KR20050018331A

KR20050018331A - 배기가스를 이용한 차량용 보조 교류발전장치

Info

Publication number: KR20050018331A
Application number: KR1020030056175A
Authority: KR
Inventors: 김영규
Original assignee: 현대모비스 주식회사
Priority date: 2003-08-13
Filing date: 2003-08-13
Publication date: 2005-02-23

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

본 발명은, 배기가스를 이용한 차량용 보조 교류발전장치에 관한 것임.

2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제

본 발명은, 엔진으로부터 배기 매니폴드의 내부를 통하여 배출되는 배기가스를 이용하여 차량용 보조 교류발전기의 동력원으로서 사용하는 것이다. 이는 차량의 주행시 배기가스를 이용하여 일정한 전기 발생량을 유지시킬 수 있으며, 차량 후방부에 위치한 전자장비를 위한 전원 공급용 전기 배선을 짧게 구성할 수 있게 한다. 그리고 엔진부에 장착된 주 교류발전기에 문제가 발생한 경우 이에 대한 보조 발전의 역할을 수행할 수 있는 배기가스를 이용한 차량용 보조 교류발전장치를 제공하는데 그 목적이 있음.

3. 발명의 해결방법의 요지

본 발명은, 차량내에 설치되어 있는 각종 전기장치에 전원을 공급시키는 동력원으로, 배기 매니폴드의 내부에서 배출되는 배기가스의 흐름에 따라 회전되도록 배기관로 내부에 형성된 터빈; 상기 터빈과 연결되어 있고, 상기 터빈의 회전력에 의해 기전력을 발생하는 교류발전기 및 상기 교류발전기로부터 발생되는 기전력에 의하여 충전되는 보조배터리를 구비하는 것을 포함함.

4. 발명의 중요한 용도

본 발명은, 차량의 보조 교류발전장치에 이용됨.

Description

배기가스를 이용한 차량용 보조 교류발전장치{Subsidiary AC generator of car by exhaust gas}

본 발명은 배기가스를 이용한 차량용 보조 교류발전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량의 엔진으로부터 배기 매니폴드 내부를 통하여 배출되는 배기가스를 이용한 교류발전기의 작동 장치에 관한것이다.

일반적으로, 차량의 구동에 있어서 필요로 하는 전기 에너지는 엔진내부에 구성된 교류발전기 및 배터리로부터 공급된다. 자동차용 교류발전기(AC generator)는 엔진 전장품의 하나로서 엔진과 벨트로 연결되어 소모된 배터리 전원을 충전시켜주고 다른 전장품으로 작동에 필요한 전기 에너지를 공급하여주는 역할을 하는 것이다. 종래 교류발전기는 엔진의 실린더 블록의 측면부상에 고정되어 있으며, 상기 교류발전기로부터 발전기의 피동축이 실린더 블록의 하부에 장착되어 있는 크랭크축과 나란하게 연장되어 있다. 그리고, 상기 교류발전기의 피동축과 크랭크축의 단부에는 각각의 풀리가 설치되어 V벨트등에 의해 서로 연결됨으로써 상기 교류발전기는 크랭크축의 회전력을 받아 전기 에너지를 발생시키게 되었다.

종래의 자동차는 기관의 연소실에서 연료가 연소되어 발생된 에너지의 일부가 피스톤을 통해 동력을 발생시키는데 사용되고, 일부는 배기관을 통해 외부로 배기되어 그냥 손실되는 문제점이 있다. 그리고, 차량의 후방에 장착되어지는 전자장비인 차폭등, 브레이크등 및 트렁크 램프 등에 전원을 공급하기 위하여는 긴 전기선의 설치가 필요한 바 전기 배선이 복잡해지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 차량 엔진으로부터 배기 매니폴드 내부를 통하여 배출되어지는 배기가스의 배기압을 이용하여 터빈이 회전되도록 하여, 그 회전력을 통하여 교류발전기의 동력원으로서 사용하는 것이다. 그리고, 특히 차량의 후방부에 설치되어 차량후방에 장착된 전자장비를 위한 전원 공급용 보조발전으로 이용할 수 있으며, 차량후방 전자장비에 연결되어지는 전기선을 짧게 함으로서 배선을 짧게 구성할 수 있게 하는 배기가스를 이용한 차량용 보조 교류발전장치를 제공하는데 그 목적이 있다. 그리고 차량의 엔진부에 장착된 주 교류발전기에 문제가 발생한 경우에 이에 대한 보조 발전의 역할할 수 있게 된다.

전술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징에 따른 배기가스를 이용한 차량용 보조 교류발전장치는 배기 매니폴드의 내부에서 배출되는 배기가스의 흐름에 따라 회전되도록 배기관로 내부에 형성된 터빈; 상기 터빈과 연결되어 있고, 상기 터빈의 회전력에 의해 기전력을 발생하는 교류발전기 및 상기 교류발전기로부터 발생되는 기전력에 의하여 충전되는 보조배터리를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.

도 1 에서는 본 발명의 일실시예에 따른 구성을 나타내는 측면도를 나타내는 것이다.

차량의 내연기관은 밀폐된 실린더 속에 연료와 공기의 혼합기를 가두고, 이를 압축 ·점화하여 연료 속의 탄소를 급속히 연소시킨다. 연소 후 가스는 외부로 배출되는데 이 외부로 버려지는 기체가 배기가스이다.

배기 매니폴드(exhaust manifold)(100)는 이와 같은 배기 가스를 실린더 헤드로부터 배기계로 배출하는 작용을 하는 것으로 이를 통하여 배기가스가 차량 밖으로 배출되게 된다.

터빈부(300)는 배기 매니폴드(100)의 후방에 위치하며 배기관(200) 내부에 설치되는데, 차량주행시 배기 매니폴드(100)의 내부를 통하여 배출되어지는 배기가스의 배출력에 의하여 회전될 수 있도록 설계된다. 터빈부(300)는 배기관(200)의 내부에 위치하며 반 원통 형상으로 수개의 날개부(310)가 동일한 간격으로 배열된 형상을 이루고 있다.

터빈부(300)를 거친 배기가스는 촉매 변환기(800)를 거치는 데 이에 의하여 유독한 오염 물질을 무해한 가스로 변환시킬 수 있다. 촉매 변환기(800)를 거친 배기 가스는 소음기를 지나게 된다. 일반적으로 소음기는 내연기관이나 환기장치로부터 나오는 소음을 줄이기 위한 장치로, 금속제의 원통이나 직사각형의 상자 모양을 하고 있다. 소음기는 보조소음기(950)와 주소음기(900)로 구성되어 있는데, 일부 차량의 경우에는 보조 소음기(950)가 장착되지 않은 것이 있다.

보조소음기(950)와 주소음기(900)는 배기 매니폴드(100) 내부로부터 터빈부(300)를 거쳐 배출되는 고온, 고압의 배기가스를 출력손실을 최소화하면서 배출시 발생하는 폭발음을 줄여주는데 사용하는 것이다. 소음기에는 구멍들과 통로 그리고 배기 가스가 통과하는 공명실이 있으며, 발생되는 고온, 고압의 배기가스의 소음을 고압파들이 약하게 한다.

배기가스의 흐름에 의해 터빈부(300)의 회전력을 기전력으로 변환하는 발전기인 교류발전기(600)는 제2회전축(600a)에 제2풀리(500)와 연결된다. 그럼으로써 터빈부(300)의 회전력을 교류발전기(600)에 전달해 줄 수 있게 된다.

제1풀리(400)와 제2풀리(500)의 중심 테두리에는 V벨트(450)등이 끼워지는 벨트 홈 원주면이 형성되어 있다. 배기가스의 흐름에 따라 회전되도록 제1회전축(300a)상에 제1풀리(400)를 구비하는 터빈부(300)와 제2회전축(600a)에 연결된 제2풀리(500)가 제1풀리(400)와 V벨트(450)로 연결되어 있다. 터빈부(300)의 회전력에 의하여 교류발전기(600)가 기전력을 발생시키게 되는데, 발생되어진 기전력은 일부 전자장비에 소모되어지게 되며 나머지 일부는 보조배터리(700)에 의하여 충전되어지게 된다.

교류발전기(600)는 터빈부(300)와 V벨트(450)로 연결되어 소모된 보조배터리(700) 전원을 충전시켜주고 다른 전장품으로 동작에 필요한 기전력을 공급하여주는 역할을 수행하는 것이다.

그리고 이와 같이 발생되어진 기전력은 보조배터리(700)에 충전시킴으로써 차량의 보조에너지로써 사용할 수 있으며, 특히 차량 후방의 전자장비에 이용할 수 있도록 한다. 터빈부(300)의 회전력으로 교류발전기(600)에서 교류 기전력이 생산되며, 이와 같은 교류 기전력은 정류기를 사용하여 직류로 정류되어 보조배터리(700)에 저장된다.

발생한 전기 에너지는 차량 후방에 위치한 전자장비인 차폭등, 브레이크등 및 트렁크 램프 등에 전원을 공급할 수 있게 된다. 이와 같이 배기가스를 이용한 보조발전장치를 통하여 보조배터리(700)는 차량의 주행중에 보조 전원으로서의 역할을 수행하게 된다.

그리고, 배기가스를 이용한 교류발전기(600) 및 보조배터리(700)를 이용하여 차량의 후방에 위치한 전자 장비에 대하여 전기배선을 단순화시킬 수 있다.

이상에서는 터빈부(300)와 교류발전기(600)를 각각의 회전축(300a) (600a)에서 제1풀리(400)와 제2풀리(500)를 이용하여 연결하였다. 그러나 이와 같은 경우 터빈부(300)와 교류발전기(600)의 연결은 직접 연결, 벨트, 체인, 기어 등을 활용하여 본 발명의 기술적 사상내에서 실시 할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

상기와 같은 본 발명은, 엔진에 부착된 크랭크축의 회전력을 이용하는 종래의 교류발전기와는 달리 연료의 연소에 의해 발생되어 외부로 방출되는 배기가스를 이용하여 터빈을 회전시킴으로써 교류발전기의 회전축을 회전시켜 기전력을 발생시킬 수 있다. 그럼으로써, 엔진의 동력손실을 보조할 수 있는 효과가 있으며, 교류발전기에서 발생되어지는 기전력을 보조배터리에 충전하여 차량후방부에 위치한 전자장비에 전원을 공급할 수 있게된다. 그리고, 차량의 후방에 장착되어지는 전자장비인 차폭등, 브레이크등 및 트렁크 램프 등에 전원을 공급하기 위한 배선상의 이점이 있으며, 상대적으로 차량의 전방부에서의 배선보다 단선의 위험이 줄어들게 된다. 또한 엔진에 부착된 주 교류발전기에 문제가 발생한 경우 이에 대한 보조 발전의 역할을 수행 할 수 있게 된다.

도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 구성을 나타내는 측면도.

<도면의 주요부분에 대한 해설>

100 : 배기 매니폴드, 200 : 배기관,

300 : 터빈부, 300a : 제1회전축,

310 : 날개부, 400 : 제1풀리,

450 : V벨트, 500 : 제2풀리,

600 : 교류발전기, 600a : 제2회전축,

700 : 보조배터리, 800 : 촉매변환기,

900 : 주소음기, 950 : 보조소음기.

Claims

배기 매니폴드의 내부에서 배출되는 배기가스의 흐름에 따라 회전되도록 배기관로 내부에 형성된 터빈;

상기 터빈과 연결되어 있고, 상기 터빈의 회전력에 의해 기전력을 발생하는 교류발전기 및

상기 교류발전기로부터 발생되는 기전력에 의하여 충전되는 보조배터리를 구비하는 것을 특징으로 하는 배기가스를 이용한 차량용 보조 교류발전장치.
제 1 항에 있어서,

상기 터빈은 회전축에 연결된 제1풀리를 구비하며, 상기 교류발전기는 회전축에 연결된 제2풀리를 구비하고, 상기 제1풀리의 회전력을 상기 제2풀리에 전달하기 위한 V벨트를 구비하는 것을 특징으로 하는 배기가스를 이용한 차량용 보조 교류발전장치.