KR101786331B1 - 엔진의 인터쿨러장치 - Google Patents

Abstract

본 발명 엔진의 인터쿨러장치는 공기를 압축하여 엔진 연소실로 공급하도록 설치된 제1과급기와; 상기 제1과급기를 통과하면서 가압된 공기를 냉각시키도록 상기 제1과급기와 엔진 사이에 구비되고, 상기 제1과급기로부터의 공기가 통과할 수 있는 영역을 복수개로 구획한 인터쿨러와; 상기 인터쿨러의 일부 영역을 통과한 공기를 가압하여 상기 인터쿨러의 나머지 영역의 입구측으로 공급할 수 있도록 설치된 제2과급기와; 상기 인터쿨러의 입구측에서 상기 제2과급기와 연통될 수 있는 상기 인터쿨러의 영역을 상기 제1과급기에만 연통시키거나 상기 제2과급기에만 연통시키도록 절환하는 입구측밸브와; 상기 인터쿨러의 출구측에서 상기 제2과급기와 연통될 수 있는 상기 인터쿨러의 영역을 상기 제2과급기에만 연통시키거나 엔진으로만 연통시키도록 절환하는 출구측밸브를 포함하여 구성된다.

Description

엔진의 인터쿨러장치{INTERCOOLER DEVICE FOR ENGINE}

본 발명은 엔진의 인터쿨러에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 복수의 과급장치를 사용하는 엔진의 인터쿨러에 관한 기술이다.

최근 차량의 엔진에는 출력 증대를 위하여 흡기를 압축하여 엔진으로 공급하는 과급장치가 사용되고 있으며, 상기 과급장치에는 엔진의 배기압을 이용하는 터보차져(Turbocharger)와, 별도의 동력원을 이용하여 구동하는 수퍼차져(supercharge)가 있다.

상기 터보차져 또는 수퍼차져로 가압된 공기는 온도가 상승하여 열팽창에 의한 엔진 충진효율 저하를 초래하게 되므로, 인터쿨러를 사용하여 이를 적절히 냉각하도록 한다.

종래에는 복수의 과급장치, 예컨대, 터보차져와 수퍼차져를 모두 사용하는 엔진에서 공기를 냉각시키기 위해 인터쿨러를 각각 2개를 구비하여, 부피 증가로 인한 엔진룸 탑재성이 저하되거나, 어느 한 쪽에서 가압된 공기는 인터쿨러를 통하지 않고 엔진으로 그대로 공급되도록 구성되어 그만큼 엔진의 충진효율이 저하됨을 피하기 어려운 실정이다.

상기 발명의 배경이 되는 기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR 1020030046823 A

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 엔진 흡기계의 부피를 크게 증가시키지 않아서 엔진의 엔진룸 탑재성을 향상시키면서도, 복수의 과급장치로 가압된 모든 공기를 냉각시킬 수 있도록 함으로써, 엔진의 충진효율 저하를 방지하여 엔진의 성능을 더욱 향상시킬 수 있도록 한 엔진의 인터쿨러장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 엔진의 인터쿨러장치는

공기를 압축하여 엔진 연소실로 공급하도록 설치된 제1과급기와;

상기 제1과급기를 통과하면서 가압된 공기를 냉각시키도록 상기 제1과급기와 엔진 사이에 구비되고, 상기 제1과급기로부터의 공기가 통과할 수 있는 영역을 복수개로 구획한 인터쿨러와;

상기 인터쿨러의 일부 영역을 통과한 공기를 가압하여 상기 인터쿨러의 나머지 영역의 입구측으로 공급할 수 있도록 설치된 제2과급기와;

상기 인터쿨러의 입구측에서 상기 제2과급기와 연통될 수 있는 상기 인터쿨러의 영역을 상기 제1과급기에만 연통시키거나 상기 제2과급기에만 연통시키도록 절환하는 입구측밸브와;

상기 인터쿨러의 출구측에서 상기 제2과급기와 연통될 수 있는 상기 인터쿨러의 영역을 상기 제2과급기에만 연통시키거나 엔진으로만 연통시키도록 절환하는 출구측밸브를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 인터쿨러는 상기 제1과급기로부터의 공기가 통과할 수 있도록 구획된 영역이 A영역과 B영역 2개로 이루어져, 상기 A영역과 B영역 모두 상기 제1과급기로부터 공기를 공급받도록 설치될 수 있고,

상기 제2과급기는 상기 A영역을 통과한 공기를 가압하여 상기 B영역의 입구측으로 공급하도록 설치될 수 있다.

상기 입구측밸브는 상기 제2과급기와 상기 B영역을 연통시키는 상태와 상기 제1과급기와 상기 B영역을 연통시키는 상태를 절환할 수 있도록 설치될 수 있다.

상기 출구측밸브는 상기 인터쿨러의 A영역을 상기 엔진에 연결하는 상태와 상기 제2과급기에 연결하는 상태를 절환할 수 있도록 설치될 수 있다.

상기 제1과급기는 상기 엔진의 배기가스에 의해 구동되는 터보차져이고;

상기 제2과급기는 모터에 의해 구동되는 수퍼차져일 수 있다.

상기 제1과급기는 모터에 의해 구동되는 수퍼차져이고;

상기 제2과급기는 상기 엔진의 배기가스에 의해 구동되는 터보차져일 수 있다.

본 발명은 엔진 흡기계의 부피를 크게 증가시키지 않아서 엔진의 엔진룸 탑재성을 향상시키면서도, 복수의 과급장치로 가압된 모든 공기를 냉각시킬 수 있도록 함으로써, 엔진의 충진효율 저하를 방지하여 엔진의 성능을 더욱 향상시킬 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 엔진의 인터쿨러장치의 구성을 설명한 도면,
도 2는 도 1의 인터쿨러장치에서 제1과급기만 구동되는 상황을 설명한 도면,
도 3은 도 2와 같은 상황에서 인터쿨러 내부의 공기유동을 설명한 도면,
도 4는 도 1의 인터쿨러장치에서 제1과급기와 제2과급기가 모두 구동되는 상황을 설명한 도면,
도 5는 도 4와 같은 상황에서 인터쿨러 내부의 공기유동을 설명한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명 엔진의 인터쿨러장치의 실시예는, 공기를 압축하여 엔진(1) 연소실로 공급하도록 설치된 제1과급기(3)와; 상기 제1과급기(3)를 통과하면서 가압된 공기를 냉각시키도록 상기 제1과급기(3)와 엔진(1) 사이에 구비되고, 상기 제1과급기(3)로부터의 공기가 통과할 수 있는 영역을 복수개로 구획한 인터쿨러(5)와; 상기 인터쿨러(5)의 일부 영역을 통과한 공기를 가압하여 상기 인터쿨러(5)의 나머지 영역의 입구측으로 공급할 수 있도록 설치된 제2과급기(7)와; 상기 인터쿨러(5)의 입구측에서 상기 제2과급기(7)와 연통될 수 있는 상기 인터쿨러(5)의 영역을 상기 제1과급기(3)에만 연통시키거나 상기 제2과급기(7)에만 연통시키도록 절환하는 입구측밸브(9)와; 상기 인터쿨러(5)의 출구측에서 상기 제2과급기(7)와 연통될 수 있는 상기 인터쿨러(5)의 영역을 상기 제2과급기(7)에만 연통시키거나 엔진(1)으로만 연통시키도록 절환하는 출구측밸브(11)를 포함하여 구성된다.

즉, 본 발명은 상기와 같이 하나의 인터쿨러(5) 내에 복수개의 영역을 설정하고 복수개의 과급기들 중 일부가 구동하지 않거나 모두가 구동하는 상황에 따라 상기 인터쿨러(5)를 통과할 수 있는 영역을 상기 입구측밸브(9) 및 출구측밸브(11)로 전환할 수 있도록 함으로써, 하나의 인터쿨러(5)를 사용하면서도, 모든 과급기로부터의 압축된 공기를 냉각할 수 있도록 하여, 비교적 작은 부피로 엔진룸에의 탑재성을 우수하게 확보하면서도 엔진의 충진효율을 향상시킬 수 있도록 하여 엔진의 출력 증대에 기여할 수 있는 것이다.

본 실시예에서, 상기 인터쿨러(5)는 상기 제1과급기(3)로부터의 공기가 통과할 수 있도록 구획된 영역이 A영역과 B영역 2개로 이루어져, 상기 A영역과 B영역 모두 상기 제1과급기(3)로부터 공기를 공급받도록 설치되어 있다.

상기 제2과급기(7)는 상기 A영역을 통과한 공기를 가압하여 상기 B영역의 입구측으로 공급하도록 설치된다.

상기 입구측밸브(9)는 상기 제2과급기(7)와 상기 B영역을 연통시키는 상태와 상기 제1과급기(3)와 상기 B영역을 연통시키는 상태를 절환할 수 있도록 설치되어 있으며, 상기 출구측밸브(11)는 상기 인터쿨러(5)의 A영역을 상기 엔진에 연결하는 상태와 상기 제2과급기(7)에 연결하는 상태를 절환할 수 있도록 설치되어 있다.

또한, 본 실시예에서, 상기 제1과급기(3)는 상기 엔진(1)의 배기가스에 의해 구동되는 터보차져이고, 상기 제2과급기(7)는 모터(13)에 의해 구동되는 수퍼차져로 구성하였다.

그러나, 상기와 반대로, 상기 제1과급기(3)는 모터에 의해 구동되는 수퍼차져로 하고, 상기 제2과급기(7)는 상기 엔진의 배기가스에 의해 구동되는 터보차져로 구성할 수도 있을 것이며, 상기 제1과급기(3)와 제2과급기(7)를 모두 터보차져로 구성하거나 모두 수퍼차져로 구성하는 경우에도 본 발명의 적용이 가능할 것이다.

도 2와 도 3은 상기 제2과급기(7) 즉 수퍼차져가 작동하지 않고, 상기 제1과급기(3)인 터보차져만 작동되는 상황을 설명한 것으로서, 상기 입구측밸브(9)는 상기 B영역을 상기 제1과급기(3)에 연통시키고 있고, 상기 출구측밸브(11)는 상기 A영역을 상기 엔진(1)의 흡기측에 연결시키고 있어서, 결과적으로 상기 제1과급기(3)에서 토출되는 압축공기는 상기 인터쿨러(5)의 A영역과 B영역을 모두 통하여 냉각된 후 엔진(1)으로 공급되게 된다.

도 4와 도 5는 상기 제2과급기(7)인 수퍼차져가 함께 작동되는 상황을 예시한 것으로서, 상기 제1과급기(3)에서 압축된 공기는 상기 인터쿨러(5)의 A영역에서 냉각된 후 상기 제2과급기(7)로 유입되어 다시 가압된 후 상기 인터쿨러(5)의 B영역에서 다시 냉각된 후에 엔진으로 공급되게 된다.

따라서, 모든 과급기가 작동하는 상황에서도 하나의 인터쿨러(5)만으로 엔진(1)으로 유입되는 모든 압축공기의 냉각이 이루어지게 되어, 충진효율의 저하 현상이 방지되게 된다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

1; 엔진
3; 제1과급기
5; 인터쿨러
7; 제2과급기
9; 입구측밸브
11; 출구측밸브
13; 모터

Claims (6)

1. 공기를 압축하여 엔진 연소실로 공급하도록 설치된 제1과급기와;
   상기 제1과급기를 통과하면서 가압된 공기를 냉각시키도록 상기 제1과급기와 엔진 사이에 구비되고, 상기 제1과급기로부터의 공기가 통과할 수 있는 영역을 복수개로 구획한 인터쿨러와;
   상기 인터쿨러의 일부 영역을 통과한 공기를 가압하여 상기 인터쿨러의 나머지 영역의 입구측으로 공급할 수 있도록 설치된 제2과급기와;
   상기 인터쿨러의 입구측에서 상기 제2과급기와 연통될 수 있는 상기 인터쿨러의 영역을 상기 제1과급기에만 연통시키거나 상기 제2과급기에만 연통시키도록 절환하는 입구측밸브와;
   상기 인터쿨러의 출구측에서 상기 제2과급기와 연통될 수 있는 상기 인터쿨러의 영역을 상기 제2과급기에만 연통시키거나 엔진으로만 연통시키도록 절환하는 출구측밸브;
   를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 엔진의 인터쿨러장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 인터쿨러는 상기 제1과급기로부터의 공기가 통과할 수 있도록 구획된 영역이 A영역과 B영역 2개로 이루어져, 상기 A영역과 B영역 모두 상기 제1과급기로부터 공기를 공급받도록 설치되고;
   상기 제2과급기는 상기 A영역을 통과한 공기를 가압하여 상기 B영역의 입구측으로 공급하도록 설치된 것
   을 특징으로 하는 엔진의 인터쿨러장치.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 입구측밸브는 상기 제2과급기와 상기 B영역을 연통시키는 상태와 상기 제1과급기와 상기 B영역을 연통시키는 상태를 절환할 수 있도록 설치된 것
   을 특징으로 하는 엔진의 인터쿨러장치.
   
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 출구측밸브는 상기 인터쿨러의 A영역을 상기 엔진에 연결하는 상태와 상기 제2과급기에 연결하는 상태를 절환할 수 있도록 설치된 것
   을 특징으로 하는 엔진의 인터쿨러장치.
   
5. 청구항 1 내지 4항 중 어느 하나에 있어서,
   상기 제1과급기는 상기 엔진의 배기가스에 의해 구동되는 터보차져이고;
   상기 제2과급기는 모터에 의해 구동되는 수퍼차져인 것
   을 특징으로 하는 엔진의 인터쿨러장치.
   
6. 청구항 1 내지 4항 중 어느 하나에 있어서,
   상기 제1과급기는 모터에 의해 구동되는 수퍼차져이고;
   상기 제2과급기는 상기 엔진의 배기가스에 의해 구동되는 터보차져인 것
   을 특징으로 하는 엔진의 인터쿨러장치.

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