KR20080047059A - Variable overall length device of air duct for air cleaner - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명에 따른 길이가변장치의 개략적인 구성도,1 is a schematic configuration diagram of a variable length device according to the present invention,
도 2는 본 발명에 따라 길이가변장치를 구성하는 구동부의 구성을 설명하기 위한 도면이다.2 is a view for explaining the configuration of the drive unit constituting the variable length device according to the present invention.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
1 - 에어덕트 3 - 에어클리너1-Air duct 3-Air cleaner
5 - 에어호스 10 - 주름관5-Air Hose 10-Corrugated Pipe
20 - 입력부 30 - 구동부20-Input 30-Drive
31 - 상부브라켓 32 - 하부브라켓31-Upper Bracket 32-Lower Bracket
34 - 회전롤러 35 - 스텝모터34-rotary roller 35-step motor
36 - 와이어부재 37 - 스프링부재36-wire member 37-spring member
40 - 제어부40-control unit
본 발명은 에어클리너용 에어덕트의 길이가변장치에 관한 것으로, 특히 흡기 저항 및 흡입소음의 개선과 터보차저의 내구성 보호를 모두 만족시킬 수 있도록 하는 에어클리너용 에어덕트의 길이가변장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
일반적으로, 차량의 흡기시스템은 에어덕트(air duct)와 에어클리너(air cleaner) 및 에어호스(air hose)를 포함하여 이루어지는 구성으로 되어 있다.In general, the intake system of a vehicle is configured to include an air duct, an air cleaner, and an air hose.
여기서, 상기 에어덕트는 주행 중 외부의 공기를 흡입하는 것이고, 상기 에어클리너는 흡입된 공기에 포함되어 있는 불순물(먼지 및 수분 등)을 여과하여 실린더에 공급함과 더불어 흡기음을 줄임은 물론 역화시에는 불길을 저지함으로써 실린더와 피스톤의 마멸 및 오일의 오염등을 방지하는 역할을 수행하며, 상기 에어호스는 불순물이 제거된 깨끗한 공기를 엔진으로 공급하는 것이다.Here, the air duct is to suck the outside air while driving, the air cleaner to filter the impurities (dust and moisture, etc.) contained in the sucked air to the cylinder while reducing the intake noise as well as backfire In order to prevent the flame and oil contamination of the cylinder and piston by preventing the flame, the air hose is to supply clean air from which impurities are removed to the engine.
한편, 상기와 같은 흡기시스템을 이용하여 엔진의 성능을 향상시키기 위해서는 흡기저항을 낮추어야 하는 바, 흡기저항을 낮추기 위해서는 에어덕트의 직경을 증대시키거나 또는 거칠기를 양호하게 하거나 또는 길이를 짧게 하는 방안이 있다.On the other hand, in order to improve the performance of the engine by using the intake system as described above, the intake resistance should be lowered. In order to reduce the intake resistance, the method of increasing the diameter of the air duct or improving the roughness or making the length shorter is necessary. have.
그러나, 성능을 위해 좋게 하기 위해 상기와 같은 방안을 사용하게 되면 반대로 흡기소음이 나빠지게 되는 문제가 발생한다.However, if the above method is used to improve performance, a problem arises in that the intake noise worsens.
즉, 흡기시스템에서 흡기저항과 흡기소음은 반비례 관계를 유지하는 것이다.In other words, the intake resistance and the intake noise are in inverse relationship in the intake system.
상기 흡기소음을 개선하기 위해서는 에어덕트의 직경을 축소시키거나 또는 길이를 길게 하거나 또는 공명기를 부착하는 방안이 있다.In order to improve the intake noise, there is a method of reducing the diameter of the air duct, lengthening the length, or attaching a resonator.
따라서, 흡기저항과 흡기소음의 개선을 모두 만족시키기 위한 한 방안으로 에어덕트의 길이를 가변시키는 기술들이 개발되었으나, 지금까지의 기술들은 연료량 및 엔진 회전수의 함수에 일부의 보상 맵(대기조건 등)을 적용하여 전자식 모터 를 구동시킴으로써 에어덕트의 길이를 가변시키는 기술이 주를 이루고 있는 실정이다.Therefore, techniques for varying the length of the air ducts have been developed as a way to satisfy both the intake resistance and the intake noise improvement. However, the conventional techniques have some compensation maps (atmosphere conditions, etc.) as a function of fuel amount and engine speed. The main purpose is to change the length of the air duct by driving the electric motor by applying).
그러나, 상기와 같은 기술들은 연료량 및 엔진 회전수의 함수를 이용하여 에어덕트의 길이를 가변시키는 것으로서, 이는 터보차저의 내구성을 보호하려는 근본적 취지를 충분히 만족시키지 못하는 단점이 있었다.However, the above-described techniques vary the length of the air duct by using a function of fuel amount and engine speed, which does not sufficiently satisfy the fundamental purpose of protecting the durability of the turbocharger.
이에 본 발명은 상기와 같은 단점을 보완하기 위해 안출된 것으로서, 터보차저의 회전수 다시 말해서 터빈축의 회전수를 이용하여 에어덕트의 길이를 가변시킬 수 있도록 한 새로운 개념의 장치를 제안함으로써, 흡기저항 및 흡입소음의 개선을 이룩할 수 있도록 함과 동시에 터보차저의 내구성도 효과적으로 보호할 수 있도록 하는 에어클리너용 에어덕트의 길이가변장치를 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above drawbacks, by providing a new concept of the device to vary the length of the air duct using the speed of the turbocharger, that is, the speed of the turbine shaft, intake resistance And it is an object of the present invention to provide a variable length device of the air duct for the air cleaner to achieve the improvement of the suction noise and to effectively protect the durability of the turbocharger.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 길이가변장치는, 외부공기를 에어클리너로 흡입하는 에어덕트의 중간에 기밀이 유지되도록 연결된 주름관과; 터보차저의 터빈축 회전수를 검출하는 입력부와; 일단은 상기 에어덕트에 결합되고 타단은 상기 주름관에 결합되어 상기 주름관의 길이를 선택적으로 가변시키도록 동작하는 구동부와; 상기 입력부로부터 전달받은 신호를 비교 판단하여 상기 구동부의 동작을 제어하는 제어부;로 구성되는 것을 특징으로 한다.The variable length device of the present invention for achieving the above object, the corrugated pipe connected to maintain the airtight in the middle of the air duct for sucking the outside air to the air cleaner; An input unit for detecting a turbine shaft rotational speed of the turbocharger; A driving unit coupled to the air duct at one end thereof and coupled to the corrugated pipe to selectively change a length of the corrugated pipe; And a control unit for controlling the operation of the driving unit by comparing and determining the signal received from the input unit.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 길이가변장치의 개략적인 구성도이고, 도 2는 본 발 명에 따라 길이가변장치를 구성하는 구동부의 구성을 설명하기 위한 도면이다.1 is a schematic configuration diagram of a variable length device according to the present invention, Figure 2 is a view for explaining the configuration of the drive unit constituting the variable length device according to the present invention.
차량의 흡기시스템은 도 1에 도시된 바와 같이 주행 중 외부의 공기를 흡입하는 에어덕트(1)와, 흡입된 공기를 정화시키는 에어클리너(3) 및, 정화된 깨끗한 공기를 엔진으로 공급하기 위한 에어호스(5) 등을 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 1, an intake system of a vehicle includes an
본 발명은 상기의 흡기계 구성에서 흡기저항 및 흡입소음을 개선하고 동시에 터보차저의 내구성도 보호할 수 있도록 터보차저의 회전수 다시 말해서 터보차저를 구성하는 터빈축의 회전수를 이용하여 상기 에어덕트(1)의 길이를 가변시킬 수 있도록 하는 장치이다.The present invention provides the air duct using the rotational speed of the turbocharger, that is, the rotational speed of the turbine shaft constituting the turbocharger so as to improve the intake resistance and the intake noise and at the same time protect the durability of the turbocharger. It is a device to change the length of 1).
즉, 본 발명에 따른 에어덕트의 길이가변장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 에어덕트(1)의 중간에 기밀이 유지되도록 연결된 주름관(10)과, 터보차저의 터빈축 회전수를 검출하는 입력부(20)와, 일단은 상기 에어덕트(1)에 결합되고 타단은 상기 주름관(10)에 결합되어 상기 주름관(10)의 길이를 선택적으로 가변시키도록 동작하는 구동부(30)와, 상기 입력부(20)로부터 전달받은 신호를 비교 판단하여 상기 구동부(40)의 동작을 제어하는 제어부(40)로 구성된다.That is, the variable length device of the air duct according to the present invention, as shown in Figure 1, the corrugated pipe (10) connected to maintain the airtight in the middle of the air duct (1), and detects the turbine shaft rotational speed of the turbocharger The
여기서, 상기 구동부(30)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 에어덕트(1)의 둘레면을 원주방향으로 감싸면서 고정 결합되는 상부브라켓(31)과, 상기 상부브라켓(31)으로부터 이격된 주름관(10)의 둘레면을 원주방향으로 감싸면서 고정 결합되는 하부브라켓(32)과, 상기 상부브라켓(31)에 결합된 중심축(33)을 매개로 자유회전이 가능하게 설치된 회전롤러(34)와, 상기 회전롤러(34)로부터 인접한 차체에 고정 장착되면서 모터축(35a)을 통해 상기 회전롤러(34)와 일체로 결합되도록 설치되 어 상기 제어부(40)의 신호를 전달받아 상기 회전롤러(34)를 회전시킬 수 있게 선택적으로 구동하는 스텝모터(35)와, 일단은 상기 회전롤러(34)에 감겨질 수 있도록 결합되고 타단은 상기 하부브라켓(32)에 구비된 와이어고정편(32a)에 고정 결합되는 와이어부재(36)와, 상기 상,하부브라켓(31,32)에 구비된 스프링고정편(31c,32c)에 양단이 각각 고정 결합되는 스프링부재(37)로 구성된다.Here, as shown in FIG. 2, the
한편, 상기 상부브라켓(31)과 상기 하부브라켓(32)은 원형 띠 형상의 판재형 스프링브라켓으로 각각의 양단은 서로 마주 대하도록 절곡되어 있으며, 스크루 또는 볼트와 같은 고정부재(51)를 통해 결합되는 구조이다.Meanwhile, the
여기서, 상기 하부브라켓(32)이 주름관(10)에 결합될 때 상기 주름관(10)의 직경을 변화시키지 않도록 하는 것이 바람직하다.Here, it is preferable not to change the diameter of the
그리고, 상기 회전롤러(34)는 에어덕트(1)에 결합된 상부브라켓(31)의 바깥면에서 원주방향을 따라 적어도 한 개 이상이 등간격으로 배치되어 설치되는 구조이고, 이에 따라 상기 스텝모터(35)도 상기 회전롤러(34)마다 한 개씩 결합되도록 설치되면서 상기 제어부(40)의 신호를 동시에 전달받아 동일 방향으로 회전할 수 있도록 구성된 것임을 특징으로 한다.In addition, the
또한, 상기 스프링부재(37)는 압축스프링으로서 적어도 한 개 이상이 상,하부브라켓(31,32)의 바깥면에서 원주방향을 따라 등간격으로 배치되어 설치된 것이며, 이때 모든 스프링부재(37)는 동일한 탄성력을 갖춘 것임을 특징으로 한다.In addition, the
그리고, 상기 와이어부재(36)와 상기 스프링부재(37)는 모두 일직선의 형태로 설치되는 구조이다.In addition, both the
이하, 본 발명의 작용 및 효과에 대해 설명한다.Hereinafter, the operation and effects of the present invention will be described.
차량의 운전조건 및 기타 부대조건 등에 의해 터보차저의 회전수가 증가하게 되면, 이를 입력부(20)가 검출하여 제어부(40)로 신호를 전달하게 된다.When the rotational speed of the turbocharger increases due to driving conditions of the vehicle and other auxiliary conditions, the
상기 제어부(40)는 입력부(20)로부터 전달된 신호와 미리 설정된 맵의 조건을 비교하여 성능저하가 발생되는 상황이라 판단하게 되면, 스텝모터(35)로 구동신호를 보내게 된다.When the
상기 스텝모터(35)가 제어부(40)의 신호에 따라 구동하게 되면 모든 회전롤러(34)가 동일방향으로 회전하게 되고, 동시에 와이어부재(36)는 회전롤러(34)에 감겨지면서 길이가 짧아지게 된다.When the
이에 따라, 하부브라켓(32)은 상부브라켓(31)이 있는 방향으로 이동을 하게 되고, 동시에 주름관(10)의 길이는 짧아지게 변화된다.Accordingly, the
이 결과, 에어덕트(1)의 전체길이가 짧아지게 됨으로써 흡기저항을 낮출 수 있게 되며 동시에 성능은 좋아지게 된다.As a result, the overall length of the
이후, 성능이 정상상태로 회복되면 증가한 터보차저의 회전수는 다시 정상상태의 회전수로 회복되고, 이를 제어부(40)가 판단하여 스텝모터(35)로 역방향 구동신호를 보내게 된다.Then, when the performance is restored to the normal state, the increased number of revolutions of the turbocharger is restored to the normal number of revolutions again, and the
이에 따라, 와이어부재(36)가 회전롤러(34)로부터 풀어지게 되고, 동시에 주름관(10)은 길이가 길어지면서 최초의 상태로 복귀하게 된다.Accordingly, the
이 결과, 에어덕트(1)는 전체길이가 길어지게 되며, 이를 통해 흡기소음을 개선할 수 있게 된다.As a result, the
한편, 에어덕트(1)의 길이를 짧게 가변시키는 경우는 다음과 같다.On the other hand, the case where the length of the
첫째, 일반적인 고지에서는 연료량 및 부스터를 하향 조정하여 엔진과 터보차저를 보호하는 상황이 발생한다. 이때의 상황으로 인해 출력손실을 발생할 수 있으나 이는 연료량 저감에 의한 출력손실에 해당하지 않는다. 이러한 때에는 입력부(20)를 통해 터보차저의 회전수를 검출하고 제어부(40)를 통해 구동부(30)를 구동시켜 에어덕트(1)의 길이가 짧아지도록 가변시킨다. 이 결과 흡압이 낮아지면서 성능이 개선됨으로써 실시간 출력을 어느 정도 지속적으로 유지시켜 줄 수 있게 된다. First, there is a situation where general highlands protect the engine and the turbocharger by lowering the fuel level and booster. At this time, the output loss may occur due to the situation, but this does not correspond to the output loss due to the reduction of fuel amount. In this case, the rotation speed of the turbocharger is detected through the
둘째, 에어클리너(3)의 포집량이 증대하게 되면 터보차저의 회전수도 같이 증가하게 된다. 이때 터보차저의 회전수를 검출하여 에어덕트(1)의 길이를 가변시킴으로써 터보차저를 보호하도록 하고 동시에 연비의 향상을 도모한다. 이때의 상황을 운전자에게 알려줄 수 있는 시스템을 마련한다면 운전자는 에어클리너(3)의 교체시기를 알 수 있게 된다.Second, as the collection amount of the
셋째, VGT(Variable Geometry Turbocharger; 전자식 가변용량 터보차저) 단품의 열해시 목표 부스터(boost)를 만족시키기 위해 베인은 계속 닫히는 방향으로 움직이게 된다. 이때에는 터보차저의 회전수도 같이 증가하게 된다. 이때 터보차저의 회전수를 검출하여 흡기저항을 줄임으로써 터보차저를 보호하도록 한다. 새로운 에어클리너(3)로 교체후에도 터보차저의 회전수가 증가한다면 터보차저의 문제가 있는 것으로 판단하여 이를 정비할 수 있도록 한다.Third, the vanes continue to move in the closing direction to satisfy the thermal hash target boost of the VGT (Variable Geometry Turbocharger) unit. At this time, the number of revolutions of the turbocharger is also increased. At this time, by detecting the rotational speed of the turbocharger to reduce the intake resistance to protect the turbocharger. If the number of revolutions of the turbocharger increases even after replacement with a new air cleaner (3), it is determined that there is a problem of the turbocharger, so that it can be maintained.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 터보차저의 회전수(터빈축의 회전수)를 이용하여 에어덕트의 길이를 가변시킬 수 있도록 함으로써, 흡기저항 및 흡입소음의 개선을 이룩할 수 있도록 함과 동시에 터보차저의 내구성도 효과적으로 보호할 수 있는 효과가 있게 된다.As described above, according to the present invention, the length of the air duct can be varied by using the rotation speed of the turbocharger (the rotation speed of the turbine shaft), thereby improving the intake resistance and the intake noise, and at the same time, the turbocharger. The durability is also effective to protect effectively.
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