KR100272760B1 - 자동차의흡기촉진장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내연기관의 효율을 증대시키기 위한 방법에 관한 것으로, 특히 자동차 발진기에서 3상 전원을 인출하여 회전력으로 이용한 자동차의 흡기 촉진 장치에 관한 것이다.

이와 같은 본 발명의 자동차의 흡기 촉진 장치는 스테이터 코일을 구비하여 자동차 밧데리 충전용 전원을 발진하는 충전용 발진기와, 에어 크리너를 통과한 공기를 엔진의 흡입구로 강제 유입시키기 위한 블로워와, 상기 충전용 발진기의 스테이터 코일에서 인출된 3상의 전원에 의해 상기 블로워를 구동하는 3상 모터와, 상기 3상 모터의 출력을 보상하기 위하여 상기 스테이터 코일과 상기 3상 모터 사이에 설치되는 리액턴스 보상회로를 포함하여 구성된 것이다.

Description

자동차의 흡기 촉진 장치{device for promoting inlet of air in autombile}

본 발명은 내연기관의 효율을 증대시키기 위한 방법에 관한 것으로, 특히 자동차 발진기에서 3상 전원을 인출하여 회전력으로 이용한 자동차의 흡기 촉진 장치에 관한 것이다.

일반적으로 내연기관의 효율을 증가시키기 위한 방법에는 여러 가지의 방안이 있겠지만 그 중 하나가 기관의 흡입 공기량을 증가시키는 방법이 있다. 즉, 공기의 유입구에 블로워(blower)를 설치하고 이를 기관의 회전 속도와 동기시켜 풍량(風量)을 조절하는 방법이다.

이와 같은 방법은 여러 가지 방안으로 시도되어 출원이 되어 있는 것으로 알고 있으며, 그 중 종래의 몇가지 방안에 대하여 설명하면 다음과 같다.

첫 번째 방안은 기관의 회전축에서 벨트나 기어들을 이용하여 직접 블로워에 동력을 전달하는 방법이 있다. 이와 같은 방법은 응답속도가 빠르고 풍량이 풍족하다는 장점을 가지고 있다.

두 번째 방안은 별도로 직류 모터를 설치하여 블로워의 동력으로 이용하는 방법이다. 이와 같은 방법은 설치가 용이하다는 장점이 있다.

세 번째 방안은 인버터와 교류 모터를 블로워의 동력으로 이용하는 방법이다. 이와 같은 방법은 수명이 길고, 기관의 속도와 동기시키기 쉽다는 장점을 가지고 있다.

이와 같은 종래의 자동차의 효율을 증대시키기 위한 방법에는 다음과 같은 문제점이 있었다.

첫 번째 방법은 기구의 설치가 어렵고, 고속 회전에 의한 케이블, 기어 등의 동력 전달 기구의 수명이 짧다.

두 번째 방법은 응답속도가 느리고, 고속 회전시 풍량이 부족하여 바이패스 풍로가 불가피하며, 기관의 속도와 블로워를 동기시키기 어렵다.

세 번째 방법은 인버터의 가격이 고가이고, 공간을 많이 차지하므로 신형 자동차와 같이 엔진 룸 내부의 구성이 복잡한 자동차에서는 설치가 어렵다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 설치가 용이하고 저 비용으로 응답성이 좋고 풍량이 풍부한 자동차의 흡기 촉진 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명의 자동차의 흡기 촉진 장치의 회로 구성도

도 2는 본 발명의 자동차 흡기 촉진 장치를 설치한 자동차 엔진 구성도

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 충전용 발진기 2 : 스테이터 코일

3 : 3상 모터 4 : 리액턴스 보상회로

5 : 에어 크리너 6 : 엔진

7 : 흡입구 8 : 블로워

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자동차 흡기 촉진 장치는 스테이터 코일을 구비하여 자동차 밧데리 충전용 전원을 발진하는 충전용 발진기와, 에어 크리너를 통과한 공기를 엔진의 흡입구로 강제 유입시키기 위한 블로워와, 상기 충전용 발진기의 스테이터 코일에서 인출된 3상의 전원에 의해 상기 블로워를 구동하는 3상 모터와, 상기 3상 모터의 출력을 보상하기 위하여 상기 스테이터 코일과 상기 3상 모터 사이에 설치되는 리액턴스 보상회로를 포함하여 구성됨에 그 특징이 있다.

자동차의 밧데리 충전용 발진기는 일반적으로 3상 전기를 발생시킨다. 그리고 정류회로를 이용하여 상기 발진기에서 발진된 전원을 정류하여 직류 전원으로 변환한 다음, 그 전원을 밧데리에 충전시킨다.

그리고, 일반적인 교류 전동기는 주파수에 의하여 회전 속도가 결정되고, 특히 3상 교류 전동기의 경우 회전자계가 확실하여 높은 효율의 동력을 얻을 수 있다.

따라서, 본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여 상기 충전용 발진기에서 3상의 전원을 인출하고, 상기 인출된 전원으로 3상 모터를 구동하여 블로워의 동력으로 이용한 것이다.

이와 같은 본 발명의 자동차 흡기 촉진 장치를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 자동차 흡기 촉진 장치의 회로 구성도이다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 자동차 흡기 촉진 장치는 자동차의 충전용 발진기(1)를 분해하여 스테이터 코일(2)에서 3상의 전원을 인출한다.

그리고 상기 인출된 전원을 블로워 구동용 3상 모터(3)에 연결한다. 이 때, 자동차 엔진이 고속으로 회전할 때에 상기 3상 모터(3)에는 약 1200Hz 정도의 높은 주파수가 발생되고, 이로 인해 상기 3상 모터(3)에 전류가 흐르지 못하는 요인이 되어 회전력을 감소시키게 된다. 따라서 상기 3상 모터(3)의 고속회전시 출력을 보상하기 위하여 스테이터 코일(2)과 상기 블로워 구동용 3상 모터(3) 사이에 리액턴스 보상회로(4)를 설치한다.

여기서, 상기 3상 모터(3)는 12 슬롯의 12V용 3상 교류 전동기를 이용한다.

이와 같은 회로적 구성에 의한 본 발명의 흡기 촉진 장치가 자동차 엔진에 내장된 상태를 도 2에 도시하였다.

즉, 에어 크리너(5)를 통과한 공기가 엔진(6)의 흡입구(7)쪽에 강제적으로 유입되도록 블로워(8)를 설치하고, 상기 도 1에서 설명한 바와 같이 충전용 발진기(1)의 스테이터 코일(2)에서 3상 교류 전원을 인출하여 상기 블로워(8) 구동용 3상 모터(3)에 연결하였다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 자동차 흡기 촉진 장치의 동작은 다음과 같다.

자동차의 악세레이터를 밟으면, 엔진이 고속으로 회전하게 되고 이에 따라 충전용 발진기(1)에서는 주파수와 전압의 변화가 발생하게 된다. 이 때, 3상 모터(3)는 변화된 전압에는 관계없이 변화된 주파수에 의해 회전속도가 조절된다. 즉, 주파수에 비례하여 회전수가 증가하게 된다.

이와 같이 자동차의 엔진 속도가 증가하면 주파수가 증가하고 더불어 블로워(8)를 구동시키는 3상 모터(3)의 속도도 증가하므로 엔진의 고속 회전시에는 더욱 많은 공기가 엔진에 유입되도록 함으로서 출력이 증강된다.

참고로, 엔진의 고속 회전시 주파수가 높아지더라도 리액턴스 보상회로(4)에 의해 3상 모터(3)의 출력을 보상하는 원리를 설명하면 다음과 같다.

일반적으로 코일의 유도 저항(X_L)은 다음 수학식 1에 의해 결정된다.

X_L= 2πfL

여기서, 2π는 각속도(ω)이고, f는 주파수, L은 코일 값이다.

상기 식(1)에서 주파수(f)가 높아지면 코일의 유도성 리액턴스 저항(X_L)이 증가하게 되고 전류가 감소하게 된다.

이 때, 콘덴서(C)와 저항(R)으로 구성된 리액턴스 보상회로(4)를 설치하여 상기 유도성 리액턴스 저항의 증가로 인하여 감소되는 전류를 보상한다.

즉, 콘덴서 저항(Xc)은 수학식 2와 같다

Xc = 1/(2πfc)

여기서, c는 콘덴서 용량이다.

주파수(f)가 높아지면 콘덴서 저항(Xc)은 감소하므로 전류가 잘 흐르게 된다.

따라서 주파수가 높아지더라도 3상 모터(3)에 유기되는 전압은 증가하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 자동차 흡기촉진 장치에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 충전용 발진기에서 3상 전원을 인출하여 블로워를 구동시키므로 자동차 엔진의 회전에 대한 응답성이 우수하다.

둘째, 3상 교류 전동기를 이용하여 블로워를 구동시키므로 강력한 회전력에 의한 충분한 풍량을 얻을 수 있다.

셋째, 동력의 발생과 전달과정이 타 장치를 이용하지 않으므로 설치 공간을 적게 차지하게 된다.

넷째, 별도의 인버터를 사용하지 않고도 3상 모터의 회전 속도를 변화시킬 수 있으므로 제작비가 현저하게 감소된다.

다섯째, 마모 부분이 없으므로 수명이 길다.

여섯째, 벨트나 기어 등을 사용하지 않으므로 설치가 용이하다.

Claims (1)

1. 스테이터 코일을 구비하여 자동차 밧데리 충전용 전원을 발진하는 충전용 발진기와,

   에어 크리너를 통과한 공기를 엔진의 흡입구로 강제 유입시키기 위한 블로워와,

   상기 충전용 발진기의 스테이터 코일에서 인출된 3상의 전원에 의해 상기 블로워를 구동하는 3상 모터와,

   상기 3상 모터의 출력을 보상하기 위하여 상기 스테이터 코일과 상기 3상 모터 사이에 설치되는 리액턴스 보상회로를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 자동차 흡기 촉진 장치.

Images