KR19990048248A - 급가속을 위한 엔진 과급장치 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 급가속시 빠른 응답을 통해 엔진 출력을 신속히 높일 수 있도록 하는 동시에 연비를 향상시킬 수 있도록 하는 과급장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 외부로부터 연소실로 공기를 안내하는 흡기 관로에 설치되어 전기력을 통해 과급공기를 연소실에 공급하는 블로워 수단와, 상기 블로워 수단을 우회하도록 상기 흡기 관로에 분지되게 설치되어 외부로부터 공기를 직접 연소실로 안내하는 바이패스 관로와, 상기 흡기 관로의 분지 기점의 유로를 절환하여 외부로부터 유입되는 공기가 상기 블로워 수단 및 바이패스 관로를 선택적으로 경유되도록 하는 유로절환 수단과, 스로틀 밸브의 개도를 감지하는 스로틀 포지션 센서와, 상기 스로틀 포지션 센서로부터 입력되는 신호에 따라 상기 블로워 수단 및 유로절환 수단의 동작을 제어하는 제어수단를 포함하는 것을 특징으로 하는 포함하는 엔진 과급장치 및 이에 적용된 엔진 과급장치 제어방법을 제공한다.

Description

급가속을 위한 엔진 과급장치 및 그 제어방법(engine super charger for sudden acceleration and control method thereof)

본 발명은 자동차 엔진의 과급장치(super charger) 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스로틀 밸브의 개도에 따라 블로워의 구동을 제어할 수 있도록 함으로써 급가속시 빠른 응답을 통해 엔진 출력을 신속히 높일 수 있도록 하는 동시에 연비를 향상시킬 수 있도록 하는 과급장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 과급장치는 대기압보다 높은 압력으로 엔진의 흡기 매니폴드에 공기를 압송하는 장치이며, 엔진의 배기 압력을 이용한 배기터빈식 및 엔진의 회전 동력을 이용하는 루우츠 블로워(Roots blower)식 과급장치가 있다.

상기한 배기터빈 과급장치는 배기 매니폴드에서 방출되는 배기 가스의 압력을 이용하여 흡기 매니폴드에 과급공기를 제공하는 것으로서, 도 1에 도시된 바와 같이 엔진(100)의 배기 매니폴드(120)에 설치되어 배기 가스에 의해 회전되는 터어빈(T)과, 흡기 매니폴드(110)에 형성되어 상기 터어빈(T)에 의해 발생된 회전력으로 회전되어 가압된 과급공기를 흡기 매니폴드(110)에 공급하는 블로워(B)와, 상기 터어빈(T)의 회전력을 블로워(B)로 전달하기 위한 샤프트(SH)로 구성되어 있다.

상기와 같이 구성된 배기터빈 과급장치는 엔진의 배기 매니폴드(120)에서 배기 가스가 터어빈(T)을 고속으로 회전시키고, 상기 터어빈(T)의 회전은 상기 샤프트(SH)에 의해 블로워(B)를 회전시키게 되며, 상기 블로워(B)의 회전은 공기 흡입구에서 공기를 강제 흡입하여 흡기 매니폴드(110)에 전달한다. 물론, 상기 블로워(B)에서 흡기 매니폴드(110)로 공급되는 공기는 블로워(B)에 의해 가속된 상태이므로 이를 디퓨저를 사용하여 높은 압력의 과급공기로 변환시켜 흡기 매니폴드(110)에 전달하게 된다.

상기와 같이 흡기 매니폴드(110)로 많은 양의 공기가 공급되면 엔진 연소실은 흡기효율이 상승되어 더욱 원활한 연소작용으로 엔진의 출력을 향상시키도록 한다.

그러나, 종래 과급장치는 단순히 현재 엔진의 rpm이나 단순히 엔진이 구동된 후속의 배기압을 기준으로 앞으로 엔진이 필요로 하는 과급공기량을 조절하게 되므로, 현재 운전자의 가감속 조작상태에 대한 과급공기압 즉, 과급공기량 조절의 응답성이 현저히 저하되어 특히, 급가속시 이에 따른 엔진 출력을 신속히 높일 수 없는 문제점이 있다.

또한, 엔진이 구동되는 동한 같이 구동되면서 과급공기를 항상 엔진에 공급하게 되는데, 이때 과급공기량에 따른 연료의 혼합비로 인해 연비를 크게 저하시키게 되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 급가속시 빠른 응답을 통해 엔진 출력을 신속히 높일 수 있도록 하는 동시에 연비를 향상시킬 수 있도록 하는 과급장치 및 그 제어방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 배기터빈 과급장치를 보인 구성도

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 엔진 과급장치를 보인 구성도

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 엔진 과급장치의 동작 제어과정을 보인 흐름도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 엔진 20 : 흡기 관로

23 : 바이패스 관로 30 : 블로워

31 : 블로워 모터 35 : 릴레이

40 : 바이패스 도어 41 : 도어 모터

50 : 스로틀 밸브 50 : 스로틀 포지션 센서

60 : 제어수단

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 외부로부터 연소실로 공기를 안내하는 흡기 관로에 설치되어 전기력을 통해 과급공기를 연소실에 공급하는 블로워 수단와, 상기 블로워 수단을 우회하도록 상기 흡기 관로에 분지되게 설치되어 외부로부터 공기를 직접 연소실로 안내하는 바이패스 관로와, 상기 흡기 관로의 분지 기점의 유로를 절환하여 외부로부터 유입되는 공기가 상기 블로워 수단 및 바이패스 관로를 선택적으로 경유되도록 하는 유로절환 수단과, 스로틀 밸브의 개도를 감지하는 스로틀 포지션 센서와, 상기 스로틀 포지션 센서로부터 입력되는 신호에 따라 상기 블로워 수단 및 유로절환 수단의 동작을 제어하는 제어수단를 포함하는 것을 특징으로 하는 포함하는 엔진 과급장치 및;

스로틀 포지션 센서를 통해 시간당 스로틀 밸브의 개도를 검출하는 제1 단계와, 상기 제1 단계에서 검출된 시간당 스로틀 밸브의 개도가 임계치 이상인가를 판단하는 제2 단계와, 상기 제2 단계에서 시간당 스로틀 밸브의 개도가 임계치 이상일 경우 유로절환수단을 통해 바이패스 관로를 폐쇄시켜 블로워 측의 흡기 관로를 개방시키면서 블로워 수단를 구동시키는 제3 단계를 포함하는 엔진 과급장치 제어방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면에 의거 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 급가속을 위한 엔진 과급장치를 보인 것으로서, 공기 여과기(21)를 거친 외부로부터의 공기를 엔진(10)의 연소실로 안내하는 흡기 관로(20)에는 회전을 통해 공기를 압축하여 연소실로 공급하는 블로워(30) 및 전원을 통해 그 블로워(30)에 회전력을 전달하는 블로워 모터(31)가 설치된다.

즉, 본 발명에서는 엔진(10)의 배기가스나 엔진(10)의 출력을 이용하여 과급공기를 제공하지 않고, 전기력을 이용하는 블로워 모터(31) 및 블로워(30)를 통해 구동속도의 제어가 용이하면서도 순간응답이 우수하도록 한다.

또한, 그 흡기 관로(20)에는 그 블로워(30)를 우회하도록 분지되어 외부로부터 공기를 직접 연소실로 안내하는 바이패스 관로(23)가 설치되며, 그 흡기 관로(20)의 분지 기점에는 회전하면서 상기 블로워(30) 측의 흡기 관로(20) 및 바이패스 관로(23) 측을 선택적으로 개폐시키는 바이패스 도어(40) 및 입력되는 제어신호에 따라 상기 바이패스 도어(40)를 회전시키는 도어 모터(41)가 설치된다. 즉, 바이패스 도어(40)는 엔진(10)의 흡입공기가 상기 블로워(30) 및 바이패스 관로(23)를 선택적으로 경유되도록 한다.

상기 블로워 모터(31) 및 도어 모터(41)는 제어수단(60)(control unit)에 의해 동작이 제어된다. 즉, 제어수단(60)은 운전자의 액셀러레이터 페달 조작에 의해 가변하는 스포틀 밸브(50)의 개도인 스로틀 포지션 센서(51)로부터의 입력신호에 따라 블로워 모터(31) 및 도어 모터(41)의 동작을 제어한다.

다시말 하면, 그 제어수단(60)은 운전자의 액셀러레이터 페달 조작에 따른 시간당 가속도 값이 급가속 정도를 정하는 임계치 이상일 경우 블로워 모터(31)를 동작시켜 과급압을 발생시키면서 도어 모터(41)의 동작 제어에 따른 바이패스 도어(40)의 바이패스 관로(23) 폐쇄를 통해 과급공기가 연소실로 공급되도록 하는 과급모드 및, 임계치보다 작을 경우 바이패스 도어(40)가 바이패스 관로(23)를 개방시킨 상태를 유지하면서 블로어 모터가 동작되지 않도록 하는 정상모드를 선택적으로 수행하게 된다.

또한, 제어수단(60)은 릴레이(35)를 제어하여 배터리나 발전기로부터 비교적 높은 전압이 요구되는 블로워 모터(31)에 전원이 공급/차단되도록 한다.

도면중 미설명 부호 22는 연료를 흡입 공기중에 분사하는 인잭터이다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 작용을 도 3에 도시되는 바와 같은 제어수단(60)의 제어과정에 따라 설명하면 다음과 같다.

우선, 초기 엔진(10) 구동시 제어수단(60)은 블로워(30) 및 블로워 모터(31)를 정지시키며 바이패스 도어(40)가 바이패스 관로(23)를 개방하여 외부로부터의 공기가 인잭터(22)에서 분사되는 연료와 같이 흡기 관로(20) 및 바이패스 관로(23)를 거쳐 연소실로 흡입되어 연소를 이루게 되는 정상모드를 진행한다.

이러한 과정에서, 제어수단(60)은 스텝 S101을 진행하여 스로틀 포지션 센서(51)를 통해 시간당 스포틀 밸브(50)의 개도를 검출한 다음 스텝 S102를 진행한다. 상기 스텝 S102에서는 상기 검출된 시간당 스포틀 밸브(50)의 개도가 운전자의 급가속을 정하는 임계치 이상인가를 판단한 다음, 그 판단 결과 시간당 스포틀 밸브(50)의 개도가 임계치 이상일 경우 스텝 S103을 진행한다.

상기 스텝 S103에서는 도어 모터(41)를 구동을 제어하는 동시에 릴레이(35)가 구동을 제어하여 과급모드를 수행한다. 즉, 이때의 도어 모터(41)는 블로워(30) 측의 흡기 관로(20)를 폐쇄시켰던 바이패스 도어(40)를 회전시켜 그 바이패스 관로(23)를 폐쇄시키고 블로워(30) 측의 흡기 관로(20)를 개방시키며, 상기 릴레이(35)에 의해 전원이 공급되는 블로워 모터(31)는 구동되면서 회전력을 블로워(30)에 전달하여 순간적으로 압축된 공기인 과급공기와 이에 상응된 많은 연료의 혼합기를 연소실로 공급한다.

이에 따라, 본 발명은 운전자의 액셀러레이터 페달 조작에 따른 급가속시 순간적으로 과급된 공기 및 연료를 엔진(10)에 공급함으로써 엔진(10) 출력을 신속히 높이게 되는 동시에, 평상시 블로워(30)가 동작되지 않고 바이패스 관로(23)를 통해 과급되지 않은 공기 및 연료의 혼합기가 공급되도록 함으로써 연비성이 좋도록 한다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 급가속시에만 블로워를 전기력으로 구동시켜 과급공기가 제공되도록 함으로써, 급가속시 빠른 응답을 통해 엔진 출력을 신속히 높일 수 있도록 함은 물론 연비성을 더욱 향상시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.

본 발명은 특정의 실시예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 첨부 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

Claims (4)

1. 외부로부터 연소실로 공기를 안내하는 흡기 관로(20)에 설치되어 전기력을 통해 과급공기를 연소실에 공급하는 블로워 수단과;

   상기 블로워 수단을 우회하도록 상기 흡기 관로(20)에 분지되게 설치되어 외부로부터 공기를 직접 연소실로 안내하는 바이패스 관로(23)와;

   상기 흡기 관로(20)의 분지 기점의 유로를 절환하여 외부로부터 유입되는 공기가 상기 블로워 수단 및 바이패스 관로(23)를 선택적으로 경유되도록 하는 유로절환 수단과;

   스포틀 밸브(50)의 개도를 감지하는 스로틀 포지션 센서(51)와;

   상기 스로틀 포지션 센서(51)로부터 입력되는 신호에 따라 상기 블로워 수단 및 유로절환 수단의 동작을 제어하는 제어수단를 포함하는 것을 특징으로 엔진 과급장치.
2. 제1 항에 있어서, 상기 블로워 수단은 회전을 통해 공기를 압축하여 공급하는 블로워(30)와, 전원을 통해 상기 블로워(30)에 회전력을 전달하는 블로워 모터(31)와, 상기 제어수단으로부터 입력되는 제어신호에 따라 상기 전기모터에 전원을 공급하는 릴레이(35)로 구성되는 것을 특징으로 하는 엔진 과급장치.
3. 제1 항에 있어서, 상기 유로절환 수단은 상기 흡기 관로(20)의 분지 기점에 설치되어 회전하면서 상기 블로워 수단 측의 흡기 관로(20) 및 바이패스 관로(23) 측을 선택적으로 개폐시키는 바이패스 도어(40)와, 입력되는 제어신호에 따라 상기 바이패스 도어(40)를 회전시키는 도어 모터(41)로 구성되는 것을 특징으로 하는 엔진 과급장치.
4. 스로틀 포지션 센서(51)를 통해 시간당 스포틀 밸브(50)의 개도를 검출하는 제1 단계와;

   상기 제1 단계에서 검출된 시간당 스포틀 밸브(50)의 개도가 임계치 이상인가를 판단하는 제2 단계와;

   상기 제2 단계에서 시간당 스포틀 밸브(50)의 개도가 임계치 이상일 경우 유로절환수단을 통해 바이패스 관로(23)를 폐쇄시켜 블로워(30) 측의 흡기 관로(20)를 개방시키면서 블로워 모터(31)를 구동시키는 제3 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 과급장치 제어방법.