KR20190014198A

KR20190014198A - Supercharger for engine

Info

Publication number: KR20190014198A
Application number: KR1020170095967A
Authority: KR
Inventors: 공진국
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2017-07-28
Filing date: 2017-07-28
Publication date: 2019-02-12

Abstract

The present invention is configured by comprising: a driving unit installed to receive driving force from an engine crankshaft; a driving force varying means provided in order to successively vary the torque and rotational speed of the driving power input into the driving body; an accelerating means which accelerates the driving power output from the driving force varying means; and a compressor operated by the output of the accelerating means in order to pressurize air supplied to the engine.

Description

Supercharger of the engine {SUPERCHARGER FOR ENGINE}

본 발명은 엔진의 수퍼차저에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 엔진의 흡기를 과급하여 공급하도록 하는 수퍼차저의 구성에 관한 기술이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a supercharger for an engine, and more particularly to a supercharger for supercharging an intake air of an engine.

엔진은 제한된 연소실 체적 내에서 더 많은 연료의 연소를 통해 비출력을 향상시키기 위하여 과급장치를 사용하는 경우가 있다.The engine may use supercharging to improve the power output through combustion of more fuel within a limited combustion chamber volume.

과급장치에는 엔진 배기가스로부터 동력을 얻는 터보차저와, 배기가스 이외의 동력원으로부터 직접 구동되는 수퍼차저가 있다.The supercharging device includes a turbocharger that obtains power from the engine exhaust gas and a supercharger that is directly driven from a power source other than the exhaust gas.

터보차저는 배기가스로부터 회수되는 동력으로 컴프레서를 구동하므로 구조적으로 터보랙(TURBO LAG)을 수반하지만, 수퍼차저는 이러한 터보랙을 회피할 수 있다는 점에서 유리하다.The turbocharger drives the compressor with power recovered from the exhaust gas, which is structurally accompanied by a TURBO LAG, but the supercharger is advantageous in that it can avoid such a turbo rack.

상기 발명의 배경이 되는 기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.It is to be understood that the foregoing description of the inventive concept is merely for the purpose of promoting an understanding of the background of the present invention and should not be construed as an admission that it is a prior art already known to those skilled in the art. Will be.

US 8439020US 8439020 US 8382630 B2US 8382630 B2

본 발명은 엔진 출력을 이용하여 구동되면서도, 엔진속도에 독립적인 작동속도를 구현할 수 있도록 하여, 터보랙이 없고 차량의 주행상황에 적합한 최적의 과급 기능을 항상 수행할 수 있도록 한 엔진의 수퍼차저를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention provides an engine supercharger which can be operated at an engine speed independently of an engine speed and which can perform an optimum supercharging function suitable for a driving situation of a vehicle without a turbo rack The purpose is to provide.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 엔진의 수퍼차저는,According to an aspect of the present invention, there is provided a supercharger comprising:

엔진 크랭크샤프트로부터 동력을 제공받도록 설치된 구동체와;A drive body installed to receive power from an engine crankshaft;

상기 구동체로 입력된 동력의 토크와 회전수를 연속적으로 가변시킬 수 있도록 구비된 동력가변수단과;A power varying unit configured to continuously vary the torque and the rotational speed of the power input to the drive unit;

상기 동력가변수단으로부터 출력되는 동력을 증속시키는 증속수단과;Speed increasing means for increasing the power output from the power varying means;

상기 증속수단의 출력에 의해 구동되어 상기 엔진으로 공급되는 공기를 가압하는 컴프레서;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.And a compressor driven by the output of the speed increasing unit to pressurize the air supplied to the engine.

상기 동력가변수단은The power varying means

컨트롤러에 의해 제어되는 모터와;A motor controlled by a controller;

3개의 회전요소 중 한 회전요소가 상기 구동체에 연결되고 다른 한 회전요소가 상기 모터에 연결되고, 나머지 한 회전요소를 통해 상기 증속수단으로 동력을 인출하는 제1유성기어장치를 포함하여 구성될 수 있다.One of the three rotary elements is connected to the driving body, the other rotary element is connected to the motor, and the first planetary gear set is configured to draw power to the speed increasing means through the other rotary element .

상기 제1유성기어장치는 제1캐리어가 상기 구동체에 연결되고, 제1링기어가 상기 모터에 연결되며, 제1선기어가 상기 증속수단으로 동력을 인출하도록 설치될 수 있다.The first planetary gear device may be installed such that a first carrier is connected to the drive body, a first ring gear is connected to the motor, and a first sun gear is drawn out by the speed increasing means.

상기 증속수단은The speed-

3개의 회전요소 중 한 회전요소가 상기 동력가변수단으로부터 동력을 제공받으며, 다른 한 회전요소는 고정되며, 나머지 한 회전요소는 상기 컴프레서에 연결된 제2유성기어장치로 구성될 수 있다.One of the three rotary elements is provided with power from the power varying means, the other rotary element is fixed, and the other rotary element is composed of a second planetary gear set connected to the compressor.

상기 제2유성기어장치는 제2캐리어가 상기 동력가변수단에 연결되고, 제2링기어가 케이스에 고정되며, 제2선기어가 상기 컴프레서에 연결될 수 있다.The second planetary gear device may have a second carrier connected to the power varying means, a second ring gear fixed to the case, and a second sun gear connected to the compressor.

상기 구동체는 상기 엔진의 크랭크샤프트에 구동벨트로 연결된 구동풀리로 이루어질 수 있다.The driving body may include a driving pulley connected to a crankshaft of the engine by a driving belt.

엔진 출력을 이용하여 구동되면서도, 엔진속도에 독립적인 작동속도를 구현할 수 있도록 하여, 터보랙이 없고 차량의 주행상황에 적합한 최적의 과급 기능을 항상 수행할 수 있도록 하여, 엔진의 출력성능을 극대화 할 수 있도록 한다.It is possible to achieve an operating speed that is independent of the engine speed while being driven by the engine output, so that it is possible to always perform the optimum supercharging function suited to the driving situation of the vehicle without the turbo rack, thereby maximizing the output performance of the engine .

도 1은 본 발명에 따른 엔진의 수퍼차저의 구성도,
도 2는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 도면,
도 3과 도 4는 본 발명 실시예의 동력가변수단의 작용을 비교하여 설명한 도면이다.1 is a configuration diagram of a supercharger of an engine according to the present invention,
2 is a diagram illustrating another embodiment of the present invention,
Figs. 3 and 4 are diagrams for explaining the operation of the power varying means of the embodiment of the present invention in comparison.

도 1을 참조하면, 본 발명 엔진의 수퍼차저는 엔진(E)의 크랭크샤프트로부터 동력을 제공받도록 설치된 구동체(1)와; 상기 구동체(1)로 입력된 동력의 토크와 회전수를 연속적으로 가변시킬 수 있도록 구비된 동력가변수단과; 상기 동력가변수단으로부터 출력되는 동력을 증속시키는 증속수단과; 상기 증속수단의 출력에 의해 구동되어 상기 엔진으로 공급되는 공기를 가압하는 컴프레서(CM)를 포함하여 구성된다.Referring to Fig. 1, the supercharger of the present invention engine includes a drive body 1 installed to receive power from the crankshaft of the engine E; A power varying unit configured to continuously vary the torque and the rotational speed of the power input to the drive unit; Speed increasing means for increasing the power output from the power varying means; And a compressor (CM) driven by an output of the speed increasing means to pressurize air supplied to the engine.

즉, 본 발명 실시예는 상기 구동체(1)가 엔진(E)으로부터 직접 동력을 제공받아 상기 동력가변수단을 통해 엔진의 회전수와는 독립적으로 상기 컴프레서(CM)가 구동될 수 있도록 상기 컴프레서(CM)로 공급되는 동력의 토크와 회전수를 능동적으로 조절하며, 상기 동력가변수단으로부터 출력된 동력을 상기 증속수단을 통해 상기 컴프레서(CM)의 고속회전에 적합하도록 일정한 증속비로 증속시키도록 한 것이다.That is, in the embodiment of the present invention, the driving body 1 is directly powered by the engine E, and the compressor (CM) is driven independently of the rotational speed of the engine through the power varying means. (CM), and the power output from the power varying means is increased through the speed increasing means at a constant speed ratio suitable for high-speed rotation of the compressor (CM) will be.

즉, 상기 컴프레서(CM)는 엔진(E)으로 공급되는 공기를 가압하여야 하므로, 주로 엔진(E)의 회전수에 비해 몇 배 이상의 고속 영역에서 회전되어야 하고, 상기와 같은 컴프레서(CM)의 고속 영역 구동을 상기 증속수단을 통해 구현하되, 상기 동력가변수단을 통해 상기 고속 영역 중에서도 컴프레서(CM)의 속도를 차량의 주행상황에 따라 적절히 제어할 수 있도록 하는 것이다.That is, since the compressor CM must press the air supplied to the engine E, the compressor CM must be rotated at a high speed region several times higher than the rotation speed of the engine E, And the speed of the compressor (CM) in the high speed region can be appropriately controlled in accordance with the running condition of the vehicle through the power varying means.

본 실시예에서, 상기 동력가변수단은, 컨트롤러(CR)에 의해 제어되는 모터(M)와; 3개의 회전요소 중 한 회전요소가 상기 구동체(1)에 연결되고 다른 한 회전요소가 상기 모터(M)에 연결되고, 나머지 한 회전요소를 통해 상기 증속수단으로 동력을 인출하는 제1유성기어장치(PG1)를 포함하여 구성된다.In the present embodiment, the power varying means includes a motor M controlled by a controller CR; One of the three rotary elements is connected to the driving body 1, the other rotary element is connected to the motor M, and the first planetary gear set And a device PG1.

즉, 상기 제1유성기어장치(PG1)는 제1캐리어(C1)가 상기 구동체(1)에 연결되고, 제1링기어(R1)가 상기 모터(M)에 연결되며, 제1선기어(S1)가 상기 증속수단으로 동력을 인출하도록 설치된 것이다.That is, the first planetary gear set PG1 includes a first carrier C1 connected to the drive unit 1, a first ring gear R1 connected to the motor M, a first sun gear S1) are provided so as to draw power by the speed increasing means.

물론, 상기 컨트롤러(CR)는 엔진컨트롤러(CR)가 될 수 있으며, 엔진회전수와 차속, 가속페달 조작량 등을 입력 받아 상기 모터(M)를 제어함으로써, 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제1캐리어(C1)로 입력되는 동력의 토크와 회전수를 제어하여 상기 제1선기어(S1)로 출력하도록 한다.Of course, the controller CR may be an engine controller CR and controls the motor M by receiving the engine speed, the vehicle speed, the accelerator pedal operation amount, And controls the torque and the rotational speed of the power input to the first carrier (C1) to output to the first sun gear (S1).

이때, 상기 모터(M)의 회전여부 및 회전속도에 따라 상기 제1캐리어(C1)로 출력되는 동력의 회전수는 연속적으로 가변되어, 상기 증속수단에 제공됨으로써, 상기 증속수단을 통해 구동되는 상기 컴프레서(CM)는 항상 엔진에 필요한 최적의 상태로 구동됨으로써, 엔진(E)의 과급효과를 극대화할 수 있게 된다.At this time, the number of revolutions of the power output to the first carrier (C1) is continuously varied depending on whether the motor (M) is rotating or not and is provided to the speed increasing means The compressor CM is always driven in an optimum state necessary for the engine, so that the supercharging effect of the engine E can be maximized.

참고로, 상기 동력가변수단은 제1풀리가 엔진에 연결되고 제2풀리가 상기 증속수단으로 연결되며, 상기 제1풀리와 제2풀리 사이를 연결하는 풀리벨트의 직경을 연속적으로 가변시키는 종래 CVT(Continuous Variable Transmission) 메커니즘으로 구현할 수도 있을 것이다.For reference, the power varying means includes a conventional CVT which continuously variable the diameter of the pulley belt connecting the first pulley and the second pulley, the first pulley being connected to the engine, the second pulley being connected by the speed increasing means, (Continuous Variable Transmission) mechanism.

본 실시예에서, 상기 증속수단은 3개의 회전요소 중 한 회전요소가 상기 동력가변수단으로부터 동력을 제공받으며, 다른 한 회전요소는 고정되며, 나머지 한 회전요소는 상기 컴프레서(CM)에 연결된 제2유성기어장치(PG2)로 구성되어 있다.In the present embodiment, the speed increasing means is configured such that one of the three rotary elements is powered by the power varying means, the other rotary element is fixed, and the other rotary element is connected to the second And a planetary gear set PG2.

상기 제2유성기어장치(PG2)는 제2캐리어(C2)가 상기 동력가변수단에 연결되고, 제2링기어(R2)가 케이스(CS)에 고정되며, 제2선기어(S2)가 상기 컴프레서(CM)에 연결된 구성이다.The second planetary gear set PG2 is configured such that the second carrier C2 is connected to the power varying means and the second ring gear R2 is fixed to the case CS and the second sun gear S2 is connected to the compressor (CM).

따라서, 상기 제2캐리어(C2)로 입력된 동력은 상기 제2선기어(S2)를 통해 증속되어 상기 컴프레서(CM)를 구동하게 된다.Therefore, the power input to the second carrier C2 is increased through the second sun gear S2 to drive the compressor CM.

물론, 상기한 바와 같은 증속수단은 도 2에 도시된 실시예처럼, 일정한 기어비를 형성하며 치합된 두 외접기어(G1, G2)로 구현할 수도 있을 것이다.Of course, the above-described speed increasing means may be implemented by two external gears G1 and G2, which form a constant gear ratio and are meshed as in the embodiment shown in FIG.

본 실시예에서 상기 구동체(1)는 상기 엔진(E)의 크랭크샤프트에 구동벨트(3)로 연결된 구동풀리(5)로 이루어진 구성이다. 물론, 상기 구동체(1)는 이외에 체인을 통해 크랭크샤프트로부터 동력을 전달받는 스프로켓이나, 기어열을 통해 동력을 전달받는 기어로 구성될 수 있다.In this embodiment, the driving body 1 is constituted by a driving pulley 5 connected to a crankshaft of the engine E by a driving belt 3. Of course, the driving body 1 may be composed of a sprocket receiving power from the crankshaft through a chain or a gear receiving power through the gear train.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 엔진의 수퍼차저는 엔진(E)이 비교적 저속으로 운전되는 상황에서도 높은 압력의 과급이 필요한 경우에는 상기 모터(M)를 제어하여, 상기 제1선기어(S1)의 출력속도를 상승시킴으로써, 상기 컴프레서(CM)의 고속회전을 구현하고, 엔진이 비교적 고속으로 운전되는 상황에서도 상기 모터(M)를 제어하여 컴프레서(CM)의 회전속도가 과도하게 상승하는 것을 억제하여, 적절한 과급량을 확보하면서 컴프레서(CM)의 내구성도 확보할 수 있도록 한다.The supercharger of the engine of the present invention configured as described above controls the motor M when a supercharge of a high pressure is required even in a situation where the engine E is operated at a relatively low speed, By increasing the output speed, high speed rotation of the compressor (CM) is realized, and the motor (M) is controlled even when the engine is operated at a relatively high speed to suppress the excessive increase of the rotational speed of the compressor , So that the durability of the compressor (CM) can be ensured while ensuring an appropriate supercharging amount.

즉, 도 3과 도 4는 모두 상기 제1캐리어(C1)로 동일한 속도의 엔진 동력이 입력되는 상황을 도시한 것이지만, 도 3의 경우에는 상기 모터(M)를 정지상태로 제어하여 상기 제1선기어(S1)로 증속된 출력이 인출되는 상황으로서, 엔진(E)은 비교적 저속으로 운전되지만 고속의 컴프레서(CM) 구동이 필요한 경우에 사용할 수 있는 것이며, 도 4의 경우는 모터(M)의 속도를 상대적으로 높게 하여 오히려 제1선기어(S1)로 감속된 출력이 인출되도록 함으로써, 엔진 회전수가 높은 경우에도 컴프레서(CM)의 과도한 고속회전을 방지하여 적절한 과급압을 형성하고 서지를 방지하며 컴프레서(CM)의 내구성을 확보할 수 있도록 하는 경우에 사용될 수 있는 것이다.3 and 4 both illustrate a situation in which engine power of the same speed is input to the first carrier C1. In the case of FIG. 3, however, the motor M is controlled to be in a stopped state, The engine E is operated at a relatively low speed but can be used when a high speed compressor CM drive is required. In the case of Fig. 4, The speed is relatively increased and the output decelerated by the first sun gear S1 is taken out. Thus, even when the engine speed is high, the compressor CM can be prevented from rotating at an excessively high speed to form an appropriate boost pressure, (CM) can be secured.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to specific embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the following claims It will be apparent to those of ordinary skill in the art.

1; 구동체
3; 구동벨트
5; 구동풀리
E; 엔진
CM; 컴프레서
CR; 컨트롤러
M; 모터
PG1; 제1유성기어장치
C1; 제1캐리어
R1; 제1링기어
S1; 제1선기어
PG2; 제2유성기어장치
C2; 제2캐리어
R2; 제2링기어
CS; 케이스
S2; 제2선기어
G1, G2; 외접기어One; Drive body
3; Drive belt
5; Drive pulley
E; engine
CM; Compressor
CR; controller
M; motor
PG1; The first planetary gear device
C1; The first carrier
R1; The first ring gear
S1; The first sun gear
PG2; The second planetary gear device
C2; The second carrier
R2 is; The second ring gear
CS; case
S2; The second sun gear
G1, G2; External gear

Claims

A drive body installed to receive power from an engine crankshaft;
A power varying unit configured to continuously vary the torque and the rotational speed of the power input to the drive unit;
Speed increasing means for increasing the power output from the power varying means;
A compressor driven by an output of the speed increasing means to pressurize the air supplied to the engine;
And a supercharger for supercharging the engine.

The method according to claim 1,
The power varying means
A motor controlled by a controller;
A first planetary gear device in which one rotary element of the three rotary elements is connected to the drive body, another rotary element is connected to the motor, and the power is taken out by the speed increasing means through the other rotary element;
And a supercharger for supercharging the engine.

The method of claim 2,
The first planetary gear set includes a first carrier connected to the drive body, a first ring gear connected to the motor, and a first sun gear installed to draw power by the speed increasing means
The supercharger of the engine featuring.

The method according to claim 1,
The speed-
A second planetary gear device in which one of the three rotary elements is powered by the power varying means, the other rotary element is fixed, and the other rotary element is connected to the compressor;
And a supercharger of the engine.

The method of claim 4,
The second planetary gear set is such that the second carrier is connected to the power varying means, the second ring gear is fixed to the case, the second sun gear is connected to the compressor
The supercharger of the engine featuring.

The method according to claim 1,
Wherein the drive body comprises a drive pulley connected to a crankshaft of the engine by a drive belt
The supercharger of the engine featuring.