KR20060135575A

KR20060135575A - 풍력발전을 이용한 자동차용 전기식 과급기 시스템

Info

Publication number: KR20060135575A
Application number: KR1020060120291A
Authority: KR
Inventors: 서광모
Original assignee: 서광모
Priority date: 2006-12-01
Filing date: 2006-12-01
Publication date: 2006-12-29

Abstract

본 발명은 풍력발전을 이용한 자동차용 전기식 과급기(Charger) 시스템에 관한 것으로서,더욱 상세하게는 자동차의 주행중 속도에 의하여 발생하는 바람을 이용하여 전기를 발전하고, 이 발전된 전기로 흡입공기를 과급하고 배기가스를 강제배출 하여 자동차 엔진의 체적효율을 높여 출력 및 연비 향상을 목적으로 한 과급기(Charger) 시스템에 관한 것이다.

특히 자동차의 주행중 저항은 속도가 높아질수록 공기저항이 가장 큰 저항으로 작용하는데, 본 발명은 공기저항이 커질수록 발전 및 흡입공기의 과급을 많이 할수있어 기존의 과급창치와는 달리 엔진출력을 사용하지 않고 풍력으로만 과급하기 때문에 출력효율을 더욱 극대화 할수있는 장치이다.

자동차, 엔진,과급기(charger), 터보 차져, 슈퍼 차져, 풍력발전기, 송풍기, ECU

Description

풍력발전을 이용한 자동차용 전기식 과급기 시스템{electric charger system for auto mobil using Wind power generation}

도1의 자동차용 전기식 과급기(charger)시스템 구성도는 본 발명에 따른 자동차용 과급기 시스템을 나타내는 구성도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1:엔진 2:스로틀 바디 개도각 센서

3:공기압 조절 벨브 4:흡기 송풍모터

5:에어플로워 센서 6:에어크리너

7:풍력발전기 8:ECU(전자 컨트롤 유니트

9:릴레이1 10:릴레이2

11:3원촉매 장치 12:배기 송풍모터

13:소음기 14:자동차 밧데리

15:크랭크 앵글센서

본 발명은 풍력발전을 이용한 자동차용 전기식 과급기(charger) 시스템에 관 한 것으로서,더욱 상세하게는 자동차의 주행중 속도에 의하여 발생하는 바람을 이용하여 전기를 발전하고, 이 발전된 전기로 흡입공기를 과급하고 배기가스를 강제배출 하여 자동차 엔진의 체적효율을 높여 출력 및 연비 향상을 목적으로 한 과급기(charger) 시스템에 관한 것이다.

특히 자동차의 주행중 저항은 속도가 높아질수록 공기저항이 가장 큰 저항으로 작용하는데, 본 발명은 공기저항이 커질수록 발전 및 흡입공기의 과급을 많이 할수있어 기존의 과급창치와는 달리 엔진출력을 사용하지 않고 풍력으로만 과급하기 때문에 출력효율을 더욱 극대화할 수 있는 장치이다.

일반적으로, 과급기는 압축공기 발생 방식에 따라 터보챠져와, 슈퍼챠져로 나누어 진다.

우선 터보챠져의 경우, 엔진에서 연소된 배기가스가 배기매니폴드, 1번머플러, 중간머플러, 엔드머플러를 통해 바깥으로 빠져나오게 되는데 이때, 배기매니폴드와 1번 머플러 사이에 장착을 해주게 된다. 그럼 배기압력으로 인해 챠져의 날개가 회전하게 되고 일정한 공기 압력까지 압축공기를 발생시킨다. 이때 설정된 최대 압력을 흔히들 말하게 되는 최대 부스트라고 하는데, 0.4바의 저압부터 2바 이상의 고압까지 세팅은 다양하다. 이렇게 고압, 고온의 공기는 인터쿨러라고 하는 냉각장치를 통하여 온도를 낮추게된다.

냉각장치는 냉각방식의 차이에따라 공랭식과 수냉식 인터쿨러가 있으며 이렇게 냉각된 공기는 연료와함께 실린더로 들어가 강한 폭팔을 만들어 내는데, 이로 인해 출력 상승이 되는것을 말한다.

이러한 터보차져의 경우에는 배기가스의 유동 에너지에 의해서만 구동되기 때문에 배기가스의 배출량이 적은 저속영역에서는 배기가스의 원활한 배출을 막아 엔진의 성능을 저하시키고,터빈이 작동할 때 터빈 관성에 의한 출력 향상의 지연이 발생 하는 단점을 가지고 있다.

수퍼챠저는 엔진 구동축에서 벨트나 기어 구동으로 팬을 회전시켜 공기를 강제 공급 하는 방식이며 어느 회전수에서나 작동이 가능하고 비교적 장착이 간단하지만 작동 자체가 엔진의 출력을 소모하며 작동하고 있기 때문에 엔진의 출력이 올라가면서 수퍼챠저 작동을 위한 엔진의 손실도 늘어난다. 즉 손쉽게 출력의 향상을 얻을 수 있는 반면 엔진의 효율은 비교적 떨어진다고 볼 수 있다. 그렇기 때문에 고속보다는 저속에서 큰 힘을 필요로 하는 차량에만 적합한 단점을 가지고 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같이 터보차져에서 나타나는 배기가스의 배출량이 적은 저속영역에서 배기가스의 원활한 배출을 막아 엔진의 성능을 저하 시키고,터빈이 작동할 때 터빈 관성에 의한 출력 향상의 지연(터보렉)이 발생하는 단점과, 수퍼챠저에서 나타나는 엔진의 출력이 올라가면서 수퍼챠저 작동을 위한 엔진의 손실도 늘어나는 단점을 보완하여 새로운 시스템을 구축하기 위해 발명한 것으로, 자동차의 주행중 속도에 의하여 발생하는 바람을 이용하여 자동차의 앞범퍼 그릴 부분에 풍력 발전기를 장착하여 전기를 발전하고, 이 발전된 전기로 에어플로워 센서와 스로틀바디 사이에 흡기 송풍모터를 장착하여 흡입공기를 과급하고 엔드머플러 앞쪽에 배기 송풍모터를 장착하여 배기가스를 강제 배출 해줌으로서 엔진자체 손실 과 저속 회전 영역에서의 출력 저하와 터보렉을 방지하여 출력저하를 억제할 수 있는 자동차용 과급기 시스템을 제공하는데 그 발명의 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성에 대하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

대표 도면에 도시된 바와 같이,자동차 엔진의 흡입공기를 공급함에 있어서, 가장 중요한 풍력발전기(7)는 자동차의 앞범퍼 그릴 안쪽으로 바람을 잘 받을 수 있는 곳에 설치하고 이곳에서 전기를 발전한다.

발전된 전기는 흡기 송풍모터(4)와 배기 송풍모터(12)로 전원을 공급하게 되는데, 이때 전원공급의 흐름을 살펴보면 자동차의 저속에서 발전 전원이 약할것을 대비하여 자동차 밧데리(14)와 전원을 연결시키고 스로틀바디 개도각센서(2)의 10도 이상 열림 신호와 크랭크 앵글센서(15)의 엔진회전 신호를 ECU(8)가 받아 릴레이1(9)과 릴레이2(10)에 전원을 공급하여 흡기 송풍모터(4)와 배기 송풍모터(12)를 기동하게한다.

이때, 흡기송풍모터(4)로 흡입공기를 압축할시 적정압력 이상일 시에는 공기압 조절벨브(3)가 적정압력을 유지할 수 있게 압축공기를 자동배출 해 주는 시스템이다.

추가로 대표도면에 도시된 흡기 송풍모터(4)와 배기 송풍모터(12)의 기동 조건을 기준으로 좀더 설명해보면 아래의 두가지 조건을 항상 충족시켜야만 한다.

첫째, 스로틀바디 개도각센서(2)가 10도 이상 이여야 되는데, 그렇지 않고 항상기동시 주행속도를 감속할 시에도 높은 압력의 흡기가 공급될 수가 있다.

둘째,크랭크앵글 센서(15)신호를 받아 엔진이 회전할 때만 ECU(8)에서 전원on 신호를 준다. 그렇지 않으면 자동차 밧데리(14)에서 공급되는 전원으로 항상 기동 될수 있기 때문이다. 이 조건을 충족시키기 위한 간단한 방법은 자동차의 연료펌프 릴레이의 출력 전원을 이용하여도 용이할 수 있다.

위의 상술한 내용과 같이, 본 발명에 따른 자동차용 전기식 과급기 시스템에 의하면, 엔진 저회전 구간의 배기 저항이나, 터보차져의 출력향상 지연(터보렉),그리고 엔진 자체동력 사용으로 인한 동력 손실이 없는 보완된 새로운 개념의 과급기 시스템으로 기존의 시스템에 비하여 저속 및 고속 구간에서 일정한 과급을 할수 있고 엔진자체의 동력 사용을 안 하기에 더욱 출력향상 효과가 증대된다.

아울러 본 발명은 전기 에너지를 사용하므로 과급기의 제어를 자유 자제로 정밀하게할 수 있어 과급 손실을 최소화할 수 있으며 기존 시스템에 비하여 장착이 더욱 간단하면서도 저비용으로 출력 및 연비 향상을 할 수 있는 장점까지 겸비하고 있다.

Claims

풍력 발전기(7)로 전기를 발전하고 이 발전된 전기로 흡기 송풍모터(4)와 배기 송풍모터(12)를 각 센서의 신호를 받아 기동시키는 전기식 차져의 특징을 가진 시스템으로, 이 청구항을 추가 설명 하자면 속도에 의하여 발생하는 바람을 이용하여 풍력 발전기(7)로 전기를 발전하고,발전된 전기는 흡기 송풍모터(4)와 배기 송풍모터(12)로 전원을 공급하게 되는데, 저속에서 발전 전원이 약할 것을 대비하여 자동차 밧데리(14)와 전원을 연결 시키고 스로틀바디 개도각센서(2)의 10도이상 열림 신호와 크랭크 앵글센서(15)의 엔진회전 신호를 ECU(8)가 받아 릴레이1(9)과 릴레이2(10)에 전원을 공급하여 흡기 송풍모터(4)와 배기 송풍모터(12)를 기동하게한다.

이때, 흡기 송풍모터(4)로 흡입공기를 압축할 시 적정압력 이상일 시에는 공기압 조절벨브(3)가 적정압력을 유지할 수 있게 압축공기를 자동배출 해 주게 되는데, 이 시스템 구성을 말한다.