KR20140071493A - 자동차에 가스를 공급하기 위한 모듈 - Google Patents

자동차에 가스를 공급하기 위한 모듈 Download PDF

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KR20140071493A
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KR1020147012567A
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사무엘 르후
패트릭 르브라쇠르
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발레오 시스템므 드 꽁트롤르 모뙤르
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Abstract

본 발명은 자동차에 가스를 공급하기 위한 모듈(100)로서, 이중 분배기(108)와, 과급 공기 냉각기(107)와, 이중 분배기(108)를 과급 공기 냉각기(107)에 연결시키는 흡기 박스(119)를 포함하며, 이중 분배기(108)는 흡기 박스(119)로 연장되도록 구성되는 제1 유출구(136) 및 모듈(100)의 외부를 향해 연장되도록 구성되는 제2 유출구를 포함하는, 가스 공급 모듈에 관한 것이다.

Description

자동차에 가스를 공급하기 위한 모듈{MODULE FOR SUPPLYING GAS TO A MOTOR VEHICLE}
본 발명은 자동차 엔진에 가스를 공급하기 위한 모듈에 관한 것이다.
엔진에는 통상 공기가 공급되지만, 이런 공기는 특히 병렬식 EGR(배기 가스 재순환 장치)에 의해 출력된 배기 가스와 공기의 혼합물을 포함하기 때문에 "가스"라는 용어가 보다 적절하다. 대표적으로, 자동차 엔진에 가스를 공급하기 위한 회로가 도 1에 개략적으로 도시되어 있다. 이런 회로(1)는 공기 입구(2)를 포함하며, 유입 가스는 제1 단계에서 터보차저(4)에 공급된다. 슈퍼차저(5)는 가압 가스를 엔진(6)을 향해 전송시키며, 이런 공기는 엔진(6)의 상류에 위치설정된 가스 냉각기(7)에 의해 사전에 냉각되거나, 냉각되지 않고 엔진(6)에 직접 주입될 수 있다. 구체적으로는, 냉각기(7)의 상류에 위치설정된 가스 이중 분배기(8)로 인해 가스가 냉각기(7)를 향해 또는 냉각기(7)를 단락시키는 병렬식 덕트(9)에 의해 엔진(9)을향해 직접 지향될 수 있다. 제2 단계에서, 가스는 엔진(6)의 상류에 위치설정된 흡기 매니폴드(10)에 유입된다. 엔진(6)의 유출구에서, 가스는 엔진의 하류에 위치설정된 배기 매니폴드(11)에 의해 배출된다. 후속하여, 가스는 터보차저(40)의 터빈(12)을 향해 이송되는데, 터보차저(40)는 가스가 차량의 외부로 방출되기 전에 입자 필터(13)를 향해 가스를 전송한다. 냉각기(15) 및 차단 밸브(30)를 갖는 고압 EGR 회로(14)는 흡기 매니폴드(10)를 배기 매니폴드(11)에 연결시킨다. 저압 밸브 및 냉각기(17)를 또한 갖춘 저압 EGR 회로(16)는 수퍼차저(5)의 상류에 위치된 가스 회로(1)의 일부분을 필터(13)와 가스 유출구 사이에 위치된 회로(1)의 일부분에 연결시킨다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 하나의 동일한 가스 공급용 모듈(18)은 가스 이중 분배기(8), 냉각기(7), 2개의 요소(7, 8)를 연결시키는 흡기 박스(19), 및 냉각기(7)와 이중 분배기(8)를 엔진(6)의 원통형 헤드(27)에 고정시키기 위한 인터페이스 플랜지(20)를 포함하는 것으로 공지되어 있다. 가스 이중 분배기(8)는 가스 유입 통로(21), 냉각기(7)로 연결되는 흡기 박스(19)를 향하는 제1 가스 유출 통로(22), 및 엔진(6)의 원통형 헤드(27)로 연장되는 제2 가스 유출 통로(23)를 갖는다. 소형화된 형태의 이런 모듈(18)을 형성하는 4개의 주 구성요소(7, 8, 19, 20)는 서로 인접하게 겹쳐지는데, 특히 이중 분배기(8)가 흡기 박스(19)와 인터페이스 플랜지(20) 사이에서 차단되어, 이런 소형화된 모듈(18) 내에서 이중 분배기(8)를 끼워맞추거나 제거하는 것이 어렵게 된다.
이중 분배기(8)의 끼워맞춤/제거와 관련된 이런 문제점을 해결하기 위해, 모듈(18) 내에 이런 이중 분배기(8)를 고정시키기 위한 시스템이 도 4에 도시되어 있다. 공기 이중 분배기(8)의 제1 유출 통로(22)는 추가적인 통로(29)에 의해 연장되지만, 흡기 박스(19)는 단축된다. 이런 추가적인 통로(29)는 흡기 박스(19)에 견고하게 고정됨으로써, 추가적인 통로(29)의 단부 플랜지(24)가 흡기 박스(19)의 단부 플랜지(25)와 부합되어, 플랜지(24, 25)가 복수의 나사(26)에 의해 함께 고정된다. 유사하게는, 이중 분배기(8)의 제2 유출 통로(23)도 나사(28) 및 인터페이스 플랜지(20)에 의해 원통형 헤드(27)에 마찬가지로 고정된다. 이런 고정 시스템은 엘보를 형성하는 모듈(18)로부터 돌출된 추가적인 통로(29)의 구역에서 특히 부피가 커지는 단점이 있다. 또한, 나사(26, 28)를 이용하여 이중 분배기(8)의 제1 및 제2 유출 통로(22, 23)를 고정시키는 것은 가스 공급용 모듈(18) 내에서 임의의 기계적 응력이 유발되는 경우 이중 분배기(8)의 어떤 상대적인 이동도 허용하지 않기 때문에, 이런 고정 시스템은 강성적이다. 마지막으로, 나사(26, 28)용으로 제공된 다양한 오리피스가 부합되도록 이중 분배기(8)가 매우 정확히 사전 위치설정될 필요가 있으며 나사 체결부(26, 28)를 제조하는데 장시간이 지속적으로 소요되기 때문에, 이런 고정 시스템은 실시하기가 복잡하다.
프랑스 특허 출원 제2 953 255호에는 이중 분배기의 유출구를 흡기 박스에 연결시키는 덕트가 개시되어 있는데, 나사 연결부에 의해 연결된다.
본 발명의 목적은 상술된 단점들을 해결할 수 있는 자동차에 가스를 공급하기 위한 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 양태는, 자동차에 가스를 공급하기 위한 모듈로서, 이중 분배기와, 가스 냉각기와, 이중 분배기를 가스 냉각기에 연결시키는 흡기 박스를 포함하고, 이중 분배기는 흡기 박스로 연장되도록 구성되는 제1 유출구 및 모듈의 외부를 향해 연장되도록 구성되는 제2 유출구를 포함하는, 가스 공급 모듈에 관한 것이다.
본 발명에 따른 모듈은 이중 분배기의 제1 유출구를 흡기 박스에 연결시키는 덕트를 포함하는데, 이런 연결은 적어도 하나의 상호체결식 연결부에 의해 실현된다. 따라서, 이런 연결부를 형성하도록 구성되는 각각의 상호체결 연결부로 인해, 덕트는 견고한 고정식이 아닌 방식으로 모듈에 위치설정될 수 있어 더 유연한 방식으로 모듈에 끼워맞춰질 수 있다. 또한, 모듈의 구역에 임의의 기계적 응력이 유발되는 경우, 이런 형태의 연결부는 기계적 응력을 흡수하도록 덕트의 모듈 내에서의 약간의 이동을 허용할 수 있다. 상호체결 연결부는 덕트의 매우 정확한 사전 위치설정 및 나사 형태의 추가적인 고정 수단을 필요로 하지 않기 때문에, 덕트를 모듈에 끼워맞추는 것은 단순하다. 마지막으로, 상호체결 연결부는 2개의 구성요소 간의 상호 관입에 의해 형성되기 때문에, 2개의 표면 중 하나를 다른 표면과 접촉시킨 후 종래의 고정 수단을 이용하여 2개의 표면을 함께 고정시키는 연결부에 비해 공간을 절감할 수 있다.
이중 분배기는, 수퍼차저로부터의 유입 가스를 수용하고 그리고 냉각 공기를 엔진에 주입하도록 엔진의 흡기 매니폴드를 향해 직접 또는 매니폴드의 상류에 위치설정된 냉각기를 향해 선태적인 방식으로 전향시키는, 밸브로서 기능을 한다. 따라서, 이중 분배기의 제1 유출구는 가스를 냉각기를 향해 전향시킬 수 있으며, 제2 유출구는 가스를 엔진의 흡기 매니폴드를 향해 직접 안내할 수 있다. "유출구"라는 용어는 통상적인 용어로서, 예컨대 이중 분배기의 개구 또는 이중 분배기로부터 돌출되는 단부 부재의 일 단부를 지칭할 수도 있다.
유리하게는, 덕트는 2개의 상호체결식 연결부(interlocked connection)에 의해 이중 분배기의 제1 유출구에 그리고 흡기 박스에 연결된다. 이는 아주 유연한 방식으로 덕트를 모듈에 끼워맞출수 있고 최대의 공간 절감을 가능케하는 최적화된 구성이다. 2개의 연결부 중 어느 것도 나사 형태의 추가적인 고정 수단을 필요로 하지 않기 때문에, 덕트를 모듈에 끼워맞추는 것은 더 단순해진다.
바람직하게는, 2개의 상호체결식 연결부 중 적어도 하나는 슬라이딩 연결부(sliding connection)이다. 따라서, 구성요소들은 슬라이딩 연결부의 구역에서의 병진 이동에 의해 서로 상호체결될 수 있기 때문에, 덕트와 흡기 박스 및/또는 이중 분배기 사이의 선형 위치의 조절이 가능해진다.
바람직하게는, 2개의 상호체결식 연결부 중 적어도 하나는 볼 조인트 연결부이다. 따라서, 구성요소들은 회전 이동에 의해 서로 상호체결될 수 있기 때문에, 덕트와 흡기 박스 및/또는 이중 분배기 사이의 회전 위치의 조절이 가능해진다. 본 발명의 모듈의 바람직한 실시예에 따르면, 덕트와 흡기 박스 사이의 연결부는 슬라이딩 연결부이며, 덕트와 이중 분배기의 제1 유출구 사이의 연결부는 볼 조인트 연결부이다.
유리하게는, 덕트의 2개의 단부 중 적어도 하나는 원형 단면을 갖는다.
유리하게는, 덕트의 2개의 단부 중 적어도 하나는 직사각형 단면을 갖는다.
바람직하게는, 덕트와 흡기 박스 사이의 연결부는 수형/암형 형태이다.
바람직하게는, 2개의 연결부 중 적어도 하나는 시일을 포함한다. 덕트를 모듈에 끼워맞추는 것이 어느 정도의 유연성을 갖더라도, 모듈 내에서의 고레벨의 누설 밀봉성을 보장해야만 한다. 따라서, 시일을 제공함으로써 이런 누설 밀봉성을 보정할 수 있다.
유리하게는, 시일은 립 시일이다. 이런 시일은 2개의 회전 또는 슬라이딩 구성요소들 사이의 반경방향 누설 밀봉성을 보장한다.
유리하게는, 덕트는 만곡되어 있으며, 서로 간에 100°에 가까운 각도를 형성하는 2개의 세그먼트를 구별할 수 있게 한다. "가까운"이라는 용어는 2개의 세그먼트가 서로 간에 100°±20°의 각도를 형성한다는 것을 의미한다. 덕트의 만곡된 구성은 본 발명에 따른 가스 공급용 모듈의 소형화를 증진시킨다.
본 발명에 따른 가스를 자동차에 공급하기 위한 모듈은, 적은 공간을 차지하며 임의의 특정한 도구를 필요로 하지 않는 모듈 내에서의 덕트의 상호체결 연결 시스템으로 인해, 용이하고 신속하게 끼워맞춰지며 적은 공간을 점유한다는 이점이 있다. 또한, 덕트는 모듈에 고정되기 위한 매우 정확한 사전 위치설정이 필요가 없으며 어느 정도의 위치설정 근사치를 허용하기 때문에, 어느 정도의 유연성을 갖고 끼워맞춰질 수 있다는 이점이 있다.
본 발명의 다른 양태는 자동차에 가스를 공급하기 위한 모듈로서, 이중 분배기와, 가스 냉각기와, 이중 분배기를 가스 냉각기에 연결시키는 흡기 박스와, 모듈을 포함하고, 이중 분배기는 흡기 박스로 연장되도록 구성되는 제1 유출구 및 모듈의 외부를 향해 연장되도록 구성되는 제2 유출구를 포함하며, 덕트는 이중 분배기의 제1 유출구를 흡기 박스에 연결시키고 그리고 이런 연결은 슬라이딩 연결부인 적어도 하나의 상호체결식 연결부에 의해 실현되는, 가스 공급 모듈에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 적은 공간을 차지하며 임의의 특정한 도구를 필요로 하지 않는 모듈 내에서의 덕트의 상호체결 연결 시스템으로 인해, 용이하고 신속하게 끼워맞춰지며 적은 공간을 점유하는 가스 공급 모듈을 제공할 수 있다.
도 1은 자동차 엔진에 공기를 공급하기 위한 회로의 개략도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 차량 엔진에 가스를 공급하기 위한 모듈의 사시도이다.
도 3은 도 2의 모듈의 분해도이다.
도 4는 이중 분배기의 사시도로서, 종래 기술에 따른 엔진에 가스를 공급하기 위한 모듈 내의 분배기의 2개의 고정 지점을 도시하는 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 가스 공급용 모듈의 부분 분해도이다.
차량 엔진에 가스를 공급하기 위한 모듈의 바람직한 실시예에 대한 상세한 설명이 첨부된 도 1 내지 도 5를 참조하여 이하에 기술될 것이다.
도 1 내지 도 4는 이미 기술된 내용이다. 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 가스 공급용 모듈(100)은 이중 분배기(108), 흡기 박스(119), 충전 공기 냉각기(CAC)(107), 및 흡기 박스(119)와 이중 분배기(108)를 연결시키기 위한 (도면에 도시 안 된)인터페이스 플랜지 및 독립 덕트(130)를 포함한다. CAC(107)는, 사실상 평행한 직사각형의 평행 육면체 구성요소에 의해 형성되고 흡기 박스(119)가 고정되는, 종래의 냉각식 열교환기이다. 흡기 박스(119)는 직사각형 중앙 개구를 갖춘 편평면(131)을 갖고, 편평면(131)은 경사진 튜브(132)에 의해 둘러싸이며, 경사진 튜브의 제1 단부는 중앙 개구에 의해 형성된다. "경사진"이란 용어는 튜브(132)가 편평면(131)의 면에 대해 수직도 수평도 아니라는 것을 의미한다. 튜브(132)의 제2 단부(133)는 4개의 코너가 둥근 형태인 직사각형 섹션을 갖는 단부 부재(134)에 의해 연장되며, 단부 부재(134)는 튜브(132)의 종방향으로 연장된다. 이런 단부 부재(134)는 확대된 멈춤 벽(135)의 구역에서 시작되며, 확대된 멈춤 벽의 표면은 튜브(132)의 종축에 수직이다. 이런 단부 부재(134)의 외부면은 원활하다. 이중 분배기(108)는 (도면에는 도시 안 된)공기 유입 통로, 독립 덕트(130)에 의해 흡기 박스(119)에 연결되도록 구성된 제1 공기 유출구(136), 및 인터페이스 플랜지에 의해 공기 흡기 매니폴드와 직접 연통하게 배치되도록 구성된 제2 공기 유출구를 포함한다(제2 유출구, 매니폴드 및 인터페이스 플랜지는 도면에 도시 안 됨). 이중 분배기(108)는 주 본체(137) 및 원형 개구 형태인 이중 분배기(108)의 제1 공기 유출구(136)를 포함하는데, 제1 공기 유출구는 주 본체(137)의 표면과 동일한 높이에 위치된다. 흡기 박스(119)를 이중 분배기(108)의 제1 유출구(136)에 연결시키도록 제공되는 독립 덕트(130)는 엘보(elbow)를 갖는데, 이 엘보에 의해 제1 플레어 세그먼트(138) 및 더 작은 크기를 갖는 제2 세그먼트(139)를 구별할 수 있으며, 세그먼트(138, 139)는 서로 간에 90°에 가까운 각도를 형성한다. 제1 세그먼트(138)의 자유 단부(140)는 4개의 코너가 둥근 형태인 직사각형 섹션을 가지며, 이 섹션의 치수는 흡기 박스(119)의 경사진 튜브(132)의 단부 부재(134)의 직사각형 섹션의 치수보다 더 크다. 흡기 박스(119)의 단부 부재(134) 주위로의 슬라이딩에 의해 강제 상호체결되도록 구성되는 덕트(130)의 제1 자유 단부(140)는 나란히 위치된 일련의 환형 립에 의해 형성된 외주연 초과두께부(141)를 갖는다. 제1 환형 립 시일(145)은 박스(119)와 이중 분배기(108) 사이에 적절한 누설 밀봉성을 보장하기 위해 제1 세그먼트(138)의 자유 단부(140)와 흡기 박스(119)의 단부 부재(134) 사이에서 초과두께부(141) 주위로 삽입되도록 구성된다. 제2 세그먼트(139)의 자유 단부(142)는 원형 단면을 가지며, 이 자유 단부를 한정하는 벽은 벽의 외부면으로부터 돌출되는 2개의 평행한 환형 플랜지(143)에 의해 확장된다. 환형 시일(144)은 플랜지들(143) 사이에 삽입되도록 구성된다. 제2 세그먼트(139)의 자유 단부(142)는 이중 분배기(108)의 제1 공기 유출구(136)를 구현하는 개구 내로의 회전에 의해 강제 삽입되도록 구성되며, 시일(144)의 치수는 독립 덕트(130)와 이중 분배기(108) 사이에 적절한 누설 밀봉성을 보장하도록 결정된다. 독립 덕트(130)와 흡기 박스(119) 사이에 형성된 상호체결 연결부는 슬라이딩 형태이지만, 독립 덕트(130)와 이중 분배기(108) 사이에 형성된 연결부는 볼 조인트 형태이다.
100 : 가스 공급용 모듈 107 : 충전 공기 냉각기(CAC)
108 : 이중 분배기 119 : 흡기 박스
130 : 독립 덕트 131 : 편평면
132 : 경사진 튜브 133 : 제2 단부
134 : 단부 부재 135 : 멈춤 벽
136 : 제1 공기 유출구 137 : 주 본체
138 : 제1 플레어 세그먼트 139 : 제2 세그먼트
140 : 제1 자유 단부 141 : 초과두께부
142 : 자유 단부 143 : 환형 플랜지
144 : 환형 시일 145 : 제1 환형 립 시일

Claims (9)

  1. 자동차에 가스를 공급하기 위한 모듈(100)로서,
    이중 분배기(108)와,
    가스 냉각기(107)와,
    상기 이중 분배기(108)를 상기 가스 냉각기(107)에 연결시키는 흡기 박스(119)와,
    덕트(130)를 포함하고,
    상기 이중 분배기(108)는 흡기 박스(119)로 연장되도록 구성되는 제1 유출구(136) 및 상기 모듈(100)의 외부를 향해 연장되도록 구성되는 제2 유출구를 포함하고,
    상기 덕트(130)는 이중 분배기(108)의 제1 유출구(136)를 흡기 박스(119)에 연결시키고, 상호체결식 연결부에 의해 이중 분배기(108)의 제1 유출구(136)에 연결되며, 다른 상호체결식 연결부에 의해 흡기 박스(119)에 연결되는,
    가스 공급 모듈.
  2. 제1항에 있어서, 2개의 상호체결식 연결부 중 적어도 하나는 슬라이딩 연결부인 가스 공급 모듈.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 2개의 상호체결식 연결부 중 적어도 하나는 볼 조인트 연결부인 가스 공급 모듈.
  4. 제1항에 있어서, 상기 덕트(130)와 흡기 박스(119) 사이의 연결부는 슬라이딩 연결부이며, 상기 덕트(130)와 이중 분배기(108)의 제1 유출구(136) 사이의 연결부는 볼 조인트 연결부인 가스 공급 모듈.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 덕트(130)의 2개의 단부 중 적어도 하나의 단부(142)는 원형 단면을 갖는 가스 공급 모듈.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 덕트의 2개의 단부 중 적어도 하나의 단부(140)는 직사각형 단면을 갖는 가스 공급 모듈.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 덕트(130)와 흡기 박스(119) 사이의 연결부는 수형/암형 형태인 가스 공급 모듈.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 2개의 연결부 중 적어도 하나는 시일(144, 145)을 포함하는 가스 공급 모듈.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 덕트(130)는 만곡되어 있어서 서로 간에 100°에 가까운 각도를 형성하는 2개의 세그먼트(138, 139)를 구별할 수 있게 하는 가스 공급 모듈.
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