KR20150071268A - 자동차의 기류 유도 장치 - Google Patents

자동차의 기류 유도 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 엔진의 흡기가 원활하게 공급되고, 배기매니폴드의 냉각이 보장되도록 하는 자동차의 기류 유도 장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 자동차의 기류 유도 장치는, 엔진의 구동 상태에 따라 엔진룸이 차량의 전방으로부터 외기를 받아들이도록 라디에이터 그릴과 냉각 팬의 사이에 배치되고, 외기를 선택적으로 받아들이도록 개폐되는 에어 플랩이 구비된 에어 플랩 모듈; 상기 에어 플랩 모듈의 상부에서 상기 에어 플랩 모듈을 관통하도록 형성되며, 항시 개방되는 에어 홀; 상기 에어 홀을 통과한 공기 또는 상기 에어 플랩 모듈 전방의 공기를 받아들여 엔진의 흡기로서 공급하도록 형성되는 에어 덕트; 및 상기 에어 덕트가 받아들인 공기 중의 일부를 배기매니폴드 측으로 전달하도록 형성되는 냉각 덕트; 를 포함할 수 있다.

Description

자동차의 기류 유도 장치{AIRFLOW GUIDING SYSTEM FOR VEHICLE}
본 발명은 자동차의 기류 유도 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 엔진을 냉각시킴과 동시에 냉기를 흡기로서 엔진에 전달하도록 하는 자동차의 기류 유도 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 에어 덕트(air duct)는 공기의 통로로서, 공기의 유입이 용이한 부분으로부터 공기의 공급이 필요한 부분까지 공기의 흐름을 유도하기 위한 파이프를 말한다. 예를 들어, 이러한 에어 덕트는 엔진에 흡입되는 공기를 유도하는 에어 덕트 혹은 브레이크를 냉각시키기 위한 에어 덕트 등이 있다.
한편, 에어 플랩(air flap)은 공기의 통로를 선택적으로 개폐시키는 장치를 말한다. 예를 들어, 이러한 에어 플랩은 라디에이터 그릴과 냉각 팬의 사이에서 공기의 흐름을 선택적으로 차단하도록 기능할 수 있다.
상기 라디에이터 그릴과 냉각 팬의 사이에 배치된 에어 플랩이 공기의 통로를 개방하면, 라디에이터 그릴, 에어 플랩, 및 냉각 팬을 경유한 공기는 엔진을 냉각시키거나 엔진의 흡기로서 공급된다. 또한, 엔진의 냉각이 요구되지 않는 경우 등에는 상기 라디에이터 그릴과 냉각 팬의 사이에 배치된 에어 플랩이 공기의 통로를 폐쇄한다.
하지만, 라디에이터 그릴과 냉각 팬의 사이에 배치된 에어 플랩이 필요에 따라 공기의 흐름을 차단하더라도, 공기의 흐름이 차단될 때에는 엔진의 흡기가 원활하게 공급되지 못할 수 있다. 또한, 에어 플랩이 공기의 통로를 개방하함에 따라 외기가 엔진룸으로 유입되더라도 배기매니폴드의 냉각이 보장되기 어려울 수 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 엔진을 냉각시키기 위한 공기의 흐름이 차단되더라도 엔진의 흡기가 원활하게 공급될 수 있는 자동차의 기류 유도 장치를 제공하는 것이다.
또한, 엔진룸으로 유입된 외기가 배기매니폴드를 냉각하도록 보장되는 자동차의 기류 유도 장치를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 자동차의 기류 유도 장치는, 엔진의 구동 상태에 따라 엔진룸이 차량의 전방으로부터 외기를 받아들이도록 라디에이터 그릴과 냉각 팬의 사이에 배치되고, 외기를 선택적으로 받아들이도록 개폐되는 에어 플랩이 구비된 에어 플랩 모듈; 상기 에어 플랩 모듈의 상부에서 상기 에어 플랩 모듈을 관통하도록 형성되며, 항시 개방되는 에어 홀; 상기 에어 홀을 통과한 공기 또는 상기 에어 플랩 모듈 전방의 공기를 받아들여 엔진의 흡기로서 공급하도록 형성되는 에어 덕트; 및 상기 에어 덕트가 받아들인 공기 중의 일부를 배기매니폴드 측으로 전달하도록 형성되는 냉각 덕트; 를 포함할 수 있다.
상기 에어 플랩이 폐쇄된 때에도 상기 에어 홀을 통과한 공기 또는 상기 에어 플랩 모듈 전방의 공기가 엔진의 흡기로서 공급되도록 할 수 있다.
상기 배기매니폴드 측으로의 공기 전달이 선택적으로 수행되도록 상기 냉각 덕트는 선택적으로 개폐될 수 있다.
상기 에어 덕트에 연결된 상기 냉각 덕트의 일단 및 상기 배기매니돌드 측으로 연장된 상기 냉각 덕트의 타단에는 각각 유입 플랩 및 유출 플랩이 구비되고, 상기 유입 플랩 및 상기 유출 플랩은 독립적으로 작동되어 상기 냉각 덕트의 일단 및 타단을 각각 개폐시킬 수 있다.
상기 에어 덕트는, 상기 에어 홀을 통과한 공기를 받아들이도록 형성되는 중앙 덕트; 상기 에어 플랩 모듈의 전방으로부터 상기 에어 플랩 또는 상기 에어 홀을 통과하지 않은 공기를 항시 받아들이도록 형성되는 보조 덕트; 및 상기 중앙 덕트 또는 상기 보조 덕트를 경유한 공기를 엔진의 흡기로서 공급하도록 형성되는 공급 덕트; 를 포함할 수 있다.
상기 에어 덕트는, 상기 중앙 덕트 또는 상기 보조 덕트를 경유한 공기를 수집하는 덕트 챔버 및 상기 중앙 덕트와 상기 덕트 챔버를 연통시키는 연결 덕트를 더 포함하고, 상기 보조 덕트 및 상기 공급 덕트는 상기 덕트 챔버와 직접적으로 연결되며, 상기 공급 덕트는 상기 덕트 챔버에 수집된 공기를 엔진의 흡기로서 공급하도록 형성될 수 있다.
상기 보조 덕트는 상기 에어 플랩 모듈의 전방으로부터 상기 상기 덕트 챔버까지 차체의 종방향으로 길게 연장될 수 있다.
상기 에어 플랩이 개방되는 경우, 차량 전방의 외기는 엔진을 냉각시키도록 상기 라디에이터 그릴, 상기 에어 플랩 모듈, 및 상기 냉각 팬을 순차적으로 경유하여 상기 엔진룸에 공급될 수 있다.
상기 보조 덕트는 상기 라디에이터 그릴을 통과한 공기를 상기 라디에이터 그릴과 상기 에어 플랩 모듈의 사이로부터 받아들일 수 있다.
상기 중앙 덕트는 차체의 측방향 양측으로 치우치지 않은 중앙에 배치되며, 상기 보조 덕트는 상기 에어 플랩 모듈의 차체의 측방향 양측 중 적어도 일측에 배치될 수 있다.
상기 냉각 덕트의 일단은 상기 중앙 덕트에 연결되고, 타단은 엔진의 상측을 지나 상기 배기매니폴드 부근까지 연장될 수 있다.
상기 냉각 덕트는 엔진의 상부를 덮는 엔진 커버와 일체로 형성될 수 있다.
상기 냉각 덕트의 일단에는 선택적으로 개폐되는 유입 플랩이 구비되고, 타단에는 선택적으로 개폐되는 유출 플랩이 구비될 수 있다.
상기 유입 플랩은 자동차의 주행 조건에 따라 제어기의 제어에 의해 작동될 수 있다.
상기 제어기는 통상의 전자제어유닛이며, 상기 유입 플랩은 전기적으로 제어되어 작동될 수 있다.
상기 유출 플랩은 상기 배기매니폴드의 온도 조건에 따라 액추에이터에 의해 작동될 수 있다.
상기 액추에이터는 온도에 따라 형상이 변경되는 형상 기억 합금의 형상 변경에 의해 상기 유출 플랩을 작동시킬 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 차량의 외부로부터 저온의 공기가 엔진의 흡기로서 항상 원활하게 공급됨으로써, 엔진의 동력 효율이 향상될 수 있다.
또한, 라디에이터 그릴의 상부에서 발생되는 공기의 유동손실이 방지되고, 보조 덕트가 차체의 종방향으로 길게 형성됨에 따라 차량의 NVH 성능이 개선되고 공력 특성이 개선될 수 있다.
나아가, 차량의 외부로부터 저온의 공기가 엔진의 배기매니폴드를 냉각시키도록 공급됨으로써, 배기매니폴드의 냉각성능이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자동차의 기류 유도 장치의 정면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자동차의 기류 유도 장치의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자동차의 기류 유도 장치의 측단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 자동차의 기류 유도 장치의 평단면도이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 자동차의 기류 유도 장치의 작동도이다.
도 9은 본 발명의 실시예에 따른 유출 플랩을 제어하는 액추에이터를 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자동차의 기류 유도 장치의 정면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자동차의 기류 유도 장치의 사시도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 자동차의 기류 유도 장치는 에어 플랩 모듈(10), 에어 덕트(20), 및 냉각 덕트(60)를 포함한다.
상기 에어 플랩 모듈(10)은 하부 에어 플랩 장치(12), 하부 에어 플랩(14), 상부 에어 플랩 장치(16), 상부 에어 플랩(18), 및 에어 홀(15)을 포함한다.
상기 에어 플랩 모듈(10)은 상기 하부 에어 플랩 장치(12)와 상기 상부 에어 플랩 장치(16)로 구분되고, 상기 하부 에어 플랩(14)은 상기 하부 에어 플랩 장치(12)에 구비되고 상기 상부 에어 플랩(18)은 상기 상부 에어 플랩 장치(16)에 구비된다. 또한, 상기 상부 에어 플랩 장치(16)는 상기 하부 에어 플랩 장치(12)에 비해 상대적으로 상측에 배치된다.
상기 하부 에어 플랩(14) 및 상기 상부 에어 플랩(18)은 엔진의 구동 상태에 따라 엔진룸(도시하지 않음)이 차량의 전방으로부터 외기를 선택적으로 받아들이도록 선택적으로 개폐되는 엑티브 에어 플랩(active air flap)이다. 여기서, 엔진룸은 엔진(E)이 위치하는 공간이며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하, 당업자)에게 자명하다. 또한, 상기 하부 에어 플랩(14) 및 상기 상부 에어 플랩(18)은 독립적으로 제어될 수 있다. 즉, 상기 하부 에어 플랩(14) 및 상기 상부 에어 플랩(18) 중 어느 하나가 개방되고, 다른 하나는 폐쇄되도록 제어될 수 있다. 나아가, 상기 하부 에어 플랩(14) 또는 상기 상부 에어 플랩(18)이 개방될 때, 개방된 상기 하부 에어 플랩(14) 또는 상기 상부 에어 플랩(18)을 통하여 엔진룸으로 공급된 외기에 의해 엔진이 냉각된다.
상기 에어 홀(15)은 상기 에어 플랩 모듈(10)을 관통하도록 형성된 홀(hole)이다. 즉, 상기 에어 홀(15)은 선택적인 폐쇄없이 항시 개방된다. 또한, 상기 에어 홀(15)은 상기 상부 에어 플랩 장치(16)에 형성된다. 나아가, 상기 에어 홀(15)은 상기 상부 에어 플랩(18)에 비해 상대적으로 상측에 배치된다.
상기 에어 덕트(20)는 차량의 전방으로부터 상기 에어 홀(15)을 통과한 외기가 공급되도록 배치된다. 또한, 상기 에어 덕트(20)는 상기 에어 홀(15)을 통하여 공급받은 공기의 통로로서, 공기의 공급이 필요한 부분까지 공기의 흐름을 유도한다. 나아가, 상기 에어 덕트(20)는 중앙 덕트(22), 보조 덕트(24), 덕트 챔버(25), 연결 덕트(26), 및 공급 덕트(28)를 포함한다.
상기 중앙 덕트(22)는 상기 에어 홀(15)과 연통된다. 즉, 상기 중앙 덕트(22)는 상기 에어 홀(15)을 통과한 외기를 공급받는다. 또한, 차량의 정면에서 바라볼 때, 상기 중앙 덕트(22)는 양측으로 치우치지 않은 중앙에 위치된다.
상기 보조 덕트(24)는 상기 에어 플랩 모듈(10)의 전방에서 상기 상부 및 하부 에어 플랩(14, 18) 또는 상기 에어 홀(15)을 통과하지 않은 공기를 받아들이도록 배치된다. 또한, 상기 보조 덕트(24)의 일단은 상기 상부 및 하부 에어 플랩(14, 18) 또는 상기 에어 홀(15)을 통과하지 않은 공기를 항시 받아들이도록 항시 개방된다. 나아가, 차량의 정면에서 바라볼 때, 상기 보조 덕트(24)는 상기 상부 에어 플랩 장치(16)의 차체의 측방향 양측에 배치될 수 있다. 도 1에는 상기 보조 덕트(24)가 상기 상부 에어 플랩 장치(16)의 양측에 배치된 것이 도시되었으나, 상기 보조 덕트(24)는 상기 상부 에어 플랩 장치(16)의 양측 중 일측에만 배치될 수 도 있다.
상기 덕트 챔버(25)는 상기 중앙 덕트(22) 또는 상기 보조 덕트(24)를 경유한 공기를 공급받도록 형성된 공간이다. 또한, 상기 덕트 챔버(25)는 상기 중앙 덕트(22) 또는 상기 보조 덕트(24)를 경유한 공기를 수집하여 일시적으로 저장할 수 있도록 일정한 부피를 갖는다. 나아가, 상기 덕트 챔버(25)는 상기 보조 덕트(24)와 직접적으로 연결된다. 한편, 상기 덕트 챔버(25)는 에어 클리너로서 기능할 수 있다. 즉, 상기 덕트 챔버(25)에는 공기를 정화하는 통상적인 에어 클리너가 내장될 수 있다.
상기 연결 덕트(26)는 상기 중앙 덕트(22)를 경유한 공기가 상기 덕트 챔버(25)에 전달되도록 상기 중앙 덕트(22)와 상기 덕트 챔버(25)를 연결한다.
상기 공급 덕트(28)는 상기 덕트 챔버(25)를 경유한 공기를 공기의 공급이 필요한 부분에 공급하도록 형성된다. 또한, 상기 공급 덕트(28)는 상기 덕트 챔버(25)와 직접적으로 연결된다.
상기 냉각 덕트(60)는 상기 중앙 덕트(22)로부터 공기를 받아들이도록 상기 중앙 덕트(22)와 연결된다. 또한, 상기 냉각 덕트(60)는 상기 중앙 덕트(22)로부터 선택적으로 공기를 받아들인다. 나아가, 상기 냉각 덕트(60)로 유입된 공기는 엔진(E)을 냉각시키도록 사용된다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자동차의 기류 유도 장치의 측단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 자동차의 기류 유도 장치는 후드(52)와 언더 가드(54)의 사이에 배치된다. 여기서, 상기 엔진룸은 상기 후드(52), 상기 언더 가드(54), 및 차체(50)로 둘러싸여 형성되며, 보닛(bonnet)이라고도 불리는 후드(52) 및 엔진 하부 및 바닥의 주행장치를 보호하기 위한 판인 언더 가드(54)는 당업자에게 자명하므로 더 이상의 자세한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 상기 에어 플랩 모듈(10)은 라디에이터 그릴(30)과 냉각 팬(40)의 사이에 배치된다. 즉, 상기 하부 에어 플랩(14) 또는 상기 상부 에어 플랩(18)이 개방되면, 차량 전방의 외기는 상기 라디에이터 그릴(30), 상기 에어 플랩 모듈(10), 및 상기 냉각 팬(40)을 순차적으로 경유하여 상기 엔진룸으로 공급된다. 여기서, 라디에이터(radiator)의 전방에 배치되고 차량의 외관이 되는 상기 라디에이터 그릴(30) 및 날개를 회전시켜 엔진을 냉각하도록 상기 엔진룸에 공기를 공급하는 상기 냉각 팬(40)은 당업자에게 자명하므로 더 이상의 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 3에는 상기 차체(50)의 종방향으로 연장되는 상기 중앙 덕트(22)의 형상 및 상기 에어 홀(15)을 통하여 중앙 덕트(22)에 공급되는 공기의 흐름이 도시되었다. 여기서, 상기 에어 홀(15)을 통하여 중앙 덕트(22)에 공급되는 공기의 흐름은 점선의 회살표로 도시되었다.
상기 에어 홀(15)과 연통된 중앙 덕트(22)는 상기 차체(50)의 종방향을 따라 상기 차체(50)의 후방을 향하여 연장되며, 상기 냉각 팬(40)의 후방까지 연장된다. 한편, 상기 에어 홀(15)은 상기 상부 에어 플랩 장치(16)의 상단으로부터 상기 차체(50)의 종방향을 따라 상기 차체(50)의 전방을 향하여 상기 라디에이터 그릴(30)까지 연장된다. 또한, 상기 에어 홀(15)은 상기 라디에이터 그릴(30)의 상부에서 공기의 유동손실이 발생되지 않도록 상기 라디에이터 그릴(30) 상부의 간섭에 의해 낭비될 수 있는 공기를 받아들인다.
상기 중앙 덕트(22)에 유입된 공기 중의 일부는 선택적으로 상기 냉각 덕트(60)에 유입된다. 즉, 상기 냉각 덕트(60)의 일단은 상기 중앙 덕트(22)에 연통된다.
상기 냉각 덕트(60)는 엔진 커버(70)와 일체로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 엔진 커버(70)는 엔진(E)의 상부 덮개이다. 즉, 상기 냉각 덕트(60)의 타단은 엔진(E)의 상측에 인접하여 후방으로 연장된다. 또한, 상기 엔진(E)의 후방으로 연장된 냉각 덕트(60)의 타단은 상기 엔진(E)의 후측을 감싸면서 절곡되어 배기매니폴드(74)를 감싸고 있는 차열판(72)의 내부와 연통된다. 나아가, 상기 냉각 덕트(60)에 유입된 공기는 상기 차열판(72)의 내부에 공급되고, 상기 냉각 덕트(60)로부터 공급받은 공기에 의해 상기 배기매니폴드(74)가 냉각된다. 한편, 상기 냉각 덕트(60)가 엔진(E)의 상측에 인접하여 연장됨으로써, 상기 냉각 덕트(60)를 흐르는 공기는 엔진(E)을 냉각시킬 수 있다.
여기서, 엔진(E)의 배기가스를 배출하도록 구비된 배기매니폴드(74) 및 고온의 배기가스가 흐르는 상기 배기매니폴드(74)에 의한 주변 부품의 열해를 방지하기 위하여 구비된 차열판(72)은 당업자에게 자명하므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 냉각 덕트(60)의 일단에는 상기 중앙 덕트(22)로부터 상기 냉각 덕트(60)의 내부로 공기를 선택적으로 받아들이도록 유입 플랩(62)이 구비된다. 또한, 상기 유입 플랩(62)은 상기 중앙 덕트(22)와 연통된 상기 냉각 덕트(60)의 일단을 선택적으로 개폐한다. 즉, 상기 유입 플랩(62)이 상기 냉각 덕트(60)의 일단을 개방하면, 상기 냉각 덕트(60)의 내부로 공기가 유입된다.
상기 냉각 덕트(60)의 타단에는 상기 냉각 덕트(60) 내부의 공기를 선택적으로 상기 차열판(72)의 내부로 공급하도록 유출 플랩(64)이 구비된다. 또한, 상기 유출 플랩(64)은 상기 차열판(72)과 연통된 상기 냉각 덕트(60)의 타단을 선택적으로 개폐한다. 즉, 상기 유출 플랩(64)이 상기 냉각 덕트(60)의 타단을 개방하면, 상기 냉각 덕트(60) 내부의 공기가 상기 배기매니폴드(74)의 주변으로 유출된다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 자동차의 기류 유도 장치의 평단면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 에어 플랩 모듈(10)과 상기 라이에이터 그릴(30)의 사이로부터 상기 라이에이터 그릴(30)을 통과한 외기를 받아들이는 상기 보조 덕트(24)는 상기 차체(50)의 종방향으로 일정한 길이를 갖는다. 즉, 보조 덕트(24)는 상기 차체(50)의 종방향을 따라 길게 형성된다.
도 4에는 상기 중앙 덕트(22) 또는 상기 보조 덕트(24)를 경유한 공기가 상기 덕트 챔버(25)로 전달되고, 상기 덕트 챔버(25)를 경유한 공기가 상기 공급 덕트(28)를 통하여 흡기로서 엔진(E)에 전달되는 공기의 흐름이 점선의 화살표로 도시되었다.
상기 연결 덕트(26)는 상기 냉각 팬(40)의 후방까지 연장된 중앙 덕트(22)로부터 상기 덕트 챔버(25)로 공기를 전달하도록 상기 냉각 팬(40)의 후방에 배치된다. 따라서, 상기 중앙 덕트(22) 및 상기 연결 덕트(26)를 경유하는 공기는 엔진에 가까워짐에 따라 온도가 상승하는 것이 방지되도록 상기 라디에이터 그릴(30), 상기 에어 플랩 모듈(10), 및 상기 냉각 팬(40)을 순차적으로 경유한 외기에 의해 냉각될 수 있다.
상기 공급 덕트(28)를 통하여 상기 차체(50)의 후방을 향하여 전달되는 공기는 상기 공급 덕트(28)에 의해 공기의 공급이 필요한 부분까지 유도된다. 여기서, 상기 공기의 공급이 필요한 부분은 엔진의 흡기통로(도시하지 않음) 또는 흡기통로와 연통된 공간일 수 있다. 또한, 당업자의 설계에 따라 상기 공급 덕트(28)는 엔진의 흡기통로와 직접적으로 연결될 수 있다. 즉, 상기 공급 덕트(28)는 엔진(E)에 흡기를 공급하도록 직접 혹은 간접적으로 엔진(E)과 연결된다.
상기 상부 에어 플랩(18) 및 상기 하부 에어 플랩(14)이 폐쇄되더라도 상기 에어 홀(15) 및 상기 중앙 덕트(22)를 경유한 공기 또는 상기 보조 덕트(24)를 경유한 공기가 상기 덕트 챔버(25) 및 상기 공급 덕트(28)를 통하여 항상 엔진의 흡기통로에 공급됨으로써, 엔진은 항상 저온의 외기를 흡기로서 공급받을 수 있다. 여기서, 저온의 공기가 높은 밀도를 갖는 것은 당업자에게 자명하다.
다시 말해, 본 발명의 실시예에 따른 자동차의 기류 유도 장치는 상기 에어 플랩 모듈(10)의 작동에 의해 엔진의 냉각을 원활하게 수행함과 동시에 엔진의 냉각이 요구되지 않는 경우에도 높은 밀도의 공기를 엔진의 흡기로서 항시 공급하도록 한다.
한편, 엔진(E)의 냉각이 요구되는 경우에는 상기 냉각 덕트(60)의 유입 플랩(62) 및 유출 플랩(64)이 상기 냉각 덕트(60)를 개방하고, 상기 냉각 덕트(60)를 경유하는 공기에 의해 엔진(E)의 냉각성능이 증대된다. 또한, 상기 냉각 덕트(60)의 개방 시, 상기 냉각 덕트(60)를 경유하여 상기 차열판(72)의 내부로 공급되는 공기에 의해 상기 배기매니폴드(74)의 냉각이 보장된다.
본 발명의 실시예에 따른 자동차의 기류 유도 장치는 제어기(80) 및 액추에이터(90)를 더 포함한다.
상기 제어기(80)는 상기 냉각 덕트(60)의 유입 플랩(62)의 작동을 제어한다. 또한, 상기 제어기(80)는 자동차의 주행 조건에 따라 상기 냉각 덕트(60)의 일단을 개방하거나 폐쇄하도록 상기 유입 플랩(62)을 작동시킨다. 한편, 상기 제어기(80)는 자동차에 장착되는 통상의 전자제어유닛(ECU)일 수 있으며, 상기 유입 플랩(62)은 전기적으로 제어되어 작동될 수 있다.
상기 액추에이터(90) 상기 냉각 덕트(60)의 유출 플랩(64)의 작동을 제어한다. 또한, 상기 액추에이터(90)는 상기 배기매니폴드(74)의 온도 조건에 따라 상기 냉각 덕트(60)의 타단을 개방하거나 폐쇄하도록 상기 유출 플랩(64)을 작동시킨다. 즉, 상기 배기매니폴드(74)의 표면 온도가 설정온도 이상인 경우에 상기 액추에이터(90)는 상기 냉각 덕트(60)의 타단을 개방시키고, 상기 배기매니폴드(74)의 표면 온도가 설정온도 미만인 경우에 상기 액추에이터(90)는 상기 냉각 덕트(60)의 타단을 폐쇄시킨다. 여기서, 상기 설정온도는 850℃일 수 있으며, 당업자에 의해 설정될 수 있다.
이하, 도 5 내지 도 8을 참조로 본 발명의 실시예에 따른 자동차의 기류 유도 장치의 작동을 자세히 설명한다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 자동차의 기류 유도 장치의 작동도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 냉각 덕트(60)의 유입 플랩(62) 및 유출 플랩(64)은 동시에 개방될 수 있다. 이와 같이, 상기 유입 플랩(62) 및 상기 유출 플랩(64)이 동시에 개방되는 경우는 고속 및 저속의 고부하 주행 시일 수 있다. 이 때, 상기 에어 플랩(14, 18)은 폐쇄됨으로써 냉각 항력(cooling drag)이 저감되고, 공력 특성이 갠선된다. 또한, 상기 배기매니폴드(74)가 냉각됨에 따라 연비가 개선되고, 상기 배기매니폴드(74)에 의한 주변 부품의 열해가 방지된다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 냉각 덕트(60)의 유입 플랩(62) 및 유출 플랩(64)은 동시에 폐쇄될 수 있다. 이와 같이, 상기 유입 플랩(62) 및 상기 유출 플랩(64)이 동시에 폐쇄되는 경우는 고속의 저부하 주행 시일 수 있다. 이 때, 상기 에어 플랩(14, 18)은 폐쇄됨으로써 냉각 항력(cooling drag)이 저감되고, 공력 특성이 갠선된다. 또한, 상기 에어 플랩(14, 18)의 폐쇄에 의해 엔진룸의 열이 전방으로 방출되는 것이 방지되고, 엔진룸의 온도가 보존된다. 따라서 엔진(E)의 재시동 시에 웜업 성능이 향사될 수 있다. 나아가, 상기 냉각 덕트(60)의 유입 플랩(62) 및 유출 플랩(64)이 폐쇄되면, 상기 냉각 덕트(60)는 엔진룸 공명기로 활용될 수 있다. 다시 말해, 상기 냉각 덕트(60)가 엔진룸 공명기로 활용됨으로써, 엔진 방사음이 개선될 수 있다. 이러한 공명기를 이용한 소음의 개선은 당업자에게 자명하다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 냉각 덕트(60)의 유입 플랩(62) 및 유출 플랩(64)이 폐쇄된 상태에서 상기 냉각 덕트(60)의 유입 플랩(62)만이 개방될 수 있다. 이와 같이, 상기 유입 플랩(62)만이 개방되면, 상기 냉각 덕트(60)는 흡기 공명기로 활용될 수 있다. 다시 말해, 상기 냉각 덕트(60)가 흡기 공명기로 활용됨으로써, 흡기 소음이 개선될 수 있다. 이러한 공명기를 이용한 소음의 개선은 당업자에게 자명하다.
도 8에 도시된 바와 같이, 상기 냉각 덕트(60)의 유입 플랩(62) 및 유출 플랩(64)이 개방된 상태에서 상기 냉각 덕트(60)의 유입 플랩(62)만이 폐쇄될 수 있다. 이와 같이, 상기 유입 플랩(62)만이 폐쇄되는 경우는 상기 중앙 덕트(22)로부터 상기 냉각 덕트(60)에 전달되는 공기에 수분이 함유된 경우이다.
상기 고온의 배기매니폴드(74)에 수분이 접촉되면, 열 충격으로 인해 상기 배기매니폴드(74)에 크랙(crack)이 발생될 수 있다. 따라서, 상기 고온의 배기매니폴드(74)에 수분이 접촉되는 것을 방지하기 위하여 상기 중앙 덕트(22) 내부의 공기 경로 상에는 수분 센서(66)가 구비된다. 또한, 상기 수분 센서(66)가 상기 중앙 덕트(22)에 유입된 공기 중에서 수분을 감지하면, 상기 제어기(80)는 수분 감지 정보를 상기 수분 센서(66)로부터 전달받아 상기 유입 플랩(62)을 폐쇄한다.
도 9은 본 발명의 실시예에 따른 유출 플랩을 제어하는 액추에이터를 도시한 도면이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 상기 액추에이터(90)는 온도 센서(92) 및 작동부(94)를 포함한다.
상기 온도 센서(92)는 상기 액추에이터(90)에 내장되거나 외측에 구비될 수 있다. 또한, 상기 온도 센서(92)는 상기 배기매니폴드(74)와 연결된다. 나아가, 상기 온도 센서(92)는 상기 배기매니폴드(74)의 표면 온도를 측정하고, 측정된 상기 배기매니폴드(74)의 표면 온도를 상기 설정온도와 비교한다.
상기 작동부(94)는 상기 유출 플랩(64)에 연결된다. 또한, 상기 작동부(94)는 상기 온도 센서(92)로부터 온도 정보를 전달받아 상기 유출 플랩(64)을 작동시킨다. 나아가, 상기 작동부(94)는 상기 액추에이터(90)의 내부에서 왕복운동 가능하게 배치되고, 상기 작동부(94)의 왕복운동에 의해 상기 유출 플랩(64)이 개폐된다. 상기 작동부(94)의 왕복운동에 의해 상기 유출 플랩(64)이 개폐되도록 하는 구성은 당업자에 의해 다양하게 설정될 수 있다.
상기 액추에이터(90)는 형상 기억 스프링(96)을 더 포함할 수 있다. 이 때, 온도 센서(92)는 상기 배기매니폴드(74)의 표면 온도를 측정함과 동시에 상기 배기매니폴드(74)의 표면 온도를 상기 형상 기억 스프링(96)에 그대로 전달한다.
상기 형상 기억 스프링(96)은 온도에 따라 형상이 변경되거나 원래의 형상으로 되돌아가는 형상 기억 합금이다. 예를 들어, 상기 형상 기억 스프링(96)은 상기 설정온도 이상이 되면 형상이 변경되고, 다시 상기 설정온도 이하가 되면 원래의 형상으로 되돌아갈 수 있다.
상기 형상 기억 스프링(96)은 상기 온도 센서(92) 및 상기 작동부(94)와 연결되고, 상기 온도 센서(92)로부터 전달받은 상기 배기매니폴드(74)의 표면 온도에 따라 형상이 변경되고, 이러한 형상 기억 스프링(96)의 형상 변경에 따라 상기 작동부(94)가 왕복운동 할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 차량의 외부로부터 저온의 공기가 엔진의 흡기로서 항상 원활하게 공급됨으로써, 엔진의 동력 효율이 향상될 수 있다. 또한, 라디에이터 그릴(30)의 상부에서 발생되는 공기의 유동손실이 방지되고, 보조 덕트(24)가 차체(50)의 종방향으로 길게 형성됨에 따라 차량의 NVH 성능이 개선되고 공력 특성(aerodynamic characteristics)이 개선될 수 있다. 나아가, 차량의 외부로부터 저온의 공기가 엔진의 배기매니폴드를 냉각시키도록 공급됨으로써, 배기매니폴드의 냉각성능이 향상될 수 있다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
10: 에어 플랩 모듈 12: 하부 에어 플랩 장치
14: 하부 에어 플랩 15: 에어 홀
16: 상부 에어 플랩 장치 18: 상부 에어 플랩
20: 에어 덕트 22: 중앙 덕트
24: 보조 덕트 25: 덕트 챔버
26: 연결 덕트 28: 공급 덕트
30: 라디에이터 그릴
40: 냉각 팬
50: 차체 52: 후드(hood)
54: 언더 가드(under guard)
60: 냉각 덕트 62: 유입 플랩
64: 유출 플랩
70: 엔진 커버 72: 차열판
80: 제어기
90: 액추에이터 92: 온도 센서
94: 작동부 96: 형상 기억 스프링
E: 엔진

Claims (17)

  1. 엔진의 구동 상태에 따라 엔진룸이 차량의 전방으로부터 외기를 받아들이도록 라디에이터 그릴과 냉각 팬의 사이에 배치되고, 외기를 선택적으로 받아들이도록 개폐되는 에어 플랩이 구비된 에어 플랩 모듈;
    상기 에어 플랩 모듈의 상부에서 상기 에어 플랩 모듈을 관통하도록 형성되며, 항시 개방되는 에어 홀;
    상기 에어 홀을 통과한 공기 또는 상기 에어 플랩 모듈 전방의 공기를 받아들여 엔진의 흡기로서 공급하도록 형성되는 에어 덕트; 및
    상기 에어 덕트가 받아들인 공기 중의 일부를 배기매니폴드 측으로 전달하도록 형성되는 냉각 덕트;
    를 포함하는 자동차의 기류 유도 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 에어 플랩이 폐쇄된 때에도 상기 에어 홀을 통과한 공기 또는 상기 에어 플랩 모듈 전방의 공기가 엔진의 흡기로서 공급되도록 하는 것을 특징으로 하는 기류 유도 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 배기매니폴드 측으로의 공기 전달이 선택적으로 수행되도록 상기 냉각 덕트는 선택적으로 개폐되는 것을 특징으로 하는 자동차의 기류 유도 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 에어 덕트에 연결된 상기 냉각 덕트의 일단 및 상기 배기매니돌드 측으로 연장된 상기 냉각 덕트의 타단에는 각각 유입 플랩 및 유출 플랩이 구비되고,
    상기 유입 플랩 및 상기 유출 플랩은 독립적으로 작동되어 상기 냉각 덕트의 일단 및 타단을 각각 개폐시키는 것을 특징으로 하는 자동차의 기류 유도 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 에어 덕트는,
    상기 에어 홀을 통과한 공기를 받아들이도록 형성되는 중앙 덕트;
    상기 에어 플랩 모듈의 전방으로부터 상기 에어 플랩 또는 상기 에어 홀을 통과하지 않은 공기를 항시 받아들이도록 형성되는 보조 덕트; 및
    상기 중앙 덕트 또는 상기 보조 덕트를 경유한 공기를 엔진의 흡기로서 공급하도록 형성되는 공급 덕트;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 기류 유도 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 에어 덕트는,
    상기 중앙 덕트 또는 상기 보조 덕트를 경유한 공기를 수집하는 덕트 챔버 및 상기 중앙 덕트와 상기 덕트 챔버를 연통시키는 연결 덕트를 더 포함하고,
    상기 보조 덕트 및 상기 공급 덕트는 상기 덕트 챔버와 직접적으로 연결되며,
    상기 공급 덕트는 상기 덕트 챔버에 수집된 공기를 엔진의 흡기로서 공급하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차의 기류 유도 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 보조 덕트는 상기 에어 플랩 모듈의 전방으로부터 상기 상기 덕트 챔버까지 차체의 종방향으로 길게 연장되는 것을 특징으로 하는 자동차의 기류 유도 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 에어 플랩이 개방되는 경우, 차량 전방의 외기는 엔진을 냉각시키도록 상기 라디에이터 그릴, 상기 에어 플랩 모듈, 및 상기 냉각 팬을 순차적으로 경유하여 상기 엔진룸에 공급되는 것을 특징으로 하는 자동차의 기류 유도 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 보조 덕트는 상기 라디에이터 그릴을 통과한 공기를 상기 라디에이터 그릴과 상기 에어 플랩 모듈의 사이로부터 받아들이는 것을 특징으로 하는 자동차의 기류 유도 장치.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 중앙 덕트는 차체의 측방향 양측으로 치우치지 않은 중앙에 배치되며,
    상기 보조 덕트는 상기 에어 플랩 모듈의 차체의 측방향 양측 중 적어도 일측에 배치되는 것을 특징으로 하는 자동차의 기류 유도 장치.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 냉각 덕트의 일단은 상기 중앙 덕트에 연결되고, 타단은 엔진의 상측을 지나 상기 배기매니폴드 부근까지 연장되는 것을 특징으로 하는 자동차의 기류 유도 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 냉각 덕트는 엔진의 상부를 덮는 엔진 커버와 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차의 기류 유도 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 냉각 덕트의 일단에는 선택적으로 개폐되는 유입 플랩이 구비되고, 타단에는 선택적으로 개폐되는 유출 플랩이 구비되는 것을 특징으로 하는 자동차의 기류 유도 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 유입 플랩은 자동차의 주행 조건에 따라 제어기의 제어에 의해 작동되는 것을 특징으로 하는 자동차의 기류 유도 장치.
  15. 제16항에 있어서,
    상기 제어기는 통상의 전자제어유닛이며, 상기 유입 플랩은 전기적으로 제어되어 작동되는 것을 특징으로 하는 자동차의 기류 유도 장치.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 유출 플랩은 상기 배기매니폴드의 온도 조건에 따라 액추에이터에 의해 작동되는 것을 특징으로 하는 자동차의 기류 유도 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 액추에이터는 온도에 따라 형상이 변경되는 형상 기억 합금의 형상 변경에 의해 상기 유출 플랩을 작동시키는 것을 특징으로 하는 자동차의 기류 유도 장치.
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