KR20050040541A - An electric supercharger - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전동기식 슈퍼차저에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 별도의 제어장치를 사용하지 않고도 속도제어부의 작동으로 간단히 전압을 제어함으로서 임펠러의 회전속도를 기관의 회전속도와 동기시킬 수 있고, 증속기를 설치함으로서 전동기만을 사용할 경우에 비해 회전속도를 증가시킴으로서 기관의 출력증강, 출력 상승시간의 단축으로 인한 연료절감, 연료의 완전연소로 인한 매연 배출 감소 효과가 있는 전동기식 슈퍼차저에 관한 것이다.The present invention relates to a motor-type supercharger, and more particularly, it is possible to synchronize the rotational speed of the impeller with the rotational speed of the engine by simply controlling the voltage by the operation of the speed controller without using a separate control device. The present invention relates to a motor-type supercharger having an effect of increasing the engine's output, reducing fuel due to shortening the output rise time, and reducing soot emissions due to complete combustion of the fuel by increasing the rotational speed as compared with the case of using only the motor.

Description

전동기식 슈퍼차저{AN ELECTRIC SUPERCHARGER}Electric super charger {AN ELECTRIC SUPERCHARGER}

본 발명은 전동기식 슈퍼차저에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 별도의 제어장치를 사용하지 않고도 속도제어부의 작동으로 간단히 전압을 제어함으로서 임펠러의 회전속도를 기관의 회전속도와 동기시킬 수 있고, 증속기를 설치함으로서 전동기만을 사용할 경우에 비해 회전속도를 증가시킬 수 있으므로, 기관의 출력증강, 출력 상승시간의 단축으로 인한 연료절감, 연료의 완전연소로 인하여 매연 배출을 감소시키는 전동기식 슈퍼차저에 관한 것이다. The present invention relates to a motor-type supercharger, and more particularly, it is possible to synchronize the rotational speed of the impeller with the rotational speed of the engine by simply controlling the voltage by the operation of the speed controller without using a separate control device. Since the installation can increase the rotational speed compared to the case of using only the motor, it relates to an electric motor supercharger to reduce the exhaust emissions due to the engine power increase, the fuel savings due to the shortened output rise time, the complete combustion of the fuel.

종래의 슈퍼차저에서는 기관의 회전축에서 벨트나 기어를 이용하여 직접 블로워에 동력을 전달하는 방법을 적용하였다. 이러한 방법은 응답속도가 빠르고 풍량이 풍부하다는 장점을 가지고 있으나, 기구의 설치가 어렵고, 고속 회전이 지속될 때, 벨트나 기어와 같은 동력전달기구의 수명이 단축된다는 단점이 있다. 또한 기관의 공회전시나 고속 운전영역에서도 항상 동력을 소모하게 되어 연료소비가 많다는 문제점이 있으며, 기관의 속도가 저속일 경우에는 블로워의 속도가 낮아 충분한 풍량을 얻지 못함으로서 슈퍼차저로서의 기능을 만족시키지 못한다.In the conventional supercharger, a method of directly transmitting power to a blower using a belt or a gear in a rotating shaft of an engine is applied. This method has the advantage of fast response speed and abundant air volume, but it is difficult to install the mechanism and shortens the life of power transmission mechanism such as a belt or gear when the high speed rotation is continued. In addition, there is a problem that there is a lot of fuel consumption because the power is always consumed in the engine idling or high-speed operation area, and when the engine speed is low, the blower speed is low to obtain sufficient air volume, which does not satisfy the function as a supercharger. .

또한, 상기의 직접 동력전달방식 이외에, 배터리 전력을 이용하는 전동기를 설치하여 블로워의 동력으로 이용하는 방법도 있다. 이와 같은 방법은 설치가 용이하다는 장점이 있으나, 전동기의 회전속도가 20,000RPM 이하의 저속이기 때문에 응답속도가 느리고, 고속 회전을 할 때에는 풍량이 부족하여 바이패스 풍로가 불가피하며, 기관의 속도와 블로워를 동기시키기 어렵다.In addition to the direct power transfer method described above, there is also a method in which an electric motor using battery power is provided and used as the power of the blower. This method has the advantage that it is easy to install, but the response speed is slow because the rotation speed of the motor is less than 20,000 RPM, and the bypass flow is inevitable due to the lack of air volume at high speed rotation, speed and blower of the engine. It is difficult to motivate.

본 발명은 상기의 문제점들을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 증속기를 설치함으로서 전동기만을 사용할 경우에 비해 회전속도를 상당히 증가시킴으로서 기관의 출력증강, 출력 상승시간의 단축으로 인한 연료절감, 연료의 완전연소로 인한 매연 배출 감소 효과를 얻을 수 있는 전동기식 슈퍼차저를 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, the object of the present invention is to increase the rotational speed significantly compared to the case of using only the electric motor by installing the speed increaser to increase the engine output, fuel savings due to shortening the output rise time, It is to provide an electric supercharger that can reduce the emission of soot due to the complete combustion of fuel.

본 발명의 다른 목적은 별도의 제어장치를 사용하지 않고도 속도제어부의 작동만으로 간단히 전압을 제어함으로서, 임펠러의 회전속도를 기관의 회전속도와 동기시킬 수 있는 전동기식 슈퍼차저를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide an electric motor supercharger capable of synchronizing the rotational speed of the impeller with the rotational speed of the engine by simply controlling the voltage by only operating the speed control unit without using a separate control device.

상기의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 전동기식 슈퍼차저는, 기관의 회전속도에 상응하는 크기의 전압값을 조절하여 출력하고, 배터리 전원을 공급받음으로서 작동되는 속도제어부, 속도제어부로부터 전달받은 전원을 동력으로 변환시키도록 설치된 DC용 전동기, 에어클리너를 통과한 공기를 유입하도록 DC용 전동기로부터 전달된 동력으로 임펠러를 구동시키고, 회전속도를 증가시키기 위하여 DC용 전동기보다 낮은 기어비를 갖도록 형성된 증속기, 임펠러의 작동으로 유입된 공기를 기관의 공기흡입구로 배출하도록 설치된 가속용 스크롤, 및 운전자에 의해 작동이 조작되도록 설치되는 시스템 온/오프 스위치를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the motor-type supercharger according to an embodiment of the present invention, the speed control unit is operated by receiving a battery power supply by adjusting the voltage value of the magnitude corresponding to the rotational speed of the engine DC motor installed to convert the power received from the speed control unit into power, the impeller is driven by the power transmitted from the DC motor to flow air through the air cleaner, and to increase the rotation speed than the DC motor An increaser configured to have a low gear ratio, an acceleration scroll installed to discharge air introduced by the operation of the impeller to the air intake of the engine, and a system on / off switch installed to operate the operation by the driver. .

또한, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 속도제어부는 기관의 회전수를 감지하여 전달하도록 설정된 스펙에 따라, 기관 회전수에 상응한 전압을 상기 DC용 전동기에 전달하도록 설치된 것을 특징으로 한다.In addition, according to a preferred embodiment of the present invention, the speed control unit is installed to transmit a voltage corresponding to the engine speed to the DC motor, according to the specifications set to detect and transmit the engine speed. .

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 전동기식 슈퍼차저를 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in more detail the motor-type supercharger of the present invention.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른, 전동기식 슈퍼차저를 설치한 내연기관의 구성을 나타낸 개략도이다. 도 1에 따르면, 배터리(10)에서 발생한 전압은 속도제어부(12)을 거쳐 DC용 전동기(16)에 공급된다. 도시하지는 않았으나, 상기 배터리(10)는 운전석에 설치된 온/오프 스위치를 운전자가 조작함에 따라 전원을 공급하거나 차단시키도록 작동한다. 배터리(10)에 전원이 공급되는 초기속도 신호를 받게 되어 DC용 전동기(16)도 초기속도로 운전하게 된다. 이 초기속도는 배기량과 기관의 종류에 따라 다른 값을 가지게 되는 것으로, 기관의 공회전시 각 기관에 최적의 풍량을 공급할 수 있는 속도를 의미한다.1 is a schematic diagram showing a configuration of an internal combustion engine provided with an electric motor supercharger according to an embodiment of the present invention. According to FIG. 1, the voltage generated by the battery 10 is supplied to the DC motor 16 via the speed controller 12. Although not shown, the battery 10 operates to supply or cut off power as the driver operates the on / off switch installed in the driver's seat. Receives an initial speed signal supplied with power to the battery 10, the DC motor 16 also operates at an initial speed. This initial speed has a different value depending on the displacement and the type of engine, and it means the speed that can supply the optimum air volume to each engine during engine idle.

기관의 속도가 증가하면, 속도제어부(12)는 가속기(accelerator) 근접 S/W에 의해 신호를 전달받게 되어 운전속도에 적합한 값의 전압을 출력하게 되고, DC용 전동기(16)는 전압의 크기 변화에 따라 가속 또는 감속하여 회전하게 된다. 상기 가속기 근접 S/W는 일반적으로 차량에 널리 이용되는 것으로, 차종에 따른 배기량과 기관의 종류에 적합하도록 설계된다.When the speed of the engine increases, the speed controller 12 receives a signal by the accelerator proximity S / W to output a voltage having a value suitable for the driving speed, and the DC motor 16 has a magnitude of the voltage. It rotates by accelerating or decelerating according to the change. The accelerator proximity S / W is generally widely used in vehicles, and is designed to be suitable for the displacement and engine type according to the vehicle model.

간단한 전압 제어만으로 DC용 전동기(16)를 회전수를 조절할 수 있게 되므로, 기관의 회전속도와 임펠러(20)의 회전속도를 동기화시킴으로서 기관의 공회전시는 물론 저속에서 고속에 이르는 넓은 구간에 걸쳐 최적의 풍량을 공급하게 된다.Since the number of revolutions of the DC motor 16 can be adjusted by simple voltage control, the engine's rotational speed and the impeller 20's rotational speed are synchronized, so that the engine's idle speed is optimized over a wide range from low speed to high speed. Supply the air volume of.

상기 DC용 전동기(16)에 별도로 설치되는 증속기(18)는 DC용 전동기(16)보다 빠르게 회전하여 최대 풍량을 높이도록, DC용 전동기(16)에 비해 낮은 기어비를 가지도록 형성된다. 증속기(18)가 회전함에 따라 임펠러(20)가 구동되어, 에어클리너(14)를 통과한 공기를 유입하고, 가속용 스크롤(22)을 거쳐 기관의 공기흡입구(24)로 배출한다.The speed increaser 18 separately installed in the DC motor 16 is formed to have a lower gear ratio than the DC motor 16 so as to rotate faster than the DC motor 16 to increase the maximum air volume. As the decelerator 18 rotates, the impeller 20 is driven to introduce air passing through the air cleaner 14, and discharge the air through the acceleration scroll 22 to the air inlet 24 of the engine.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 증속기(18)를 설치함으로서 DC용 전동기(16)만을 사용하는 것에 비해 3배 정도의 회전수를 얻게 된다. 즉, 상기 DC용 전동기(16)의 최대 회전수는 약 10,000RPM이지만, 증속기(18)는 약 30,000RPM으로 회전하게 되어 상당한 동력 증가 효과와 함께 풍부한 풍량을 얻게 된다.According to a preferred embodiment of the present invention, by installing the speed increaser 18, the rotation speed of about three times as compared to using only the DC motor 16 is obtained. That is, the maximum rotational speed of the DC motor 16 is about 10,000 RPM, but the speed increaser 18 is rotated at about 30,000 RPM to obtain abundant air volume with a considerable power increase effect.

따라서, 상기 증속기(18)를 설치함으로서 어떠한 운전 상태에서든지 최적의 풍량을 제공하게 되어 기관의 출력을 증강시키고, 출력 상승시간이 단축됨에 따라 연료를 절감하게 되며, 연료의 완전연소로 인한 매연 감소 효과를 얻을 수 있다.Therefore, by installing the speed increaser 18, it provides an optimum air volume in any operating state to increase the output of the engine, reducing the fuel as the output rise time is shortened, reducing the smoke due to the complete combustion of the fuel The effect can be obtained.

또한, 구성이 간편하므로 설치공간을 적게 차지한다.In addition, since the configuration is simple, it takes up less space for installation.

전술한 내용은 후술할 발명의 특허청구범위를 보다 잘 이해할 수 있도록 본 발명의 특징과 기술적 장점을 다소 폭넓게 개설하였다. 본 발명의 특허청구범위를 구성하는 부가적인 특징과 장점들이 이하에서 상술될 것이다. 개시된 본 발명의 개념과 특정 실시예는 본 발명과 유사 목적을 수행하기 위한 다른 구조의 설계나 수정의 기본으로서 즉시 사용될 수 있음이 당해 기술분야의 숙련된 사람들에 의해 인식되어야 한다. The foregoing has outlined rather broadly the features and technical advantages of the present invention in order to better understand the claims of the invention which will be described later. Additional features and advantages constituting the claims of the present invention will be described below. It should be appreciated by those skilled in the art that the conception and specific embodiments of the invention disclosed may be readily used as a basis for designing or modifying other structures for carrying out similar purposes to the invention.

또한, 본 발명에서 개시된 발명 개념과 실시예가 본 발명의 동일 목적을 수행하기 위하여 다른 구조로 수정하거나 설계하기 위한 기초로서 당해 기술 분야의 숙련된 사람들에 의해 사용되어질 수 있을 것이다. 또한, 당해 기술분야의 숙련된 사람에 의한 그와 같은 수정 또는 변경된 등가 구조는 특허청구범위에서 기술한 발명의 사상이나 범위를 벗어나지 않는 한도내에서 다양한 변화, 치환 및 변경이 가능하다.In addition, the inventive concepts and embodiments disclosed herein may be used by those skilled in the art as a basis for modifying or designing other structures for carrying out the same purposes of the present invention. In addition, such modifications or altered equivalent structures by those skilled in the art may be variously changed, substituted and changed without departing from the spirit or scope of the invention described in the claims.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명의 전동기식 슈퍼차저는 별도의 제어장치를 사용하지 않고도 배터리(10) 전원으로 작동되는 속도제어부(12)만으로도 간단히 전압을 제어함으로서 임펠러(20)의 회전속도를 기관의 회전속도와 동기시킬 수 있다.As described above, the motor-type supercharger of the present invention controls the rotational speed of the impeller 20 by simply controlling the voltage using only the speed controller 12 operated by the battery 10 without using a separate control device. It can be synchronized with the rotation speed of.

또한, 증속기(18)를 설치함으로서 DC용 전동기(16)만을 사용할 경우에 비해 최대 3배까지 회전속도를 증가시킬 수 있으므로, 기관의 출력증강, 출력 상승시간의 단축으로 인한 연료절감, 연료의 완전연소로 인한 매연 배출 감소 효과가 있다.In addition, by installing the speed increaser 18, the rotation speed can be increased up to three times as compared with the case of using only the DC motor 16. Therefore, fuel savings due to power increase of the engine and shortening of the power rise time can be achieved. It is effective in reducing soot emissions from complete combustion.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른, 전동기식 슈퍼차저를 설치한 내연기관의 구성을 나타낸 개략도이다. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an internal combustion engine provided with an electric motor supercharger according to an embodiment of the present invention.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>

10: 배터리 12: 속도제어부10: battery 12: speed control unit

14: 에어클리너 16: DC용 전동기14: air cleaner 16: electric motor for DC

18: 증속기 20: 임펠러18: accelerator 20: impeller

22: 스크롤 24: 공기흡입구22: scroll 24: air intake

Claims (2)

전동기식 슈퍼차저에 있어서,In the electric supercharger, 기관의 회전속도에 상응하는 크기의 전압값을 조절하여 출력하고, 배터리(10) 전원을 공급받음으로서 작동되는 속도제어부(12),The speed control unit 12 operates by adjusting a voltage value of a magnitude corresponding to the rotational speed of the engine and receiving power from the battery 10. 속도제어부(12)로부터 전달받은 전원을 동력으로 변환시키도록 설치된 DC용 전동기(16),DC motor 16 is installed to convert the power received from the speed control unit 12 into power, 에어클리너(14)를 통과한 공기를 유입하도록 DC용 전동기(16)로부터 전달된 동력으로 임펠러(20)를 구동시키고, 회전속도를 증가시키기 위하여 DC용 전동기(16)보다 낮은 기어비를 갖도록 형성된 증속기(18),In order to drive the impeller 20 with the power transmitted from the DC motor 16 so as to introduce the air passing through the air cleaner 14, the gear formed to have a lower gear ratio than the DC motor 16 to increase the rotation speed Shorthand (18), 임펠러(20)의 작동으로 유입된 공기를 기관의 공기흡입구(24)로 배출하도록 설치된 가속용 스크롤(22), 및An acceleration scroll 22 installed to discharge air introduced by the operation of the impeller 20 to the air intake port 24 of the engine, and 운전자에 의해 작동이 조작되도록 설치되는 시스템 온/오프 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동기식 슈퍼차저.An electric motor supercharger comprising a system on / off switch which is installed to be operated by a driver. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 속도제어부(12)는 기관의 회전수를 감지하여 전달하도록 설정된 스펙에 따라, 기관 회전수에 상응한 전압을 상기 DC용 전동기(16)에 전달하도록 설치된 것을 특징으로 하는 전동기식 슈퍼차저.The speed controller (12) is a motor-type supercharger, characterized in that it is installed to transmit a voltage corresponding to the engine speed to the DC motor (16) according to the specifications set to detect and transmit the engine speed.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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