KR20060010360A - A super charger device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 배터리로 전원을 공급받아 운전자의 조작에 의해 구동되는 내연기관의 무브러쉬DC모터를 이용하여 팬을 회전시킬 수 있도록한 슈퍼차저장치에 관한 것이다.The present invention relates to a supercharger device capable of rotating a fan by using a brushless DC motor of an internal combustion engine driven by a driver's operation by receiving a battery.
종래의 대표적인 일예의 슈퍼차저로서는 도1에 도시된 바와같이 팬을 회전시키는 모터(14)는 외부에 설치되고 에어클리너(71)의 공기가 흡입되는 흡입구(16)와 공기가 기화기(72)로 배출되는 배출구(18)의 공기통로는 L자형으로 형성되었다. 이는 장시간 사용할 경우에는 모터(14)가 고온으로 가열됨으로 인한 여러가지 문제점이 발생될 위험성이 있고 L자로 꺽임에 의하여 공기의 흐름이 원활하게 이루어지지 못하게 되었다.As a typical supercharger of the related art, as shown in FIG. 1, the motor 14 for rotating the fan is installed outside and the air inlet 16 and the vaporizer 72 in which the air of the air cleaner 71 is sucked. The air passage of the discharge port 18 to be discharged is formed in an L shape. This may cause various problems due to the motor 14 is heated to a high temperature when used for a long time, and the air flow is not made smoothly by bending the L-shape.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 무브러쉬DC모터(28)의 팬(30)(30')과 압축기케이스(21)의 공기통로(24)를 일직선으로 설치하여 팬(30)(30')에 의하여 흡입된 공기의 흐름을 이용하여 무브러쉬DC모터(28)와 컨트롤러(35)에서 발생되는 열의 냉각효율을 향상시킬 수 있도록함과 아울러 기관의 회전속도와 스로틀밸브(73)의 제어량에 상응한 최적의 흡입공기량을 조절할 수 있도록하고 저속의 영역에서도 충분한 과급을 시킬 수 있는 무브러쉬DC모터(28)를 이용한 슈퍼장치를 제공할 수 있도록한 것에 그 목적이 있다.In order to solve the above problems, the fan 30, 30 'of the brushless DC motor 28 and the air passage 24 of the compressor case 21 are installed in a straight line so that the fan 30, 30 By using the flow of air sucked by ') to improve the cooling efficiency of the heat generated from the brushless DC motor 28 and the controller 35, the rotational speed of the engine and the control amount of the throttle valve (73) It is an object of the present invention to provide a super device using a brushless DC motor 28 that can adjust the optimum amount of intake air corresponding to the present invention and can sufficiently supercharge even in a low speed region.
슈퍼차저,디퓨즈,모터고정하우징,컨트롤러.Supercharger, diffuser, motor fixed housing, controller.
Description
도1은 종래제품의 사시도1 is a perspective view of a conventional product
도2는 본 발명의 설치도2 is an installation diagram of the present invention
도3은 본 발명의 사시도3 is a perspective view of the present invention
도4는 본 발명의 중요부 단면도와 회로도4 is a cross-sectional view and a circuit diagram of an important part of the present invention;
도5는 본 발명의 중요부의 사시도5 is a perspective view of an important part of the present invention;
도6은 본 발명의 중요부의 작동단면도Figure 6 is an operation cross-sectional view of the important part of the present invention
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for main parts of the drawings
10 : 종래의 슈퍼차저10: conventional supercharger
12 : 스크롤12: scroll
14 : 모터14: motor
16 : 흡입구16: suction port
18 : 배출구18 outlet
20 : 슈퍼차저20: supercharger
21 : 압축기케이스21: compressor case
22 : 디퓨즈22: diffuse
23 : 모터고정하우징23: motor fixed housing
24 : 공기통로24: air passage
25 : 커버25: cover
26 : 베어링26: Bearing
27 : 압축조절링27: compression adjustment ring
28 : 무브러쉬DC모터28: Brushless DC Motor
29 : 모터축29: motor shaft
30,30' : 팬30,30 ': fan
35 : 컨트롤러35 controller
36 : 컨트롤러케이스36: controller case
40 : 속도감지부40: speed detection unit
42 : 보호장치부42: protection device
44 : 구동부44: drive unit
46 : 동작표시부46: operation display unit
48 : 연산처리부48: arithmetic processing unit
50 : 인버터부50: inverter unit
60 : 차동코일센서60: differential coil sensor
61 : 감지봉61: detection rod
62 : 센서고정브라켓62: sensor fixing bracket
63 : 감지봉홀더63: sensing rod holder
64 : 액셀러레이터케이블64: accelerator cable
65 : 기준선65: baseline
66 : 출력신호변환기66: output signal converter
66-1 : 1차여자코일66-1: Primary female coil
66-2 : 2차유도코일66-2: secondary induction coil
71 : 에어클리너(AIR CLEANER)71: AIR CLEANER
72 : 기화기(CARBURETOR)72: carburetor
73 : 스로틀밸브73: throttle valve
74 : 액셀러레이터케이블(ACCELERATOR CABLE)74: accelerator cable
75 : 액셀러레이터페달(ACCELERATOR PEDAL)75: ACCELERATOR PEDAL
본 발명은 배터리로 전원을 공급받아 운전자의 조작에 의해 구동되는 내연기관의 무브러쉬DC모터를 이용하여 팬을 회전시킬 수 있도록한 슈퍼차저장치에 관한 것으로서 보다 상세하게는 일직선형으로 형성한 압축기케이스의 공기통로의 중앙에다 무브러쉬DC모터를 설치하여 무브러쉬DC모터(BL DC모터)의 냉각효율을 향상시킬 수 있도록함과 아울러 팬을 2단으로 설치하여 외부공기의 흡입력을 향상시켜 와류를 발상시킬 수 있도록하고 액셀레이터케이블에는 감지봉을 고정하여 액셀레이터페달을 밟을때 상기의 감지봉이 1차여자코일과 2차유도코일이 감긴속으로 이동하는 거리에 따라 증감되는 출력신호에 의하여 무브러쉬DC모터를 회전시킬 수 있도록한 것이다.The present invention relates to a supercharger device capable of rotating a fan by using a brushless DC motor of an internal combustion engine driven by a driver's operation, powered by a battery, and more particularly, a compressor case formed in a straight line. Brushless DC motors are installed in the center of air passages to improve cooling efficiency of brushless DC motors (BL DC motors), and fans are installed in two stages to improve the suction power of external air, resulting in eddy currents. The sensing rod is fixed to the accelerator cable, and when the accelerator pedal is pressed, the sensing rod is moved by the output signal which is increased or decreased according to the distance traveled by the primary excitation coil and the secondary induction coil. It can be rotated.
슈퍼차저(SUPER CHARGER)는 과급기라고도 하며, 내연기관의 출력을 증가시키기위해 에어클리너와 기화기의 사이에 설치하여 흡입되는 공기를 실린더로 많은량을 공급하는 것이다. 대부분의 내연기관에서 실린더에서 연소될 수 있는 연료의 양은 흡입되는공기의 양에 의해 결정된다. 보다 많은 혼합공기가 실린더 안으로 과급되면 동일한 속도에서 30-50%정도 더 많은 동력을 발생시킬 수 있다는 것은 이미 널리 알려져 있는 것은 사실이다. 또한 공기과급은 슈퍼차저 또는 터보차저(TURBO CHAGER)에 의하여 이루어지게 되는데 슈퍼차저는 기계적으로 내연기관의 크랭크축과 풀리 벨트로 연결된 흡입공기 압축용 터빈을 회전시키므로 내연기관이 공회전 할 때에도 동력을 소모하므로 연료 소비가 많고 기구의 설치가 어려우며 동력전달장치의 수명이 짧고 비용이 많이 든다. 터보차저는 배기가스에 의해 흡입공기 압축용 터빈을 회전시키는 구조로서 기관의 회전 속도가 최대 회전수의 50% 이하에서는 큰 효과가 없으며 고온의 배기가스에 터빈과 베어링이 노출되어 있는 구조로 기관의 시동 및 정지시 공회전 준비 상태가 필요하여 터보의 수명이 단축되며, 고장시 배기가스 배출의 장애로 기관의 수명이 단축되며, 매연이 많아지고 연료의 소모도 늘어난다. 또한 기구의 설치도 복잡하고 제품비 및 부착 비용이 높다는 단점이 있다.SUPER CHARGER, also called supercharger, is installed between the air cleaner and carburetor to increase the output of the internal combustion engine and supplies a large amount of intake air to the cylinder. In most internal combustion engines, the amount of fuel that can be burned in a cylinder is determined by the amount of air drawn in. It is well known that if more mixed air is charged into the cylinder, it can generate 30-50% more power at the same speed. In addition, air supercharging is performed by a supercharger or turbocharger. The supercharger mechanically rotates the intake air compression turbine connected to the crankshaft of the internal combustion engine and the pulley belt, so it consumes power even when the internal combustion engine is idling. This results in high fuel consumption, difficult installation of the equipment, short lifespan and high cost of the power train. The turbocharger is a structure that rotates the turbine for intake air compression by the exhaust gas, and the engine's rotation speed is not effective at 50% or less of the maximum rotation speed. The turbocharger is exposed to the high temperature exhaust gas. The engine's life is shortened due to the idling ready state at start and stop, and the engine's life is shortened due to the failure of exhaust gas in case of failure, soot smoke and fuel consumption are increased. In addition, there is a disadvantage that the installation of the mechanism is complicated and the product cost and the attachment cost are high.
상기 슈퍼차저와 터보차저의 문제점을 개선하기 위하여 전동기를 설치하여 블로워의 동력으로 구동시키는 방법이 이용되고 있다. 이와같은 방법은 설치가 용이하다는 장점은 있으나 전동기의 회전속도가 낮아 기관의 회전속도 변동에 대한 응답속도가 느리고 기관이 고속회전을 할 때에는 풍량이 부족하여 바이패스 풍로가 불가피하며 기관의 회전속도와 블로워의 속도를 동기 시키기 어려운 문제점이 있어 슈퍼차저로서의 실효성이 낮은 실정이다.In order to solve the problems of the supercharger and the turbocharger, a method of installing an electric motor and driving the blower with power is used. This method has the advantage of being easy to install, but the low speed of the motor makes the response speed to the engine speed fluctuating slow. When the engine is rotating at high speeds, the air volume is insufficient and the bypass path is inevitable. It is difficult to synchronize the speed of the blower, so the effectiveness as a supercharger is low.
종래의 대표적인 일예의 슈퍼차저로서는 도1에 도시된 바와같이 팬을 회전시키는 모터(14)는 외부에 설치되고 에어클리너(71)의 공기가 흡입되는 흡입구(16)와 공기가 기화기(72)로 배출되는 배출구(18)의 공기통로는 L자형으로 형성되었다. 이는 장시간 사용할 경우에는 모터(14)가 고온으로 가열됨으로 인한 여러가지 문제점이 발생될 위험성이 있고 L자로 꺽임에 의하여 공기의 흐름이 원활하게 이루어지지 못하게 되었다.As a typical supercharger of the related art, as shown in FIG. 1, the
이외의 일부 슈퍼차저는 흡입공기에 의해 냉각을 할 수 있도록한 방식을 취하고 있으나 냉각효율이 저조하여 연속운전에 많은 어려운 문제가 따르게 되고 내연기관이 공회전을 할때도 동력을 소모하게 되어 배터리의 소모가 많고 설치가 용이하지 못하고 전동기의 수명이 짧으며 유지관리비를 많이 필요로 하는등 여러가지로 많은 문제점이 따르게 되었다.Some other superchargers take the method of cooling by intake air, but the cooling efficiency is low, which leads to many difficult problems in continuous operation, and consumes power even when the internal combustion engine is idling. Many problems, such as many, not easy to install, short life of the motor and requires a lot of maintenance costs.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 무브러쉬DC모터(28)의 팬(30)(30')과 압축기케이스(21)의 공기통로(24)를 일직선으로 설치하여 팬(30)(30')에 의하여 흡입된 공기의 흐름을 이용하여 무브러쉬DC모터(28)와 컨트롤러(35)에서 발생되는 열의 냉각효율을 향상시킬 수 있도록함과 아울러 기관의 회전속도와 스로틀밸브(73)의 제어량에 상응한 최적의 흡입공기량을 조절할 수 있도록하고 저속의 영역에서도 충분한 과급을 시킬 수 있는 무브러쉬DC모터(28)를 이용한 슈퍼장치를 제공할 수 있도록한 것에 그 목적이 있다.In order to solve the above problems, the
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 배터리 및 알티네이터로부터 전원을 공급받고 운전자의 조작에 의해 구동되는 내연기관의 무브러쉬DC모터(28)를 이용한 슈퍼차저(20)로서 압축기케이스(21)의 내부에 고속 무브러쉬DC모터(28)를 내장하고 이 무브러쉬DC모터(28)를 제어하기위한 컨트롤러(35)를 압축기케이스(21)외부에 고정하였다.In order to achieve the above object, the present invention provides the
상기의 무브러쉬DC모터(28)에 의해 축류형 2단팬을 회전시켜 외부 공기를 강하게 흡입하여 와류를 발생시킨다. 이때 유입된 공기가 무브러쉬DC모터(28)와 컨트 롤러(35)에서 발생하는 열을 냉각시키며, 흡입된 공기를 기관으로 배출할때 유속을 증가시키고 무브러쉬DC모터(28)가 구동중에 유격이 발생하거나 이탈되지 않도록 방지하기 위한 역할을 겸하는 직선형 디퓨즈(22)를 압축기케이스(21)의 내부에 일정한 간격으로 수개 형성하였다. 또한 상기 컨트롤러(35)는 기관의 회전속도와 스로틀밸브(73)의 제어량을 감지하고 그 결과를 신호로 변환하여 전달하는 속도감지부, 상기 속도감지부로부터 전달받은 결과에 의해 무브러쉬DC모터(28)의 회전속도를 자동으로 제어하도록 신호를 출력하는 연산처리부, 배터리의 저전압 현상 발생시 펄스 출력을 방지하는 보호장치부, 시스템의 동작 상태를 표시하는 동작표시부 및 상기 연산처리부와 인버터부에서 출력되는 신호에 따라 상기 무브러쉬DC모터(28)를 구동시키는 구동부로 되었다.The
이하 본 발명을 도면에 따라 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
도2는 본 발명의 설치도로서2 is an installation diagram of the present invention;
에어클리너(71)와 기화기(72)의 사이에는 압축기케이스(21)와 무브러쉬DC모터(28)및 컨트롤러케이스(36)로 이루어진 슈퍼차저(20)가 설치되고 기화기(72)의 스로틀밸브(73)와 액셀러레이터페달(75)을 연결한 액셀러레이터케이블(74)에는 슈퍼차저(20)의 무브러쉬DC모터(28)를 고속,저속으로 작동시키기 위한 감지봉홀더(63)와 감지봉(61), 1차여자코일(66-1)과 2차유도코일(66-2)로된 출력신호변환기(66)로된 차동코일센서(60)를 설치하였다. 그리고 출력신호변환기(66)의 출력신호는 컨트롤러케이스(36)의 컨트롤러(35)에 가해지도록 연결되었다.Between the
도3은 본 발명의 사시도로서3 is a perspective view of the present invention;
압축기케이스(21)의 내부에는 흡입공기를 골고루 분배안내하기 위한 6개의 디퓨즈(22)가 방사상으로 형성되어 공기통로(24)가 형성되고 중앙에는 무브러쉬DC모터(28)를 고정하기위한 모터고정하우징(23)이 형성되어 양면에는 커버(25)를, 모터축(29)에는 팬(30)(30')을 고정시키게되고 압축케이스(21)의 외부에는 컨트롤러(35)의 컨트롤러케이스(36)가 고정되었다.Inside the
도4는 본 발명의 단면도로서4 is a cross-sectional view of the present invention.
모터고정하우징(23)에는 무브러쉬DC모터(28)를 고정하여 모터축(29)은 커버(25)에 고정한 베어링(26)으로 지지시키고 모터축(29)에는 공기의 압축률을 높이기 위해 2단으로 팬(30)(30')을 고정하고 각 디퓨즈(22)사이의 공기통로(24)를 흐르는 공기에 의하여 무브러쉬DC모터(28)와 압축기케이스(21)의 외부에 고정한 컨트롤러(35)에서 발생되는 열을 냉각시킬 수 있도록 하였다. 팬(30)(30')이 위치되는 압축기케이스(21)의 내면에는 압축조절링(27)을 삽입하여 압축기케이스(21)의 내면과 팬(30)(30')의 끝과의 간격을 좁혀 공기의 압축률을 향상시킬 수 있도록 하였다. 도4에 도시한 무브러쉬DC모터(28)를 제어하는 회로인 컨트롤러(35)는 속도감지부(40),보호장치부(42),동작표시부(46),연산처리부(48),인버터부(50),구동부(44)로 되었다.The
상기에 있어서 속도감지부(40)는 기관의 속도를 감지하여 출력하는 역할을 하게되고 보호장치부(42)는 항상 전압을 체크하여 배터리의 저전압 현상이 발생하면 다른 전장시스템에 영향을 주지 않도록 펄스출력을 방지하고 시스템에 과전류가 걸리면 이를 감지하여 슈퍼차저(20)의 구동을 정지시킨다. 동작표시부(46)는 시스템의 에러나 현재의 전압상태를 사용자에게 표시하여준다. 연산처리부(48)는 기관이 공회전하고 있을때 무브러쉬DC모터(28)를 끄게하고 기관이 가속할때는 속도감지부(40)의 신호를 받아 기관의 회전속도와 연료분사량에 맞는 최적의 풍량을 공급할 수 있도록 무브러쉬DC모터의 회전속도를 제어하여 유속과 유량을 조절한다.In the above, the
상기의 각부 일련의 과정을 거쳐 최적의 상태로 제어된 결과를 신호로 받아 무브러쉬DC모터(28)를 구동하도록 인버터부(50)와 구동부(44)가 설치된다.The
도5는 본 발명의 차동코일센서의 사시도로서5 is a perspective view of a differential coil sensor of the present invention;
액셀러레이터케이블(74)에 홈을 끼워 너트로 고정한 감지봉홀더(63)에는 기준선(65)이 표시된 감지봉(61)이 볼트로 고정되고 기관에 고정되는 센서고정브라켓(62)에는 1차여자코일(66-1)과 2차유도코일(66-2)이 감긴 출력신호변환기(66)를 고정하여 감지봉(61)이 출력신호변환기(66)의 내외로 이동하는 것에 의하여 전류의 세기를 변화시킬 수 있도록하였다.A primary excitation coil is provided on a
도6은 도5의 작동단면도로서FIG. 6 is an operational cross section of FIG.
액셀러레이터페달(75)을 밟지않는 상태이거나 기관이 공회전상태에서 무브러쉬DC모터(28)는 꺼진(OFF)상태로 유지된다. 이에따라 불필요한 배터리의 소모는 방지되고 정확하게 설치하기 위하여 표시한 감지봉(61)의 기준선(65)은 출력신호변환기(66)의 끝면에 위치하게 된다. 상기의 상태에서 액셀러레이터페달(75)을 밟으면 도6의 점선화살표방향으로 액셀러레이터케이블(74)이 이동하는 것에 의하여 액셀러레이터케이블(74)에 고정된 감지봉홀더(63)와 감지봉(61)도 이동하게 된다. 이에 감지봉(61)은 센서고정브라켓(62)에 고정된 출력신호변환기(66)내로 진입하게 되는데 이때 2차유도코일(66-2)의 증가출력은 컨트롤러케이스(36)의 컨트롤러(35)에 가해짐과 동시에 무브러쉬DC모터(28)는 회전하게 되며 액셀러레이터페달(75)을 약하게 밟으면 무브러쉬DC모터(28)는 저속회전하게 되고 깊고 세게 밟으면 무브러쉬DC모터(28)는 고속회전하게 된다.The
이에따라 공기의 과급량은 스트롤밸브(73)의 개폐폭에 따라 정확하게 적응하게 된다. 상기와 같은 본 발명은 요지를 벗어나지 않는 한도내에서 변화시킬 수 있다.Accordingly, the air charging amount is precisely adapted to the opening and closing width of the
이와같은 본 발명의 슈퍼차저(20)는 압축기케이스(25)에 무브러쉬DC모터와 출류형 팬(30)(30')을 인라인으로 배치 형성함으로서 에어클리너를 통하여 흡입되는 공기에 의하여 자연히 무브러쉬DC모터와 컨트롤러(35)의 냉각이 이루어지므로 장시간 구동에 따른 무브러쉬DC모터(28)의 과열 현상을 방지하고 효율을 높일 수 있다. 또한 배터리전력을 사용할 수 있으므로 내연기관에 영향을 전혀 주지 않고 운전자가 간편하게 작동을 조절할 수 있으며 구성이 간편하여 설치공간을 많이 필요로 하지 않다. 또한 컨트롤러(35)에서 기관의 회전속도와 스로틀밸브(73)개폐에 상응한 속도로 팬(30)(30')을 구동시키므로 기관의 회전속도 변화에 대한 응답성이 우수하고 항상 풍부한 양의 공기를 제공할 수 있는 효과가 있다.The
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