KR101438624B1

KR101438624B1 - 차량용 브레이크 부압장치

Info

Publication number: KR101438624B1
Application number: KR20120155384A
Authority: KR
Inventors: 김윤주; 임현준; 한동희; 한승국; 박종일
Original assignee: 현대자동차 주식회사
Priority date: 2012-12-27
Filing date: 2012-12-27
Publication date: 2014-09-15
Also published as: US20140182565A1; CN103899412A; CN103899412B; DE102013111285B4; KR20140085799A; DE102013111285A1; US9133760B2

Abstract

차량용 브레이크 부압장치가 개시된다. 외기를 흡입하여 압축해서 공급하는 전동식 슈퍼 차져, 상기 전동식 슈퍼 차져의 흡입구에 연결됨과 더불어 브레이크 배력 작용을 위한 부압을 공급하는 진공 챔버, 상기 전동식 슈퍼 차져의 흡입구와 상기 진공 챔버를 연결하는 부압공급경로 및 상기 흡입 경로를 개폐하는 제1부압제어밸브를 포함하여, 브레이크 부압이 충분하지 못할 경우에 전동식 슈퍼 차져를 가동하여 보충하게 된다.

Description

차량용 브레이크 부압장치{A negative pressure forming device for vehicle}

본 발명은 차량용 브레이크 부압장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 필요시에 전동식 슈퍼 차져를 이용하여 브레이크 부압을 형성하는 차량용 브레이크 부압장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량은 외부의 공기를 유입한 다음에 상기 공기와 연료를 혼합하여 엔진으로 공급하고, 상기 엔진은 연료와 공기의 혼합물을 연소에서 차량의 구동에 필요한 동력을 얻도록 되어 있다.

상기 엔진의 구동으로 동력을 발생시키는 과정에서 연소를 위해 외부의 공기를 충분히 공급해야만 엔진의 원하는 출력과 연소 효율을 얻게 되는 바, 엔진의 연소 효율을 높이고 엔진의 출력을 향상시키기 위해 연소용 공기를 가압하여 공급하는 과급기 혹은 터보 차져가 차량에 적용되고 있다.

상기 과급기는 엔진으로부터 배출되는 배기가스의 압력을 이용하여 엔진으로 공급되는 공기를 압축하는 구조로 이루어진다.

그런데 차량의 주행 상황에 따라 배기가스의 압력만으로 흡입 공기를 압축하여 엔진으로 공급하는 데에는 한계가 있으므로, 최근에는 별도의 전동 모터를 사용하여 압축기를 구동해서 흡입 공기를 압축하여 공급하는 전동식 슈퍼 차져가 차량에 적용되고 있다.

상기와 같은 터보 차져 혹은 슈퍼 차져를 적용한 차량에 있어서 가속 페달을 최대한으로 밟아서 엔진이 전부하(WOT; Wide Open Throttle) 영역에 진입한 후에 브레이크 페달을 조작할 경우에 비록 짧은 순간이지만 흡기 다기관에 형성된 정압이 원활하게 배출되지 않아서 브레이크의 배력 작동을 위한 부압이 충분히 형성되지 못하여 브레이크가 밀리는 현상이 발행할 수 있다.

또한 예를 들어 차량을 지대가 높은 고지에서 운행할 경우에도 흡기 다기관에 의해 형성되는 부압이 브레이크의 배력 작동을 위해 충분하지 못하는 경우가 발생되고 있다.

상기와 같이 흡기 다기관에 의해 형성되어 브레이크 장치로 공급되는 브레이크 배력 작동용 부압이 충분하지 못하여 브레이크 배력 작동이 원활하게 이루어지지 않으면 차량의 안전 운행에 치명적일 수 있으므로, 브레이크 부압을 충분히 공급하기 위한 별도의 진공 펌프를 차량에 설치하고 있다.

상기와 같이 브레이크 배력 작동용 부압을 형성하기 위해 별도의 진공 펌프를 설치할 경우에 차량의 중량 및 원가를 상승시킬 수 있으므로, 이에 대한 개선 방안이 필요하게 되었다.

본 발명의 실시 예는, 전동식 슈퍼 차져를 적용한 차량에서 브레이크 배력 작동을 위한 브레이크 부압이 충분히 형성되지 않을 경우에 전동식 슈퍼 차져를 가동하여 충분한 브레이크 부압이 원활하게 형성될 수 있도록 차량용 브레이크 부압장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 차량용 브레이크 부압장치는, 외기를 흡입하여 압축해서 공급하는 전동식 슈퍼 차져, 상기 전동식 슈퍼 차져의 흡입구에 연결됨과 더불어 브레이크 배력 작용을 위한 부압을 공급하는 진공 챔버, 상기 전동식 슈퍼 차져의 흡입구와 상기 진공 챔버를 연결하는 부압공급경로 및 상기 부압공급경로를 개폐하는 제1부압제어밸브를 포함할 수 있다.

상기 전동식 슈퍼 차져의 흡입구는 에어 클리너와 흡입 경로를 통해 연결되고, 상기 흡입 경로에서 상기 에어 클리너와 인접한 부위에는 상기 흡입 경로를 개폐하는 제2부압제어밸브가 설치될 수 있다.

상기 제2부압제어밸브는 상기 제1부압제어밸브보다 상기 전동식 슈퍼 차져의 흡입구에 인접하도록 설치될 수 있다.

상기 전동식 슈퍼 차져의 토출구는 흡기 경로를 통해 터보 차져와 연결되고, 상기 흡기 경로를 개폐하는 제어밸브가 상기 흡기 경로에 설치되며, 상기 흡기 경로와 상기 전동식 슈퍼 차져의 토출구 사이에는 상기 흡기 경로를 외부와 선택적으로 연통시키는 에어벤트밸브가 설치될 수 있다.

상기 에어벤트밸브는 솔레노이드 밸브를 포함할 수 있다.

상기 제어밸브와 상기 제1부압제어밸브 및 상기 제2부압제어밸브는 통합된 밸브유니트를 형성할 수 있다.

상기 진공 챔버의 압력을 감지하는 압력센서, 상기 압력센서의 감지 압력에 따라 상기 전동식 슈퍼 차져와, 상기 에어벤트밸브, 상기 제1부압제어밸브, 상기 제1부압제어밸브, 상기 제어밸브를 제어하는 엔진제어유니트를 더 포함할 수 있다.

상기 엔진제어유니트는 상기 압력센서로 감지한 부압이 설정치 이하일 때에 상기 부압공급경로가 개방되도록 상기 제1부압제어밸브를 제어하고, 상기 흡입 경로가 닫히도록 상기 제2부압제어밸브를 제어하며, 상기 흡기 경로가 닫히도록 상기 제어밸브를 제어하고, 상기 제어밸브와 전동식 슈퍼 차져의 토출구 사이의 흡기 경로는 개방되도록 상기 에어벤트밸브는 제어할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 차량용 브레이크 부압장치에 의하면, 차량의 운행 도중에 흡기 다기관에 의해 형성되는 브레이크 부압을 감지하고, 상기 흡기 다기관에 의해 형성되는 부압이 충분치 못한 것으로 판단될 경우에 전동식 슈퍼 차져를 가동하여 브레이크 부압 공급용 진공 챔버에 브레이크 부압이 공급되게 함으로써, 항상 적정한 브레이크 부압이 형성되게 해서 차량의 안전 운행을 도모할 수 있다.

또한 브레이크 부압을 형성하기 위해 별도의 진공 펌프를 사용할 필요가 없으므로 차량의 중량 및 원가 절감을 도모할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 브레이크 부압장치의 구성도이다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1을 참조하면, 엔진의 연소실을 형성하는 실린더 블록(10)에 공기 혹은 공기와 연료의 혼합기를 유입시키는 흡기 다기관(20)이 연결되고, 상기 연소실에서 연소되어 생성된 배기가스를 실린더 블록(10)으로부터 배출하기 위해 배기 다기관(30)이 상기 실린더 블록(10)에 연결된다.

상기 배기 다기관(30)을 통해 배출되는 배기가스의 압력을 이용하여 상기 흡기 다기관(20)으로 유입되는 공기를 압축하기 위해 상기 배기 다기관(30)에는 터보 차져(40; Turbo-Charger)가 연결된다.

즉 상기 터보 차져(40)를 구성하는 터빈과 임펠러가 각각 상기 배기 다기관(30)과 흡기 다기관(20)에 연결된다.

또한 상기 배기 다기관(30)에는 배기가스에 포함된 유해 성분을 저감하기 위해 촉매 컨버터가 설치된다. 상기 촉매 컨버터는 웜업 촉매 컨버터(50; Warm-up Catalytic Converter)와 언더 플로워 촉매 컨버터(60; Under-floor Catalytic Converter)가 설치될 수 있다.

그리고 상기 2개의 촉매 컨버터(50, 60) 사이의 배기경로에는 배기가스의 일부를 상기 실린더 블록(10)으로 재순환시키기 위해 재순환 경로가 형성되고, 상기 재순환 경로에는 배기가스의 온도를 저감시키기 위해 배기가스 재순환 쿨러(70; Exhaust Gas Recirculation Cooler)가 설치된다.

상기 터보 차져(40)에는 외기를 흡입하기 위한 흡기 경로(65)가 연결되고, 상기 흡기 경로(65)에는 흡입되는 외기에 포함된 이물질을 걸러주는 에어 클리너(80)가 설치된다.

상기 흡기 경로(65)와 에어 클리너(80) 사이의 연결 경로에는 바이패스 밸브(90)가 설치되어 있다.

또한 상기 에어 클리너(80)를 통해 정화된 외기를 흡입하여 압축해서 공급하는 전동식 슈퍼 차져(100)가 흡입경로(85)를 통해 상기 에어 클리너(80)와 연결되고, 상기 전동식 슈퍼 차져의 토출구는 상기 흡기 경로(65)에 연결되어, 상기 전동식 슈퍼 차져(100)에서 압축되어 토출되는 공기가 상기 흡기 경로(65)로 공급되게 된다.

상기 흡기 경로에서 상기 전동식 슈퍼 차져(100)의 토출구와 인접한 부위에는 상기 전동식 슈퍼 차져(100)로부터 토출되는 압축공기가 상기 흡기 경로(65)로 공급되게 하거나 혹은 차단하기 위한 개폐밸브로서 제어밸브(67)가 설치된다.

상기 제어밸브(67)와 상기 전동식 슈퍼 차져(100) 사이의 흡기 경로(65)에 잔류된 압축 공기를 외부로 선택적으로 배출하기 위한 에어벤트밸브(160)로서 솔레노이드 밸브가 설치된다.

상기 터보 차져(40)를 상기 흡기 다기관(20)과 연결하는 연결 경로에는 상기 터보 차져(40)로부터 공급되는 고온의 압축 공기를 냉각하기 위해 인터쿨러(110)가 설치된다.

상기 흡기 다기관(20)에 생성되는 부압을 이용하여 부압을 생성하기 위해 진공 챔버(120)가 상기 흡기 다기관(20)에 연결되고, 상기 진공 챔버(120)의 부압을 이용하여 브레이크 배력 작용을 하도록 상기 진공 챔버(120)에 브레이크 부스터(130)가 연결된다.

상기 브레이크 부스터(130)는 브레이크 페달의 조작시에 상기 진공 챔버(120)의 부압을 이용해서 배력 작용을 하여 제동력을 증대시키게 된다.

또한 상기 진공 챔버(120)는 부압공급경로(87)를 통해 상기 흡입경로(85)와 연통되게 연결되고, 상기 흡입경로(85)에서 상기 에어 클리너(80)와 인접한 위치에 상기 에어 클리너(80)와 전동식 슈퍼 차져(100) 사이의 흡입 경로(85)를 개폐하는 제2부압제어밸브(150)가 설치된다.

상기 부압공급경로(87)는 상기 흡입경로(85)에서 상기 전동식 슈퍼 차져(100)의 흡입구와 인접한 위치에 연결되고, 상기 부압공급경로(87)를 개폐하기 위해 제1부압제어밸브(140)가 설치된다.
상기 제2부압제어밸브(140)는 상기 제1부압제어밸브(150)보다 상기 전동식 슈퍼 차져(100)의 흡입구에 인접하도록 설치된다.

상기 흡기 다기관(20)에서 생성되는 부압을 감지하기 위해 압력센서(170)가 흡기 다기관(20)의 적절한 부위에 설치되고, 상기 압력센서(170)는 상기 흡기 다기관과 진공 챔버(120) 사이의 연결 경로 혹은 진공 챔버(120)에 설치될 수 있다.

상기 압력센서(170)가 감지한 압력 신호는 전자제어유니트 혹은 엔진제어유니트(ECU)로 입력되게 상기 압력센서(170)가 엔진제어유니트(ECU)의 입력단에 접속된다.

상기 제어밸브(67)와 제1부압제어밸브(140) 및 제2부압제어밸브(150)는 하나의 밸브유니트로 통합되어 설치될 수 있다.

상기 엔진제어유니트(ECU)의 출력단에는 상기 전동식 슈퍼 차져(100)와 상기 에어벤트밸브(160), 제1부압제어밸브(140) 및 제2부압제어밸브(150)가 접속되어, 상기 엔진제어유니트(ECU)의 제어신호에 따라 작동된다.

차량의 주행 중에 상기 엔진제어유니트(ECU)는 상기 압력센서(170)를 매개로 흡기 다기관(20)에 생성되는 부압을 감지하고, 감지된 부압이 브레이크 배력 작용으로 충분치 못하다고 판단될 경우에는 상기 전동식 슈퍼 차져(100)를 가동하여 상기 진공 챔버(120)에 부압이 공급되게 한다.

즉 상기 엔진제어유니트(ECU)는 감지된 부압을 설정치와 비교하고, 감지된 부압이 설정치 이하인 경우에는 상기 전동식 슈퍼 차져(100)에 작동 신호를 인가하여 작동되게 한다.

상기 엔진제어유니트(ECU)는 상기 제2부압제어밸브(150)에 제어신호를 인가하여 상기 흡기경로(85)가 닫히도록 제어하고, 상기 제1부압제어밸브(140)에 제어신호를 인가하여 상기 부압공급경로(87)가 개방되게 제어한다.

이에 따라 상기 전동식 슈퍼 차져(100)의 작동에 의해 전동식 슈퍼 차져(100)의 흡입력으로 상기 진동 챔버(120)에 부압이 공급되게 되어, 정상적인 브레이크 배력 작동이 이루어지게 된다.

한편, 상기 전동식 슈퍼 차져(100)의 토출구 측에는 정압이 형성되므로, 상기 엔진제어유니트(ECU)는 상기 흡기경로(65)가 닫히도록 제어밸브(67)에 제어신호를 인가하고, 상기 에어벤트밸브(160)에는 제어신호를 인가하여 상기 제어밸브(67)와 전동식 슈퍼 차져(100)의 토출구 사이의 흡기경로(65)가 외부와 연통되게 함으로써, 상기 전동식 슈퍼 차져(100)의 토출구 측에서 생성되는 정압은 외부로 배출되게 한다.

상기와 같이 흡기 다기관(20)에 의해 생성되는 흡기 부압이 충분치 못하다고 판단된 경우에 전동식 슈퍼 차져(100)를 가동하여 브레이크 부압을 보충하고, 상기 흡기 부압이 충분한 경우에는 흡기 부압을 적절히 이용하게 함으로써, 브레이크 부압을 보충하기 위해 별도의 진공 펌프를 설치할 필요가 없게 된다.

또한 흡기 다기관(20)에 의해 생성되는 부압이 충분한 경우에는 엔진제어유니트(ECU)는 상기와는 반대로 각 밸브들을 제어하여 정상적인 슈퍼 차져 기능이 수행되도록 한다.

이상과 같이, 본 발명은 한정된 실시 예와 도면을 통하여 설명되었으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재된 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

10: 실린더 블록 20: 흡기 다기관
30: 배기 다기관 40: 터보 차져
50: 촉매 컨버터 60: 촉매 컨버터
70: EGR 쿨러 80: 에어 클리너
90: 바이패스 밸브 100: 전동식 슈퍼 차져
110: 인터쿨러 120: 진공 챔버
130: 브레이크 부스터 140: 제1부압제어밸브
150: 제2부압제어밸브 160: 에어벤트밸브
170: 압력센서

Claims

외기를 흡입하여 압축해서 공급하는 전동식 슈퍼 차져;
상기 전동식 슈퍼 차져의 흡입구에 연결됨과 더불어 브레이크 배력 작용을 위한 부압을 공급하는 진공 챔버;
상기 전동식 슈퍼 차져의 흡입구와 상기 진공 챔버를 연결하는 부압공급경로; 및
상기 부압공급경로를 개폐하는 제1부압제어밸브를 포함하고;
상기 전동식 슈퍼 차져의 흡입구는 에어 클리너와 흡입 경로를 통해 연결되고;
상기 흡입 경로에서 상기 에어 클리너와 인접한 부위에는 상기 흡입 경로를 개폐하는 제2부압제어밸브가 설치되며;
상기 전동식 슈퍼 차져의 토출구는 흡기 경로를 통해 터보 차져와 연결되고;
상기 흡기 경로를 개폐하는 제어밸브가 상기 흡기 경로에 설치되며;
상기 제어밸브와 상기 전동식 슈퍼 차져의 토출구 사이의 상기 흡기 경로를 외부와 선택적으로 연통시키는 에어벤트밸브가 설치된 차량용 브레이크 부압장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 제2부압제어밸브는 상기 제1부압제어밸브보다 상기 전동식 슈퍼 차져의 흡입구에 인접하도록 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 부압장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 에어벤트밸브는 솔레노이드 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 부압장치.
제1항에 있어서,
상기 제어밸브와 상기 제1부압제어밸브 및 상기 제2부압제어밸브는 통합된 밸브유니트를 형성하는 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 부압장치.
제1항에 있어서,
상기 진공 챔버의 압력을 감지하는 압력센서;
상기 압력센서의 감지 압력에 따라 상기 전동식 슈퍼 차져와, 상기 에어벤트밸브, 상기 제1부압제어밸브, 상기 제2부압제어밸브, 상기 제어밸브를 제어하는 엔진제어유니트;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 부압장치.
제7항에 있어서,
상기 엔진제어유니트는
상기 압력센서로 감지한 부압이 설정치 이하일 때에 상기 부압공급경로가 개방되도록 상기 제1부압제어밸브를 제어하고;
상기 흡입 경로가 닫히도록 상기 제2부압제어밸브를 제어하며;
상기 흡기 경로가 닫히도록 상기 제어밸브를 제어하고;
상기 제어밸브와 전동식 슈퍼 차져의 토출구 사이의 흡기 경로는 개방되도록 상기 에어벤트밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 부압장치.