KR101448777B1

KR101448777B1 - 차량용 브레이크 부압장치

Info

Publication number: KR101448777B1
Application number: KR1020130021301A
Authority: KR
Inventors: 김윤주; 임현준; 한동희; 한승국; 박종일
Original assignee: 현대자동차 주식회사
Priority date: 2013-02-27
Filing date: 2013-02-27
Publication date: 2014-10-13
Also published as: US20140238017A1; CN104002787A; US9187073B2; KR20140108750A; CN104002787B

Abstract

차량용 브레이크 부압장치가 개시된다. 브레이크 작동력을 배력시키는 부압을 공급하는 진공챔버, 상기 진공챔버에 부압을 공급하도록 연결된 전동식 슈퍼 차져, 상기 전동식 슈퍼 차져의 흡입구와 상기 진공챔버를 연결하는 제1부압공급경로; 및 상기 제1부압공급경로를 개폐하는 부압제어밸브를 포함하여, 브레이크 부압이 충분하지 못할 경우에 전동식 슈퍼 차져를 가동하여 보충하게 된다.

Description

차량용 브레이크 부압장치{A negative pressure forming device for brake of 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 발생할 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 한 차량용 브레이크 부압장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 차량용 브레이크 부압장치는, 브레이크 작동력을 배력시키는 부압을 공급하는 진공챔버, 상기 진공챔버에 부압을 공급하도록 연결된 전동식 슈퍼 차져, 상기 전동식 슈퍼 차져의 흡입구와 상기 진공챔버를 연결하는 제1부압공급경로, 및 상기 제1부압공급경로를 개폐하는 부압제어밸브를 포함할 수 있다.

연소실을 형성하는 실린더 블록, 상기 실린더 블록에 외기를 공급하도록 연결된 흡기 다기관, 상기 연소실에서 배출되는 배기가스의 압력을 이용하여 외기를 압축해서 상기 연소실에 공급하는 터보 차져, 상기 터보 차져로부터 상기 연소실로 공급되는 압축 공기를 냉각하는 인터쿨러, 상기 터보 차져와 상기 인터쿨러를 연결하는 제1과급 경로, 상기 인터쿨러와 상기 흡기 다기관을 연결하는 제2과급 경로, 상기 전동식 슈퍼 차져의 상기 흡입구와 상기 제2과급 경로에 연결하는 흡기 경로, 및 상기 흡기 경로를 개폐하는 개폐밸브를 더 포함할 수 있다.

상기 제2과급 경로에는 상기 인터쿨러를 통해 상기 흡기 다기관으로 유입되는 상기 압축 공기를 제어하는 과급압 제어밸브가 설치될 수 있다.

상기 흡기 경로는 상기 과급압 제어밸브와 상기 인터쿨러 사이의 상기 제2과급 경로에 연결될 수 있다.

상기 제2과급 경로를 외부와 선택적으로 연통시키기 위해 상기 과급압 제어밸브와 상기 흡기 다기관 사이의 상기 제2과급 경로에는 재순환 밸브가 설치될 수 있다.

상기 진공챔버는 제2부압공급경로를 통해 상기 흡기 다기관과 연결될 수 있다.

상기 개폐밸브와 상기 부압제어밸브는 통합된 밸브유니트를 형성할 수 있다.

상기 진공챔버의 압력을 감지하는 압력센서, 상기 압력센서의 감지 압력에 따라 상기 전동식 슈퍼 차져와, 상기 재순환 밸브, 상기 부압제어밸브, 상기 개폐밸브 및 상기 과급압 제어밸브를 제어하는 엔진제어유니트를 더 포함할 수 있다.

상기 엔진제어유니트는 상기 압력센서로 감지한 부압이 설정치 이하일 때에 상기 제1부압공급경로가 개방되도록 상기 부압제어밸브를 제어하고, 상기 흡입 경로가 닫히도록 상기 개폐밸브는 제어하고, 상기 제2과급 경로가 닫히도록 상기 과급압 제어밸브를 제어하고, 상기 제2과급 경로가 외부와 차단되도록 상기 재순환 밸브를 제어하고, 상기 전동식 슈퍼 차져는 작동되도록 제어할 수 있다.

상기 제2과급 경로의 과급압을 감지하는 압력센서가 설치되고, 상기 엔진제어유니트는 상기 압력센서로 감지한 상기 과급압이 목표 과급압 이상인 경우에는 상기 과급압 제어밸브와 상기 재순환 밸브를 개방하도록 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 브레이크 부압이 충분치 못한 것으로 판단될 경우에, 전동식 슈퍼 차져를 가동하여 브레이크 부압 공급용 진공 챔버에 브레이크 부압이 공급되게 함으로써, 차량의 운행 중에 항상 적정한 브레이크 부압이 형성되게 해서 차량의 안전 운행을 도모할 수 있다.

그리고 터보 차져를 통해 흡기 다기관을 공급되는 압축 공기의 과급압이 목표 과급압 이상으로 상승할 경우에 상기 압축 공기를 외부로 적절히 배출하여 엔진의 서지를 효과적으로 방지할 수 있다.

또한 브레이크 부압을 형성하기 위해 별도의 진공 펌프를 사용할 필요가 없고, 과급압이 형성된 경우에 압축 공기를 외부로 배출하기 위한 별도의 밸브를 설치할 필요가 없으며, 구성도 간단하여 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 상기 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 공기를 압축해서 상기 흡기 다기관(20)으로 공급하기 위해 상기 배기 다기관(30)과 흡기 다기관(20)에 각각 터보 차져(TC; Turbo-Charger)가 연결된다.

즉 상기 터보 차져(TC)를 구성하는 터빈은 상기 배기 다기관(30)에 연결되고, 상기 터보 차져(TC)를 구성하는 임펠러는 흡기 다기관(20)에 연결된다.

또한 상기 배기 다기관(30)에 유입된 배기가스를 외부로 유도하도록 상기 배기 다기관(30)에 배기 경로(40)가 연결된다.

상기 배기 경로(40)를 통해 배출되는 배기가스에 포함된 유해 성분을 저감하기 위해 상기 배기 경로(40)에는 촉매 컨버터가 설치된다. 상기 촉매 컨버터는 웜업 촉매 컨버터(WCC; Warm-up Catalytic Converter)와 언더 플로워 촉매 컨버터(UCC; Under floor Catalytic Converter)를 포함할 수 있다.

상기 2개의 촉매 컨버터(WCC, UCC) 사이의 배기 경로(40)에는 배기가스의 일부를 상기 실린더 블록(10)으로 재순환시키기 위해 재순환 경로(42)가 연결되고, 상기 재순환 경로(42)에는 배기가스의 온도를 저감시키기 위해 배기가스 재순환 쿨러(50; Exhaust Gas Recirculation Cooler)가 설치된다.

상기 터보 차져(TC)에는 외기를 흡입하기 위한 흡기 경로(52)가 연결되고, 상기 흡기 경로(52)에 상기 재순환 경로(42)가 연결되어, 상기 터보 차져(TC)는 상기 외기와 배기가스의 일부를 압축하여 상기 실린더 블록(10)으로 공급하게 된다.

상기 재순환 경로(42)를 통해 상기 흡기 경로(52)로 유입되는 배기가스를 제어하기 위해 상기 재순환 경로(42)에는 제어밸브(60)가 설치된다.

상기 흡기 경로(52)에는 흡입되는 외기에 포함된 이물질을 걸러주는 에어 클리너(70)와 바이패스 밸브(80)가 설치된다.

상기 터보 차져(TC)의 출구는 과급 경로를 통해 상기 흡기 다기관(20)에 연결된다.

상기 과급 경로의 도중에는 상기 터보 차져(TC)에서 압축되어 토출되는 과급 공기를 냉각하여 상기 흡기 다기관(20)에 공급하기 인터쿨러(90)가 설치된다.

즉 상기 터보 차져(TC)의 출구와 상기 인터쿨러(90)의 입구는 제1과급 경로(92a)를 통해 연결되고, 상기 인터쿨러(90)의 출구와 상기 흡기 다기관(20)은 제2과급 경로(92b)를 통해 연결된다.

상기 인터쿨러(90)를 통해 상기 흡기 다기관(20)으로 유입되는 과급 공기를 제어하기 위해 과급압 제어밸브(100)가 상기 제2과급 경로(92b)에 설치된다.

상기 인터쿨러(90)를 통해 상기 흡기 다기관(20)으로 공급되는 압축 공기를 추가로 압축하여 공급하기 위해 전동식 슈퍼 차져(110)가 구비된다.

상기 전동식 슈퍼 차져(110)의 입구는 상기 인터쿨러(90)와 상기 과급압 제어밸브(100) 사이의 상기 제2과급 경로(92b)에 흡입 경로(112)를 통해 연결되고, 상기 전동식 슈퍼 차져(100)의 출구는 상기 과급압 제어밸브(100)와 상기 흡기 다기관(20) 사이의 제2과급 경로(92b)에 배출 경로(114)를 통해 연결된다.

상기 흡입 경로(112)에는 제1부압 공급경로(122)를 통해 진공 챔버(120)가 연결되고, 상기 진공 챔버(120)는 제2부압 공급경로(124)를 통해 상기 흡기 다기관(20)과도 연결된다.

또한 상기 진공 챔버(120)는 브레이크 페달의 조작력을 전달받아 배력시키는 브레이크 부스터(130)와 연결되어, 상기 브레이크 부스터(130)가 배력 작용을 할 때에 상기 진공 챔버(120)의 압력이 부압으로 작용하게 된다.

상기 제1부압 공급경로(122)를 통해 상기 진공 챔버(120)로 공급되는 부압을 제어하기 위해 부압제어밸브(140)가 상기 제1부압 공급경로(122)에 설치되고, 상기 흡입 경로(112)를 개폐하기 위해 상기 흡입 경로(112)에는 개폐밸브(150)가 설치되며, 상기 부압제어밸브(140)와 개폐밸브(150)는 통합되어 밸브유니트로 구성될 수 있다.

상기 과급압 제어밸브(100)와 상기 흡기 다기관(20) 사이의 상기 제2과급 경로(92b)에는, 상기 제2과급 경로(92b) 내에 있는 압축 공기를 외부로 선택적으로 배출하기 위한 에어벤트밸브로서 재순환 밸브(RCV; Recirculation Valve)가 설치된다.

상기 재순환 밸브(RCV)는 엔진의 서지(Surge)를 방지하는 역할도 한다.

상기 진공챔버(120)의 부압을 감지하기 위해 흡기 다기관(20)이나 상기 제2부압 공급경로(124) 혹은 상기 진공챔버(120)에 압력센서(160)가 설치되고, 상기 제1과급 경로(92a)에 형성되는 과급압을 감지하기 위해 압력센서(160)가 상기 제1과급 경로(92a)에 설치된다.

또한 상기 압력센서(160)에 의해 감지된 압력 신호는 전자제어유니트 혹은 엔진제어유니트(ECU)로 입력되게 상기 압력센서(160)가 엔진제어유니트(ECU)의 입력단에 연결된다.

상기 엔진제어유니트(ECU)의 출력단에는 상기 전동식 슈퍼 차져(110)와, 재순환 밸브(RCV), 상기 과급압 제어밸브(100), 상기 개폐밸브(120) 및 상기 부압제어밸브(140)가 각각 접속되어, 이들은 엔진제어유니트(ECU)의 제어신호에 따라 그 작동이 제어된다.

차량의 주행 중에 상기 흡기 다기관(20)에 의해 생성되는 부압은 상기 제2부압공급경로(124)를 통해 상기 진공챔버(120)에 작용하여 진공챔버(120)에는 부압이 형성되고, 이렇게 진공챔버(120)에 생성된 부압을 이용하여 상기 브레이크 부스터(130)가 브레이크 작동시에 배력을 형성하여 원활한 브레이크 작동이 이루어지게 한다.

차량의 주행 중에 상기 엔진제어유니트(ECU)는 상기 압력센서(160)를 매개로 흡기 다기관(20) 혹은 상기 제2부압공급경로(124)에 생성되는 부압을 감지하고, 감지된 부압이 브레이크 배력 작용으로 충분치 못하다고 판단될 경우에는 상기 전동식 슈퍼 차져(110)를 가동하여(M: ON) 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(110)에 작동 신호를 인가하여 작동되게 한다.

그리고 상기 엔진제어유니트(ECU)는 상기 부압제어밸브(140)에 제어신호를 인가하여 상기 제1부압공급경로(122)가 개방되게 하고, 상기 개폐밸브(150)는 상기 흡입 경로(112)를 폐쇄하도록 오프 작동되고, 상기 과급압 제어밸브(100)는 상기 제2과급 경로(92b)를 폐쇄하도록 오프 작동되며, 상기 재순환 밸브(RCV)는 상기 제2과급 경로(92b)를 외부와 차단하도록 오프 작동된다.

상기 전동식 슈퍼 차져(110)의 작동으로 전동식 슈퍼 차져(110)의 입구측에는 부압이 형성되고, 이렇게 생성된 부압은 상기 부압제어밸브(140)와 제1부압공급경로(122)를 통해 상기 진공챔버(120)에 작용하여, 상기 진공챔버(120)에 적절한 부압이 형성되게 된다.

이에 따라 상기 진공 챔버(120)에 형성된 적절한 부압을 이용하여 상기 브레이크 부스터(130)가 배력 작용을 해서 정상적인 브레이크 작동이 이루어지게 된다.

한편, 상기 전동식 슈퍼 차져(110)의 토출구 측에는 정압이 형성되므로, 이를 적절히 외부로 배출시켜 주어야 하는 바, 상기 엔진제어유니트(ECU)는 상기 재순환 밸브(RCV)에 제어신호를 인가하여 재순환 밸브(RCV)가 개방 작동되게 함으로써, 상기 제2과급 경로(92b)에 있는 압축 공기가 상기 재순환 밸브(RCV)를 통해 와부로 빠져 나가면서 상기 정압이 적절히 해소되게 된다.

또한 상기 전자제어유니트(ECU)는 상기 압력 센서(160)를 매개로 상기 제1과급압 공급경로(92a)의 과급압을 감지하고, 상기 제1과급압 공급경로(92a)의 과급압이 상기 터보 차져(TC)의 작동 및 상기 과급압 제어밸브(100)의 오프 작동으로 과도하게 상승했는지를 판단한다.

상기 과급압이 목표 과급압보다 높게 되면, 상기 엔진제어유니트(ECU)는 상기 과급압 제어밸브(100)에 제어신호를 인가하여 과급압 제어밸브(100)가 제2과급 경로(92a)를 개방하도록 제어하고, 상기 재순환 밸브(RCV)에도 제어신호를 인가하여 개방되게 제어함으로써, 상기 제1과급 경로(92a)의 압축 공기가 상기 재순환 밸브(RCV)를 통해 외부로 빠져나가서 과도한 과급압이 해소되게 된다.

상기와 같이 흡기 다기관(20)에 의해 생성되는 흡기 부압이 충분치 못하다고 판단된 경우에 전동식 슈퍼 차져(110)를 가동하여 브레이크 부압을 보충하고, 상기 흡기 부압이 충분한 경우에는 흡기 다기관(20)의 흡기 부압을 적절히 이용하게 함으로써, 브레이크 부압을 보충하기 위해 별도의 진공 펌프를 설치할 필요가 없게 된다.

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: 배기경로
50: EGR 쿨러 60: 제어밸브
70: 에어 클리너 80: 바이패스 밸브
90: 인터쿨러 100: 과급압 제어밸브
110: 전동식 슈퍼 차져 120: 진공 챔버
130: 브레이크 부스터 140: 부압제어밸브
150: 개폐밸브 160: 압력센서

Claims

브레이크 작동력을 배력시키는 부압을 공급하는 진공챔버;
상기 진공챔버에 부압을 공급하도록 연결된 전동식 슈퍼 차져;
상기 전동식 슈퍼 차져의 흡입구와 상기 진공챔버를 연결하는 제1부압공급경로; 및
상기 제1부압공급경로를 개폐하는 부압제어밸브를 포함하고;
연소실을 형성하는 실린더 블록;
상기 실린더 블록에 외기를 공급하도록 연결된 흡기 다기관;
상기 연소실에서 배출되는 배기가스의 압력을 이용하여 외기를 압축해서 상기 연소실에 공급하는 터보 차져;
상기 터보 차져로부터 상기 연소실로 공급되는 압축 공기를 냉각하는 인터쿨러;
상기 터보 차져와 상기 인터쿨러를 연결하는 제1과급 경로;
상기 인터쿨러와 상기 흡기 다기관을 연결하는 제2과급 경로;
상기 전동식 슈퍼 차져의 상기 흡입구와 상기 제2과급 경로를 연결하는 흡입 경로; 및
상기 흡입 경로를 개폐하는 개폐밸브를 포함하며;
상기 제2과급 경로에는 상기 인터쿨러를 통해 상기 흡기 다기관으로 유입되는 상기 압축 공기를 제어하는 과급압 제어밸브가 설치된 차량용 브레이크 부압장치.
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 흡입 경로는 상기 과급압 제어밸브와 상기 인터쿨러 사이의 상기 제2과급 경로에 연결된 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 부압장치.
제4항에 있어서,
상기 제2과급 경로를 외부와 선택적으로 연통시키기 위해 상기 과급압 제어밸브와 상기 흡기 다기관 사이의 상기 제2과급 경로에는 재순환 밸브가 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 부압장치.
제5항에 있어서,
상기 진공챔버는 제2부압공급경로를 통해 상기 흡기 다기관과 연결된 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 부압장치.
제1항에 있어서,
상기 개폐밸브와 상기 부압제어밸브는 통합된 밸브유니트를 형성하는 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 부압장치.
제6항에 있어서,
상기 진공챔버의 압력을 감지하는 압력센서; 및
상기 압력센서의 감지 압력에 따라 상기 전동식 슈퍼 차져와, 상기 재순환 밸브, 상기 부압제어밸브, 상기 개폐밸브 및 상기 과급압 제어밸브를 제어하는 엔진제어유니트;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 부압장치.
제8항에 있어서,
상기 엔진제어유니트는
상기 압력센서로 감지한 부압이 설정치 이하일 때에 상기 제1부압공급경로가 개방되도록 상기 부압제어밸브를 제어하고;
상기 흡입 경로가 닫히도록 상기 개폐밸브를 제어하고;
상기 제2과급 경로가 닫히도록 상기 과급압 제어밸브를 제어하고;
상기 제2과급 경로가 외부와 차단되도록 상기 재순환 밸브를 제어하고;
상기 전동식 슈퍼 차져는 작동되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 부압장치.
제8항에 있어서,
상기 제2과급 경로의 과급압을 감지하는 압력센서가 설치되고;
상기 엔진제어유니트는 상기 압력센서로 감지한 상기 과급압이 목표 과급압 이상인 경우에는 상기 과급압 제어밸브와 상기 재순환 밸브를 개방하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 부압장치.