KR100339810B1 - 자동차용 에어 클리너와 흡기 매니폴드의 통합장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 에어 클리너와 흡기 매니폴드의 통합장치에 관한 것으로서, 본 발명의 구성은 자동차용 에어 클리너와 흡기 매니폴드의 통합장치에 있어서, 다른 면에 각각 연통되어지되 일면과 타면에 형성된 것끼리 서로 일대일로 연통되면서 엔진 연소실 측과도 연계되는 러너가 일체로 형성되는 하우징, 하우징에 착탈 가능하게 설치되며, 외기가 유입되는 흡입관을 갖는 커버 및 하우징의 내부에서 이격 설치되어지되 가장자리의 측면이 커버와 하우징의 벽면에 밀착되는 복수의 에어 필터로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 엔진룸에서 흡기 시스템이 점유하는 공간을 축소하여 엔진의 경량화에 일조하게 되고, 흡입관을 통해 유입된 외기가 에어 필터의 전체를 경유하여 러너를 통해 연소실로 유입되기 때문에 종래의 에어 필터에 비해 정화효율이 향상되며, 공기량센서나 트로틀 밸브가 흡입관의 이전에 설치됨으로 하우징의 내부 구조가 단순해지고 공명 챔버도 단지 에어 필터에 의해서만 구분됨으로 통합장치의 가공비가 절감된다. 더욱이 제어 밸브를 이용하여 외기의 유로를 쇼트 러너 또는 롱 러너로 변경하여 연소실로 외기를 공급함으로써 엔진의 연소 전영역에서 연소가 이루지게 되어 엔진의 성능이 향상된다.

Description

자동차용 에어 클리너와 흡기 매니폴드의 통합장치{COMBINING DEVICE OF AIR CLEANER AND INTAKE MANIFOLD IN VEHICLE}

본 발명은 자동차용 에어 클리너와 흡기 매니폴드의 통합장치에 관한 것으로서, 좀 더 상세하게는 엔진의 흡기 시스템 중에서 에어 클리너와 흡기 매니폴드를 통합함에 따라 엔진을 경량화시키고 집적 기술에 의해 부품 제작비를 절감하여 엔진의 가격 경쟁력을 확보하고 흡기관의 길이를 가변시킴으로써 엔진의 전 운전영역에서 안정된 성능을 확보하는 자동차용 에어 클리너와 흡기 매니폴드의 통합장치에 관한 것이다.

외기가 자동차의 연소실에 이르기까지 에어 클리너를 통과하면서 이물질이 걸러지고 흡기 매니폴드에 의해 분배되어 각 연소실로 유입된다.

여기서 에어 클리너와 흡기 매니폴드를 통합한 선행 기술로서 미국특허 5,477,819에서는 흡기 매니폴드 내의 공명 챔버에 에어 필터를 설치하여 두 개의 부품을 통합한 내용을 기술하고 있으며, 이는 두 개의 부품을 통합함으로써 접합면의 감소로 부품의 중량을 감소시키므로 연비 향상에 기여할 뿐만 아니라 집적 기술에 의한 제작비 절감의 효과도 있다.

좀 더 상세히 설명하면, 통합장치는 상중하 세부분으로 구분된 하우징으로서 상부에는 에어 클리너가 중부에는 트로틀 밸브가 설치되며, 하부는 공명 챔버의 역할을 하도록 구성된다.

하우징의 상부 측면에 설치된 에어 유입구를 통해 흡입된 외기는 에어 클리너에서 정화된 후 공기량 센서와 트로틀 밸브를 통과하면서 공기량이 조절되며 공명 챔버로 유도된 다음 외기의 압력 변동이 완화되고 흡기 매니폴드 파이프(이하 러너)흡입되어 연소실로 공급된다. 러너에 설치된 공명 플랩은 공기의 유입을 차단하여 저속시에는 연소실의 절반으로 공기가 유입되도록 하고 고속시에는 전체 연소실로 외기가 유입되도록 한다.

그러나 종래 기술에 의한 통합장치는 흡기 시스템을 모두 집약시킴으로서 구조가 복잡하고 각 부품들이 플라스틱 하우징 내부에 설치되어 있기 때문에 사각형의 공간 중에서 부품이 차지하는 공간은 일부에 지나지 않고 나머지 공간은 비어 있는 상태로서 통합장치의 부피가 기존의 흡기 부품들을 단순히 모아 놓은 것보다 커질 수 있다. 이를 해결하는 방안으로 공기량 센서 또는 트로틀 밸브 등을 소형화하는 방안이 있겠으나 현재의 기술 상태로는 트로틀 밸브의 크기는 변하지 않으며 트로틀 밸브의 구동장치만이 소형화될 수 있을 뿐이다.

또한 공기량 센서, 트로틀 밸브 및 공명 챔버를 연결하는 구조를 하우징의 내부에 형성함으로써 하우징의 외부에 설치시킨 경우에 비해 하우징의 내부 구조가 복잡해지고 굴곡이 많게 되어 하우징의 가공비가 상승될 수 있다.

아울러, 공명 플랩에 의해 엔진 회전 속도에 따라 공기가 유입되는 실린더 개수를 조절하는 방안은 저속 구간에서 엔진의 성능을 저하시키게 된다.

이와 같은 문제점들을 해결하기 위해서 본 발명은 에어 클리너와 흡기 매니폴드를 통합한 통합장치의 구조를 단순화시키고, 에어 필터의 전체에서 골고루 정화가 이루어져 외기의 정화효율을 향상시키며, 엔진의 연소 전 영역에서 엔진의 성능이 순조롭게 나타내도록 구성된 자동차용 에어 클리너와 흡기 매니폴드의 통합장치를 제공하는 것이 목적이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예인 자동차용 에어 클리너와 흡기 매니폴드의 통합장치를 도시한 분리 사시도,

도 2는 본 발명의 통합장치를 도시한 측단면도.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

2:하우징 4:고무패킹

6a:쇼트 러너 6b:롱 러너

8:엔진 10:제어 밸브

12:집진기

22:에어 클리너 24:커버

24a:흡입관 26:에어 필터

28:공명 챔버

상술한 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명의 자동차용 에어 클리너와 흡기 매니폴드의 통합장치는 자동차용 에어 클리너와 흡기 매니폴드의 통합장치에 있어서, 다른 면에 각각 연통되어지되 일면과 타면에 형성된 것끼리 서로 일대일로 연통되면서 엔진 연소실 측과도 연계되는 러너가 일체로 형성되는 하우징, 하우징에 착탈 가능하게 설치되며, 외기가 유입되는 흡입관을 갖는 커버 및 하우징의 내부에서 이격 설치되어지되 가장자리의 측면이 커버와 하우징의 벽면에 밀착되는 복수의 에어 필터로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기서, 하우징의 내부에 복수의 에어 필터와 하우징에서 떨어져 나온 이물질을 흡착하는 집진기가 설치되는 것이 바람직하다.

그리고, 일면의 러너 내부에 설치되어 자동차 엔진이 중·저속으로 동작할 경우엔 닫혀져 외기를 타면의 러너를 통해 연소실로 유입하고, 자동차 엔진이 고속으로 동작할 경우엔 열려져 외기를 일면의 러너를 통해 연소실로 유입하는 제어 밸브를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명의 바람직한 실시예인 자동차용 에어 클리너와 흡기 매니폴드의 통합장치를 도시한 분리 사시도이고, 도 2는 본 발명의 통합장치를 도시한 측단면도이다.

도면에서 알 수 있듯이, 본 발명의 통합장치는 하우징(2)의 내부에 에어 클리너(22)가 조립된 형태로 이루어지며 하우징(2)과 에어 클리너(22)의 커버(24)는 모두 내열성과 내진성이 우수한 플라스틱 재질로 제작되고 두 부품 사이에 고무 패킹(4)을 설치하여 접합시 기밀이 유지되도록 한다.

하우징(2)은 상면이 개방된 육면체 구조로서 대향되는 일면과 타면에 각각 소정개수의 러너(6a)(6b)가 연통·형성되는 바, 일면에 형성된 러너를 쇼트 러너(6a)라 하고 타면에 형성된 러너를 롱 러너(6b)라 할 때 쇼트 러너(6a)와 롱 러너(6b)는 서로 일대일로 대응되어 연통되어진다. 그리고 롱 러너(6b)의 끝단은 각각 엔진(8)의 연소실 흡기포트로 연계된다.

쇼트 러너(6a)의 내부에는 제어 밸브(10)가 설치되어 엔진(8)의 회전속도에 따라 외기의 흐름을 전환시킨다.

하우징(2)의 내부 저면에는 집진기(12)가 설치되어 후술하는 에어 필터로부터 이탈된 먼지 또는 하우징의 내부에 존재하는 이물질을 집진한다.

하우징(2)의 개방된 상면을 밀폐시키는 에어 클리너(22)는 흡입관(24a)이 설치된 커버(24), 그 커버(24)에 착탈 가능하게 결합되는 에어 필터(26)로 구성된다.

흡입관(24a)은 커버(24)에 수직되는 방향으로 설치되는 것이 바람직하나 엔진룸의 영역을 벗어날 경우에는 최초의 외기 유입구로부터 흡입관(24a)까지를 수평 방향으로 배치시킬 수 있으며, 흡입관(24a)의 이전 부분에는 공기량 센서, 트로틀 밸브 및 공명기 등이 설치될 수 있다.

상기의 커버(24)가 하우징(2)의 상면에 밀착되는 바, 커버(24)의 하면에는 상술한 흡입관(24a)과 동일한 방향인 수직되는 방향으로 복수의 에어 필터(26)가 결합되며, 두 에어 필터는 이격되고 에어 필터(24)의 사이에 흡입관(24a)이 위치한다.

그리고 커버(24)를 하우징(2)의 상면에 밀착시켜 에어 필터(26)를 하우징(2)의 내부에 장착시키면 하우징(2)의 내부는 세 부분으로 구분되며 양쪽은 공명 챔버(28)로서 기능하며 두 에어 필터(26)의 사이에는 집진기(12)가 위치된다.

특히 에어 필터(26)는 하우징(2)의 내부에서 위치 변경이 가능하여 공명 챔버(28)의 부피가 조절 가능함으로 차종의 특성에 맞게 설계가 가능하다.

이러한 에어 필터(26)는 건식으로서 테두리는 플라스틱 재질이며 하우징(2)에 착탈이 용이하게 되어 에어 필터(26)의 교체시 작업성이 뛰어나다.

이와 같이 구성된 본 발명의 자동차용 에어 클리너와 흡기 매니폴드의 통합장치는 다음과 같은 작용을 나타낸다.

흡입관(24a)으로부터 통과한 외기는 복수의 에어 필터(26)에서 먼지 및 불순물이 제거되며, 제거되지 않고 상대적으로 큰 불순물은 집진기(12)에서 포집된다.

에어 필터(26)를 통과한 공기는 공명 챔버(28)에서 흡기 부압에 의한 맥동 효과에 의해 발생한 압력 변동이 완환된 후 롱 러너(6b) 또는 쇼트 러너(6a)를 통하여 엔진(8)의 연소실 흡기포트로 공급된다.

이때 본 발명의 특징에 따라 제안된 제어 밸브(10)는 엔진(8)의 회전속도가 중·저속일 경우에는 쇼트 러너(6a)를 폐쇄시켜 외기가 롱 러너(6b)를 통해 연소실로 유입되도록 하고 엔진(8)의 회전속도가 고속에 해당될 경우에는 쇼트 러너(6a)를 개방하여 연소실로 유입되도록 한다.

따라서, DOHC(Double Over Head Camshaft)방식의 엔진에서 전부하 성능 실험시 발생하는 토크의 함몰 현상을 극복하여 엔진의 성능이 순조롭게 나타난다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예는 종래의 문제점을 실질적으로 해소하고 있다.

즉, 흡기 매니폴드의 내부에 에어 클리너를 설치함으로써 엔진룸에서 흡기 시스템이 점유하는 공간을 축소하여 엔진의 경량화에 일조하게 된다.

또한 흡입관을 통해 유입된 외기가 에어 필터의 전체를 경유하여 러너를 통해 연소실로 유입되기 때문에 종래의 에어 필터에 비해 정화효율이 향상된다.

아울러 공기량센서, 트로틀 밸브가 흡입관의 이전에 설치됨으로 하우징의 내부 구조가 단순해지고 공명 챔버도 단지 에어 필터에 의해서만 구분됨으로 통합장치의 가공비가 절감된다.

더욱이 제어 밸브를 이용하여 외기의 유로를 쇼트 러너 또는 롱 러너로 변경하여 연소실로 외기를 공급함으로써 엔진의 연소 전영역에서 연소가 이루지게 되어 엔진의 성능이 향상된다.

Claims (4)

1. 자동차용 에어 클리너와 흡기 매니폴드의 통합장치에 있어서,

   다른 면에 각각 연통되어지되 일면과 타면에 형성된 것끼리 서로 일대일로 연통되면서 엔진 연소실 측과도 연계되는 러너가 일체로 형성되는 하우징;

   상기 하우징에 착탈 가능하게 설치되며, 외기가 유입되는 흡입관을 갖는 커버; 및

   상기 하우징의 내부에서 이격 설치되어지되 가장자리의 측면이 상기 커버와 하우징의 벽면에 밀착되는 복수의 에어 필터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차용 에어 클리너와 흡기 매니폴드의 통합장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 하우징의 내부에 상기 복수의 에어 필터와 하우징에서 떨어져 나온 이물질을 흡착하는 집진기가 설치되는 것을 특징으로 하는 자동차용 에어 클리너와 흡기 매니폴드의 통합장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 일면의 러너 내부에 설치되어 자동차 엔진이 중·저속으로 동작할 경우엔 닫혀져 외기를 타면의 러너를 통해 연소실로 유입하고, 자동차 엔진이 고속으로 동작할 경우엔 열려져 외기를 일면의 러너를 통해 연소실로 유입하는 제어 밸브를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차용 에어 클리너와 흡기 매니폴드의 통합장치.
4. (삭 제)