KR20080022335A

KR20080022335A - 가변용량제어 터보차져를 이용한 디젤 엔진의 엔진 마운팅장치

Info

Publication number: KR20080022335A
Application number: KR1020060085648A
Authority: KR
Inventors: 신인교
Original assignee: 기아자동차주식회사
Priority date: 2006-09-06
Filing date: 2006-09-06
Publication date: 2008-03-11
Also published as: KR100819961B1

Abstract

본 발명은, 차량의 엔진의 하중을 지지하여 진동 및 소음을 저감시키는 엔진 마운팅 장치에 관한 것이고, 더욱 상세하게는, 디젤 엔진이 장착된 차량에 있어서 엔진 마운팅의 동(動, moving) 스프링 상수를 제어하는 가변용량제어 터보차져(VGT : Variable Geometry Turbocharger)를 이용한 디젤 엔진의 엔진 마운팅 장치에 관한 것이다.

가변용량제어 터보차져 시스템과; 상기 가변용량제어 터보차져 시스템으로부터 차량 주행에 관한 정보들을 제공받는 ECU와; 상기 가변용량제어 터보차져 시스템으로부터 배기유량에 따라 공압을 제공받고, 상기 ECU로부터 차량의 주행에 관한 정보들에 따라 작동 여부 신호를 받는 솔레노이드 밸브와; 상기 솔레노이드 밸브로부터 차량의 주행에 관한 정보들에 따라 작동되는 공압이 제공되는 엔진 마운팅 장치으로 구성되어 있다.

본 발명은 가변용량제어 터보차져를 이용하여 고속 고부하시에 엔진 마운팅의 동 스프링 상수를 적게 하여, 저속 저부하시 뿐만 아니라 고속 고부하시에서도 진동 및 소음 제어의 성능을 유지할 수 있다.

Description

가변용량제어 터보차져를 이용한 디젤 엔진의 엔진 마운팅 장치{ENGINE MOUNTING APPARATUS OF DIESEL ENGINE USING VARIABLE GEOMETRY TURBOCHARGER}

도 1은 종래의 엔진 마운팅의 단면도.

도 2는 본 발명에 따른 가변용량제어 터보차져를 이용한 디젤 엔진의 엔진 마운팅의 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 가변용량제어 터보차져를 이용한 디젤 엔진의 엔진 마운팅 장치의 구성도.

도 4은 본 발명에 따른 가변용량제어 터보차져를 이용한 디젤 엔진의 엔진 마운팅 장치이 저속 저부하시에 작동하는 상태의 단면을 나타내는 상태 단면도.

도 5는 본 발명에 따른 가변용량제어 터보차져를 이용한 디젤 엔진의 엔진 마운팅 장치이 고속 고부하시에 작동하는 상태의 단면을 나타내는 상태 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 엔진 마운팅 12 : 엔진 지지구

14 : 고무부 16 : 상부 케이스

20 : 상부 액실 30 : 분리 벽

32 : 오리피스군(群) 33 : 가변 오리피스

35 : 개폐 장치 40 : 하부 액실

42 : 프레임 지지구 44 : 다이어프램

45 : 연결 호스 46 : 하부 케이스

일반적으로 자동차의 엔진은 내부의 피스톤과 커넥팅 로드의 상하운동에 의한 중심 위치의 주기적인 변화와, 실린더 축 방향으로 생기는 왕복운동 부분에서 발생되는 관성력, 커넥팅 로드가 크랭크 축을 좌우로 흔들림에 따란 발생되는 관성력 및, 크랭크 축에 가해지는 회전력의 주기적인 변화 등에 따라 동작 중 진동과 소음이 유발된다.

이에 따라 엔진은, 동작 중 차체로 전달되는 진동을 최소화하고, 엔진의 움직임에 대한 내구성을 향상시키기 위해 엔진이 고정되는 다수 개(통상 3개 내지 4개소)의 지점에 적절한 스프링 강성을 지닌 엔진 마운팅이 구비되어, 엔진을 지지하고 있다.

도 1에 종래의 일반적인 엔진 마운팅이 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 위에서부터, 엔진 지지구(112)가 구비되고, 그 아래에 상기 엔진 지지구(112)를 감싸고 있는 고무부(114)가 구비되며, 상기 엔진 지지구(112)를 포함한 고무부(114)가 끼워질 수 있는 형상으로 이루어진 상부 케이스(116)가 구비되어 상기 엔진 지지구(112)를 포함한 고무부(114)가 삽입 고정되어 있다. 상기 엔진 지지구(112) 및 고무부(114)가 고정된 상부 케이스(116)는, 상/하단이 개구된 형성으로서, 그 상단 개구에는 상기 엔진 지지구(112) 및 고무부(114)가 고정되고, 그 하단 개구에는 하부 케이스(146)이 끼워 맞춰져 있다.

상술한 바와 같이 결합된 상/하부 케이스(116, 146)의 내부에는 분리 벽(130)이 구비되고, 이 분리 벽 가장자리에 오리피스(132)가 형성되어 있으며, 분리 벽(130) 아래쪽으로 소정의 용적을 가진 다이어프램(144)이 구비되어 있다. 상기 상/하부 케이스(116, 146) 내부는, 상기 분리 벽(130)에 의해 고무부(114)의 하부, 상부 케이스(116)의 측벽, 분리 벽(130)의 상면으로 이루어지는 상부 액실(120) 및 다이어 프램(144)의 용적으로 이루어지는 하부 액실(140)로 분리된다. 상기 상/하부 액실(120, 140)에는 유체가 채워지게 된다. 또, 하부 케이스(146)의 하단 중앙에는 상기 엔진 지지구(112)에 대응되는 위치에 프레임 지지구(142)가 구비된다.

이와 같이 구성된 종래의 엔진 마운팅(100)은, 상부 엔진 지지구(112)로부터 엔진의 하중을 지지하고, 엔진으로부터의 진동 및 소음 등을 감쇄시키는 역할을 한다. 그 중, 고무부(114)는 엔진 자체로부터 발생하는 진동, 소음 및 토크를 직접 받는 부분으로, 상기 엔진 지지구(112)로부터 하중이 가해지면, 고무부(114)로 전 달되고, 이 힘은, 상기 고무부(114)의 하면, 상부 케이스(116)의 측벽 및 분리 벽(130)의 상면으로 이루어진 상부 액실(120)의 유체에 하중이 가해지게 된다. 이 후, 하중을 받은 유체는, 분리 벽(130)의 오리피스(132)를 통하여 두 액실(120, 140) 사이의 압력 차이에 의해 오리피스(132)를 통과하여 하부 액실(140) 쪽으로 유동된다. 이때 발생한 압력 차이에 의해 유체가 오리피스(132)를 통과하면서 큰 감쇠 효과를 갖게 된다.

그러나, 이와 같은 종래의 엔진 마운팅 구조로는, 차량이 중저속 영역(즉, 낮은 토크 영역)에서는 낮은 동 스프링 상수를 가지기 때문에 진동 및 소음의 감쇄에 효과가 있지만, 차량의 RPM이 증가함에 따라 큰 토크가 발생하고, 고속으로 주행될 때에는, 동 스프링 상수가 증가하여 방진 성능이 떨어진다는 단점이 있었다.

이와 같은 문제를 해결하기 위해, 한국 공개특허 특1997-75592(특허문헌 1, 공개 일자 : 1997년 12월 10일)에서는, 자동 변속기의 엔게이지시 충격을 저감하기 위하여 종래의 마운팅 러버를 대신하여 유압식 마운팅을 설치하여 변속 레버의 레인지시와, 차속과, 스로틀 밸브의 개도각과, 엔진 토크값 등을 인식하여 판단하는 변속 제어장치(TCU)에 의해 "D" 레인지 또는 "R" 레인지 시의 상태에 따라 유압을 적절하게 공급함으로써, 엔게이지시 및 변속 시에 발생되는 진동을 적절하게 흡수하여 저감시킬 수 있는 것이 개시되어 있다.

그러나, 상기 특허문헌 1은, 엔진 마운트에 유압 제어 시스템을 이용하여, 유압을 제어하도록 하여 진동 및 충격을 흡수하는 기술로서, 유압을 제어하기 위한 새로운 시스템을 적용/장착하여야 하므로 비용상승의 단점이 있다.

그러므로, 본 발명은 가변용량제어 터보차져를 이용하여 고속 고부하시에 엔진 마운팅의 동 스프링 상수를 적게 하여, 저속 저부하시 뿐만 아니라 고속 고부하시에서도 진동 및 소음 제어의 성능을 유지하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은, 가변용량제어 터보차져 시스템과; 상기 가변용량제어 터보차져 시스템으로부터 차량 주행에 관한 정보들을 제공받는 ECU와; 상기 가변용량제어 터보차져 시스템으로부터 배기유량에 따라 공압을 제공받고, 상기 ECU로부터 차량의 주행에 관한 정보들에 따라 작동 여부 신호를 받는 솔레노이드 밸브와; 상기 솔레노이드 밸브로부터 차량의 주행에 관한 정보들에 따라 작동되는 공압이 제공되는 엔진 마운팅으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 엔진 마운팅은: 위에서부터 엔진 지지구; 상기 엔진 지지구 아래에 이 엔진 지지구를 감싸면서 고정하는 고무부; 상기 엔진 지지구를 포함한 고무부가 삽입 고정되는 상부 케이스; 상기 상부 케이스와 결합되는 하부 케이스; 상기 상부 케이스 및 하부 케이스 사이에 구비되고, 가장자리부에 소정의 크기로 형성된 오리피스군(群)이 형성되며, 중앙 부분에 고속 고부하용 오리피스가 형성되어 있는 분리 벽; 상기 고무부의 하면, 상부 케이스의 측벽 및 분리 벽의 상면으로 이루어지는 상부 액실; 상기 하부 케이스 내부에 소정의 용적을 가지고 상기 분리 벽 아래쪽에 배치된 다이어프램; 상기 분리 벽의 하면과 상기 다이어프램으로 이루어지 는 하부 액실; 상기 분리 벽 아래쪽에 상기 고속 고부하용 오리피스를 개폐할 수 있게 구비된 개폐 장치; 상기 솔레노이드 밸브로부터 토출되는 공압을 수용할 수 있도록 상기 개폐 장치와 연결된 공압 유로 호스; 상기 하부 케이스에서 상기 엔진 지지구와 대응되는 위치에 형성되는 프레임 지지구로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 가변용량제어 터보차져 시스템을 이용한 엔진 마운팅 장치에 의하면, 차량의 주행 정보가 저속 저부하시에 있을 때, 가변용량제어 터보차져에서 ECU로 저속 저부하의 정보를 제공함과 동시에, 연결관을 통하여 솔레노이드 밸브로 저온 저부하시의 배기유량을 보내고, 저속 저부하시의 정보를 제공받은 ECU는, 솔레노이드 밸브로 저속 저부하시의 명령을 제공하며, 상기 솔레노이드 밸브는, 저온 저부하시의 배기유량을 받음과 동시에, ECU로부터 저속 저부하시의 작동 명령을 받아 엔진 마운팅의 개폐 장치로 주행 정보에 따른 공압을 공급하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 가변용량제어 터보차져 시스템을 이용한 엔진 마운팅 장치에 의하면, 차량의 주행 정보가 고속 고부하시에 있을 때, 가변용량제어 터보차져에서 ECU로 고속 고부하의 정보를 제공함과 동시에, 연결관을 통하여 솔레노이드 밸브로 고속 고부하시의 배기유량을 보내고, 고속 고부하시의 정보를 제공받은 ECU는, 솔레노이드 밸브로 고속 고부하시의 명령을 제공하며, 상기 솔레노이드 밸브는, 고온 고부하시의 배기유량을 받음과 동시에, ECU로부터 고속 고부하시의 작동 명령을 받아 엔진 마운팅의 개폐 장치로 주행 정보에 따른 공압을 공급하는 것을 특징으로 한다.

이하, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 2는, 본 발명에 따른 가변유량제어 터보차져를 이용한 엔진 마운팅(10)의 단면도이다. 위에서부터, 엔진 지지구(12), 이 엔진 지지구(12)를 감싸면서 고정하는 고무부(14), 상기 엔진 지지구(12)를 포함한 고무부(14)는 상부 케이스(16)에 삽입 고정되고, 상부 케이스는 하부 케이스(46)와 결합하고, 상부 케이스(16)와 하부 케이스(46)으로 형성된 공간은, 분리 벽(30)에 의해 구획되고, 상기 고무부(14)의 하면, 상부 케이스(16)의 측벽 및 분리 벽(30)의 상면으로 이루어지는 공간이 상부 액실(20)이 되며, 상기 분리 벽(30)의 아래쪽에 소정의 용적을 가진 다이어프램(44)이 배치되고, 이 다이어프램(44)과 상기 분리 벽(30)의 하면으로 이루어지는 공간이 하부 액실(40)이 되며, 하부 케이스의 하부에서 상기 엔진 지지구(12)에 대응하는 위치에 프레임 지지구(42)가 배치되는 구성은 종래와 마찬가지이므로 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명에 따른 가변유량제어 터보차져를 이용한 엔진 마운팅(10)은, 상술한 바와 같은 구성에 있어서, 분리 벽의 가장자리에 소정의 크기로 형성된 오리피스 군(群)(32, 32)이 구비되고, 또한, 분리 벽(30)의 중앙 부분에 가변 오리피스(33)가 형성된다. 이 가변 오리피스(33)는, 평상시(엔진 정지시 또는 저속 저부하시 등)에는, 개폐 기구(35)에 의해 폐색(閉塞)되어 있다.

상기 개폐 기구(35)는, 후술하는, 솔레노이드 밸브를 통하여 나온 공압에 의해 가변 오리피스(33)가 개폐되도록 작동한다. 이와 같은, 개폐 기구(35)의 상부 는, 상기 가변 오리피스(33)의 형성에 상응하게 형성하여 폐색 되었을 경우, 상부 액실과 하부 액실 사이의 유체 이동을 막는다. 이 개폐 기구(35)의 상부 아래쪽에는, 개폐 기구(35)가 상하로 움직일 수 있도록 한 기계 장치가 연결되고, 이 상하동(上下動)의 동력은 후술하는 솔레노이드의 공압이다.

다음으로, 도 3 내지 도 5를 참조하여, 본 발명에 따른 가변유량제어 터보차져를 이용한 엔진 마운팅 장치의 구성 및 작동에 대하여 설명한다.

먼저, 가변유량제어 터보차져는, 저속 저부하시에는, 베인 유로를 좁혀 배기 가스 통과속도를 증가시키고, 고속 고부하시에는, 베인 유로를 넓혀 배기유량을 증가시키며, 이는, ECU와 연결되어 차량의 주행 상황의 정보에 따라 연동되는 통상적인 가변유량제어 터보차져이다.

이와 같은 가변유량제어 터보차져에서 나오는, 배기유량의 일부를 파이프 등과 같은 연결관을 통하여, 솔레노이드 밸브에 연결됨과 동시에, ECU와도 전기적으로 연결되어, 정보를 교환할 수 있도록 구성되어 있다. 상기 솔레노이드 밸브와의 연결은, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 토출관(55)과 회수관(65)으로 구성된다.

상기 ECU는, 차량의 운행시에 모든 전자 장비를 총괄적으로 제어하는 통상적인 ECU에, 엔진 마운팅 내에 구비된 가변 오리피스의 개폐 장치를 제어하기 위한 솔레노이드 밸브 및 상기 가변유량제어 터보차져를 전기적으로 연결하여 정보를 교환할 수 있도록 한 것을 더 포함한 것이다.

또한, 상기 솔레노이드 밸브는, 상기 가변유량제어 터보차져로부터 나오는 배기유량을 유입/반송하기 위해 토출관(55) 및 회수관(65)이 구비되어 있고, 상기 가변유량제어 터보차져와 정보 교환할 수 있도록 ECU와도 전기적으로 연결되어 있다. 따라서, 상기 가변유량제어 터보차져로부터의 정보를 ECU로 전달하여, 그 상황에 맞은 명령을 솔레노이드 밸브로 전달하고, 그 명령에 따라 상기 가변유량제어 터보차져로부터 들어오는 배기압의 제어를 하게 된다.

이와 같이 제어되도록 구성된 솔레노이드 밸브에는, 개폐 장치(35)의 일단부와 연결된 연결 호스(45)가 연결된다. ECU의 명령에 따라 제어되는 솔레노이드 밸브에 의해 적절하게 제어된 가변용량제어 터보차져의 배기압은 이 연결 호스(45)를 통하여 개폐 장치 구동원인 공압으로서 개폐 장치(35)에 제공되게 된다.

다음으로, 차량의 각 주행 상황에 따라 가변유량제어 터보차져를 이용한 엔진 마운팅 장치의 작동을 설명한다.

도 4는, 차량이 저속 저부하시에서 본 발명에 따른 가변유량제어를 이용한 터보차져가 작동하는 것을 나타낸 것이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 디젤 엔진이 저속 저부하(Ls)로 작동될 때, 저속 저부하에 상응한 정보(Ss)가 ECU로 전달되고, ECU는, 솔레노이드 밸브로 저속 저부하의 정보에 상응한 명령(Ss`)을 전달한다. 즉, 저속 저부하시(Ls)에는, 가변 오리피스(33)를 개방할 필요가 없이, 분리 벽(30)의 가장자리에 형성된 오리피스군(32, 32)에 의해서만으로도 충분히 엔진의 진동 및 소음의 감쇄를 할 수 있으므로, 솔레노이드 밸브에서는, 토출관(55)을 통하여 가변용량제어 터보차져로부터 들어오는 배기압(Qs)을, 회수관(65)을 통하여 다시 가변용량제어 터보차져 쪽으로 반송(Rs)한다.

도 5는, 차량의 고속 고부하시에서 본 발명에 따른 가변유량제어를 이용한 터보차져가 작동하는 것을 나타낸 것이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 디젤 엔진이 고속 고부하(Lh)로 작동될 때, 고속 고부하에 상응한 명령(Sh)을 ECU로 전달한다. 즉, 고속 고부하시(Lh)에는, 가변 오리피스(33)를 개방하여, 상부 액실(20)의 유체를 더욱 많이 하부 액실(40)로 유동시킬 필요가 있으므로, 분리 벽(30)의 가장자리에 형성된 오리피스군(32, 32)과 더불어, 가변 오리피스(33)를 개방하여야 한다. 이 가변 오리피스(33)를 개방하기 위해서는, 우선, 가변용량제어 터보차져로부터 고속 고부하의 정보(Sh)를 ECU로 전달하고, ECU는 이 고속 고부하의 정보에 상응한 명령(Sh`)을 솔레노이드 밸브에 내린다. 즉, 고속 고부하시(Lh)에는 가변용량제어 터보차져로부터 나온 배기압(Qh)을 솔레노이드 밸브로 보내고, 이 솔레노이드 밸브는 상기 ECU로부터의 명령에 상응한 공압(Ah)을 연결 호스(45)를 통하여 가변 오리피스 개폐 장치(35)의 구동부로 공급하여, 가변 오리피스(33)가 개방되도록 한다.

이 가변 오리피스의 개폐 장치(35)를 구동시키는, 구동 장치는, 공압을 이용한 통상적인 오피피스 개폐 기술에 의한 것이면 좋다. 예를 들면, 공압 실린더를 이용하여, 가변 오리피스(33)를 막고 있는 개폐 장치를 아래쪽으로 당겨서 개방시키거나, 반대로 위쪽으로 밀어올려서 개방시키는 것으로 할 수도 있다.

상술 한 바와 같이, 고속 고부하시(Lh)에 가변 오리피스를 개방함으로써, 더 많은 양의 유체가 상부 액실(20)에서부터 하부 액실(40)로 유동하여, 하부 액실의 유체는, 압력이 종래의 엔진 마운팅보다 높아지고, 더 많은 유체를 가지게 되므로, 높은 감쇠기능을 얻을 수 있고, 고RPM 영역에서 더욱 바람직한 방진 효과를 얻게 된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에 한정되지 않으며, 해당분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위 내에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경이 가능할 것이다.

Claims

가변용량제어 터보차져 시스템과;

상기 가변용량제어 터보차져 시스템으로부터 차량 주행에 관한 정보들을 제공받는 ECU와;

상기 가변용량제어 터보차져 시스템으로부터 배기유량에 따라 공압을 제공받고, 상기 ECU로부터 차량의 주행에 관한 정보들에 따라 작동 여부 신호를 받는 솔레노이드 밸브와;

상기 솔레노이드 밸브로부터 차량의 주행에 관한 정보들에 따라 작동되는 공압이 제공되는 엔진 마운팅

으로 구성되는 것을 특징으로 하는 가변용량제어 터보차져 시스템을 이용한 엔진 마운팅 장치.
제 1항에 있어서,

상기 엔진 마운팅은:

위에서부터 엔진 지지구;

상기 엔진 지지구 아래에 이 엔진 지지구를 감싸면서 고정하는 고무부;

상기 엔진 지지구를 포함한 고무부가 삽입 고정되는 상부 케이스;

상기 상부 케이스와 결합되는 하부 케이스;

상기 상부 케이스 및 하부 케이스 사이에 구비되고, 가장자리부에 소정의 크 기로 형성된 오리피스군(群)이 형성되며, 중앙 부분에 고속 고부하용 오리피스가 형성되어 있는 분리 벽;

상기 고무부의 하면, 상부 케이스의 측벽 및 분리 벽의 상면으로 이루어지는 상부 액실;

상기 하부 케이스 내부에 소정의 용적을 가지고 상기 분리 벽 아래쪽에 배치된 다이어프램;

상기 분리 벽의 하면과 상기 다이어프램으로 이루어지는 하부 액실;

상기 분리 벽 아래쪽에 상기 고속 고부하용 오리피스를 개폐할 수 있게 구비된 개폐 장치;

상기 솔레노이드 밸브로부터 토출되는 공압을 수용할 수 있도록 상기 개폐 장치와 연결된 공압 유로 호스;

상기 하부 케이스에서 상기 엔진 지지구와 대응되는 위치에 형성되는 프레임 지지구;

로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 가변용량제어 터보차져 시스템을 이용한 엔진 마운팅 장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

차량의 주행 정보가 저속 저부하시에 있을 때, 가변용량제어 터보차져에서 ECU로 저속 저부하의 정보를 제공함과 동시에, 연결관을 통하여 솔레노이드 밸브로 저온 저부하시의 배기유량을 보내고, 저속 저부하시의 정보를 제공받은 ECU는, 솔 레노이드 밸브로 저속 저부하시의 명령을 제공하며, 상기 솔레노이드 밸브는, 저온 저부하시의 배기유량을 받음과 동시에, ECU로부터 저속 저부하시의 작동 명령을 받아 엔진 마운팅의 개폐 장치로 주행 정보에 따른 공압을 공급하는 것을 특징으로 하는 가변용량제어 터보차져 시스템을 이용한 엔진 마운팅 장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

차량의 주행 정보가 고속 고부하시에 있을 때, 가변용량제어 터보차져에서 ECU로 고속 고부하의 정보를 제공함과 동시에, 연결관을 통하여 솔레노이드 밸브로 고속 고부하시의 배기유량을 보내고, 고속 고부하시의 정보를 제공받은 ECU는, 솔레노이드 밸브로 고속 고부하시의 명령을 제공하며, 상기 솔레노이드 밸브는, 고온 고부하시의 배기유량을 받음과 동시에, ECU로부터 고속 고부하시의 작동 명령을 받아 엔진 마운팅의 개폐 장치로 주행 정보에 따른 공압을 공급하는 것을 특징으로 하는 가변용량제어 터보차져 시스템을 이용한 엔진 마운팅 장치.