KR20190068353A - 차량용 엔진 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에서는 크랭크축과 함께 회전되는 크랭크 풀리를 전원 인가 여부에 따라 회전 또는 미회전되도록 구성하고, 보기류 시스템이 구동되지 않는 경우 크랭크 풀리가 미회전되도록 함으로써 보기류 시스템으로 동력이 분산됨에 따른 동력 손실이 최소화되어 연비가 상승되고, 엔진 출력이 향상되는 차량용 엔진 장치가 소개된다.

Description

차량용 엔진 장치 {ENGINE DEVICE FOR VEHICLE}
본 발명은 엔진 동작시 보기류의 상시 작동에 따른 부하가 저감되도록 하여 연비가 향상되도록 하는 차량용 엔진 장치에 관한 것이다.
일반적으로 차량에는 엔진의 회전 동력을 전달 받아 작동되는 보기류시스템이 구비된다. 이러한 보기류시스템으로는 발전기, 에어컨용 압축기, 워터펌프 등이 있다.
즉, 엔진이 동작됨에 따라 발생되는 회전 동력이 크랭크샤프트에 전달되고, 크랭크샤프트에 연결된 벨트를 통해 보기류시스템을 이루는 각종 보조장치에 동력을 전달한다. 이를 위해, 크랭크샤프트 및 보기류시스템에는 벨트로부터 회전 동력을 전달받기 위한 풀리가 구비된다.
한편, 최근에는 보기류시스템에 연결되는 벨트를 하나로 통합하고 있으며, 하나의 벨트로 보기류시스템의 풀리가 연결됨으로써 엔진 동작시 보기류시스템의 풀리가 모두 회전됨에 따라 동력 손실이 발생된다.
이에 따라, 엔진의 출력이 저감되고, 연비가 증가됨에 따라 효율이 저하되는 문제가 있다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2012-0041482 A (2012.05.02)
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 엔진 동작시 보기류의 상시 작동에 따른 부하가 저감되도록 하여 연비가 향상되는 차량용 엔진 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량용 엔진 장치는 엔진 동력을 전달받아 회전되는 크랭크축이 연결되고, 전원 인가 여부에 따라 크랭크축으로부터 동력을 전달받아 회전 동작되는 클러치 풀리가 구비된 풀리유닛; 및 클러치 풀리와 벨트를 통해 연결되고, 클러치 풀리로부터 동력을 전달받아 회전되는 보기류 시스템;을 포함하며, 풀리유닛은 보기류 시스템의 미작동시 클러치 풀리가 미회전되도록 동작되어 크랭크축의 동력이 분산됨에 따른 동력 손실이 최소화되도록 하는 것을 특징으로 한다.
보기류 시스템은 워터펌프를 제외한 에어컨 컴프레서, 알터네이터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
워터펌프는 전원 인가 여부에 따라 동작되는 전동워터펌프인 것을 특징으로 한다.
알터네이터와 전기적으로 연결되는 배터리는 리튬이온 배터리인 것을 특징으로 한다.
풀리유닛에 전원 인가 여부를 결정하는 제어부;를 더 포함하고, 제어부는 에어콘 스위치 조작 여부 또는 배터리 잔량을 확인하여, 에어컨 스위치가 조작되거나 배터리 잔량이 기설정된 배터리용량에 도달할 경우 클러치 풀리가 회전되도록 풀리유닛을 제어하는 것을 특징으로 한다.
풀리유닛은, 벨트를 통해 보기류 시스템과 연결된 클러치 풀리; 클러치 풀리 내부에 마련되고, 전원 인가여부에 따라 전자기력을 발생시키는 필드코일부; 및 클러치 풀리에 내부에서 크랭크축과 연결되며, 필드코일부에 전원이 인가됨에 따라 전자기력 발생시 클러치 풀리에 접합됨으로써 크랭크축의 동력으로 클러치 풀리가 회전되도록 하는 디스크허브부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 차량용 엔진 장치는 크랭크축과 함께 회전되는 크랭크 풀리를 전원 인가 여부에 따라 회전 또는 미회전되도록 구성하고, 보기류 시스템이 구동되지 않는 경우 크랭크 풀리가 미회전되도록 하여 보기류 시스템으로 동력이 분산됨에 따른 동력 손실이 최소화되어 연비가 상승되고, 엔진 출력이 향상된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 엔진 장치를 나타낸 도면.
도 2는 도 1에 도시된 차량용 엔진 장치의 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 차량용 엔진 장치의 풀리유닛을 나타낸 도면.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량용 엔진 장치에 대하여 살펴본다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 엔진 장치를 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 차량용 엔진 장치의 구성도이며, 도 3은 본 발명에 따른 차량용 엔진 장치의 풀리유닛을 나타낸 도면이다.
본 발명에 대해서 설명시, 보기류 시스템은 벨트를 통해 크랭크축으로부터 동력 전달을 받을 수 있는 것으로 기재되어 있지만, 스티어링 유압기 또는 캠 풀리와 같이 엔진이 동작됨에 따라 상시 동작되어야 하는 장치들은 별도의 벨트를 통해 크랭크축으로부터 동력을 전달받을 수 있다.
본 발명에서는 크랭크축의 동력이 보기류 시스템에 선택적으로 전달되도록 하기 위한 것으로서, 엔진의 벨트 연결 구조에 대해서는 산업적으로 널리 적용되고 있는 공지의 기술인만큼, 본 명세서에서는 풀리 적용시 상태에 대해서만 설명한다.
본 발명에 따른 차량용 엔진 장치는 도 1 내지 2에 도시된 바와 같이, 엔진 동력을 전달받아 회전되는 크랭크축(C)이 연결되고, 전원 인가 여부에 따라 크랭크축(C)으로부터 동력을 전달받아 회전 동작되는 클러치 풀리(120)가 구비된 풀리유닛(100); 및 클러치 풀리(120)와 벨트(B)를 통해 연결되고, 클러치 풀리(120)로부터 동력을 전달받아 회전되는 보기류 시스템(200);을 포함하며, 풀리유닛(100)은 보기류 시스템(200)의 미작동시 클러치 풀리(120)가 미회전되도록 동작되어 크랭크축(C)의 동력이 분산됨에 따른 동력 손실이 최소화되도록 한다. 여기서, 벨트(B)는 별도의 풀리를 통해 장력이 유지될 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 풀리유닛(100)을 통해 크랭크축(C)으로부터 발생되는 회전 동력이 보기류 시스템(200)의 동작 필요 여부에 따라 선택적으로 전달되도록 한다. 이로 인해, 보기류 시스템(200)의 미동작시 동력이 보기류 시스템(200)에 전달됨에 따라 발생되는 손실이 최소화되어 연비 상승 및 엔진 출력 향상의 효과가 발생된다.
즉, 기존에는 크랭크축(C)의 풀리와 보기류 시스템(200)의 각종 풀리가 벨트(B)를 통해 상시 연결됨에 따라 크랭크축(C)의 회전 동작시 보기류 시스템(200)의 풀리가 모두 회동됨에 따라 동력 손실이 발생되는 문제가 있다.
본 발명은 이러한 문제를 해소하기 위한 것으로, 크랭크축(C)과 함께 회전되는 풀리가 전원 인가 여부에 따라 회전 동력을 선택적으로 전달하도록 풀리유닛(100)으로 구성한다. 이로 인해, 보기류 시스템(200)의 미작동시 풀리유닛(100)의 클러치 풀리(120)가 미회전됨으로써 크랭크축(C)의 동력이 보기류 시스템(200)측으로 전달되지 않음에 따라 동력 손실이 최소화되고, 보기류 시스템(200)이 작동 필요시 풀리유닛(100)의 클러치 풀리(120)가 회전됨으로써 크랭크축(C)의 동력이 보기류 시스템(200)측으로 전달됨에 따라 보기류 시스템(200)이 정상 동작되도록 한다.
이처럼, 보기류 시스템(200)의 작동 여부에 따라 크랭크축(C)에서 전달되는 회전 동력이 보기류 시스템(200)에 선택적으로 전달됨으로써 동력 손실이 최소화됨에 따른 연비 개선 및 엔진 출력이 향상된다.
상술한 본 발명에 대해서 구체적으로 설명하면, 보기류 시스템(200)은 워터펌프(220)를 제외한 에어컨 컴프레서(240), 알터네이터(260)를 포함할 수 있다.
본 발명에서 크랭크축(C)의 회전 동력을 전달받아 동작되는 보기류 시스템(200)은 에어컨 컴프레서(240), 알터네이터(260)이며, 각각의 풀리를 통해 벨트(B)에 연결된다. 한편, 워터펌프(220)는 크랭크축(C)과 벨트(B)를 통해 연결되지 않음에 따라 크랭크축(C)으로부터 회전 동력을 전달받지 않는다.
즉, 에어컨 컴프레서(240)의 경우 공조장치인 에어컨이 동작되지 않을 경우 에어컨 컴프레서(240)에 연결된 풀리가 회전될 필요가 없고, 알터네이터(260)의 경우 초기 차량 시동 또는 배터리 충전이 불필요할 경우 알터네이터(260)에 연결된 풀리가 회전될 필요가 없다.
여기서, 워터펌프(220)의 경우 특성상 엔진 동작 이후 빈번하게 동작되어야 하고, 냉각수 온도에 따라서도 그 작동 조건이 상이한바, 크랭크축(C)의 동력을 전달받아 회전되지 않도록 한다. 이에 따라, 워터펌프(220)는 전원 인가 여부에 따라 동작되는 전동워터펌프일 수 있다.
이처럼, 보기류 시스템(200) 중 에어컨 컴프레서(240)와 알터네이터(260)의 풀리가 풀리유닛(100)의 클러치 풀리(120)와 벨트(B)를 통해 연결되고, 풀리유닛(100)은 보기류 시스템(200)의 작동 여부에 따라 클러치 풀리(120)가 크랭크축(C)의 회전 동력에 의해 회전되도록 함으로써 크랭크축(C)의 동력 손실이 최소화되도록 할 수 있다.
한편, 워터펌프(220)의 경우 전동워터펌프로 구성됨에 따라 엔진 부하 및 냉각수온도조건에 따라 전자적인 제어가 수행되며, 전동워터펌프의 동작 조건은 이미 공지된 기술인바, 그 구체적인 설명은 생략한다.
한편, 알터네이터(260)와 전기적으로 연결되는 배터리는 리튬이온 배터리(A)일 수 있다.
본 발명의 경우 알터네이터(260)는 상시 구동되지 않고, 풀리유닛(100)의 동작에 의해 클러치 풀리(120)의 회전시 발전 동작이 수행된다. 그에 따라, 알터네이터(260)의 전기에너지 발전시, 충전 효율이 높고 전력 손실이 적은 리튬이온 배터리에 전기에너지가 충전됨에 따라 알터네이터(260)가 상시 구동되지 않더라도 전력을 안정적으로 유지할 수 있다. 만약, 일반적인 배터리가 사용될 경우 배터리의 충전 효율이 낮음에 따라 알터네이터(260)가 상시 구동되어야 하고, 알터네이터(260)가 상시 구동됨에 따른 동력 손실이 발생될 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 배터리를 리튬이온 배터리를 적용함으로써 알터네이터(260)의 전기에너지 발전에 따른 에너지 충전 효율이 향상됨에 따라 알터네이터(260)의 동작 횟수가 저감된다.
한편, 풀리유닛(100)은 제어부(300)에 의해 제어되며, 제어부(300)는 풀리유닛(100)에 제공되는 전원 인가 여부를 결정한다. 이를 위해, 제어부(300)는 에어콘 스위치 조작 여부 또는 배터리 잔량에 따른 정보가 수집되며, 에어컨 스위치가 조작되거나 배터리 잔량이 기설정된 배터리용량에 도달할 경우 클러치 풀리(120)가 회전되도록 풀리유닛(100)을 제어할 수 있다.
이와 같이, 제어부(300)는 에어콘 스위치가 오프 상태이거나 또는 배터리 잔량이 충분할 경우 풀리유닛(100)이 동작되지 않도록 하여, 풀리유닛(100)의 클러치 풀리(120)가 회전되지 않도록 한다. 여기서, 제어부(300)에 기설정되는 배터리용량은 배터리 사양에 따라 설정될 수 있으며, 배터리에 저장된 전력이 사용됨에 따라 충전이 필요한 시점으로 설정될 수 있다.
한편, 제어부(300)는 사용자가 에어컨 스위치를 조작함에 따른 신호가 입력되거나, 또는 배터리 잔량이 부족할 경우 풀리유닛(100)이 동작되도록 하여 클러치 풀리(120)가 크랭크축(C)의 동력을 전달받아 회전되도록 한다. 이로 인해, 클러치 풀리(120)와 벨트(B)를 통해 연결된 에어컨 컴프레서(240)의 풀리 및 알터네이터(260)의 풀리는 클러치 풀리(120)와 함께 회전됨으로써 에어컨 컴프레서(240)와 알터네이터(260)가 정상적으로 동작될 수 있다.
반대로, 제어부(300)는 에어컨이 오프되거나 배터리 잔량이 충분할 것으로 판단되면, 풀리유닛(100)을 제어하여 클러치 풀리(120)가 크랭크축(C)으로부터 동력을 전달받지 않도록 함으로써 크랭크축(C)은 에어컨 컴프레서(240) 및 알터네이터(260)로 분산되는 동력이 최소화됨에 따라 엔진 동작시 발생되는 에너지가 크랭크축(C)의 회전만으로 사용되어 엔진 출력이 향상된다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 풀리유닛(100)은, 벨트(B)를 통해 보기류 시스템(200)과 연결된 클러치 풀리(120); 클러치 풀리(120) 내부에 마련되고, 전원 인가여부에 따라 전자기력을 발생시키는 필드코일부(140); 및 클러치 풀리(120)에 내부에서 크랭크축(C)과 연결되며, 필드코일부(140)에 전원이 인가됨에 따라 전자기력 발생시 클러치 풀리(120)에 접합됨으로써 크랭크축(C)의 동력으로 클러치 풀리(120)가 회전되도록 하는 디스크허브부(160);로 구성된다.
이처럼, 풀리유닛(100)은 전원 인가여부에 따라 전자기력을 발생시키는 필드코일부(140)가 작동시 디스크허브부(160)가 클러치 풀리(120)와 접합됨에 따라 크랭크축(C)의 회전 동력이 디스크허브부(160)를 통해 클러치 풀리(120)에 전달되도록 이루어진다.
즉, 제어부(300)의 제어에 의해 필드코일부(140)에 전원이 인가되면, 필드코일부(140)의 전자기력에 의한 자기유도에 의해 디스크허브부(160)를 이루는 디스크가 클러치 풀리(120)에 결속됨으로써 크랭크축(C)의 회전 동력이 클러치 풀리(120)에 전달되어 클러치 풀리(120)에 연결된 벨트(B)를 통해 보기류 시스템(200)이 동작되게 할 수 있다.
일례로, 상술한 풀리유닛(100)은 엔진 케이스에 설치되는 하우징(180)이 구비될 수 있으며, 하우징(180)의 둘레 영역으로 회전되는 클러치 풀리와(120), 하우징(180) 내부에 설치되어 전원 인가시 전자기력을 발생하는 필드코일부(140)와, 크랭크축(C)에 결합되는 허브(161), 허브(161)와 결합되는 이너링(162) 및 댐퍼(163)에 의해 이너링(162)에 결합되는 아우터링(164), 아우터링(164)에 결합되며 전자기력에 의해 클러치 풀리(120)를 향해 이동되는 디스크(165)로 구성된 디스크허브부(160)로 이루어질 수 있다.
이러한 풀리유닛(100)은 크랭크축(C)과 같은 구동축의 동력을 선택적으로 전달하는 클러치 허브 조립체에 따른 것으로서, 상술한 풀리유닛(100)의 구조 외에 다양하게 공지된 구조가 적용될 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 차량용 엔진 장치는 크랭크축(C)과 함께 회전되는 크랭크 풀리를 전원 인가 여부에 따라 회전 또는 미회전되도록 구성하여, 보기류 시스템(200)이 구동되지 않는 경우 크랭크 풀리가 미회전되도록 함으로써 동력이 분산됨에 따른 동력 손실이 최소화되어 연비가 상승되고, 엔진 출력이 향상된다.
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 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
100:풀리유닛 200:보기류 시스템
300:제어부

Claims (6)

  1. 엔진 동력을 전달받아 회전되는 크랭크축이 연결되고, 전원 인가 여부에 따라 크랭크축으로부터 동력을 전달받아 회전 동작되는 클러치 풀리가 구비된 풀리유닛; 및
    클러치 풀리와 벨트를 통해 연결되고, 클러치 풀리로부터 동력을 전달받아 회전되는 보기류 시스템;을 포함하며,
    풀리유닛은 보기류 시스템의 미작동시 클러치 풀리가 미회전되도록 동작되어 크랭크축의 동력이 분산됨에 따른 동력 손실이 최소화되도록 하는 것을 특징으로 하는 차량용 엔진 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    보기류 시스템은 워터펌프를 제외한 에어컨 컴프레서, 알터네이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 엔진 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    워터펌프는 전원 인가 여부에 따라 동작되는 전동워터펌프인 것을 특징으로 하는 차량용 엔진 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    알터네이터와 전기적으로 연결되는 배터리는 리튬이온 배터리인 것을 특징으로 하는 차량용 엔진 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    풀리유닛에 전원 인가 여부를 결정하는 제어부;를 더 포함하고,
    제어부는 에어콘 스위치 조작 여부 또는 배터리 잔량을 확인하여, 에어컨 스위치가 조작되거나 배터리 잔량이 기설정된 배터리용량에 도달할 경우 클러치 풀리가 회전되도록 풀리유닛을 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 엔진 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    풀리유닛은,
    벨트를 통해 보기류 시스템과 연결된 클러치 풀리;
    클러치 풀리 내부에 마련되고, 전원 인가여부에 따라 전자기력을 발생시키는 필드코일부; 및
    클러치 풀리에 내부에서 크랭크축과 연결되며, 필드코일부에 전원이 인가됨에 따라 전자기력 발생시 클러치 풀리에 접합됨으로써 크랭크축의 동력으로 클러치 풀리가 회전되도록 하는 디스크허브부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 엔진 장치.
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