KR101646456B1 - 팬쉬라우드 일체형 인터쿨러 인 캡슐레이션 구조 및 그 작동방법 - Google Patents

팬쉬라우드 일체형 인터쿨러 인 캡슐레이션 구조 및 그 작동방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 팬쉬라우드 일체형 인터쿨러 인 캡슐레이션 구조 및 그 작동방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 팬쉬라우드 일체형 인터쿨러 인 캡슐레이션 구조는 인터쿨러의 후면에 장착되는 인터쿨러 후면부(100); 쿨링모듈의 후면에 장착되는 쿨링모듈 후면부(200); 및 상기 인터쿨러 후면부(100)의 일 측면과 상기 쿨링모듈 후면부(200)의 일 측면을 연통시키는 통기부(300);를 포함한다. 본 발명에 따르면, 차량의 아이들 정차시 팬풍에 의해 발생한 압력차에 따른 공기유동을 유도함으로써, 인터쿨러의 냉각효율을 높여 차량의 출력 및 연비 등의 성능을 크게 향상시킬 수 있다.

Description

팬쉬라우드 일체형 인터쿨러 인 캡슐레이션 구조 및 그 작동방법{A STRUCTURE OF ENCAPSULATION INTEGRATED INTO FAN-SHROUD AND A METHOD OF OPERATING THEREOF}
본 발명은 팬쉬라우드 일체형 인터쿨러 인 캡슐레이션 구조 및 그 작동방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 종래의 공냉식 인터쿨러의 효율을 향상시킬 수 있는 팬쉬라우드 일체형 인터쿨러 인 캡슐레이션 구조 및 그 작동방법에 관한 것이다.
최근 엔진의 다운사이징 및 연비 개선을 위해 터보 엔진 차량이 급증하고 있다. 터보 엔진의 성능(출력 및 연비)은 인터쿨러의 냉각효율에 의해 결정된다. 따라서 인터쿨러의 냉각효율은 차량 성능의 중요한 인자이다. 즉, 인터쿨러의 냉각효율이 향상되면 충진효율의 향상으로 인해 엔진 출력과 연비가 향상되는 것이다.
도 1, 도 2 및 도 3은 종래기술의 인터쿨러 구조를 설명하는 도면이다. 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 일반적으로 차량의 전방에는 엔진 냉각계를 구성하는 쿨링모듈과 터보차저 엔진에서 과급 공기를 냉각시켜 주기 위한 인터쿨러가 설치되어 차량 주행시 엔진룸으로 유입되는 주행풍에 의해 냉각이 이루어지도록 되어 있다. 그리고, 상기 쿨링모듈의 후방에는 공기의 유입과 엔진 쪽으로의 송풍을 원활히 하기 위한 냉각팬이 설치된다.
상기 인터쿨러는 별도의 냉각수를 통해 과급 공기를 냉각하는 수냉식 인터쿨러와 주행시 라디에이터 그릴과 범퍼 커버의 하부에 형성된 개구홀을 통해 유입되는 주행풍에 의해 과급 공기를 냉각하는 공냉식 인터쿨러가 있다. 이 중 수냉식 인터쿨러는 별도의 장치 및 냉각수가 요구되므로 중량 및 원가가 상승하는 문제점이 있었다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 공냉식 인터쿨러는 차량의 아이들 정차시 주행풍에 의한 과급 공기의 냉각이 곤란하므로 인터쿨러의 냉각효율이 현저히 낮아지고, 이에 따라 엔진의 출력 및 연비가 떨어지는 문제점이 있었다.
공개특허공보 제2010-0030332호 (2010.03.18)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 쿨링모듈의 팬풍에 의해 발생한 압력차에 따른 공기유동을 유도하는 팬쉬라우드 일체형 인터쿨러 인 캡슐레이션 구조 및 그 작동방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 팬쉬라우드 일체형 인터쿨러 인 캡슐레이션 구조는 인터쿨러의 후면에 장착되는 인터쿨러 후면부(100); 쿨링모듈의 후면에 장착되는 쿨링모듈 후면부(200); 및 상기 인터쿨러 후면부(100)의 일 측면과 상기 쿨링모듈 후면부(200)의 일 측면을 연통시키는 통기부(300);를 포함한다.
상기 팬쉬라우드 일체형 인터쿨러 인 캡슐레이션 구조는 상기 인터쿨러 후면부(100) 중, 차량의 주행방향에 수직한 면에 구비되어, 차량의 아이들 정차시 엔진룸의 열이 인터쿨러에 전달되는 것을 차단하는 한 개 이상의 플랩도어(400);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 팬쉬라우드 일체형 인터쿨러 인 캡슐레이션 구조는 상기 플랩도어(400)와 상기 인터쿨러 후면부(100)를 회동가능하게 힌지결합시키는 힌지부(500);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 힌지부(500)는 탄성체인 것을 특징으로 한다.
상기 플랩도어(400)는 차량의 주행시 개방되는 것을 특징으로 한다.
상기 플랩도어(400)는 차량의 아이들 정차시 폐쇄되는 것을 특징으로 한다.
상기 플랩도어(400)의 재질은 단열재인 것을 특징으로 한다.
상기 통기부(300)는 상기 쿨링모듈 후면부(200)로부터 상기 인터쿨러 후면부(100)로 공기유동이 역류하는 것을 방지하는 격벽(310);을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 격벽(310)은 상기 쿨링모듈 후면부(200) 측에 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 격벽(310)은 차량의 주행방향을 기준으로, 상기 통기부(300)의 전단에서 후단 방향으로 형성된 제 1 격벽(311);을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 격벽(310)은 차량의 주행방향을 기준으로, 상기 통기부(300)의 후단에서 상기 통기부(300) 내부로 경사지게 형성된 제 2 격벽(312);을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 통기부(300)는 중앙의 단면적이 양 끝단의 단면적보다 큰 것을 특징으로 한다.
상기 통기부(300)는 단면적이 증가하는 디퓨저형태, 단면적이 일정한 파이프형태 및 단면적이 감소하는 노즐형태가, 상기 인터쿨러 후면부(100)에서 상기 쿨링모듈 후면부(200) 방향으로 순차적으로 결합된 형태인 것을 특징으로 한다.
상기 인터쿨러 후면부(100)는 상기 플랩도어(400)가 장착된 부분에 구비되어, 상기 플랩도어(400)가 차량주행방향의 반대방향으로만 개폐되도록 하는 방지턱;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 팬쉬라우드 일체형 인터쿨러 인 캡슐레이션 구조의 작동방법은 차량의 주행시에는 주행풍에 의해 플랩도어(400)가 개방되는 단계(S100); 및 차량의 아이들 정차시에는 상기 플랩도어(400)가 폐쇄되는 단계(S200);를 포함한다.
상기에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따르면, 차량의 아이들 정차시 팬풍에 의해 발생한 압력차에 따른 공기유동을 유도함으로써, 인터쿨러의 냉각효율을 높여 차량의 출력 및 연비 등의 성능을 크게 향상시킬 수 있다.
또한, 차량의 주행중에도 팬풍에 의해 발생한 압력차에 따른 공기유동을 유도함으로써, 인터쿨러를 통과하는 공기량을 증대시켜 인터쿨러의 냉각효율을 높여 차량의 출력 및 연비 등의 성능을 크게 향상시킬 수 있다.
도 1, 도 2 및 도 3은 종래기술의 인터쿨러 구조를 설명하는 도면.
도 4는 종래기술에서 차속과 인터쿨러 냉각효율의 관계를 설명하는 그래프.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 팬쉬라우드 일체형 인터쿨러 인 캡슐레이션 구조의 정면 사시도.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 팬쉬라우드 일체형 인터쿨러 인 캡슐레이션 구조의 후면 사시도.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 팬쉬라우드 일체형 인터쿨러 인 캡슐레이션 구조의 평면도.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 팬쉬라우드 일체형 인터쿨러 인 캡슐레이션 구조의 단면도.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 팬쉬라우드 일체형 인터쿨러 인 캡슐레이션 구조의 아이들 정차시 상태도.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 팬쉬라우드 일체형 인터쿨러 인 캡슐레이션 구조의 주행 시 상태도.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 팬쉬라우드 일체형 인터쿨러 인 캡슐레이션 구조의 작동방법의 순서도.
본 명세서 및 청구범위에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 팬쉬라우드 일체형 인터쿨러 인 캡슐레이션 구조의 후면 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 팬쉬라우드 일체형 인터쿨러 인 캡슐레이션 구조의 정면 사시도이다. 도 5 및 도 6을 참조할 때, 본 발명의 일 실시 예에 따른 팬쉬라우드 일체형 인터쿨러 인 캡슐레이션 구조는 인터쿨러의 후면에 장착되는 인터쿨러 후면부(100); 쿨링모듈의 후면에 장착되는 쿨링모듈 후면부(200); 및 상기 인터쿨러 후면부(100)의 일 측면과 상기 쿨링모듈 후면부(200)의 일 측면을 연통시키는 통기부(300);를 포함한다.
상기 팬쉬라우드 일체형 인터쿨러 인 캡슐레이션 구조는 상기 인터쿨러 후면부(100) 중, 차량의 주행방향에 수직한 면에 구비되어, 차량의 아이들 정차시 엔진룸의 열이 인터쿨러에 전달되는 것을 차단하는 한 개 이상의 플랩도어(400);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 플랩도어(400)는 차량의 주행시 개방되고, 차량의 아이들 정차(IDLE STOP)시 폐쇄되는 것을 특징으로 한다. 즉, 차량의 주행시에는 주행풍에 의해 개방될 수 있고, 차량의 아이들 정차시에는 플랩도어(400) 자체 질량에 의한 중력에 의해 폐쇄될 수 있다. 단, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 액추에이터 등에 의해 주행시에는 개방되고, 아이들 정차시에는 폐쇄되도록 제어될 수도 있다.
상기 플랩도어(400)의 재질은 단열재인 것을 특징으로 한다. 차량의 아이들 정차시 엔진룸의 열이 인터쿨러에 전달되는 것을 차단하여, 인터쿨러의 냉각효율을 높이기 위함이다. 이를 위해 상기 플랩도어(400)는 열전도율이 낮은 재질인 것이 바람직하다.
상기 팬쉬라우드 일체형 인터쿨러 인 캡슐레이션 구조는 상기 플랩도어(400)와 상기 인터쿨러 후면부(100)를 회동가능하게 결합시키는 힌지부(500);를 포함하고, 상기 힌지부(500)는 탄성체인 것을 특징으로 한다. 즉, 상기한 바와 같이 차량의 아이들 정차시 플랩도어(400)를 폐쇄하기 위해 상기 플랩도어(400)의 질량에 따른 중력이나, 별도의 엑추에이터에 의한 제어 외에도. 힌지부(500)를 탄성체로 구성하여, 복원력에 의해 플랩도어(400)를 폐쇄할 수도 있다. 이때, 상기 플랩도어(400)의 질량을 달리 설정하거나 힌지부(500)의 탄성계수를 달리 설정하여, 상기 플랩도어(400)의 개폐여부를 제어할 수 있다.
상기 통기부(300)는 상기 쿨링모듈 후면부(200)로부터 상기 인터쿨러 후면부(100)로 공기유동이 역류하는 것을 방지하는 격벽(310);을 포함한다. 본 발명의 목적은 인터쿨러 후면부(100)에서 쿨링모듈 후면부(200)로 공기유동을 발생시켜, 인터쿨러를 통과하는 공기유량을 증가시킴으로서, 인터쿨러의 냉각효율을 높이는 것이다. 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 상기 쿨링모듈 후면부(200)로부터 상기 인터쿨러 후면부(100)로 공기유동이 역류하는 것을 방지할 필요가 있기 때문이다.
상기 격벽(310)은 상기 쿨링모듈 후면부(200) 측에 형성된다. 즉, 상기 격벽(310)은 차량의 주행방향을 기준으로, 상기 통기부(300)의 전단에서 후단 방향으로 형성된 제 1 격벽(311); 및 상기 통기부(300)의 후단에서 상기 통기부(300) 내부로 경사지게 형성된 제 2 격벽(312);을 포함하는 것이다. 즉, 제 1 격벽(311)은 팬풍에 의한 공기유동이 통기부(300)로 유입되는 것을 차단하는 역할을 주로 하고, 제 2 격벽(312)은 팬풍에 의해 유도된 공기유동이 통기부(300)에서 쿨링모듈 후면부(200)로 용이하게 배출되도록 유도하는 역할을 주로 하는 것이다.
상기 통기부(300)는 중앙의 단면적이 양 끝단의 단면적보다 큰 것을 특징으로 한다. 즉, 상기 통기부(300)는 단면적이 증가하는 디퓨저형태, 단면적이 일정한 파이프형태 및 단면적이 감소하는 노즐형태가, 상기 인터쿨러 후면부(100)에서 상기 쿨링모듈 후면부(200) 방향으로 순차적으로 결합된 형태인 것을 특징으로 하는 것이다. 팬풍에 의해 유도된 공기유동(또는 인터쿨러를 통과한 주행풍의 일부)은 상기 격벽(310)과 충돌하여 소음을 발생시킬 수 있다. 따라서, 상기와 같은 소음을 저감시키기 위해, 상기 통기부(300)의 중앙의 단면적을 확대하여 공기유동의 속도를 일시적으로 낮추는 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 팬쉬라우드 일체형 인터쿨러 인 캡슐레이션 구조의 평면도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 팬쉬라우드 일체형 인터쿨러 인 캡슐레이션 구조의 평면 단면도이다. 도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 팬쉬라우드 일체형 인터쿨러 인 캡슐레이션 구조의 아이들 정차시 상태도이고, 도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 팬쉬라우드 일체형 인터쿨러 인 캡슐레이션 구조의 주행시 상태도이다.
도 7 내지 도 10을 참조할 때, 본 발명의 일 실시 예에 따른 팬쉬라우드 일체형 인터쿨러 인 캡슐레이션 구조는 차량의 아이들 정차시에는 주행풍이 없으므로 플랩도어(400)가 폐쇄된다. 그러나 쿨링모듈의 팬은 작동하므로 팬풍이 차량의 주행방향에 반대방향으로 발생한다. 팬풍에 의해 쿨링모듈 후면부(200)에서의 공기유동의 유속이 증가하고, 압력이 낮아진다. 이와 같은 압력차에 따라 인터쿨러 후면부(100)의 공기가 통기부(300)를 통해 쿨링모듈 후면부(200)로 유동된다. 결과적으로 차량의 아이들 정차시에도, 인터쿨러를 통과하는 공기유동을 발생시켜 아이들 정차시 공냉식 인터쿨러의 냉각효율을 증가시키는 것이다. 또한, 이와 동시에 단열재질의 플랩도어(400)가 폐쇄되어, 엔진룸의 열이 인터쿨러에 전달되는 것을 차단함으로써, 아이들 정차시 공냉식 인터쿨러의 냉각효율을 증가시키는 것이다.
차량의 주행시에는 주행풍이 발생하여 플랩도어(400)가 개방된다. 이와 동시에 쿨링모듈의 팬이 작동하므로, 쿨링모듈 후면부(200)를 통과하는 주행풍과 팬풍이 발생한다. 따라서, 주행풍에 의해서만 발생한 인터쿨러 후면부(100)에서의 공기유동에 비해, 주행풍과 팬풍에 의해 발생한 쿨링모듈 후면부(200)에서의 공기유동의 유속이 빠르다. 따라서 인터쿨러 후면부(100)에 비해 쿨링모듈 후면부(200)가 저압상태가 되고, 주행풍에 의해 인터쿨러를 통과한 공기유동 중 일부가 인터쿨러 후면부(100)로부터 쿨링모듈 후면부(200)로 유도되는 공기유동을 형성한다. 이에 따라, 인터쿨러를 통과하는 공기유동의 양이 증가되므로, 주행시에도 종래기술에 따른 공냉식 인터쿨러보다 높은 냉각효율을 확보할 수 있는 것이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 팬쉬라우드 일체형 인터쿨러 인 캡슐레이션 구조의 작동방법의 순서도이다. 도 11을 참조할 때, 팬쉬라우드 일체형 인터쿨러 인 캡슐레이션 구조의 작동방법은 차량의 주행시에는 주행풍에 의해 플랩도어(400)가 개방되는 단계(S100); 및 차량의 아이들 정차시에는 상기 플랩도어(400)가 폐쇄되는 단계(S200);를 포함한다.
앞서 살펴본 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하 '당업자'라 한다)가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하는 바람직한 실시 예일 뿐, 전술한 실시 예 및 첨부한 도면에 한정되는 것은 아니므로 이로 인해 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 당업자에게 있어 명백할 것이며, 당업자에 의해 용이하게 변경 가능한 부분도 본 발명의 권리범위에 포함됨은 자명하다.
100 인터쿨러 후면부
200 쿨링모듈 후면부
300 통기부
310 격벽
311 제 1 격벽
312 제 2 격벽
400 플랩도어
500 힌지부

Claims (15)

  1. 인터쿨러의 후면에 장착되는 인터쿨러 후면부(100);
    쿨링모듈의 후면에 장착되는 쿨링모듈 후면부(200); 및
    상기 인터쿨러 후면부(100)의 일 측면과 상기 쿨링모듈 후면부(200)의 일 측면을 연통시키는 통기부(300);
    를 포함하는 팬쉬라우드 일체형 인터쿨러 인 캡슐레이션 구조에 있어서,
    상기 통기부(300)는 상기 쿨링모듈 후면부(200)로부터 상기 인터쿨러 후면부(100)로 공기유동이 역류하는 것을 방지하는 격벽(310);
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 팬쉬라우드 일체형 인터쿨러 인 캡슐레이션 구조.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 인터쿨러 후면부(100) 중, 차량의 주행방향에 수직한 면에 구비되어, 차량의 아이들 정차시 엔진룸의 열이 인터쿨러에 전달되는 것을 차단하는 한 개 이상의 플랩도어(400);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 팬쉬라우드 일체형 인터쿨러 인 캡슐레이션 구조.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 플랩도어(400)와 상기 인터쿨러 후면부(100)를 회동가능하게 힌지결합시키는 힌지부(500);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 팬쉬라우드 일체형 인터쿨러 인 캡슐레이션 구조.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 힌지부(500)는 탄성체인 것을 특징으로 하는 팬쉬라우드 일체형 인터쿨러 인 캡슐레이션 구조.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 플랩도어(400)는 차량의 주행시 개방되는 것을 특징으로 하는 팬쉬라우드 일체형 인터쿨러 인 캡슐레이션 구조.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 플랩도어(400)는 차량의 아이들 정차시 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 팬쉬라우드 일체형 인터쿨러 인 캡슐레이션 구조.
  7. 제 2항에 있어서,
    상기 플랩도어(400)의 재질은 단열재인 것을 특징으로 하는 팬쉬라우드 일체형 인터쿨러 인 캡슐레이션 구조.
  8. 삭제
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 격벽(310)은 상기 쿨링모듈 후면부(200) 측에 형성된 것을 특징으로 하는 팬쉬라우드 일체형 인터쿨러 인 캡슐레이션 구조.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 격벽(310)은 차량의 주행방향을 기준으로, 상기 통기부(300)의 전단에서 후단 방향으로 형성된 제 1 격벽(311);
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 팬쉬라우드 일체형 인터쿨러 인 캡슐레이션 구조.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 격벽(310)은 차량의 주행방향을 기준으로, 상기 통기부(300)의 후단에서 상기 통기부(300) 내부로 경사지게 형성된 제 2 격벽(312);
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 팬쉬라우드 일체형 인터쿨러 인 캡슐레이션 구조.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 통기부(300)는 중앙의 단면적이 양 끝단의 단면적보다 큰 것을 특징으로 하는 팬쉬라우드 일체형 인터쿨러 인 캡슐레이션 구조.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 통기부(300)는 단면적이 증가하는 디퓨저형태, 단면적이 일정한 파이프형태 및 단면적이 감소하는 노즐형태가, 상기 인터쿨러 후면부(100)에서 상기 쿨링모듈 후면부(200) 방향으로 순차적으로 결합된 형태인 것을 특징으로 하는 팬쉬라우드 일체형 인터쿨러 인 캡슐레이션 구조.
  14. 제 2항에 있어서,
    상기 인터쿨러 후면부(100)는 상기 플랩도어(400)가 장착된 부분에 구비되어, 상기 플랩도어(400)가 차량주행방향의 반대방향으로만 개폐되도록 하는 방지턱;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 팬쉬라우드 일체형 인터쿨러 인 캡슐레이션 구조.
  15. 제 1항 내지 제 7항, 제 9항 내지 제 14항 중 어느 한 항의 팬쉬라우드 일체형 인터쿨러 인 캡슐레이션 구조의 작동방법에 있어서,
    차량의 주행시에는 주행풍에 의해 플랩도어(400)가 개방되는 단계(S100); 및
    차량의 아이들 정차시에는 상기 플랩도어(400)가 폐쇄되는 단계(S200);
    를 포함하는 팬쉬라우드 일체형 인터쿨러 인 캡슐레이션 구조의 작동방법.
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