KR100475797B1 - Waste gate apparatus of turbo charger - Google Patents
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Abstract
본 발명의 목적은 배기가스압이 기준치보다 높아지게 되면 피스톤식의 웨이스트 게이트 밸브가 바이패스관로를 직접적으로 개방하게 되므로써 복잡한 액츄에이터 기구가 생략되어 구조가 단순하고 작동응답속도가 빠르고 내구성이 우수한 배기가스를 바이패스키시기 위한 터보차저의 웨이스트 게이트 장치를 제공하는데 있다.The object of the present invention is that when the exhaust gas pressure is higher than the reference value, the piston-type waste gate valve directly opens the bypass line, so that a complicated actuator mechanism is omitted, so that the exhaust gas has a simple structure, fast operation response speed, and excellent durability. The present invention provides a turbocharged waste gate device for passkey.
이를위해 본 발명은 터보차저 하우징에 터빈을 우회하여 배기가스를 배출하도록 마련되는 바이패스관로와;To this end, the present invention and the bypass pipe line is provided to discharge the exhaust gas by bypassing the turbine in the turbocharger housing;
상기 바이패스관로에 설치되어 터빈하우징내에 작용하는 배기가스압에 의해 축방향으로 슬라이드되는 피스톤식 웨이스트 게이트 밸브와;A piston type waste gate valve mounted in the bypass pipe and slid in an axial direction by an exhaust gas pressure acting in the turbine housing;
상기 웨이스트 게이트 밸브에 작용하는 배기가스압에 대항하여 탄발토록 상기 웨이스트 게이트 밸브를 지지하는 리턴스프링과;A return spring for supporting the waste gate valve so as to be shot against the exhaust gas pressure acting on the waste gate valve;
상기 피스톤식 웨이스트 게이트 밸브를 축방향으로 슬라이드되도록 수용하고 있으며, 배기가스압이 기준치 이상으로 상승하여 피스톤식 웨이스트 게이트 밸브가 리턴스프링을 압축하고 이동하였을때 상기 터빈하우징과 바이패스관로를 연통하는 연통공이 구비된 실린더; 를 포함하여 구성되어 있다.The piston type waste gate valve is accommodated so as to slide in an axial direction, and a communication hole communicating with the turbine housing and the bypass pipe when the piston type waste gate valve increases and compresses the return spring when the exhaust gas pressure rises above the reference value. Equipped cylinder; It is configured to include.
Description
본 발명은 배기가스를 바이패스시키기 위한 터보차저의 웨이스트 게이트(waste gate)장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a waste gate apparatus for a turbocharger for bypassing exhaust gas.
대기압보다 높은 압력으로 엔진에 공기를 송입하여 과급하면 배기량이 같은 엔진에서도 다량으로 공기를 충전할 수 있으며, 이것에 따라 연료의 분사량을 증가시키게 되면 엔진의 출력을 향상시킬 수 있게 되는 바, 이를위해 배기가스의 유동에너지를 이용하여 터빈을 회전시키고, 이 터빈에 회전축으로 연결된 블로어(압축기)를 구동하여 공기를 흡입·가압하여 실린더에 보내는 터보차저가 엔진출력 향상을 위한 장치로 많이 장착되고 있다.If the air is charged to the engine at a pressure higher than atmospheric pressure, the engine can be charged with a large amount of exhaust even from the same engine. Therefore, if the fuel injection amount is increased, the output of the engine can be improved. A turbocharger that rotates a turbine using the flow energy of exhaust gas, drives a blower (compressor) connected to a rotary shaft to the turbine, inhales and pressurizes the air, and sends it to the cylinder is being installed as a device for improving engine output.
그런데 터보차저의 경우 고속운전시 다량으로 배출되는 고속·고압의 배기가스로 인하여 과도한 과급이 일어나고 또 터빈의 고속회전에 의한 내구성 문제가 유발되기 때문에 일정조건이상, 예를들면 작동속도가 2000 ~ 2500rpm인 디젤 엔진의 경우 1400rpm 전후에 도달하게 되면 배출되는 배기가스의 일부가 터빈을 경유하지 아니하고 배출되도록 하므로써 터빈의 과속운전에 의한 베어링계의 손상 및 지나친 과급을 방지토록 하고 있다.However, in the case of the turbocharger, the high speed and high pressure exhaust gas discharged in a high speed operation causes excessive supercharging and durability problems due to the high speed rotation of the turbine. In the case of phosphorus diesel engine, when it reaches around 1400rpm, part of the exhaust gas is discharged without passing through the turbine to prevent damage to the bearing system and excessive charging due to the overspeed operation of the turbine.
이 때문에 도 4에 도시하는 것과같이 터보차저(11)의 하우징(12)에는 터빈을 우회하는 바이패스관로(13)를 개폐하는 웨이스트 게이트 장치(14)를 마련하고 있다.For this reason, the waste gate apparatus 14 which opens and closes the bypass pipe path 13 which bypasses a turbine is provided in the housing 12 of the turbocharger 11 as shown in FIG.
웨이스트 게이트 장치(14)는 바이패스관로(13)를 개폐하는 웨이스트 게이트 밸브(15, waste gate valve)와 그 밸브(15)를 작동하기 위한 작동로드(16), 밸브(15)의 개폐를 제어하기 위한 다이어프램 작동식의 액츄에이터(17) 및 그 액츄에이터(17)를 작동하기 위한 공기압 통로(18)와, 그 공기압 통로(18)를 블로어의 공기가 흡입되는 입구라인에 접속하는 구성으로 되어있어, 과급압력이 지나치게 높아지게 되면 블로어 입구에 형성되는 흡기부압이 커지고, 이에따라 액츄에이터(17)의 다이어프램이 변형을 일으키고 이에 연동하여 작동로드(16)를 통해 웨이스트 게이트 밸브(15)를 작동시켜 바이패스관로(13)를 개방하게 되므로써 배기가스가 터빈을 거치지 않고 배출되도록 하여 다시 과급압력을 정상치로 유지토록 하고 있다.The waste gate device 14 controls the opening and closing of the waste gate valve 15 for opening and closing the bypass line 13, the operation rod 16 for operating the valve 15, and the valve 15. The diaphragm-operated actuator 17 and the pneumatic passage 18 for operating the actuator 17, and the pneumatic passage 18 to the inlet line through which the air of the blower is sucked, When the boost pressure becomes too high, the intake air pressure formed at the inlet of the blower increases, and accordingly, the diaphragm of the actuator 17 causes deformation, and in conjunction with this, the waste gate valve 15 is operated through the operation rod 16 to bypass the bypass pipe ( By opening 13), the exhaust gas is discharged without going through the turbine to maintain the supercharging pressure again.
그러나 상기한 종래의 웨이스트 게이트 장치(14)는 엔진의 정부압을 이용하여 웨이스트 게이트 밸브(15)를 작동시키기 위해 액츄에이터 기구 등 복잡한 구조의 장치가 필요하고, 또 블로어측의 압력변동을 이용하여 장치를 작동시키게 되므로써 간접적 방식에 의한 응답성의 저하문제가 있으며, 기구학적으로 내구성의 확보가 어려워 성능 유지 및 배기가스 악화에 큰 영향을 미치게 되는 등 여러가지 문제를 유발하고 있다.However, the conventional waste gate apparatus 14 requires a complicated structure such as an actuator mechanism to operate the waste gate valve 15 by using the positive pressure of the engine, and also uses the pressure variation on the blower side. As a result of this problem, there is a problem of deterioration in responsiveness by an indirect method, and it is difficult to secure durability in a kinematic manner, which causes various problems such as maintaining a performance and greatly affecting exhaust gas deterioration.
이에 본 발명은 상기한 점을 감안하여 제안한 것으로서 그의 목적으로 하는 것은Accordingly, the present invention has been made in view of the above-mentioned points, and its object is
배기가스압이 기준치보다 높아지게 되면 피스톤식의 웨이스트 게이트 밸브가 바이패스관로를 직접적으로 개방하게 되므로써 복잡한 액츄에이터 기구가 생략되어 구조가 단순하고 작동응답속도가 빠르고 내구성이 우수한 배기가스를 바이패스키시기 위한 터보차저의 웨이스트 게이트 장치를 제공하는데 있다.When the exhaust gas pressure is higher than the standard value, the piston type waste gate valve directly opens the bypass line, so that a complicated actuator mechanism is omitted, and the turbo for bypassing the exhaust gas with a simple structure, fast operation response speed and excellent durability. The present invention provides a charger for a waste gate device.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은The present invention to achieve the above object
터보차저 하우징에 터빈을 우회하여 배기가스를 배출하도록 마련되는 바이패스관로와;A bypass pipe route provided to bypass the turbine in the turbocharger housing to exhaust the exhaust gas;
상기 바이패스관로에 설치되어 터빈하우징내에 작용하는 배기가스압에 의해 축방향으로 슬라이드되는 피스톤식 웨이스트 게이트 밸브와;A piston type waste gate valve mounted in the bypass pipe and slid in an axial direction by an exhaust gas pressure acting in the turbine housing;
상기 웨이스트 게이트 밸브에 작용하는 배기가스압에 대항하여 탄발토록 상기 웨이스트 게이트 밸브를 지지하는 리턴스프링과;A return spring for supporting the waste gate valve so as to be shot against the exhaust gas pressure acting on the waste gate valve;
상기 피스톤식 웨이스트 게이트 밸브를 축방향으로 슬라이드되도록 수용하고 있으며, 배기가스압이 기준치 이상으로 상승하여 피스톤식 웨이스트 게이트 밸브가 리턴스프링을 압축하고 이동하였을때 상기 터빈하우징과 바이패스관로를 연통하는 연통공이 구비된 실린더; 를 포함하여 구성되어 있다.The piston type waste gate valve is accommodated so as to slide in an axial direction, and a communication hole communicating with the turbine housing and the bypass pipe when the piston type waste gate valve increases and compresses the return spring when the exhaust gas pressure rises above the reference value. Equipped cylinder; It is configured to include.
이하 본 발명의 구성을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, the configuration of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 의한 터보차저 하우징의 외부형상을 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1의 A-A 단면도이다.1 is a view showing the external shape of the turbocharger housing according to the present invention, Figure 2 is a cross-sectional view A-A of FIG.
도면중 부호 1은 터보차저이며, 그의 하우징(2)(3)내에는 터빈과 블로어 및 회전축등이 수용되어 있다.In the figure, reference numeral 1 denotes a turbocharger, and a turbine, a blower, a rotating shaft, and the like are housed in the housings 2 and 3 thereof.
터빈하우징(2)에는 그 내부에 회전가능하게 설치되는 터빈(4)에 배기가스가 도달하기전에 그 터빈(4)을 우회하여 배기가스가 배출되도록하는 바이패스관로(5)가 마련되어 있다.The turbine housing 2 is provided with a bypass conduit 5 through which the exhaust gas is discharged by bypassing the turbine 4 before the exhaust gas reaches the turbine 4 rotatably installed therein.
이 바이패스관로(5)에는 피스톤식 웨이스트 게이트 밸브(6)를 수용하여 축방향으로 슬라이드 이동을 허용하는 실린더(7)가 마련되어 있으며, 피스톤식웨이스트 게이트 밸브(6)는 배기가스압에 대항하는 방향으로 항시 탄발하는 리턴스프링(8)에 의해 지지되고 있다.The bypass line 5 is provided with a cylinder 7 for accommodating the piston type waste gate valve 6 and allowing the slide movement in the axial direction. The piston type waste gate valve 6 is opposed to the exhaust gas pressure. It is supported by the return spring 8 which always fires.
그리고 상기 리턴스프링(8)은 엔진이 기준 rpm인 1400rpm 이하일때의 배기가스압력보다 큰 탄성력을 가지며, 엔진이 1400rpm 보다 고속으로 운전시에는 그때의 배기가스압에 의해 피스톤식 웨이스트 게이트 밸브(6)가 리턴스프링(8)을 압축하면서 축방향으로 슬라이드 이동하게 된다.The return spring 8 has an elastic force greater than the exhaust gas pressure when the engine is 1400 rpm or less, which is a reference rpm. When the engine operates at a higher speed than 1400 rpm, the piston type waste gate valve 6 is operated by the exhaust gas pressure at that time. The return spring 8 is compressed while sliding in the axial direction.
또 도 3에 도시하는 것과 같이 실린더(7a)를 유입공(10a)을 통해 터빈하우징(2)에 연통하도록 형성하고, 실린더(7a)에 리턴스프링(8a)과 피스톤식 웨이스트 게이트 밸브(6a)를 수용하고, 실린더(7a)에 바이패스관로(5a)를 접속하되, 연통공(9a)을 실린더(7a) 내벽면에 비스듬한 나선형의 요홈(9b)으로 연장되도록 형성하므로써, 피스톤식 웨이스트 게이트 밸브(6a)가 리턴스프링(8a)을 압축하면서 이동할 때 요홈(9b)의 개방량이 점차 증대되어지게 되므로써 바이패스 되는 배기가스량이 배기 가스압에 비례하는 선형화가 가능하다.As shown in Fig. 3, the cylinder 7a is formed to communicate with the turbine housing 2 through the inlet hole 10a, and the return spring 8a and the piston type waste gate valve 6a are formed in the cylinder 7a. And connect the bypass pipe line 5a to the cylinder 7a, but form the communication hole 9a so as to extend into the oblique helical groove 9b on the inner wall surface of the cylinder 7a. When 6a moves while compressing the return spring 8a, the opening amount of the groove 9b is gradually increased, so that the amount of exhaust gas bypassed can be linearized in proportion to the exhaust gas pressure.
이와같은 구성의 본 발명에 의하면 엔진이 정상구동되어 터보차저의 과열이 우려되지 않을때에는 배출되는 배기가스압보다 리턴스프링(8)(8a)의 탄성력이 커서 피스톤식 웨이스트 게이트 밸브(6)(6a)가 연통공(9)(9a)을 차단하여 바이패스관로(5)(5a)는 하우징(2)에 대해 차단되므로써 배기가스는 터빈(4)을 회전시킨 후 대기로 배출되어지게 되나, 엔진이 기준속도 이상, 예를들면 1400rpm 이상으로 운전되면 배기가스압이 리턴스프링(8)(8a)의 탄성력보다 커지게 되므로써 피스톤식 웨이스트 게이트 밸브(6)(6a)는 리턴스프링(8)(8a)을 압축하면서 이동하여 연통공과 요홈(9)(9b)을 개방하게 된다.According to the present invention of such a configuration, when the engine is driven normally and the overcharging of the turbocharger is not concerned, the elastic force of the return springs 8 and 8a is greater than the exhaust gas pressure discharged, so that the piston type waste gate valves 6 and 6a are increased. By blocking the communication holes 9 and 9a, the bypass pipes 5 and 5a are blocked to the housing 2 so that the exhaust gas is discharged to the atmosphere after the turbine 4 is rotated. When operating at a reference speed or higher, for example, 1400 rpm or more, the exhaust gas pressure becomes greater than the elastic force of the return springs 8 and 8a, so that the piston type waste gate valves 6 and 6a are used to return the return springs 8 and 8a. It moves while compressing to open the communication hole and the recesses 9 and 9b.
연통공(9) 및 요홈(9b)이 개방되면 배기가스의 일부는 터빈(4)을 통해 배출되지 아니하고 바이패스관로(5)(5a)로 우회배출되므로써 터보차저(1)의 고속회전과 과열을 방지하게 되는 것이다.When the communication hole 9 and the recess 9b are opened, a part of the exhaust gas is not discharged through the turbine 4 but is bypassed to the bypass pipes 5 and 5a so that the turbocharger 1 rotates at high speed and overheats. Will be prevented.
이상과 같은 본 발명은 종래의 웨이스트 게이트 밸브작동을 위한 액츄에이터 등의 복잡한 기구를 생략하는 대신 배기가스압력에 의해 직접 바이패스관로를 개방하게 되는 피스톤식 웨이스트 게이트 밸브를 구비한 웨이스트 게이트 장치를 마련하는 것에 의해서 구조가 단순해지고 경량화되며, 터보차저의 작동응답성이 좋고 내구성이 향상되는 효가가 있다.The present invention as described above provides a waste gate device having a piston type waste gate valve which directly opens a bypass pipe by exhaust gas pressure, instead of omitting complicated mechanisms such as an actuator for operating a conventional waste gate valve. As a result, the structure is simple and lightweight, and the operation response of the turbocharger is good and the durability is improved.
도 1은 본 발명에 의한 터보차저의 하우징의 외부모습을 나타내는 도면1 is a view showing an external appearance of a housing of a turbocharger according to the present invention.
도 2는 본 발명에 의한 웨이스트 게이트 장치를 보여주기 위한 도 1의 A-A 단면도2 is a cross-sectional view taken along line A-A of FIG. 1 for showing a waste gate device according to the present invention;
도 3은 본 발명의 웨이스트 게이트 장치의 변형된 배기가스 배출 통로를 보여주는 절개 사시도이다.3 is a cutaway perspective view showing a modified exhaust gas discharge passage of the waste gate apparatus of the present invention.
도 4은 종래기술4 is a prior art
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of code for main part of drawing
1 : 터보차저 2,3 : 하우징(터빈, 블로어)1: turbocharger 2,3: housing (turbine, blower)
4 : 터빈 5 : 바이패스관로4: turbine 5: bypass pipe
6 : 피스톤식 웨이스트 게이트 밸브 7 : 실린더6: piston type waste gate valve 7: cylinder
8 : 리턴스프링 9 : 연통공8: return spring 9: communication hole
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Also Published As
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