KR20030047315A - 차량의 흡기 시스템 - Google Patents
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Abstract
차량의 흡기 시스템이 개시된다. 개시된 차량의 흡기 시스템은, 엔진에 흡입되는 공기중의 먼지를 제거하기 위해 설치된 에어 클리너와; 상기 에어 클리너로 유입된 공기를 흡입하고 가변 노즐이 설치된 과급기와; 상기 과급기와 연결되어 상기 과급기를 통해 공기의 유입이 이루어지도록 설치된 흡기 다기관과; 상기 흡기 다기관의 일측에 설치되어 상기 엔진 운전중 상기 흡기 다기관 내의 압력을 지속적으로 계측하는 부스트 압력 센서와; 상기 엔진의 크랭크 휠의 일측에 설치되어 엔진 운전중 엔진의 회전수를 지속적으로 계측하는 엔진 스피드 센서와; 상기 부스트 압력 센서와 상기 엔진 스피드 센서로부터 계측된 값이 특정 조건에 부합되면 흡입되는 공기를 상기 과급기로부터 바이패스 시키기 위해 상기 과급기의 전후방에 설치된 바이패스 밸브 및 바이패스 덕트와; 상기 에어 클리너의 하류와 상기 과급기 입구측의 직관부상에 설치되어 상기 에어 클리너의 엘레멘트의 교체 시기를 알려주는 흡기 부압 센서와; 상기 부스트 압력 센서, 상기 엔진 스피드 센서, 및 상기 흡기 부압 센서로부터 감지된 신호를 수신하여 상기 바이패스 밸브의 개도 정도를 조정하는 컨트롤러;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 연비가 향상되고, 배기가스가 저감될 수 있고, 엔진 내구성이 확보될 수 있으며, 정비 편의성이 향상될 수 있는 이점이 있다.
Description
본 발명은 차량의 흡기 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 흡기압력 부가 측정으로 성능 향상, 배기가스 저감, 및 내구 신뢰성 향상을 위해 가변 노즐이 구비된 과급기(VGT; Variable Geometry Turbocharger)를 적용하고 있는 디젤 엔진을 장착한 차량용 흡기 시스템의 구조가 개선된 차량의 흡기 시스템에 관한 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 차량의 흡기 시스템은 에어 클리너(11), 과급기 (12), 흡기덕트, 인터쿨러(중간냉각기)(13), 흡기 다기관(14)을 포함하여 구성된다.
이와 같이 구성된 흡기 시스템을 통해 유입된 공기는 가변 노즐 장착 과급기(12)를 통해 흡기 다기관(14)으로 공급되고, 이때의 적절하게 매칭 (matching) 되어진 연료 분사 시스템 및 관련 제어 시스템을 통해 연료 분사량과 연료 분사 시기가 제어된다.
그리고 일련의 연소 과정을 통하여 얻어진 축 마력으로 엔진 및 차량을 구동하고, 운전자가 요구하는 주행 성능을 확보하게 된다.
상기 과급기(12)의 부착은 차량의 주행 성능 향상을 위한 엔진 출력 확보, 배출 가스의 성분에 대한 환경 규제 대책, 연비 향상, 및 운전성 향상 등의 일환으로 최근 생산 차량에는 첨단 기술 제어의 한 분야로 적용 사례가 날로 증대되고 있는 실정이다.
그런데, 엔진의 운전 영역을 고려할 때 저속 또는 저부하 영역에서는과급기(12)의 성능이 구조적으로 원활하지 못하여 흡입 공기의 체적 효율이 저하되게 되고, 오히려 저부하 영역에서는 펌핑 로스(pumping loss)가 증가되어 마찰 손실이 증가하게 되고, 엔진의 성능, 및 연비 등에 불리한 결과를 가져오게 된다.
그리고 상기 과급기(12) 자체가 일종의 공기 저항체로 작용하게 되어 가속시(특히, 급가속시) 응답 지연에 의한 주행 성능 저하를 야기하게 되고, 연료 분사 시스템의 기능(연료량, 분사 시기 등)과의 순간적인 불일치를 유발하여 매연 등의 배기가스를 수반하게 된다.
또한 차량의 출발시, 구배가 큰 언덕 주행시, 언덕길 정차 후 출발시, 추월 가속시, 및 에어컨 작동 등의 주행 조건에서는 응답성 및 공기량, 연료 분사량 등이 불일치 되어 주행 성능을 저하시키게 되며, 과급기(12) 장착 엔진(차량)의 일반적인 불만 사항으로 알려져 있다.
그리고 에어 클리너(11)의 엘레멘트부 오염시 위의 단점들은 극대화되고 특히, 과급기(12)의 경우 과회전에 의한 과급기(12) 단체의 부하 증대로 부품 손상, 즉 차량 운전 및 주행 안정성 확보에 심각한 문제를 야기하게 된다. 특히 인터쿨러까지 부착된 엔진 흡기 시스템 구조에서는 치명적인 문제이다.
즉, 상기 과급기(12) 손상이 되면, 손상된 부품이 엔진의 흡기 시스템으로 유입(인터쿨러(13), 연소실 등)된다. 이런 유입에 따라 관련 부품의 충격이나 손상으로 엔진이 파손되고 결국에는 차량 주행 불가로 이어지게 된다.
한편, 도 1에서 설명되지 않은 참조부호 15,16, 및 17은 엔진 스피드 센서, 부스트 압력 센서, 및 ECU를 나타내 보인 것이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 저속 주행 성능의 향상, 배출 가스의 저감, 엔진 구성 부품의 내구성 향상, 및 정비성 확보가 이루어지도록 한 차량의 흡기 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 차량의 흡기 시스템의 구성을 개략적으로 나타내 보인 도면.
도 2는 본 발명에 따른 차량의 흡기 시스템의 구성을 개략적으로 나타내 보인 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
21. 에어 클리너
22. 과급기
23. 흡기 다기관
24. 부스트 압력 센서
25. 엔진 스피드 센서
26. 바이패스 밸브
27. 바이패스 덕트
28. 흡기 부압 센서
29. 컨트롤러(29)
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량의 흡기 시스템은, 엔진에 흡입되는 공기중의 먼지를 제거하기 위해 설치된 에어 클리너와; 상기 에어 클리너로 유입된 공기를 흡입하고 가변 노즐이 설치된 과급기와; 상기 과급기와 연결되어 상기 과급기를 통해 공기의 유입이 이루어지도록 설치된 흡기 다기관과; 상기 흡기 다기관의 일측에 설치되어 상기 엔진 운전중 상기 흡기 다기관 내의 압력을 지속적으로 계측하는 부스트 압력 센서와; 상기 엔진의 크랭크 휠의 일측에 설치되어 엔진 운전중 엔진의 회전수를 지속적으로 계측하는 엔진 스피드 센서와; 상기 부스트 압력 센서와 상기 엔진 스피드 센서로부터 계측된 값이 특정 조건에 부합되면 흡입되는 공기를 상기 과급기로부터 바이패스 시키기 위해 상기 과급기의 전후방에 설치된 바이패스 밸브 및 바이패스 덕트와; 상기 에어 클리너의 하류와 상기 과급기 입구측의 직관부상에 설치되어 상기 에어 클리너의 엘레멘트의 교체 시기를 알려주는 흡기 부압 센서와; 상기 부스트 압력 센서, 상기 엔진 스피드 센서, 및 상기 흡기 부압 센서로부터 감지된 신호를 수신하여 상기 바이패스 밸브의 개도 정도를 조정하는 컨트롤러;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2에는 본 발명에 따른 차량의 흡기 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도가 도시되어 있다. 여기에서는 일반적인 차량의 흡기 시스템의 구성 설명은 생략하고, 본 발명의 특징에 따른 구성만을 설명하기로 한다.
도면을 참조하면, 본 발명에 따른 차량의 흡기 시스템은, 엔진에 흡입되는 공기중의 먼지를 제거하기 위해 설치된 에어 클리너(21)와, 이 에어 클리너(21)로 유입된 공기를 흡입하고 가변 노즐이 설치된 과급기(22)와, 이 과급기(22)와 연결되어 과급기(22)를 통해 공기의 유입이 이루어지도록 설치된 흡기 다기관(23)과, 이 흡기 다기관(23)의 일측에 설치되어 엔진 운전중 흡기 다기관(23) 내의 압력을 지속적으로 계측하는 부스트 압력 센서(24)와, 엔진의 크랭크 휠의 일측에 설치되어 엔진 운전중 엔진의 회전수를 지속적으로 계측하는 엔진 스피드 센서(25)와, 상기 부스트 압력 센서(24)와 엔진 스피드 센서(25)로부터 계측된 값이 특정 조건에 부합되면 흡입되는 공기를 과급기(22)로부터 바이패스 시키기 위해 과급기(22)의 전후방에 설치된 바이패스 밸브(26) 및 바이패스 덕트(27)와, 상기 에어 클리너(21)의 하류와 과급기(22) 입구측의 직관부상에 설치되어 에어 클리너(21)의 엘레멘트의 교체 시기를 알려주는 흡기 부압 센서(28)와, 상기 부스트 압력 센서(24), 엔진 스피드 센서(25), 및 흡기 부압 센서(28)로부터 감지된 신호를 수신하여 바이패스 밸브(26)의 개도 정도를 조정하는 컨트롤러(29)를 포함하여 구성된다.
그리고 도면에는 도시하지는 않았지만, 상기 바이패스 덕트(27)의 파이프 내경은 메인 파이프의 직경과 동일하게 형성되고, 체적 유량이 감소되지 않도록 구비된다.
또한 상기 부스트 압력 센서(24)가 측정한 흡기 다기관(23) 내의 압력이 300mmHg 게이지압 이하이면, 상기 바이패스 밸브(26)를 오픈(open)하여 흡입 공기량이 증대될 수 있도록 이루어진다.
그리고 상기 엔진 스피드 센서(25)가 측정한 엔진 회전수가 2000rpm 이하인 경우, 마찬가지로, 상기 바이패스 밸브(26)를 오픈하여 흡입 공기량이 증대될 수 있도록 이루어진다.
상기 흡기 부압 센서(28) 컨트롤러(29)와 연결 설치되어 시스템 내에 이상이 발생되었을 때 이를 경보하는 경보 장치(30)가 구비된다.
한편, 도 2에서 설명되지 않은 참조부호 31 및 32는 차량의 ECU 및 인터쿨러를 나타내 보인 것이다.
상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 차량의 흡기 시스템의 작용을 설명하면 다음과 같다. 여기에서는 일반적인 차량의 흡기 시스템의 작용 설명은 생략하고, 본 발명의 특징에 따른 작용만을 설명하기로 한다.
도면을 다시 참조하면, 본 발명에 따른 차량의 흡기 시스템은, 엔진 운전중 흡기 다기관(23) 내의 압력을 부스트 압력 센서(24)가 지속적으로 측정하고 일정한 조건이 유지되면 (약 300mmHg 게이지압 이하) 바이패스 덕트(27) 상의 설치된 바이패스 밸브(26)의 개도를 제어하는 컨트롤러(29)에 신호를 보낸다. 즉, 설정된 압력 조건 만족시 밸브를 열어 흡입 공기의 일부 또는 전부를 바이패스 시켜 흡기 다기관(23)으로 직접 보낼 수 있도록 제어한다.
그리고 엔진 운전중 엔진의 회전수를 엔진 스피드 센서(25)가 지속적으로 측정하고 일정한 조건이 유지되면(약 2000rpm 이하) 밸브의 개도를 제어하는 컨트롤러(29)에 신호를 보낸다. 즉, 설정된 회전수 조건 만족시 밸브를 열어 흡입 공기의 일부 또는 전부를 바이패스 시켜 흡기 다기관(23)으로 직접 보내게 된다.
또한 상기 흡기 부압 센서(28)는 설정 압력(약 -50mmHg 게이지압 이상의 부압) 영역에서는 흡입된 공기가 바이패스 덕트(27)를 따라 이동하도록 컨트롤러(29)에 신호를 보낸다.
그리고 상기 부스트 압력 센서(24), 엔진 스피드 센서(25), 및 흡기 부압 센서(28)로부터 감지된 신호를 컨트롤러(29)를 통하여 바이패스 밸브(26)의 개도 정도를 조정하게 되는데, 이때 바이패스 밸브(26)의 개도는 부스트 압력, 엔진 회전수, 또는 흡기 부압 설정 조건중 어느 한 쪽만 만족하여도 작동 되도록 컨트롤러 (29)의 로직을 설정한다.
따라서 설정된 부스트 압력, 엔진 회전수, 및 흡기 부압 영역에서 흡입 공기가 과급기(22)를 바이패스(센서 감응→밸브 열림→바이패스), 흡입 저항 저감에 의한 성능(출력, 연비) 향상, 응답성 향상, 과도 운전 영역에서의 매연 저감, 과급기(22) 이상 작동 등의 방지 효과로 저속 주행 성능 및 과도 운전 영역에서의 성능 향상을 가져오게 된다.
더불어, 흡기 시스템 오염시 과급기(22)의 기능 이상, 작동에 의한 엔진 손상 방지, 경보 장치(30)를 통한 정비성 향상으로 운전자의 만족도 향상, 내구 수명 향상 등에 기여한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 차량의 흡기 시스템은 다음과 같은 효과를 갖는다.
엔진 운전 조건(특히 과도 운전 조건)에 따른 흡기 시스템의 바이패스 구조로 연비가 향상되고, 배기가스가 저감될 수 있다.
그리고 흡기 시스템 오염에 따른 과급기의 과부하 작동 방지로 엔진 내구성이 확보될 수 있다.
또한 흡기 시스템 오염(특히 에어 클리너)시의 경보 지시로 정비 편의성이 향상될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
Claims (5)
- 엔진에 흡입되는 공기중의 먼지를 제거하기 위해 설치된 에어 클리너와;상기 에어 클리너로 유입된 공기를 흡입하고 가변 노즐이 설치된 과급기와;상기 과급기와 연결되어 상기 과급기를 통해 공기의 유입이 이루어지도록 설치된 흡기 다기관과;상기 흡기 다기관의 일측에 설치되어 상기 엔진 운전중 상기 흡기 다기관 내의 압력을 지속적으로 계측하는 부스트 압력 센서와;상기 엔진의 크랭크 휠의 일측에 설치되어 엔진 운전중 엔진의 회전수를 지속적으로 계측하는 엔진 스피드 센서와;상기 부스트 압력 센서와 상기 엔진 스피드 센서로부터 계측된 값이 특정 조건에 부합되면 흡입되는 공기를 상기 과급기로부터 바이패스 시키기 위해 상기 과급기의 전후방에 설치된 바이패스 밸브 및 바이패스 덕트와;상기 에어 클리너의 하류와 상기 과급기 입구측의 직관부상에 설치되어 상기 에어 클리너의 엘레멘트의 교체 시기를 알려주는 흡기 부압 센서와;상기 부스트 압력 센서, 상기 엔진 스피드 센서, 및 상기 흡기 부압 센서로부터 감지된 신호를 수신하여 상기 바이패스 밸브의 개도 정도를 조정하는 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 흡기 시스템.
- 제1항에 있어서,상기 바이패스 덕트의 파이프 내경은 메인 파이프의 직경과 동일하게 형성되고, 체적 유량이 감소되지 않도록 구비된 것을 특징으로 하는 차량의 흡기 시스템.
- 제1항에 있어서,상기 부스트 압력 센서가 측정한 상기 흡기 다기관 내의 압력이 300mmHg 게이지압 이하이면, 상기 바이패스 밸브를 오픈하여 흡입 공기량이 증대되도록 구비된 것을 특징으로 하는 차량의 흡기 시스템.
- 제1항에 있어서,상기 엔진 스피드 센서가 측정한 엔진 회전수가 2000rpm 이하인 경우, 상기 바이패스 밸브를 오픈하여 흡입 공기량이 증대되도록 구비된 것을 특징으로 하는 차량의 흡기 시스템.
- 제1항에 있어서,상기 흡기 부압 센서 및 상기 컨트롤러와 연결 설치되어 시스템 내에 이상이 발생되었을 때 이를 경보하는 경보 장치를 더 포함하여 된 것을 특징으로 하는 차량의 흡기 시스템.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020010077778A KR20030047315A (ko) | 2001-12-10 | 2001-12-10 | 차량의 흡기 시스템 |
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| KR1020010077778A KR20030047315A (ko) | 2001-12-10 | 2001-12-10 | 차량의 흡기 시스템 |
Publications (1)
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|---|---|
| KR20030047315A true KR20030047315A (ko) | 2003-06-18 |
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| KR1020010077778A KR20030047315A (ko) | 2001-12-10 | 2001-12-10 | 차량의 흡기 시스템 |
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|---|---|
| KR (1) | KR20030047315A (ko) |
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Legal Events
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| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application |