KR20080016272A - 내연기관의 매연저감장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내연기관에서 발생하는 연소가스 내의 매연을 절감하는 내연기관의 매연절감장치에 관한 것으로, 기화기를 통과하여 미립화된 연료가 실린더의 내부로 공급되는 과정에서 연료호스 상에 반 파장 맥류전압을 인가하여 미립화된 연료의 분자를 활성화시켜 체적이 증대되도록 한 것이다.

이를 위해, 연료호스(21)의 외주면에 감싸지게 설치되어 반 파장 맥류전압의 인가에 따라 연료호스를 통과하는 연료의 분자를 활성화시키는 감응기(22)와, 상기 감응기를 연료호스의 외주면에 고정시키는 고정수단(23)과, 전원부(25)와 메인부(26)로 이루어져 감응기(22)에 반 파장 맥류전압을 인가하는 콘트롤부(27)로 구성하여서 된 것이다.

내연기관, 배기가스, 매연, 감응기, 콘트롤부

Description

내연기관의 매연저감장치{FUEL SAVE APPARATUS INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

도 1은 종래의 매연저감장치를 나타낸 분해 사시도

도 2는 도 1의 결합상태 종단면도

도 3은 본 발명의 구성도

도 4는 본 발명이 차량에 장착된 상태의 사시도

도 5는 본 발명의 감응기를 나타낸 구성도

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 전원부 및 메인부를 나타낸 회로도

도 7은 내연기관에 사용되는 연료의 분자식

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞

21 : 연료호스 22 : 감응기

23 : 고정수단 25 : 전원부

26 : 메인부 27 : 콘트롤부

28 : +전극 29 : -전극

본 발명은 내연기관에서 발생하는 연소가스 내의 매연을 절감하는 내연기관의 매연절감장치에 관한 것으로서, 좀더 구체적으로는 기화기를 통과하여 미립화된 연료가 실린더의 내부로 공급되는 과정에서 연료호스 상에 반 파장 맥류전압을 인가하여 미립화된 연료의 분자를 활성화시켜 체적이 증대되도록 하는 내연기관의 매연절감장치에 관한 것이다.

일반적으로 내연기관의 가동에 따라 발생되는 배기가스에는 CO, HC, SOx, NOx와 같은 유해성분이 다량 포함되어 있어 대기를 오염시키게 되므로 배가가스가 배출되는 과정에서 배기가스에 포함된 유해성분을 제거하는 여러 종류의 매연저감장치가 개발되어 사용되고 있다.

상기 매연저감장치로는 배기가스를 가열하여 제거하는 방법과, 배기가스가 배출되는 과정에서 촉매 컨버터를 통과시켜 제거하는 방법 등이 알려져 있다.

상기 배기가스를 가열하여 제거하는 방법으로는 배기가스의 일부를 엔진으로 반송시켜 재 연소시키는 방법을 주로 사용하고 있고, 촉매 컨버터를 이용하는 방법으로는 허니컴(honeycomb) 형상의 담체 표면에 백금(Pt), 필라듐(Pd), 로듐(Rh) 등의 혼합물을 발라 촉매 컨버터를 구성하여 상기 촉매 컨버터 측으로 배기가스를 통과시켜 유해성분이 감소되도록 하는 방법이다.

그러나 배기가스를 엔진으로 반송시켜 재 연소시키는 방법은 배기가스의 일부만이 반송되어 재 연소되도록 하기 때문에 반송되지 않고 배출되는 유해성분이 그대로 대기 중으로 방출되어 유해성분을 저감시키는 효과가 적은 단점이 있고, 촉매 컨버터에 의한 촉매 산화 방식은 배기가스의 온도가 320℃ 이상일 경우에만 높은 정화 효율을 기대할 수 있고 엔진이 가열되지 않은 상태에서는 제 성능이 나타나지 않기 때문에 충분한 엔진의 워밍업이 이루어지지 않은 상태에서는 배기가스의 유해성분이 그대로 배출되어 매연저감효과를 기대할 수 없을 뿐 아니라 반드시 무연 가솔린을 사용해야 하므로 유해성분의 배출량이 많은 디젤 기관에는 사용할 수 없는 단점을 갖는다.

상기한 문제점을 감안하여 원형관의 내부에 배기가스를 가열하면서 순환되도록 하는 배기관을 설치하여, 배기가스가 배기관을 통과하면서 가열에 의한 방법으로 배기가스 중 미 연소성분인 유해성분을 태워 매연을 저감시킬 수 있도록 하는 장치가 개발되어 한국실용신안 제237496호로 등록된 바 있다.

도 1은 종래의 매연저감장치를 나타낸 분해 사시도이고 도 2는 도 1의 결합상태 종단면도로서, 원통형과, 자동차의 배기 파이프에 용이하게 결합하기 위하여 계단 상으로 형성된 2개의 분리형 원형관(2)(2a) 사이에 다수개의 통공부(4)와 차단막(8)이 형성된 배기관(6)을 설치하고 상기 배기관(6)에는 배기관의 가열을 위한 전기히터(도시는 생략함)를 연결하여 구성된 것이다.

이때, 원형관(2)(2a)의 내부에 장착되는 배기관(6)은 원형관(2a)의 내부에 융착된 브라켓(12)의 중심에 고정된 체결 보울트(14)를 원형관(2)의 외부로 돌출시켜 체결너트(16)로 원형관(2)을 결합할 때 내부에 수용되도록 되어 있다.

또한, 배기관(6)의 전방 즉, 자동차의 배기관에 결합되는 위치에 형성된 차단막(8)은 배기관(6)의 내주면에 적정 간격을 유지하여 방사 상으로 형성되도록 프레스로 일부분은 절단하지 않고 원형으로 절단하여 직립된 상태로 절곡할 수 있도록 하여 차단막(8)을 방사 상으로 손쉽게 형성할 수 있도록 구성되어 있다.

따라서 배기가스의 흐름 속도를 차단막(8)이 감소시킴으로서 체류시간이 증가되도록 한 상태에서 전기히터에 의해 미 연소상태의 배기가스를 가열하여 유해성분을 제거하게 된다.

그러나 이러한 구조를 갖는 종래의 매연저감장치는 다음과 같은 여러 가지 문제점이 발생되었다.

첫째, 고온의 배기가스가 배출되는 배기관 상에 전기히터를 장착하여 배기가스를 재 연소시키도록 되어 있어 별도의 전기를 고온의 배기관 상에 연결하여야 되므로 불합리적이다.

둘째, 배기가스가 배기관 내에 최대한 정체되도록 하여 유해성분을 제거한다고 되어 있으나, 배기가스가 정체된다는 것은 그 만큼 배기가스의 배출에 따른 부 하가 커지게 되므로 출력을 떨어뜨리게 되는 결과를 초래하게 된다.

셋째, 배기관의 끝단부에 설치하기 위해서는 별도의 브라켓을 장착하여야 되므로 장착작업이 번거롭다.

넷째, 매연저감장치가 외부로 노출되어 있어 후진 시 부주의로 도로 경계석 등에 부딪힐 경우 매연저감장치가 쉽게 파손된다.

다섯째, 배기가스에 포함된 유해성분을 어느 정도 저감시킬 수는 있지만, 연료를 절감시키는 효과를 기대할 수 없다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 연료의 분자에 전기적인 충격을 가해 이온화시켜 연료의 체적이 증대되도록 하므로써, 연료의 절감효과를 기대할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 실린더의 내부에서 연료의 완전 연소가 이루어지도록 하여 배기가스 내에 포함되는 유해성분의 양을 최소화할 수 있도록 하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형태에 따르면, 연료호스의 외주면에 감싸지게 설치되어 반 파장 맥류전압의 인가에 따라 연료호스를 통과하는 연료의 분자를 활성화시키는 감응기와, 상기 감응기를 연료호스의 외주면에 고정시키는 고정수단과, 전원부와 메인부로 이루어져 감응기에 반 파장 맥류전압을 인가하는 콘트롤부로 구성된 것을 특징으로 하는 내연기관의 매연저감장치가 제공된다.

이하, 본 발명을 일 실시예로 도시한 도 3 내지 도 7을 참고하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 구성도이고 도 4는 본 발명이 차량에 장착된 상태의 사시도이며 도 5는 본 발명의 감응기를 나타낸 구성도로서, 본 발명은 내연기관의 연료로 사용하는 휘발유, 경유, LPG의 분자가 탄소(C)를 중심으로 다수의 수소(H)가 일정한 전하를 띠고 결합되어 있는 점을 감안하여 착안한 것이다.

즉, 도 7에 나타낸 바와 같이 1개의 탄소분자를 중심으로 수소분자가 서로 같은 전하를 띠고 공유되어 있는데, 이 때 탄소분자는 +전하를 띠고, 수소분자는 -전하를 띠고 있다.

따라서 미립화된 연료가 연료호스(21)를 통과하는 과정에서 연료에 + 또는 -전압을 인가하면 각각의 분자는 이온화되어 체적이 증가되므로 실린더 내에서 연소가 거의 완벽하게 일어남은 물론 체적의 증가로 인한 연료 소비량을 줄일 수 있게 된다.

상기한 바와 같이 연료호스(21)를 통과하는 연료에 + 또는 -전압을 인가할 수 있도록 본 발명의 일 실시예에서는 연료호스의 외주면에 반 파장 맥류전압의 인가에 따라 연료호스를 통과하는 연료의 분자를 활성화시키는 감응기(22)가 감싸지 게 설치되어 밴드타입의 클립과 같은 고정수단(23)에 의해 고정되어 있고 엔진룸(24)의 소정의 위치(벽면 등)에는 도 6a 및 도 6b에 나타낸 전원부(25)와 메인부(26)로 이루어져 감응기(22)에 반 파장 맥류전압을 인가하는 콘트롤부(27)가 설치 고정되어 있다.

상기 연료호스(21)를 통과하는 연료의 분자를 활성화시키는 감응기(22)는 도 5에 나타낸 바와 같이 양측에 위치되어 -전원이 인가되는 한 쌍의 -전극(28)과, 상기 -전극의 사이에 일 측으로 편심되게 위치되어 +전원이 인가되는 +전극(29)과, 상기 -전극 및 +전극의 둘레를 차례로 감싸는 절연지(30) 및 은박지(31) 그리고 피복(32)으로 이루어져 있다.

상기 메인부(26)에서는 +전하를 띠는 탄소분자에 +전극(29)을 통해 8Hz ～ 25Hz의 주파수를 인가하고 -전하를 띠는 수소분자에는 -전극(28)을 통해 12Hz ～ 30Hz의 주파수를 인가하도록 되어 있다.

상기 콘트롤부(27)의 전원은 차량의 배터리를 기본 전원으로 하고, 메인부(26)의 발진회로는 2SC1815 X2로 구성된 비 안정 멀티회로인데, 발진주파수를 2SC1959, 2SC732, 2SC509로 구성된 회로에서 전압을 증폭한 다음 다시 검파를 거쳐 +전압과 -전압으로 정류하여 감응기(22)에 공급하게 되는 것이다.

이 때, 발진주파수는 차량의 종류에 따라 다르게 조절할 수 있는데, 메인부(26)의 회로를 구성하는 100㏀과 150㏀의 가변저항을 이용하여 조절하게 된다.

또한, 정 전압회로를 거치면 메인부(26)에서 발진하는 주파수가 일정하고, 엔진의 작동 시 엔진에 장착된 충전기(제너레이터)의 출력 전압이 12V이나, 충전기가 작동하면 차량에 따라 출력전압은 14 ～ 15V까지 상승하게 된다.

따라서 정 전압회로를 거치지 않고 직접 메인부(26)로 전원이 연결될 때에는 12V를 초과하는 전압에 따라 발진주파수를 증가시킬 수 있게 되고, 이에 따라 엔진RPM이 상승하면 자동적으로 발진주파수도 증가되므로 효율을 증대시킬 수 있게 된다.

따라서 엔진의 작동으로 미립화된 연료가 연료호스(21)를 통과하는 과정에서 콘트롤부(27)를 구성하는 메인부(26)의 회로에 의해 감응기(22)의 +전극(29)을 통해 +전하를 띠는 탄소분자에 8Hz ～25Hz의 주파수를 인가하고 -전극(28)을 통해 -전하를 띠는 수소분자에 12Hz ～ 30Hz의 주파수를 인가하면 연료호스(21)를 통과하는 연료의 분자인 탄소분자 및 수소분자가 이온화되어 체적이 증가되므로 실린더 내에 흡입되는 연료의 양이 줄어들게 됨은 물론 피스턴의 상승으로 압축되는 과정에서 온도가 상승되고, 이에 따라 완전 연소의 실현이 가능해지게 된다.

상기한 바와 같이 연소실인 실린더 내에서 연료의 완전 연소로 인해 배기가스 내에 유해성분을 거의 완벽하게 제거할 수 있게 된다.

본 발명의 매연저감장치는 차량은 물론이고, 비닐하우스에 사용하는 열풍기 등에도 적용 가능하게 됨은 이해 가능한 것이다.

본 발명의 기술사상은 상기한 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 전술한 실시예들은 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다.

또한, 본 발명의 기술분야에서 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 다양하게 변화하여 실시할 수 있음은 이해 가능한 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명을 차량에 직접 장착한 다음 시동을 걸으면 완전 연소에 따라 경유를 연료로 사용하는 디젤차량에서도 매연이 거의 “0”에 가깝게 발생되지 않았음은 물론 출력 증대로 인해 언덕길에서도 기어 변속없이 주행이 가능하였다.

또한, 고속 주행에서도 차량의 주행 안정감으로 인해 피로도를 줄일 수 있었음은 물론 커브 길에서의 코너 링 안정성도 확보할 수 있었다.

본 발명의 매연저감장치를 휘발유 또는 경유를 연료로 사용하는 50대의 차량에 직접 장착하여 테스트하여 본 바 차량의 연식에 약간의 차이는 있었으나, 휘발유차량는 약 10 ～ 35%, 경유차량은 10 ～ 40%의 주행거리가 향상되었음을 확인하였다.

Claims (4)

1. 연료호스의 외주면에 감싸지게 설치되어 반 파장 맥류전압의 인가에 따라 연료호스를 통과하는 연료의 분자를 활성화시키는 감응기와,

   상기 감응기를 연료호스의 외주면에 고정시키는 고정수단과,

   전원부와 메인부로 이루어져 감응기에 반 파장 맥류전압을 인가하는 콘트롤부로 구성된 것을 특징으로 하는 내연기관의 매연저감장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 감응기는 양측에 위치되어 -전원이 인가되는 한 쌍의 -전극과,

   상기 -전극의 사이에 일 측으로 편심되게 위치되어 +전원이 인가되는 +전극과,

   상기 -전극 및 +전극의 둘레를 차례로 감싸는 절연지 및 은박지 그리고 피복으로 이루어진 것을 특징으로 하는 내연기관의 매연저감장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   +전하를 띠는 탄소분자에 +전극을 통해 8Hz ～ 25Hz의 주파수가 인가하고 -전하를 띠는 수소분자에는 -전극을 통해 12Hz ～ 30Hz의 주파수가 인가하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 매연저감장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 고정수단은 감응기가 연료호스에 감싸진 상태로 고정하는 밴드타입의 클립인 것을 특징으로 하는 내연기관의 매연저감장치.

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