KR20020032474A - 자동차의 흡기장치 - Google Patents

Abstract

흡기를 냉각하여 연소실에 공급함으로써 연비 및 출력향상에 유리하도록 개선된 자동차의 흡기장치에 대해 개시한다. 이 장치는 외기의 흡입입구인 흡입파이프(31)와, 흡입된 외기로부터 이물질을 제거하고 흡기소음을 경감시키는 에어크리너(40)와, 흡기통로(32)를 경유하는 흡입된 공기를 냉각시키는 냉각부(50)와, 냉각된 공기와 혼합되는 연료를 각 연소실로 분배하는 흡기매니폴드(60)를 구비하고, 냉각부(50)에는 흡기통로(32)상에 마련되는 흡열부블럭(81)과, 흡기통로(32) 외측에 마련되는 발열부블럭(82)과, 흡열부블럭(81)과 발열부블럭(82) 사이에 마련되는 반도체소자(83)로 이루어지는 열전소자(80)가 구비된다. 열전소자(80)는 반도체소자(83)에 전원을 인가함에 따라 흡열부블럭(81)에서는 흡열되고 발열부블럭(82)에서는 발열된다. 열전소자(80)에 전원을 인가하는 전원공급부는 자동차의 배터리일 수 있다. 또한, 흡열부블럭(81)의 외주면에는 흡기가 경유하는 다수의 냉각휜(84)이 형성되어 있다. 이와 같은 자동차의 흡기장치는 흡입되는 외기를 냉각시킨 상태에서 즉, 공기밀도를 상승시켜 산소량을 증대시킨 상태에서 엔진의 연소실에 공급함으로써 엔진의 출력 및 연비향상에 유리하다.

Description

자동차의 흡기장치{Intake air system}

본 발명은 열전반도체를 이용한 자동차의 흡기장치에 관한 것으로써, 더욱상세하게는 다수의 냉각핀이 형성된 열전반도체의 냉각씽크에 흡기가 경유하도록 하여 흡기를 냉각하여 연소실에 공급하도록 함으로써 자동차의 출력과 연비가 향상되도록 한 자동차의 흡기장치에 관한 것이다.

통상적으로 엔진의 연소실에는 외부로부터 유입된 공기와 연료탱크로부터 공급되는 연료가 기화기에서 적절한 비율로 혼합되어 공급된다. 이와 같이 공급된 혼합기는 압축행정에서 점화되어 폭발함으로써 출력을 생성하게 한다.

한편, 흡입되는 공기중의 산소량은 엔진출력의 변수로서 작용하게 된다. 즉, 흡기온도가 높으면 밀도가 낮아져서 산소량이 저하되므로 출력이 저하되고 또한, 높은 출력을 얻기 위해서는 연료공급이 과다하게 이루어지게 되므로 연비가 저하된다.

이를 위해서 한국실용신안등록출원 제1997-0039075호에는 자동차의 냉방장치를 이용하여 흡기를 냉각시키도록 한 흡기냉각장치가 개시되어 있다. 이는 도 1에 도시된 바와 같이, 스노클(snorkel;3)을 통해 흡입되는 공기를 여과시키는 에어클리너(4)와, 이 에어클리너(4)에 흡기호스(5)로 연통되어 흡기의 유량을 조절하게 되는 스로틀밸브가 구비된 스로틀바디(6) 및 흡입공기를 흡기매니폴드를 거쳐 각 실린더로 분배하게 되는 서지탱크(7)로 구성되는 흡기장치와 ; 냉매가스를 고온고압의 가스상태로 만드는 압축기(8)와, 이 압축기(8)를 거쳐온 냉매를 액화시키는 응축기(9) 및, 고압 액상의 냉매를 팽창시켜 저온/저압의 안개상태로 만드는 팽창밸브(10)와, 이 팽창밸브(10)에 고압파이프(12)로 연결되어 안개상태의 냉매를 다시 가스상태의 냉매로 만들면서 냉기를 방출하고 나서 냉매를 다시 저압호스(13)를통해 상기 압축기(8)로 보내게 되는 증발기(11)로 구성되는 냉방장치를 구비한다.

또한, 상기 고압파이프(12)에서 분기된 냉각파이프(1)를 상기 스노클(3)을 경유하도록 한 다음 저압호스(13)에 연결한 구조로 되어 있다.

이와 같은 자동차의 흡기냉각장치는 고압파이프(12)내를 흐르는 저온/저압의 냉매 일부가 냉각파이프(1)를 경유토록 하여 흡기를 냉각시키도록 한다.

그러나 이와 같은 흡기냉각장치는 다음과 같은 문제점을 가진다.

첫째, 압축기,응축기 및 증발기등의 냉방장치가 요구되므로 구조가 복잡하다.

둘째, 냉방장치의 냉매 일부를 흡기냉각에 이용함으로써 냉방장치의 성능이 저하될 염려가 있다.

세째, 에어컨과 같이 이미 설치된 냉방장치에는 흡기냉각을 위한 냉각파이프(1)의 설치가 번거롭다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로써, 다음과 같은 목적을 가진다.

첫째, 흡기의 온도를 냉각시킴으로써 출력 및 연비가 향상되도록 한 자동차의 흡기장치를 제공하는 데 있다.

둘째, 구조가 간단하고 흡기유니트에 간편하게 설치가 가능하도록 개량된 자동차의 흡기장치를 제공하는 데 있다.

세째, 에어컨등 자동차의 설비성능을 저하시키지 아니하고 흡기를 냉각시킬수 있도록 한 자동차의 흡기장치를 제공하는 데 있다.

도 1은 종래 흡기냉각장치를 나타낸 개략도,

도 2는 통상의 열전소자를 나타낸 개략도,

도 3은 본 발명 흡기장치의 개략 블럭도,

도 4는 도 3의 요부 단면도,

도 5는 본 발명 흡기장치에 채용되는 열전소자를 나타낸 개략 사시도,

도 6은 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 개략도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

31...흡입파이프32...흡기통로

40...에어크리너80...열전소자

81...발열부블럭82...흡열부블럭

84...흡열휜90...순환펌프

95...라디에이터

상기 목적을 달성하는 본 발명은 흡입되는 외기로부터 이물질을 여과시키는 에어크리너와, 흡기통로를 경유한 여과된 외기를 연소실에 공급하는 흡기매니폴드를 구비하는 자동차의 흡기장치에 있어서,

상기 흡기통로 내에 마련되는 흡열부블럭과, 상기 흡기통로 외측에 마련되는 발열부블럭과, 상기 흡열부블럭과 발열부블럭 사이에 마련되는 반도체소자로 이루어지며, 상기 반도체소자에 전원을 인가함에 따라 상기 흡열부블럭에서는 흡열되고 상기 발열부블럭에서는 발열되는 열전소자와;

상기 열전소자에 전원을 인가하는 전원공급부;가 구비된 것을 특징으로 한다.

상기 흡열부블럭의 외주면에는 상기 흡기가 경유하는 냉각휜이 더 구비되어서, 흡기의 냉각효율이 향상되도록 되어 있다.

또한, 상기 열전소자의 발열부블럭에 냉각수가 순환되는 냉각수통로가 형성되고, 상기 냉각수통로에 냉각수를 공급하는 순환펌프와, 상기 발열부를 순환한 가온된 냉각수를 냉각시키는 라이에이터를 구비하여서, 열전소자의 발열부를 냉각시켜 엔진룸의 고열화가 방지되도록 되어 있다.

또한, 상기 열전소자가 설치되는 흡기통로의 외주면에는 외기의 접촉을 차단시키도록 단열재가 감싸진다.

또한, 상기 열전소자의 흡열부블럭은 냉각수가 순환되는 냉각수통로가 형성되고, 상기 냉각수통로와 연결되어 상기 흡기통로상에 마련되는 제2라디에이터와, 상기 냉각수를 순환시키는 순환펌프를 구비하여서, 흡기를 수냉식으로 냉각시킬 수 있다.

상기 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명 자동차의 흡기장치는 흡입되는 외기를 냉각시킨 상태에서 즉, 공기밀도를 상승시켜 산소량을 증대시킨 상태에서 엔진의 연소실에 공급함으로써 엔진의 출력 및 연비향상에 유리하다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명 자동차의 흡기장치는 유입되는 외기(外氣)를 냉각시켜 엔진의 연소실에 공급시킨다. 냉각된 외기는 밀도가 상승됨으로써 공기중 산소량이 증대되어 엔진의 출력 및 연비향상에 유리해진다.

본 발명은 이러한 외기의 냉각을 위하여 통상의 열전소자(themalelectric element)가 흡기통로상에 채용된다.

열전소자는 직류전원을 인가할 경우에 냉각 및 발열 현상이 발생하는 펠티어(peltier) 효과를 이용하는 것으로서, 도 2에 도시된 바와 같이 흡열부블럭(21) 및 발열부블럭(22)의 사이에, P형 및 N형의 열전 반도체 소자(23)를 전기적으로 직렬 접합하고, 열적으로는 병렬 형태로 접합한 구조이다.

이러한 열전소자(20)는 단일 칩에서 한쪽 면 즉, 흡열부블럭(21)에서는 냉각 현상이 발생하고, 다른 쪽 면 즉, 발열부블럭(22)에서는 발열 현상이 발생한다.

이하 상기 열전소자(20)를 채용하는 본 발명 흡기장치에 대해 구체적으로 설명한다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 자동차의 흡기유니트는 외기의 흡입입구인 흡입파이프(31)와, 흡입된 외기로부터 이물질을 제거하고 흡기소음을 경감시키는 에어크리너(40)와, 흡기통로(32)를 경유하는 흡입된 공기를 냉각시키는 냉각부(50)와, 냉각된 공기와 혼합되는 연료를 각 연소실로 분배하는 흡기매니폴드(60)를 구비한다.

상기 냉각부(50)에는 흡기통로(32)상에 마련되는 흡열부블럭(81)과, 흡기통로(32) 외측에 마련되는 발열부블럭(82)과, 상기 흡열부블럭(81)과 발열부블럭(82) 사이에 마련되는 반도체소자(83)로 이루어지는 열전소자(80)가 구비된다.

열전소자(80)는 반도체소자(83)에 전원을 인가함에 따라 상기 흡열부블럭(81)에서는 흡열되고 상기 발열부블럭(82)에서는 발열된다. 상기 열전소자(80)에 전원을 인가하는 전원공급부는 자동차의 배터리(미도시)일 수 있다.

또한, 상기 흡열부블럭(81)의 외주면에는 상기 흡기가 경유하는 다수의 냉각휜(84)이 형성되어 있다. 이에따라서 흡기와의 접촉면적을 증대하여 흡기의 냉각효율이 향상되도록 되어 있다.

또한, 상기 열전소자(80)의 발열부블럭(82)에 냉각수가 순환되는 냉각수통로(미도시)가 형성되고, 상기 냉각수통로에 냉각수를 공급하는 순환호스(91) 및 순환펌프(90)와, 상기 발열부블럭(82)을 순환한 가온된 냉각수를 냉각시키는 제1라이에이터(5)를 구비한다. 제1라디에이터(5)는 차량의 전방에 위치되어서 주행시 유입되는 외기에 의해 열교환이 이루어진다.

한편, 상기와 같은 발열부블럭(82)의 냉각시스템은 발열부블럭(82)의 외표면에 다수의 방열핀(미도시)을 형성하여, 자동차의 주행중 외기에 의해서 자연냉각되도록 구성할 수도 있다.

또한, 상기 열전소자(80)가 설치되는 흡기통로(32)의 외주면에는 외기의 접촉을 차단시키도록 단열재(100)가 감싸진다.

한편, 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 도 6을 참조하면, 이는 흡기를 수냉식으로 냉각시킬 수 있도록 된 구조로서 도 4와 동일부호에 대해서는 상기 실시예와 동일한 작동을 하므로 상세한 설명을 생략한다.

즉, 상기 열전소자(80)의 흡열부블럭(81)은 냉각수가 순환되는 냉각수통로(미도시)가 형성되고, 냉각수통로와 연결되어 상기 흡기통로상에 마련되는 제2라디에이터(120)와, 상기 냉각수를 순환시키는 순환펌프(미도시)를 구비한다. 참조번호 121 및 122는 순환펌프(미도시)와 연결되는 냉각수순환파이프이다. 상기 제2라디에이터(120)는 코일형으로 권회되어서 흡기와의 접촉면적을 크게 하였으며, 흡입된 외기가 통과되면서 냉각되게 되어 있다.

상기와 같은 구조를 가지는 본 발명 흡기장치는, 흡입파이프(31)를 통하여 유입되는 외기는 에어크리너(40)를 경유하면서 이물질이 제거되고, 열전소자(80)의 흡열부블럭(81)을 경유하면서 냉각된다.

이때 열전소자(80)는 자동차의 배터리(미도시)로부터 인가되는 전원에 의하여 흡열부블럭(81)에서는 냉각이 이루어지고, 발열부블럭(82)에서는 방열이 이루어진다.

특히, 외기는 흡열부블럭(81)의 다수의 흡열휜(84)을 경유하면서 냉각되게 되며, 열전소자(80)부분의 흡기통로(32)가 단열재(100)에 의하여 감싸지게 되므로 냉열손실이 경감되어 냉각효율이 증진되고, 흡기매니폴드(60)를 통하여 연료와 함께 엔진(70)에 공급된다. 이와 같이 냉각된 외기는 공기밀도가 증진되어 외기중 산소량이 많아지게 됨으로써 출력이 향상되고 연비가 증진되게 된다.

한편, 발열부블럭(82)의 고열은 순환펌프(90)에 의해서 순환되는 냉각수에 의해서 냉각되고, 발열부블럭(82)을 순환하여 가온(加溫)된 냉각수는 라디에이터(95)를 경유하면서 공냉된다.

상술한 바와 같은 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하고 본원의 정신과 범위를 이탈함이 없이 많은 변형을 가하여 실시될 수 있음은 두 말할 것도 없다.

상술한 바와 같은 본 발명 자동차의 흡기장치는 흡입되는 외기를 냉각시킨 상태에서 즉, 공기밀도를 상승시켜 산소량을 증대시킨 상태에서 엔진의 연소실에 공급함으로써 엔진의 출력 및 연비향상에 유리하다.

또한, 열전소자를 흡기통로상에 채용함으로써 설치가 간편하고, 특히 열전소자의 발열부블럭에 다수의 흡열휜을 구성함으로써 외기의 냉각효율을 증대시킨다.

또한, 종래에서와 같이 자동차 에어컨의 냉매파이프를 흡기통로를 경유케 하여 외기를 냉각시킴으로써 소음 및 에어컨성능 저하등의 문제점이 있던 것과는 달리, 전원의 인가에 의해 냉각/발열되는 열전소자를 흡기통로상에 설치가 가능하게되므로 설치가 간편하고 또한 소음 측면에서도 유리하다.

Claims (5)

1. 흡입되는 외기로부터 이물질을 여과시키는 에어크리너와, 흡기통로를 경유한 여과된 외기를 연소실에 공급하는 흡기매니폴드를 구비하는 자동차의 흡기장치에 있어서,

   상기 흡기통로 내에 마련되는 흡열부블럭과, 상기 흡기통로 외측에 마련되는 발열부블럭과, 상기 흡열부블럭과 발열부블럭 사이에 마련되는 반도체소자로 이루어지며, 상기 반도체소자에 전원을 인가함에 따라 상기 흡열부블럭에서는 흡열되고 상기 발열부블럭에서는 발열되는 열전소자와;

   상기 열전소자에 전원을 인가하는 전원공급부;가 구비된 것을 특징으로 하는 자동차의 흡기장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 흡열부블럭의 외주면에 상기 흡기가 경유하는 냉각휜이 더 구비된 것을 특징으로 하는 자동차의 흡기장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 열전소자의 발열부블럭은 냉각수가 순환되는 냉각수통로가 형성되고,

   상기 냉각수통로에 냉각수를 공급하는 순환펌프와,

   상기 발열부블럭을 순환한 가온된 냉각수를 냉각시키는 제1라이에이터를 구비하여 된 것을 특징으로 하는 자동차의 흡기장치.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 열전소자가 설치되는 흡기통로의 외주면에 외기의 접촉을 차단시키는 단열재가 감싸진 것을 특징으로 하는 자동차의 흡기장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 열전소자의 흡열부블럭은 냉각수가 순환되는 냉각수통로가 형성되고,

   상기 냉각수통로와 연결되어 상기 흡기통로상에 마련되는 제2라디에이터와,

   상기 냉각수를 순환시키는 순환펌프를 구비하여 된 것을 특징으로 하는 자동차의 흡기장치.