KR200268945Y1 - 자동차 엔진용 과급장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 에어클리너와, 흡기메니폴드와 연결된 서지에어탱크 사이의 연결 통로를 직접 유입과 강제 유입이 동시에 이루어지도록 하여 차량의 저속 및 고속 주행시에도 공기의 공급이 원활히 이루어지도록 함에 따라 엔진의 출력을 일층 향상시킬 수 있도록 한 자동차 엔진용 과급장치에 관한 것이다.

상기와 같은 본 고안은 에어클리너와 서지에어탱크 사이를 연결하는 통상의 연결통로에 있어서, 상기 연결통로(70)를 서브인테이크(80)와 메인인테이크(90)를 갖는 y자 형상으로 형성하되, 상기 서브인테이크(80)와, 흡기메니폴드(20)와 연결되는 서지에어탱크(30)에 디젤엔진의 전력에 의해 구동되는 D/C팬(100)(40)을 각각 설치하여 구성된다.

이와 같은 본 고안은 실린더의 연소실로 공기가 원활하게 공급됨에 따라 완전 연소되어 배기가스의 매연이 최소로 줄어 들게 됨에 따라 대기오염의 발생을 최소로 줄일 수 있게 되며, 아울러 엔진의 수명을 연장함과 동시에 연비를 향상시키고, 차량의 고속 및 저속 주행시 즉 속도의 구분없이 엔진의 출력을 항상 최상으로 유지하게 되는 아주 유용한 고안이다.

Description

자동차 엔진용 과급장치 {Turbo charger of vehicle}

본 고안은 자동차 엔진용 과급장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 디젤엔진의 에어클리너와 서지에어탱크 사이의 연결 통로를 y자 형상으로 형성하고, 모터에 의해 구동되는 팬을 내부에 설치하여 공기를 직접 유입과 강제 유입이 동시에 이루어지도록 함에 따라 차량의 저속 및 고속 주행시에도 공기의 공급이 원활히 이루어져 엔진의 출력을 일층 향상시키고, 연비를 향상시킬 뿐 아니라 대기오염을 최소로 줄일 수 있도록 한 자동차 엔진용 과급장치에 관한 것이다.

일반적으로 디젤엔진은 대기중의 실린더로 유입, 압축하여 이때 생기는 고열을 이용 연료를 작은 입자로 분사하여 점화시켜서 동력을 얻는 압축 착화기관이다.

디젤기관은 에어클리너를 통해 정화된 공기가 실린더와 피스톤에 의해 고압으로 압축될 때 공기의 밀도가 높아지며 이때 발생되는 고열은 가솔린에 비해 상대적으로 발화점이 낮은 디젤이 미세한 입자로 분사되어질 때 착화, 폭발에 의해 동력을 얻게 된다.

그러나 디젤기관의 출력은 디젤기관의 실린더 내의 용적이 정해진 상태에서 출력을 향상 시키기 위해서는 효과적으로 많은 량의 공기를 압축시켜야 하며 이 많은 량의 공기를 압축 시키려면 공기의 흡입도를 증가 시켜야 하는 것으로 이미 상용화 되어서 널리 알려진 것이다.

그리고 공기와 연료가 혼합된 혼합기를 실린더로 보내 별도의 점화장치를 통해 점화하는 가솔린 기관과는 달리 이미 압축된 공기에 연료를 분사하여 착화시키는 디젤기관의 특성상 연료와 공기의 완전한 혼합이 이루어지질 못하는 단점이 있었고 이 경우 더 많은 산소량을 필요로 하지만 공기정화 장치 등의 여러 저항요소에 의해 산소 공급량이 부족하여 분사연료의 불완전 연소가 발생됨에 따라, 배기가스가 과다하게 발생되고 엔진 수명의 단축을 초래할 뿐 아니라, 연비가 나빠지는 등의 문제점이 있다.

한편 과급장치는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 대기압 보다 높은 압력으로 엔진의 흡기메니폴드에서 공기를 압송하는 장치이다.

이러한 과급기(Turbo charger)는 배기메니폴드에서 배출되는 배기가스의 압력을 이용하여 흡기메니폴드에 가압공기를 제공하는 것으로서 배기메니폴드에 설치되어 배기가스에 의해 회전되는 터어빈과 흡기메니폴드에 형성되어 상기 터어빈에 의해 발생된 회전력으로 회전되어 가압된 공기를 흡기메니폴드에 공급하는 블로워와 상기 터어빈의 회전력을 블로워로 전달하기 위한 샤프트로 구성되어 있다.

상기의 과급장치는 엔진의 배기메니폴드에서 배기가스가 터어빈을 고속으로 회전시키고, 터어빈의 회전은 상기 샤프트에 의해 블로워를 회전시키게 되며 블로워의 회전은 공기 흡입구에서 강제 흡입하여 흡기메니폴드에 전달 한다.

물론 블로워에서 흡기메니폴드로 공급되는 공기는 블로워에 의해 가속된 상태이므로 이를 디퓨져를 사용하여 높은 압력의 공기로 변환시켜 흡기메니폴드에 전달하게 된다.

그러나 상기와 같은 과급장치는 배기되는 가스의 압력에 의해 터어빈 및 블로워의 회전 속도가 좌우되어 엔진의 저속 및 중속 상태에서 배기되는 가스의 압력으로 과급작용을 하게 되는 경우에는 배기 압력이 적으므로 터어빈의 회전수가 낮아져 블로워의 회전수가 낮아 과급작용을 효과적으로 하지 못하게 된다.

따라서 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 과급장치는 흡, 배기메니폴드의 입구에 공기와류장치를 설치하여서 에어클리너에 복수개의 후렉시블한 안내판을 중앙부에서 외측의 방사상으로 형성한 내연기관의 흡기 및 배기의 와류장치가 개발되어져 있다.

그러나 상기와 같은 구조의 내연기관의 흡기 및 배기의 와류장치에서 와류현상은 에어클리너에서 흡입밸브 까지 흡기메니폴드에서 혼합가스가 더 잘 혼합될 수 있으나 실린더 피스톤의 왕복에 의하여 공기가 흡입되므로 실린더 압력은 더 높일 수 없으며 같은 량의 공기가 와류장치를 통과할 때 와류장치에 의한 단면적이 적어져 있으므로 이 부분에서의 유속은 빨라지게 되나 이 부분을 통과하는 유속은 이전 속도와 동일하게 되어서 와류장치의 마찰에너지를 감안하면 실린더 내로 유입되는 공기량은 증가할 수 없게 된다.

한편 전동모터를 이용한 자연공기 압축방식은 일본 공개실용신안공보소58-124656호와 국내 특허공개공보 공보번호 제94-3254호와 제94-6055호 등의 내연기관용 공기흡입량 조절장치가 개발되어 있으나, 상기의 장치들은 에어클리너로 유입되는 관통구멍들 즉 흡기계통을 모두 막아서 전동모터를 장착하므로써 저속에서는 엔진출력이 향상되나 중, 고속에서는 오히려 엔진출력이 저하된다.

즉 상기 공기 흡입량 조절장치에 설치된 전동모터는 분당 회전수가 고작1.000∼10.000rpm 미만이므로 분당회전수 3.000rpm 이상에서는 전동모터의 회전날개가 엔진흡입력을 방해하게 됨에 따라 중, 고속 상태에서는 엔진의 출력이 현저하게 저하되는 문제점이 발생되고 있다.

한편 본 고안은 에어클리너케이스 내에 내장된 에어클리너와, 엔진의 실린더(10)로 공기를 공급하는 흡기메니폴드와 연결된 서지에어탱크 사이의 연결 통로를 개선하여 과급장치의 과급효과를 향상시키기 위한 것으로 종래 상기 연결 통로를 보면 다음과 같다.

도2에 도시된 바와 같이 에어덕트(270)와 연결되고 내부에 에어클리너케이스(240) 내에 내장된 에어클리너(250)와, 상기 에어클리너(250)와 흡기메니폴드(220)와 연결되는 서지에어탱크(230)를 연결하는 통로가 하나로 이루어진 단일통로(260)로 형성되어지게 된다.

상기의 통로는 에어덕트(270)를 통해 대기쪽에서 공급되어진 공기가 에어클리너(250)를 통과해 단일통로(260)를 통해 서지에어탱크(230)로 유입되게 됨에 따라 상기 서지에어탱크(230)에 연결된 흡기메니폴드(220)로 공기가 공급되어 디젤엔진의 실린더(210)로 공기를 공급하게 된다.

그러나 전술한 바와 같은 과급장치는 흡기메니폴드로 유입되는 공기의 공급이 원활히 이루어지지 못하게 됨에 따라 실린더로 공급되는 공기의 양이 부족하게 되어 엔진의 출력이 저하되고 불완전연소의 원인이 되는 등의 문제점이 발생하게 된다.

따라서 본 고안의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 에어클리너와, 흡기메니폴드와 연결된 서지에어탱크 사이의 연결 통로를 직접 유입과 강제 유입이 동시에 이루어지도록 하여 차량의 저속 및 고속 주행시에도 공기의 공급이 원활히 이루어지도록 함에 따라 엔진의 출력을 일층 향상시킬 수 있도록 한 자동차 엔진용 과급장치를 제공하는데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은 에어클리너케이스와 서지에어탱크를 연결하는 통로를 y자 형상으로 형성하고, 디젤엔진의 전력에 의해 구동되는 D/C팬을 다수개 설치하여 서지에어탱크로 공급되는 공기의 유입을 더욱 원활하게 하여 다량의 공기를 실린더로 공급하게 됨에 따라 속도에 관계 없이 필요량 만큼 충분하게 공기를 공급할 수 있어 엔진출력을 향상시킬 수 있도록 한 자동차 엔진 과급장치를 제공함을 기술적 과제로 삼는다.

도1은 본 고안의 일 실시예에 의한 구성도

도2는 종래의 구성도

*도면 중 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 : 실린더 20 : 흡기메니폴드

30 : 서지에어탱크 40 : D/C팬

50 : 에어클리너케이스 60 : 에어클리너

70 : 연결통로 80 : 서브인테이크

90 : 메인인테이크 100 : D/C팬

110 : 에어덕트

상기한 목적을 달성하기 위한 본 고안은 에어클리너와 서지에어탱크 사이를 연결하는 통상의 연결통로에 있어서, 상기 연결통로(70)를 서브인테이크(80)와 메인인테이크(90)를 갖는 y자 형상으로 형성하되, 상기 서브인테이크(80)와, 흡기메니폴드(20)와 연결되는 서지에어탱크(30)에 디젤엔진의 전력에 의해 구동되는 D/C팬(100)(40)을 각각 설치하여 구성 된 것을 특징으로 하는 자동차 엔진용 과급장치를 제공하고자 한다.

이하, 본 고안의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도1은 본 고안의 일 실시예에 의한 구성도이고, 도2는 종래의 구성도이다.

도1에 도시된 바와 같이 본 고안의 과급장치는 에어클리너와 서지에어탱크 사이의 연결 통로에 위치되며, 상기 연결 통로는 y자 형상으로 형성된다.

상기 y자 통로는 서브인테이크(80)와 메인인테이크(90)로 각각 구분되며 상부 에어클리너측은 두 군데로 공기가 유입되고 하부측은 즉 서지에어탱크와 연결되는 부위는 합쳐져서 한 곳으로 공기가 유입되게 된다.

상기 서브인테이크(80)의 소정 위치에는 에어덕트(110)로 부터의 공기를 강제로 흡입하는 D/C팬(100)이 부착되며, 상기 D/C팬은 디젤엔진의 전력에 의해 구동됨에 따라 흡기메니폴드(20)와 연결되는 서지에어탱크(30)에 다량의 공기를 공급하게 된다.

한편 서지에어탱크(30)내의 D/C팬(40)은 흡기메니폴드(20)와 연결된는 부위에 설치되어 서지에어탱크(30)로 유입된 공기를 강하게 흡입하여 흡기메니폴드(20)를 통해 실린더(10)로 공급하게 된다.

상기 서브인테이크(80)와 서지에어탱크(30)내에 각각 설치된 D/C팬(100)(40)은 디젤엔진의 주행중 발생되는 여분의 전력에 의해 구동되는 모터에 의해 회전하며, 상기 모터는 통상의 모터를 이용하여 항상 일정한 방향으로 회전하도록 한다.

이와 같이 구성된 본 고안의 자동차 엔진용 과급장치의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.

도1에 도시된 바와 같이 다량의 공기가 에어덕트(110)를 통해 대기 쪽에서 공급되면 상기 공기는 에어클리너케이스(50)내의 에어클리너(60)를 거쳐 서지에어탱크(30)로 유입되게 된다.

이때 에어클리너(60)를 통과한 공기는 에어클리너(60)와 서지에어탱크(30)를 연결하는 통로 즉 서브인테이크(80)와 메인인테이크(90)를 통해 서지에어탱크(30)로 유입되며, 이때 서브인테이크(80)에 설치된 D/C팬(100)은 디젤엔진의 잔여 전력에 의해 구동되어 서지에어탱크(30)로 유입되는 공기를 더욱 원활히 공급하게 된다.

또한 상기 y자 형상의 통로를 통해 공기가 유입된 서지에어탱크(30)는 디젤엔진의 실린더(10)로 공기를 공급하는 흡기메니폴드(20)와 연결되어 흡기메니폴드(20)로 유입된 공기를 공급하게 되며, 이때 서지에어탱크(30)에 설치된 D/C팬은 공기를 강압적으로 흡입하게 된다.

상기 서지에어탱크(30)와 서브인테이크(80)에 각각 설치된 D/C팬은 결과적으로 다량의 공기를 강압적으로 흡입하여 실린더(10)로 공급되는 공기가 원활히 공급되도록 하는 역할을 하게 된다.

한편 상기 서지에어탱크(30)내로 유입된 공기는 D/C팬(40)을 이용하여 더욱 원활하게 흡입되어 흡기메니폴드(20)를 통해 디젤엔진의 실린더(10)로 공급되게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안은 y자 형상의 통로를 통해 공기가 통과하게 되며 서브인테이크(80)와 서지에어탱크(30)에 각각 설치된 D/C팬(100)(40)을이용하여 다량의 공기를 실린더(10)로 공급하게 된다.

이와 같은 본 고안은 고속주행시에도 에어클리너(60)를 통과한 공기가 메인인테이크(90)를 통해 그대로 유입되도록 함으로써, 즉 메인인테이크(90)를 통한 공기가 저항없이 흡기메니폴드(20)를 통해 충분한 공기를 실린더(10)로 공급할 수 있게 된다.

상기와 같은 본 고안의 자동차 엔진용 과급장치는 에어클리너와, 흡기메니폴드와 연결된 서지에어탱크 사이의 연결 통로를 직접 유입과 강제 유입이 동시에 이루어지도록 하여 차량의 저속 및 고속 주행시에도 공기의 공급이 원활히 이루어지도록 함에 따라 엔진의 출력이 일층 향상되게 된다.

또한 엔진 실린더의 연소실로 공기가 원활하게 공급됨에 따라 완전 연소되어 배기가스의 매연이 최소로 줄어 들게 됨에 따라 대기오염의 발생을 최소로 줄일 수 있게 된다.

아울러 엔진의 수명을 연장함과 동시에 연비를 향상시키고, 차량의 고속 및 저속 주행시 즉 속도의 구분없이 엔진의 출럭을 항상 최상으로 유지하게 되는 아주 유용한 고안이다.

Claims (1)

1. 에어클리너와 서지에어탱크 사이를 연결하는 통상의 연결통로에 있어서, 상기 연결통로(70)를 서브인테이크(80)와 메인인테이크(90)를 갖는 y자 형상으로 형성하되, 상기 서브인테이크(80)와, 흡기메니폴드(20)와 연결되는 서지에어탱크(30)에 디젤엔진의 전력에 의해 구동되는 D/C팬(100)(40)을 각각 설치하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동차 엔진용 과급장치.