KR20220071594A - 전동식 슈퍼차저 배열체 - Google Patents

전동식 슈퍼차저 배열체 Download PDF

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KR20220071594A
KR20220071594A KR1020200158910A KR20200158910A KR20220071594A KR 20220071594 A KR20220071594 A KR 20220071594A KR 1020200158910 A KR1020200158910 A KR 1020200158910A KR 20200158910 A KR20200158910 A KR 20200158910A KR 20220071594 A KR20220071594 A KR 20220071594A
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양일석
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Abstract

본 발명은 전동식 슈퍼차저 배열체에 관한 것으로서, 차량, 특히 하이브리드 엔진 차량에서 신기 추가 공급을 위한 전동식 슈퍼차저를 효율적으로 배치하여 흡기 경로 최적화를 가능하게 하는 전동식 슈퍼차저 배열체에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 전동식 슈퍼차저 배열체는, 베이스(10); 베이스(10)의 내측 상부에 장착되는 전동식 슈퍼차저(40); 및 베이스(10)의 내측 하부에 장착되는 에어 컨디셔닝 컨덴서(60)를 포함한다.

Description

전동식 슈퍼차저 배열체{ELECTRIC SUPERCHARGER ARRANGEMENT}
본 발명은 전동식 슈퍼차저 배열체에 관한 것으로서, 차량, 특히 하이브리드 엔진 차량에서 신기 추가 공급을 위한 전동식 슈퍼차저를 효율적으로 배치하여 흡기 경로 최적화를 가능하게 하는 전동식 슈퍼차저 배열체에 관한 것이다.
가솔린 엔진은 부하와 속도가 증가할수록 연소 온도가 증가하는데, 이는 배기계에 열해를 야기하고 내구성에 악영향을 끼친다. 이에 일정 온도 이상에서는 분사되는 연료의 양을 이론 공연비보다 증가시킴으로써 요구온도까지 냉각한다.
그러나 향후 유로(Euro) 7 규제 등에서는 환경문제로 인하여 이와 같은 냉각을 금지하고 전 영역에서 이론 공연비가 사용되도록 할 예정이다. 다만, 현재 상태에서 이론 공연비로만 운전 시 중고부하에서 성능 저하가 과다하여 상품성에 있어 매우 불리하다.
이를 개선하기 위하여 기존 터보 엔진에서 터보의 크기 증대로 중고부하에서 신기 유량을 증대할 경우, 저속유량 부족으로 성능이 악화된다. 따라서, 터보에 독립적인 전동식 슈퍼차저를 적용함으로써 신기 추가 공급이 가능한 시스템이 요구되고 있다.
다만, 기존의 터보 엔진에는 신기 추가 공급을 위한 전동식 슈퍼차저를 장착할 수 있는 공간이 없고, 사이드 멤버 하부 등에 빈 공간이 있으나 이 부분은 흡기 경로 설정이 매우 복잡하다.
공개특허공보 제10-2020-0056227호 (공개일자: 2020.05.22)
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서,
유로 7 규제 등을 대비하여 전 영역 이론 공연비 운전을 위하여 신기 추가 공급을 할 수 있는 전동식 슈퍼차저 시스템이 적용되는 전동식 슈퍼차저 배열체를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은, 또한, 기존 터보 엔진에서 전동식 슈퍼차저 장착 공간의 부재 문제를 해결할 수 있는 전동식 슈퍼차저 배열체를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 추가되는 전동식 슈퍼차저에 대하여 효율적인 흡기 경로를 설정할 수 있는 전동식 슈퍼차저 배열체를 제시하고자 한다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자(이하 '통상의 기술자')에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하고, 후술하는 본 발명의 특징적인 기능을 수행하기 위한, 본 발명의 특징은 다음과 같다.
본 발명의 실시예에 따른 전동식 슈퍼차저 배열체는, 베이스; 상기 베이스의 내측 상부에 장착되는 전동식 슈퍼차저; 및 상기 베이스의 내측 하부에 장착되는 에어 컨디셔닝 컨덴서를 포함한다.
본 발명의 일부 실시형태에 따른 차량은 상기 전동식 슈퍼차저 배열체를 포함하고, 상기 전동식 슈퍼차저는 차량의 프론트 엔드 모듈에 배치된다.
본 발명에 따르면, 유로 7 규제 등을 대비하여 전 영역 이론 공연비 운전을 위하여 신기 추가 공급을 할 수 있는 전동식 슈퍼차저 시스템이 적용되는 전동식 슈퍼차저 배열체가 제공된다.
본 발명에 따르면, 기존 터보 엔진에서 전동식 슈퍼차저 장착 공간의 부재 문제를 해결할 수 있는 전동식 슈퍼차저 배열체 제시한다.
본 발명에 따르면, 추가되는 전동식 슈퍼차저에 대하여 효율적인 흡기 경로를 설정할 수 있는 전동식 슈퍼차저 배열체가 제공된다.
본 발명의 효과는 전술한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 인식될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 전동식 슈퍼차저 배열체의 정면도를 도시하고,
도 2는 본 발명에 따른 전동식 슈퍼차저 배열체의 베이스를 도시하고,
도 3a는 베이스의 상부 확대도이고,
도 3b는 베이스의 하부 확대도이고,
도 4a는 베이스의 상부 확대도로서 제1 인슐레이터와 브라켓이 장착된 상태를 도시하고,
도 4b는 베이스의 하부 확대도로서 제2 인슐레이터가 장착된 상태를 도시하고,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 슈퍼차저 배열체의 사시도이고,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전동식 슈퍼차저 배열체의 사시도이고,
도 7은 본 발명에 따른 전동식 슈퍼차저 배열체가 적용된 차량의 흡기 경로를 설명하기 위한 도면이고,
도 8은 전동식 슈퍼차저의 작동을 설명하기 위한 도면이다.
발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 본 발명에서 제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소들과 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소는 제1구성요소로도 명명될 수 있다.
어떠한 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다거나 "접속되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떠한 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다거나 또는 "직접 접촉되어"있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하기 위한 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 인접하는"과 "~에 직접 인접하는"등의 표현도 마찬가지로 해석되어야 한다.
명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급되지 않는 한 복수형도 포함된다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자가 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전동식 슈퍼차저 배열체는 베이스(10), 전동식 슈퍼차저(40), 인버터(50) 및 에어 컨디셔닝 컨덴서(60)를 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 베이스(10)는 전동식 슈퍼차저(40 또는 40'), 에어 컨디셔닝 컨덴서(60), 인버터(50) 등을 장착하고 지지한다. 본 발명의 구현예에 따르면, 베이스(10)는 둘레부(11), 제1 개구(13), 제2 개구(15), 벽체(17), 상부돌기(19a) 및 하부돌기(19b)를 포함한다.
둘레부(11)는 베이스(10)의 외형을 형성한다. 둘레부(11)는 테두리 형태로 가운데가 빈 형상일 수 있다.
둘레부(11)의 내 측에는 벽체(17)에 의해 제1 개구(13) 및 제2 개구(15)가 마련되고, 제1 개구(13)와 제2 개구(15)는 베이스(10)의 폭방향을 관통하도록 형성된다. 벽체(17)는 베이스(10)의 측방향을 연장하고, 둘레부(11)의 중간 부분에서 둘레부(11)의 측방향으로 연장한다. 벽체(17)는 베이스(10)의 뒤틀림 강성을 확보할 수 있게 한다.
여기에서 제조 순서에는 제한이 없다. 둘레부(11)의 내 측은 빈 형상이고 벽체(17)를 형성함으로써 제1 개구(13) 및 제2 개구(15)가 형성되는 것으로 설명을 했으나, 둘레부(11)의 내측이 막혀있고 제1 개구(13) 및 제2 개구(15)를 형성함으로써 벽체(17)가 생기는 것으로 되어도 무방하다.
본 발명의 구현예에 따르면, 제1 개구(13) 및/또는 제2 개구(15)의 둘레와 이웃하는 벽체(17) 또는 베이스(10)에는 다른 부분보다 두께가 크게 형성되는 강화부(113)가 구비될 수 있다. 제1 개구(13) 또는 제2 개구(15)에 장착되는 장착대상의 고정을 용이하게 하고 강성 보강을 위하여 강화부(113)가 마련될 수 있다.
도 3a 및 3b에 도시된 바와 같이, 베이스(10) 또는 둘레부(11)의 양 측 표면으로부터 또는 길이방향에 대한 양 측 표면으로부터 각각 돌출하는 상부돌기(19a) 및 하부돌기(19b)가 각각 마련된다.
도 4a 및 4b를 참조하면, 베이스(10)에는 인슐레이터가 장착된다. 베이스(10)가 장착되는 장착대상과의 진동 절연을 위하여 하나 이상의 인슐레이터가 구비될 수 있다. 본 발명의 구현예에 따르면, 인슐레이터는 제1 인슐레이터(20a) 및 제2 인슐레이터(20b)를 포함한다. 제1 인슐레이터(20a)는 상부돌기(19a)에 삽입되고, 제2 인슐레이터(20b)는 하부돌기(19b)에 삽입된다. 바람직하게, 제2 인슐레이터(20b)는 둘 이상이다. 제1 인슐레이터(20a) 및 제2 인슐레이터(20b)는 같은 재질로 구성될 수 있고, 상황에 따라 다른 재질로 구성될 수도 있다.
제1 인슐레이터(20a)는 베이스(10)의 장착대상과의 연결을 위해 브라켓(30)과 연결될 수 있다. 브라켓(30)의 일 측은 제1 인슐레이터(20a)에 연결되고, 브라켓(30)의 타 측에는 보조 인슐레이터(32)가 장착될 수 있다. 보조 인슐레이터(32)는 브라켓(30)의 장착홀의 개수만큼 포함될 수 있고, 브라켓(30)의 장착홀에 각각 삽입될 수 있다. 이로 인하여 이중 절연을 가능하게 하여 진동 절연 성능을 향상시킬 수 있다.
도 5 및 6을 참조하면, 전동식 슈퍼차저(40 또는 40')는 베이스(10)에 배치되고, 베이스(10)의 상부에 배치된다. 본 발명의 구현예에 따르면, 전동식 슈퍼차저(40 또는 40')는 벽체(17)에 고정점을 구성하여 고정될 수 있다. 도 5는 인버터(도면부호 50으로 표시))와 슈퍼차저가 일체형인 경우를 도시하고, 도 6은 인버터(도면부호 50'로 표시)가 분리형인 경우를 도시한다.
에어 컨디셔닝 컨덴서(60)는 베이스(10)에 배치되고, 베이스(10)의 하부에 배치될 수 있다. 에어 컨디셔닝 컨덴서(60)는 둘레부(11)에 고정점을 구성하여 고정될 수 있다. 에어 컨디셔닝 컨덴서(60)는 수냉식으로 변경하여 베이스(10)에 장착함으로써 전체적인 방열 효율을 개선할 수 있다.
전동식 슈퍼차저(40 또는 40')에는 유입 호스(70) 및 배출 호스(80)가 연결된다. 유입 호스(70)는 압축기 배출 파이프(120)와 연결되고, 배출 호스(80)는 전동식 스로틀 제어 밸브(Electronic Throttle Control valve, 130)와 연결된다.
본 발명의 구현예에 따르면, 고전압 커넥터(90 또는 90')가 구비될 수 있다. 고전압 커넥터(90 또는 90')는 차량 후방을 향하도록 배치되어 차량 충돌 시 파손에 의한 화재 발생을 방지할 수 있게 한다.
도 7을 참조하여, 본 발명에 따른 전동식 슈퍼차저 배열체의 작동과 배치를 설명하면 아래와 같다.
본 발명의 일부 실시형태에 따른 전동식 슈퍼차저 배열체는 기존 터보엔진 차량의 SBS(Side By Side)형 공냉식 인터쿨러 공간에 배치된다. 본 발명에 따른 전동식 슈퍼차저 배열체는 베이스(10)를 통해 프론트 엔드 모듈(Front End Module)에 장착될 수 있다. 전동식 슈퍼차저 배열체는 제1 인슐레이터(20a) 및 제2 인슐레이터(20b)를 통해 프론트 엔드 모듈에 장착됨으로써 프론트 엔드 모듈과 진동 절연을 할 수 있게 해준다.
도 7에는 도시되지 않은 에어 클리너와 터보 압축기를 통과한 공기는 압축기 배출 파이프(120)를 통해 터보 압축기로부터 배출되고, 유입 호스(70)를 따라 유동한다. 전동식 슈퍼차저(40 또는 40')를 거쳐 배출 호스(80)로 배출된 공기는 전동식 스로틀 제어밸브(130)로 이동하고, 수냉식 인터쿨러(140)를 통과한 뒤 흡기 매니폴드(150)로 유동한다.
전동식 슈퍼차저는 도 8에 도시된 바와 같이, 중저속 고부하 영역에서 부족한 신기량 과급을 위한 부스팅(B) 작동을 하고, 중부하 영역에서 부하 조건에 따라 최적화된 부스팅 제어(C)로 연비 및 전력관리를 수행하며, 전동식 수퍼차저의 무부하 상태에서 터보 과급공기에 의해 회전하여 발전 재생을 수행한다(R).
본 발명에 따른 전동식 슈퍼차저 배열체는 공간 활용성을 극대화할 수 있다. 프론트 엔드 모듈에 장착 가능한 전동식 슈퍼차저 배열체는 전동식 슈퍼차저(40 또는 40') 및 수냉식 에어 컨디셔닝 컨덴서(60) 등 하이브리드 차량 엔진의 과급 및 냉각에 필요한 부품을 하나의 모듈로 구성함으로써 엔진 룸 구성을 간소화하고 프론트 엔드 모듈에 함께 구성됨으로써 인라인(in-line) 조립 부품 수 감소에 따라 조립을 용이하게 한다.
또한, 본 발명에 따르면, 전동식 슈퍼차저가 엔진과 매우 근접한 프론트 엔드 모듈에 구성됨으로써 차량의 타 부위에 설치되는 경우 대비 흡기 경로가 단축되어 경로에 의한 유동 손실을 최소화할 수 있다. 또한, 흡기 경로의 단축은 흡기 체적 감소로 인한 흡기 밀도 향상에 의한 성능 개선 효과와 함께 응답성 개선 효과가 예상된다.
또한, 하이브리드 차량 엔진에 전동식 슈퍼차저를 적용함으로써 성능 향상과 연비 개선이 가능하다. 밀러 사이클 대응을 위한 고용량 터보 사용에 따른 저속 성능 저하 문제가 개선되고, 터보 과급 및 전동식 슈퍼차저 과급을 통한 전속 전부하 토크 개선으로 최대 토크가 개선될 수 있다. 또한, 전동식 슈퍼차저의 빠른 반응속도로 인해서 응답성이 개선될 수 있다. 연비 측면에서는 전부하 연비 및 부분부하 연비 모두 향상될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
10: 베이스 11: 둘레부
13: 제1 개구 15: 제2 개구
17: 벽체 19a: 상부돌기
19b: 하부돌기 20a: 제1 인슐레이터
20b: 제2 인슐레이터 30: 브라켓
32: 보조 인슐레이터 40 40': 전동식 슈퍼차저
50, 50': 인버터 60: 에어 컨디셔닝 컨덴서
70: 유입 호스 80: 배출 호스
90, 90': 커넥터 113: 강화부
120: 압축기 배출 파이프 130: 전동식 스로틀 제어밸브
140: 수냉식 인터쿨러 150: 흡기 매니폴드

Claims (12)

  1. 베이스;
    상기 베이스의 내측 상부에 장착되는 전동식 슈퍼차저; 및
    상기 베이스의 내측 하부에 장착되는 에어 컨디셔닝 컨덴서;
    를 포함하는 것인 전동식 슈퍼차저 배열체.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 베이스는,
    둘레부; 및
    상기 둘레부의 내측에서 중심부에 배치되는 벽체;
    를 포함하는 것인 전동식 슈퍼차저 배열체.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 베이스는,
    상기 벽체를 사이에 두고 양 측에 개방 형성되는 제1 개구 및 제2 개구를 포함하는 것인 전동식 슈퍼차저 배열체.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 제1 개구 및 제2 개구 중 적어도 하나의 둘레의 베이스는 베이스의 다른 부분의 두께보다 더 크게 구성되는 강화부를 포함하는 것인 전동식 슈퍼차저 배열체.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 베이스의 상부에는 표면으로부터 돌출하는 상부돌기가 마련되는 것인 전동식 슈퍼차저 배열체.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 상부돌기에 결합되는 제1 인슐레이터를 포함하는 것인 전동식 슈퍼차저 배열체.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 제1 인슐레이터에 결합되는 브라켓을 더 포함하고, 상기 브라켓은 장착대상과의 연결을 위한 둘 이상의 보조 인슐레이터를 포함하는 것인 전동식 슈퍼차저 배열체.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 베이스의 하부에는 서로 일정 간격 이격하여 표면으로부터 돌출하는 둘 이상의 하부돌기가 마련되는 것인 전동식 슈퍼차저 배열체.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 전동식 슈퍼차저에는 외부로부터 공기가 유입되도록 구성되는 유입 호스 및 전동식 슈퍼차저를 통과한 공기가 배출되도록 구성되는 배출 호스가 연결되는 것인 전동식 슈퍼차저 배열체.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 에어 컨디셔닝 컨덴서는 수냉식인 것인 전동식 슈퍼차저 배열체.
  11. 차량의 프론트 엔드 모듈에 장착되는 청구항 1에 따른 전동식 슈퍼차저 배열체를 포함하는 것인 차량.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 전동식 슈퍼차저 배열체에 배치되는 고전압 커넥터를 더 포함하고, 상기 고전압 커넥터는 차량의 후방을 향하도록 전동식 슈퍼차저 배열체에 구비되는 것인 차량.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200056227A (ko) 2018-11-14 2020-05-22 현대자동차주식회사 슈퍼차저를 가진 엔진시스템 및 이를 포함한 하이브리드 차량의 제어방법

Patent Citations (1)

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KR20200056227A (ko) 2018-11-14 2020-05-22 현대자동차주식회사 슈퍼차저를 가진 엔진시스템 및 이를 포함한 하이브리드 차량의 제어방법

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