KR20030029682A - Actuator safety apparatus - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A safety apparatus for an actuator is provided to reduce maintenance costs by preventing damage of diaphragm, while preventing air leakage caused due to the damage of diaphragm. CONSTITUTION: A safety apparatus comprises a housing(33); a diaphragm(15) for dividing the space in the housing, wherein one of the divided sections is formed within a pressure chamber(12) communicated to an air tank so as to allow for passage of compressed air; a return spring(14) for elastically supporting the diaphragm with respect to the air pressure working direction; an operating rod(16) having an end fixed to the diaphragm and the other end connected to a waste gate valve of a turbo-charger; and a check valve(35) arranged in the housing, which discharges air from the pressure chamber to the outside when the pressure higher than a reference level is formed in the pressure chamber.

Description

터보차저 웨이스트 게이트 밸브 작동용 액츄에이터의 안전장치{Actuator safety apparatus}Actuator safety apparatus for turbocharged waste gate valve operation

본 발명은 터보차저의 웨이스트 게이트 밸브의 작동에 사용하는 액츄에이터의 내구성 증대를 위한 구조 개선에 관한 것이다.The present invention relates to a structural improvement for increasing durability of an actuator used to operate a waste gate valve of a turbocharger.

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.If air is charged to the engine at a pressure higher than atmospheric pressure, the engine can charge a large amount of air even in the same engine, and accordingly, increasing the injection amount of the fuel can improve the engine output. A turbocharger is used to rotate a turbine by using flowing energy, and to suck and pressurize air through a blower connected to a rotating shaft to send the cylinder to a cylinder.

또, 엔진의 운전조건에 대응하여 배기가스의 유동을 제어하기 위하여 도 3에 도시하는 것과 같이 터보차저(1)에 웨이스트 게이트 밸브장치(2)가 설치되어 있다.In addition, a waste gate valve device 2 is provided in the turbocharger 1 as shown in FIG.

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 접속되어 있다.The waste gate valve 5, which operates to open and close the bypass passage 4, which bypasses the turbine 3 and guides exhaust gas, is operated by a diaphragm actuator 6, and the actuator 6 It is connected to the waste control valve 8 via the pipe 7, and is connected to the side of the air tank 9 for storing compressed air for braking the vehicle again.

이와같이 구성된 웨이스트 게이트 밸브(5)는 엔진의 저속 운전시에는 바이패스통로(4)를 차단하며, 액셀 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.The waste gate valve 5 configured as described above blocks the bypass passage 4 during the low speed operation of the engine. When the opening amount of the throttle valve is increased by stepping on the accelerator pedal 17, the electronic control device 11 performs the waste control valve ( 8), the air in the pressure chamber 12 of the actuator 6 is discharged through the air opening pipe 13 of the waste control valve 8, and the return spring 14 of the actuator 6 is released by air discharge. ) Pushes the diaphragm 15 so that the actuating rod 16 moves to move the waste gate valve 5 in the closing direction so that the exhaust gas passes through the turbine 3 without being bypassed. It will be improved.

그러나 상기한 웨이스트 게이트 밸브(5)의 작동을 위한 액츄에이터(6)의 경우 얇은 고무막인 다이어프램(15)을 사용하기 때문에 다음과 같은 문제점이 제기되고 있다.However, since the actuator 6 for operating the waste gate valve 5 uses the diaphragm 15 which is a thin rubber film, the following problems are raised.

웨이스트 게이트 밸브(5)의 작동을 위해 액츄에이터(6)에 인가되는 공기압은 0~2bar로서 전부하 내지 부분 부하의 전운전 구간에 걸쳐 공연비를 제어하게 되는데, 공기압 레귤레이터(10)로부터 인가되는 공기압은 2bar 이내이나 실제로 차량의 급가감속시나 공기압 레귤레이터(10)의 노후화로 인하여 2.2~2.5bar, 심지어는 3bar 이상의 고압이 액츄에이터(6)의 압력실(12)에 인가되어 다이어프램(15)이 압력을 못이기고 찢어지는 경우가 빈번히 발생하여 유지보수 비용이 증대되고 에어 누설에 따른 터보차저 엔진의 기능 저하를 유발하고 있다.The air pressure applied to the actuator 6 for the operation of the waste gate valve 5 is 0 to 2 bar to control the air-fuel ratio over the entire operation section of the full load or the partial load, and the air pressure applied from the air pressure regulator 10 High pressures of 2.2 bar to 2.5 bar, even 3 bar or more, are applied to the pressure chamber 12 of the actuator 6 due to sudden acceleration and deceleration of the vehicle or the deterioration of the air pressure regulator 10, so that the diaphragm 15 cannot receive pressure. Winning and tearing frequently occur, which leads to increased maintenance costs and deterioration of the turbocharger engine due to air leakage.

이에 본 발명은 상기한 점을 감안하여 제안한 것으로서 그의 목적으로 하는 것은 터보차저의 웨이스트 게이트 밸브의 작동을 위하여 액츄에이터내에 공기압이작용할 때 정상보다 높은 공기압 작용에 의한 다이어프램의 손상을 방지할 수 있는 터보차저 웨이스트 게이트 밸브의 작동용 액츄에이터의 안전장치를 제공하는데 있다.Accordingly, the present invention has been proposed in view of the above-mentioned point, and its object is to provide a turbocharger capable of preventing damage to the diaphragm due to higher than normal air pressure when the air pressure acts on the actuator to operate the waste gate valve of the turbocharger. The present invention provides a safety device for an actuator for operating a waste gate valve.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 하우징과, 그 하우징내의 공간을 구획하되, 일측이 에어탱크측에 연통하여 압축공기가 드나드는 압력실로 형성하게 되는 다이어프램과, 상기 다이어프램을 공기압작용 방향에 대하여 탄발하는 리턴스프링과, 일단이 상기 다이어프램에 고정되고 타단은 터보차저의 웨이스트 게이트 밸브측에 접속되는 작동로드, 로 구성되는 터보차저 웨이스트 게이트 밸브 작동을 위한 액츄에이터에 있어서,In order to achieve the above object, the present invention divides the housing and the space in the housing, one side of which is connected to the air tank side to form a pressure chamber through which compressed air enters and exits the diaphragm with respect to the pneumatic action direction. In the actuator for operating the turbocharger waste gate valve consisting of a return spring which is elastic and one end is fixed to the diaphragm and the other end is connected to the waste gate valve side of the turbocharger,

상기 압력실에 기준치 이상의 압력이 형성될 때 압력실내의 공기를 외부로 배출하기 위한 체크밸브가 상기 하우징에 마련되어 있는 것을 특징으로 한다.The pressure chamber is characterized in that the check valve for discharging the air in the pressure chamber to the outside when the pressure is formed above the reference value is provided in the housing.

도 1은 본 발명에 의한 터보차저 웨이스트 게이트 밸브 작동용 액츄에이터의 안전장치를 나타내는 도면1 is a view showing the safety device of the actuator for operating the turbocharger waste gate valve according to the present invention

도 2는 동상 안전장치의 개방 작동 상태를 나타내는 도면2 is a view showing an open operation state of the in-phase safety device

도 3은 종래 터보차저 웨이스트 게이트 밸브 작동용 액츄에이터를 나타낸 도면3 is a view showing an actuator for operating a conventional turbocharged waste gate valve

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of codes for main parts of drawing

1 : 터보차저 2 : 웨이스트 게이트 밸브장치1: turbocharger 2: waste gate valve device

5 : 웨이스트 게이트 밸브 6A : 액츄에이터5: waste gate valve 6A: actuator

7 : 파이프 9 : 에어탱크7 pipe 9: air tank

10 : 압력 레귤레이터 12 : 압력실10 pressure regulator 12 pressure chamber

14 : 리턴스프링 15 : 다이어프램14: return spring 15: diaphragm

16 : 작동로드 33 : 하우징16: operating rod 33: housing

35 : 체크밸브 36 : 리테이너35 check valve 36 retainer

37 : 밸브시트 38 : 볼밸브37: valve seat 38: ball valve

39 : 공기유통공 40 : 지지판39: air distribution hole 40: support plate

41 : 스프링 42 : 연결끈41: spring 42: connecting string

43,44 : 구멍43,44: hole

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 웨이스트 게이트 밸브의 작동용 액츄에이터의 안전장치를 나타내는 도면이고, 도 2는 동상 안전장치의 작동상태를 나타내는 도면이다.1 is a view showing the safety device of the actuator for the operation of the turbocharger waste gate valve according to the present invention, Figure 2 is a view showing the operating state of the in-phase safety device.

종래기술에서 설명한 것은 동일 부호를 사용하여 설명하였다.What has been described in the prior art has been described using the same reference numerals.

부호 6A는 본 발명의 액츄에이터로서, 파이프(7)를 통해 에어탱크(9)측에 접속되는 하우징(33)을 구비하고 있다.Reference numeral 6A is an actuator of the present invention and includes a housing 33 connected to the air tank 9 side via a pipe 7.

하우징(33)내에는 실리콘 고무재로 형성된 다이어프램(15)이 내부공간을 구획하도록 설치되어 있고, 일측 공간, 즉 파이프(7)에 접속되는 공간은 공기압이 작용하는 압력실(12)이며, 다이어프램(15)을 사이에 두고 압력실(12)의 반대편 공간(12a)내에는 공기압 작용 방향에 대해 다이어프램(15)을 탄발지지하는 리턴스프링(14)이 설치되어 있다.In the housing 33, a diaphragm 15 formed of a silicone rubber material is provided so as to partition the internal space. The one side space, that is, the space connected to the pipe 7, is a pressure chamber 12 in which air pressure acts. A return spring 14 is provided in the space 12a opposite the pressure chamber 12 so as to sandwich the diaphragm 15 with respect to the pneumatic action direction.

그리고 상기 다이어프램(15)에는 작동로드(16)의 일단이 고정되고, 작동로드(16)의 타단은 웨이스트 게이트 밸브(5)측에 접속된다.One end of the actuating rod 16 is fixed to the diaphragm 15, and the other end of the actuating rod 16 is connected to the waste gate valve 5 side.

또, 상기 압력실(12)의 하우징 벽에는 안전장치로서 체크밸브(35)가 설치되는데, 이 체크밸브(35)는 하우징(33)에 고정되는 리테이너(36), 하우징(33)의 내외부를 연통하는 역활을 하는 밸브시트(37), 볼밸브(38), 리테이너(36)에 천공된 공기유통공(39), 볼밸브(38)의 지지판(40), 상기 지지판(40)을 통해 볼밸브(38)를 밸브시트(37)에 밀착하도록 힘을 가하는 압축스프링(41) 및 상기 볼밸브(38)와 다이어프램(15)을 연결하는 연결끈(42)으로 구성되어 있다.In addition, a check valve 35 is installed on the housing wall of the pressure chamber 12 as a safety device, and the check valve 35 has a retainer 36 fixed to the housing 33 and an inner and outer portions of the housing 33. Through the valve seat 37, the ball valve 38, the air distribution hole 39 perforated in the retainer 36, the support plate 40 of the ball valve 38, the ball through the support plate 40 Compression spring 41 for applying a force to close the valve 38 to the valve seat 37, and a connecting strap 42 for connecting the ball valve 38 and the diaphragm 15.

여기서 부호 43과 44는 연결끈(42)이 인출되는 구멍으로 상기 지지판(40)의 생략시 구멍(44)은 공기 배출용으로도 사용이 가능하다.In this case, the reference numerals 43 and 44 are holes through which the connecting string 42 is drawn out, and the holes 44 when the support plate 40 is omitted may also be used for air discharge.

이하에 상기와 같은 본 발명의 작동에 대하여 설명한다.The operation of the present invention as described above will be described below.

파이프(7)를 통해 에어탱크(9)로부터 압축공기가 압력실(12)에 유입하면 다이어프램(15)이 팽출하게 된다. 이에따라 압력실(12)의 용적은 증대되고 다이어프램(15)은 리턴스프링(14)을 압축하면서 팽창하게 되므로써 작동로드(16)를 움직여 웨이스트 게이트 밸브(5)가 바이패스통로(4)를 개방하게 된다.When the compressed air enters the pressure chamber 12 from the air tank 9 through the pipe 7, the diaphragm 15 swells. As a result, the volume of the pressure chamber 12 is increased and the diaphragm 15 expands while compressing the return spring 14 so as to move the operation rod 16 so that the waste gate valve 5 opens the bypass passage 4. do.

그런데 압력레귤레이터(10)가 고장나는 등 공기압 제어에 문제가 발생하여2bar 이상의 기준압보다 높은 압력이 압력실(12)에 작용하게 되면 다이어프램(15)의 팽출량이 증대되고, 이에따라 느슨하였던 연결끈(42)이 팽팽하게 당겨지게 되면서 볼밸브(38)를 잡아당기게 된다.However, when the pressure regulator 10 fails, such as a problem in the air pressure control, and a pressure higher than the reference pressure of 2 bar or more acts on the pressure chamber 12, the amount of swelling of the diaphragm 15 is increased, thereby loosening the connection string. As the 42 is pulled tight, the ball valve 38 is pulled out.

이와같이 볼밸브(38)가 다이어프램(15) 팽출에 연동하여 연결끈(42)을 통해 잡아당겨지게 되면 스프링(41)을 압축하면서 하강하여 밸브시트(37)를 개방하게 되며, 압력실(12)의 공기는 연통공(39)과 밸브시트(37)를 통해 하우징(33)밖으로 배출되어 내부압이 하강하게 되는 것이다.In this way, when the ball valve 38 is pulled through the connecting string 42 in conjunction with the expansion of the diaphragm 15, the spring 41 is lowered while opening the valve seat 37, the pressure chamber 12 Air is discharged out of the housing 33 through the communication hole 39 and the valve seat 37 is to lower the internal pressure.

이와같이하여 압력실(12)내의 내부압이 정상화되면 리턴스프링(14)의 탄성력에 의해 다이어프램(15)이 밀어올려지고, 연결끈(42)은 다시 느슨해지게 된다.When the internal pressure in the pressure chamber 12 is normalized in this manner, the diaphragm 15 is pushed up by the elastic force of the return spring 14, and the connecting string 42 is loosened again.

연결끈(42)이 느슨해지면 볼밸브(38)의 당김력이 제거되어 스프링(41)에 의한 탄발력에 의해 볼밸브(38)가 밸브시트(37)에 밀착하여 공기의 더이상의 방출을 방지하게 되는 것이다.When the connecting strap 42 is loosened, the pulling force of the ball valve 38 is removed so that the ball valve 38 comes into close contact with the valve seat 37 by the spring force of the spring 41 to prevent further release of air. Will be done.

이상과 같은 본 발명은 액츄에이터 하우징에 안전장치로서의 체크밸브를 설치하여 다이어프램에 기준치 이상의 높은 공기압이 작용하게 되면 다이어프램에 연동하여 작동하는 체크밸브가 개방되어 내부압을 즉시 해소하게 되므로써 과압에 의한 다이어프램의 손상을 방지하여 유지보수 비용을 낮출 수 있으며, 액츄에이터의 다이어프램 손상에 의한 에어누설을 방지하여 엔진 출력 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention provides a check valve as a safety device in the actuator housing, and when a high air pressure above the reference value is applied to the diaphragm, the check valve which works in conjunction with the diaphragm is opened to immediately relieve the internal pressure. Maintenance costs can be reduced by preventing damage, and air leakage due to the diaphragm damage of the actuator can be prevented, thereby reducing the engine output.

Claims (4)

하우징과, 그 하우징내의 공간을 구획하되, 일측이 에어탱크측에 연통하여 압축공기가 드나드는 압력실로 형성하게 되는 다이어프램과, 상기 다이어프램을 공기압작용 방향에 대하여 탄발하는 리턴스프링과, 일단이 상기 다이어프램에 고정되고 타단은 터보차저의 웨이스트 게이트 밸브측에 접속되는 작동로드, 로 구성되는 터보차저 웨이스트 게이트 밸브 작동을 위한 액츄에이터에 있어서,A diaphragm which divides the housing and the space in the housing, one side of which is formed into a pressure chamber in which compressed air enters and exits from the air tank side, a return spring that elastically radiates the diaphragm in the pneumatic direction, and one end of the diaphragm. In the actuator for operation of the turbocharger waste gate valve consisting of a working rod fixed to the other end and connected to the waste gate valve side of the turbocharger, 상기 압력실에 기준치 이상의 압력이 형성될 때 압력실내의 공기를 외부로 배출하기 위한 체크밸브가 상기 하우징에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 터보차저의 웨이스트 게이트 밸브의 작동용 액츄에이터의 안전장치.And a check valve for discharging air in the pressure chamber to the outside when a pressure equal to or greater than a reference value is formed in the pressure chamber. A safety device for an actuator for operating a waste gate valve of a turbocharger. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 체크밸브는 하우징에 고정되는 리테이너와 밸브시트, 그 밸브시트를 개폐하는 볼밸브, 볼밸브를 지지하는 스프링, 볼밸브와 다이어프램을 연결하는 연결끈, 그 연결끈이 통과하도록 리테이너에 형성된 구멍을 포함하는 것을 특징으로 하는 터보차저의 웨이스트 게이트 밸브의 작동용 액츄에이터의 안전장치.The check valve is a retainer and a valve seat fixed to the housing, a ball valve for opening and closing the valve seat, a spring for supporting the ball valve, a connecting strap for connecting the ball valve and the diaphragm, a hole formed in the retainer to pass through the connecting strap Safety device for the actuator for the operation of the waste gate valve of the turbocharger comprising a. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 리테이너에는 볼밸브가 밸브시트로 부터 떨어질때 외부로 공기를 배출하기 위한 공기유통공이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 터보차저의 웨이스트게이트 밸브의 작동용 액츄에이터의 안전장치.The retainer is a safety device of the actuator for operating the wastegate valve of the turbocharger, characterized in that the air flow hole for discharging the air to the outside when the ball valve falls from the valve seat. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 볼밸브는 연결끈이 통과하는 구멍을 가지는 지지판을 통하여 상기 스프링에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 터보차저의 웨이스트 게이트 밸브의 작동용 액츄에이터의 안전장치.And the ball valve is supported by the spring through a support plate having a hole through which a connecting strap passes.
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