具有内置阀的空气滤清器及其进气系统
相关申请的引证
本申请要求2018年10月22日提交的韩国专利申请号10-2018-0125828的优先权，其全部内容为了所有目的而通过引证的方式结合于此。
技术领域
本发明涉及一种空气滤清器(air cleaner)，特别涉及一种采用具有内置阀的空气滤清器的进气系统，其中，可在空气滤清器内构建外附式性能改进结构。
背景技术
通常，车辆进气系统通过向发动机的燃烧室供应气流来保持发动机性能，并且设置有该进气系统的空气滤清器通过将流向进气系统的环境空气转换成从中过滤异物的进气来防止异物的流入。
空气滤清器通过增加进气流量以适应在高发动机负载条件下变高的所需气流水平，有助于提高车辆的燃料经济性。为此，空气滤清器可包括外附式性能改进结构，该结构包括辅助进气管道、可变阀和排泄阀(或卸载阀或排出阀)。该外附式性能改进结构与空气滤清器结合为围绕空气滤清器的外部(即，空气滤清器壳体)。
作为一个实例，辅助进气管道具有围绕空气滤清器外部的长管结构，并且增加了到空气滤清器内部的环境气流，使得进气流量增加以匹配高发动机负载条件下的所需气流。可变阀设置在辅助进气管道中，并且根据车辆过载状况通过调节阀打开/关闭量来调节辅助进气管道的路径中的气流。排泄阀连接到围绕空气滤清器外部的长软管，并通过由水的自重调节阀的运动来移除聚集在空气滤清器内部的水。
因此，进气系统可防止异物流入采用使用辅助进气管道、可变阀和排泄阀的外附式性能改进结构的空气滤清器中，因此可进一步提高车辆的燃料经济性。
然而，由于使用辅助进气管道、可变阀和排泄阀的外附式性能改进结构，空气滤清器需要以下改进。
首先，从其重量的观点来看，由于辅助进气管道、排泄软管、可变阀和排泄阀，空气滤清器的重量增加。第二，从其尺寸的观点来看，由于辅助进气管道和排泄软管，空气滤清器的外部尺寸扩大。第三，从其制造成本的观点来看，由于辅助进气管道、排泄软管、可变阀和排泄阀的自身成本以及用于密封其连接部分的成本，空气滤清器的制造成本增加。第四，从其复杂性的观点来看，由于辅助进气管道、排泄软管、可变阀和排泄阀，空气滤清器结构变得复杂。
包括在本发明背景技术部分中的信息仅用于增强对本发明的一般背景技术的理解，并且可以不被认为是承认或以任何形式暗示此信息形成本领域技术人员已知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面涉及提供一种空气滤清器及其进气系统，其可通过将管道、软管和阀的功能合并到一个内置阀中并将该内置阀构建在空气滤清器内来克服由于空气滤清器的外附结构而引起的缺点，并且可通过使内置阀的打开和关闭操作随着由诸如发动机动力性能的内部因素引起的发动机负载和由诸如水流入的外部因素引起的浮力而自动化，来更有效地实现发动机输出和燃料经济性以及应对异物流入的性能的提高。
本发明的其他各个方面可通过以下描述来理解，并且参考本发明的实例性实施方式而变得显而易见。此外，对于本发明所属领域的技术人员来说，显然本发明的目的和优点可通过所要求保护的装置及其组合来实现。
根据本发明的各种实例性实施方式，一种空气滤清器可包括：过滤器外壳，其构造为通过内部空间的吸力引入环境空气，环境空气作为去除异物的进气而通过设置在内部空间中的过滤器排出；以及内置阀，其构建在过滤器外壳的内部空间中，并构造为形成用于引入环境空气的环境空气引入路径和与环境空气引入路径分开的附加环境空气引入路径，并打开附加环境空气引入路径，使得当吸力增加时，环境空气通过附加环境空气引入路径流入。
作为本发明的实例性实施方式，环境空气引入路径和附加环境空气引入路径分开地位于过滤器外壳的预定位置中，并且环境空气引入路径在过滤器外壳的侧表面上形成，其中，附加环境空气引入路径在过滤器外壳的下部处形成。
作为本发明的实例性实施方式，内置阀构造为即使通过在过滤器外壳的内部空间中的附加环境空气引入路径周围聚集的水的浮力也可打开附加环境空气引入路径。
作为本发明的实例性实施方式，内置阀可包括：阀固定器，其构造为通过过滤器外壳的内部空间中的开孔形成附加环境空气引入路径；以及球阀，其耦接到阀固定器并构造为接收吸力和浮力。
作为本发明的实例性实施方式，阀固定器构造为在过滤器外壳的内部空间中形成用水填充的储水空间，并且储水空间构造为围绕附加环境空气引入路径。
作为本发明的实例性实施方式，球阀可包括：球，其构造为接收吸力和浮力并上升以打开附加环境空气引入路径；隔离器，其耦接到阀固定器并构造为形成与开孔连通且选择性地由球阻塞的流动孔；以及球引导件，其具有格式框架结构并构造为在约束球并限制球的上升距离时使空气和水通过球引导件。
作为本发明的实例性实施方式，阀固定器和隔离器在插入结构中使用定位环和插入槽彼此耦接，定位环伸出以围绕阀固定器的开孔，插入槽凹进隔离器主体的外周，隔离器的流动孔穿透隔离器主体的外周。
作为本发明的实例性实施方式，阀固定器和球引导件在挂钩结构中使用插入孔和插入端部的挂钩彼此耦接，插入孔在形成围绕阀固定器的开孔的圆周的定位圈上穿透，插入端部的挂钩从球引导件的一侧的端部伸出。挂钩从插入端部的端部向内弯曲，并与定位圈的表面钩接。
作为本发明的实例性实施方式，过滤器外壳可包括通过夹具可拆卸地彼此附接的上壳体和下壳体，环境空气引入路径和附加环境空气引入路径在下壳体中形成。在下壳体中设置用于使环境空气流入环境空气引入路径的进气口，在上壳体中设置用于排出进气的进气流口。
根据本发明的各种实例性实施方式，进气系统可包括空气滤清器，该空气滤清器设置有过滤器外壳和内置阀，过滤器外壳构造为将通过内部空间中的过滤器从进气口引入的环境空气转换成从其去除异物的进气，并将进气从进气流口排出，内置阀构造为通过由于发动机负载的增加而引起的吸力的增加而打开，以通过进气口和另一路径引入环境空气，或者通过聚集在内部空间中的水的浮力而打开，以排出水；环境管道，其连接到进气口并构造为抽吸环境空气；以及进气流管道，其连接到进气流口并构造为将进气运送到连接到发动机的进气歧管。
作为本发明的实例性实施方式，内置阀构建在过滤器外壳的内部空间中，并且用于产生浮力的储水空间在内部空间中的内置阀周围形成。
由于性能改进结构通过内置阀而容纳在应用于根据本发明的实例性实施方式的进气系统的空气滤清器内，所以空气滤清器实现了以下操作和效果。
首先，在发动机负载增加的情况下，通过经由通过发动机负载自动打开而增加气流，并且在空气滤清器内进水的情况下，通过经由通过浮力自动打开而排出水，可能用简单的结构来自动操作内置阀。第二，通过根据空气滤清器的进气阻力减小改善吸入压力性能来改善进气系统的性能，可能改善最大发动机输出。第三，通过改善由于湿气引起的过滤器污染以及空气滤清器的异物分离性能，可能提高过滤器使用寿命。第四，通过删除引起成本大幅增加的辅助进气管道、排泄软管、可变阀和排泄阀，可能大幅降低空气滤清器的制造成本。第五，由于进气系统可以降低的成本实现性能改进，所以可能将进气系统普遍地应用于小型车辆。
本发明的方法和设备具有其他特征和优点，这些特征和优点从结合于此的附图和下面的详细描述中将是显而易见的，或者在附图和下面的详细描述中更详细地阐述，该附图和下面的详细描述一起用于解释本发明的某些原理。
附图说明
图1是示出了根据本发明的实例性实施方式的采用内置阀的空气滤清器的构造的图示。
图2是解释根据本发明的实例性实施方式的空气滤清器的内置阀操作状态的图示。
图3是示出了根据本发明的实例性实施方式的作为内置阀的组成元件的阀固定器的详细构造的图示。
图4是示出了根据本发明的实例性实施方式的作为内置阀的组成元件的球阀的详细构造的图示。
图5是示出了根据本发明的实例性实施方式的球阀的阀固定器和隔离器之间的组装状态的图示。
图6是示出了根据本发明的实例性实施方式的球阀的阀固定器和球引导件之间的组装状态的图示。
图7A和图7B是示出了根据本发明的实例性实施方式的具有采用内置阀应用空气滤清器的进气系统的车辆的实例的图示。
图8是解释在根据本发明的实例性实施方式的空气滤清器的环境空气引入期间执行通过进气管道的环境空气引入和通过内置阀的附加环境空气引入的状态的图示。
可理解，附图并非必须是按比例绘制的，其呈现了说明本发明的基本原理的各种特征的稍微简化的表示。包括在此的本发明的具体设计特征，包括例如具体尺寸、方向、位置和形状，将部分地由特殊预期的应用和使用环境确定。
在这些图中，在附图的几个图中，参考数字表示本发明的相同或等同的部分。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的各种实施方式，其实例在附图中示出并在下面描述。虽然将结合本发明的实例性实施方式来描述本发明，但是将理解，本描述并非旨在将本发明限制于那些实例性实施方式。另一方面，本发明不仅旨在覆盖本发明的实例性实施方式，而且还覆盖各种替代、修改、等同物和其他实施方式，这些都可包括在由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内。
参考图1，空气滤清器1包括过滤器外壳10、过滤器20、进气口30-1、进气流口(intake airflow port)30-2和内置阀40。过滤器外壳10的内部空间通过与在发动机运行条件下增加或减少的发动机负载的强度相适应的吸力而形成气流，并且通过该气流，将通过过滤器20引入的环境空气转换成进气，从该进气中除去异物以将其排出。进气口30-1形成环境空气引入路径，用于将环境空气引入到过滤器外壳10的内部空间。
另一方面，内置阀40形成与环境空气引入路径分开的单独的附加环境空气引入路径，并且当吸力增加时，内置阀40打开附加环境空气引入路径以形成附加环境空气引入路径，用于将环境空气附加地引入到过滤器外壳10的内部空间中。
作为一个实例，过滤器外壳10包括通过夹具10-3可拆卸地彼此附接的上壳体10-1和下壳体10-2。过滤器20位于由上壳体10-1和下壳体10-2形成的内部空间中，以过滤引入的环境空气的异物，并且包括无纺布或滤纸。
作为一个实例，进气口30-1设置在下壳体10-2的外侧以与过滤器外壳10结合，并且连接到管道(例如，指的是图7B的环境管道100-1A)，环境空气流过该管道以将环境空气引入到过滤器外壳10的内部空间。进气流口30-2设置在上壳体10-1的内部空间中以与过滤器外壳10结合，并且连接到管道(例如，指的是图8的进气流管道100-1B)，来自过滤器20的进气(即，通过从环境空气中去除异物而获得的空气)流过该管道。
作为一个实例，内置阀40与下壳体10-2结合，并且位于过滤器外壳10的内部空间中。内置阀40位于下壳体10-2的底面上，并且设置为被下壳体10-2相对于位于下壳体10-2的侧面上的进气口30-1的直角拐角干预。
因此，内置阀40和进气口30-1具有彼此不同的环境空气引入方向和流动方向，并且起作用，使得引入进气口30-1的环境空气和引入内置阀40的环境空气在过滤器外壳10的内部空间中不会彼此严重干扰。
参考图2，内置阀40包括阀固定器50和球阀60。阀固定器50与过滤器外壳10的下壳体10-2一体地形成，并且球阀60组装为使用阀固定器50而与下壳体10-2结合。
球阀60包括球70、隔离器80和球引导件90。如果产生由发动机负载引起的吸力和由水引起的浮力，则球70上升以打开阀固定器50的开孔51-1，而如果吸力和浮力消失，则球70下降以关闭阀的入口。
隔离器80由聚氨酯或橡胶材料制成，并吸收由于球70在其上升运动之后的下降运动而产生的冲击。球引导件90具有格式框架结构，其构造为在限制球70的上升距离时使空气、水和异物穿过球引导件。
参考图2的右上图中的用于附加环境空气引入的内置阀40的操作，由于发动机负载的增加而产生的吸力使得与隔离器80接触的球70上升以与隔离器80隔开，并且环境空气通过阀固定器50(即，图3的开孔51-1)进入下壳体10-2并被引入过滤器外壳10的内部空间中。
另一方面，参考图2的右下方图中的用于排水的内置阀40的操作，由于聚集在下壳体10-2的底面上并填充在过滤器外壳10的内部空间中的阀固定器50周围的水而产生的浮力使得与隔离器80接触的球70上升以与隔离器80隔开，并且水和异物通过阀固定器50(即，图3的开孔51-1)从下壳体10-2的内部空间出来，并排出到过滤器外壳10的外部。
因此，内置阀40通过由于诸如发动机动力性能的内部因素而引起的发动机负载的增加而打开，以将附加环境空气引入到过滤器外壳10的内部空间中，并且通过由于诸如水流入的外部因素而产生的浮力而打开，以将水和异物排出过滤器外壳10。
如上所述，内置阀40可通过自动打开和关闭操作来实现附加环境空气引入，提高发动机输出和燃料经济性，并且更有效地应对异物流入的性能。
图3、图4、图5和图6举例说明了阀固定器50、球70、隔离器80和球引导件90的详细构造以及用于与内置阀40结合的组装结构。
参考图3，阀固定器50包括定位环51、开孔51-1、定位圈53和插入孔55。阀固定器50包括凹陷表面，其低于在过滤器外壳10的下壳体10-2上形成的底面，并且该凹陷表面形成为在其中储存由于过滤器外壳10的内部空间中的湿气而产生的水的空间。
定位环51形成为从底面伸出的圆形边界，以形成在下壳体10-2的底面中穿透的开孔51-1的边界。开孔51-1的直径d设置为适应由于发动机负载的增加而变化的附加气流。
由于定位圈53形成为在围绕定位环51时低于下壳体10-2的底面的凹陷表面，所以定位圈53形成为填充有在过滤器外壳10的下壳体10-2的内部空间中流动或聚集的水的储水空间。在定位圈53中的定位环51的周围以预定间隔形成多个插入孔55。
因此，定位环51用作隔离器80的耦接区域。开孔51-1用作环境空气入口和用于排出水和异物的出口。插入孔55用作球引导件90的耦接区域。
参考图4，球阀60包括球70、隔离器80和球引导件90。
球70是球形，并且像止回阀的球一样操作。
隔离器80由弹性材料制成，呈中空圆柱形，隔离器主体、流动孔83和插入槽85形成于其上。隔离器主体包括由流动孔83穿透的冲击吸收主体81和耦接主体82，并且插入槽85形成为在冲击吸收主体81和耦接主体82的连接区域的外周上凹陷。
作为一个实例，冲击吸收主体81形成座表面，球70容纳在该座表面上，其直径大于在座表面的相对侧延伸的耦接主体82的直径。耦接主体82与冲击吸收主体81结合，其直径小于冲击吸收主体81的直径，并且与冲击吸收主体81形成同心圆。
作为一个实例，流动孔83穿透冲击吸收主体81和耦接主体82，并且与阀固定器50的开孔51-1连通。插入槽85凹陷在耦接主体82的周围，并且阀固定器50的定位环51装配到插入槽85中。
插入槽85的截面形状是
在格式框架主体91、球空间93和插入端部95形成于其上的圆柱形格式框架中，由弹性材料制成球引导件90。
作为一个实例，在格式框架主体(lattice frame body)91上，连接在主体91的上端部和下端部处形成的上环91-1和下环91-2的薄框架以一定间隔设置，因此不能将内部空间和外部空间彼此区分。
在本发明的实例性实施方式中，球引导件90还包括覆盖上环91-1的盖91-3，以防止球70离开球引导件90。
球空间93在容纳球70的格式框架91的内部形成。插入端部95从格架框架主体91的每个框架延伸并从下环91-2(或上环91-1)伸出。
作为一个实例，挂钩95-1具有这样的结构，其中，插入端部95的端部弯曲以向球空间93的内部聚集，并且钩接在阀固定器50的定位圈53中。
插入端部95的数量设置为等于插入槽55的数量。
参考图5，通过将隔离器80插入到阀固定器50中来组装阀固定器50和隔离器80。
作为一个实例，在通过轻微挤压隔离器80的冲击吸收主体81和耦接主体82而引入由弹力引起的变形之后，将插入槽85的
因此，隔离器80使用插入槽85来确保与阀固定器50的稳定固定力，并且隔离器80的流动孔83形成为与阀固定器50的开孔51-1在同一条线上连通。
参考图6，通过将球引导件90插入到阀固定器50中来组装阀固定器50和球引导件90。
作为一个实例，在通过轻微挤压球引导件90的框架主体91和插入端部95而引入由弹力引起的变形之后，将插入端部95插入到阀固定器50的插入孔55中。这样，完成了球引导件90与阀固定器50的组装。
然而，在将球70预先放入球空间93中之后，球引导件90可不与阀固定器50组装。在这种情况中，通过使用由隔离器80的弹力产生的变形而将球70推入到流动孔83中，可将球70插入到球引导件90的球空间93中。
由此，在插入端部95的挂钩95-1钩接在阀固定器50的定位圈53中的状态下，球引导件90确保与阀固定器50的稳定固定力，并且球70可在球引导件90的球空间93中稳定地上升或下降。
因此，内置阀40使用下壳体10-2构建在过滤器外壳10中，并与空气滤清器1以内置方式结合。
另一方面，图7A和图7B以及图8示出了具有采用根据本发明的实例性实施方式的空气滤清器1的进气系统100的车辆200的实例。
参考图7A和图7B，车辆200包括进气系统100，该进气系统100在发动机舱200-1中设置有具有内置阀40的空气滤清器1以及发动机200-2。
作为一个实例，发动机200-2可以是各种类型的发动机中的一种，例如汽油发动机、柴油发动机、LPG发动机和CNG发动机。
作为一个实例，进气系统100设置有连接到发动机200-2的燃烧室的进气歧管100-1，并且进气歧管100-1设置有空气滤清器1，将通过从环境空气中去除异物而获得的进气流供应到空气滤清器1。
作为一个实例，空气滤清器1包括过滤器外壳10、过滤器20、进气口30-1、进气流口30-2和内置阀40。内置阀40与位于过滤器外壳10的内部空间中的下壳体10-2结合，并且以与图1至图6的空气滤清器1相同的方式包括阀固定器50、球70、隔离器80和球引导件90。
然而，用于吸入环境空气的环境管道100-1A连接到进气口30-1，并且用于运送由过滤器20净化的进气的进气流管道100-1B连接到进气流口30-2。因此，与图1至图6的空气滤清器1相比，空气滤清器1经由环境管道100-1A和进气流管道100-1B形成进气系统100。
参考图8，空气滤清器1中的环境空气引入通过由进气口30-1进行的环境空气引入和由内置阀40进行的附加环境空气引入来实现。
作为一个实例，在内置阀40关闭的状态中，通过由于发动机200-2的驱动负载产生的吸力来执行由进气口30-1进行的环境空气引入。因此，在通常对发动机200-2供应环境空气的状态中，执行由进气口30-1进行的环境空气引入。相反，由内置阀40进行的附加环境空气引入是在将更多环境空气供应到发动机200-2的状态中执行的，这是通过在空气滤清器1的内部空间中产生相对强的吸力来实现的，该吸力是由于诸如发动机动力性能的内部因素而通过发动机200-2的驱动负载的增加所引起的。
因此，如果执行内置阀40的附加环境空气引入，则在空气滤清器1的内部空间中产生的强吸力使内置阀40的球70上升，并且将球70和隔离器80转换为分离状态。
由此，隔离器80的流动孔83与阀固定器50的开孔51-1连通，从而空气滤清器1的内部空间和外部空间彼此连通。因此，开孔51-1和流动孔83用作空气路径，以将环境空气从空气滤清器1的外部抽吸到内部空间。
结果，将通过进气口30-1的环境气流和通过内置阀40的附加环境气流供应到空气滤清器1的内部空间中，并且以适应发动机负载的增加的所需气流驱动发动机200-2，以实现燃料经济性的提高以及发动机输出的增加。
如上所述，根据本发明的实例性实施方式的应用于进气系统100的空气滤清器1包括：过滤器外壳10，其构造为将通过设置在内部空间中的过滤器20从进气口30-1引入的环境空气转换成去除了异物的进气，并且从进气流口30-2排出进气；以及内置阀40，其设置在过滤器外壳10的内部空间中，并构造为通过由于发动机负载的增加引起的吸力的增加而打开，以通过进气口30-1和其他路径引入环境空气，或者通过聚集在内部空间中的水的浮力而打开，以排出水。因此，管道、软管和阀结合到内置阀40中，并且内置阀40的打开和关闭操作通过由诸如发动机动力性能的内部因素引起的发动机负载和由诸如水流入的外部因素引起的浮力而自动进行。因此，可大幅提高发动机输出、燃料经济性和应对异物流入的性能。
为了便于解释和精确限定所附权利要求，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“向上”、“向下”、“上”、“下”、“向上”、“向下”、“前”、“后”、“向后”、“内侧”、“外侧”、“向内”、“向外”、“内部”、“外部”、“内”、“外”、“向前”和“向后”用于参考图中显示的这些特征的位置来描述实例性实施方式的特征。还将理解，术语“连接”或其派生词指的是直接连接和间接连接。
为了说明和描述的目的，已经给出了本发明的具体实例性实施方式的上述描述。其并非旨在是穷举的，也不是将本发明限制于所公开的精确形式，并且显然，根据以上教导，许多修改和变化都是可能的。选择和描述实例性实施方式以解释本发明的某些原理及其实际应用，以使本领域技术人员能够制造和利用本发明的各种实例性实施方式及其各种替换和修改。本发明的范围旨在由所附权利要求及其等同物限定。
