KR20010108884A - 차량용 에어클리너 - Google Patents

Abstract

본 발명은 LPG 차량에 특히 적합한 에어클리너에 관해 제시한다. 본 발명의 에어클리너는 압력배출용 배기구멍을 갖는 에어클리너 바디와, 이 에어클리너 바디의 배기구멍에 설치되어 그를 차폐하며 엔진의 흡기계통 내부가 일정압력 이상일 경우 배기구멍을 개방시켜 그 초과압력을 외부로 배출시키는 압력배출밸브를 포함하여 구성된다. 압력배출밸브는 에어클리너 바디의 배기구멍을 외측에서 차폐시키는 밸브시트와, 이 밸브시트의 주변부에 설치되어 에어클리너 바디를 관통하는 복수의 가이드로드 및 이 가이드로드에 설치되어 밸브시트를 그 폐쇄방향으로 탄성바이어스 시키는 코일스프링으로 이루어져, 흡기계통내에 발생되는 과압에 의해 작동된다. 본 발명은 엔진의 흡기측에서 역화현상이 발생되더라도 그 폭발 압력이 에어클리너의 배기구멍을 통해 신속히 외부로 배출되어 흡기계통의 파손이 효과적으로 방지됨은 물론 에어클리너 바디를 플라스틱으로 구성할 수 있게 된다.

Description

차량용 에어클리너{an air cleaner for vehicle}

본 발명은 차량용 에어클리너(air cleaner)에 관한 것으로서, 특히 LPG 연료를 사용하는 차량에 장착되어 엔진의 흡기측 역화에 의한 흡기계통의 손상을 효과적으로 방지할 수 있는 차량용 에어클리너에 관한 것이다.

일반적으로 차량은 그 사용연료에 따라 가솔린이나 디젤과 같은 액체연료를 사용하는 차량과, 액화석유가스(LPG)와 같은 가스연료를 사용하는 차량으로 대별된다. 이와 같은 차량용 연료는 외부에서 유입되는 공기와 적정비율로 혼합된 뒤, 엔진의 실린더내에 분사되어 점화 폭발됨으로써 차량의 운행에 필요한 동력을 발생시키게 된다.

이에 따라 차량의 흡기계통에는 도 1에 도시한 바와 같이, 외부에서 유입된 공기를 필터링하여 그에 포함된 이물질은 제거하나 뒤 순수 공기만을 엔진(E)으로 공급하기 위한 에어클리너(C)가 구비된다. 이 에어클리너(C)의 입구는 외부공기가 흡입되는 에어덕트(D)와 연결되고, 출구는 연료와 공기를 혼합시키는 기화기에 에어호스(H)를 통해 연결된다.

한편, 엔진(E)은 통상 혼합기를 "흡입→압축→팽창(폭발)→배기" 시키는 4사이클로 구동되며, 이론적으로는 연료의 폭발이 엔진(E)의 실린더내에서만 이루어져야 함은 물론 완전히 연소된 뒤에 배기되어야 한다. 그러나, 실질적으로는 여러 가지 요인들에 의해 연료가 완전히 연소되지 않은 상태로 배기되어 배기매니폴드내에서 후폭발이 야기되기도 하며, 간간이 흡기쪽에서도 오점화에 의해 조기 폭발이 일어나는 이른 바 역화(back fire)현상이 발생하기도 한다.

이러한 역화현상은 점화시기와 화염전파속도, 연료의 발화점 이상으로의 온도상승, 흡·배기 밸브의 오버랩(over lap), 흡·배기 부압의 동등 및 점화시의 과전류 등 여러 가지 요인이 단독 또는 복합적으로 작용하여 발생하는 것으로 알려져 있는데, 가솔린이나 디젤을 사용하는 차량에서는 그 발생빈도와 폭발력이 미미하여 주변의 흡기계통에 별다른 영향을 주지 않는다. 그러나, LPG 차량의 경우는 연료의 특성상 흡기측 역화에 의한 폭발 압력이 상당히 높아 흡기계통쪽으로 고압의 배기가스가 역류함으로써 특히 플라스틱으로 이루어진 에어클리너(C)를 파손시키게 되며, 이로 인해 순간적으로 다량의 공기가 유입되어 운행중 엔진정지 등 매우 위험한 상황이 초래될 수 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위한 일환으로 스틸 에어클리너를 사용하기도 하나, 플라스틱 에어클리너(C)에 비해 수배에 달하는 고가이므로 경제성이 떨어질 뿐만 아니라 역화시 에어클리너(C) 대신 에어호스(H) 등 주변 부품에 손상을 유발할 수 있어 적절한 대응책이 될 수 없었다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점들을 감안하여 창안된 것으로서, LPG 차량에 있어서 엔진의 흡기측에서 발생된 역화로 인해 그 흡기계통이 파손되는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 차량의 에어클리너를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 그 바디를 스틸이 아닌 플라스틱으로 구성하면서도 엔진의 흡기측 역화에 의한 파손을 방지할 수 있는 차량의 에어클리너를 제공하는 것이다.

도 1은 차량의 흡기계통을 개략적으로 보인 부분절단 측면도,

도 2는 본 발명에 의한 가스차량용 에어클리너를 나타낸 단면도,

도 3은 도 2의 Ⅲ을 따라 취한 분리 사시도,

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 작동을 나타낸 단면도들이다.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

E: 엔진 C: 에어클리너

10: 에어클리너 바디 11: (에어클리너 바디의) 하부 케이스

17: (하부케이스의) 배기구멍 20: 에어필터

30: 압력배출밸브 31: 밸브시트

32: 가이드 로드 33: 코일스프링

35: 시일재 36: (시일재의) 결합채널

E: 엔진 C: 에어클리너

이와 같은 목적들을 달성하기 위해 본 발명에 의한 차량의 에어클리너는, 압력배출용 배기구멍을 갖는 에어클리너 바디; 이 에어클리너 바디의 배기구멍에 설치되어 그를 차폐하며, 엔진의 흡기계통 내부가 일정압력 이상일 경우 배기구멍을 개방시켜 그 초과압력을 외부로 배출시키는 압력배출밸브;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명의 한 바람직한 특징에 의하면, 압력배출밸브가, 에어클리너 바디의 배기구멍을 외측에서 차폐시키는 밸브시트(valve sheet)와, 이 밸브시트의 주변부에 설치되어 에어클리너 바디를 관통하는 복수의 가이드로드(guide rod)와, 이 가이드로드에 설치되어 밸브시트를 그 폐쇄방향으로 탄성바이어스(elastic bias) 시키는 코일스프링으로 이루어져, 흡기계통내에 발생되는 과압에 의해 작동된다.

이에 따라 본 발명은, 엔진의 흡기측에서 역화현상이 발생되더라도 그 폭발 압력이 에어클리너의 배기구멍을 통해 신속히 외부로 배출되어 흡기계통의 파손이 효과적으로 방지됨은 물론 에어클리너 바디를 플라스틱으로 구성할 수 있게 되므로 차량의 신뢰성과 경제성 및 운행의 안전성 향상 등에 큰 효과를 발휘하게 된다.

이와 같은 본 발명의 구체적 특징과 다른 이점들은 첨부된 도면을 참조한 이하의 바람직한 실시예의 설명으로 더욱 명확해질 것이다.

도 2 및 도 3에서, 본 발명에 의한 차량용 에어클리너(C)는 플라스틱으로 이루어진 바디(10)와, 이 바디(10)의 내부에 수용되어 흡입된 외부공기중의 이물질을 걸러주는 에어필터(20) 및 바디(10)의 한쪽에 설치되어 그 내부압력이 일정압력 이상일 경우 초과압력을 외부로 배출시키기 위한 압력배출밸브(30)로 구성된다.

바디(10)는 내부에 에어필터(20)가 장착되는 하부 케이스(11)와, 이 하부 케이스(11)의 개구를 차폐시키는 상부 커버(12)로 구성되고, 양자는 볼트(13) 또는 클립에 의해 상호 분리 가능하도록 체결된다. 하부 케이스(11)는 그 주면 한쪽에 니플(nipple:14)을 구비하여 외부공기를 흡입하는 에어덕트(D)와 연결된다. 그리고 상부 커버(12)는 주면에 니플(15)을 구비하여 에어호스(H)를 통해 기화기에 연결된다. 한편, 하부 케이스(11)의 바닥면(16)에는 에어클리너(C), 즉 엔진의 흡기계통 내부가 일정압력 이상일 경우 그 초과압력을 외부로 배출시키기 위한 배기구멍(17)이 형성되고, 이 배기구멍(17)의 둘레에는 후술하는 압력배출밸브(30)의 가이드로드(32)들이 각각 이동 가능하게 관통 결합되는 복수의 결합구멍(18)들이 동일 각도 간격으로 배열 형성된다.

압력배출밸브(30)는 흡기계통내에 형성된 과압을 외부로 배출시킬 수만 있으면 어떠한 형태라도 좋은 바, 여러 가지 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어 별도로 도시하지는 않았으나, 압력배출밸브를 솔레노이드 밸브로 구성하고, 흡기계통내의 압력을 감지하는 압력센서를 함께 구비하여 이 압력센서의 신호에 따라 솔레노이드 밸브가 작동함으로써 배기구멍(17)을 개방하도록 구성할 수 있다. 그러나, 이 경우 밸브의 구성이 복잡해짐은 물론 에어클리너의 단가 상승이 불가피한 바, 흡기계통내에 형성된 과압에 의해 작동하는 것이 바람직할 것이다.

이를 위해 본 발명에 의한 에어클리너(C)의 압력배출밸브(30)는 도시된 바와 같이, 하부 케이스(11)의 바닥면(16)에 외측에서 접촉하는 원반상의 밸브시트(31)와, 이 밸브시트(31)의 주변부에 그 중심방향으로 장착되어 하부 케이스(11)의 대응하는 결합구멍(18)들을 관통하도록 끼워지는 복수의 가이드로드(32) 및 각 가이드로드(32)에 결합되어 밸브시트(31)를 그 폐쇄방향으로 탄성바이어스 시키는 코일스프링(33)으로 구성된다. 각 가이드로드(32)의 자유단에는 코일스프링(33)들을 지지하기 위한 캡(34)이 나사결합된다. 그리고, 밸브시트(31)의 가장자리에는 하부 케이스(11)의 배기구멍(17)을 확실히 밀폐시키기 위한 시일(seal)재(35)가 함께 구비되는데, 이 시일재(35)는 밸브시트(31)의 가장자리부를 삽입할 수 있도록 내주에 결합채널(36)을 갖는 링형의 고무재로 이루어진다.

여기서, 흡기계통의 내부에 발생되는 과압은 엔진의 흡기측에서 발생된 역화에 의한 폭발 압력으로 야기될 수 있으며, 이에 따라 본 발명의 에어클리너(C)는 주로 LPG를 연료로 사용하는 가스차량에 특히 적합하다.

다음, 이와 같이 구성된 본 발명에 의한 에어클리너(C)의 작동을 도 4를 병행하여 설명하기로 한다.

도 4a는 에어클리너(C), 즉 엔진의 흡기계통 내부압력이 설정값 이하인 경우로서, 압력배출밸브(30)가 닫혀 에어클리너 바디(10)의 배기구멍(17)을 폐쇄시킨 상태이다. 이 때에는 흡기계통내의 압력이 설정값 이하이므로 압력배출밸브(30)의 밸브시트(31)가 코일스프링(33)의 탄성에 의해 하부 케이스(11)의 저면에 강하게 접촉하여 에어클리너 바디(10)의 배기구멍(17)을 밀폐시키게 되는데, 밸브시트(31)의 가장자리에는 고무로 이루어진 시일재(35)가 구비되어 있는 바, 밸브시트(31)가 하부 케이스(11)의 저면에 균일하게 밀착됨으로써 배기구멍(17)을 확실히 밀폐시키게 된다.

이 상태에서, 여러 가지 요인에 의해 엔진의 흡기측에 역화현상이 발생하게 되면, 그 폭발에 의한 배기가스가 에어클리너(C) 쪽으로 순식간에 역류하게 됨과 동시에 흡기계통의 내부압력이 크게 상승하게 된다. 그러면, 이 역화 압력이 압력배출밸브(30)의 밸브시트(31)에 작용하게 되고, 이와 동시에 도 4b에 도시한 바와 같이 밸브시트(31)가 코일스프링(33)들을 압축시키면서 열려 에어클리너(C)의 배기구멍(17)을 개방시키게 된다. 이에 따라 역화현상에 의한 흡기계통내의 과압과 배기가스가 에어클리너 바디(10)의 배기구멍(17)을 통해 외부로 신속히 배출된다.

그러므로 종래와 같이 엔진의 흡기측 역화에 의한 흡기계통, 특히 플라스틱으로 이루어진 에어클리너(C)의 파손이 효과적으로 방지된다.

한편, 흡기계통내의 과압과 배기가스가 에어클리너 바디(10)의 배기구멍(17)을 통해 모두 배출되고 나면, 도 4a와 같이 압력배출밸브(30)의 코일스프링(33)들의 복원탄성에 의해 그 밸브시트(31)가 초기위치로 복귀하여 에어클리너 바디(10)의 배기구멍(17)을 폐쇄시키게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 특히 LPG 차량에서 엔진의 흡기측에서 역화현상이 발생됨과 동시에 그 압력에 의해 에어클리너의 압력배출밸브가 개방되어 역화에 의한 폭발 압력과 배기가스를 에어클리너의 배기구멍을 통해 신속히 외부로 배출시킬 수 있게 된다. 이에 따라 종래와 같은 흡기계통의 파손이 효과적으로 방지됨은 물론 에어클리너 바디를 저가의 플라스틱으로 구성할 수 있게 된다.

따라서 본 발명은, 차량의 신뢰성과 경제성 및 운행의 안전성 등을 크게 향상시키는 매우 우수한 효과가 있다.

Claims (4)

1. 흡입공기를 여과하는 에어필터를 내부에 수용하여 에어덕트 및 기화기와 각각 연결되는 차량용 에어클리너에 있어서,

   압력배출용 배기구멍을 갖는 에어클리너 바디;

   상기 에어클리너 바디의 배기구멍에 설치되어 그를 차폐하며, 엔진의 흡기계통 내부가 일정압력 이상일 경우 상기 배기구멍을 개방시켜 그 초과압력을 외부로 배출시키는 압력배출밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 에어클리너.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 압력배출밸브가,

   상기 에어클리너 바디의 배기구멍을 외측에서 차폐시키는 밸브시트와, 이 밸브시트의 주변부에 설치되어 상기 에어클리너 바디를 관통하는 복수의 가이드로드와, 이 가이드로드에 설치되어 상기 밸브시트를 그 폐쇄방향으로 탄성바이어스 시키는 코일스프링으로 이루어져, 흡기계통내의 과압에 의해 작동되는 것을 특징으로 하는 차량용 에어클리너.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 밸브시트의 가장자리에 상기 배기구멍을 밀폐시키기 위한 시일재가 구비된 것을 특징으로 하는 차량용 에어클리너.
4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 흡기계통내의 과압이 엔진의 흡기측 역화현상에 의해 발생된 압력이고, 상기 차량이 LPG를 연료로 사용하는 차량인 것을 특징으로 하는 차량용 에어클리너.