KR20020055634A

KR20020055634A - 상용차용 에어클리너

Info

Publication number: KR20020055634A
Application number: KR1020000084830A
Authority: KR
Inventors: 류명석
Original assignee: 이계안; 현대자동차주식회사
Priority date: 2000-12-29
Filing date: 2000-12-29
Publication date: 2002-07-10

Abstract

본 발명은 에어클리너의 공기 유입영역을 제외한 나머지 부분의 내벽을 제거함과 동시에 에어클리너의 내벽과 외벽간의 간격을 변경함으로써 공기가 에어클리너를 거쳐 엔진으로 공급되는 과정에서 발생되는 압력손실을 최대한 감소시켜 엔진성능을 향상시킬 수 있는 상용차용 에어클리너에 관한 것으로, 이 에어클리너는 상기 필터와 상기 원통형 하우징의 외벽 사이에는 원호 형상의 내벽을 형성하되, 이 내벽은 상기 유입파이프를 통해 외부의 공기가 유입되는 부위에만 배치함과 동시에, 이 하우징의 내벽과 하우징의 외벽 사이의 간격이 원주방향을 따라 서로 다르게 형성되어 있는 구조를 지닌다.

Description

상용차용 에어클리너{AIR CLEANER FOR USE IN A DIESEL ENGINE}

본 발명은 상용차용 에어클리너에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 에어클리너의 공기 유입영역을 제외한 나머지 부분의 내벽을 제거함과 동시에 에어클리너의 내벽과 외벽간의 간격을 변경하여 구성한 상용차용 에어클리너에 관한 것이다.

자동차는 형태에 따라서 승용차나, 버스 및 트럭 등으로 분류하지만, 같은 차종이라도 사용하는 연료에 따라서 가솔린을 연료로 사용하는 가솔린 차량이나 디젤을 연료로 사용하는 디젤 차량 및 LPG(Liquefied Petroleum Gas)를 연료로 사용하는 LPG 차량으로 부르기도 한다. 또한, 차량의 사용목적에 따라서 사업목적으로 주로 사용하는 버스나 트럭과 같은 차량을 승용차와 대비하여 상용차라고 부른다.

통상적으로, 디젤엔진을 주로 사용하는 상용차는 연료와 공기가 혼합된 혼합기를 실린더 내로 흡입하는 것이 아니라 1차적으로 외기를 실린더 내로 흡입하여 고압으로 압축한 상태에서 고압의 분사노즐을 통해 연료를 분사토록 하여 착화되도록 함으로써 필요한 동력을 얻는다.

이때, 흡입공기에는 대기중에 포함되어 있는 먼지나 미세한 이물질이 포함되어 있으므로, 실린더 내로 공급할 때에는 이들 먼지나 이물질을 여과시킨 상태로 공급하여야 된다. 만일, 미세한 물질이 실린더 내부로 흡입되고 착화를 시키게 되는 과정에서 실린더의 내벽 상에 부착되고 이 상태에서 피스톤이 그 위를 미끄럼 이동하면, 피스톤 링과 실린더 내벽간의 심한 마모로 인해 엔진의 출력이 저하되고 연료의 소모를 증가시키는 주요 원인이 된다. 이러한 원인을 해결하기 위해 통상 외기의 공기가 실린더로 흡입되는 라인의 중간부위에는 도 1에 도시한 바와 같은 구조의 에어클리너를 설치하여 공기중에 포함되어 있는 먼지나 이물질을 제거한다.

에어클리너의 내부에는 외기가 통과되는 라인의 중간부위에 다수의 미세한 구멍이 형성되어 있는 필터가 구비되어 있어, 먼지나 이물질을 거르게 된다. 즉, 유입파이프(110)와 토출구(120)가 형성되어 있는 하우징(100)의 내에는 다수의 구멍(210)(210a)이 형성된 필터(300)가 내장되어 있으며, 이 필터(300)는 원통형 내벽(210)에 의해 고정 지지되어 있다. 한편, 하우징(100)의 내측으로는 공기의 흐름을 원활히 하기 위한 가이드 베인(130)이 일체로 형성되어 있어, 유입파이프(110)를 통해 하우징(100)내로 유입된 외부의 공기는 가이드 베인(130)을 따라 뒤쪽(토출구의 반대측)으로 흐르면서 필터(300)에 형성되어 있는 다수의 구멍(210)(210a)을 통해 먼지나 이물질이 제거된 상태에서 엔진의 실린더 내로 공급된다.

이러한 구성을 지닌 종래의 상용차용 에어클리너에서는 하우징 내에 필터를 전체적으로 감싸고 있는 원통형의 내벽이 구비되어 있으므로, 이 내벽과 가이드 베인의 형상에 따라서 에어클리너의 압력손실에 큰 영향을 미치게 되며, 압력손실이 큰 경우에는 부압이 상승하여 엔진성능이 저하되는 문제가 있다. 또한, 외기가 흡입구를 통해 하우징의 내측으로 유입이 될 때 공기와의 마찰로 인한 흡입소음이 발생하게 되는데 기관의 저속시는 소음이 작아 차내로 전달이 되지 않으나 고속시에는 부압의 상승으로 강한 흡입소음이 발생되어 뒷좌석에 탑승한 승객에게 심한 불쾌감을 준다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 에어클리너 내의 공기흐름이 원활해지도록 에어클리너의 내부 유로를 변경함으로써, 유로저항을 낮추고 필터의 고유기능인 먼지나 입자상의 이물질을 제거성능을 향상시킴과 동시에 압력손실의 저감으로 엔진의 성능을 향상시키면서 시스템 전체의 저소음화를 실현할 수 있는 상용차용 에어클리너를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 상용차용 에어클리너의 구성을 보인 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 상용차용 에어클리너의 구성을 보인 단면도.

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]

10:에어클리너 12:유입파이프

14:인너 튜브 16:필터

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발의 상용차용 에어클리너는 외부의 공기가 흡입되는 유입파이프 및 흡입공기를 엔진의 실린더로 공급하기 위한 토출구가 구비되어 있으며, 원통형 하우징 내에는 다수의 구멍을 지닌 필터가 내장되는 차량용 에어클리너에 있어서, 상기 필터와 상기 원통형 하우징의 외벽 사이에는 원호 형상의 내벽을 형성하되, 이 내벽은 상기 유입파이프를 통해 외부의 공기가 유입되는 부위에만 배치함과 동시에, 이 하우징의 내벽과 하우징의 외벽 사이의 간격이 원주방향을 따라 서로 다르게 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도 2를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상용차용 에어클리너에 대하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 상용차용 에어클리너의 구성을 보인 단면도로, 도 1에서 설명한 종래의 에어클리너를 횡방향으로 절단하여 나타낸 단면형상이 도시되어 있다.

외부의 공기가 에어클리너를 거쳐 엔진으로 공급되는 과정에서 발생되는 압력손실을 최대한 줄여 엔진성능을 향상시키기 위한 방안으로, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 에어클리너(10)하우징의 내벽(14)을 종래의 원통형 구조에서 대략 1/4원통형의 구조로 변경하였다. 즉, 다수의 구멍(16a)이 형성되어 있는 필터(16) 전체를 감싸고 있는 원통형 구조에서 필터(16)의 일부를 감싸도록 한 1/4원통형 구조의 원호형상으로 구성하였다.

이와 함께, 에어클리너 하우징의 내벽(14)과 외벽(14')간의 간격을 외기의유입량 및 유입지점에 따라 서로 다르게 형성하였다. 즉, 공기의 유입량이 많은 제 2지점(A2)의 하우징의 내벽과 하우징의 외벽 사이의 간격(L2)은 공기의 유입량이 상대적으로 적은 제 1지점(A1)의 하우징의 내벽과 하우징의 외벽 사이의 간격(L1)에 비해서 크게 형성되어 있다.

여기에서, 하우징의 내벽(14)과 외벽(14')간의 간격은 공기의 유입량이 적은 제 1지점(A1)으로부터 상대적으로 공기의 유입량이 많은 제 2지점(A2)으로 갈수록 점차로 증대되는 형상으로 만들어 압력손실을 최대한 감소시켰다. 이때, 하우징의 외벽(14')과 필터(16)간의 간격(L0)은 전체적으로 일정하며 유입 파이프(A0)의 직경에 비해서 제 2지점(A2)과 제 1지점(A1)에서의 하우징의 내벽과 외벽 사이의 간격(L2, L1)이 작게 형성되어 있다.

이러한 구조를 지닌 본 발명의 에어클리너를 장착한 엔진(비교예)과 도 1에서 설명한 종래의 에어클리너를 장착한 엔진(기준예)에서의 부압 및 내구성 시험을 실시하였다. 흡기시스템에 대한 해석방법으로서, 해석 프로그램인 SATR-CD(유동 및 압력분포해석)를 사용하였으며, 실차 CATIA데이터를 격자생성 전용코드인 ICEM(격자형성)에서 정리하여 모델링 한 후에, STAR-CD를 사용하여 3차원 유동 및 압력분포 해석을 실시하였다. 수치해석의 결과는 다음의 표 1에 도시하였다.

구분	기준예	비교예
초기부압	흡기계통:374㎜Aq에어클리너:252㎜Aq	흡기계통:300㎜Aq에어클리너:200㎜Aq
내구성635㎜Aq도달시간	113분	150분 이상

표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 기준예(종래)에 비해서 비교예(본 발명)의 경우, 흡기시스템 및 에어클리너의 초기부압이 감소되어 있으며, 특히 에어클리너에서의 감소율이 높았다. 또한, 내구성면에서도 635㎜Aq 도달시간이 종래에 비해 40분 지연되어 그만큼 내구성이 향상되었음을 알 수 있다. 이와 같이, 흡기시스템의 압력강하 65-75%가 에어클리너에서 일어나므로, 에어클리너에 대한 압력손실을 개선함으로써 엔진 성능을 향상시키는 것이 가능하였으며, 이를 위해서 도 2에 도시한 바와 같이 하우징의 내벽(14)을 대략 86%정도 제거하였다.

이상으로 설명한 본 발명에 의하면, 에어클리너의 공기 유입영역을 제외한 나머지 부분의 내벽을 제거함과 동시에 에어클리너의 내벽과 외벽간의 간격을 변경하였기 때문에, 공기가 에어클리너를 거쳐 엔진으로 공급되는 과정에서 발생되는 압력손실을 최대한 감소시켜 엔진성능을 향상시킬 수 있으며, 하우징 내벽의 감소로 인한 재료비 및 중량을 감소시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims

외부의 공기가 흡입되는 유입파이프 및 흡입공기를 엔진의 실린더로 공급하기 위한 토출구가 구비되어 있으며, 원통형 하우징 내에는 다수의 구멍을 지닌 필터가 내장되는 차량용 에어클리너에 있어서,

상기 필터와 상기 원통형 하우징의 외벽 사이에는 원호 형상의 내벽을 형성하되, 이 내벽은 상기 유입파이프를 통해 외부의 공기가 유입되는 부위에만 배치함과 동시에, 이 하우징의 내벽과 하우징의 외벽 사이의 간격이 원주방향을 따라 서로 다르게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 상용차용 에어클리너.
제 1항에 있어서,

공기의 유입량이 많은 제 2지점(A2)의 하우징의 내벽과 하우징의 외벽 사이의 간격(L2)은 공기의 유입량이 상대적으로 적은 제 1지점(A1)의 하우징의 내벽과 하우징의 외벽 사이의 간격(L1)에 비해서 크게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 상용차용 에어클리너.