KR20130055709A - 내연기관엔진의 연료절감장치 - Google Patents

내연기관엔진의 연료절감장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20130055709A
KR20130055709A KR1020110116396A KR20110116396A KR20130055709A KR 20130055709 A KR20130055709 A KR 20130055709A KR 1020110116396 A KR1020110116396 A KR 1020110116396A KR 20110116396 A KR20110116396 A KR 20110116396A KR 20130055709 A KR20130055709 A KR 20130055709A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
oxygen
high voltage
plasma
internal combustion
generator
Prior art date
Application number
KR1020110116396A
Other languages
English (en)
Inventor
김수원
Original Assignee
김수원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 김수원 filed Critical 김수원
Priority to KR1020110116396A priority Critical patent/KR20130055709A/ko
Publication of KR20130055709A publication Critical patent/KR20130055709A/ko

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M27/00Apparatus for treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture, by catalysts, electric means, magnetism, rays, sound waves, or the like
    • F02M27/04Apparatus 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
    • F02M27/042Apparatus 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 by plasma
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B51/00Other methods of operating engines involving pretreating of, or adding substances to, combustion air, fuel, or fuel-air mixture of the engines
    • F02B51/04Other methods of operating engines involving pretreating of, or adding substances to, combustion air, fuel, or fuel-air mixture of the engines involving electricity or magnetism
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/10Engine-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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M27/00Apparatus for treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture, by catalysts, electric means, magnetism, rays, sound waves, or the like
    • F02M27/04Apparatus 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
    • F02M27/045Apparatus 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 by permanent magnets
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/10Air intakes; Induction systems
    • F02M35/10242Devices or means connected to or integrated into air intakes; Air intakes combined with other engine or vehicle parts
    • F02M35/10249Electrical or electronic devices fixed to the intake system; Electric wiring
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/10Air intakes; Induction systems
    • F02M35/10314Materials for intake systems
    • F02M35/10334Foams; Fabrics; Porous media; Laminates; Ceramics; Coatings
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving 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)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

본 발명은 내연기관엔진의 연료절감 장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 산소발생 장치와 발생된 산소를 고전압 방전을 이용해 원자화 하는 저온플라즈마 생성 장치와 생성된 산소원자의 저온플라즈마를 엔진의 흡기되는 주공기층에 소량으로 함께 섞여 공급 되게 하므로서 실린더내의 미립화 된 연료와 결합하여 조연성을 높이는 활성기로 작용시켜 열효율을 높임으로서 엔진의 출력을 증대하고 유해 배기가스를 감소시킨다 한편으론 실린더 내부에 이온 클리닝 효과를 주어 피스톤과 실린더의 마찰 저항을 감소하고 연소 후 누적되는 카본을 제거하는 효과로 부드럽고 깨끗한 엔진으로 작동하게 하므로서 보다 적은 연료의 공급으로도 종전과 같은 힘을 낼 수 있게 하는 효과를 갖게하여 종국적으로 연료가 절감 되는 것을 목적으로 하는 것이다. 상기 목적을 달성하기 위하여 직류 12V 혹은 24V의 소형 산소발생기와 고전압 발생기가 설치된 저온플라즈마 장치가 구비되고 산소발생기는 PSA방식을 이용한 산소발생 원리로 공기중의 질소 분자를 제올라이트 흡착제 혹은 멤브렌트에 의해 흡수하며 산소농도를 높이는 방법을 이용하고 저온플라즈마장치는 발생된 산소를 모아 가두어 산소분자를 산소원자로 해리 이온화하기위한 방으로 그 내부 표면은 수지로 된 용기에 이산화 티타늄 피막과 동판 막 그리고 고무판 자석의 3중 막으로 차폐 시킨다. 그 내부에 고전압 방전이 될 수 있는 다수의 전극을 설치한 방법으로 저온플라즈마 장치를 이루도록 하고, 이온화된 산소원자의 플라즈마는 엔진의 주 흡입구 혹은 흡기매니홀드의 진공호스에 연결하여 흡기되는 주 공기층에 소량으로 함께 섞여 실린더내로 진입하며 진입된 산소원자의 저온플라즈마는 연료분자와 결합하여 조연성이 증대되는 활성기가 부여 되므로서 높은 연소효율을 갖게되어 보다 적은양의 연료공급으로도 종전과 같은 엔진의 출력을 낼 수 있게 하여 연료를 절감하는 것을 특징으로 한다.
산소, 질소, 저온플라즈마, 고전압, 방전, 전극, 접지.

Description

내연기관엔진의 연료절감장치{Fuel saving device for internal combustion engine}
산소발생 장치와 발생된 산소분자에 전자에너지를 이용하여 이온 해리한 산소원자의 플라즈마 활성기를 내연기관엔진의 실린더 내에 공급하여 공급된 연료의 조연성을 증대하고 완전연소를 유도함으로서 엔진의 출력을 증강하고 매연을 감소 시켜 이에 따른 효능으로 연료절감을 이룰 수 있는 것을 목적으로 하는 산소발생기와 발생된 산소를 이온 해리 하기위한 저온플라즈마 생성을 위한 고전압 방전장치가 일체화되어 실린더의 연소실에 공급하는 장치에 관한 것이다.
화석연료를 사용하는 내연기관엔진의 실린더내부 연소실은 엔진의 헤드부에 있고 여기에 갇혀진 미립화된 연료와 공기 즉 엄밀히 표현하면 공기중에 포함되어있는 산소를 연소시켜 그 팽창가스의 압력으로 피스톤을 밀어 크랭크 샤프트를 회전하는 힘을 얻는다. 그러나 단순하게 연소시키기만 해서 되는 것이 아니라 고효율성과 확실하고 안전하고 인체에 무해한 등의 조건을 만족하지 않으면 안 된다. 대부분의 화석연료를 사용하는 내연기관엔진은 수냉식으로 엔진을 냉각시키게 되는데 이 과정에서 공급된 에너지의 약 30%가 열에너지로 소멸되고 배기계통을 통한 배 출가스의 열과 배기압력으로 인해 역시 30%의 에너지가 소모되며 발전기 워터펌푸 등을 구동하기 위한 기계적인 손실로 10%의 에너지가 소모되어 약 70%의 에너지가 아깝지만 어쩔 수 없이 소모되고 있는 현실이며 나머지 약 30%의 에너지만이 실제로 일을 하는 동력에너지로 변환되는 구조로 되어있다. 따라서 단 몇%의 에너지라도 절감하기가 얼마나 어려운 것임을 알게 된다. 엔진의 힘은 얼마만큼의 공기를 순간적으로 잘 사용하느냐에 따라 좌우된다. 그러나 내연기관 엔진들은 공기와 연료를 실린더내로 공급 압축하여 점화 연소하며 그로인해 생성되는 폭발력을 얻은 다음 연소후의 가스를 배기시키는 일련의 4행정의 과정을 거치며 연속작동 하는 구조로 되어있다. 그러나 이 과정을 거치는 동안의 엔진은 굉장한 폭발음과 고열 유해 배기가스를 포함한 매연 등을 동반하여 소음과 대기 오염 등의 환경문제를 유발시키게 된다. 따라서 이러한 엔진을 장착한 자동차나 장비들은 소음과 매연을 처리하는 배출가스 후처리장치들을 의무적으로 장착하게 되어있다. 그러나 반면 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 보내기위한 인터쿨러 터보 장치등이 사용되고 있으나 유해 배출가스 규제의 강화로 후처리장치의 규모도 더욱 세밀하고 복잡한 구조의 제작으로 인해 공기흐름의 저항은 더욱 증가하여 커다란 효능은 보지 못한 상태에 있다.
더구나 배출가스의 규제사항에 맞는 이상 공연비인 공기14.7대 연료1의 비율 을 전자제어장치로 주행상황에 맞는 작용으로 설정되어있어 사용자 임의로 조정이 불가하며 연료를 절감하기위한 기술자체를 적용하기가 기존의 기계적인 구조로는 한계점에 도달하여 있다. 이를 타파하기위해 내연기관엔진과 전기모터가 함께 구동 하는 하이브리드 엔진이 나오고 축전지만을 이용한 전기차가 등장하고 있는 실정이다. 그러나 이러한 하이브리드 엔진과 전기 자동차나 장비의 운행은 아직 극 초기 상황 이고 향후 10∼20년은 기존 화석연료사용의 내연기관엔진장착의 자동차나 장비가 주류를 이룰 것으로 전문가들은 내다보고 있다. 현재 인류의 주된 에너지원은 불이다. 물질을 태우는 과정에서 불이 생기며 바로 이 불이 가지고 있는 높은 온도를 에너지의 원천으로 삼고있다. 대부분의 불은 과학적으로 산화하는 현상이다. 산소가 태우려는 물질에 붙어 산화물질을 만들어내면서 에너지를 방출하는 현상이다. 내연기관엔진도 엔진내부 실린더에 연료를 압축하여 불을 붙여 연소시켜 높은 온도의 열을 내게 함으로서 그 열효율로 동력에너지의 원천을 삼고 있는 것이다. 따라서 산소발생기나 산소가 충전된 봄베를 사용하여 출력을 높이고 연료를 절감하려는 기술이 시도 되고 일부 특수 차량에 일시적으로 사용되고 있기도 하다. 한편 플라즈마는 고체 액체 기체와 함께 제4의 물질이라고도 부르는 전하를 띠는 기체로서 기체에 고에너지를 또는 고압의 전기방전을 행하면 방전에 의해 발생된 전자가 기체 분자와 충돌하여 기체 분자의 외곽 전자상태가 변하는데 이에 따라 반응성이 풍부한 화학적 활성종인 라디칼, 여기분자, 이온, 등은 양 또는 음으로 하전 되어 전기적으로 중성상태의 가스가 되는데 이를 플라즈마라고 하며 플라즈마는 고온과 저온으로 구분되어 이용되며 본 발명에 속하는 분야는 저온플라즈마의 생성을 위한 방법과 장치 기술이다. 저온플라즈마는 플라즈마를 구성하는 이온과 전자중전자가 갖는 에너지가 이온이 소유한 에너지보다 큰 상태의 플라즈마를 말한다. 고온플라즈마는 플라즈마 용접, 절단, 플라즈마의 고온을 이용한 재료의 가공, 플라즈마 용사, 플라즈마 야금, 등과 같은 고온이 열에너지를 필요로 하는 분야에 응용되고 있으며, 저온 플라즈마는 CVD (플라즈마를 이용하여 기상합성으로 기능성 막을 생성시키는 방법으로서 주로 반도체 분야의 thin film 형성에 적용), 물질의 표면개질, 내연기관엔진의 배출가스 후처리장치(NOx. SOx)장치의 연구개발이 전 세계적으로 활발히 진행되고 있으며 이를 산업적으로 이용하고자 하는 많은 분야의 소요를 창출하기 위하여 여러 방법으로 플라즈마의 생성과 이용방법을 연구하고 있다.
본 발명은 화석연료 즉 개솔린 디젤 액화석유가스등을 사용하는 내연기관엔진에 흡기되는 공기중에 일부를 산소발생기를 통해 발생된 산소를 이온 해리하여 원자화된 플라즈마를 생성하여 보내는 장치의 제작에 있어 소형이며 현재 사용 하고있는 범용 자동차 혹은 산업장비에 불편한 관계없이 간단하게 장착할 수 있는 실용성과 저비용 장점의 장치를 제공하면서도 안전하고 고효율성을 갖는 에너지로 작동할 수 있도록 하는 특징을 지니고 있다.
백과사전에서 발췌한 플라즈마의 정의는 "기체상태의 물질에 계속 열을 가하여 온도를 올려주면 이온핵과 자유전자로 이루어진 입자들의 집합체가 만들어진다. 물질이 세가지 형태인 고체, 액체, 기체와 더불어 제4의 물질상태로 불리우며 이러한 상태의 물질을 플라즈마라 한다" 라고 되어 있으며 그 본문을 인용하면 다음과 같다.
[문헌1] 백과사전 본문
플라즈마의 생성
물질중에서 가장 낮은 에너지상태를 가지고 있는 고체에 열을 가하여 온도가 올라가면 액체가 되고 액체다시 열에너지를 가하면 기체로 전이를 일으킨다. 계속해서 기체가 더 큰 에너지를 받으면 상태전이와는 다른 이온화된 입자들이 만들어지게 되며 기체를 구성하고 있는 분자가 원자로 갈라지는데 이때 가해진 에너지가 많으면 그 원자는 다시 원자핵과 전자로 분해되며 이를 전리현상 이라고도 한다. 플라즈마는 고온상태에서 이온화 된 입자 상태로 전자와 양이온 즉 전기를 띈 하전입자들로 구성돼 있으며 전기적으로는 중성인 하전 기체의 물질상태를 말한다.
주변 플라즈마 상태
이 상태는 지구상에서는 흔치 않는 현상이지만 우주에서는 거의 모든 물질의 정상상태가 플라즈마 상태이며 태양의 대기 또한 플라즈마로 채워져 있다. 우리 주변에서 관찰할 수 있는 플라즈마 상태로는 조명등으로 사용 하고 있는 형광등과 길거리에서 흔하게 볼 수 있는 네온사인과 그리고 자연현상으로는 소나기가 쏟아지며 자주 발생하는 번갯불과 같은 것들이 있으며 북극지방의 밤하늘에 발생하는 오로라(AURORA)도 플라즈마가 나타내는 빛으로 볼 수 있다.
플라즈마의 응용
플라즈마를 응용하면 인공다이아몬드를 합성할 수 있고 고대의 유적지에서 발굴된 금속유물에 플라즈마 표면 코팅처리를 하면 마모나 부식을 방지할 수 있고 유물의 상태를 개선하는 효과도 나타낼 수 있다.
플라즈마가 내는 빛을 이용한 플라즈마 표시장치(plasma display panel)는 산업 전반에 폭넓게 사용되고 있는데 대표적인 것이 PDP TV 이다.
또한 플라즈마는 핵융합을 통해 석유나 석탄 같은 화석연료를 대체하여 사용할 수 있으며 세계의 주요 선진국들은 플라즈마를 이용한 대체 에너지원 개발을 위해 활발한 연구를 진행하고 있다.
[문헌]2
한국 물리학회 엄환섭 1998, 환경개선에 쓰이는 저온 플라즈마 기술
지구 대기의 5분의 1이 산소다. 대기중에 존재하는 산소는 분자상태로 되어있다. 산소분자는 산소원자 두 개가 결합하고 있는 것으로서 산소원자보다는 월등히 안전한 상태에 있다. 산소원자가 물질과 산화하는 반응은 분자가 산화하는 반응보다 엄청 빠르다. 예를 들어 산소분자 속에서 메틸알코올(methanol)이 탈 때 산소원자 속에서 메칠알콜의 산화는 산소분자 속에서보다 1천만배 빠르다. 기체의 온도가 내려가면 내려갈수록 산소원자 속에서의 반응이 분자 속에서의 반응보다 상대적으로 더욱 빨라진다. 산화반응 속도가 모든 것을 지배하는 것은 아니지만 그래도 속도가 빠른 반응이 더욱 쉽게 산화를 할 것은 분명 할 것이다. 만일 우리가 공기 중의 산소분자를 원자로 분리할 수 만 있다면 물질을 태우는데 엄청난 효과를 거둘 것으로 예상된다. 일반적으로 하나의 산소분자를 두 개의 산소원자로 분리하는 것은 쉬운 일이 아니다. 그러나 플라즈마를 쓰면 쉽게 산소분자를 분리할 수 있다.
현재 우리나라는 물론 전 세계가 고유가 시대에 살고 있으며 특히 우리나라는 공업국이면서도 무 산유국이라는 커다란 부담이 있어 국가 경쟁력이 저하되고 전반적인 산업계가 고비용의 부담이 확대되는 위기적인 상황이 도래되고 있는 시점에서 화석연료 사용에 따른 고비용 부담을 해결해야 하는 사회적 산업적 국가적 과제를 안고 있다고 할 수 있다.
본 발명은 전체적인 에너지가 주는 창출효과는 줄이지 않고 사용량은 줄이게 되어 즉 효과는 종전과 같지만 연료의 사용량은 줄이게 되어 결과적으로 적은연료의 양과 비용으로도 종전의 효과를 그대로 사용할 수 있도록 하는 과제를 해결하고자 하는 것이며 연료절감과 함께 대기환경과 관련한 유해배기가스의 원인을 감소하고자 하는 효과도 자연적으로 해결할 수 있도록 내연기관엔진 장착의 자동차와 산업 장비 등에 이용할 수 있도록 산소발생기와 발생된 산소를 고전압 방전에 의한 이온 해리작용으로 산소가 원자화된 플라즈마 상태로 엔진 연소실내에 진입시켜 공급되는 연료에 활성기와 조연성을 증대하여 연소효율을 극대화 하여 엔진의 출력을 증강하고 매연을 줄이며 또한 이온 효과로 인해 기관의 작동을 부드럽게 하여 종국적으로 연료절감 효과를 갖는 장치의 산소발생기와 발생된 산소를 고전압 방전으로 원자화 시킨 플라즈마를 생성하기 위한 방법을 제공 하고자 하는 것이다.
상기 목적을 달성하기위하여 직류 12V 혹은 24V의 축전지를 전원으로 연결하는 소형 산소발생기를 설치함에 있어서 PSA(pressure swing adsorption)방식인 제올라이트 흡착제 혹은 멤브렌트를 이용해 공기중의 질소를 흡수하여 산소의 농도를 높이는 방법을 이용하며 산소와 질소를 분리하기 위한 방법으로 여기에선 진공을 생성하기위한 콤프레셔 대신 엔진 흡기다기관의 진공을 이용하고 순차적으로 작용하는 솔로노이드 체크밸브를 이용해 발생되는 산소는 고전압 방전실인 저온플라즈마 장치를 통해 산소원자의 저온플라즈마로 변환되어 흡기다기관으로 소량 흡기되며 질소는 다른쪽 라인의 흡기다기관에 그대로 흡기되게 한다. 산소의 순도는 엔진에 무리없는 적정량으로 조절하여 저온 프라즈마 발생장치 내부로의 진입구를 통해 진입하게 하며 저온 플라즈마실을 구성하는 요소는 절연체의 수지로 챔버실 형태의 내부에 이산화티타늄으로 1차 나노코팅을 하고 그 위에 얇은 동판막으로 덧대어 고정하고 다시 그 동판 위의 표면을 고무 판 자석으로 최종 덧대고 고정시켜 산소분자의 기체를 이온 해리 시키며 그 이온화된 활성기를 모아 가두기 위한 차폐 장치를 완료한다. 그 차폐 장치내부에 다수의 고전압 발생기를 통한 전극과 접지를 설치하며 설치되는 전극과 접지는 스테인레스 스틸 혹은 타공된 단열강판 으로 제작한다. 전극 또는 접지의 외부는 유전체를 증착하고 그 위로는 이산화티타늄 나노입자로 나노 두께의 피막을 입히며 접지는 그물 망사형의 평면 혹은 타공된 단열 강판의 판상으로 구성하며 접지는 침상으로 하는 전극을 구성 한 다음 고전압 방전을 인가함으로서 산소발생기에서 발생되어 들어온 산소를 절연 파괴 이온 해리로 플라즈마화 하여 내연기관 엔진의 흡기다기관을 통해 실린더 내부의 연소실에 공급되어 연료와 결합 하므로서 조연성을 증대해 열효율을 올리게 되며 이러한 효과로 적은 연료의 공급으로도 엔진의 출력을 증대하게 되며 결과적으로 연료를 절감할 수 있는 것을 특징으로 하는 산소발생 장치와 발생된 산소를 산소원자의 플라즈마로 생 성 하기위한 장치의 방법을 제공하는 것이다.
제공되는 본 발명은 내연기관 엔진의 내부에 흡기되는 공기중에 별도로 산소를 발생시키고 발생된 산소분자를 산소원자로 활성화 시킨 플라즈마 생성장치로 엔진으로 공급되는 주 공기층에 소수 공급되어 함께 섞여 공급되게 하므로서 역시 엔진 내부에 함께 공급되는 연료분자에 활성기와 조연성을 부여하여 연소효율을 높이게되는 화염전파 속도를 빠르게 함으로서 연소효율은 극대화 되어 엔진의 출력은 증대되고 우수한 연소의 효과로 매연을 감소하는 효능과 실린더내부 이온화의 작용으로 실린더와 피스톤의 마찰부분이 부드럽게 작용되고 퇴적된 카본을 제거하는 클리닝의 효과도 함께 주어 힘차면서도 부드러운 엔진으로 작동 하게 되어 적은 연료의 공급으로도 동력에너지는 증폭시키는 결과로 연료를 절감하는 효과가 있다.
본 발명의 실시를 위하여 먼저 재고하여야 하는 것은 현재 사용 하고 있는 엔진 각 기관의 작동에 지장되는점이 없어야 하며 산소와 저온 플라즈마 장치가 자동차나 산업장비의 공간에 용이하게 장착될 수 있는 소형으로서 저비용 생산이 가능한 범위의 발명으로 고려하여 다음과 같은 구체적인 내용을 설명한다. 일반 대기중의 산소는 1/5이다. 이 대기중 의 공기가 엔진의 실린더 내부 연소실에 공급되어 내부의 연료와 섞여 산화 폭발되어 동력에너지를 얻는 것이 내연기관 엔진이다. 이러한 엔진 내부의 구조물의 재질은 대기중에 분포된 산소의 산화에 적합하게 견딜 수 있도록 설계되어있어 엔진의 산화력 즉 폭발력을 높이기 위해 인위적인 다량의 산소를 흡기하게 할 경우 고온의 산화력으로 인해 내부 구조물의 변형은 물론 융착 내지는 고착되어 결국엔 엔진의 부조화를 초래시키거나 급기야는 정지 되는 등의 결과를 초래하게 된다. 따라서 현재의 내연기관 엔진들은 자연적인 조건의 일반 대기중의 공기를 더욱 많이 흡기하며 산소를 사용하여 연소하며 이를 위해 인터쿨러와 터보장치를 통해 공기를 냉각 압축 후 공기의 밀도를 높여 실린더 내부로 공급하는 장치의 방법을 많이 사용하고 있다.
한편 저온 플라즈마는 고온 플라즈마에 비하여 상 전이된 가스 또는 기체의 온도는 변함이 없고 전자의 온도만이 상승 되므로 열에 대한 반응은 낮게 된다. 만약 고온의 열효율을 얻기 위해 엔진에 고온 플라즈마를 적용한다면 엔진 내부의 구조물을 이에 대응하는 구조물로 교체되지 않으면 역시 내부 구조물의 변형과 파손으로 인해 결국에 엔진은 정지되고 마는 결과를 초래할 것이다. 그러나 저온 플라즈마를 이용할 경우는 열적인 에너지보다는 전자에너지를 이용하는 화학적 물리적 반응을 유도하여 열 대응에 있어서도 적정의 한계를 초과하지 않게 된다.
연소의 조건은 가연성 물질과 조연성 가스 점화를 하는 열원이 있다.
본 발명은 산소발생장치에서 발생된 산소분자를 원자화로 활성화한 플라즈마로 변화시켜 흡기되는 주 공기층에 소량으로 함께 공급되어 연료의 연소결과를 만족시키기 위한 물리적 화학적 작용이 높아지도록 하기위한 것이며 흡기구나 에어크리너 내부나 흡기다기관에 별도 공급되어 자동차나 산업장비의 내연기관엔진에 개조 없이 장착하고 엔진 내부에 이상 연소로 인한 부조화 없이 안전하게 작용되면서도 열효율을 높여 엔진의 출력을 증대하는 효과로 연료를 절감하기 위한 것 이다. 이를 위하여 현재의 자동차나 산업장비에 탑재하여 사용되는 직류 12v 혹은 24v의 축전지 전원을 사용하는 전원부(1)와 산소발생기(4)를 선택하되 소형 콤푸레셔를 이용하거나 엔진의 흡기다기관(18)의 진공을 이용하고 흡착제로는 제올라이트(10) 혹은 멤브렌트 필터들을 사용하여 공기중의 질소를 흡수 분리하고 산소의 농도를 높이는 PSA(pressure swing adsorption)방식의 현재 일반적으로 가장 많이 활용되고 있는 산소발생기를 사용하되 여기에선 진공을 형성하기 위한 콤프레셔 대신 흡기다기관(18)의 진공을 이용하여 산소와 질소를 분리시킨다. 분리된 질소는 질소배출구(8)를 통해 흡기다기관의 질소 흡기구(20)에 그대로 흡기되며 발생된 산소는 고전압 방전실(5)로 이동하게 된다. 고전압 방전실로 이동된 산소를 이온 해리하기위하여 고전압 발생기(3)를 소형으로 제작함에 있어서 일반적인 코일을 사용하는 고전압 발생기를 사용할 수 있으나 조금 더 소형화 하기위한 인덕턴스를 실현함에 초전도성과 내구성이 부여되는 란탄을 포함하는 희토류가 코팅된 코일을 내부 1차 코일과 2차 코일로 사용하는 것이 좋으며 스위칭방식을 이용하는 유도전압을 사용하고 출력전압을 유도한다. 란탄을 포함하는 희토류가 코팅된 코일을 내부1차 코일과 2차코일로 사용했을 경우 입력전압 12v에서 출력전압 6kv를 유도하는데 세로 45mm 가로30mm 정도의 외형 크기로 고전압 발생장치(3)들을 소형화 할 수 있었다. 고전압 발생장치를 설치하고 발생된 산소원자의 플라즈마를 모으고 가두기 위한 고전압 방전실(5)의 차폐장치는 부도체의 수지를 박스 혹은 원형의 챔버실 형으로 제작하여 내부는 이산화티타늄으로 나노수준의 코팅으로 코팅하고 바로 그 위에 0,5mm∼0,2mm 사이 굵기의 동판(13)을 덧대어 고정시킨 다음 다시 그 위 동판의 표 면에 1mm∼2mm 굵기 정도의 고무자석판(14)을 덧대어 고정시켜 완료하고 그 내부에 전극과 접지를 설치하되 설치되는 전극은 침상전극(16)으로 하고 접지(17)는 스테인레스 스틸 그물망 혹은 다수의 천공된 단열 강판으로 설치한다. 전극 또는 접지의 외부에는 유전체를 증착하고 그 위에 이산화티타늄 나노입자를 나노두께의 피막을 입혀 고전압을 인가 방전 하므로서 산소 토출구(7)를 통해 들어온 산소를 산소원자의 저온 플라즈마로 활성화 한 후 플라즈마 토출구(9)를 통해 흡기다기관(18)으로 흡기되어 내연기관 엔진의 내부 실린더에 공급 되게 하는 것을 특징으로 하는 내연기관 엔진의 연료절감장치 제작 방법에 관한 것이다.
.

Claims (1)

  1. 산소발생기와;
    고전압발생기와;
    고전압방전실을 포함하여 구성되되,
    상기 산소발생기는 유입된 공기를 산소와 질소로 분리하여 산소는 고전압방전실로 이동시키고 질소는 내연기관 흡기다기관의 질소흡입구에 흡기되도록 하고,
    상기 고전압발생기는 상기 고전압방전실로 이동된 산소를 이온해리하기 위해 상기 고전압방전실에 고전압을 공급하고,
    상기 고전압방전실은 상기 산소발생기에서 공급된 산소와 고전압방전실에서 공급된 고전압을 이용하여 산소를 저온 플라즈마로 활성화시킨 다음 플라즈마 토출구를 통해 상기 흡기다구관로 토출시키는 것을 특징으로 하는 내연기관엔진의 연료절감장치.
KR1020110116396A 2011-11-09 2011-11-09 내연기관엔진의 연료절감장치 KR20130055709A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110116396A KR20130055709A (ko) 2011-11-09 2011-11-09 내연기관엔진의 연료절감장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110116396A KR20130055709A (ko) 2011-11-09 2011-11-09 내연기관엔진의 연료절감장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20130055709A true KR20130055709A (ko) 2013-05-29

Family

ID=48664005

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110116396A KR20130055709A (ko) 2011-11-09 2011-11-09 내연기관엔진의 연료절감장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20130055709A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190047588A (ko) * 2017-10-27 2019-05-08 박상규 연료를 절감하고 배기가스 배출을 저감하는 내연기관

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190047588A (ko) * 2017-10-27 2019-05-08 박상규 연료를 절감하고 배기가스 배출을 저감하는 내연기관

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Talebizadeh et al. The role of non-thermal plasma technique in NOx treatment: A review
US20040245085A1 (en) Process and synthesizer for molecular engineering and synthesis of materials
JP2006518821A (ja) 燃料の燃焼のための方法及び装置
JP2001501699A (ja) 電磁放射による点火
US20110174277A1 (en) Universal hydrogen plasma carburetor
JP3692408B2 (ja) ディーゼル燃料の有害排出物削減装置
CN110242389B (zh) 柴油发动机的尾气废热发电与净化处理装置及方法
CN201884129U (zh) 核能发动机
CN103953474A (zh) 定向自旋等离子体助燃***
WO2018010220A1 (zh) 一种滤芯及滤芯装置
KR20130055709A (ko) 내연기관엔진의 연료절감장치
KR102626114B1 (ko) 연료를 절감하고 배기가스 배출을 저감하는 내연기관
KR101911535B1 (ko) 내연기관 엔진의 연소 활성장치
WO2021137812A2 (en) System for effective and efficient use of fossil fuel in an internal combustion engine
CN203879652U (zh) 定向自旋等离子体助燃***
WO2005078257A1 (en) Method of generating on-board hydrogen and supply of same
CN201090326Y (zh) 臭氧汽车尾气净化器
KR20170109173A (ko) 내연기관의 연료소비 절감을 위한 하이브리드 장치
JP2005337226A (ja) 発動機用省エネルギー装置
CN112483286A (zh) 一种燃油节油装置
CN105715336A (zh) 废气后处理***和用于对内燃机进行废气后处理的方法
JP6243024B2 (ja) エンジンの省エネ・排出削減装置
CN1594857A (zh) 用于发动机的节能装置
CN2494878Y (zh) 汽油机等离子体分层燃烧装置
RU127409U1 (ru) Газотурбинный двигатель или газотурбинная энергетическая установка

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application