KR20180032377A - Engine system for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 자동차의 엔진 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 진동 및 소음이 저감된 자동차의 엔진 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
일반적으로, 내연기관은 연소실에서 혼합기가 연소되고, 이 연소열에 의해발생되는 에너지로 작동되는 기관이다. 이러한 내연기관으로는 엔진의 출력을 증대시키고 소음과 진동을 줄이기 위해 복수개의 실린더가 구비된 다실린더 엔진이 주로 사용된다.Generally, an internal combustion engine is an engine in which a mixer is combusted in a combustion chamber and is operated by energy generated by the combustion heat. Such an internal combustion engine is mainly a multi-cylinder engine having a plurality of cylinders for increasing the output of the engine and reducing noise and vibration.
최근에는 에너지 효율 및 친환경성을 고려하여 동력원으로서 구동모터와 엔진을 포함하는 하이브리드 자동차의 연구 및 개발이 활발히 진행되고 있다.Recently, in consideration of energy efficiency and environment friendliness, research and development of a hybrid vehicle including a driving motor and an engine as a power source is actively under way.
이러한 하이브리드 자동차는 구동모터 및 엔진이 적어도 하나 이상의 유성기어세트 및 다수의 마찰부재와 연결되어 하이브리드 자동차의 파워트레인이 구성된다. 이러한 구동모터는 배터리로부터 전원을 전달받아 작동되고, 구동모터 및 엔진의 선택적인 작동에 의해 구동축(drive shaft)이 회전된다.In such a hybrid vehicle, a drive motor and an engine are connected to at least one or more planetary gear sets and a plurality of friction members to constitute a powertrain of the hybrid vehicle. The drive motor is operated by receiving power from the battery, and the drive shaft is rotated by the selective operation of the drive motor and the engine.
한편, 일반적인 자동차의 엔진과 비교하여 부하가 적은 하이브리드 자동차의 엔진으로는 연비 및 엔진 레이아웃을 향상시키기 위한 2기통 엔진이 적용되는 것이 효율적일 수 있다.On the other hand, it is effective to apply a two-cylinder engine for enhancing fuel economy and engine layout as an engine of a hybrid vehicle having a smaller load compared to a general automobile engine.
하지만, 2기통 엔진은 더 많은 실린더를 갖는 엔진과 비교하여 진동 및 소음이 심하기 때문에 승차감이 현저하게 저하될 수 있다.However, since the two-cylinder engine has a larger vibration and noise than an engine having a larger number of cylinders, the ride feeling may be significantly lowered.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 진동 및 소음을 저감시키면서도 연비를 향상시킬 수 있는 자동차의 엔진 시스템을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide an engine system of an automobile which can reduce vibration and noise while improving fuel economy.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 자동차의 엔진 시스템은, 실린더 내에서 왕복 운동하는 피스톤의 직선운동을 커넥팅 로드에 의해 크랭크 축의 회전운동으로 변환시키는 엔진; 상기 엔진의 시동을 보조하는 스타터 및 상기 엔진의 회전력으로 전력을 생성하는 제너레이터로서 기능하는 밸런스 장치; 및 상기 밸런스 장치를 제어하는 제어기;를 포함할 수 있다.To achieve these and other advantages and in accordance with the purpose of the present invention, as embodied and broadly described herein, there is provided an engine system for an automobile including an engine for converting a linear motion of a reciprocating piston in a cylinder into a rotational motion of a crankshaft by a connecting rod; A balancing device functioning as a starter for assisting the starting of the engine and a generator for generating electric power by the rotational force of the engine; And a controller for controlling the balance device.
상기 밸런스 장치는, 전자석이 구비되는 고정자; 상기 고정자 내에서 수직왕복 운동 가능하도록 상기 고정자에 수직으로 삽입되고, 영구자석이 구비되는 작동로드; 및 상기 작동로드의 하단과 연결되도록 상기 크랭크 축에서 회전중심과 편심되게 형성되는 연결부;를 포함할 수 있다.The balance device includes: a stator having an electromagnet; A working rod vertically inserted into the stator so as to be vertically reciprocable within the stator and having a permanent magnet; And a connecting portion formed eccentrically with the center of rotation of the crankshaft so as to be connected to the lower end of the operating rod.
상기 제어기는 상기 고정자의 전자석에 선택적으로 전원을 공급하여 전자석에 대한 영구자석의 반응에 따라 상기 작동로드가 상기 크랭크 축의 회전에 대한 역위상 토크를 상기 연결부에 가하도록 제어할 수 있다.The controller may selectively supply power to the electromagnet of the stator to control the actuation rod to apply a reverse phase torque to the rotation of the crankshaft to the connection in response to the reaction of the permanent magnet to the electromagnet.
상기 엔진은 두 개의 실린더를 구비한 2기통 엔진일 수 있다.The engine may be a two-cylinder engine having two cylinders.
상기 고정자는 상기 엔진의 두 개의 실린더의 사이에 구비될 수 있다.The stator may be provided between two cylinders of the engine.
상기 밸런스 장치는 상기 엔진의 시동 시에 상기 크랭크 축을 회전시켜 상기 엔진의 시동을 보조할 수 있다.The balance device can assist the starting of the engine by rotating the crankshaft at the start of the engine.
상기 밸런스 장치는 상기 엔진의 제동 시에 상기 엔진의 회전력을 전력으로 변환하면서 상기 엔진의 제동을 보조할 수 있다.The balance device can assist the braking of the engine while converting the rotational force of the engine to electric power at the time of braking the engine.
상기 자동차의 엔진 시스템이 동력원으로서 상기 엔진 및 구동모터를 사용하는 하이브리드 자동차에 적용되는 경우, 상기 밸런스 장치로부터 발생된 전력은 상기 밸런스 장치 및 상기 구동모터에 전원을 공급하는 배터리를 충전하는 데에 사용될 수 있다.When the engine system of the automobile is applied to a hybrid vehicle using the engine and the drive motor as a power source, the electric power generated from the balance device is used for charging the balance device and the battery supplying power to the drive motor .
상기 밸런스 장치는 상기 구동모터를 동력원으로 하는 주행모드에서도 전력을 생성할 수 있다.The balance device can generate electric power even in a traveling mode using the driving motor as a power source.
상기 고정자의 전자석은 2열로 배열될 수 있다.The electromagnets of the stator may be arranged in two rows.
상기 작동로드는 상기 2열로 배열된 전자석의 사이 공간을 통하여 상기 고정자에 삽입될 수 있다.The operating rod may be inserted into the stator through the space between the two rows of electromagnets.
상기 전자석은 복수개가 상기 실린더의 상하방향을 따라 수직으로 배열되고, 상기 영구자석은 복수개가 수직으로 배열될 수 있다.A plurality of the electromagnets may be vertically arranged along the vertical direction of the cylinder, and a plurality of the permanent magnets may be vertically arranged.
상기 작동로드의 영구자석은 N극과 S극이 번갈아 배치되고, 상기 고정자의 전자석이 이웃하는 전자석의 극과 서로 다르도록 N극과 S극이 번갈아 전환되면서 상기 작동로드는 상기 고정자 내에서 수직왕복 운동할 수 있다.The operating rod is alternately arranged in the stator so that the N pole and the S pole are alternately switched so that the N pole and S pole are alternately arranged and the electromagnet of the stator is different from the pole of the neighboring electromagnet, You can exercise.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 2기통 엔진 및 밸런스 장치가 적용됨에 따라 연비가 향상될 수 있다.As described above, according to the embodiment of the present invention, the fuel economy can be improved by applying the two-cylinder engine and the balance device.
또한, 밸런스 장치가 선택적으로 크랭크 축에 대한 역위상 토크를 발생시킴으로써, 엔진의 진동 및 소음을 저감시킬 수 있다.Further, the balance device selectively generates the anti-phase torque to the crankshaft, thereby reducing vibration and noise of the engine.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자동차의 엔진 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자동차의 엔진 시스템에서 밸런스 장치의 작동을 보여주는 작동도이다.1 is a configuration diagram of an engine system of an automobile according to an embodiment of the present invention.
2 is an operation diagram showing the operation of a balance device in an engine system of an automobile according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자동차의 엔진 시스템의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자동차의 엔진 시스템에서 밸런스 장치의 작동을 보여주는 작동도이다.FIG. 1 is a configuration diagram of an engine system of an automobile according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an operational diagram illustrating operation of a balance system in an engine system of an automobile according to an embodiment of the present invention.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 자동차의 엔진 시스템은 엔진(1), 밸런스 장치(10), 및 제어기(20)를 포함한다.As shown in Figs. 1 and 2, an engine system of an automobile according to an embodiment of the present invention includes an
상기 엔진(1)은 실린더(3) 내에서 왕복 운동하는 피스톤(5)의 직선운동을 커넥팅 로드(7)에 의해 크랭크 축(9)의 회전운동으로 변환시키는 2기통 엔진(1)일 수 있으며, 이러한 운동의 변환을 구현하기 위해 상기 커넥팅 로드(7)는 상기 크랭크 축(9)의 회전중심과 편심되게 배치된 크랭크 핀(9a)에 연결되고, 상기 크랭크 축(9)은 베어링(9b)에 의해 원활하게 회전된다. 상기 엔진(1)의 구성은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하, 당업자)에게 자명하므로 더 이상의 자세한 설명은 생략하기로 한다.The
상기 밸런스 장치(10)는 상기 엔진(1)의 시동 시에 상기 크랭크 축(9)을 회전시켜 상기 엔진(1)의 시동을 보조하며, 상기 엔진(1)의 제동 시에 상기 엔진(1)의 회전력을 전력으로 변환하면서 상기 엔진(1)의 제동을 보조한다. 즉, 상기 밸런스 장치(10)는 스타터(starter) 및 제너레이터(generater)로서 기능한다. 여기서, 상기 밸런스 장치(10)로부터 발생된 전력은 상기 밸런스 장치(10) 및 자동차의 다양한 전자장치에 전원을 공급하는 배터리(도시하지 않음)를 충전하는 데에 사용된다. 특히, 상기 밸런스 장치(10)는 하이브리드 자동차에 적용되어 구동모터(40)를 동력원으로 하는 주행모드에서도 전력을 생성하여 상기 밸런스 장치(10) 및 구동모터(40)에 전원을 공급하는 배터리(45)를 충전한다.The
상기 밸런스 장치(10)는 고정자(13), 작동로드(15), 및 연결부(11)를 포함한다.The
상기 고정자(13)는 상기 엔진(1)의 실린더(3)와 실린더(3)의 사이에 구비된다. 또한, 상기 고정자(13)에는 수직으로 배열된 복수개의 전자석(14)이 구비된다. 나아가, 상기 고정자(13)는 상기 전자석(14)이 2열로 배열되도록 형성된다.The
상기 작동로드(15)는 상기 2열로 배열된 전자석(14)의 사이 공간을 통하여 상기 고정자(13)에 삽입된다. 또한, 상기 작동로드(15)에는 수직으로 배열된 복수개의 영구자석(16)이 구비된다. 여기서, 상기 작동로드(15)의 영구자석(16)은 N극과 S극이 번갈아 배치될 수 있으며. 상기 고정자(13)의 전자석(14)이 이웃하는 전자석(14)의 극과 서로 다르도록 N극과 S극이 번갈아 전환되면서 상기 작동로드(15)는 상기 고정자(13) 내에서 수직왕복 운동한다.The
도 2(a)는 상기 작동로드(15)가 수직 하강한 상태를 보여주고, 도 2 (b)는 상기 작동로드(15)가 수직 상승한 상태를 보여준다.FIG. 2 (a) shows a state in which the
상기 연결부(11)는 상기 크랭크 축(9)에 형성된다. 또한, 상기 연결부(11)는 상기 크랭크 축(9)의 회전중심과 편심되게 배치된 축 형상으로 형성된다. 나아가, 상기 작동로드(15)의 하단은 상기 연결부(11)에 연결된다. 즉, 상기 작동로드(15)와 상기 연결부(11)의 연결은 상기 커넥팅 로드(7)와 상기 크랭크 핀(9a)의 연결과 유사하다. 따라서, 상기 작동로드(15)는 왕복운동에 의해 상기 크랭크 축(9)에 토크를 전달할 수 있다.The connecting portion (11) is formed on the crankshaft (9). The connecting
상기 제어기(20)는 상기 밸런스 장치(10)를 제어한다. 또한, 상기 제어기(20)는 상기 구동모터(40)를 포함하는 자동차의 전자장치들의 제어를 총괄하는 통상적인 전자제어유닛(ECU: electronic control unit)일 수 있다. 상기 제어기(20)는 상기 엔진(1)의 구동 시에 상기 밸런스 장치(10)가 상기 엔진(1)의 소음 및 진동을 저감시키기 위한 토크를 선택적으로 발생시키도록 상기 밸런스 장치(10)를 제어한다. 자세히 설명하면, 상기 제어기(20)의 제어에 따라 상기 밸런스 장치(10)는 상기 크랭크 축(9)의 회전에 대한 역위상 토크를 발생시킨다. 즉, 상기 제어기(20)가 상기 배터리(45)로부터 상기 밸런스 장치(10)에 공급된 전원을 이용하여 상기 전자석(14)의 N극과 S극이 번갈아 전환되도록 제어하면, 상기 작동로드(15)는 왕복운동에 의해 상기 크랭크 축(9)에 역위상 토크를 전달하여 상기 크랭크 축(9)의 진동 및 그에 따른 소음이 저감된다.The controller (20) controls the balance device (10). In addition, the
도 1에는 변속기(50) 및 종감속 장치(60)를 거쳐 휠(70)을 회전시키는 구동력을 상기 구동모터(40)로부터 전달받거나 클러치(30)의 선택적인 작동에 따라 상기 크랭크 축(9)으로부터 전달받는 하이브리드 자동차의 구성이 도시되었으나, 본 발명의 실시예에 따른 자동차의 엔진 시스템의 적용은 이에 한정되지 않는다. 다만, 본 발명의 실시예에 따른 자동차의 엔진 시스템이 2기통 엔진(1)을 구비한 하이브리드 자동차에 적용되는 경우에 그 효과가 극대화될 수 있다.1 shows a structure in which a drive force for rotating the
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 2기통 엔진(1) 및 밸런스 장치(10)가 적용됨에 따라 연비가 향상될 수 있다. 또한, 밸런스 장치(10)가 선택적으로 크랭크 축(9)에 대한 역위상 토크를 발생시킴으로써, 엔진(1)의 진동 및 소음을 저감시킬 수 있다.As described above, according to the embodiment of the present invention, the fuel economy can be improved by the application of the two-
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.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, And all changes to the scope that are deemed to be valid.
1: 엔진
3: 실린더
5: 피스톤
7: 커넥팅 로드
9: 크랭크 축
9a: 크랭크 핀
9b: 베어링
10: 밸런스 장치
11: 연결부
13: 고정자
14: 전자석
15: 작동로드
16: 영구자석1: engine 3: cylinder
5: piston 7: connecting rod
9:
9b: Bearing 10: Balance device
11: connecting portion 13: stator
14: electromagnet 15: working rod
16: permanent magnet
Claims (11)
상기 엔진의 시동을 보조하는 스타터 및 상기 엔진의 회전력으로 전력을 생성하는 제너레이터로서 기능하는 밸런스 장치; 및
상기 밸런스 장치를 제어하는 제어기;
를 포함하되,
상기 밸런스 장치는,
전자석이 구비되는 고정자;
상기 고정자 내에서 수직왕복 운동 가능하도록 상기 고정자에 수직으로 삽입되고, 영구자석이 구비되는 작동로드;
및
상기 작동로드의 하단과 연결되도록 상기 크랭크 축에서 회전중심과 편심되게 형성되는 연결부;
를 포함하고,
상기 제어기는 상기 고정자의 전자석에 선택적으로 전원을 공급하여 전자석에 대한 영구자석의 반응에 따라 상기 작동로드가 상기 크랭크 축의 회전에 대한 역위상 토크를 상기 연결부에 가하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 자동차의 엔진 시스템.An engine for converting a linear motion of a reciprocating piston in a cylinder into a rotational motion of a crankshaft by a connecting rod;
A balancing device functioning as a starter for assisting the starting of the engine and a generator for generating electric power by the rotational force of the engine; And
A controller for controlling the balance device;
, ≪ / RTI &
The balance device includes:
A stator having an electromagnet;
A working rod vertically inserted into the stator so as to be vertically reciprocable within the stator and having a permanent magnet;
And
A connection portion formed eccentrically with the rotation center of the crankshaft so as to be connected to the lower end of the operation rod;
Lt; / RTI >
Wherein the controller selectively supplies power to the electromagnet of the stator to control the operating rod to apply a reverse phase torque for rotation of the crankshaft to the connecting portion in accordance with a response of the permanent magnet to the electromagnet Engine system.
상기 엔진은 두 개의 실린더를 구비한 2기통 엔진인 것을 특징으로 하는 자동차의 엔진 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the engine is a two-cylinder engine having two cylinders.
상기 고정자는 상기 엔진의 두 개의 실린더의 사이에 구비되는 것을 특징으로 하는 자동차의 엔진 시스템.3. The method of claim 2,
Wherein the stator is provided between two cylinders of the engine.
상기 밸런스 장치는 상기 엔진의 시동 시에 상기 크랭크 축을 회전시켜 상기 엔진의 시동을 보조하는 것을 특징으로 하는 자동차의 엔진 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the balance device supports the starting of the engine by rotating the crankshaft at the start of the engine.
상기 밸런스 장치는 상기 엔진의 제동 시에 상기 엔진의 회전력을 전력으로 변환하면서 상기 엔진의 제동을 보조하는 것을 특징으로 하는 자동차의 엔진 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the balance device assists the braking of the engine while converting the rotational force of the engine to electric power when the engine is braked.
동력원으로서 상기 엔진 및 구동모터를 사용하는 하이브리드 자동차에 적용되는 경우,
상기 밸런스 장치로부터 발생된 전력은 상기 밸런스 장치 및 상기 구동모터에 전원을 공급하는 배터리를 충전하는 데에 사용되는 것을 특징으로 하는 자동차의 엔진 시스템.The method according to claim 1,
When applied to a hybrid vehicle using the engine and the drive motor as a power source,
And the electric power generated from the balance device is used for charging the balance device and a battery that supplies power to the drive motor.
상기 밸런스 장치는 상기 구동모터를 동력원으로 하는 주행모드에서도 전력을 생성하는 것을 특징으로 하는 자동차의 엔진 시스템.The method according to claim 6,
Wherein the balance device generates power even in a traveling mode using the driving motor as a power source.
상기 고정자의 전자석은 2열로 배열되는 것을 특징으로 하는 자동차의 엔진 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the electromagnets of the stator are arranged in two rows.
상기 작동로드는 상기 2열로 배열된 전자석의 사이 공간을 통하여 상기 고정자에 삽입되는 것을 특징으로 하는 자동차의 엔진 시스템.9. The method of claim 8,
Wherein the operating rod is inserted into the stator through the space between the electromagnets arranged in the two rows.
상기 전자석은 복수개가 상기 실린더의 상하방향을 따라 수직으로 배열되고, 상기 영구자석은 복수개가 수직으로 배열되는 것을 특징으로 하는 자동차의 엔진 시스템.The method according to claim 1,
Wherein a plurality of the electromagnets are vertically arranged along the vertical direction of the cylinder, and a plurality of the permanent magnets are vertically arranged.
상기 작동로드의 영구자석은 N극과 S극이 번갈아 배치되고,
상기 고정자의 전자석이 이웃하는 전자석의 극과 서로 다르도록 N극과 S극이 번갈아 전환되면서 상기 작동로드는 상기 고정자 내에서 수직왕복 운동하는 것을 특징으로 하는 자동차의 엔진 시스템.11. The method of claim 10,
The permanent magnets of the operating rod are alternately arranged in the N pole and the S pole,
Wherein the operating rod is vertically reciprocated in the stator while the N pole and the S pole are alternately switched so that the electromagnet of the stator is different from the pole of the neighboring electromagnet.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020160121503A KR20180032377A (en) | 2016-09-22 | 2016-09-22 | Engine system for vehicle |
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Family Applications (1)
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Country | Link |
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KR (1) | KR20180032377A (en) |
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2016
- 2016-09-22 KR KR1020160121503A patent/KR20180032377A/en not_active Application Discontinuation
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