KR19990062248A - 자동차용 터버차저 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 터보차저에 관한 것으로서, 제 1 덕트와 연결된 분기관에 고정되어 있는 로드를 엑츄에이터와, 제 3 덕트의 단부와 제 4 덕트를 연결시키는 바이패스 파이프와, 바이패스 파이프의 유입구로 플레이트에 고정된 제 1 링크와, 제 1 링크와 로드에 연결되는 제 2 링크로 구성된 터보 차저의 회전수 조절장치에 있어서, 바이패스 파이프(330a)의 유입측에 배기가스의 흐름을 조절토록 하는 전자밸브(60)와, 흡기압과 배기압의 변화량에 따라 선택적으로 전자밸브(60)의 개도량을 조절하는 제어부로 이루어져, 전 구간에서 손실되는 출력을 최소화하도록 하여 터보차저의 효율을 향상시키도록 한 것이다.

Description

자동차용 터버차저

본 발명은 자동차용 터보차저에 관한 것으로서, 부압을 이용하여 터빈의 회전수를 제어토록 한 터보차저에 응답성을 높여 출력이 손실되는 것을 방지하고, 엔진이 요구하는 최적의 공기량를 공급할 수 있도록 한 자동차용 터보차저에 관한 것이다.

일반적으로 디젤 차량은 에어크리너내의 엘리먼트를 거치면서 먼지등이 제거된 공기만을 실린더내로 흡입한 후, 압축 말기에 노즐을 통해 분사되는 연료가 기화되고, 그 압축열에 의해 자연 점화되면서 발생하게 되는 체적의 변화를 회전력으로 변환시켜 주행을 가능하게 한 것이다.

차량은 실린더내로 흡입되는 공기의 량에 의해 그 출력이 조절되며, 엔진의 배기량을 크게 하면 그 출력도 커지나 배기량이 작은 소형 엔진이나 동일한 배기량의 엔진이라도 많은 량의 공기를 공급하게 되면 출력이 증가하게 된다.

그러나, 흡입행정시 실린더내에서 발생하게 되는 흡입부압으로 인해 그 내부로 흡입되는 공기의 량이 항상 일정한 수준으로 유지되어 출력의 향상을 꾀할 수 없었다.

이를 해결하기 위해 흡입측의 일단에 공기를 공급하는 과급기를 장착하여 사용하였으며, 이 과급기는 연소실로 부터 머플러에 연결된 파이프의 일측에 터빈을 설치하고, 이 터빈의 일단을 기화기로부터 연소실로 연결되는 흡입 파이프라인의 일측에 설치된 터보차저가 있다.

도 1 은 일반적인 터보차저의 구조를 도시한 구성도로서, 커넥팅 로드(120)에 핀(130)으로 고정된 피스톤(110)이 설치되어 있는 엔진(100)과, 엔진의 양측에 제 2 덕트(310)와 제 3 덕트(320)가 설치되어 있고, 양 단부에는 터보 차저(200)가 설치되어 있다.

터보차저의 흡입측은 제 1 덕트(300)와 제 4 덕트(400)에 연결되어 있다.

터보 차저(200)는 배기가스의 압력을 이용하여 흡기매니폴드내로 유입되는 공기를 압축하여 체적을 증가시켜 실린더내로 공급토록 하여 출력을 증가시키도록 한 것으로, 제 3 덕트(310)의 유입구측에 압축기(220)가 설치되어 있고, 이 압축기(220)에 고정된 축(210)의 단부에 터빈(230)이 고정되어 있다.

그리고, 제 1 덕트(300)에 분기관(302)을 형성하여 로드(510)가 설치되어 있는 액츄에이터(500)에 연결되어 있다.

제 3 덕트(320)의 단부에 바이패스 파이프(330)를 구비하여 제 4 덕트(400)에 연결시키고, 그 유입구 일측으로 플레이트(520)에 고정된 제 1 링크(530)와, 제 1 링크(50)에 연결된 제 2 링크(540)를 힌지고정하고, 제 2 링크(540)에 로드(510)가 연결되는 것으로 구성된다.

이와 같이 구성된 터보 차저의 작동 과정은 다음과 같다.

엔진(100)의 실린더 내부에서 발생된 배기가스가 제 3 덕트(320)를 통과하면서 그 단부에 설치되어 있는 터빈(230)을 회전시키면서 배출된다.

터빈(230)의 회전으로 축(210)이 회전을 하면서 그 단부에 고정되어 있는 압축기(220)를 가동하여 제 1 덕트(300)를 통해 유입되는 공기를 압축시키게 된다.

이 압축된 공기는 제 2 덕트(310)를 경유하여 실린더내로 유입되어 압축한 상태에서 미도시된 노즐로부터 분사되는 연료가 기화되면서 동력을 발생시키게 된다.

이때, 고속시는 제 1 덕트(300)의 일측에 설치되어 있는 분기관(302)을 통해 그 단부에 연결되어 있는 액츄에이터(500)에 작용하게 됨으로써, 로드(510)가 돌출된다.

로드(510)가 돌출되어 제 2 링크(540)를 시계 방향으로 회전시키면서 제 1 링크(530)의 단부에 고정되어 있는 플레이트(520)가 상부로 회동하여 바이패스 파이프(330)가 개방된다.

개방된 바이패스 파이프(330)로 배기가스가 배출됨으로써, 회전속도가 낮아지게 되고, 실린더내로 과급되는 공기가 줄어들게 된다.

그러나, 부압의 상승으로 액츄에이터와 연결되어 있는 플레이트가 개방되어 회전수를 낮추게 되나 이때 바이패스 파이프를 통해 배출되는 압력이 큼으로써, 출력의 손실이 발생하게 되는 문제점이 있다.

또한, 이러한 손실을 방지하기 위해 그 단면적을 최소화하면 저속 구간에서 발생하게 되는 압력이 낮음으로 출력이 낮아지는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 다변화되어 가는 엔진의 출력요구에 따라 터빈으로 유입되는 배기가스의 량(압력)을 조절하여 출력의 손실을 방지하고, 엔진의 응답성을 높일 수 있도록 하는 자동차의 터보차저를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1 은 일반적인 터보차저의 구조를 도시한 구성도,

도 2 는 본 발명에 따른 터보차저의 구조를 도시한 구성도,

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10;부압감지센서 20;배기압감지센서

30;회전속도감지센서 40;드로틀 개도센서

50;ECU 60;전자밸브

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 제 1 덕트와 연결된 분기관에 고정되어 있는 로드를 엑츄에이터와, 제 3 덕트의 단부와 제 4 덕트를 연결시키는 바이패스 파이프와, 바이패스 파이프의 유입구로 플레이트에 고정된 제 1 링크와, 제 1 링크와 로드에 연결되는 제 2 링크로 구성된 터보 차저의 회전수 조절장치에 있어서, 바이패스 파이프의 유입측에 배기가스의 흐름을 조절토록 하는 전자밸브와, 흡기압과 배기압의 변화량에 따라 선택적으로 전자밸브의 개도량을 조절하는 제어부로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차의 터보차저에 의해 달성된다.

이하, 본 발명의 일실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2 는 본 발명에 따른 터보차저의 구조를 도시한 구성도로서, 종래 구성과 동일한 구성에 대해서는 동일 부호를 사용한다.

터보차저는 배기가스의 압력을 이용하여 흡기매니폴드내로 유입되는 공기를 압축하여 체적을 증가시켜 실린더내로 공급토록 하여 출력을 증가시키도록 한 것으로, 엔진(100)과 연결되어 있는 흡기계와 배기계 사이에 설치된다.

엔진(100)은 팽창력을 회전력을 변환시키도록 하는 커넥팅 로드(120)에 핀(130)으로 고정된 피스톤(110)이 실린더 블록내에 삽입되어 있고, 실린더 블록의 상부로 제 2 덕트(310)와 제 3 덕트(320)가 설치되어 있다.

제 3 덕트(310)의 유입구측에 터보차저의 압축기(220)가 설치되어 있고, 이 압축기(220)에 고정된 축(210)의 단부에 터빈(230)이 고정되어 있으며, 흡입측은 제 1 덕트(300)와 제 4 덕트(400)에 연결되어 있다.

그리고, 부압으로 터빈의 회전속도를 제어하기 위해 제 1 덕트(300)에 분기관(302)을 형성하고, 로드(510)가 설치되어 있는 액츄에이터(500)에 연결되어 있다.

제 3 덕트(320)의 단부에 바이패스 파이프(330)를 구비하여 제 4 덕트(400)에 연결시키고, 그 유입구에 플레이트(520)에 고정된 제 1 링크(530)와, 제 1 링크(50)에 연결된 제 2 링크(540)를 힌지고정하고, 제 2 링크(540)에 로드(510)가 연결토록 되어 있는 종래의 터보차저에 있어서, 본 실시예는 부압과 배기압의 변화에 따라 배기가스를 배출토록 하여 최적의 공기를 공급할 수 있도록 한 것이다.

즉, 배출가스의 량을 조절하는 전자밸브(60)와, 엔진의 실린더로 흡입되는 부압과 배출되는 배기압에 의해 전자밸브(60)를 제어하도록 한 제어부로 구성된다.

전자밸브(60)는 제 3 덕트(320a)와 제 4 덕트(400)를 연결하는 바이패스 파이프(330a)의 유입측에 설치되어 배기가스의 배출량을 조절함으로써, 터빈의 회전수를 제어토록 한다.

제어부는 엔진의 상태를 측정하여 최적의 출력을 발생시키도록 한 것으로서, 터보차저의 압축기를 거친 공기가 제 2 덕트(310a)를 통해 실린더내로 유입되는 압력을 측정하는 부압감지센서(10)와, 제 3 덕트(320a)를 통해 배출되는 배기가스의 압력을 측정하는 배기압감지센서(20)와, 크랭크 축의 회전속도를 감지하는 회전속도감지센서(30)와, 드로틀 밸브의 개도량을 측정하는 드로틀 개도 센서(40)와, 각각의 센서로부터 발생된 시그널을 인가 받아 기준 값과 비교하고, 그 출력으로 전자밸브(60)를 작동시키도록 한 ECU(50)로 구성된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용은 다음과 같다.

엔진(100)의 실린더내부에서 발생된 배기가스가 제 3 덕트(320a)를 통과하면서 그 단부에 설치되어 있는 터빈(230)을 회전시키고, 터빈(230)의 회전으로 축(210)이 회전을 하면서 압축기(220)를 가동시켜 제 1 덕트(300)를 통해 유입되는 공기를 압축하여 체적을 증가시키게 된다.

체적이 증가된 상태의 공기는 제 2 덕트(310a)를 경유하여 실린더내로 유입되고, 압축 및 착화의 과정을 거치면서 동력을 발생시키게 된다.

이때, 제 2 덕트(310a)의 내측에 설치되어 있는 부압감지센서(10)와, 회전속도감지센서(30)와 드로틀 개도 센서(40)로 부터 발생된 전기적인 신호가 ECU(50)에 인가된다.

이 신호를 인가받은 ECU(50)는 이 값을 기준 값과 비교하고, 그 출력 값으로 전자밸브(60)를 제어하여 바이패스 파이프(330a)를 통해 배출되는 배기가스의 량을 조절함으로써, 터빈의 회전속도를 조절하게 된다.

즉, 부압이 높으면 전자밸브(60)의 개폐량을 증가시키고, 낮으면 그 개폐량을 최소화하여 최적의 상태로 압축된 공기를 과급할 수 있도록 된다.

이상에서 살펴 본 바와 같이 본 발명은 실린더내로 흡입되는 부압과, 배출되는 배기가스의 압력에 따라 바이패스파이프 유로를 조절하여 배기가스가 배출토록 함으로써, 터빈의 회전수를 제어하고, 과급되는 공기의 량을 조절할 수 있도록 한 것이다.

Claims (2)

1. 제 1 덕트와 연결된 분기관에 고정되어 있는 로드를 엑츄에이터와, 제 3 덕트의 단부와 제 4 덕트를 연결시키는 바이패스 파이프와, 바이패스 파이프의 유입구로 플레이트에 고정된 제 1 링크와, 제 1 링크와 로드에 연결되는 제 2 링크로 구성된 터보 차저의 회전수 조절장치에 있어서,

   바이패스 파이프(330a)의 유입측에 배기가스의 흐름을 조절토록 하는 전자밸브(60)와,

   흡기압과 배기압의 변화량에 따라 선택적으로 전자밸브(60)의 개도량을 조절하는 제어부로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차의 터보차저.
2. 제 1 항에 있어서,

   전자밸브(60)를 선택적으로 개폐되도록 하는 제어부는

   제 2 덕트에 설치된 부압감지센서(10)와,

   제 3 덕트에 설치된 배기압감지센서(20)와,

   크랭크 축의 회전속도를 감지하는 회전속도감지센서(30)와,

   드로틀 밸브의 개도량을 측정하는 드로틀 개도센서(40)와,

   상기 센서의 시그널을 인가 받도록 구비된 ECU(50)로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차의 터보차저.