KR20160089599A - 차량용 에어클리너 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 에어클리너에 관한 것으로, 상부가 개방되고 일측에 흡기 포트가 형성된 몸체와 상기 몸체의 상부에 마련되고 상기 흡기 포트와 대향하는 타측에 배기 포트가 형성된 커버로 구성된 하우징과, 상기 몸체와 커버 사이에 설치되며 상기 흡기 포트를 통해 유입된 공기 중에 포함된 이물질을 여과시키는 필터유닛 및 상기 하우징의 표면에 마련되는 흡음부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 에어클리너가 개시된다. 이에 따라 하우징에 마련된 흡음부재가 소음을 감쇄시켜 차량의 흡기계에 레조네이터를 생략할 수 있어 엔진룸의 공간 활용도가 향상될 뿐만 아니라 차량의 중량이 감소되어 차량의 연비가 향상되고, 흡기계의 제조 비용이 절감되며 흡기계의 부품수 감소로 조립성이 향상되는 효과가 있다.

Description

차량용 에어클리너{CAR AIR CLEANER}

본 발명은 차량용 에어클리너에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량의 흡기계에 마련되는 에어클리너의 하우징 내부에 흡음부재를 마련하여 소음을 감쇄시킴으로써, 차량의 흡기계에 레조네이터를 생략할 수 있어 엔진룸의 공간 활용도, 차량의 연비, 차량의 조립성을 향상시키며 흡기계의 제조 비용을 절감할 수 있는 차량용 에어클리너에 관한 것이다.

일반적으로 4행정 내연기관은 도 1에 도시된 바와 같이, 제 1 구간은 흡기밸브가 열리는 시점에서 배기밸브가 닫히는 시점까지의 단계로 배기밸브 인근의 압력과 실린더의 연소실 내부 압력이 흡기밸브의 압력보다 높아 그 압력차에 의해 압력변동이 흡기밸브쪽으로 전파되어 흡기소음의 일부를 형성하는 단계이다.

그리고, 제 2 구간은 배기밸브가 닫히는 시점에서 흡기밸브가 최고조로 열리는(Max. Valve Lift)시점 까지의 단계로 피스톤이 하강함에 따라 연소실내에 진공이 형성되고 흡기포트를 통해 혼합기가 흡입되나 혼합기의 관성에 의해 연소실로 흡입된 양 많 큼의 혼합기가 흡기포트에 보충되지 못하여 흡기 포트의 압력이 그 지점의 흡입향정 전체 시간평균보다 낮아 부압이 형성되는 단계이다.

또한, 제 3 구간은 흡기밸브가 최고조로 열리는 시점부터 밸브가 닫힘에 따라 흡기유동의 통로가 좁아지고 흡기포트 부분으로의 혼합기 유입량이 유출량보다 많은 단계로 흡기포트의 압력이 그 지 점의 흡입행정 전체시간 평균보다 높아 정압이 형성되는 단계이다.

그리고, 제 4 구간은 흡기밸브가 닫히는 시점에서 다음 행정(Cycle)의 흡기밸브가 열리는 시점까지의 구간으로서, 앞서 설명한 제 1 내지 3 구간의 과정을 거쳐 형성된 흡기포트의 압력이 흡기계(러너, 서지탱크, 에어클리너, 에어덕트 및 인테이크오르피스)를 통하여 외부로 토출되는 동시에 진행파간의 간섭으로 잔여(Residual)압력 변동이 나타나는 단계로 이루어지게 된다.

이와 같이 차량의 엔진으로 공급되는 혼합기는 외부로부터 유입된 공기가 에어클리너를 통과하면서 여과된 후 연료와 함께 혼합되어 엔진내부의 각 실린더로 유입될 때, 엔진의 행정이 바뀌면서 실린더 내부로의 공기유입이 순간적으로 차단되고 이에 따라, 유입되던 공기가 실린더 혹은 피스톤의 벽면에 부딪치면서 역류됨과 더불어 공기유입에 대한 역 방향으로 압력이 생기면서 맥동파가 발생되어 소음을 유발시키게 된다.

또한, 실린더로 공기를 흡입시키는 흡기밸브의 열고 닫힘에 따른 소음이 흡기계통의 소음을 증폭시키는 요인이 되어 차량의 정숙성을 저하시키는 문제점이 있었다.

이에 따라, 이와 같은 소음을 저감시키기 위해 흡기계를 특정 주파수로 튜닝(Tuning)하기 위해 종래에는 도 2에 도시된 바와 같이 공명식 레조네이터(Resonator)가 흡기계에 설치된다.

즉, 종래의 흡기계는 에어클리너와 이에 연결되어 엔진에 균일하게 공기를 분배하게 되는 흡기 매니폴드사이를 연결하는 흡기포트에 확장관을 형성한 레조네이터가 구비되어, 엔진의 흡/배기행정 및 피스톤의 왕복 운동에 따른 혼합기의 소음중 특정 주파수를 공진시켜 제거하게 된다.

그러나, 상기와 같이 흡기계의 흡기포트에 레조네이터를 설치하게 되면 엔진룸이 복잡해질 뿐만 아니라 레조네이터가 차지하는 부피에 의해 엔진룸의 공간 활용도에 제약이 발생하는 문제가 있다.

KR 20-2013-0003949 A (2013.07.02) KR 10-0965568 B (2010.06.15)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 에어클리너 자체에 소음을 감소시키는 흡음부재를 마련하여 차량의 흡기계로부터 레조네이터를 제거할 수 있어 엔진룸의 공간 활용도를 향상시키며 레조네이터가 차지하는 중량만큼 차량을 경량화시킬 수 있는 차량용 에어클리너를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상으로는, 상부가 개방되고 일측에 흡기 포트가 형성된 몸체와 상기 몸체의 상부에 마련되고 상기 흡기 포트와 대향하는 타측에 배기 포트가 형성된 커버로 구성된 하우징과, 상기 몸체와 커버 사이에 설치되며 상기 흡기 포트를 통해 유입된 공기 중에 포함된 이물질을 여과시키는 필터유닛 및 상기 하우징의 표면에 마련되는 흡음부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 에어클리너에 의해 달성된다.

여기서, 상기 흡음부재는 상기 하우징의 다수의 조각으로 이루어져 상기 하우징의 표면에 마련되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 흡음부재는 그 표면에 요철이 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 흡음부재는 다공질 섬유, 다공질 합성수지 중 어느 하나인 것이 바람직하다.

또한, 상기 흡음부재는 50~500Hz 대역의 소음을 감쇄시키도록 다공의 크기 및 분포가 튜닝되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 하우징은 내측면에 다수의 리브가 형성되고, 상기 리브의 끝단에 상기 흡음부재가 부착되어 하우징의 내측면과 흡음부재 사이에 공극이 형성되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 흡음부재는 상기 몸체의 외측면과 내측면 중 적어도 어느 하나의 표면에 마련되는 몸체측 흡음부재 및 상기 커버의 외측면과 내측면 중 적어도 어느 하나의 표면에 마련되는 커버측 흡음부재를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 차량용 에어클리너에 의하면, 하우징에 흡음부재가 마련되어 소음을 저감시킬 수 있어 흡기계에 별도의 레조네이터를 설치할 필요가 없다.

따라서, 차량의 흡기계에 레조레이터를 생략할 수 있어 엔진룸의 공간 활용도가 향상될 뿐만 아니라 차량의 중량이 감소되어 차량의 연비가 향상된다.

또한, 차량의 흡기계에 레조레이터가 생략되는 만큼 흡기계의 제조 비용이 절감되며 흡기계의 부품수 감소로 조립성이 향상되는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 내연기관의 사이클선도이다.
도 2는 종래 레조네이터가 구비된 흡기시스템을 나타낸 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 차량용 에어클리너를 나타낸 분해 사시도이다.
도 4는 도 3에 따른 차량용 에어클리너의 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 차량용 에어클리너의 다른 실시예를 나타낸 분해 사시도이다.
도 6은 도 5에 따른 차량용 에어클리너의 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 차량용 에어클리너 중 흡음부재의 다른 실시예를 나타낸 사시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 차량용 에어클리너 중 흡음부재의 또 다른 실시예를 나타낸 부분 단면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 차량용 에어클리너 중 하우징의 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 차량용 에어클리너를 나타낸 분해 사시도이고, 도 4는 도 3에 따른 차량용 에어클리너의 단면도이다.

도면을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 차량용 에어클리너는 차량의 흡기계에 설치되어 엔진으로 공급되는 공기 중에 포함된 이물질을 여과시키는 것으로 하우징(100)과 필터유닛(200) 및 흡음부재(300)로 구성된다.

부연하자면, 하우징(100)은 상부가 개방되고 일측에 흡기 포트(112)가 형성된 몸체(110)와 몸체(110)의 상부에 마련되고 흡기 포트(112)와 대향하는 타측에 배기 포트(122)가 형성된 커버(120)로 구성된다.

또한, 하우징(100)은 몸체(110)의 상부에 커버(120)가 결합되었을 때 그 내부에 빈 공간을 형성하게 되며, 몸체(110)와 커버(120)가 결합되는 부분에 판상의 필터유닛(200)이 구비되어 몸체(110)의 일측에 형성된 흡기 포트(112)를 통해 유입된 공기가 커버(120)의 타측에 형성된 배기 포트(122)를 통해 배기될 때 필터유닛(200)을 통과하면서 공기중에 포함된 이물질을 여과시켜 깨끗한 공기를 엔진에 공급하게 된다.

특히, 상기와 같은 몸체(110)와 커버(120)로 이루어진 하우징(100)에는 하우징(100) 내부로 유입된 공기의 이동에 따라 발생하는 소음을 감쇄시키는 흡음부재(300)가 마련되는데, 흡음부재(300)는 몸체(110)의 내측면에 부합하는 형상을 갖는 몸체측 흡음부재(300a)와 커버(120)의 내측면에 부합하는 형상을 갖는 커버측 흡음부재(300b)로 구성된다.

이때, 몸체측 흡음부재(300a)는 몸체(110)의 내측면에 부합하는 형상을 갖되 몸체(110)의 일측에 형성된 흡기 포트(112)를 통해 공기가 유입될 때 공기의 유입을 방해하지 않도록 몸체측 흡음부재(300a)는 흡기 포트(112)와 대면하는 부분이 개방된 구조를 갖는다.

또한, 커버측 흡음부재(300b)는 커버(120)의 내측면에 부합하는 형상을 갖되 커버(120)의 타측에 형성된 배기 포트(122)를 통해 공기가 배기될 때 공기의 배기를 방해하지 않도록 커버측 흡음부재(300b)는 배기 포트(122)와 대면하는 부분이 개방된 구조를 갖는다.

이렇게 하우징(100)의 내측에 마련되는 흡음부재(300)는 바람직하게 다공질 섬유, 다공질 합성수지 중 어느 하나로 이루어지는데, 예를 들어 흡음부재(300)는 울(Wool)이나 면직물과 같은 섬유 또는 우레탄과 같은 합성수지로 이루어진다.

특히, 이와 같이 섬유, 합성수지로 흡음부재(300)가 이루어질 때 흡음효과가 우수한 포러스(Porous) 또는 마이크로포러스(Microporous)로 형성되어 하우징(100)의 내부에서 발생하는 소음을 감쇄시키게 된다.

또한, 흡음부재(300)가 다공질의 섬유 또는 다공질의 합성수지로 형성될 때 특정 주파수(50~500Hz) 대역의 소음을 감쇄시킬 수 있도록 다공의 크기 또는 다공의 분포를 튜닝(Tuning)하여 하우징(100)에 흡음부재가 마련될 때 소음이 발생하는 부분에 다공이 튜닝된 부분이 집중되어 형성될 수 있다.

이러한 흡음부재(300)는 몸체(110)와 커버(120)의 내측면에 각각 구비될 때 흡음부재(300)가 움직이지 않도록 스태킹(Stacking)에 의해 고정되거나 또는 초음파에 의한 열융착에 의해 몸체(110)와 커버(120)의 내측면에 각각 고정될 수도 있다.

또한, 흡음부재(300)는 도 3에 도시된 바와 같이 몸체(110)의 내측면과 커버(120)의 내측면에 부합하는 형상을 갖는 일체로 형성될 수도 있지만 경우에 따라서는 도 7에 도시된 바와 같이 흡음부재(300)가 다수의 조각으로 이루어져 몸체(110)와 커버(120)의 내측면에 고정될 수도 있을 것이다.

이와 같이 다수의 조각으로 흡음부재(300)가 이루어져 몸체(110) 또는 커버(120)의 내측면에 고정될 때 소음 발생이 많은 부분에 대하여 여러 조각의 흡음부재(300)를 적층시켜 소음 감쇄를 더욱 향상시킬 수도 있다.

또한, 경우에 따라서는 도 8에 도시된 바와 같이 흡음부재(300)는 다공질 섬유 또는 다공질 합성수지로 이루어지고 그 표면에 다수의 요철(310)이 반복 형성되는 구조로 형성되어 소음을 감쇄시킬 수도 있을 것이다.

또한, 경우에 따라서는 도 9에 도시된 바와 같이 하우징(100)의 내측면 즉, 몸체(110)의 내측면과 커버(120)의 내측면에 다수의 리브(130)가 돌출 형성되고, 상기 리브(130)의 끝단에 흡음부재(300)가 부착되어 하우징(100)의 내측면과 흡음부재(300) 사이에 공극이 형성되는 구조로 형성될 수도 있다.

이와 같이 하우징(100)의 내측면에 흡음부재(300)가 형성되면 하우징(100)에서 발생하는 소음이 흡음부재(300)에 흡음되고 하우징(100)의 벽멱에 차음되면서 소음을 저감시킬 수 있어 흡기계에 별도의 레조네이터가 설치되지 않아도 소음을 저감시킬 수 있다.

따라서, 본 발명은 차량의 흡기계에 레조레이터를 생략할 수 있어 엔진룸의 공간 활용도가 향상될 뿐만 아니라 차량의 중량이 감소되어 차량의 연비가 향상되고, 흡기계의 제조 비용이 절감되며 흡기계의 부품수 감소로 조립성이 향상되는 효과가 있다.

한편, 본 발명은 앞서 설명한 실시예로 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 그러한 수정 및 변형이 가해진 것도 본 발명의 기술적 사상에 속하는 것으로 보아야 한다.

예를 들어, 도 3 및 도 4에서는 흡음부재(300)가 하우징(100)의 내측면 즉, 몸체(110)의 내측면과 커버(120)의 내측면에 마련되는 것으로 설명하고 있지만, 도 5 및 도 6에서 도시된 바와 같이 흡음부재(300)가 몸체(110)의 외측면과 커버(120)의 외측면에 마련되거나 또는 몸체(110)와 커버(120)의 외측면 및 내측면 모두에 마련될 수도 있으며 경우에 따라서는 흡음부재(300)가 몸체(110)와 커버(120) 중 어느 하나에 마련될 수도 있다.

100 : 하우징 110 : 몸체
112 : 흡기 포트 120 : 커버
122 : 배기 포트 130 : 리브
200 : 필터유닛 300 : 흡음부재
300a : 몸체측 흡음부재 300b : 커버측 흡음부재
310 : 요철

Claims (4)

1. 상부가 개방되고 일측에 흡기 포트가 형성된 몸체와 상기 몸체의 상부에 마련되고 상기 흡기 포트와 대향하는 타측에 배기 포트가 형성된 커버로 구성된 하우징;
   상기 몸체와 커버 사이에 설치되며 상기 흡기 포트를 통해 유입된 공기 중에 포함된 이물질을 여과시키는 필터유닛; 및
   상기 하우징의 표면에 마련되는 흡음부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 에어클리너.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 흡음부재는 상기 하우징의 다수의 조각으로 이루어져 상기 하우징의 표면에 마련되는 것을 특징으로 하는 차량용 에어클리너.
   
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 흡음부재는 다공질 섬유, 다공질 합성수지 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 차량용 에어클리너.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 흡음부재는
   상기 몸체의 외측면과 내측면 중 적어도 어느 하나의 표면에 마련되는 몸체측 흡음부재; 및
   상기 커버의 외측면과 내측면 중 적어도 어느 하나의 표면에 마련되는 커버측 흡음부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 에어클리너.

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