KR100475798B1 - Zntercooler by-pass system - Google Patents
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Abstract
본 발명의 목적은 엔진의 저중속·저부하시에는 터보차저에서 과급되는 공기를 인터쿨러를 통하여 냉각한 후 공급하며, 엔진의 고속·고부하시에는 인터쿨러를 통과한 과급공기의 일부를 터보차저로 바이패스시켜 엔진의 과열에 의한 내구성 저하를 방지하고 연료소비를 절감하여 연비를 개선하며 배기가스 배출량을 감소시킬 수 있는 터보차저 인터쿨러의 과급공기 바이패스 시스템을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to supply the air that is charged from the turbocharger through the intercooler at low to medium speed and low load of the engine, and to bypass the turbocharger to a part of the charge air passing through the intercooler at high speed and high load of the engine. It is to provide a turbocharger intercooler's turbocharged air bypass system, which can prevent the engine from overheating, reduce fuel consumption, improve fuel economy and reduce emissions.
이를위해 본 발명은 배기가스의 유동에너지를 이용하여 공기를 과급하고 과급공기를 냉각하여 공급하는 터보차저 인터쿨러 엔진에 있어서,To this end, the present invention provides a turbocharger intercooler engine for charging air by using flow energy of exhaust gas and for supplying cooled air.
상기 인터쿨러 출구라인의 공기압을 측정하는 압력센서와;A pressure sensor measuring air pressure of the intercooler outlet line;
상기 인터쿨러 출구라인으로부터 분기되어 터보차저 입구라인에 접속하는 바이패스 라인과;A bypass line branching from said intercooler outlet line and connecting to said turbocharger inlet line;
상기 분기지점에 설치되어 상기 바이패스 라인과 흡기포트 입구라인을 선택적으로 개폐하도록 회동작동하는 바이패스 밸브와;A bypass valve installed at the branch point and rotating to selectively open and close the bypass line and the intake port inlet line;
상기 압력센서에서 검출된 과급공기압이 규정치 이상일 때 상기 바이패스 라인을 개방하도록 상기 바이패스 밸브를 회동작동시키는 액츄에이터; 를 포함하여 구성되어 있다.An actuator for rotating the bypass valve to open the bypass line when the boost air pressure detected by the pressure sensor is equal to or greater than a prescribed value; It is configured to include.
Description
본 발명은 터보차저 인터쿨러의 과급공기 바이패스 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a charge air bypass system of a turbocharger intercooler.
디젤엔진의 경우 엔진출력을 증대시키기 위해 배기가스의 유동에너지를 이용하여 공기를 압축하여 과급하는 터보차저가 사용되고 있다.In the case of diesel engines, turbochargers are used to supercharge air by using flow energy of exhaust gas to increase engine power.
이 터보차저로 공기를 압축하여 과급하면 압축공기의 온도가 상승하여 밀도가 저하되므로써 체적효율이 저하되기 때문에 고온의 압축공기를 인터쿨러를 통해 방열냉각한 후 밀도를 높여 연소실에 공급하고 있다.When the air is compressed with the turbocharger, the temperature of the compressed air rises and the density decreases, so that the volumetric efficiency decreases. Thus, the compressed air of high temperature is radiated and cooled through an intercooler, and the density is increased to supply the combustion chamber.
그런데 이 인터쿨러는 특별한 작동장치가 없는 방열기로서 터보차저를 통해 단순히 압축되어 고온으로 형성된 과급공기를 차량주행풍을 이용하여 냉각시켜 흡입공기량을 최대한 많게하여 엔진성능을 향상시킬 수는 있으나 엔진의 고속운전시에는 과급공기량도 크게 증가하고 이에따라 연료공급량이 동반해서 많아지기 때문에 과출력 및 과토오크에 의한 엔진 내구성 저하를 가져오고 또 배기가스 배출량 증대 및 연비 악화등의 문제를 초래한다.However, this intercooler is a radiator with no special operation device. It is possible to improve the engine performance by increasing the intake air amount as much as possible by cooling the supercharged air, which is simply compressed by the turbocharger and driven at high temperature, using the driving wind. In the city, the amount of supercharged air is also greatly increased and the amount of fuel supplied increases accordingly, resulting in deterioration of engine durability due to overpower and overtorque, and also causing problems such as increased exhaust gas emissions and fuel economy.
이에따라 엔진의 고속운전시 과급공기량을 일정하게 제한하는 장치가 요구되고 있다.Accordingly, there is a demand for a device that constantly limits the amount of charge air during high speed operation of the engine.
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
엔진의 저중속·저부하시에는 터보차저에서 과급되는 공기를 인터쿨러를 통하여 냉각한 후 공급하며, 엔진의 고속·고부하시에는 인터쿨러를 통과한 과급공기의 일부를 터보차저로 바이패스시켜 엔진의 과열에 의한 내구성 저하를 방지하고 연료소비를 절감하여 연비를 개선하며 배기가스 배출량을 감소시킬 수 있는 터보차저 인터쿨러의 과급공기 바이패스 시스템을 제공하는데 있다.At low to medium speeds and low loads of the engine, the turbocharged air is cooled through the intercooler and then supplied. At high speeds and high loads of the engine, the turbocharger bypasses a portion of the boosted air that has passed through the intercooler to the engine overheating. It is to provide a turbocharger intercooler's turbocharged air bypass system that can reduce the durability, reduce fuel consumption, and improve fuel efficiency.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은The present invention to achieve the above object
배기가스의 유동에너지를 이용하여 공기를 과급하고 과급공기를 냉각하여 공급하는 터보차저 인터쿨러 엔진에 있어서,In a turbocharger intercooler engine that supercharges air by using flow energy of exhaust gas and cools and supplies supercharged air.
상기 인터쿨러 출구라인의 공기압을 측정하는 압력센서와;A pressure sensor measuring air pressure of the intercooler outlet line;
상기 인터쿨러 출구라인으로부터 분기되어 터보차저 입구라인에 접속하는 바이패스 라인과;A bypass line branching from said intercooler outlet line and connecting to said turbocharger inlet line;
상기 분기지점에 설치되어 상기 바이패스 라인과 흡기포트 입구라인을 선택적으로 개폐하도록 회동작동하는 바이패스 밸브와;A bypass valve installed at the branch point and rotating to selectively open and close the bypass line and the intake port inlet line;
상기 압력센서에서 검출된 과급공기압이 규정치 이상일 때 상기 바이패스 라인을 개방하도록 상기 바이패스 밸브를 회동작동시키는 액츄에이터; 를 포함하여 구성되어 있다.An actuator for rotating the bypass valve to open the bypass line when the boost air pressure detected by the pressure sensor is equal to or greater than a prescribed value; 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 인터쿨러의 과급공기 바이패스 시스템으로서 저속·저부하 운전상태를 나타내는 도면이며, 도 2는 엔진의 고속·고부하 운전시의 터보차저 인터쿨러의 과급공기 바이패스 시스템의 작동상태를 나타내는 도면이다.1 is a view showing a low speed and low load operation state as a charge air bypass system of a turbocharger intercooler according to the present invention, and FIG. 2 is an operation of a charge air bypass system of a turbocharger intercooler during high speed and high load operation of an engine. It is a figure which shows the state.
도면중 부호 1은 터빈(2)과 블로어(3)로 구성된 터보차저이며, 엔진(4)에서 배기관로(10)를 통해 배기가스가 배출되면 터보차저(1)의 터빈(2)이 회전하고, 이에 연동하여 블로어(3)가 공기를 흡입하고 가압하여 터보차저 출구라인(5)을 통해 인터쿨러(6)로 급송한다.In the drawing, reference numeral 1 denotes a turbocharger composed of a turbine 2 and a blower 3, and when the exhaust gas is discharged through the exhaust pipe passage 10 from the engine 4, the turbine 2 of the turbocharger 1 rotates. In conjunction with this, the blower 3 sucks air and pressurizes it and feeds it to the intercooler 6 through the turbocharger outlet line 5.
인터쿨러(6)는 인터쿨러 출구라인(7)을 통해 엔진(4)의 흡기포트에 접속하고 있으며, 인터쿨러 출구라인(7)의 도중에는 바이패스 라인(8)이 분기 접속되고, 바이패스라인(8)의 타단은 터보차저 입구라인(9)에 접속하고 있으며, 터보차저 입구라인(9)의 선단에는 공기속의 이물질을 여과하는 에어클리너(11)가 장착되어 있다.The intercooler 6 is connected to the intake port of the engine 4 via the intercooler outlet line 7, and the bypass line 8 is branch-connected in the middle of the intercooler outlet line 7, and the bypass line 8 is connected. The other end of is connected to the turbocharger inlet line 9, and the air cleaner 11 for filtering foreign matter in the air is mounted at the tip of the turbocharger inlet line 9.
상기 인터쿨러 출구라인(7)과 바이패스 라인(8)의 분기 접속지점에는 밸브실(12)이 형성되고, 그 밸브실(12)내에는 회전축(13)을 중심하여 회동작동하는 바이패스 밸브(14)가 설치되어 있다.A valve chamber 12 is formed at a branch connection point between the intercooler outlet line 7 and the bypass line 8, and a bypass valve rotates about the rotation shaft 13 in the valve chamber 12. 14) is installed.
그리고 부호 7a는 밸브실(12)과 엔진(4)을 연결하는 관로로서 별도로 흡기포트 입구라인으로 지칭하였으나 이는 인터쿨러 출구라인(7)의 일부이다.And reference numeral 7a is a pipe connecting the valve chamber 12 and the engine 4 separately referred to as the intake port inlet line, but this is part of the intercooler outlet line (7).
이에따라 인터쿨러 출구라인(7)과 바이패스 라인(8) 및 흡기포트 입구라인(7a)은 밸브실(12)을 중심하여 세갈래 길을 형성하게 되며, 바이패스 밸브(14)는 바이패스 라인(8)을 완전히 폐쇄하거나 또는 바이패스 라인(8)의 일부를 개방하고, 흡기포트 입구라인(7a)의 일부를 차단하여 과급공기의 통과 단면적을 축소시키도록 작동한다.Accordingly, the intercooler outlet line 7, the bypass line 8, and the intake port inlet line 7a form a triangular path around the valve chamber 12, and the bypass valve 14 has a bypass line ( 8) closes completely or opens a part of the bypass line 8 and blocks a part of the intake port inlet line 7a to reduce the passage cross-sectional area of the charge air.
상기 바이패스 밸브(14)는 버터플라이 밸브나 삼방향 밸브가 사용되며, 액츄에이터(15)에 의해 작동된다.The bypass valve 14 uses a butterfly valve or a three-way valve, and is operated by the actuator 15.
액츄에이터(15)는 에어탱크(16)로부터 에어라인(17)을 통해 압축공기가 유입되어 작동하는 에어실린더(18)와 피스톤(19), 피스톤(19)을 공기압에 대항하는 방향으로 탄발지지하는 리턴스프링(20), 피스톤(19)에 연결된 작동로드(21), 작동로드(21) 선단에 형성된 래크기어(22) 및 상기 바이패스 밸브(14)의 회전축(13)의 일단에 형성되어 상기 래크기어(22)와 맞물려 회전하는 피니언기어(23)로 구성된다.(도 3 참조)The actuator 15 supports the air cylinder 18, the piston 19, and the piston 19, which are operated by the compressed air flowing through the air line 17 from the air tank 16, in a direction against the air pressure. It is formed on one end of the return spring 20, the operating rod 21 connected to the piston 19, the rack gear 22 formed at the tip of the operating rod 21 and the rotary shaft 13 of the bypass valve 14 And a pinion gear 23 that meshes with the rack gear 22 to rotate. (See FIG. 3).
이와같이 상기 액츄에이터(15)는 공기압 작동방식을 채택하고 있으나 전기적으로 온·오프되는 솔레노이드 기구를 사용할 수도 있다.As described above, the actuator 15 adopts a pneumatic operation method, but may use a solenoid mechanism that is electrically turned on and off.
그리고 도면중 부호 24는 과급공기압을 검출하기 위하여 인터쿨러 출구라인(7)에 설치된 압력센서이며, 압력센서(24)의 검출정보는 전자제어장치(25)에 입력되어 솔레노이드 밸브(26)의 개폐정보로 이용된다.In the drawing, reference numeral 24 denotes a pressure sensor installed in the intercooler outlet line 7 to detect the charge air pressure, and the detection information of the pressure sensor 24 is input to the electronic controller 25 to open and close the solenoid valve 26. Used as
이하에 본 발명의 작동에 대하여 상술한다.The operation of the present invention is described in detail below.
(1) 엔진의 저속·저부하 운전시(1) Low speed and low load operation of the engine
이때는 과급공기압이 규정치보다 낮게 검출되므로 압력센서(24)로터 과급공기압 정보를 인가받은 전자제어장치(25)는 솔레노이드 밸브(26)를 작동제어하여 에어탱크 출구라인(17a, 에어라인(17)의 일부로서 구분의 필요가 있을 때 지칭한다)을 폐쇄하고, 대기압라인(27)을 개방하게 된다. 이때 에어실린더(18)는 대기에 연통하게 되며, 리턴스프링(20)의 탄발력에 의해 피스톤(19)과 작동로드(21)가 후퇴하게 되며, 바이패스 밸브(14)는 래크와 피니언(22)(23)에 의해 회전하는 회전축(13)에 의하여 회동하여 바이패스 라인(8)을 차단하게 되며, 흡기포트 입구라인(7a)은 완전 개방상태에 있게 된다.At this time, since the boost air pressure is detected to be lower than the prescribed value, the electronic controller 25, which has received the boost air pressure information from the pressure sensor 24, operates and controls the solenoid valve 26 to control the air tank outlet line 17a and the air line 17. It is referred to as a part when it is necessary to separate) and the atmospheric pressure line 27 is opened. At this time, the air cylinder 18 is in communication with the atmosphere, the piston 19 and the operating rod 21 is retracted by the elastic force of the return spring 20, the bypass valve 14 is a rack and pinion (22) Rotation by the rotary shaft 13 by the (23) to block the bypass line (8), the intake port inlet line (7a) is in a fully open state.
이에따라 인터쿨러(6)를 통해 냉각된 과급공기는 전량 엔진(4)에 공급되는 것이다.Accordingly, the charge air cooled by the intercooler 6 is supplied to the engine 4 in its entirety.
(2) 엔진의 고속·고부하 운전시(2) At high speed and high load operation of the engine
인터쿨러(6)를 통과한 과급공기압이 규정치보다 높게 검출되면 전자제어장치(25)는 솔레노이드 밸브(26)를 작동제어하여 대기압라인(27)을 폐쇄하고 에어라인(17)(17a)은 개방하도록 제어한다.When the boost air pressure passing through the intercooler 6 is detected to be higher than the prescribed value, the electronic controller 25 operates the solenoid valve 26 to close the atmospheric pressure line 27 and open the air lines 17 and 17a. To control.
이에따라 에어탱크(16)의 압축공기가 에어실린더(18)로 유입되어 피스톤(19)이 리턴스프링(20)을 압축하면서 이동된다. 이에따라 바이패스 밸브(14)가 시계방향으로 회동(도시상태 기준)하여 바이패스 라인(8)을 개방하는 대신 흡기포트 입구라인(7a)은 일부를 가려 통과단면적을 축소시키게 된다.Accordingly, the compressed air of the air tank 16 flows into the air cylinder 18 and the piston 19 moves while compressing the return spring 20. Accordingly, the bypass valve 14 rotates in a clockwise direction (not shown) to open the bypass line 8 so that the intake port inlet line 7a covers a part to reduce the passage cross-sectional area.
이에따라 과급공기의 일부는 바이패스 라인(8)을 통해 블로어(3)측으로 바이패스되고, 일부만이 엔진(4)에 유입되므로 엔진 출력은 감소되고 또 엔진출력 감소에 따라 터보차저(1)의 회전수가 감소되어 과급공기압이 낮아지게 되는 것이다. 여기서 본 발명의 장점은 바이패스 라인(8)의 개방시 흡기포트 입구라인(7a)을 일부 차단하므로써 엔진에 공급되는 과급공기량을 효과적으로 제어할 수 있다는 점이며, 이는 바이패스 밸브(14)로부터 기인하는 특성이다.Accordingly, part of the charge air is bypassed to the blower 3 through the bypass line 8, and only a part of the charge air flows into the engine 4, so that the engine power is reduced and the turbocharger 1 rotates as the engine power decreases. The number is reduced and the boost air pressure is lowered. The advantage of the present invention is that the amount of charge air supplied to the engine can be effectively controlled by blocking a part of the intake port inlet line 7a when the bypass line 8 is opened, which is due to the bypass valve 14 It is characteristic to do.
이와같이 하여 과급공기압이 규정치 이하로 내려가면 액츄에이터(15) 작동에 의해 바이패스 밸브(14)는 바이패스 라인(8)을 완전 차단하고 흡기포트 입구라인(7a)은 풀 개방하게 되는 것이다.In this way, when the charge air pressure falls below the prescribed value, the bypass valve 14 completely shuts off the bypass line 8 and the intake port inlet line 7a is fully opened by the actuator 15 operation.
이상과 같은 본 발명은 엔진이 과열되는 고속·고부하 운전시 인터쿨러를 통과한 과급공기의 일부를 터보차저측으로 바이패스시켜 엔진에 공급되는 과급공기량을 감소시키므로써 지나친 과급에 의한 엔진 및 터보차저의 내구성 저하를 방지하고 연료의 과소비를 방지하여 연비를 향상하며, 배기가스 배출량을 감소시키게 되는 효과가 있다.As described above, the present invention bypasses a portion of the charge air that has passed through the intercooler to the turbocharger during high speed and high load operation in which the engine is overheated, thereby reducing the amount of charge air supplied to the engine. It is effective in preventing fuel loss and preventing excessive consumption of fuel to improve fuel economy and reducing exhaust gas emissions.
도 1은 본 발명에 의한 터보차저 인터쿨러의 과급공기 바이패스 시스템으로서 저속·저부하 운전시의 작동상태를 나타내는 도면BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a view showing an operating state during low speed and low load operation as a charge air bypass system of a turbocharger intercooler according to the present invention.
도 2는 고속·고부하 운전시 본 발명장치의 작동상태를 나타내는 도면2 is a view showing the operating state of the present invention device at high speed and high load operation
도 3은 본 발명의 액츄에이터의 일실시예를 나타내는 도면Figure 3 shows an embodiment of the actuator of the present invention
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of code for main part of drawing
1 : 터보차저 2 : 터빈1: turbocharger 2: turbine
3 : 블로어 4 : 엔진3: blower 4: engine
5 : 터보차저 출구라인 6 : 인터쿨러5: turbocharger outlet line 6: intercooler
7 : 인터쿨러 출구라인 7a : 흡기포트 입구라인7: intercooler outlet line 7a: intake port inlet line
8 : 바이패스라인 9 : 터보차저 입구라인8: bypass line 9: turbocharger inlet line
10 : 배기관로 11 : 에어클리너10: to exhaust pipe 11: air cleaner
12 : 밸브실 13 : 회전축12: valve chamber 13: rotating shaft
14 : 바이패스 밸브 15 : 액츄에이터14: bypass valve 15: actuator
16 : 에어탱크 17 : 에어라인16 air tank 17 air line
17a: 에어탱크 출구라인 18 : 에어실린더17a: air tank outlet line 18: air cylinder
19 : 피스톤 20 : 리턴스프링19: piston 20: return spring
21 : 작동로드 22 : 래크기어21: operating rod 22: rack gear
23 : 피니언기어 24 : 압력센서23: pinion gear 24: pressure sensor
25 : 전자제어장치 26 : 솔레노이드 밸브25: electronic control device 26: solenoid valve
27 : 대기압관로27: atmospheric pressure pipeline
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| KR101191321B1 (en) * | 2009-04-06 | 2012-10-16 | 한양대학교 산학협력단 | Engine boosting device having by-pass valve |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20030026584A (en) | 2003-04-03 |
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Legal Events
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