KR20150104939A - 자동차의 인터쿨러 인캡슐레이션 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터보 엔진이 장착된 차량의 인터쿨러의 냉각효율 증대를 위한 인터쿨러 인캡슐레이션 장치에 관한 것으로, 엔진룸 내 고온 공기의 복사 및 대류 흐름에 의한 영향(온도 상승)을 차단할 수 있는 인캡슐레이션 구조를 구비하여 차량이 주행중일 때뿐만 아니라 정치시에도 인터쿨러의 열교환 효율을 높일 수 있는 자동차의 인터쿨러 인캡슐레이션 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 엔진 아이들시에도 인터쿨러 통과 풍량을 확보하기 위해 인터쿨러 후면의 고온 공기를 쿨링팬 측으로 배출시킬 수 있는 바이패스 유로를 형성하고 상기 유로를 쿨링팬의 작동에 연동하여 개방가능하게 함으로써 인터쿨러의 냉각효율을 극대화할 수 있는 자동차의 인터쿨러 인캡슐레이션 장치를 제공하는데도 목적이 있다.

Description

자동차의 인터쿨러 인캡슐레이션 장치 {Encapsulation device for inter cooler of vehicle}

본 발명은 터보 엔진이 장착된 차량의 인터쿨러의 냉각효율 증대를 위한 인터쿨러 인캡슐레이션 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 흡기계를 통해 엔진으로 공급되는 공기의 냉각효율을 증대하여 엔진의 출력 및 연비를 높이기 위한 자동차의 인터쿨러 인캡슐레이션 장치에 관한 것이다.

터보 엔진은 과급기(터보차저)가 부착된 엔진으로, 흡기 매니폴드의 전단에 인터쿨러가 설치되어 흡입공기를 냉각하고 공기 밀도를 높임으로써 흡입공기의 양을 대폭 증대시켜 일반 디젤 엔진보다 출력과 연비를 향상시킨다.

차량의 흡기계를 통해 엔진으로 공급되는 흡입공기는 과급기를 통해 압축되면서 고온 고압의 상태가 되는데, 이 고온 고압의 공기를 인터쿨러를 통해 외부 공기 또는 물과 열교환을 하여 냉각시켜준다.

따라서 인터쿨러의 냉각효율이 높을수록 엔진으로 공급되는 흡입공기의 온도가 낮아져 엔진의 연소 효율, 출력 및 연비 등이 향상된다.

상기 인터쿨러는 냉각 방식에 따라서 공랭식 인터쿨러와 수랭식 인터쿨러가 있으나, 대부분 공랭식 인터쿨러를 채택하고 있다.

일반적으로 공랭식 인터쿨러는 주행풍을 이용하여 고온의 흡입공기를 냉각시키게 되는데, 차량이 엔진 아이들 상태로 정치시에는 인터쿨러 부근에 공기 유동이 전무하여 냉각효율이 저하되는 문제점이 있다.

이는 차량의 정치 및 출발이 잦은 도심 주행이나 고성능 차량의 가속 모드에서 엔진 출력이 정상적으로 출력되지 못하여 저하됨을 의미한다.

한편 종래의 공랭식 인터쿨러는 풍량 확보를 위해, 인터쿨러의 전단부에 에어가이드를 설치하거나, 또는 단순 와류 발생을 위한 내부구조를 형성하거나, 또는 백빔 일체형으로 설계되었다.

그러나, 에어가이드를 설치한 인터쿨러의 경우 인터쿨러의 후면부가 엔진룸에 노출되어 차량 운행시 엔진룸 온도에 의해 인터쿨러의 효율이 저하되고, 와류 발생을 위한 내부구조를 형성한 인터쿨러의 경우 내부구조가 복잡하고 인터쿨러의 내부 공간이 협소하여 실제 구현이 어려우며, 백빔 일체형 인터쿨러의 경우 백빔에 상응하는 강성 및 충돌 성능을 확보하지 못하는 문제점이 있었다.

이러한 공랭식 인터쿨러의 성능 문제를 개선하기 위해 수랭식 인터쿨러를 이용하기도 한다.

종래의 수랭식 인터쿨러는 별도의 냉각수를 이용하여 흡입공기를 냉각시키게 되는데, 인터쿨러 외에 별도의 라디에이터를 구비해야 하므로 그에 따른 비용이 발생하고 냉각수 추가에 의해 중량이 증가하는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 고안한 것으로서, 엔진룸 내 고온 공기의 복사 및 대류 흐름에 의한 영향(온도 상승)을 차단할 수 있는 인캡슐레이션 구조를 구비하여 차량이 주행중일 때뿐만 아니라 정치시에도 인터쿨러의 열교환 효율을 높일 수 있는 자동차의 인터쿨러 인캡슐레이션 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한 본 발명은 엔진 아이들시에도 인터쿨러 통과 풍량을 확보하기 위해 인터쿨러 후면의 고온 공기를 쿨링팬 측으로 배출시킬 수 있는 바이패스 유로를 형성하고 상기 유로를 쿨링팬의 작동에 연동하여 개방가능하게 함으로써 인터쿨러의 냉각효율을 극대화할 수 있는 자동차의 인터쿨러 인캡슐레이션 장치를 제공하는데도 목적이 있다.

이에 본 발명에서는, 차량의 엔진룸에 노출되는 인터쿨러의 후면부에 부착되어 인터쿨러에 영향을 미치는 엔진룸의 열기를 차단하는 인캡슐레이션 하우징; 상기 인캡슐레이션 하우징의 후면부를 개폐가능하게 형성되어 인캡슐레이션 하우징의 내부로 유입되는 주행풍에 의해 개방되는 플랩도어; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동차의 인터쿨러 인캡슐레이션 장치를 제공한다.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 인캡슐레이션 하우징에는 쿨링모듈의 쉬라우드에 연결되는 바이패스 유로가 형성되고, 상기 바이패스 유로에는 바이패스 유로의 전단과 후단 사이의 압력차에 의해 작동하는 원웨이 밸브가 설치된다.

또한 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 원웨이 밸브는 플랩도어의 닫힘시 상기 쉬라우드의 후면부에 구비된 쿨링팬의 작동에 연동하여 개방되게 된다.

또한 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 인캡슐레이션 하우징은 플랩도어가 조립되는 힌지부에 플랩도어의 회전각을 제한하기 위한 회전가이드가 형성되어 있다.

본 발명에 따른 자동차의 인터쿨러 인캡슐레이션 장치는 주행 중에는 물론이고 엔진 아이들 상태의 정치시에도 인터쿨러 내부에 전후방향으로 외기 유동을 발생시켜 인터쿨러의 냉각효율을 향상시킬 수 있으며, 이에 차량 연비 및 가속성 등의 성능 향상에 크게 기여할 수 있다.

아울러 본 발명의 자동차의 인터쿨러 인캡슐레이션 장치는 엔진 아이들시 인터쿨러의 외기 유동을 발생시키기 위해 별도의 부품 추가가 필요없는 이점이 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자동차의 인터쿨러 인캡슐레이션 장치를 나타낸 것으로, 주행풍에 의해 오픈된 플랩도어가 도시되어 있다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 자동차의 인터쿨러 인캡슐레이션 장치를 나타낸 것으로, 차량 정치시 닫힌 플랩도어가 도시되어 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 자동차의 인터쿨러 인캡슐레이션 장치를 나타낸 것으로, 차량 정치시 쿨링팬의 작동에 의해 발생하는 외기의 흐름이 도시되어 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 자동차의 인터쿨러 인캡슐레이션 장치에 적용가능한 원웨이 밸브가 도시되어 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다.

본 발명은 터보 엔진이 장착된 자동차의 인터쿨러의 냉각효율 증대를 위한 인터쿨러 인캡슐레이션 장치에 관한 것으로, 흡기계를 통해 엔진으로 공급되는 공기의 냉각효율을 증대하여 엔진의 출력 및 연비를 높일 수 있도록 한다.

특히 본 발명에서는 엔진 아이들 상태의 정치시에도 인터쿨러 내부에 공기 유동을 발생시켜 인터쿨러의 효율을 증대시킬 수 있도록 한다.

도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의하면 인터쿨러(100)는 그 후면부에 인캡슐레이션 하우징(110)이 일체로 부착된다.

상기 인캡슐레이션 하우징(110)은 플라스틱 계열의 단열재질을 이용하여 내부공간을 갖는 케이스 형태로 제작된 것으로, 인터쿨러(100)의 후면부에 상응하는 사이즈로 마련되어 종래 엔진룸에 노출되는 인터쿨러의 후면부를 덮어주어 인터쿨러의 냉각효율에 영향을 미치는 엔진룸의 열기를 차단해주게 된다.

도 1 및 도 2는 주행시 발생하는 주행풍에 의해 플랩도어가 오픈된 상태를 나타낸 것으로, 인캡슐레이션 하우징(110)은 그 후면부에 힌지구조를 통해 회전가능하게 조립되는 플랩도어(111)가 구비된다.

상기 플랩도어(111)는 탄성체로 제작된 것으로, 복수로 구성되어 인캡슐레이션 하우징(110)의 후면부에 상하방향으로 나란하게 배열되며, 열림시 인캡슐레이션 하우징(110)의 후면부를 개방하게 된다.

플랩도어(111)는 정치시에는 도 3 및 도 4와 같이 닫혀 있다가 주행시 발생하는(주행시 인터쿨러(100)의 전면부를 통해 인캡슐레이션 하우징(110)의 내부로 유입되는) 주행풍에 의해 밀려 회전하면서 열리게 되는데, 도 4에 보이듯이 회전가이드(112)에 의해 회전각이 0 ~ 90°로 제한된다.

상기 회전가이드(112)는 각각의 플랩도어(111)가 조립되는 인캡슐레이션 하우징(110)의 힌지부(113)에 일체로 형성되는 것으로, 플랩도어(111)의 닫힘 상태를 기준으로 최대 열림각이 90°가 되도록 제한한다.

회전가이드(112)는 인캡슐레이션 하우징(110)의 후면부에서 플랩도어(111)의 회전각을 제한하기 위한 소정의 형태로 형성되어서, 플랩도어(111)의 열림시 플랩도어(111)의 앞면이 회전가이드(112)의 일측에 밀착하게 됨과 동시에 플랩도어(111)의 회전이동을 중단시키고 플랩도어(111)의 닫힘시 플랩도어(111)의 배면이 회전가이드(112)의 타측에 밀착하게 됨과 동시에 플랩도어(111)의 회전이동을 중단시키게 된다.

이에 따라 회전가이드(112)는 플랩도어(111)의 열림시 플랩도어(111)의 회전각을 제한하여 최대열림각을 90°로 한정하는 동시에, 플랩도어(111)의 닫힘시에도 플랩도어(111)의 회전각을 제한하여 플랩도어(111)가 인캡슐레이션 하우징(110)의 내부로 진입하지 못하도록 한다.

또한 도 3 및 도 5에 보이듯이, 인터쿨러(100)는 그 우측에 내부공간을 갖는 쉬라우드(210)와 이 쉬라우드(210)의 후면부에 구비되는 쿨링팬(220)을 포함하는 쿨링모듈(200)이 배치된다.

참고로 도면부호 221 및 222는 각각 쿨링팬을 구성하는 팬 모터(221)와 팬 블레이드(222)이다.

상기 쉬라우드(210)는 인캡슐레이션 하우징(110)의 일측에 형성된 바이패스 유로(114)를 통해 인캡슐레이션 하우징(110)과 공기 유동가능하게 연결된다.

상기 바이패스 유로(114)는 인캡슐레이션 하우징(110)과 쿨링모듈(200)의 쉬라우드(210) 사이를 연결해주는 것으로, 그 내부에는 압력차에 의해 개폐 작동하는 원웨이 밸브(120)가 설치된다.

상기 원웨이 밸브(120)는 쉬라우드(210)의 후면부에 설치된 쿨링팬(220)의 작동에 연동하여 개방되는 것으로, 플랩도어(111)가 닫힌 차량 정치 상태에서 쿨링팬(220)의 작동에 연동하여 개방됨으로써 인터쿨러(100) 측에서 쿨링모듈(200) 측으로 외기 유동을 발생가능하게 한다.

도 6에 나타낸 바와 같이, 일례로 원웨이 밸브(120)는 공기 유동을 위한 유로를 갖는 하우징(121), 하우징(121)의 후단에 고정되게 결합되는 스프링 지지체(122), 하우징(121)의 유로를 개폐하기 위한 개폐부재(123), 개폐부재(123)와 스프링 지지체(122) 사이에 조립되는 리턴스프링(124)을 포함하여 구성될 수 있다.

그리고 도면으로 나타내지는 않았으나, 상기 스프링 지지체(122)에는 공기 유동을 위한 통기구조가 마련된다.

상기 원웨이 밸브(120)는 리턴스프링(124)의 스프링력에 의해 닫힘 상태를 유지하다가 하우징(121)의 전후단 사이에(즉, 밸브 양단 간에) 발생하는 압력차에 의해 개폐부재(123)가 밀려 이동함과 동시에 공기 유동을 위한 유로가 열리게 된다.

이러한 원웨이 밸브(120)는 엔진 아이들 상태의 차량 정치시 쿨링팬(220)의 작동에 의해 쿨링모듈(200)의 쉬라우드(210) 내에 전후방향의 공기 유동이 발생하여 바이패스 유로(114)의 전단과 후단 사이에 압력차가 발생하면 상기 압력차에 의해 개폐부재(123)가 밀려 이동하면서 개방되게 된다.

이때 인캡슐레이션 하우징(110)의 내부 공기가 쉬라우드(210) 측으로 이동하여 인터쿨러(100) 내부에 전후방향으로 공기 유동을 발생시키게 된다.

종래에는 차량 정치시 인터쿨러 내부에 공기 유동이 전무하여 엔진 아이들시 인터쿨러의 냉각효율이 저하되었으나, 본 발명에서는 엔진 아이들시에도 인터쿨러 내부에 공기 유동을 발생시킴으로써 인터쿨러 통과 풍량을 확보하여 냉각효율을 극대화할 수 있게 된다.

이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는바, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

100 : 인터쿨러 110 : 인캡슐레이션 하우징
111 : 플랩도어 112 : 회전가이드
113 : 힌지부 114 : 바이패스 유로
120 : 원웨이 밸브 121 : 하우징
122 : 스프링 지지체 123 : 개폐부재
124 : 리턴스프링 200 : 쿨링모듈
210 : 쉬라우드 220 : 쿨링팬
221 : 팬 모터 222 : 팬 블레이드

Claims (4)

1. 차량의 엔진룸에 노출되는 인터쿨러의 후면부에 부착되어 인터쿨러에 영향을 미치는 엔진룸의 열기를 차단하는 인캡슐레이션 하우징;
   상기 인캡슐레이션 하우징의 후면부를 개폐가능하게 형성되어 인캡슐레이션 하우징의 내부로 유입되는 주행풍에 의해 개방되는 플랩도어;
   를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동차의 인터쿨러 인캡슐레이션 장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 인캡슐레이션 하우징에는 쿨링모듈의 쉬라우드에 연결되는 바이패스 유로가 형성되고, 상기 바이패스 유로에는 바이패스 유로의 전단과 후단 사이의 압력차에 의해 작동하는 원웨이 밸브가 설치된 것을 특징으로 하는 자동차의 인터쿨러 인캡슐레이션 장치.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 원웨이 밸브는 플랩도어의 닫힘시 상기 쉬라우드의 후면부에 구비된 쿨링팬의 작동에 연동하여 개방되는 것을 특징으로 하는 자동차의 인터쿨러 인캡슐레이션 장치.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 인캡슐레이션 하우징은 플랩도어가 조립되는 힌지부에 플랩도어의 회전각을 제한하기 위한 회전가이드가 형성된 것을 특징으로 하는 자동차의 인터쿨러 인캡슐레이션 장치.
   

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