KR102398885B1 - 과급공기용 냉각시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 슈퍼차저에서 과급되는 흡기의 온도 상승을 효율적으로 억제하는 기술에 관한 것으로, 본 발명에서는 터보차저의 후단에 배치된 제1인터쿨러 및 슈퍼차저; 상기 슈퍼차저의 후단에 배치된 제2인터쿨러;를 포함하여 구성되는 과급공기용 냉각시스템이 소개된다.

Description

과급공기용 냉각시스템{COOLING SYSTEM FOR CHARGING AIR}
본 발명은 슈퍼차저에서 과급되는 흡기의 온도 상승을 효율적으로 억제하는 과급공기용 냉각시스템에 관한 것이다.
48V 하이브리드 시스템은 이산화탄소 배출 감소와 연비 개선에 장점이 있어, 최근 48V 하이브리드 차량에 대한 개발이 증가하는 추세에 있다. 즉, 에어컨이나 히터 등과 같은 고전류 기반의 전장품에 48V가 적용되면 연비를 절감할 수 있게 된다.
특히, 48V 하이브리드 시스템에는 기존 12V 차량에 적용할 수 없었던 전동식 슈퍼차저의 적용이 가능하여, 엔진의 효율성을 높일 수 있는 장점도 있다.
다만, 전동식 슈퍼차저가 설치된 기존의 시스템을 살펴보면, 전동식 슈퍼차저에서 압축된 과급공기의 온도 상승으로 인해 흡입효율이 불리한 문제가 발생하여, 과급공기의 온도상승을 억제할 수 있는 냉각시스템이 요구되고 있다.
상기의 배경기술로서 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 10-2012-0055882 A
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 슈퍼차저에서 과급되는 흡기의 온도 상승을 효율적으로 억제하는 과급공기용 냉각시스템을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 터보차저의 후단에 배치된 제1인터쿨러 및 슈퍼차저; 상기 슈퍼차저의 후단에 배치된 제2인터쿨러;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 터보차저의 후단에 배치된 방향전환밸브;를 더 포함하고, 상기 제1인터쿨러와 슈퍼차저는 상기 방향전환밸브와 제2인터쿨러 사이에 병렬 배치될 수 있다.
상기 제1인터쿨러 후단에 배치된 방향전환밸브;를 더 포함하고, 상기 방향전환밸브와 슈퍼차저는 상기 제1인터쿨러와 제2인터쿨러 사이에 병렬 배치될 수 있다.
냉각수를 순환시키기 위한 워터펌프;를 더 포함하고, 상기 워터펌프에서 토출된 냉각수가 제1인터쿨러에 유입되고; 상기 제2인터쿨러에서 토출된 냉각수가 제2인터쿨러에 유입되며; 상기 제2인터쿨러에서 토출된 냉각수가 슈퍼차저에 유입되고; 상기 슈퍼차저에서 토출된 냉각수가 방향전환밸브에 유입되며; 상기 방향전환밸브에서 토출된 냉각수가 라디에이터에 유입되고; 상기 라디에이터에서 토출된 냉각수가 워터펌프에 유입되어 순환 작동될 수 있다.
상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 슈퍼차저에서 과급되는 흡기의 온도 상승을 억제할 수 있는 것은 물론, 제1인터쿨러를 통해 한 번 쿨링된 공기가 슈퍼차저로 공급되므로 상대적으로 흡기온도의 상승이 적어 내구성과 연속사용 측면에서 유리한 장점이 있고, 또한 슈퍼차저에서 과급된 공기를 제2인터쿨러를 통해 다시 냉각하기 때문에 흡기온도가 상승하지 않아 흡입효율이 저하되는 것을 방지하는 것은 물론, 연소/연비 측면 모두에서 유리한 장점도 있다.
도 1은 본 발명에 따른 과급공기 냉각시스템의 제1실시예 배치 상태를 예시하여 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 과급공기 냉각시스템의 제2실시예 배치 상태를 예시하여 나타낸 도면.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 과급공기용 냉각시스템은, 터보차저(1)와, 제1인터쿨러(5)와, 슈퍼차저(7) 및 제2인터쿨러(9)를 포함하여 구성할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명을 구체적으로 살펴보면, 터보차저(1)의 후단에는 제1인터쿨러(5)와 슈퍼차저(7)가 배치되어 터보차저(1)에서 압축된 과급공기가 제1인터쿨러(5)와 슈퍼차저(7)에 유입될 수 있다.
여기서, 상기 제1인터쿨러(5)는 수냉식 인터쿨러 또는 공냉식 인터쿨러일 수 있다. 그리고, 상기 슈퍼차저(7)는 전동식 슈퍼차저일 수 있다.
그리고, 상기 슈퍼차저(7)의 후단에는 제2인터쿨러(9)가 배치되어, 슈퍼차저(7)에서 압축된 과급공기가 제2인터쿨러(9)에 유입될 수 있다.
여기서, 상기 제2인터쿨러(9)는 수냉식 인터쿨러 또는 인테이크매니폴드 일체형 수냉식 인터쿨러일 수 있다.
즉, 터보차저(1)의 하류 및 슈퍼차저(7)의 하류에 인터쿨러가 배치됨으로써, 과급기에서 압축된 과급공기의 냉각성능을 향상시켜, 흡기온도가 상승하는 것을 억제할 수 있다.
한편, 도 1은 본 발명에 따른 냉각시스템의 제1실시예를 나타낸 도면으로, 상기 터보차저(1)의 후단에 방향전환밸브(3)가 더 배치되어, 터보차저(1)에서 과급된 공기가 방향전환밸브(3)에 유입될 수 있다.
그리고, 상기 제1인터쿨러(5)와 슈퍼차저(7)는 상기 방향전환밸브(3)와 제2인터쿨러(9) 사이에 병렬형태로 배치될 수 있다.
여기서, 상기 방향전환밸브(3)는 바이패스밸브일 수 있는 것으로, 상기 바이패스밸브에서 두 개의 유로로 분기되고, 이 분기된 유로 각각에 제1인터쿨러(5)와 슈퍼차저(7)가 각각 배치될 수 있다. 그리고, 상기 분기된 유로가 합쳐지는 부분의 후단에 제2인터쿨러(9)가 배치될 수 있다.
즉, 차량의 주행상황에 따라 방향전환밸브(3)를 제어하여 전동식 슈퍼차저(7)와 제1인터쿨러(5)에 공기를 선택적으로 통과시켜 압축할 수 있다.
계속해서, 도 2는 본 발명에 따른 냉각시스템의 제2실시예를 나타낸 도면으로, 상기 제1인터쿨러(5)의 후단에 방향전환밸브(3)가 더 배치되어, 제1인터쿨러(5)에서 냉각된 공기가 방향전환밸브(3)에 유입될 수 있다.
그리고, 상기 방향전환밸브(3)와 슈퍼차저(7)는 상기 제1인터쿨러(5)와 제2인터쿨러(9) 사이에 병렬형태로 배치될 수 있다.
여기서, 상기 방향전환밸브(3)는 바이패스밸브일 수 있는 것으로, 상기 바이패스밸브의 개폐 작동에 따라 제1인터쿨러(5)를 통과한 공기가 슈퍼차저(7)를 통과하여 제2인터쿨러(9)에 유입되도록 제어하거나, 또는 제1인터쿨러(5)를 통과한 공기가 슈퍼차저(7)를 우회하여 제2인터쿨러(9)에 유입되도록 제어할 수 있다.
즉, 상기와 같은 구성에 따르면, 슈퍼차저(7)에서 과급되는 흡기의 온도 상승을 억제할 수 있는 것은 물론, 제1인터쿨러(5)를 통해 한 번 쿨링된 공기가 슈퍼차저(7)로 공급되므로 상대적으로 흡기온도의 상승이 적어 내구성과 연속사용 측면에서도 매우 유리한 장점이 있다.
조금 더 구체적으로, 차량의 주행 중 응답성의 개선이 필요한 영역에서는 방향전환밸브(3)를 조절하여 슈퍼차저(7)를 이용하여 공기를 압축하도록 제어한다. 즉, 응답성 개선이 필요한 영역에서는 공기가 제1인터쿨러(5)를 우회하므로 차압이 개선되어 응답성이 대폭 향상될 수 있다.
또한, 전부하 영역에서는 터보차저(1)를 이용하여 압축하는 동시에, 필요시 방향전환밸브(3)를 조절하여 슈퍼차저(7)를 통해 압축에 필요한 공기량을 보충할 수 있다.
아울러, V6엔진의 경우 슈퍼차저(7)를 왼쪽이나 오른쪽 중 어느 한쪽에만 설치하면, 다량의 과급공기를 스로틀밸브에 공급하지 못하게 되어 흡입효율이 저하된다. 이 같은 문제를 개선하기 위해서는 양쪽에 슈퍼차저(7)를 각각 장착해야 하는데, 이는 원가 상승으로 이어지는 또 다른 문제가 발생하게 된다.
하지만, 본 발명의 경우 V6엔진에서 한 개의 전동식 슈퍼차저만을 이용해도 제2인터쿨러(9)를 통해 슈퍼차저(7)에서 과급된 공기를 다시 냉각하기 때문에 흡기온도가 상승하지 않아 흡입효율이 저하되는 것을 방지하는 것은 물론, 연소/연비 측면 모두에서 유리한 장점이 있다.
한편, 본 발명은 냉각수를 순환시키기 위한 워터펌프(11)를 더 포함하여 구성할 수 있다.
이에, 상기 워터펌프(11)에서 토출된 냉각수가 제1인터쿨러(5)에 유입되고, 상기 제2인터쿨러(9)에서 토출된 냉각수가 제2인터쿨러(9)에 유입되며, 상기 제2인터쿨러(9)에서 토출된 냉각수가 슈퍼차저(7)에 유입될 수 있다.
그리고, 상기 슈퍼차저(7)에서 토출된 냉각수가 방향전환밸브(3)에 유입되고, 상기 방향전환밸브(3)에서 토출된 냉각수가 라디에이터(13)에 유입되며, 상기 라디에이터(13)에서 토출된 냉각수가 워터펌프(11)에 유입되어 냉각수가 순환될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 슈퍼차저(7)에서 과급되는 흡기의 온도 상승을 억제할 수 있는 것은 물론, 제1인터쿨러(5)를 통해 한 번 쿨링된 공기가 슈퍼차저(7)로 공급되므로 상대적으로 흡기온도의 상승이 적어 내구성과 연속사용 측면에서 유리한 장점이 있고, 또한 슈퍼차저(7)에서 과급된 공기를 제2인터쿨러(9)를 통해 다시 냉각하기 때문에 흡기온도가 상승하지 않아 흡입효율이 저하되는 것을 방지하는 것은 물론, 연소/연비 측면 모두에서 유리한 장점도 있다.
한편, 본 발명은 상기한 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
1 : 터보차저 3 : 방향전환밸브
5 : 제1인터쿨러 7 : 슈퍼차저
9 : 제2인터쿨러 11 : 워터펌프
13 : 라디에이터

Claims (3)

  1. 터보차저의 후단에 배치된 제1인터쿨러 및 슈퍼차저;
    상기 슈퍼차저의 후단에 배치된 제2인터쿨러; 및
    상기 터보차저의 후단에 배치된 방향전환밸브;를 포함하고,
    상기 제1인터쿨러와 슈퍼차저는 상기 방향전환밸브와 제2인터쿨러 사이에 병렬 배치되면서, 제1인터쿨러를 통과한 공기와 슈퍼차저를 통과한 공기가 합쳐지는 부분의 후단에 제2인터쿨러가 배치됨으로써, 차량의 주행 중 응답성의 개선이 필요한 영역 또는 전부하 영역에서 방향전환밸브의 조절을 통해 터보차저에서 압축된 공기가 제1인터쿨러를 우회하여 슈퍼차저를 통해 압축되도록 조절하는 것을 특징으로 하는 과급공기용 냉각시스템.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    냉각수를 순환시키기 위한 워터펌프;를 더 포함하고,
    상기 워터펌프에서 토출된 냉각수가 제1인터쿨러에 유입되고;
    상기 제2인터쿨러에서 토출된 냉각수가 제2인터쿨러에 유입되며;
    상기 제2인터쿨러에서 토출된 냉각수가 슈퍼차저에 유입되고;
    상기 슈퍼차저에서 토출된 냉각수가 방향전환밸브에 유입되며;
    상기 방향전환밸브에서 토출된 냉각수가 라디에이터에 유입되고;
    상기 라디에이터에서 토출된 냉각수가 워터펌프에 유입되어 순환 작동되는 것을 특징으로 하는 과급공기용 냉각시스템.
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