KR100440019B1 - 터보차저의 웨이스트 게이트 밸브장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 웨이스트 게이트 밸브가 개폐될 때 충격을 완화하고 마모를 방지하여 내구성을 향상시킨 터보차저의 웨이스트 게이트 밸브장치를 제공하는데 있다.

이를 위해 본 발명은 터빈을 우회하여 배기가스 배출을 유도하도록 터빈하우징에 형성되는 바이패스통로와, 그 바이패스통로를 개폐하는 웨이스트 게이트 밸브와, 공기압에 의해 그 웨이스트 게이트 밸브를 작동하는 액츄에이터와, 액츄에이터의 압력실에 압축공기를 공급하는 에어탱크 및 그 압력실내의 압축공기를 배출하는 웨이스트 콘트롤 밸브를 포함하여 구성되는 터보차저의 웨이스트 게이트 밸브장치에 있어서, 상기 웨이스트 콘트롤 밸브와 액츄에이터 사이의 압축공기 이송용 파이프상에 마련되는 사각형의 하우징과;

상기 하우징내에 수용되며, 적어도 하우징의 일측 내벽면과의 사이에 간격을 두므로서 통로가 형성되는 몸체와;

상기 웨이스트 콘트롤 밸브와 상기 몸체에 의해 형성된 통로를 연통하도록 상기 몸체 내에 형성된 에어통로와;

상기 몸체에 힌지로 회동 가능하게 연결되어 액츄에이터로부터 웨이스트 콘트롤 밸브로 압축공기가 빠져나갈 때에는 상기 통로의 대부분을 막아 공기의 흐름 속도를 낮추며, 상기 액츄에이터로 압축공기가 공급될 때에는 그 공기압에 의해 회동하여 상기 통로를 활짝 개방하게 되는 회동베인; 을 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

터보차저의 웨이스트 게이트 밸브장치{Waste gate valve apparatus of turbo charger}

본 발명은 터보차저의 배기가스 흐름 제어를 위한 웨이스트 게이트 밸브(Waste gate valve)장치에 관한 것이다.

대기압보다 높은 압력으로 엔진에 공기를 송입하여 과급하면 배기량이 같은 엔진에서도 다량으로 공기를 충전할 수 있으며, 이에따라 연료의 분사량을 증가시키면 엔진의 출력을 향상시킬 수 있게 되는 바, 이를 위해 배기가스의 유동하는 에너지를 이용하여 터빈을 회전시키고 이에 회전축으로 연결된 블로어를 통해 공기를 흡입하고 가압하여 실린더에 보내는 터보차저가 사용되고 있다.

또, 엔진의 운전조건에 대응하여 배기가스의 유동을 제어하기 위하여 도 6에 도시하는 것과 같이 터보차저(1)에 웨이스트 게이트 밸브장치(2)가 설치되어 있다.

터빈(3)을 우회하여 배기가스가 배출되도록 안내하는 바이패스통로(4)를 개폐하도록 작동하는 웨이스트 게이트 밸브(5)는 다이어프램식의 액츄에이터(6)에 의해 작동되며, 그 액츄에이터(6)는 파이프(7)를 통해 웨이스트 콘트롤 밸브(8)에 접속되고, 다시 차량의 제동을 위한 압축공기를 저장하는 에어탱크(9)측에 접속되어있다.

이와같이 구성되어 웨이스트 게이트 밸브(5)는 엔진의 저속 운전시에는 바이패스통로(4)를 차단하며, 엑셀 페달(17)을 밟아 드로틀 밸브의 개도량이 증대되면 전자제어장치(11)가 웨이스트 콘트롤 밸브(8)를 제어하여 액츄에이터(6)의 압력실(12)내의 공기를 웨이스트 콘트롤 밸브(8)의 대기개방관(13)을 통해 배출시키게 되며, 에어 배출에 의해 액츄에이터(6)의 리턴스프링(14)이 다이어프램(15)을 밀어내어 작동로드(16)가 움직여 웨이스트 게이트 밸브(5)가 닫는 방향으로 움직여 배기가스가 바이패스되지 않고 터빈(3)으로 통과하게 되므로 출력 증대에 의한 고속 응답성이 향상되게 되는 것이다.

그러나 상기한 웨이스트 게이트 밸브장치(2)에 의하면 다음과 같은 문제점이 나타나고 있다.

가감속을 얻기 위하여 엑셀 페달(17)을 밝거나 놓게되면 웨이스트 게이트 밸브(5)는 일단 닫혔다가 다음 동작을 하게 되는데, 가속을 얻기 위하여 엑셀페달(17)을 밟으면 웨이스트 게이트 밸브(5)는 일단 닫혔다가 엑셀 페달(17)을 약간 놓게되면 엑셀의 개도만큼 열리게 되는 과정에서 액츄에이터(6) 압력실(12)내의 압축공기가 웨이스트 콘트롤 밸브(8)로 빠져나가 리턴스프링(14)의 탄발력에 의해 웨이스트 게이트 밸브(5)가 닫히게 될 때 큰 충격이 발생하고, 이에따라 밸브(5)및 밸브시트(18)의 마모가 촉진되어 내구성 저하를 유발하고 있다.

이에 본 발명은 상기한 점을 감안하여 제안한 것으로서 그의 목적으로 하는것은 웨이스트 게이트 밸브가 개폐될 때 충격을 완화하고 마모를 방지하여 내구성을 향상시킨 터보차저의 웨이스트 게이트 밸브장치를 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 터빈을 우회하여 배기가스 배출을 유도하도록 터빈하우징에 형성되는 바이패스통로와, 그 바이패스통로를 개폐하는 웨이스트 게이트 밸브와, 공기압에 의해 그 웨이스트 게이트 밸브를 작동하는 액츄에이터와, 액츄에이터의 압력실에 압축공기를 공급하는 에어탱크 및 그 압력실내의 압축공기를 배출하는 웨이스트 콘트롤 밸브를 포함하여 구성되는 터보차저의 웨이스트 게이트 밸브장치에 있어서, 상기 웨이스트 콘트롤 밸브와 액츄에이터 사이의 압축공기 이송용 파이프상에 마련되는 사각형의 하우징과;

상기 하우징내에 수용되며, 적어도 하우징의 일측 내벽면과의 사이에 간격을 두므로서 통로가 형성되는 몸체와;

상기 웨이스트 콘트롤 밸브와 상기 몸체에 의해 형성된 통로를 연통하도록 상기 몸체 내에 형성된 에어통로와;

상기 몸체에 힌지로 회동 가능하게 연결되어 액츄에이터로부터 웨이스트 콘트롤 밸브로 압축공기가 빠져나갈 때에는 상기 통로의 대부분을 막아 공기의 흐름 속도를 낮추며, 상기 액츄에이터로 압축공기가 공급될 때에는 그 공기압에 의해 회동하여 상기 통로를 활짝 개방하게 되는 회동베인; 을 구비하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 터보차저 웨이스트 게이트 밸브장치의 시스템 구성도

도 2는 본 발명의 공기 흐름 제어부의 A-A부 측단면 형상을 나타내는 도면

도 3은 본 발명의 회동 베인의 사시도

도 4는 에어가 공급될 때의 본 발명의 공기 흐름 제어부의 작동 상태도

도 5는 에어가 배출될 때의 본 발명의 공기 흐름 제어부의 작동 상태도

도 6은 종래기술

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 터보차저 2 : 웨이스트 게이트 밸브장치

5 : 웨이스트 게이트 밸브 6 : 액츄에이터

7 : 파이프 8 : 웨이스트 콘트롤 밸브

9 : 에어탱크 10 : 공기압 레귤레이터

12 : 압력실 14 : 리턴스프링

15 : 다이어프램 16 : 작동로드

17 : 엑셀페달 18 : 밸브시트부

19 : 공기흐름제어부 20 : 하우징

21,22 : 내벽면 23,24 : 통로

25 : 몸체 26,27 : 힌지

28,29 : 회동베인 30 : 에어통로

31 : 요홈 32 : 공간

이하 본 발명의 구성을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 터보차저의 웨이스트 게이트 밸브장치의 시스템 구성도이며, 도 2는 본 발명의 공기흐름 제어부의 A-A부 측단면 형상을 나타내는 도면이고, 그리고 도 3은 본 발명의 회동베인의 사시도이며, 도 4는 에어가 공급될 때의 본 발명의 공기 흐름 제어부의 작동 상태를 나타내는 도면이고, 도 5는 에어가 배출될때의 본 발명의 공기 흐름 제어부의 작동 상태를 나타내는 도면으로 종래와 동일한 구성은 종래 도면을 참조하는 것으로 대신하였다.

도면에 있어 부호 6은 웨이스트 게이트 밸브(5)를 작동하기 위한 다이어프램식의 액츄에이터로서, 압축공기 이송용파이프(7)를 통하여 에어탱크(9)에 접속되고, 그 파이프(7)의 도중에는 웨이스트 콘트롤 밸브(8)와 본 발명의 요지인 공기흐름 제어부(19)가 설치되어 있다.

공기흐름제어부(19)는 속이 빈 사각형의 하우징(20)과, 그 하우징(20)내에 수용되어 일측 또는 양측 내벽면(21)(22)과의 사이에 공간을 두므로써 통로(23)(24)를 형성하는 몸체(25)와, 그 몸체(25)에 힌지(26)(27)로 회동가능하게 장착되어 통로(23)(24)를 개폐하도록 공기흐름에 의해 작동하는 회동베인(28)(29) 및 상기 몸체(25)에 상기 통로(23)(24)와 파이프(7)를 연통하도록 형성되는 에어통로(30)로 구성되어 있다.

그리고 상기 4각형의 판상으로 형성되는 회동베인(28)(29)의 자유단부에는 공기통과를 허용하는 작은 요홈(31)(31)이 형성되어 있다.

이와같은 구성의 본 발명에 의한 작동을 설명하면 다음과 같다.

평상시 에어탱크(9)내의 에어가 액츄에이터(6)로 공급될 때에는 압축공기가공기 흐름제어부(19)의 에어통로(30)를 통해 내벽면(21)(22)과의 사이에 형성된 통로(23)(24)를 따라 액츄에이터(6)로 이동하게 되면서 도중에 회동베인(28)(29)을 통과하게 되는데, 이 공기압이 힌지(26)(27)를 중심점으로 모우먼트로 작용하여 회동베인(28)(29)을 회동시켜 통로(23)(24)를 활짝 개방하게 되므로써 압축공기는 거칠것이 없이 액츄에이터(6)에 공급되어 웨이스트 게이트 밸브(5)를 개방 작동시키게 된다.

그러나 운전자가 엑셀 페달(17)을 밟게 되면 웨이스트 콘트롤 밸브(8)가 대기에 개방되고, 액츄에이터(6)의 압력실(12)에 공급되었던 압축공기는 공기흐름제어부(19)를 통과하여 웨이스트 콘트롤 밸브(8)의 대기압관로(13)를 통해 대기로 배출되게 되는 과정에서 압축공기가 회동베인(28)(29)에 작용하여 회동베인(28)(29)이 회동하여 그의 자유단부가 하우징 내벽면(21)(22)에 밀착하게 된다.

이와같이 회동베인(28)(29)이 내벽면(21)(22)에 밀착한 상태에서는 작은 요홈(31)(31)만이 통로(23)(24)와 연통되고 있으므로, 압축공기는 신속하게 빠져나가지 못하고 공간(32)내에서 정체되면서 요홈(31)(31)을 통해 조금씩 빠져나가게 된다.

이에따라 액츄에이터(6)의 리턴스프링(14)도 조금씩 천천히 신장되므로 웨이스트 게이트 밸브(5) 역시 천천히 회동하여 최종적으로 큰 충격 없이 밸브시트(18)에 밀착하여 바이패스통로(4)를 닫게 되는 것이다.

이상과 같은 본 발명은 웨이스트 게이트 밸브가 바이패스통로를 폐쇄하도록작동될 때에는 액츄에이터로부터 빠져나가게 되는 압축공기의 배출속도를 공기 흐름제어부를 통해 감속시켜 배출되도록 하므로써 웨이스트 게이트 밸브의 급격한 거동을 방지하여 밸브시트부에의 접근시 충격없이 스므스하게 당접하도록 하는 것에 의해 밸브 접촉 부재들의 마모를 방지하고 내구성을 향상하게 되는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 터빈을 우회하여 배기가스 배출을 유도하도록 터빈하우징에 형성되는 바이패스통로와, 그 바이패스통로를 개폐하는 웨이스트 게이트 밸브와, 공기압에 의해 그 웨이스트 게이트 밸브를 작동하는 액츄에이터와, 액츄에이터의 압력실에 압축공기를 공급하는 에어탱크 및 그 압력실내의 압축공기를 배출하는 웨이스트 콘트롤 밸브를 포함하여 구성되는 터보차저의 웨이스트 게이트 밸브장치에 있어서, 상기 웨이스트 콘트롤 밸브와 액츄에이터 사이의 압축공기 이송용 파이프상에 마련되는 사각형의 하우징과;

   상기 하우징내에 수용되며, 적어도 하우징의 일측 내벽면과의 사이에 간격을 두므로서 통로가 형성되는 몸체와;

   상기 웨이스트 콘트롤 밸브와 상기 몸체에 의해 형성된 통로를 연통하도록 상기 몸체 내에 형성된 에어통로와;

   상기 몸체에 힌지로 회동 가능하게 연결되어 액츄에이터로부터 웨이스트 콘트롤 밸브로 압축공기가 빠져나갈 때에는 상기 통로의 대부분을 막아 공기의 흐름 속도를 낮추며, 상기 액츄에이터로 압축공기가 공급될 때에는 그 공기압에 의해 회동하여 상기 통로를 활짝 개방하게 되는 회동베인; 을 구비하는 것을 특징으로 하는 터보차저의 웨이스트 게이트 밸브장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 몸체의 양측면과 하우징의 양측 내벽면 사이에 통로가 형성되며, 상기 회동베인은 상기 양측 통로를 개폐하도록 몸체 양측에 각기 설치되는 것을 특징으로 하는 터보차저의 웨이스트 게이트 밸브장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 회동베인의 자유단부에는 공기의 통과를 허용하는 작은 요홈이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 터보차저의 웨이스트 게이트 밸브장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 요홈은 복수개인 것을 특징으로 하는 터보차저의 웨이스트 게이트 밸브장치.