KR20030097273A - 자동차의 인터쿨러 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 인터쿨러 냉각장치에 관한 것으로, 인터쿨러(10)의 유입챔버(11)와 배출챔버(12)를 제 1챔버(21)와 제 2챔버(22)로 감싸고, 이 제 1, 2챔버(21,22)를 스티어링 오일 리저버(30)에 연결하며, 냉각팬(50)을 구동시키는 모터(60)의 회전축과 상기 제 1챔버(11)의 유입관(24)에 설치된 오일펌프(40)를 클러치(70)로 연결하는 한편, 이 클러치(70)는 차속이 일정속도 이상이 되어 상기 모터(60)의 작동이 멈추면 콘트롤러(80)에 의해 동력전달상태로 전환되도록 된 구조로 이루어진다.

즉, 모터(60) 보호를 위해 모터(60)의 작동이 멈춘 경우에 주행풍에 의해 회전되는 냉각팬(50)의 회전력이 클러치(70)를 통해 상기 오일펌프(40)를 구동시키도록 되어 있어서, 모터(60)의 작동이 멈춘 경우에는 스티어링 오일이 순환하면서 인터쿨러(10) 내 흡기의 냉각을 보조하도록 된 것이다.

따라서, 고속주행의 경우에도 인터쿨러(10)의 냉각성능이 감소되지 않게 되어 엔진의 출력이 저하되지 않음으로써 모터보호를 위한 냉각팬 모터 정지시 엔진성능이 향상되는 효과가 있다.

Description

자동차의 인터쿨러 냉각장치{an intercooler cooling device of vehicles}

본 발명은 자동차의 인터쿨러 냉각장치에 관한 것으로, 특히 공기에 의한 냉각 뿐만 아니라 파워 스티어링 시스템의 작동 오일을 이용한 유체 냉각도 이루어지는 자동차의 인터쿨러 냉각장치에 관한 것이다.

기본적으로 자동차의 엔진은 소형 경량이면서 출력이 강할 것이 요구된다. 연소실의 용적이 일정한 상태에서 엔진의 출력을 향상시키기 위해서는 폭발행정시 보다 많은 양의 연료가 연소되어야만 한다. 그러나, 연료의 연소가 활발히 이루어지기 위해서는 연료의 양에 맞는 충분한 공기가 연소실 내로 공급되어져야만 하므로 이를 위해 엔진에는 에어클리너와 흡기매니폴드의 사이에 배기가스의 배출력에 의해 구동되어 외기를 압축·이송하는 터보차저를 설치하는 경우가 많다.

그런데, 상기 터보차저를 통과하며 압축된 공기는 그 온도가 상승하여 밀도가 저하되므로 연소실에서의 충전효율이 저하되며, 이는 엔진의 출력을 감소시키는 결과를 가져온다.

따라서, 상기 터보차저와 흡기매니폴드의 사이에 인터쿨러를 설치하여 압축과정에서 상승된 흡기의 온도를 낮추어 주고 있다.

상기 인터쿨러는 표면에 방열핀이 형성된 얇은 튜브들로 이루어진 통상적인구조의 열교환기로서, 이 인터쿨러의 내부를 흡기가 통과할 때 외부의 공기와 열교환하여 온도가 낮아지도록 되어 있다.

그리고, 인터쿨러의 후방에는 모터에 의해 구동되는 냉각팬을 설치하여 보다 많은 양의 공기가 코어를 통과토록 함으로써 냉각성능을 향상시키고 있다.

그런데, 상기 냉각팬은 차량이 저속으로 운행될때만 작동되고, 차속이 60km 이상되면 내구성 저하를 우려하여 작동되지 않도록 되어 있다. 이때는 차속이 빠른 만큼 많은 양의 공기가 코어를 통과하게 되므로, 이것에 의하여 냉각성능을 유지하려는 의도이다.

그러나, 엔진이 고속으로 작동되면 더욱 많은 양의 배기가스가 강력히 배출되어 터보차저의 터빈이 더욱 고속으로 회전됨으로써 이 터빈과 동일축상에 연결되어 있는 압축기(블로어)도 더욱 고속으로 회전하여 흡기의 압축에 의한 온도상승량은 더욱 커지는 바, 상기와 같이 모터의 작동을 멈출 경우 인터쿨러에 의한 흡기의 냉각량이 부족하여 결국 엔진 출력을 저하시키게 되는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 내구성 보호를 위해 일정 차속 이상에서 모터가 정지된 경우에도, 자연적인 공기냉각 작용에 더하여 추가적인 냉각작용이 이루어져 인터쿨러의 냉각성능을 향상시킴으로써 엔진의 출력 저하를 방지하여 엔진성능을 향상시킬 수 있도록 된 자동차의 인터쿨러 냉각장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 인터쿨러 냉각장치의 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 인터쿨러 냉각장치의 내부 단면도,

도 3은 도 2의 측단면도,

도 4는 본 발명 인터쿨러 냉각장치의 터보차저 및 스티어링 오일 리저버와의 연결 상태도,

도 5는 오일펌프의 내부 구조도,

도 6은 팬을 구동시키는 모터와 스티어링 오일을 순환시키는 오일펌프의 연결상태도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 : 인터쿨러,11 : 유입챔버,

12 : 배출챔버,13 : 튜브,

21 : 제 1챔버,22 : 제 2챔버,

23 : 연결관,24 : 유입관,

25 : 배출관,30 : 스티어링 오일 리저버,

31 : 냉각핀,40 : 오일펌프,

41 : 구동기어,42 : 수동기어,

50 : 냉각팬,60 : 모터,

70 : 클러치,80 : 제어유니트.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 인터쿨러의 유입챔버를 감싸는 제 1오일챔버와, 인터쿨러의 배출챔버를 감싸는 제 2오일챔버와, 이 제 1오일챔버와 제 2오일챔버를 연결하는 연결관과, 상기 제 1오일챔버에 유입관으로 연결되고 제 2오일챔버에 배출관으로 연결되는 스티어링 오일 리저버와, 상기 유입관에 설치되는 오일펌프와, 냉각팬을 회전시키는 모터와, 이 모터의 회전축과 상기 오일펌프의 구동기어 사이에 설치되는 클러치 및, 이 클러치를 차속이 설정된 속도 이상일 경우 연결상태로 전환시키는 제어유니트를 포함하여 구성된다.

즉, 차속이 일정 속도 이상이 되어 냉각팬 모터의 작동이 정지될 때, 클러치가 연결되어 주행풍에 의해 회전되는 냉각팬의 회전력을 상기 구동기어에 전달하여 오일펌프를 작동시킴으로써 스티어링 오일을 인터쿨러의 외측부로 순환시켜 인터쿨러를 냉각할 수 있도록 된 것이다.

이하, 본 발명을 첨부된 예시도면을 참조하여 설명한다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 인터쿨러(10)의 유입챔버(11)는 직육면체 형상의 통인 제 1챔버(21)에 둘러 싸여지고, 배출챔버(12)는 상기 제 1챔버(21)와 동일한 형상의 제 2챔버(22)에 둘러 싸여진다.

즉, 인터쿨러(10)의 유입챔버(11)와 배출챔버(12)가 각각 제 1챔버(21)와 제 2챔버(22)에 내장되는 것으로, 유입챔버(11)와 배출챔버(12)의 흡기구(11a)와 배기구(12a)는 각각 제 1,2챔버(21,22)의 상부면을 관통하여 설치되고, 유입챔버(11)와 배출챔버(12)를 상호 연결하는 튜브(13)들은 제 1,2챔버(21,22)의 마주보는 면들을 관통하여 설치된다.

그리고, 상기 제 1챔버(21)와 제 2챔버(22)는 각각의 전면하부에 연통되는 연결관(23)에 의해 연결된다.

또한, 상기 제 1챔버(21)와 제 2챔버(22)의 후면에는 각각 오일이 유입되는 유입관(24)과 오일이 배출되는 배출관(25)이 연결되는데, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 유입관(24)은 스티어링 시스템의 작동 오일이 저장되는 스티어링 오일 리저버(30)의 하부에 연결되고, 상기 배출관(25)은 스티어링 오일 리저버(30)의 상부에 연결되며, 스티어링 오일 리저버(30)에는 상기 제 1,2챔버(21,22)와 연결관(23) 및 상기 유입관(24)과 배출관(25)에 오일이 충만하도록 충분한 양의 오일이 주입된다.

한편, 상기 유입관(24)에는 오일펌프(40)가 설치되는데, 이 오일펌프(40)는 저속주행시 냉각팬(50)을 회전시키기 위해 설치되어 있는 모터(60)의 후방에 근접하여 위치된다.

상기 오일펌프(40)는 도 5에 도시된 바와 같이 내부에 구동기어(41)와 수동기어(42)가 맞물려 있어, 이들의 회전에 의해 오일을 압송하는 형식의 것으로, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 구동기어(41)는 클러치(70)를 매개로 상기 모터(60)의 회전축 후방에 연결된다.(도 1의 H는 상기 냉각팬(50), 모터(60), 클러치(70) 및 오일펌프(40) 등의 설치좌면을 제공하고 냉각팬(50)에 의해 외기가 빨려들어오는 덕트 역할을 하는 하우징이다.)

한편, 종래기술의 설명에서 기술한 바와 같이, 상기 모터(60)는 차속이 60km 이상이 되면 작동을 멈추도록 작동제어되는데, 이러한 제어를 행하는제어유니트(80)를 공유하여 이 제어유니트(80)로 하여금 모터(60)의 작동을 멈춤과 동시에 상기 클러치(70)를 동력전달상태로 전환하도록 구성한다.

이제, 본 발명의 작동을 설명한다.

차량이 60km 이하로 저속주행할때는 상기 모터(60)가 작동하므로 냉각팬(50)에 의해 다량의 공기가 튜브(13)들의 사이를 통과하므로 원활한 냉각작용이 이루어진다.

이후, 차속이 증가하여 60km이상이 되면 상기 모터(60)의 작동이 정지되는바, 이때는 상기 제어유니트(80)가 클러치(70)를 동력전달상태로 전환하여 모터(60)의 회전축과 오일펌프(40)의 구동기어(41)를 연결시킨다.

그런데, 차속이 60km 이상의 고속이 되면 비록 전력 공급에 의한 모터(60)의 작동은 멈추었다 할지라도 주행풍에 의해 냉각팬(50)이 회전되어 모터(60)의 회전축은 회전된다.

따라서, 상기와 같이 클러치(70)가 연결되어 있으면 구동기어(41)가 회전하게 되고, 이에 연동되어 수동기어(42)도 회전되므로 오일이 제 1챔버(21)측으로 압송되고, 그 후방에서는 스티어링 오일 리저버(30)로부터 오일이 계속 보충된다.

따라서, 오일펌프(40)에서 압송된 오일은 제 1챔버(21), 제 2챔버(22), 스티어링 오일 리저버(30)로 이루어지는 경로를 순환하게 되며, 이 과정에서 인터쿨러(10)의 유입챔버(11)와 배출챔버(12)내의 흡기는 각각 제 1챔버(21)와 제 2챔버(22) 내의 오일과 열교환하여 냉각된다.

즉, 차속이 60km 이상이 되어 냉각팬 (50) 모터(60)의 작동이 멈춘 상태에서도, 주행풍에 의한 냉각과 스티어링 오일에 의한 냉각이 이루어짐으로써 모터(60)가 작동되지 않는 종래의 경우에 비해 인터쿨러(10)의 냉각성능이 향상되며, 따라서 고속주행시 엔진의 출력저하가 방지되어 결과적으로 엔진의 출력이 향상되게 된다.

한편, 상기 오일은 인터쿨러(10)의 챔버내 흡기와 열교환하는 것에 의해 온도가 크게 상승하는 것은 아니어서 상기와 같은 순환경로를 순환하면서 자연냉각되어 거의 일정한 온도를 유지하게 된다. 그러나, 장시간 고속 주행될 경우에는 오일의 온도가 결국 상승하여 열교환성능이 저하될 것이므로 상기 스티어링 오일 리저버(30)의 외측면에 냉각핀(31)을 형성하여 오일의 온도가 지나치게 상승되는 것을 방지하도록 한다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 냉각팬 모터가 작동되지 않는 고속주행시 주행풍에 의한 냉각작용에 더불어 스티어링 오일에 의한 냉각작용이 추가로 이루어져 인터쿨러에서 과급되는 흡기의 온도를 충분히 낮추어줄 수 있게 됨으로써 엔진의 출력이 감소되지 않게 되어 냉각팬 모터 정지시의 엔진성능이 향상되는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 인터쿨러(10)의 유입챔버(11)를 감싸는 제 1오일챔버(21)와, 인터쿨러(10)의 배출챔버(12)를 감싸는 제 2오일챔버(22)와, 이 제 1오일챔버(21)와 제 2오일챔버(22)를 연결하는 연결관(23)과, 상기 제 1오일챔버(21)에 유입관(24)으로 연결되고 제 2오일챔버(22)에 배출관(25)으로 연결되는 스티어링 오일 리저버(30)와, 상기 유입관(24)에 설치되는 오일펌프(40)와, 냉각팬(50)을 회전시키는 모터(60)와, 이 모터(60)의 회전축과 상기 오일펌프(40)의 구동기어(41) 사이에 설치되는 클러치(70) 및, 이 클러치(70)를 차속이 설정된 속도 이상일 경우 연결상태로 전환시키는 제어유니트(80)를 포함하여 이루어지는 자동차의 인터쿨러 냉각장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 제어유니트(80)는 차량이 일정 속도 이상이 될 경우 상기 모터(60)의 작동을 정지시키는 제어작용을 하는 제어유니트와 동일한 것임을 특징으로 하는 자동차의 인터쿨러 냉각장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 스티어링 오일 리저버(30)의 외측면에 냉각핀(31)이 형성된 것을 특징으로 하는 자동차의 인터쿨러 냉각장치.