KR100679539B1 - 에어 클리너 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 공통의 에어 클리너 케이스에 다른 에어 클리너 엘리먼트를 장착한 경우에도, 공통의 에어 플로우 센서 부착 위치와 공통의 컨트롤 유닛에서 엔진의 흡입 공기류량의 편차를 적게 측정할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
이를 위해, 에어 클리너 케이스로부터 외측으로 연장되는 에어 클리너 출구 덕트를 동일 내경 그대로 상기 에어 클리너 케이스 내에 연장하고, 바람직하게는 상기 연장부의 길이를 엘리먼트의 축방향 길이의 10∼25%의 길이로 한다.
에어 클리너

Description

에어 클리너{AIR CLEANER}
도 1은 싱글 엘리먼트를 본 발명에 의한 에어 클리너 케이스에 장착한 경우의 개략도,
도 2는 더블 엘리먼트를 본 발명의 에어 클리너 케이스에 장착한 경우의 개략도,
도 3은 본 발명에 의한 에어 클리너 케이스가 부착된 엔진의 흡배기계통 제어시스템을 나타내는 도면,
도 4는 종래의 에어 클리너 케이스에 싱글 엘리먼트가 장착된 경우의 개략도,
도 5는 종래의 에어 클리너 케이스에 더블 엘리먼트가 장착된 경우의 개략도.
[부호의 설명]
1 : 에어 클리너 케이스 2 : 출구 덕트
3 : 싱글 엘리먼트 4 : 더블 엘리먼트
5 : 에어 클리너 케이스 커버 6 : 에어 플로우 센서
7: 입구 덕트 8 : 엘리먼트 전실
9 : 엘리먼트 후실 31 : 실린더
32 : 피스톤 33 : 배기 터보차저(turbocharger)
34 : 급기 인터쿨러 35 : EGR 쿨러
36 : EGR 밸브 37 : EGR 밸브구동장치
38 : 급기 매니폴드 39 : 배기 매니폴드
4O : 에어 클리너 41 : 흡기관
42 : 배기관 43 : 급기 온도센서
44 : 급기 압력센서 50 : 컨트롤 유닛
본 발명은 에어 클리너에 관한 것으로, 특히 자동차용 엔진에 있어서 에어 클리너의 후류(後流)에서 흡입 공기류량이 측정될 경우의 에어 클리너 케이스의 구조에 관한 것이다.
자동차용 엔진에서는 차기 배가스 규제에 대응하기 위해서 흡입 공기유량에 따라서 EGR(배기가스 재순환) 양을 제어하는 것이 필요하게 되었다. 그 때문에, 에어 클리너의 후류에 에어 플로우 센서를 배치해서 흡입 공기류량을 측정하고 있다. 에어 클리너나 덕트의 형상이 다르면 공기류의 장애나 편류의 상황이 바뀌고, 에어 플로우 센서의 출력에는 노이즈가 생겨서 정확한 계측을 할 수 없게 된다.
동일한 엔진에서 동일한 흡입 관계(管系)에서도, 엔진의 용도에 따라서 다른 에어 클리너의 엘리먼트를 사용할 경우가 있다. 즉, 카고 트럭(cargo truck)이나 버스에는 싱글 엘리먼트를 사용하고, 먼지가 많은 환경을 운행할 일이 많은 덤프 트럭에는 더블 엘리먼트가 사용된다. 이 경우, 비용 절감 때문에 에어 클리너의 케이스 및 공기류량 측정장치는 공통으로 하는 일이 많다. 이러한 경우에, 싱글 엘리먼트가 장착된 상태를 도 4에 도시하고, 더블 엘리먼트가 장착된 경우를 도 5에 도시한다.
도 4, 5에 있어서, 1은 에어 클리너 케이스, 2'는 상기 에어 클리너 케이스로부터 외측으로 연장되는 출구 덕트이며 상기 덕트(2')는 도시하지 않은 엔진의 흡기관에 연결된다. 3은 싱글 엘리먼트, 4(4a,4b)는 더블 엘리먼트, 5는 에어 클리너 케이스(1)에 부착되는 케이스 커버이다. 상기 엘리먼트(3 혹은 4)는 중공 원통형으로 형성되어 있고, 케이스 커버(5)를 통해서 에어 클리너 케이스(1)에 고정된다.
상기 덕트(2')에는 상기 에어 클리너 케이스(1)보다도 후류측, 즉 상기 흡기관측에 에어 플로우 센서(6)가 배치되어 있다. 그리고 외기는 입구 덕트(7)로부터 에어 클리너 케이스(1) 내에 흡입되어서 엘리먼트 전실(前室)(8)에 인입되고, 엘리먼트(3 혹은 4)를 지나서 엘리먼트 후실(後室)(9)에 인입되고, 출구 덕트(2')를 지나서 흡기관쪽으로 흐른다.
상기 에어 클리너 케이스(1)을 공통으로 한 경우, 상기 싱글 엘리먼트(3)가 장착된 도 4에서는 덕트(2')의 내경과 엘리먼트(3)의 내경 사이에는 반경으로 G1의 단차가 생기고, 더블 엘리먼트(4)가 장착된 도 5에서는 단차 G2가 생긴다. 이와 같이, 공기통로인 엘리먼트 내경과 덕트 내경 사이에 단차가 있으면, 단차부에서 흐 름에 장애가 생긴다.
이 장애는 후류에 전해지고, 장애가 소멸하는 것은 상당히 후류에 이르러부터이다. 그러나, 자동차용 엔진의 경우, 탑재 스페이스의 관계상, 상기 출구 덕트(2')의 입구로부터 에어 플로우 센서(6)의 중심(6a)까지의 거리(A)를 길게 하는 것은 불가능하고, 에어 플로우 센서(6)는 장애의 영향 범위에 배치하지 않을 수 없다.
또, 에어 플로우 센서의 출력 노이즈를 저감하는 유량측정장치로서 주공기 통로의 이외에 상기 장애나 편류의 영향을 받기 어려운 부공기 통로를 설치하고, 상기 부공기 통로에 에어 플로우 센서를 배치하는 것이 개시되어 있다(예를 들면, 특허문헌1 참조).
[특허문헌1] 일본 특허 공개 평9-269251호 공보
그러나, 특허문헌1에 개시된 바와 같이 부공기 통로를 형성하는 구성에서는 흐름의 저항이 증대하는 것은 피할 수 없다.
또, 싱글 엘리먼트 사용시와 더블 엘리먼트 사용시의 에어 플로우 센서에 의한 측정값과 실제의 유량의 관계를 미리 실험으로 구해 두고, 에어 플로우 센서에 의한 측정값을 교정하면 좋은 것이지만, 그렇게 하면 교정식을 미리 입력한 컨트롤 유닛을 싱글 엘리먼트용과 더블 엘리먼트용의 2종류를 준비하지 않으면 안 되고, 비용상승 및 부품관리상의 문제가 생긴다.
따라서, 본 발명은 공통의 에어 클리너 케이스에 다른 에어클리너 엘리먼트 를 사용할 경우에도, 공통의 컨트롤 유닛을 사용할 수 있도록 구성된 에어 클리너를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적은 에어 클리너 케이스로부터 외측으로 연장되는 에어 클리너 출구 덕트를 동일 내경 그대로 상기 에어 클리너 케이스 내에 연장함으로써 달성된다. 그리고, 상기 에어 클리너 케이스 내에 연장되는 부분의 에어 클리너 출구 덕트는 상기 에어 클리너 케이스에 장착되는 엘리먼트의 축방향 길이에 대응하는 케이스 내벽간 거리의 10∼25%까지 연장하는 것이 좋다.
이와 같이, 에어 클리너 출구 덕트를 에어 클리너 케이스 내까지 연장함으로써 출구 덕트의 입구로부터 에어 플로우 센서까지의 거리를 증대할 수 있으므로, 에어 플로우 센서부에 있어서의 흐름의 장애를 상당히 완화할 수 있고, 싱글 엘리먼트 장착시와 더블 엘리먼트 장착시의 유량 측정값의 차이를 감소할 수 있다. 출구 덕트의 에어 클리너 내로의 연장을 여유있게 길게 하면 공기가 에어 클리너 엘리먼트 후실에 인입되는 통과면적이 줄어드므로, 엘리먼트 통과저항이 증대하고, 흡입저항이 증대해서 엔진 성능의 저하를 가져오므로, 그 길이에 대해서는 한도가 있고, 실험 결과에서는 에어 클리너 케이스에 장착되는 엘리먼트의 축방향 길이에 대응하는 케이스 내벽간 거리의 10∼25%까지 연장하는 것이 적당했다.
그리고 실험 결과에 따르면, 도 3 혹은 도 4에 도시된 종래의 경우의 유량 측정값의 편차가 ±6.8%이었던 것에 대해, 출구 덕트를 에어 클리너 케이스 내까지 연장한 경우의 측정값의 편차는 3.8%로 감소했다.
이하, 도면을 참조해서 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한다. 단, 이 실시예에 기재되어 있는 구성부품의 치수, 재질, 형상, 그 상대적 배치 등은, 특별히 특정적인 기재가 없는 한은 이 발명의 범위를 그것에 한정하는 취지가 아니고, 단순한 설명예에 지나지 않는다.
도 1은 싱글 엘리먼트를 본 발명에 의한 에어 클리너 케이스에 장착한 경우의 개략도이고, 도 2는 더블 엘리먼트를 본 발명의 에어 클리너 케이스에 장착한 경우의 개략도이다. 도 3은 본 발명에 의한 에어 클리너가 부착된 엔진의 흡배기계통 제어시스템을 나타내는 도면이다.
[실시예]
도 1에 있어서, 1은 에어 클리너 케이스, 2는 출구 덕트, 3은 싱글 엘리먼트, 5는 케이스 커버, 6은 에어 플로우 센서, 6a는 에어 플로우 센서의 중심, 7은 에어 클리너 케이스 입구 덕트, 8은 엘리먼트 전실(前室), 9는 엘리먼트 후실(後室)이다.
도 1은 상기 출구 덕트(2)가 종래의 출구 덕트(2')보다 직경이 축소되어서 에어 클리너 케이스(1) 내부까지 연장되고 있는 것 외는, 도 4의 종래 에어 클리너 케이스와 같다. 상기 입구 덕트(7)로부터 흡입된 외기는 엘리먼트 전실(8)에 인입되고, 엘리먼트(3)를 통과해서 엘리먼트 후실(9)에 인입된다. 거기에서 흡입 공기는 상기 엘리먼트 후실(9)에까지 연장되고 있는 상기 출구 덕트(2)의 입구(2a)로부터 덕트(2)에 인입되고, 상기 에어 플로우 센서(6)부를 통과해서 도시하지 않은 엔진의 흡기관쪽으로 흐른다.
출구 덕트(2)는 에어 클리너 케이스(1) 내에 LD의 길이만큼 진입하고 있으므로, 상기 덕트(2)의 입구(2a)로부터 에어 플로우 센서(6)의 중심(6a)까지의 거리는 (A+LD)가 되고, 종래의 경우의 A에 대하여 LD만큼 증대하므로, 상기 입구(2a)에서 생기는 흐름의 장애는 (A+LD)의 거리를 진행하는 사이에 완화된다. LD를 여유있게 길게 하면 엘리먼트 전실(8)로부터 후실(9)에 인입되어서 출구 덕트(2)의 입구에 이르는 공기의 흐름이 저해되므로, 이 길이(LD)는 제한되지 않으면 안 된다.
도 2는 더블 엘리먼트가 장착된 경우를 나타내고, 더블 엘리먼트(4) 외는 도 1과 같고, 같은 구성에는 같은 부호를 첨부하고, 설명은 생략한다. 엘리먼트 4a와 4b로부터 이루어지는 더블 엘리먼트(4)의 내측 엘리먼트(4b)의 내경은 상기 출구 덕트(2)의 외경과 대략 같다. 특히 이 경우는, 상기 내측 엘리먼트(4b)의 내주가 상기 출구 덕트(2)의 외주로 차단되는 부분에서는 엘리먼트(4)를 가로 질러서 엘리먼트 후실(9)에 인입되는 공기의 흐름은 완전히 차단된다.
따라서, 그 만큼 엘리먼트를 통과하는 공기의 유효 통과면적이 감소하므로, 상기 출구 덕트(2)의 케이스(1) 내로의 연장부 길이(LD)는 제한되지 않으면 안 된다. 그리고 여러가지 실험의 결과, 엘리먼트(4)의 축방향 길이(L)에 대한 LD의 비율은, 0.1∼0.25로 하는 것이 적당한 것을 알았다.
도 3은 본 발명에 의한 에어 클리너가 부착된 엔진의 흡배기계통 제어시스템을 나타내는 도면이다. 동(同)도에 있어서, 31은 실린더, 32는 피스톤, 33은 배기 터보차저(turbocharger), 34는 흡기 인터쿨러(intercooler), 35는 EGR 쿨러, 36은 EGR 밸브, 37은 EGR 밸브구동장치, 38은 급기 매니폴드(manifold), 39는 배기 매니폴드, 40은 에어 클리너, 41은 흡기관, 42는 배기관, 43은 급기 온도센서, 44는 급기 압력센서이다.
상기 에어 클리너(40)는 도 1, 2에 있어서의 에어 클리너 케이스(1)에 엘리먼트가 장착된 에어 클리너이고, 6은 에어 플로우 센서이다. 50은 컨트롤 유닛이고, 상기 에어 플로우 센서(6)의 출력이 입력되어서 흡입 공기류량을 계산한다. 상기 컨트롤 유닛(50)에는 급기 온도센서(43)의 출력, 급기 압력센서(44)의 출력, 및 도시하지 않았지만 엔진 회전수, 크랭크각 등이 입력되어 상기 흡입 공기류량과 합쳐져서 적절한 EGR 유량을 연산하고, 연산 결과의 신호를 상기 EGR 구동장치(37)에 보내 상기 EGR 밸브(36)의 개도(開度)를 제어한다.
[산업상의 이용 가능성]
본 발명에 의하면, 자동차용 엔진에 있어서 그 엔진이 탑재되는 차량의 종류ㆍ용도에 의해 에어 클리너 엘리먼트가 다른 경우에 있어서도 공통의 에어 클리너 케이스와 공통의 에어 플로우 측정장치(에어 플로우 센서와 교정 프로그램이 입력된 컨트롤 유닛을 포함)를 사용해서 편차가 적은 공기류량 측정 결과를 얻을 수 있으므로, 배가스의 감소를 도모하면서 비용저감과 부품관리의 용이화에 공헌할 수 있다.
본 발명에 의하면, 자동차용 엔진에 있어서, 그 엔진이 탑재되는 차량의 종 류ㆍ용도에 의해 에어 클리너 엘리먼트가 다른 경우에 있어서도 공통의 에어 클리너 케이스와 공통의 에어 플로우 측정장치(에어 플로우 센서와 교정 프로그램이 입력된 컨트롤 유닛을 포함)를 사용해서 편차가 적은 공기류량 측정 결과를 얻을 수 있고, 비용 저감과 부품관리가 용이해진다고 하는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 엔진으로의 공기를 청정화하는 에어 클리너에 있어서,
    에어 클리너 케이스로부터 외측으로 연장되는 에어 클리너 출구 덕트를 동일 내경 그대로 상기 에어 클리너 케이스 내로 연장하고,
    상기 에어 클리너 출구 덕트의 상기 에어 클리너 케이스 내에 연장되는 부분의 외주와의 사이에 공간을 개재하도록 싱글 엘리먼트 또는 더블 엘리먼트의 외측 엘리먼트 중 어느 하나를 장착하고,
    상기 공간은 더블 엘리먼트의 내측 엘리먼트를 장착할 수 있도록 상기 더블 엘리먼트의 내측 엘리먼트의 내경과 동일하고,
    에어 클리너 후류에 배치된 에어 플로우 센서부에 있어서의 공기류의 장애를 완화하도록 구성된 것을 특징으로 하는 에어 클리너.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 에어 클리너 출구 덕트의 상기 에어 클리너 케이스 내에 연장되는 부분은 상기 에어 클리너 케이스에 장착되는 엘리먼트의 축방향 길이에 대응하는 케이스 내벽간 거리의 10∼25%까지 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 에어 클리너.
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