수 있다.A first duct for sucking outside air; A second duct for supplying outside air sucked through the first duct to the flow path; A check valve unit disposed between the first duct and the second duct to prevent the sucked outside air from flowing back from the second duct to the first duct; And an air pump communicating with each of the first duct and the second duct and forming a negative pressure in the first duct and a positive pressure in the second duct.
또한, 본 발명은 외기와 연통되는 유로가 내부에 구비되는 전극하우징; 및 상기 유로에 구비되어 전압 인가 시 다량의 이온이 발생하도록 방전을 유도하는 전극;을 포함하는 내연기관 흡기용 이온 발생장치에 있어서, 상기 전극은 상기 유로의 길이방향을 따라 연장 형성되며, 코일형상의 방전전극; 상기 방전전극이 내부에 수용되도록 내부에 중공이 형성되는 유전체부; 및 상기 유전체부의 외주면에 구비되는 접지전극;을 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관 흡기용 이온 발생장치를 제공함으로써 상술한 과제를 해결한다.In addition, the present invention is an electrode housing provided with a flow path communicating with the outside; And an electrode provided in the flow path to induce a discharge so that a large amount of ions are generated when a voltage is applied, wherein the electrode extends along a length direction of the flow path, and has a coil shape. Discharge electrodes; A dielectric part having a hollow formed therein to accommodate the discharge electrode therein; And a ground electrode provided on an outer circumferential surface of the dielectric part, thereby solving the above-mentioned problems by providing an ion generating device for intake of an internal combustion engine.
상기 유전체부는 세라믹 재질의 원통형상으로 형성되며, 상기 접지전극은 금속재질의 코팅 층으로 이루어질 수 있다.The dielectric part may be formed in a cylindrical shape of a ceramic material, and the ground electrode may be formed of a metal coating layer.
또한, 본 발명은 외기와 연통되는 유로가 내부에 구비되는 전극하우징; 및 상기 유로에 구비되어 전압 인가 시 다량의 이온이 발생하도록 방전을 유도하는 전극;을 포함하는 내연기관 흡기용 이온 발생장치에 있어서, 상기 전극은 상기 유로의 길이방향을 따라 일정한 간격으로 이격되어 구비되는 방전전극; 및 상기 방전전극으로부터 유체의 흐름방향으로 이격되어 구비되는 접지전극;을 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관 흡기용 이온 발생장치를 제공함으로써 상술한 과제를 해결한다.In addition, the present invention is an electrode housing provided with a flow path communicating with the outside; And an electrode provided in the flow path to induce a discharge so that a large amount of ions are generated when a voltage is applied, wherein the electrodes are spaced apart at regular intervals along the longitudinal direction of the flow path. Discharge electrodes; And a ground electrode provided spaced apart from the discharge electrode in the flow direction of the fluid, thereby solving the above-described problems by providing an ion generator for intake of an internal combustion engine.
상기 방전전극은 상기 유로의 내주에 접하도록 중앙에 홀이 형성되는 링 형상의 방전전극바디; 상기 홀 내부에 구비되며, 유체의 흐름방향으로 연장 형성되는 방전침부; 상기 방전침부를 지지하며, 상기 홀을 폐쇄하지 않도록 일측이 상기 방전전극몸체와 연결되는 침지지부;를 포함할 수 있다.The discharge electrode may include a ring-shaped discharge electrode body having a hole formed at a center thereof in contact with an inner circumference of the flow path; A discharge needle provided in the hole and extending in a flow direction of the fluid; And a needle supporting part connected to the discharge electrode body so as to support the discharge needle and not to close the hole.
또한, 본 발명은 내연기관의 연소효율을 높이고 매연저감을 저감시키도록, 외기를 흡입하는 흡기덕트와, 연소에 의해 발생한 배기가스를 배출하는 배기덕트와, 상기 흡기덕트 및 상기 배기덕트에 각각 연통하는 내연기관의 실린더와, 상기 실린더에 이온을 공급하는 내연기관 흡기용 이온 발생장치를 포함하는 내연기관 흡기용 이온 발생시스템에 있어서, 상기 내연기관 흡기용 이온 발생장치는 상기 내연기관의 작동에 따라 진공이 형성되는 상기 흡기덕트의 일 영역에 연결되는 진공관에 연결되어 상기 진공관으로 이온을 공급하는 것을 특징으로 하는 내연기관 흡기용 이온 발생시스템을 제공함으로써 상술한 과제를 해결한다.In addition, the present invention communicates with the intake duct for sucking outside air, the exhaust duct for exhausting the exhaust gas generated by combustion, and the intake duct and the exhaust duct, respectively, to increase the combustion efficiency of the internal combustion engine and reduce the smoke reduction. An internal combustion engine intake ion generating system comprising a cylinder of an internal combustion engine and an ion generator for intake of an internal combustion engine for supplying ions to the cylinder, wherein the ion generator for intake of the internal combustion engine depends on the operation of the internal combustion engine. The above-described problem is solved by providing an ion generating system for intake of an internal combustion engine, which is connected to a vacuum tube connected to one region of the intake duct in which a vacuum is formed and supplies ions to the vacuum tube.
내연기관 흡기용 이온 발생장치는 외기와 연통되는 유로가 내부에 구비되는 전극하우징; 상기 유로에 구비되어 상기 유로의 길이방향을 따라 연장 형성되며, 외주면에 방전을 위한 돌기부가 복수개 구비되는 방전전극; 및 상기 방전전극을 감싸는 코일형상으로 형성되며, 상호 인접한 단위코일 간에 미리 설정한 피치 간격을 유지하는 접지전극;을 포함할 수 있다.An ion generating device for intake of an internal combustion engine includes: an electrode housing having a flow path communicating therewith; A discharge electrode provided in the flow path and extending in the longitudinal direction of the flow path, the discharge electrode having a plurality of protrusions for discharging on an outer circumferential surface thereof; And a ground electrode formed in a coil shape surrounding the discharge electrode and maintaining a predetermined pitch interval between adjacent unit coils.
상기 돌기부는 상기 방전전극의 외주면에 상기 접지전극을 투영한 형상을 따라 나선형으로 배열될 수 있다.The protrusion may be arranged in a spiral shape along the shape of projecting the ground electrode on the outer circumferential surface of the discharge electrode.
상기 내연기관은 불꽃점화기관일 수 있다.The internal combustion engine may be a spark ignition engine.
또한, 본 발명은 내연기관의 연소효율을 높이고 매연저감을 저감시키도록, 외기를 흡입하는 흡기덕트와, 연소에 의해 발생한 배기가스를 배출하는 배기덕트와, 상기 흡기덕트 및 상기 배기덕트에 각각 연통하는 내연기관의 실린더와, 상기 흡기덕트에 연결되어 상기 흡기덕트에 이온을 공급하는 내연기관 흡기용 이온 발생장치를 포함하는 내연기관 흡기용 이온 발생시스템에 있어서, 외기와 연통되는 유로가 내부에 구비되는 전극하우징; 상기 유로에 구비되며, 전압 인가 시 다량의 이온이 발생하도록 방전을 유도하는 전극; 외기를 흡입하는 제1덕트; 상기 제1덕트를 통해 흡입된 외기를 상기 유로에 공급하는 제2덕트; 상기 제1덕트와 상기 제2덕트 사이에 배치되어 흡입된 외기가 상기 제2덕트로부터 상기 제1덕트로 역류하는 것을 방지하는 체크밸브부; 및 상기 제1덕트 및 상기 제2덕트 각각과 연통되며, 상기 제1덕트에 부압을 형성시키고 상기 제2덕트에 양압을 형성시키는 공기펌프;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관 흡기용 이온 발생시스템을 제공함으로써 상술한 과제를 해결한다.In addition, the present invention communicates with the intake duct for sucking outside air, the exhaust duct for exhausting the exhaust gas generated by combustion, and the intake duct and the exhaust duct, respectively, to increase the combustion efficiency of the internal combustion engine and reduce the smoke reduction. An internal combustion engine intake ion generating system comprising a cylinder of an internal combustion engine and an internal combustion engine intake ion generating device connected to the intake duct and supplying ions to the intake duct, the flow passage communicating with the outside is provided therein. An electrode housing; An electrode provided in the flow path and inducing discharge to generate a large amount of ions when a voltage is applied; A first duct for sucking outside air; A second duct for supplying outside air sucked through the first duct to the flow path; A check valve unit disposed between the first duct and the second duct to prevent outside air sucked back from the second duct to the first duct; And an air pump communicating with each of the first duct and the second duct, the air pump forming a negative pressure in the first duct and a positive pressure in the second duct. By providing a system, the above-mentioned problem is solved.
상기 제2덕트와 상기 공기펌프는 연결관을 통해 연통되며, 상기 연결관에 플라즈마 수증기를 공급하는 플라즈마 수증기 발생장치를 더 포함할 수 있다.The second duct and the air pump communicate with each other through a connection pipe, and may further include a plasma steam generator for supplying plasma water vapor to the connection pipe.
상기 내연기관은 압축착화기관일 수 있다.The internal combustion engine may be a compression ignition engine.
이상에서와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 내연기관 흡기용 이온 발생장치는 다음과 같은 효과를 가진다.As described above, the ion generating device for intake of the internal combustion engine according to the embodiment of the present invention has the following effects.
첫째, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 내연기관의 연소효율을 높이고 배출되는 유해 배기가스 양을 낮추도록 내연기관의 연소실에 플라즈마를 공급하는 효과를 제공한다.First, according to one embodiment of the present invention, it provides an effect of supplying a plasma to the combustion chamber of the internal combustion engine to increase the combustion efficiency of the internal combustion engine and to reduce the amount of harmful exhaust gas discharged.
둘째, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 내연기관에 공급하기 위한 플라즈마의 생성효율을 높이는 효과를 제공한다.Second, according to an embodiment of the present invention, it provides an effect of increasing the generation efficiency of the plasma for supplying the internal combustion engine.
셋째, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 내연기관의 종류에 무관하게 사용될 수 있는 효과를 제공한다.Third, according to one embodiment of the present invention, it provides an effect that can be used regardless of the type of internal combustion engine.
넷째, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 내연기관에 연결된 기존의 흡기계통에 사용자가 임의로 설치하여 사용할 수 있는 효과를 제공한다.Fourth, according to an embodiment of the present invention, it provides an effect that the user can be installed arbitrarily used in the existing intake pipe connected to the internal combustion engine.
다섯째, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 내연기관에 플라즈마 수증기를 공급하는 플라즈마 가습기가 장착되어 내연기관의 연소효율 상승효과와 배출되는 유해 배기가스 저감효과를 극대화하는 효과를 제공한다.Fifth, according to an embodiment of the present invention, a plasma humidifier for supplying plasma water vapor to an internal combustion engine is provided to provide an effect of maximizing the combustion efficiency of the internal combustion engine and the effect of reducing harmful emissions.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 내연기관 흡기용 이온 발생시스템을 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 내연기관 흡기용 이온 발생시스템을 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 내연기관 흡기용 이온 발생장치를 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 3에서 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 내연기관 흡기용 이온 발생장치를 나타내는 분해 사시도이다.
도 5는 도 3에서 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 내연기관 흡기용 이온 발생장치를 나타내는 단면도이다.
도 6은 도 3에서 도시된 방전전극과 접지전극의 일 예를 나타내는 사시도이다.
도 7은 방전전극과 접지전극의 다른 예를 나타내는 도면이다
도 8은 방전전극과 접지전극의 또 다른 예를 나타내는 도면이다
도 9는 플라즈마 가습장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 10은 도 1에서 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 내연기관 흡기용 이온 발생시스템의 작동을 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 11은 도 2에서 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 내연기관 흡기용 이온 발생시스템의 작동을 개략적으로 설명하는 도면이다.1 is a view schematically illustrating an ion generation system for intake of an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention.
2 is a view schematically illustrating an ion generation system for intake of an internal combustion engine according to another embodiment of the present invention.
3 is a perspective view showing an ion generating device for intake of an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an exploded perspective view showing an ion generator for intake of an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 3.
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating an ion generating device for intake of an internal combustion engine according to an exemplary embodiment of the present invention illustrated in FIG. 3.
6 is a perspective view illustrating an example of the discharge electrode and the ground electrode illustrated in FIG. 3.
7 is a view showing another example of the discharge electrode and the ground electrode;
8 is a view showing still another example of the discharge electrode and the ground electrode;
9 is a view schematically showing a plasma humidifier.
FIG. 10 is a view schematically illustrating an operation of an internal combustion engine intake ion generating system according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 1.
FIG. 11 is a view schematically illustrating an operation of an ion generation system for intake of an internal combustion engine according to another embodiment of the present invention shown in FIG. 2.
이하에서 설명되는 실시 예는 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성요소에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명 및 구체적인 도시를 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 발명의 이해를 돕기 위하여 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.Embodiments described below are shown by way of example in order to help understanding of the invention, it should be understood that the present invention may be modified in various ways different from the embodiments described herein. However, in the following description of the present invention, if it is determined that the detailed description of the related known functions or components may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description and the detailed illustration will be omitted. In addition, the accompanying drawings may be exaggerated in some of the dimensions of the components rather than being drawn to scale to facilitate understanding of the invention.
본 출원에서 사용되는 제1, 제2 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.The first and second terms used in the present application may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are only used to distinguish one component from another.
또한, 본 출원에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 권리범위를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서 "포함하다", "이루어진다" 또는 "구성되다" 등의 용어는 명세서상 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들의 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들의 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Also, the terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the scope. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. The terms "comprise", "consist" or "consist" in the present application are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, or one or It should be understood that no other features or numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof are excluded in advance.
이하 본 발명의 일 실시예에 따른 내연기관 흡기용 이온 발생시스템(1)을 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 내연기관 흡기용 이온 발생시스템(1)을 개략적으로 설명하는 도면이다. 도 3에서 도시된 내연기관 흡기용 이온 발생장치(100)가 진공관(60)에 연결된 상태를 전제로 한다.Hereinafter, an internal combustion engine intake ion generating system 1 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1. 1 is a view schematically illustrating an ion generation system 1 for intake of an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention. It is assumed that the internal combustion engine intake
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 내연기관 흡기용 이온 발생시스템(1)은 내연기관(20)과, 흡기 및 배기 계통 장치와, 흡기 및 배기 계통 장치에 설치된 각종 센서들과, 센서들로부터 전달된 신호를 수신하여 차량내부에 설치된 전장품(전자적으로 제어되는 기계장치 포함)의 이상여부를 판단하고 제어하는 ECU(10, Electronic Control Unit)를 포함한다. 도면에서는 도시되지 않지만 승용차와 같은 차량 내에는 ECU(10)에 의해 총괄적으로 제어되는 각종 전장품이 설치되어 있다. ECU(10)는 차량 내의 제 전장품의 상태에 관한 데이터를 수신, 저장 및 전송할 수 있다. ECU(10)는 수신된 전장품에 대한 데이터를 바탕으로 전장품의 이상 여부를 판단할 수 있으며, 보다 정밀한 판단을 위해 엔진 테스터기와 같은 외부 점검기기로 전장품에 대한 데이터를 전송할 수 있다.Referring to FIG. 1, an ion generation system 1 for intake of an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention includes an
도 1에 도시된 내연기관(20)은 불꽃점화기관(Spark Ignition Engine, S.I 엔진)이며, 실린더 및 피스톤으로 정의되는 연소실(23)에 흡기밸브(24)를 통해 공기와 연료의 혼합기체를 흡입하여 고온 고압 상태로 압축한 후, 점화플러그(26)에서 불꽃을 발생시켜 연소시켜 필요한 동력을 얻는다. 이러한 불꽃점화기관은 사용되는 연료에 따라 가솔린엔진, LPG엔진, CNG엔진 등으로 분류된다.The
흡기 및 배기 계통 장치는 공기와 연료와 혼합된 혼합기체를 내연기관(20)에 공급하는 흡기덕트(51)와, 내연기관(20)으로부터 생성된 배기가스를 외부로 배출시키는 배기덕트(52)를 포함한다.The intake and exhaust system device includes an
흡기덕트(51)에는 외부로부터 흡입된 공기를 여과하는 공기필터부(30)와 여과된 공기에 연료를 분사하는 인젝터(27)가 구비된다. 공기필터부(30)는 흡기덕트(51) 및 외부 각각과 연통하는 필터하우징(31)과 필터하우징(31) 내부에 수용되어 공기를 여과하는 필터(33)를 포함한다. 이와 더불어, 흡기덕트(51)에는 흡기온도센서(11, ATS: Intake Air Temperature Sensor), 공기유량센서(12, AFS: Air flow Sensor), 스로틀밸브(Throttle Valve)장치(40), 스로틀포지션센서(13, TPS: Throttle Positon Sensor), MAP 센서(14, Manifold Absolute Pressure Sensor)가 구비될 수 있다. The
흡기온도센서(11)는 실린더에 흡입된 공기의 온도에 적합한 연료를 보정하기 위하여 설치된 센서로서 흡기온도를 검출하여 ECU(10)에 전달하는 기능을 수행한다. 흡기온도가 낮으면 연료의 분사량은 감소될 수 있으며, 흡기온도가 높으면 연료의 분사량은 증가할 수 있다.The intake
공기유량센서(12)는 실린더에 공급되는 흡입 공기량을 검출하여 이에 적합한 연료 분사량을 조절하기 위한 센서이다. The air
스로틀밸브장치(40)는 흡입 공기의 통로를 개폐하는 기능을 수행하며, 스로틀밸브의 중심축에는 스로틀포지션센서가 구비된다. 스로틀포지션센서는 내연기관(20)의 감속 및 가속에 따른 연료 분사량을 조절하기 위한 것으로서, 스로틀밸브의 개동량에 대한 신호를 ECU(10)로 전달하는 기능을 한다. 스로틀포지션센서는 스로틀밸브축에 설치되는 가변 저항기의 일종이다. 스로틀밸브가 개동량에 따라 출력 전압이 변화한다.The
MAP 센서(14)는 흡기다기관의 진공 변동에 따른 흡입 공기량을 간접적으로 검출하여 컴퓨터에 입력하면 엔진의 부하에 따른 연료의 분사량 및 점화시기를 조절하는 기능을 수행한다.The
또한 배기덕트(52)에는 3원촉매장치(800)가 구비되며, 배기가스 저감을 위해 배기온센서가 구비되며, 산소센서가 구비된다. 산소센서는 ECU(10)가 정확한 공연비를 감지할 수 있도록 배기가스의 산소농도를 검출한다. In addition, the
이러한 산소센서는 3원촉매장치(800)의 전단에 위치한 제1산소센서(17)와 3원촉매장치(800)의 후단에 위치한 제2산소센서(18)를 포함한다. 제1산소센서(17)는 정밀한 연료량 제어를 위한 데이터를 ECU(10)에 제공하고, 제2산소센서(18)는 부가적인 제어 및 촉매장치의 성능 모니터링을 위한 데이터를 ECU(10)에 제공한다. 산소센서에서 측정된 신호는 ECU(10)로 보내지며, ECU(10)에서는 이 신호를 바탕으로 최적 공연비 제어를 위해 실린더로 들어가는 연료의 양을 조절한다. ECU(10)는 공연비가 농후하여 산소가 부족할 경우 연료량을 감소시키고, 공연비가 희박하여 산소가 많을 경우 연료량을 증가시킨다. 공연비가 농후할 경우 탄화수소와 일산화탄소의 배출량이 늘어나며, 희박할 경우에는 질소산화물의 배출량이 늘어난다. 이처럼 산소센서가 보내는 신호를 기준으로 ECU(10)는 최적의 공연비 제어상태를 유지한다. 일반적으로 가솔린 엔진에서 탄화수소와 일산화탄소는 냉간 시동 후 30초 이내에 대부분의 양이 배출되기 때문에 빠르게 활성화 되는 산소센서는 배출가스 저감에 중요한 역할을 수행할 수 있다.The oxygen sensor includes a
또한 냉각수온센서(16, WTS)가 구비된다. 냉각수온센서(16)는 냉각수 온도에 따라 연료 분사량을 보정 하기 위해 사용된다. 냉각수온센서는 엔진의 냉각수 온도에 따라서 공전 속도를 적절하게 조절하도록 냉각수 통로에 설치되어 냉각수 온도를 검출해 아날로그 전압으로 ECU(10)에 입력시킨다.In addition, the cooling
한편, 흡기덕트(51)에는 진공관(60)이 설치된다. 내연기관(20)이 작동되면 부분적으로 진공이 생성됨에 따라 내연기관(20)의 흡기매니폴드에서는 부압이 형성된다. 이러한 부압을 이용하기 위해 흡기덕트(51)와 브레이크 진공배력장치, 캐니스터 또는 PCV (Positive Crankcase Ventilation)을 와 연통시키는 진공관(60)이 각각 구비될 수 있다. On the other hand, the
진공관(60)에는 내연기관(20)이 작동하는 동안 부압이 형성되므로, 플라즈마를 형성시키는 장치와 진공관(60)을 연통시키면 플라즈마를 이동시키기 위한 별다른 동력 없이도 내연기관(20)에 플라즈마가 공급될 수 있다.Since the
이하 본 발명의 다른 실시예에 따른 내연기관 흡기용 이온 발생시스템(2)을 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 내연기관 흡기용 이온 발생시스템(2)을 개략적으로 설명하는 도면이다. 마찬가지로 도 3에서 도시된 내연기관 흡기용 이온 발생장치(100)가 제1흡기덕트(55) 연결된 상태를 전제로 한다.Hereinafter, an
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 내연기관 흡기용 이온 발생시스템(2)은 내연기관(70)이 압축착화기관(Compression Ignition Engine, C.I 엔진)이이다. 압축착화기관은 예열플러그(77)가 구비되며 실린더(72) 및 피스톤(71)으로 정의되는 연소실(73)에 흡기밸브(74)를 통해 공기만을 흡입하여 고온 고압 상태로 압축한 후 인젝터(76)를 통해 연료를 분사시켜 자기 점화에 의해 연소시켜 필요한 동력을 얻는다. 이후 배기밸브(75)를 통해 배기가스를 배출한다. 디젤을 연료로 사용하는 디젤엔진이 대표적이다. 2, the internal combustion engine intake
내연기관(70)에는 공기를 흡입하여 연소실(73)에 공급하는 제1흡기덕트(55) 및 제2흡기덕트(56)가 구비되며, 연소실에서 생성된 배기가스를 배출하는 제1배기덕트(57) 및 제2배기덕트(58)가 구비된다.The
한편, 흡기덕트(55, 56)와 배기덕트(57, 58)에는 가변 지오메트리 터보차저(45, VGT: Variable Geometry Turbocharger)와 터보차저(80)가 구비될 수 있다. 터보차저(80)는 제1흡기덕트(55) 및 제2흡기덕트(56) 사이와 제1배기덕트(57) 및 제2배기덕트(58) 사이에 연결될 수 있다. The
디젤엔진은 아이들링 또는 저속운전 시에는 흡기덕트(55, 56)에 진공압 즉 부압이 잘 생성되지 않는다. 플라즈마를 생성시켜 연소실에 공급하기 위해서는 별도의 장치를 이용하여 플라즈마를 강제로 흡기덕트(55, 56)에 공급하여야 한다. 대게는 제1흡기덕트(55)을 통해 이러한 플라즈마를 공급한다. 이러한 구조에 대한 상세한 설명은 후술한다. The diesel engine does not generate vacuum pressure or negative pressure well in the
최근 강화되는 차량의 배기가스 관련 규제로 인하여 유해배기가스 저감장치는 차량의 제작 시에 설치되어 차량과 함께 제작되는 것이 일반적이다. 하지만 유해배기가스 저감장치가 설치되지 않은 기존의 차량은 차량의 배기가스 관련 규제를 만족하기 위해서는 기 설치되 차량 구조에 이러한 유해배기가스 저감장치를 설치할 수 밖에 없다. Due to the recently tightened regulations on the exhaust gas of vehicles, it is common to install a harmful exhaust gas reducing device together with a vehicle when the vehicle is manufactured. However, existing vehicles that do not have a harmful exhaust gas reduction device are installed in order to satisfy the emission regulations of the vehicle, the installation of such a harmful exhaust gas reduction device is bound to be installed.
본 발명의 일 실시예에 따른 내연기관 흡기용 이온 발생장치(100)는 유해배기가스 저감장치가 설치되지 않은 기존의 차량에 설치될 수 있도록 제작되는 것은 물론이고, 유해배기가스 저감장치가 설치된 차량에도 설치 가능하다. 특히 내연기관의 종류와 관계없이 설치하여도 원활한 작동이 가능하다.The internal combustion engine intake
이하 본 발명의 일 실시예에 따른 내연기관 흡기용 이온 발생장치(100)에 대해 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명한다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 내연기관 흡기용 이온 발생장치(100)를 나타내는 사시도이며, 도 4는 도 3에서 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 내연기관 흡기용 이온 발생장치(100)를 나타내는 분해 사시도이며, 도 5는 도 3에서 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 내연기관 흡기용 이온 발생장치(100)를 나타내는 단면도이다.Hereinafter, an internal combustion engine intake
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 내연기관 흡기용 이온 발생장치(100)는 외기와 연통되는 유로가 내부에 구비되는 전극하우징(110) 및 유로에 구비되어 전압 인가 시 다량의 이온이 발생하도록 방전을 유도하는 전극(121 내지 126)을 포함한다. 전극하우징(110) 및 전극(121 내지 126)을 함께 이오나이저(101)로 지칭할 수 있다.3 to 5, the
전극하우징(110)은 절연체로 이루어지며 내부에 외부와 연통하는 유로가 형성된다. 이러한 유로는 양 단이 외부와 연통된다. 또한 유로는 적어도 두 번 절곡 형성된다. The
구체적으로 유로는 단일한 유로를 형성하되 전극하우징(110)의 길이방향으로 연장 형성되는 선형유로부 및 복수의 선형부를 연결하며 절곡 형성되는 절곡유로부를 포함한다. Specifically, the flow path includes a linear flow path portion that forms a single flow path and extends in the longitudinal direction of the
본 실시예에의 선형유로부는 제1선형유로부(131), 제2선형유로부(132) 및 제3선형유로부(133)를 포함한다. 제1선형유로부(131) 및 제3선형유로부(133)는 양 단 중 일단이 외부와 연통한다. The linear flow path portion in the present embodiment includes a first linear
절곡유로부는 제1절곡유로부(134) 및 제2절곡유로부(135)를 포함한다. 제1절곡유로부(134)는 제1선형유로부(131) 및 제2선형유로부(132)를 연결시키며, 제2절곡유로부(135)는 제2선형유로부(132) 및 제3선형유로부(133)를 연결시킨다. 이에 따라 제1선형유로부(131), 제2선형유로부(132) 및 제3선형유로부(133)는 각각 전극하우징(110)의 길이방향으로 연장되되 전극하우징(110)의 길이방향에 나란하게 배치된다.The bending flow path part includes a first bending
한편, 전극하우징(110)은 절연체로 이루어지며, 제1전극하우징(111), 제1전극하우징(111)의 일단에 구비되는 제2전극하우징(113) 및 제1전극하우징(111)의 타단에 구비되는 제3전극하우징(115)을 포함한다.Meanwhile, the
제1전극하우징(111)에는 선형유로부가 형성되며, 제2전극하우징(113)에는 제2절곡유로부(135)가 형성되며, 제3전극하우징(115)에는 제1절곡유로부(134)가 형성된다.A linear flow path portion is formed in the
제1전극하우징(111)과 제2전극하우징(113) 사이에는 외부와 내부를 기밀하는 제1가스켓(161)이 구비되며, 제1전극하우징(111)과 제3전극하우징(115) 사이에는 외부와 내부를 기밀하는 제2가스켓(162)이 구비된다. A
제1가스켓(161)과 제2가스켓(162)은 모두 유로의 가장자리를 기밀하도록 형성된다. 제1가스켓(161)과 제2가스켓(162)에는 선형유로 단면의 둘레와 절곡유로 단면의 둘레를 둘러싸도록 각각 형성될 수 있다. 제1가스켓(161)과 제2가스켓(162)에는 선형유로의 일부를 구성하는 유로와 절곡유로의 일부를 구성하는 유로가 각각 형성될 수도 있다.Both the
코일형상의 접지전극은 제1전극하우징에 구비되되 양 단이 제2전극하우징(113)과 제3전극하우징(115)에 의해 고정될 수 있다. 일 예로 제2전극하우징(113)의 유로의 단면적과 제3전극하우징(115)의 유로의 단면적은 이들 각각과 연결되는 제1전극하우징(111)의 유로의 단면적보다 작게 형성될 수 있다. 제2전극하우징(113)과 제3전극하우징(115)의 일단은 걸림턱으로 작용할 수 있다. 코일형상의 접지전극의 양단은 이들의 걸림턱에 간섭 고정될 수 있다. The coil-shaped ground electrode may be provided in the first electrode housing, and both ends thereof may be fixed by the
전극하우징(110)은 길이방향을 가로지르는 일단면이 삼각형의 형상으로 형성되며, 각각의 꼭짓점에 선형유로의 단면이 위치한다.The
한편, 전극에 전력을 공급하는 전압생성부(180)가 전극하우징(110)의 일측에 구비된다. 전압생성부(180)는 전압을 생성하는 전압회로부(181)와 전압회로부(181)를 수용하는 전압회로하우징(183)을 포함한다. 전압생성부(180)는 필요에 따라 다수의 전극 중 일부에만 전력을 공급할 수 있으며, 전부에도 전력을 공급할 수 있다.On the other hand, the
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 내연기관 흡기용 이온 발생장치(100)는 외기를 전극하우징(110)으로 유도하는 제1덕트(141) 및 제2덕트(142)가 더 포함된다. 제1덕트(141) 및 제2덕트(142)는 하나의 단일덕트를 형성할 수도 있으며 후술하는 바와 같이 체크밸브부(150)이 구비될 경우 별개의 덕트를 형성할 수도 있다.On the other hand, the
이러한 단일덕트는 제1선형유로부(131)의 길이방향 연장선 상에 배치되어 제2전극하우징(113)에 연결된 채 제1선형유로부(131)와 연통될 수 있다. The single duct may be disposed on a lengthwise extension line of the first linear
다만 이에 한정되는 것은 아니며, 단일덕트는 제1선형유로부(131)의 길이방향 연장선과 나란하게 배치되되 일정한 간격으로 이격되어 제2전극하우징(113)의 일면 중앙에 연결될 수도 있다. 이 경우 제2전극하우징(113)에는 단일덕트와 제1선형유부(131)를 연결하는 제1가이드유로(136)가 형성될 수 있다. However, the present invention is not limited thereto, and the single duct may be disposed in parallel with the longitudinal extension line of the first linear
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 내연기관 흡기용 이온 발생장치(100)는 흡입된 외기를 전극하우징(110) 외부로 배출하는 제3덕트(143)가 더 포함된다. 제3덕트(143)는 제3선형유로부(133)의 길이방향 연장선 상에 배치되어 제3전극하우징(115)에 연결된 채 제3선형유로부(133)와 연통될 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니며, 제3덕트(143)는 제3선형유로부(133)의 길이방향 연장선과 나란하게 배치되되 일정한 간격으로 이격되어 제3전극하우징(115)의 일면 중앙에 연결될 수도 있다. 이 경우 제3전극하우징(115)에는 제3덕트(143)와 제3선형유부(133)를 연결하는 제2가이드유로(137)가 형성될 수 있다. On the other hand, the internal combustion engine intake
전극은 다양한 실시예로 이루어진다. 일 실시예의 전극은 도 6에서 도시된 바와 같이 방전전극과 접지전극을 포함한다. 도 6은 도 3에서 도시된 방전전극과 접지전극의 일 예를 나타내는 사시도이다. The electrode consists of various embodiments. The electrode of one embodiment includes a discharge electrode and a ground electrode as shown in FIG. 6 is a perspective view illustrating an example of the discharge electrode and the ground electrode illustrated in FIG. 3.
도 6을 참조하면, 방전전극은 유로의 길이방향을 따라 연장 형성된다. 이러한 방전전극은 유로내부에 위치하는 내측방전전극(121a), 유로외부에 위치하여 외부 전원과 연결되는 외측방전전극(123b) 및 내측방전전극(121a)의 외주면에 방전을 위한 복수의 돌기부(121c)를 포함한다.Referring to FIG. 6, the discharge electrode extends along the longitudinal direction of the flow path. The discharge electrodes include a plurality of
돌기부(121c)는 내측방전전극(121a)의 외주면에 상기 접지전극을 투영한 형상을 따라 나선형으로 배열된다. 돌기부(121c)는 내측방전전극(121a)의 외주면 중 최상부, 최하부, 양 측부에 형성되며, 돌기부(121c)를 하나의 선으로 연결하면 접지전극의 형상과 동일한 나선형 형상이 형성된다. 도 5에서 도시된 바와 같이 측단면에서 최상부에 형성된 돌기와 최하부에 형성된 돌기를 연결하면 하나의 사선(X, Y)이 형성된다.The
접지전극은 방전전극을 감싸는 코일형상으로 형성되며 인접한 단위코일 간에 미리 설정한 피치 간격을 유지하도록 형성되되 유로부 내부에 구비되는 회전접지부(122a)와 외부로 연장되어 접지되거나 전원에 연결되는 선형접지부(122b)를 포함한다. 방전전극 역시 유로의 길이방향을 따라 연장되며, 단위코일 역시 유로의 길이방향을 따라 이격된다.The ground electrode is formed in a coil shape surrounding the discharge electrode, and is formed to maintain a predetermined pitch interval between adjacent unit coils, and is linearly connected to the ground or connected to a power source, which extends to the outside and is rotated to the outside.
방전전극과 접지전극은 서로 이격됨에 따라 유로의 길이방향으로 따라 연장되는 방전공간을 형성한다. 다수의 돌기부(121c)와 접지전극은 일전한 간격을 유지한 채 배치되며, 유로를 통과하는 대부분의 공기에 영향을 주어 플라즈마 생성효율이 매우 높아진다. As the discharge electrode and the ground electrode are spaced apart from each other, the discharge electrode and the ground electrode form a discharge space extending in the longitudinal direction of the flow path. The plurality of
이러한 방전전극 및 접지전극은 제1선형유로부(131)에 구비되며 제1방전전극(121) 및 제1접지전극(122)으로 이루어지는 제1전극과, 제2선형유로부(132)에 구비되며 제2방전전극(123) 및 제2접지전극(124)으로 이루어지는 제2전극과, 제3선형유로부(133)에 구비되며 제3방전전극(125) 및 제3접지전극(126)으로 이루어지는 제3전극을 포함한다. The discharge electrode and the ground electrode are provided in the first linear
모든 전극은 구조가 동일하며, 각각의 전극에는 차량의 크기나 플라즈마의 필요 생성량에 따라 선택적으로 전력이 공급된다. 방전전극에 직류(DC)를 인가하면, 방전전극 및 접지전극 사이에서 직류 고전압 방전이 발생하면서 유로를 통과하는 기체로부터 플라즈마가 생성된다.All electrodes have the same structure, and each electrode is selectively supplied with power depending on the size of the vehicle or the required amount of plasma generated. When a direct current (DC) is applied to the discharge electrode, plasma is generated from the gas passing through the flow path while a direct current high voltage discharge occurs between the discharge electrode and the ground electrode.
한편 다른 실시예의 이오나이저에 대해 도 7을 참조하여 설명한다. 도 7은 은 방전전극(225)과 접지전극(221)의 다른 예를 나타내는 도면이다. Meanwhile, an ionizer of another embodiment will be described with reference to FIG. 7. 7 is a diagram illustrating another example of the
도 7을 참조하면, 전극은 유로의 길이방향을 따라 연장 형성되며 코일형상의 방전전극(225)과, 방전전극(225)이 내부에 수용되도록 내부에 중공이 형성되는 유전체부(223)와, 유전체부(223)의 외주면에 구비되는 접지전극(221)을 포함한다. 유전체부(223)는 세라믹 재질의 원통형상으로 형성되며, 접지전극(221)은 금속재질의 코팅 층으로 이루어진다. 방전전극(225)은 상호 인접한 단위코일 간에 미리 설정한 피치 간격을 유지하도록 형성된다. Referring to FIG. 7, the electrode extends along the length direction of the flow path and has a coil-shaped
다른 실시예의 이오나이저를 이루는 방전전극(225)에는 교류(AC)를 인가한다. 교류 인가 시 방전전극(225)과 접지전극(221) 사이에서는 교류 고전압 방전이 발생하면서 유로를 통과하는 기체로부터 플라즈마가 발생한다.Alternating current (AC) is applied to the
한편 또 다른 실시예의 이오나이저에 대해 도 8을 참조하여 설명한다. 도 8은 은 방전전극(231)과 접지전극(239)의 또 다른 예를 나타내는 도면이다. Meanwhile, another embodiment of the ionizer will be described with reference to FIG. 8. 8 is a diagram illustrating still another example of the
도 8을 참조하면, 전극은 유로의 길이방향을 따라 일정한 간격으로 이격되어 구비되는 방전전극(231) 및 방전전극(231)으로부터 유체의 흐름방향으로 이격되어 구비되는 접지전극(239)을 포함한다. Referring to FIG. 8, the electrode includes a
방전전극(231)은 유로의 내주에 접하도록 중앙에 홀이 형성되는 링 형상의 방전전극바디(233), 홀 내부에 구비되며 기체의 흐름방향으로 연장 형성되는 방전침부(237) 및 방전침부(237)를 지지하며 홀을 폐쇄하지 않도록 일측이 방전전극(231)몸체와 연결되는 침지지부(235)를 포함한다. The
또 다른 실시예의 이오나이저(101)를 이루는 방전전극(231)에는 직류를 인가한다. 직류가 인가되면 방전전극(231)과 접지전극(239) 사이에서는 코로나전극이 발생하면서 유로를 통과하는 기체로부터 플라즈마가 발생한다. 즉, 방전침부(237)에 전기장이 몰린 후 고압에 의해 밀려 방전되며 전면을 향해 가속되어 방사되는 구조를 가지므로 유로를 대부분의 기체에 영향을 주어 플라즈마 생성효율이 높은 것이 특징이다.DC is applied to the
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 내연기관 흡기용 이온 발생장치(100)는 체크밸브부(150)와 공기펌프(170)를 더 포함한다.On the other hand, the internal combustion engine intake
체크밸브부(150)는 제1덕트(141)와 제2덕트(142) 사이에 구비되며 흡입되어 제1덕트(141)로부터 제2덕트(142)를 향하여 흐르는 기체가 제2덕트(142)로부터 제1덕트(141)로 역류하는 것을 방지한다. 이러한 체크밸브부(150)는 체크밸브수용부(152) 및 체크밸브수용부(152)의 내측면에 구비되어 기체를 선택적으로 통과시키는 체크밸브(151)를 포함한다. 체크밸브수용부(152)는 내부에 체크밸브(151)를 수용하는 공간이 형성되며, 제1덕트(141)와 연통하는 제1수용실(152b)과, 제2덕트(142)와 연통하는 제2수용실(151a)을 포함한다. The
체크밸브(151)는 탄성의 재질의 플레이트로 형성되며, 밸브체결부(153)에 의해 제1수용실(152b)에 구비된다. 기체가 제1덕트(141)에서 제2덕트(142)로 흐르는 경우 체크밸브(151)는 제2수용실(151a) 방향으로 휘어져 기체를 통과시킨다. 기체가 역류하려고 하는 경우 체크밸브(151)는 일면이 제1수용실(152b)의 내면에 간섭되어 휘어지지 않으며 제1수용실(152b)에 형성된 개구를 폐쇄한다. The
공기펌프(170)는 제1덕트(141) 및 제2덕트(142) 각각과 연통되며, 제1덕트(141)에 부압을 형성시키고 제2덕트(142)에 양압을 형성시키도록 형성된다. 공기펌프(170)가 작동하면 제1덕트(141)에 부압이 형성되어도 체크밸브부(150)에 의해 기체가 제2덕트(142)로부터 제1덕트(141)로 역류하지 않는다.The
구체적으로 공기펌프(170)는 펌프흡입관(148)에 연결되며, 펌프흡입관(148)은 제1덕트(141)에 형성된 제1연결관(144)에 연결된다. 이에 따라 공기펌프(170)는 펌프흡입관(148) 및 제1연결관(144)을 통해 제1덕트(141)와 연통된다. 또한 공기펌프(170)는 제4연결관(147)이 형성되며 제2연결관(145)은 제2덕트(142)에 형성된 제3연결관(146)과 연결된다. 이에 따라 공기펌프(170)는 제4연결관(147) 및 제3연결관(146)을 통해 제2덕트(142)와 연통한다.Specifically, the
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 내연기관 흡기용 이온 발생장치(100)는 플라즈마 수증기를 생성하는 플라즈마 수증기 발생장치(500)를 더 포함할 수 있다.On the other hand, the internal combustion engine
플라즈마 수증기 발생장치(500)는 물(H20)을 저온으로 가열하거나 물(H20)과 에탄올(C2H5OH)이 혼합된 액체를 저온으로 가열하여 나노 입자로 형성된 수증기를 생성하는 장치이다. 이러한 수증기를 플라즈마 수증기로 지칭할 수도 있다. 수증기를 생성하는 과정에서 산화력이 매우 높은 OH-이 발생한다. 발생된 OH-는 연소실로 이오나이저(101)를 거쳐 연소실로 유입되며, 연소실의 연소효율을 높인다. 연소효율이 상승하면 유해배기가스의 양이 저감되며, 연소실 내부의 연소반응 속도가 올라가 열의 축척량이 낮아지므로 연소온도가 내려간다. 이에 따라 질소화합물(NOx) 역시 저감된다.The
특히 또는 물(H20)과 에탄올(C2H5OH)이 혼합된 액체를 사용하는 경우 분자이온화된 H+, O2+, O2-, OH-와 연소물질인 C2H5가 발생된다. “H”계열 plasma는 화석연료에 강한 산화력, 자체 고 에너지, 탄소막 Cleaning, NOx 산화력의 특징이 있으며, “O"계열 plasma보다 더 강력한 연비증강, 엔진출력향상, 엔진수명연장 등의 효과를 발휘한다. 완전한 연소에 가까운 연소가 이루어지며 NOx가 거의 발생하지 않는다.In particular, when using a liquid mixed with water (H20) and ethanol (C2H5OH), molecular ionized H +, O2 +, O2-, OH- and a combustion material C2H5 are generated. “H” plasma has strong oxidizing power, high energy, carbon film cleaning, and NOx oxidation power to fossil fuel, and it has more powerful fuel efficiency, engine output, and engine life extension than “O” plasma. Combustion is nearly complete and NOx is generated.
이러한 플라즈마 수증기 발생장치(500)는 메인바디(510), 메인바디(510)의 내부에 구비되며 물 또는 물과 에탄올 등의 혼합물을 수용한 채 연결된 스팀 트레이(550)의 수위에 따라 선택적으로 혼합물을 배출하는 물탱크(530), 스팀 트레이(550)에 구비되어 물을 가열하여 나노 수증기를 생성하는 플라즈마 히터(570), 스팀 트레이(550)에서 생성된 나노 수증기를 외부로 안내하는 플라즈마 배출관(590)을 포함한다.The
플라즈마 히터(570)는 혼합물을 약 50℃로 가열하여 나노 수증기을 발생되도록 한다. 초음파를 이용하는 진동자는 전류가 많이 소요되지만, 플라즈마 히터(570)는 미세전류만으로 나노 수증기를 생성하므로 자동차 배터리를 전원으로 활용할 수 있어 실용성이 높다. 미세전류는 보통 0.5A이지만 차량의 크기에 따라 최대 약 1A까지 요구된다. 발생된 나노 수증기는 이오나이저(101)를 거쳐 내연기관의 연소실로 흡입된다.The
플라즈마 수증기 발생장치(500)는 제3연결관(146)과 제4연결관(147) 사이에 구비된다.The
이하, 도 10을 참조하여 도 1에서 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 내연기관 흡기용 이온 발생시스템(1)의 작동에 대해 설명한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 내연기관 흡기용 이온 발생시스템(1)은 본 발명의 일 실시예에 따른 내연기관 흡기용 이온 발생장치(100)가 포함된다. Hereinafter, the operation of the internal combustion engine intake ion generating system 1 according to the embodiment shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. 10. An internal combustion engine intake ion generating system 1 according to an embodiment of the present invention includes an internal combustion engine intake
본 발명의 일 실시예에 따른 내연기관 흡기용 이온 발생시스템(1)은 내연기관으로 불꽃점화기관이 사용된다. 내연기관이 작동하면서 진공관(60)에 연결된 내연기관 흡기용 이온 발생장치(100)가 작동하는 것으로 작동이 시작된다. In the internal combustion engine intake ion generating system 1 according to an embodiment of the present invention, a spark ignition engine is used as the internal combustion engine. As the internal combustion engine operates, the operation starts as the
이 경우 제3덕트(143)는 진공관(60)에 연통되도록 설치된다. 이 경우 제3덕트(143)는 직접 진공관(60)에 연결될 수도 있으며 제3덕트(143)에 별도로 설치되는 이온에어라인(700)을 통해 진공관(60)에 연결될 수도 있다. 한편, 플라즈마 양을 조절하기 위해 레귤레이터(600)가 이온에어라인(700) 또는 제3덕트(143)에 설치된다. 다만 플라즈마 양은 레귤레이터(600)에 의해서만 조절되는 것은 아니며 이온에어라인(700)의 단면적의 크기를 선택하여 조절될 수도 있다.In this case, the
이온에어라인(700)은 브레이크 진공배력장치, 캐니스터 및 PCV (Positive Crankcase Ventilation)에 연결된 진공관(60) 중에 비교적 위험이 덜 한 캐니스터 또는 PCV와 연결된 진공관(60)에 연결된다. 나아가 이온에어라인(700)은 이들 중 진공도가 더 큰 진공관(60)에 연결된다. The
한편 단일덕트 또는 제1덕트(141)에는 외기를 여과하는 헤파필터(190)가 설치될 수 있다. The single duct or the
시스템이 작동을 개시하면 진공관(60)에 형성되는 진공도 즉 부압의 크기가 증가하기 시작한다.As the system starts to operate, the degree of vacuum, i.e., the negative pressure, formed in the
이에 따라 외기는 헤파필터(190), 제1덕트(141), 제2덕트(142), 이오나이저(101), 제3덕트(143) 이온에어라인(700), 레귤레이터(600)를 통해 진공관(60)으로 이동한 후 연소실(23)에 흡입된다. Accordingly, the outside air is vacuum tube through the
한편, 공기펌프와 체크밸브부가 설치된 경우, 공기펌프가 작동하지 않으며, 제1덕트(141)를 통과한 기체가 체크밸브부를 거쳐 제2덕트(142)를 통과하는데 그친다. 체크밸브부는 별도의 역할을 하지 않는다.On the other hand, when the air pump and the check valve portion is installed, the air pump does not operate, the gas passing through the
외기가 이오나이저(101)를 통과함에 따라 플라즈마가 생성된다. 주로 “O"계열 plasma가 생성되며 강한 산화력에 의해 연소실(23)에서의 연소효율이 상승하게 된다.As the outside air passes through the
외기가 연소실(23)에서 연소되면 배기덕트(52)를 통해 배기가스가 배출된다. When the outside air is burned in the
이 때 산소센서(17)에 의해 산소의 농도가 측정된다. 외기가 높은 연소효율로 연소됨에 따라 산소의 농도는 이온 발생장치(100) 설치전보다 더 낮은 것으로 측정된다. At this time, the oxygen concentration is measured by the
따라서 ECU(10)는 충분한 외기가 공급되지 않아 공연비가 농후한 것으로 판단하며, 연료의 분사량이 줄어들도록 인젝터(27)를 제어한다.Therefore, the
하지만 연료의 분사량이 줄어도 연소효율이 상승하므로 출력은 줄어들지 않는다. 결국 적은 연료량을 공급함에도 이온 발생장치(100)의 설치전과 마찬가지의 출력을 유지하되 연소효율이 높아져 유해배기가스의 배출량이 저감되는 효과가 발생한다. However, even if the injection amount of fuel decreases, the combustion efficiency increases, so the output does not decrease. As a result, even though a small amount of fuel is supplied, the same output as before the installation of the
이하 도 11을 참조하여 도 2에서 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 내연기관 흡기용 이온 발생시스템(2)의 작동에 대해 설명한다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 내연기관 흡기용 이온 발생시스템(2)은 본 발명의 다른 실시예에 따른 내연기관 흡기용 이온 발생장치(100)가 포함된다. Hereinafter, the operation of the internal combustion engine intake
내연기관이 압축착화기관인 본 발명의 다른 실시예에 따른 내연기관 흡기용 이온 발생시스템(2)은 내연기관이 작동하고, 제1흡기덕트(55)에 연결된 내연기관 흡기용 이온 발생장치(100)가 작동하는 것으로 작동이 시작된다. The internal combustion engine intake
내연기관이 아이들링 또는 저속으로 작동하는 경우 본 발명의 일 실시예에 따른 내연기관 흡기용 이온 발생시스템(2)과 달리 제1흡기덕트(55)에는 진공 즉 부압이 거의 형성되지 않는다. When the internal combustion engine operates at idling or low speed, unlike the internal combustion engine intake
외기가 제1흡기덕트(55)에 유입되기 위해서는 공기펌프(170)와 같은 별도의 동력 공급원이 필요하다. 따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 내연기관 흡기용 이온 발생장치(100)에는 공기펌프(170) 및 체크밸브부(150)가 필수로 설치되어야 한다.In order for the outside air to flow into the
내연기관이 아이들링 또는 저속으로 작동을 개시하면 공기펌프(170)가 작동한다. 제1덕트(141)에 부압이 형성되며 제3연결관(146)에 양압이 형성된다. The
외기는 헤파필터(190), 제1덕트(141), 펌프흡입관(148), 공기펌프(170), 제4연결관(147), 제3연결관(146), 이오나이저(101), 제3덕트(143), 레귤레이터(600) 및 이온에어라인(700)을 통해 제1흡기덕트(55)으로 이동한 후 연소실에 유입된다. 제1덕트(141)와 제2덕트가 연결되어 있음에도 불구하고 체크밸브부(150)에 의해 제2덕트(142)에 있는 외기가 다시 제1덕트(141)로 역류하지 않는다.Outside air is
외기가 제3연결관(146)을 거처 제4연결관(147)을 통과하면 플라즈마 수증기 발생장치로부터 발생한 H+, OH-, OH* 등이 포함된 “H"계열 plasma가 합류된다. When the outside air passes through the third connecting
특히 디젤 차량의 초미세 먼지주범인 NOx는 엔진연소실에서 H+, OH-, OH*에 의해 90~95% 이상이 감소되고 연소실에서 사용 하고 남은 OH-, OH*가 미 감소량5~10% NOx (95%가 NO2)는 배기가스로 배출도중에서 HNO3로 완전히 산화되거나 물 중 일부 수분(H2O)함께 용해되어 NOx을 O화 된다. In particular, NOx, the ultrafine dust cause of diesel vehicles, is reduced by 90 ~ 95% by H +, OH-, OH * in the engine combustion chamber and the amount of OH- and OH * remaining in the combustion chamber is not reduced by 5 ~ 10% NOx ( 95% of NO2) is completely oxidized to HNO3 during exhaust as exhaust gas or dissolved with some water (H2O) in water to ONO.
또한 내연기관 연소실 카본 막도 제거하여 엔진수명 도 연장하고 유해가스 저감 후 처리장치인 DPF, SCR 성능 및 수명도 연장한다. 특히 첨가된 C2H5OH는 H20보다 OH*, OH- 아주 많은 충분 한 양을 생산한다. 플라즈마 수증기 발생장치에 첨가되는 첨가물질이 C2H5OH인 경우는 동절기부동기능과 OH생성원료 충분한 이온원자 생산 기능 등 아주 효과적 기능을 수행한다. It also removes the carbon film of the internal combustion engine combustion chamber to extend the engine life and reduce the harmful gas and extend the performance and service life of DPF and SCR. Especially added C2H5OH produces a much larger amount of OH *, OH- than H20. If the additive added to the plasma steam generator is C2H5OH, it performs very effective functions such as winter floating function and sufficient ion atom production function.
플라즈마 수증기 발생장치(500)는 특히 차량이 대형인 경우에 아주 효과적이다. 여기서 소형 (PSV)은 가솔린 차량의 경우 4000CC이하이고, 디젤 차량의 경우 2900CC이하이다. 중형(MD)은 7000CC이하이며, 대형(HD)은 13000CC이하 (한국) 또는 14000CC이하(미국)로 구분한다.The
이후 외기가 이오나이저(101)를 통과하면, 플라즈마가 생성된다. 이때 주로 강한 산화력을 지닌 O, O-, O+ 등이 포함된 “O"계열 plasma가 생성된다. After the outside air passes through the
외기가 연소실에서 연소된 후의 과정은 앞선 실시예와 동일하므로 설명을 생략한다.Since the process after the outside air is burned in the combustion chamber is the same as the previous embodiment, description thereof is omitted.
한편, 내연기관이 아이들링 또는 저속을 넘어 고속으로 운전되면 제1흡기덕트(55)에 진공도 즉 부압이 증가한다. On the other hand, when the internal combustion engine is operated at high speed beyond the idling or low speed, the vacuum degree, that is, the negative pressure, increases in the
이 경우 공기펌프(170)의 작동이 필요 없게 된다. 하지만 공기펌프(170)의 작동에 많은 전력이 소모되는 것도 아니며 플라즈마 수증기 발생장치로부터 발생되는 수증기가 연소실로 원활하게 흡입되기 위해서 공기펌프(170)는 계속해서 작동된다.In this case, the operation of the
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.As described above, although the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto, and the technical idea of the present invention and the following by those skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equivalents of the claims to be described.
1, 2: 본 발명의 다양한 실시예에 따른 내연기관 흡기용 이온 발생시스템
100: 본 발명의 일 실시예에 따른 내연기관 흡기용 이온 발생장치
110: 전극하우징
121: 제1방전전극
122: 제1접지전극
150: 체크밸브부
170: 공기펌프부
180: 전압생성부1, 2: ion generating system for intake of an internal combustion engine according to various embodiments of the present invention
100: ion generator for intake of the internal combustion engine according to an embodiment of the present invention
110: electrode housing
121: first discharge electrode
122: first ground electrode
150: check valve unit
170: air pump unit
180: voltage generator
Claims (17)
상기 전극은
상기 유로의 길이방향을 따라 연장 형성되며, 외주면에 방전을 위한 돌기부가 복수개 구비되는 방전전극; 및
상기 방전전극을 감싸는 하나의 코일형상으로 형성되며, 상호 인접한 단위코일 간에 미리 설정한 피치 간격을 유지하는 접지전극;을 포함하며,
상기 돌기부는 상기 접지전극과 일정한 간격을 유지하되, 상기 접지전극을 상기 방전전극의 외주면에 투영한 형상을 따라 나선형으로 배열되는 것을 특징으로 하는 내연기관 흡기용 이온 발생장치.An electrode housing in which a flow path communicating with outside air is provided; And an electrode provided in the flow path to induce a discharge to generate a large amount of ions when a voltage is applied.
The electrode is
A discharge electrode extending in the longitudinal direction of the flow path, the discharge electrode having a plurality of protrusions for discharge on an outer circumferential surface thereof; And
And a ground electrode formed in a coil shape surrounding the discharge electrode and maintaining a predetermined pitch interval between adjacent unit coils.
The projection part maintains a constant distance from the ground electrode, the ion generator for intake of the internal combustion engine, characterized in that arranged in a spiral along the shape projecting the ground electrode on the outer peripheral surface of the discharge electrode.
상기 유로는
적어도 두 번 절곡 형성되는 것을 특징으로 하는 내연기관 흡기용 이온 발생장치.The method of claim 1,
The flow path is
Ion generator for intake of the internal combustion engine, characterized in that formed at least twice bent.
상기 유로는
상기 전극하우징의 길이방향으로 연장 형성되는 선형유로부; 및
상기 복수의 선형부를 연결하며 절곡 형성되는 절곡유로부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관 흡기용 이온 발생장치.The method of claim 1,
The flow path is
A linear flow path portion extending in the longitudinal direction of the electrode housing; And
And a bending flow path portion connected to the plurality of linear portions and formed to be bent.
상기 전극은 상기 선형유로부에 구비되는 것을 특징으로 하는 내연기관 흡기용 이온 발생장치.The method of claim 4, wherein
The electrode is an ion generating device for intake of an internal combustion engine, characterized in that provided in the linear flow path.
외기를 흡입하는 제1덕트;
상기 제1덕트를 통해 흡입된 외기를 상기 유로에 공급하는 제2덕트;
상기 제1덕트와 상기 제2덕트 사이에 배치되어 상기 흡입된 외기가 상기 제2덕트로부터 상기 제1덕트로 역류하는 것을 방지하는 체크밸브부; 및
상기 제1덕트 및 상기 제2덕트 각각과 연통되며, 상기 제1덕트에 부압을 형성시키고 상기 제2덕트에 양압을 형성시키는 공기펌프;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관 흡기용 이온 발생장치.The method of claim 1,
A first duct for sucking outside air;
A second duct for supplying outside air sucked through the first duct to the flow path;
A check valve unit disposed between the first duct and the second duct to prevent the sucked outside air from flowing back from the second duct to the first duct; And
And an air pump in communication with each of the first duct and the second duct, the air pump configured to form a negative pressure in the first duct and a positive pressure in the second duct. .
상기 전극은
상기 유로의 길이방향을 따라 연장 형성되며, 코일형상의 방전전극;
상기 방전전극이 내부에 수용되도록 내부에 중공이 형성되는 원통형상의 유전체부; 및
상기 유전체부의 외주면에 구비되며, 금속재질의 코팅층으로 이루어지는 접지전극;을 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관 흡기용 이온 발생장치.An electrode housing in which a flow path communicating with outside air is provided; And an electrode provided in the flow path to induce a discharge to generate a large amount of ions when a voltage is applied.
The electrode is
A coil-shaped discharge electrode extending in the longitudinal direction of the flow path;
A cylindrical dielectric part having a hollow formed therein to accommodate the discharge electrode therein; And
And a ground electrode provided on an outer circumferential surface of the dielectric part, the ground electrode comprising a metal coating layer.
상기 유전체부는 세라믹 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 내연기관 흡기용 이온 발생장치.The method of claim 7, wherein
The dielectric unit is an ion generator for intake of the internal combustion engine, characterized in that formed of a ceramic material.
상기 전극은
상기 유로의 길이방향을 따라 일정한 간격으로 이격되어 구비되는 방전전극; 및
상기 방전전극으로부터 유체의 흐름방향으로 이격되어 구비되며, 상기 유로의 내주면에 결합하며 중앙에 공기가 흐르도록 개구가 형성되는 접지전극;을 포함하며,
상기 방전전극은
상기 유로의 내주면에 접하며, 중앙에 홀이 형성되는 링 형상의 방전전극바디;
상기 홀 내부에 구비되며, 유체의 흐름방향으로 연장 형성되는 방전침부; 및
상기 방전침부를 지지하며, 상기 홀을 폐쇄하지 않도록 일측이 상기 방전전극바디의 홀 내주면에 연결되는 침지지부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관 흡기용 이온 발생장치.An electrode housing in which a flow path communicating with outside air is provided; And an electrode provided in the flow path to induce a discharge to generate a large amount of ions when a voltage is applied.
The electrode is
Discharge electrodes provided at regular intervals along the longitudinal direction of the flow path; And
And a ground electrode spaced apart from the discharge electrode in a flow direction of the fluid and coupled to an inner circumferential surface of the flow path and having an opening formed therein so that air flows in the center thereof.
The discharge electrode is
A ring-shaped discharge electrode body in contact with an inner circumferential surface of the flow path and having a hole formed at a center thereof;
A discharge needle provided in the hole and extending in a flow direction of the fluid; And
And an immersion support part connected to an inner circumferential surface of the hole of the discharge electrode body so as to support the discharge needle and not close the hole.
상기 내연기관 흡기용 이온 발생장치는 상기 흡기덕트의 외기 흐름의 저항을 최소화 하도록 상기 내연기관의 작동에 따라 진공이 형성되는 상기 흡기덕트의 일 영역에 연결되는 진공관에 연결되어 상기 진공관으로 이온을 공급하는 것을 특징으로 하는 내연기관 흡기용 이온 발생시스템.An intake duct for supplying the internal combustion engine a mixed gas of fuel and inhaled outside air to increase the combustion efficiency of the internal combustion engine and reduce the smoke reduction, an exhaust duct for exhausting the exhaust gas generated by combustion, and the intake air An ECU that performs air-fuel ratio control through a cylinder of an internal combustion engine communicating with a duct and the exhaust duct, an ion generator for intake of an internal combustion engine for supplying ions to the cylinder, and a sensor installed in the intake duct and the exhaust duct, respectively. In the ion generating system for intake of an internal combustion engine comprising an electronic control unit,
The ion generator for intake of the internal combustion engine is connected to a vacuum tube connected to a region of the intake duct in which a vacuum is formed according to the operation of the internal combustion engine to minimize the resistance of the air flow of the intake duct to supply ions to the vacuum tube. An ion generation system for intake of an internal combustion engine, characterized in that.
내연기관 흡기용 이온 발생장치는
외기와 연통되는 유로가 내부에 구비되는 전극하우징;
상기 유로에 구비되어 상기 유로의 길이방향을 따라 연장 형성되며, 외주면에 방전을 위한 돌기부가 복수개 구비되는 방전전극; 및
상기 방전전극을 감싸는 코일형상으로 형성되며, 상호 인접한 단위코일 간에 미리 설정한 피치 간격을 유지하는 접지전극;을 포함하는 내연기관 흡기용 이온 발생시스템.The method of claim 11,
Ion generator for intake of internal combustion engine
An electrode housing in which a flow path communicating with outside air is provided;
A discharge electrode provided in the flow path and extending in the longitudinal direction of the flow path, the discharge electrode having a plurality of protrusions for discharging on an outer circumferential surface thereof; And
And a ground electrode formed in a coil shape surrounding the discharge electrode and maintaining a predetermined pitch interval between adjacent unit coils.
상기 돌기부는
상기 방전전극의 외주면에 상기 접지전극을 투영한 형상을 따라 나선형으로 배열되는 것을 특징으로 하는 내연기관 흡기용 이온 발생 시스템.The method of claim 12,
The protrusion is
And an ion generating system for intake of an internal combustion engine, characterized in that it is arranged helically along the shape projecting the ground electrode on the outer circumferential surface of the discharge electrode.
상기 내연기관은 불꽃점화기관인 것을 특징으로 하는 내연기관 흡기용 이온 발생 시스템. The method of claim 11,
The internal combustion engine is an ion generation system for intake of an internal combustion engine, characterized in that the flame ignition engine.
외기와 연통되는 유로가 내부에 구비되는 전극하우징;
상기 유로에 구비되며, 전압 인가 시 다량의 이온이 발생하도록 방전을 유도하는 전극;
외기를 흡입하는 제1덕트;
상기 제1덕트를 통해 흡입된 외기를 상기 유로에 공급하는 제2덕트;
상기 제1덕트와 상기 제2덕트 사이에 배치되어 흡입된 외기가 상기 제2덕트로부터 상기 제1덕트로 역류하는 것을 방지하는 체크밸브부; 및
상기 제1덕트 및 상기 제2덕트 각각과 연통되며, 상기 제1덕트에 부압을 형성시키고 상기 제2덕트에 양압을 형성시키는 공기펌프;를 포함하며,
상기 내연기관이 아이들링 또는 저속을 넘어 고속으로 운전되면, 상기 제2덕트의 압력은 상기 양압으로부터 부압으로 바뀌는 것을 특징으로 하는 내연기관 흡기용 이온 발생시스템.An intake duct for inhaling outside air, an exhaust duct for exhausting exhaust gas generated by combustion, and a cylinder of the internal combustion engine in communication with the intake duct and the exhaust duct so as to increase combustion efficiency of the internal combustion engine and reduce smoke reduction. And an ion generating device for intake of an internal combustion engine connected to the intake duct for supplying ions to the intake duct;
An electrode housing in which a flow path communicating with outside air is provided;
An electrode provided in the flow path and inducing discharge to generate a large amount of ions when a voltage is applied;
A first duct for sucking outside air;
A second duct for supplying outside air sucked through the first duct to the flow path;
A check valve unit disposed between the first duct and the second duct to prevent outside air sucked back from the second duct to the first duct; And
And an air pump in communication with each of the first and second ducts, the air pump forming a negative pressure in the first duct and forming a positive pressure in the second duct.
And the pressure of the second duct is changed from the positive pressure to the negative pressure when the internal combustion engine is operated at high speed beyond the idling or the low speed.
상기 제2덕트와 상기 공기펌프는 연결관을 통해 연통되며,
상기 연결관에 플라즈마 수증기를 공급하는 플라즈마 수증기 발생장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관 흡기용 이온 발생시스템.The method of claim 15,
The second duct and the air pump is communicated through a connecting pipe,
And a plasma steam generator for supplying plasma steam to the connection pipe.
상기 내연기관은 압축착화기관인 것을 특징으로 하는 내연기관 흡기용 이온 발생 시스템. The method of claim 15,
And the internal combustion engine is a compression ignition engine.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180058734A KR102016698B1 (en) | 2018-05-24 | 2018-05-24 | An ion generator for intake air to an inner combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180058734A KR102016698B1 (en) | 2018-05-24 | 2018-05-24 | An ion generator for intake air to an inner combustion engine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102016698B1 true KR102016698B1 (en) | 2019-09-02 |
Family
ID=67951311
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020180058734A KR102016698B1 (en) | 2018-05-24 | 2018-05-24 | An ion generator for intake air to an inner combustion engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102016698B1 (en) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030091201A (en) * | 2002-05-24 | 2003-12-03 | 류우영 | Minus ion generating container for air cleaner of car |
| KR200386084Y1 (en) * | 2005-03-04 | 2005-06-07 | 김정웅 | An air guide apparatus for intake manifold of an internal combustion engine |
| JP2007524788A (en) * | 2004-02-26 | 2007-08-30 | ハイアノル リミテッド | Air / fuel regulation |
| JP2007278263A (en) * | 2006-04-06 | 2007-10-25 | Makoto Sakai | System for simultaneously supplying ozone, moisture and negative ion |
| KR100864600B1 (en) * | 2007-05-31 | 2008-10-22 | 김명훈 | Particulate filtering system using ozone and catalyst |
| KR20130097368A (en) * | 2012-02-24 | 2013-09-03 | 손복수 | Ionizing device of motor vehicle engine |
| KR20150011062A (en) * | 2013-07-22 | 2015-01-30 | 제주대학교 산학협력단 | Deodorizing apparatus using ceramic membrane and plasma |
| JP6165370B1 (en) * | 2015-12-04 | 2017-07-19 | 三菱電機株式会社 | Internal combustion engine with ozone generator |
-
2018
- 2018-05-24 KR KR1020180058734A patent/KR102016698B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030091201A (en) * | 2002-05-24 | 2003-12-03 | 류우영 | Minus ion generating container for air cleaner of car |
| JP2007524788A (en) * | 2004-02-26 | 2007-08-30 | ハイアノル リミテッド | Air / fuel regulation |
| KR200386084Y1 (en) * | 2005-03-04 | 2005-06-07 | 김정웅 | An air guide apparatus for intake manifold of an internal combustion engine |
| JP2007278263A (en) * | 2006-04-06 | 2007-10-25 | Makoto Sakai | System for simultaneously supplying ozone, moisture and negative ion |
| KR100864600B1 (en) * | 2007-05-31 | 2008-10-22 | 김명훈 | Particulate filtering system using ozone and catalyst |
| KR20130097368A (en) * | 2012-02-24 | 2013-09-03 | 손복수 | Ionizing device of motor vehicle engine |
| KR20150011062A (en) * | 2013-07-22 | 2015-01-30 | 제주대학교 산학협력단 | Deodorizing apparatus using ceramic membrane and plasma |
| JP6165370B1 (en) * | 2015-12-04 | 2017-07-19 | 三菱電機株式会社 | Internal combustion engine with ozone generator |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6330794B1 (en) | Method and apparatus for using free radicals to reduce pollutants in the exhaust gases from the combustion of a fuel | |
| AU711204B2 (en) | Device for purifying the exhaust gas of an internal combustion engine | |
| JP2007107491A (en) | Combustion accelerating air treatment device for displacement type internal combustion engine | |
| JP2013533413A (en) | Power enhanced bi-fuel engine | |
| US9605575B2 (en) | Reducing agent supplying device | |
| KR100665727B1 (en) | Device for high mileage and reducing soots of internal combustion engine | |
| WO2012066606A1 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
| KR102016698B1 (en) | An ion generator for intake air to an inner combustion engine | |
| KR20180068194A (en) | Fuel reforming system and method of controlling flow rate of exhaust gas recirculation gas in a fuel reformer | |
| KR102178537B1 (en) | An ion generator for intake air to an inner combustion engine | |
| JP2004190570A (en) | Onboard internal combustion engine having function of nitrogen enriched combustion | |
| JPH116465A (en) | Fuel economizing device for internal combustion engine | |
| US11002204B2 (en) | Exhaust purification system of internal combustion engine and exhaust purification method | |
| JP6069698B2 (en) | Engine control apparatus and control method | |
| US20110290222A1 (en) | Apparatus for reforming air in an internal combustion engine | |
| US20240093627A1 (en) | Exhaust system and components thereof | |
| US11680519B1 (en) | Precombustion nitric oxide exchange chamber (NOEC) | |
| WO2023084692A1 (en) | Fuel reforming device for internal combustion engine, and fuel reforming method for internal combustion engine | |
| JP2006125269A (en) | Exhaust emission control device | |
| RU2440509C2 (en) | Method of cold start-up and warm-up of piston internal combustion engine and system for its implementation | |
| Rao et al. | Analysis and reduction of fuel consumption and emissions in internal combustion engines | |
| RU2409757C2 (en) | Device for ice fuel mix preparation prior to mix ignition (versions) | |
| KR200323426Y1 (en) | Fuel saving apparatus for gasoline and LPG cars | |
| AU716505B2 (en) | Device and method for purifying exhaust gases | |
| KR100676889B1 (en) | A device for high mileage and decrease in a pollutant of car |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |