KR100250280B1 - Apparatus for compensating of intake air at low speed for turbo charger - Google Patents

Apparatus for compensating of intake air at low speed for turbo charger Download PDF

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Abstract

PURPOSE: A system for compensating for intake air at a low speed of a vehicle is provided to increase output of an engine in a low speed driving and to reduce noxious exhaust gas. CONSTITUTION: An intake air compensating apparatus comprises: an intake pipe including an air cleaner(11); a turbocharger compressor(17) compressing external air flowing into the intake pipe; an intake manifold(7) connected with the turbocharger compressor to suck external air; an engine(1); an exhaust manifold(9) discharging combustion gas; a turbocharger turbine(15) connected with the exhaust manifold to compress air flowing into the air cleaner; an exhaust pipe discharging exhaust gas discharged via the turbocharger turbine; an air compressor(19) compressing external air; an air tank(21) connected with the air compressor to store the air compressed by the air compressor; and a valve(23) connected with the air compressor and the turbocharger compressor to selectively guide the compressed air of the air compressor to the intake manifold depending on pressure of the turbocharger compressor. With a low engine rpm, pressure of the turbocharger compressor falls and pressure of an air chamber of the air valve falls. Then, a communication port of the air compressor is communicated with a communication port of the intake manifold. Thus, the compressed air is guided into a combustion chamber of the engine through the intake manifold. Thereby, air of sufficient amount is guided into the combustion chamber. Further, efficiency of the engine is improved and of exhaust gas is reduced.

Description

자동차용 터보 차저 엔진의 저속시 흡기 보상장치Low speed intake compensation device for automotive turbocharger engine

본 발명은 자동차용 터보 차저 엔진의 저속시 흡기 보상장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 저속구동시에 인 매니폴드 측에 압축 공기를 인입시켜 엔진의 효율을 증대시키는 자동차용 터보 차저 엔진의 저속시 흡기 보상장치에 관한 것이다.The present invention relates to a low-speed intake compensation device for a turbocharger engine for cars, and more particularly, to low-speed intake of a turbocharger vehicle for increasing the efficiency of the engine by introducing compressed air to the in-manifold side during low-speed driving It relates to a compensation device.

일반적으로 자동차용 터보 차저는 디이젤 엔진 등의 일측에 장착되어 흡기 효율을 증대시키기 위하여 배기가스에 의하여 회전하는 터어빈과, 실린더에 공기를 압송하는 블로어가 하나의 샤프트에 회전자로 결합되어 이것이 터어빈 케이스 블로어 케이스 및 베어링 케이스 안에 들어 있는 구조로 이루어지고 있다.In general, a turbocharger for a vehicle is mounted on one side of a diesel engine and the like, and a turbine that rotates by exhaust gas to increase intake efficiency, and a blower that delivers air to the cylinder are coupled to the rotor by a rotor, which is a turbine case. It consists of the structure inside the blower case and the bearing case.

이러한 터보 차저는 엔진의 배기가스가 배기 매니폴드에서 터어빈 케이스로 들어가 터어빈을 고속 회전시킨다. 이때 터어빈과 같은 축에 부착되어 있는 블로어도 동시에 고속 회전하여 블로어 케이스의 공기 흡입구에서 공기를 빨아들인다. 흡입된 공기는 가압 및 가속되나 디퓨저를 지나는 사이에 속도가 떨어져 속도 에너지가 압력으로 바뀌어 블로어 케이스의 출구에서 흡기 매니폴드로 가압 공기가 되어 압송된다. 따라서 엔진의 흡기시에 외부의 공기를 엔진의 연소실 내로 충분하게 공급시켜 엔진이 원활하게 작동하도록 하고 있다.This turbocharger allows engine exhaust to enter the turbine case from the exhaust manifold to rotate the turbine at high speed. At this time, the blower attached to the same shaft as the turbine rotates at a high speed at the same time to suck air from the air inlet of the blower case. The sucked air is pressurized and accelerated, but the velocity drops through the diffuser and the velocity energy is changed to pressure, which is pressurized air from the outlet of the blower case to the intake manifold. Therefore, when the engine intakes, the outside air is sufficiently supplied into the combustion chamber of the engine so that the engine operates smoothly.

상기한 종래의 자동차용 터보 차저 엔진은, 저속 구동시에 외부 공기 흡입량이 부족하여 엔진의 출력이 감소되며, 불완전 연소로 인하여 유해 배기 가스가 증대되는 문제점이 있게 된다.The conventional turbocharger engine for automobiles has a problem in that the output of the engine is reduced due to insufficient external air intake at low speed driving, and the harmful exhaust gas is increased due to incomplete combustion.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 저속 구동시 엔진의 출력을 증대시키고, 유해 배기가스를 감소시키는 자동차용 터보 차저 엔진의 저속시 흡기 보상장치를 제공하는 데 있다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and an object of the present invention is to increase the output of the engine during low speed driving, and to reduce the harmful exhaust gas of the vehicle turbocharger engine for low speed intake compensation device To provide.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 외부의 공기를 흡입하는 그 내부에 포함되어 있는 불순물을 제거하는 에어 클리너를 포함하는 흡기 파이프와, 상기한 흡기 파이프로 인입된 외부 공기를 압축하는 터보 차저 컴프레셔와, 상기한 터보 차저 컴프레셔와 연결되어 압축된 외부공기를 인입시키는 흡기 매니폴드와, 상기한 흡기 매니폴드를 통하여 인입된 압축공기를 더욱 압축하여 연료와 함께 연소시켜 구동력을 발생하는 엔진과, 상기한 엔진에서 연소된 연소가스를 배출하는 배기 매니폴드와, 상기한 배기 매니폴드와 연결되어 배출가스의 압력으로 회전이 이루어져 에어 클리너로 인입되는 공기를 압축하기 위한 터보 차저 터빈과, 상기한 터보 차저 터빈을 통하여 배출되는 배기가스의 배출이 이루어지는 배기 파이프를 포함하며, 상기한 엔진의 구동력으로 작동되며 차량의 일측에 설치되어 외부의 공기를 인입하여 압축하는 에어 컴프레셔와, 상기한 에어 컴프레셔와 관로로 일측이 연결되고 에어 컴프레셔에서 압축된 공기를 저장하는 에어 탱크와, 상기한 에어 컴프레셔 및 터보 차저 컴프레셔와 관로로 연결되어 터보 차저 컴프레셔의 압력에 따라 에어 컴프레셔의 압축공기를 흡기 매니폴드에 선택적으로 인입시키도록 역시 관로로 연결되는 밸브로 이루어지는 자동차용 터보 차저 엔진의 저속시 흡기 보상장치를 제공한다.In order to achieve the above object of the present invention, an intake pipe including an air cleaner for removing impurities contained therein for sucking outside air, and a turbocharger for compressing outside air introduced into the intake pipe. A compressor, an intake manifold connected to the turbocharger compressor for introducing compressed external air, an engine for further compressing compressed air introduced through the intake manifold to burn with fuel to generate driving force; An exhaust manifold for discharging combustion gas combusted by the engine, a turbocharger turbine which is connected to the exhaust manifold and rotates at the pressure of the exhaust gas to compress air introduced into the air cleaner, and the turbo An exhaust pipe through which exhaust gas discharged through the charger turbine is discharged; An air compressor installed at one side of the vehicle and installed at one side of the vehicle to inject and compress the outside air, an air tank connected at one side to the air compressor and a conduit and storing compressed air in the air compressor, and the above air Low-speed intake compensation for automotive turbocharger engines, which are connected to the compressor and turbocharger compressors by pipelines, and valves also connected by pipelines to selectively introduce compressed air from the air compressors into the intake manifold according to the pressure of the turbocharger compressor. Provide the device.

제1도는 본 발명에 따른 실시예를 도시한 터보 차저 엔진의 저속시 흡기 보상장치를 도시한 구성도.1 is a block diagram showing a low-speed intake compensation device of the turbocharger engine showing an embodiment according to the present invention.

제2도는 제1도의 주요부인 흡기 보상밸브를 도시한 단면도이다.2 is a cross-sectional view showing an intake compensation valve as a main part of FIG.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

제1도는 본 발명에 따른 구성도로서, 구동력을 발생시키는 엔진(1)과, 상기한 엔진(1)의 일측에 장착되어 흡기시에 엔진의 연소실내로 외부의 공기를 충분하게 공급하여 엔진의 효율을 증대시키기 위한 터보 차저(3)를 도시하고 있다.1 is a configuration diagram according to the present invention, the engine 1 for generating a driving force, and is mounted on one side of the engine (1) described above to supply sufficient outside air into the combustion chamber of the engine at the time of intake of the engine The turbocharger 3 for increasing the efficiency is shown.

그리고 상기한 엔진(1)에 의하여 별도로 구동되는 공기 압축 및 저장수단(5)을 도시하고 있다.In addition, the air compression and storage means 5 separately driven by the engine 1 is shown.

상기한 엔진(1)은 엔진(1)의 일측에 흡기 및 배기 매니폴드(7)(9)가 배치되고 상기한 흡기 매니폴드(7)는 외부의 공기를 인입하기 위한 에어 클리너(11)와 연결되고 있다. 그리고 상기한 배기 매니폴드(9)는 배기 파이프(13)와 연결되어 엔진(1)의 연소실에서 연소된 배기가스를 외부로 방출할 수 있는 구조로 이루어지고 있다.The engine 1 has an intake and exhaust manifold (7) (9) is disposed on one side of the engine (1) and the intake manifold (7) is an air cleaner (11) for introducing external air and It is connected. In addition, the exhaust manifold 9 is connected to the exhaust pipe 13 and has a structure capable of discharging the exhaust gas combusted in the combustion chamber of the engine 1 to the outside.

상기한 터보 차저(3)는 배기 매니폴드(9)와 연결되어 배기 매니폴드(9)를 통하여 배출되는 배기 가스에 의하여 회전하는 터보 차저 터어빈(15)과, 상기한 터보 차저 터어빈(15)과 축으로 연결되어 터보 차저 터어빈(15)의 회전에 따라 역시 회전이 이루어져 에어 클리너(11)로 인입되는 외부공기를 압축하여 흡기매니폴드(7)로 공급하는 터보 차저 컴프레셔(17)로 이루어지고 있다. 그리고 공기 압축 및 저장수단(5)은 엔진(1)에 의하여 구동되며 외부의 공기를 압축하는 에어 컴프레셔(19)와, 상기한 에어 컴프레셔(19)에 의하여 압축된 압축공기를 저장하기 위하여 관로로 연결되는 에어탱크(21)로 이루어지고 있다.The turbocharger 3 is connected to the exhaust manifold 9, and the turbocharger turbine 15 rotates by the exhaust gas discharged through the exhaust manifold 9, and the turbocharger turbine 15 described above. It is connected to the shaft and is rotated in accordance with the rotation of the turbocharger turbine (15) is composed of a turbocharger compressor (17) for supplying to the intake manifold (7) to compress the external air introduced into the air cleaner (11). . And the air compression and storage means (5) is driven by the engine (1) and the air compressor (19) for compressing the outside air, and the compressed air compressed by the air compressor (19) It consists of the air tank 21 to be connected.

그리고 상기한 에어 컴프레셔(19)는 에어 클리너(11)와 관로로 연결되어 외부의 공기를 인입할 수 있게 구성된다.In addition, the air compressor 19 is connected to the air cleaner 11 in a conduit is configured to draw the outside air.

엔진의 저속구간에서 에어 컴프레셔(19)의 압축공기를 흡기 매니폴드(7)로 인입시키기 위한 에어 밸브(23)가 에어 컴프레셔(19)와 연결되고, 에어 컴프레셔(19)의 압축공기를 흡기 매니폴드(7)로 인입시키기 위하여 흡기 매니폴드(7)와 관로로 연결되는 구조로 이루어지고 있다. 그리고 상기한 에어 밸브(23)는 터보 차저 컴프레셔(17)와 관로로 연결되는 구조로 이루어지고 있다.An air valve 23 for introducing compressed air of the air compressor 19 into the intake manifold 7 in the low speed section of the engine is connected to the air compressor 19, and the compressed air of the air compressor 19 is intake manifold. In order to draw into the fold 7, the intake manifold 7 is connected to the pipeline. In addition, the air valve 23 has a structure in which the turbocharger compressor 17 is connected to the pipeline.

제2도는 본 발명에 따른 실시예를 도시한 주요부의 단면도로서, 에어밸브(23)를 도시하고 있다. 상기한 에어 밸브(23)는 외관을 이루며 에어 컴프레셔(19), 터보 차저 컴프레셔(17), 흡기 매니폴드(7)와 연결되는 공기 유통구(31)(33)(35)가 설치되며 터보 차저 컴프레셔(17)와 연결되도록 에어쳄버(37)가 형성되는 케이스(39)와; 상기한 에어쳄버(37)의 내측에 터보 차저 컴프레셔(17)의 압력에 의하여 슬라이드 이동되며 에어 컴프레셔(19)와 흡기 매니폴드(7)를 연결하는 공기유통구(31)(35)를 선택적으로 개방하는 피스톤(41)과; 상기한 피스톤(41)의 일측에는 터보 차저 컴프레셔(17)의 압력이 피스톤(41)에 작용할 때 이에 대응하는 탄성력이 작용하도록 개재되는 탄성부재(43)로 이루어지고 있다.2 is a cross-sectional view of an essential part showing an embodiment according to the present invention, showing an air valve 23. The air valve 23 has an external appearance and is provided with air outlets 31, 33, 35 connected to an air compressor 19, a turbocharger compressor 17, and an intake manifold 7, and a turbocharger. A case 39 in which an air chamber 37 is formed to be connected to the compressor 17; The air flow ports 31 and 35 which are slidably moved by the pressure of the turbocharger compressor 17 inside the air chamber 37 and connect the air compressor 19 and the intake manifold 7 are selectively provided. A piston 41 for opening; One side of the piston 41 is formed of an elastic member 43 interposed so that the elastic force corresponding to the pressure of the turbocharger compressor 17 acts on the piston 41.

그리고 에어 컴프레셔(19)와 흡기 매니폴드(7)의 유통구(35)를 선택적으로 차폐하는 피스톤(41)의 선단부에는 러버재로 이루어지는 패킹(45)이 장착되고 있다.And the packing 45 which consists of rubber materials is attached to the front-end | tip part of the piston 41 which selectively shields the air compressor 19 and the distribution port 35 of the intake manifold 7.

이와 같이 이루어지는 자동차용 터보 차저 엔진의 저속시 흡기 보상장치는, 엔진(1)이 저속으로 구동시에는 연소실로 흡입되는 외부의 공기량이 적어지게 되는 경우가 발생하는데, 이때에는 터보 차저 컴프레셔(17)의 압력이 낮아져 에어밸브(23)의 에어쳄버(37)의 압력이 낮아지게 된다. 그러면 피스톤(41)이 탄성부재(43)의 탄성력에 의하여 도면에서 오른측편으로 밀리게 되고 에어 컴프레셔(19)의 유통구(31)와 흡기 매니폴드 유통구(35)가 연통되어 에어 컴프레셔(19)에서 발생한 압축공기가 흡기 매니폴드(7)를 통하여 엔진의 연소실로 인입된다. 따라서 엔진의 연소실에 충분한 공기가 인입될 수 있어 엔진의 효율이 증대됨은 물론 배기가스를 감소시킬 수 있게 된다.The low-speed intake compensation device for a turbocharger engine for automobiles formed as described above occurs when the amount of external air sucked into the combustion chamber decreases when the engine 1 is driven at a low speed. In this case, the turbocharger compressor 17 As the pressure of the air valve 23 is lowered, the pressure of the air chamber 37 of the air valve 23 is lowered. Then, the piston 41 is pushed to the right side in the drawing due to the elastic force of the elastic member 43, and the air inlet manifold outlet 35 and the air inlet manifold outlet 35 of the air compressor 19 communicate with each other. Compressed air generated at) is introduced into the combustion chamber of the engine through the intake manifold (7). Therefore, sufficient air can be drawn into the combustion chamber of the engine, thereby increasing the efficiency of the engine and reducing the exhaust gas.

그리고 자동차의 고속 주행시 또는 엔진의 고 회전시에는 터보 차저 컴프레셔(17)의 압력이 점차로 증대하게 되어 에어 밸브(23)로 인입될 때 에어쳄버(37) 형성되어 있는 피스톤(41)을 가압한다. 상기한 피스론(41)을 가압하는 터보 차저 컴프레셔(17)의 압력은 충분하게 크게 되어 탄성부재(43)의 탄성력을 극복하여 에어 컴프레셔(19)와 흡기 매니폴드(7)를 연결하는 공기 유통구(31)(35)가 폐쇄된다. 따라서 엔진의 연소실로 인입되는 공기는 엔진의 고회전시에는 에어 클리너(11)를 통한 흡기 파이프를 거쳐 터보 차저 컴프레셔(17)를 통하여 흡기 매니폴드(7)로 인입됨으로서 연소실내로 인입되는 것이다.When the vehicle is driven at high speed or at high rotation of the engine, the pressure of the turbocharger compressor 17 gradually increases to pressurize the piston 41 formed with the air chamber 37 when drawn into the air valve 23. The pressure of the turbocharger compressor 17 for pressurizing the piston loan 41 is sufficiently large to overcome the elastic force of the elastic member 43 to connect the air compressor 19 with the intake manifold 7. The spheres 31 and 35 are closed. Therefore, the air drawn into the combustion chamber of the engine is introduced into the combustion chamber by entering the intake manifold 7 through the turbocharger compressor 17 through the intake pipe through the air cleaner 11 at the high rotation of the engine.

상기한 본 발명에 따른 자동차용 터보 차저 엔진의 저속시 흡기 보상장치는, 엔진의 저속회전시에 흡기되는 공기를 별도로 설치되는 컴프레셔로 공급함으로서 엔진의 효율을 증대시킴을 물론 연소효율은 좋게 하여 유해 배기 가스를 절감할 수 있게 된다.The above-described intake compensation device at low speed of an automotive turbocharger engine according to the present invention increases the efficiency of the engine by supplying air to be inhaled at a low speed of rotation of the engine to a separately installed compressor, and of course, improves the combustion efficiency and is harmful. It is possible to reduce the exhaust gas.

Claims (3)

외부의 공기를 흡입하는 그 내부에 포함되어 있는 불순물을 제거하는 에어 클리너를 포함하는 흡기 파이프와, 상기한 흡기 파이프로 인입된 외부 공기를 압축하는 터보 차저 컴프레셔와, 상기한 터보 차저 컴프레셔와 연결되어 압축된 외부공기를 인입시키는 흡기 매니폴드와, 상기한 흡기 매니폴드를 통하여 인입된 압축공기를 더욱 압축하여 연료와 함께 연소시켜 구동력을 발생하는 엔진과, 상기한 엔진에서 연소된 연소가스를 배출하는 배기 매니폴드와, 상기한 배기 매니폴드와 연결되어 배출가스의 압력으로 회전이 이루어져 에어 클리너로 인입되는 공기를 압축하기 위한 터보 차저 터빈과, 상기한 터보 차저 터빈을 통하여 배출되는 배기가스의 배출이 이루어지는 배기 파이프를 포함하며, 상기한 엔진의 구동력으로 작동되며 차량의 일측에 설치되어 외부의 공기를 인입하여 압축하는 에어 컴프레셔와, 상기한 에어 컴프레셔와 관로로 일측이 연결되고 에어 컴프레셔에서 압축된 공기를 저장하는 에어 탱크와, 상기한 에어 컴프레셔 및 터보 차저 컴프레셔와 관로로 연결되어 터보 차저 컴프레셔의 압력에 따라 에어 컴프레셔의 압축공기를 흡기 매니폴드에 선택적으로 인입시키도록 역시 관로로 연결되는 밸브로 이루어지는 자동차용 터보 차저 엔진의 저속시 흡기 보상장치.An intake pipe including an air cleaner that removes impurities contained therein for sucking outside air, a turbocharger compressor for compressing external air introduced into the intake pipe, and the turbocharger compressor An intake manifold for introducing compressed external air, an engine for further compressing compressed air introduced through the intake manifold to combust with fuel to generate driving power, and exhausting combustion gas combusted by the engine A turbocharger turbine is connected to the exhaust manifold, the exhaust manifold is rotated at the pressure of the exhaust gas, and the air is discharged through the turbocharger turbine. It comprises an exhaust pipe made of, and driven by the driving force of the engine described above and installed on one side of the vehicle The air compressor, which is connected to the air compressor and the air compressor, which has one side connected to the air compressor and the pipeline, and stores the compressed air in the air compressor, and the air compressor and the turbocharger compressor to the pipeline. And a valve which is also connected to a pipeline so as to selectively draw compressed air of the air compressor into the intake manifold according to the pressure of the turbocharger compressor. 제1항에 있어서, 에어 밸브는 외관을 이루며 에어 컴프레셔, 터보 차저 컴프레셔, 흡기 매니폴드와 연결되는 공기 유통구가 설치되며 터보 차저 컴프레셔와 연결되도록 에어쳄버가 형성되는 케이스와; 상기한 에어쳄버의 내측에 터보 차저 컴프레셔의 압력에 의하여 슬라이드 이동되며 에어 컴프레셔와 흡기 매니폴드를 연결하는 공기유통구를 선택적으로 개방하는 피스톤과; 상기한 피스톤의 일측에는 터보 차저 컴프레셔의 압력이 피스톤에 작용할 때 이에 대응하는 탄성력이 작용하도록 개재되는 탄성부재를 포함하는 자동차용 터보 차저 엔진의 저속시 흡기 보상장치.The air valve of claim 1, wherein the air valve comprises: a case having an exterior, an air outlet connected to an air compressor, a turbocharger compressor, an intake manifold, and an air chamber formed to be connected to the turbocharger compressor; A piston slidably moved by the pressure of the turbocharger compressor inside the air chamber, and selectively opening the air flow port connecting the air compressor and the intake manifold; At one side of the piston is a low-speed intake compensation device for a turbocharger engine for a vehicle comprising an elastic member interposed so that when the pressure of the turbocharger compressor acts on the piston to act corresponding thereto. 제2항에 있어서, 에어 컴프레셔와 흡기 매니폴드의 유통구를 선택적으로 차폐하는 피스톤의 선단부에는 러버재로 이루어지는 패킹이 장착됨을 특징으로 하는 자동차용 터보 차저 엔진의 저속시 흡기 보상장치.3. The low speed intake compensation device for an automotive turbocharger engine according to claim 2, wherein a packing made of a rubber material is attached to a distal end of the piston for selectively shielding an air compressor and an intake manifold with a distribution port.
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