KR100984237B1 - Turbo charger for hybrid vehicle - Google Patents

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KR100984237B1
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콘티넨탈 오토모티브 시스템 주식회사
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Abstract

하이브리드 차량의 터보 차저가 개시되어 있다. 이러한 본 발명은, 가속 패달 감지부, ISG(integrated start generator), 모터 제어부 및 모터로부터 각각 제공되는 가속 의지 정보, 베터리 정보, 및 회전 속도 정보를 근거로 자동차를 총괄 제어하고, 외부로부터 공급되는 엔진 회전수에 따라 상기 ISG의 구동력을 발생하기 위한 제어 신호 또는 상기 ISG를 발전기로 구동하기 위한 제어 신호를 발생하는 하이브리드 제어 장치; 및 상기 엔진 회전수가 미리 정해진 소정치 이하인 경우 상기 ISG의 구동력을 전달받아 터빈을 회전하여 배기 가스를 외부로 배출하고 상기 엔진 회전수가 상기 소정치를 초과하고 상기 ISG가 발전기로 구동하는 경우 터빈의 회전 속도를 감소하는 터보 차저를 구비하고, 여기서, 상기 터보 차저는, 상기 터빈의 회전축과 상기 ISG의 풀리의 회전축이 결합되도록 설치되어 상기 ISG의 구동력을 상기 터빈으로 전달하는 축을 더 포함하되 여기서, 상기 터빈은 상기 ISG의 구동력을 전달받아 회전하여 실린더에서 배출된 배기 가스를 외부로 배출하도록 구비되는 것을 특징으로 한다. A turbocharger of a hybrid vehicle is disclosed. The present invention, the overall control of the vehicle based on the acceleration determination information, the battery information, and the rotation speed information provided from the acceleration pedal detection unit, the integrated start generator (ISG), the motor control unit and the motor, respectively, the engine supplied from the outside A hybrid control device for generating a control signal for generating a driving force of the ISG or a control signal for driving the ISG with a generator according to the rotation speed; And when the engine speed is less than or equal to a predetermined value, the turbine receives the driving force of the ISG to rotate the turbine to discharge exhaust gas to the outside, and when the engine speed exceeds the predetermined value and the ISG is driven by a generator, the turbine rotates. And a turbocharger for reducing the speed, wherein the turbocharger further includes an axis configured to couple the rotational shaft of the turbine and the rotational shaft of the pulley of the ISG to transfer the driving force of the ISG to the turbine, wherein The turbine is rotated by receiving the driving force of the ISG is characterized in that it is provided to discharge the exhaust gas discharged from the cylinder to the outside.

하이브리드, ISG, 터보차저, 터빈 Hybrid, ISG, Turbocharger, Turbine

Description

하이브리드 자동차의 터보 차저{TURBO CHARGER FOR HYBRID VEHICLE}Turbocharger in hybrid car {TURBO CHARGER FOR HYBRID VEHICLE}

본 발명은 하이브리드 자동차의 터보 차저에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 터보 차저의 터빈을 ISG의 구동력으로 강제 회전시켜 체적 대기 출력 효율을 최대로 증가할 수 있도록 한 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a turbocharger of a hybrid vehicle, and more particularly, to a device for forcibly rotating the turbine of the turbocharger with the driving force of the ISG to maximize the volume atmospheric output efficiency.

일반적으로 자동차의 엔진은 흡기방치를 통하여 공기를 흡입하여 연소실에 인입시킴과 동시에 연료를 분사하여 공기와 연료가 혼합된 혼합기를 점화장치에 의하여 점화 연소시킴으로서 구동력을 발생하는 장치이다. In general, an engine of a vehicle is a device that generates driving power by inhaling air through an intake air inlet, introducing the fuel into a combustion chamber, and simultaneously injecting fuel to ignite and combust a mixture of air and fuel by an ignition device.

그리고 연소된 연소가스는 배기장치를 통하여 외부로 배출이 이루어진다. 상기한 엔진은 피스톤과 실린블록 및 헤드 그리고 상기한 실린더 헤드와 피스톤 사이에 연소실을 설치되는 구조로 이루어진다. The burned combustion gas is discharged to the outside through the exhaust device. The engine has a structure in which a combustion chamber is installed between the piston and the cylinder block and the head and the cylinder head and the piston.

상기한 엔진이 구동력을 얻기 위하여 피스톤이 상하 왕복운동을 하면서 흡입 압축 폭발 배기 과정을 반복하게 된다. 이때 흡입과정에서 피스톤이 하강하는 부압을 이용하여 혼합기 또는 공기를 흡입하고 있으나, 이 부압에 의하여 충분한 혼합기가 인입되지 않게 되어 연료의 소모가 증대되고 따라서 연비가 감소하는 단점이 있게 된다. In order to obtain the driving force of the engine, the piston repeats the suction compression explosion exhaust process while the piston reciprocates up and down. At this time, the suction of the mixer or air by using the negative pressure of the piston descends during the suction process, but the sufficient pressure is not drawn into the mixer by this negative pressure has the disadvantage that the consumption of fuel is increased and thus the fuel economy is reduced.

따라서 체적 대비 출력 효율을 향상시키고자 터보 차저(200)는 도 1에 도시된 바와 같이, 배기가스의 압력을 이용하여 흡기 매니 폴드 내로 유입되는 공기를 압축하여 체적을 증가시켜 실린더 내로 공급토록 하여 출력을 증가시키도록 한 것으로, 제 2 덕트(310)의 유입구측에 압축기(220)가 설치되어 있고, 이 압축기(220)에 고정된 축(210) 단부에 터빈(230)이 고정되어 있다.Therefore, in order to improve the output efficiency relative to the volume, the turbocharger 200 compresses the air flowing into the intake manifold using the pressure of the exhaust gas to increase the volume and supply it to the cylinder as shown in FIG. 1. The compressor 220 is provided on the inlet side of the second duct 310, and the turbine 230 is fixed to the end of the shaft 210 fixed to the compressor 220.

즉, 엔진(100)의 실린더 내부에서 발생된 배기가스가 제 3 덕트(320)를 통과하면서 그 단부에 설치되어 있는 터빈(230)을 회전시키면서 배출된다.That is, the exhaust gas generated inside the cylinder of the engine 100 passes through the third duct 320 and is discharged while rotating the turbine 230 provided at the end thereof.

상기 터빈(230)의 회전으로 축(210)이 회전을 하면서 그 단부에 고정되어 있는 압축기(220)를 가동하여 제 1 덕트(300)를 통해 유입되는 공기를 압축시키게 된다.As the shaft 210 rotates by the rotation of the turbine 230, the compressor 220, which is fixed at an end thereof, is operated to compress the air introduced through the first duct 300.

이 압축된 공기는 제 2 덕트(310)를 경유하여 실린더내로 유입되어 압축한 상태에서 미도시된 노즐로부터 분사되는 연료가 기화되면서 주행에 필요한 동력을 발생시키게 된다.The compressed air is introduced into the cylinder via the second duct 310 to compress the fuel injected from the nozzle (not shown) in the compressed state, thereby generating power necessary for driving.

이러한 일반적인 자동차의 터보 차저는 부스트(boost threshold)를 시작하기 위한 엔진 회전수가 소정치에 도달하여야 한다. 만약 배기 가스의 배출양이 충분하지 아니한 경우 정지되어 있는 터빈(230)을 회전시키기는 어렵고, 운전자의 가속 의지에 따라 엔진 시동 후 터빈(230)이 회전하는데 시간이 걸리는 터보 랙(turbo lag) 현상이 발생하였다. 즉, 상기 엔진 회전수가 소정치 이하의 저속 영역에서는 큰 토오크를 발생하기 어렵고, 고속 영역에서는 터빈이 10,000 rpm- 15,000 rpm 회전 시 압축기(220)가 구동되는데 이보다 높은 20,000 rpm 이상으로 터빈이 회전할 경우 베어링 손상 및 파손 등 내구성이 저하되는 문제점이 있었다. The turbocharger of such a typical vehicle has to reach a predetermined engine speed to start the boost threshold. If the amount of exhaust gas is not sufficient, it is difficult to rotate the turbine 230 that is stopped, and a turbo lag phenomenon that takes time for the turbine 230 to rotate after the engine is started according to the driver's willingness to accelerate. Occurred. That is, it is difficult to generate a large torque in a low speed region where the engine speed is less than a predetermined value, and in the high speed region, when the turbine rotates at 10,000 rpm to 15,000 rpm, the compressor 220 is driven, but when the turbine rotates at a speed higher than 20,000 rpm. There was a problem that the durability is lowered, such as damage and damage to the bearing.

따라서, 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 엔진 회전수가 미리 정해진 소정치 이하의 저속 영역에서 ISG의 구동력에 따라 터빈을 회전시킴으로써, 저속 엔진 회전에도 불구하고 체적 대기 출력 효율을 최대로 증가할 수 있도록 한 하이브리드 자동차의 터보 차저를 제공하고자 함에 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to rotate a turbine in accordance with the driving force of the ISG in a low speed region at which the engine speed is less than a predetermined value, thereby reducing the volume despite the low speed engine rotation. The aim is to provide a turbocharger for a hybrid vehicle that can maximize standby output efficiency.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기술적 과제는,Technical problem according to the present invention for achieving this object is,

가속 패달 감지부, ISG(integrated start generator), 모터 제어부 및 모터로부터 각각 제공되는 가속 의지 정보, 베터리 정보, 및 회전 속도 정보를 근거로 자동차의 총괄 제어하고 외부로부터 공급되는 엔진 회전수에 따라 상기 ISG를 구동하기 위한 제어 신호를 발생하는 각각 발생하는 하이브리드 제어 장치; 및
상기 엔진 회전수가 소정치 이하일 때 상기 ISG의 구동력을 전달받아 터빈을 회전하고, 상기 엔진 회전수가 소정치를 초과할 때 상기 ISG가 발전기로 구동되어 상기 터빈의 회전 속도를 감소하는 터보 차저를 구비하고, The ISG is collectively controlled on the basis of the acceleration pedal detection unit, the integrated start generator (ISG), the motor control unit, and the acceleration determination information, the battery information, and the rotation speed information provided from the motor, respectively, and the ISG according to the engine speed supplied from the outside. A hybrid control device for generating each of the control signals for driving the control unit; And
When the engine speed is less than a predetermined value receives a driving force of the ISG to rotate the turbine, when the engine speed exceeds the predetermined value ISG is driven by a generator having a turbocharger to reduce the rotational speed of the turbine and ,

여기서, 상기 터보 차저는,
상기 터빈의 회전축과 상기 ISG의 풀리의 회전축이 결합되도록 설치되어 상기 ISG의 구동력을 상기 터빈으로 전달하는 축을 더 포함하되 Here, the turbo charger,
The rotary shaft of the turbine and the rotary shaft of the pulley of the ISG is installed so as to further include a shaft for transmitting the driving force of the ISG to the turbine,

상기 터빈은 상기 ISG의 구동력을 전달받아 회전하여 실린더에서 배출된 배 기 가스를 외부로 배출하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.The turbine is rotated by receiving the driving force of the ISG is characterized in that it is provided to discharge the exhaust gas discharged from the cylinder to the outside.

본 발명에 의하면, 엔진 회전수가 미리 정해진 소정치 이하의 저속 영역에서 ISG의 구동력에 따라 터빈을 회전시킴으로써, 저속 엔진 회전 상태에서 체적 대기 출력 효율을 최대로 증가할 수 있는 효과를 얻는다.According to the present invention, by rotating the turbine in accordance with the driving force of the ISG in a low speed region where the engine speed is less than a predetermined value, the effect of maximally increasing the volume atmospheric output efficiency in the low speed engine rotation state is obtained.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다. DETAILED DESCRIPTION In order to fully understand the present invention, the operational advantages of the present invention, and the objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings that illustrate preferred embodiments of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals in the drawings denote like elements.

도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 자동차의 터보 차저의 구성을 보인 도이다.2 is a view showing the configuration of a turbocharger of a hybrid vehicle according to the present invention.

우선, 본 발명에 따른 하이브리드 자동차의 터보 차저는, 도 3에 도시된 바와 같이, 운전자의 가속 의지 정보 또는 제동 의지 정보에 따라 자동차의 총괄 제어하는 하이브리드 제어 장치(11)와, 상기 하이브리드 제어 장치(13)의 제어에 따라 동작하여 엔진 시동 및 엔진 정지 상태에서는 발전기로서 동작하여 충전하고 모터로 동작하는 엔진을 구동하는 ISG(integrated start generator)(15)와, 상기 하이브리드 제어 장치(11)의 제어에 따라 동작하여 엔진 시동 시 회전력을 주행하는 모터 및 모터 제어부(17)를 포함한다.First, the turbocharger of the hybrid vehicle according to the present invention, as shown in Figure 3, the hybrid control device 11 for controlling the overall control of the vehicle according to the driver's acceleration will information or braking will information, and the hybrid control device ( 13, the integrated start generator (ISG) 15 which operates as a generator, charges, and drives an engine operating as a motor in an engine start and engine stop state, and controls the hybrid control device 11 according to the control of 13). It includes a motor and a motor control unit 17 to operate in accordance with the operation to drive the rotational force when starting the engine.

그에 더하여 본 발명은, 엔진 회전수가 소정치 이하일 때 상기 하이브리드 제어 장치(11)에서 발생하는 ISG(15)의 구동력을 이용하여 흡기 매니 폴드 내로 유입되는 공기를 압축하여 체적을 증가시켜 실린더 내로 공급토록 하여 출력을 증가시키도록 하는 터보 차저(50)를 더 포함한다.In addition, the present invention, by using the driving force of the ISG (15) generated by the hybrid control device 11 when the engine speed is less than a predetermined value to compress the air flowing into the intake manifold to increase the volume to supply into the cylinder It further comprises a turbocharger 50 to increase the output.

여기서, 상기 터보 차저(50)는 실린더 내로 흡입된 공기를 통과시키는 제 2 덕트(31)의 유입구측에 압축기(22)가 설치되어 있고, 이 압축기(22)에 고정된 축(21) 단부에 터빈(23)이 고정되어 있다.Here, the turbocharger 50 is provided with a compressor 22 on the inlet side of the second duct 31 through which air sucked into the cylinder, and at the end of the shaft 21 fixed to the compressor 22. The turbine 23 is fixed.

또한, 상기 터빈(23)의 회전축에는 하이브리드 제어 장치(11)의 제어에 따라 동작되는 ISG(15)의 구동력을 터빈(23)에 전달하기 위한 축(33)이 상기 ISG(15)의 구동력을 엔진(10)으로 제공하는 풀리(34)의 회전축(35)에 결합된다.In addition, a shaft 33 for transmitting the driving force of the ISG 15 operated under the control of the hybrid control device 11 to the turbine 23 has a driving force of the ISG 15 on the rotary shaft of the turbine 23. It is coupled to the rotary shaft 35 of the pulley 34 provided to the engine 10.

즉, 하이브리드 제어 장치(11)는 수신된 엔진 회전수가 미리 정해진 소정치 이하인 경우 ISG(15)을 구동하기 위한 제어 신호를 발생하고, 이 ISG(15)의 구동력은 축(33)을 통해 터빈(23)에 제공된다.That is, the hybrid control device 11 generates a control signal for driving the ISG 15 when the received engine speed is less than or equal to a predetermined value, and the driving force of the ISG 15 is transmitted through the shaft 33 to the turbine ( 23 is provided.

상기 터빈(23)은 이 ISG(15)의 구동력에 따라 엔진(10)의 실린더 내부에서 발생된 배기 가스가 회전하는 터빈(23)을 통해 제 3 덕트(32)를 통과하면서 외부로 배출된다.The turbine 23 is discharged to the outside while passing through the third duct 32 through the turbine 23 in which the exhaust gas generated inside the cylinder of the engine 10 rotates according to the driving force of the ISG 15.

상기 터빈(23)의 회전으로 축(21)이 회전을 하면서 그 단부에 고정되어 있는 압축기(22)를 가동하여 제 1 덕트(30)를 통해 유입되는 공기를 압축시키게 된다.As the shaft 21 rotates by the rotation of the turbine 23, the compressor 22, which is fixed at an end thereof, is operated to compress the air flowing through the first duct 30.

이 압축된 공기는 제 2 덕트(31)를 경유하여 실린더 내로 유입되어 압축한 상태에서 미도시된 노즐로부터 분사되는 연료가 기화되면서 주행에 필요한 동력을 발생시키게 된다.The compressed air is introduced into the cylinder via the second duct 31 to compress the fuel injected from the nozzle (not shown) in the compressed state, thereby generating power for driving.

따라서, 엔진의 출력 토크가 향상되고 연료가 완전 연소되므로 배출되는 배기 가스가 감소하게 된다.Therefore, the output torque of the engine is improved and the exhaust gas is reduced because the fuel is completely burned.

상기 하이브리드 제어 장치(11)는 엔진 회전수가 상기 소정치를 초과하는 경우 ISG(15)를 발전기로 동작하도록 제어하고 이 제어에 따라 상기 ISG(15)는 발전기로 동작하여 전기 에너지를 충전한다. 따라서, 터빈(23)이 20,000 rpm 이상으로 동작시 ISG(15)의 구동력으로 터빈(23)의 회전 속도가 감소된다.The hybrid control device 11 controls the ISG 15 to operate as a generator when the engine speed exceeds the predetermined value, and according to the control, the ISG 15 operates as a generator to charge electrical energy. Therefore, when the turbine 23 operates at 20,000 rpm or more, the rotational speed of the turbine 23 is reduced by the driving force of the ISG 15.

따라서, 터빈(23)의 고속의 회전 속도로 인해 저하된 내구성이 증가된다.Thus, the durability degraded due to the high speed rotational speed of the turbine 23 is increased.

이제까지 본 발명에 대하여 바람직한 실시 예를 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명을 구현할 수 있음을 이해할 것이다. 그러므로 상기 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 한다.So far I looked at the center of the preferred embodiment for the present invention. Those skilled in the art will understand that the present invention can be embodied in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in descriptive sense only and not for purposes of limitation. The scope of the present invention is shown not in the above description but in the claims, and all differences within the scope should be construed as being included in the present invention.

도 1 은 일반적인 자동차의 터보 차저의 구성을 보인 도들이다.1 is a view showing the configuration of a turbocharger of a typical vehicle.

도 2는 본 발명에 따른 자동차의 터보 차저의 구성을 보인 도이다.2 is a view showing the configuration of a turbocharger of a vehicle according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

11 : 하이브리드 제어 장치 15 : ISG 11: hybrid control unit 15: ISG

Claims (4)

가속 패달 감지부, ISG(integrated start generator), 모터 제어부 및 모터로부터 각각 제공되는 가속 의지 정보, 베터리 정보, 및 회전 속도 정보를 근거로 자동차의 총괄 제어하고 외부로부터 공급되는 엔진 회전수에 따라 상기 ISG의 구동력을 발생하기 위한 제어 신호 또는 상기 ISG를 발전기로 구동하기 위한 제어 신호를 발생하는 하이브리드 제어 장치; 및 The ISG is collectively controlled on the basis of the acceleration pedal detection unit, the integrated start generator (ISG), the motor control unit, and the acceleration determination information, the battery information, and the rotation speed information provided from the motor, respectively, and the ISG according to the engine speed supplied from the outside. A hybrid control device for generating a control signal for generating a driving force or a control signal for driving the ISG with a generator; And 외부로부터 공급되는 엔진 회전수가 미리 정해진 소정치 이하인 경우 상기 ISG의 구동력을 전달받아 터빈을 회전하여 배기 가스를 외부로 배출하고, 상기 엔진 회전수가 미리 정해진 소정치를 초과하고 상기 ISG가 발전기로 구동하는 경우 터빈의 회전 속도를 감소하는 터보 차저를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차의 터보 차저.When the engine speed supplied from the outside is less than a predetermined predetermined value, the driving force of the ISG is received to rotate the turbine to discharge the exhaust gas to the outside, the engine speed exceeds a predetermined predetermined value and the ISG is driven by a generator And a turbocharger for reducing the rotational speed of the turbine. 청구항 제1항에 있어서, 상기 터보 차저는, The method of claim 1, wherein the turbocharger, 상기 터빈의 회전축과 상기 ISG의 풀리의 회전축이 결합되어 상기 ISG의 구동력을 상기 터빈으로 전달하는 축을 더 포함하되 The axis of rotation of the turbine and the axis of rotation of the pulley of the ISG is coupled to further include a shaft for transmitting the driving force of the ISG to the turbine, 상기 터빈은 The turbine 상기 ISG의 구동력을 전달받아 회전하여 실린더에서 배출된 배기 가스를 외부로 배출하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차의 터보 차저.Turbocharger of a hybrid vehicle, characterized in that it is provided to rotate to receive the driving force of the ISG to discharge the exhaust gas discharged from the cylinder to the outside. 삭제delete 삭제delete
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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