KR20120015386A - 터보차져의 웨이스트 게이트 작동 제어 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고가의 장치나 복잡한 구조의 채용 없이 정압식 터보차져 엔진에서 발생되는 정압과 부압을 동시에 이용하여 엔진의 시동 초기 웨이스트 게이트를 개방토록 제어하여 터보차져 엔진의 촉매 활성화 시간을 단축하여 배기가스 배출을 저감할 수 있는 터보차져의 웨이스트 게이트 작동 제어 시스템을 제공하는 데 있다. 이를 위해 본 발명은 배기 터빈과, 흡기 통로 내에 배치된 흡기 압축기를 포함하는 터보차저와, 배기 터빈을 우회하는 바이패스 통로에 제공되고, 상기 바이패스 통로의 개구 면적을 제어하도록 구성되는 웨이스트 게이트 밸브(WGV)와, 상기 웨이스트 게이트 밸브를 작동하도록 구성되는 액추에이터를 포함하고 있으며, 상기 액추에이터는 압력챔버와 부압실을 구획하는 다이아프램을 구비하고 있으며, 상기 압력챔버는 상기 흡기 압축기의 과급 공기 통로 측에 정압측 솔레노이드 밸브를 개재하여 배관으로 연결되고, 상기 부압실은 부압 조건이 형성되는 서지탱크 측에 배관으로서 연결되며, 엔진의 시동 초기 아이들 운전이나 저속 운전 시 전자제어장치가 상기 정압측 솔레노이드 밸브를 개방토록 제어하여 정압과 부압의 압력차를 이용하여 상기 액추에이터를 작동시켜 바이패스 통로를 개방시키게 되는 것을 특징으로 한다.

Description

터보차져의 웨이스트 게이트 작동 제어 시스템{Operation controling system of waste gate unit for turbocharger}

본 발명은 엔진의 출력을 증가시키기 위한 터보차저(turbocharger)에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 외부로 배출되는 배기가스를 이용하여 엔진에 공기 또는 혼합기를 과급하는 터보차저의 웨이스트 게이트 유닛(wastegate unit)의 작동 제어 시스템에 관한 것이다.

내연기관용 터보차져는 엔진의 배기에너지를 이용하여 터빈을 구동시키고, 터빈과 같은 축의 컴프레서에 의해 공기를 압축하여 엔진에 공급함으로써 배기가스의 압력과 열에너지를 회수하고 이를 이용하여 엔진으로 유입되는 공기를 압축하는 장치로서, 흡입공기의 온도를 냉각시키는 인터쿨러와 함께 출력향상을 위해 대부분의 디젤엔진에서 적용되고 있는 장치이다.

일반적인 터보차져는 터빈 휠과 콤프레셔 휠(compressor wheel)을 포함한다. 엔진의 배기포트(exhaust port)를 통해서 배출되는 배기가스가 터보차져의 터빈 휠을 회전시키고, 그 결과 이 터빈 휠에 연결축을 통해서 연결된 콤프레셔휠(compressor wheel)이 회전된다.

콤프레셔 휠은 엔진의 흡기포트(intake port)내에 설치되어 그 회전에 의해 엔진으로 유입되는 공기를 압축하게 된다.

따라서, 엔진의 동력을 직접 사용하지 않으면서 보다 높은 밀도의 공기를 엔진의 연소실로 공급할 수 있게 된다.

터보차져에 의해 보다 높은 밀도의 공기가 연소실로 공급되기 때문에, 연소실로 공급되는 공기량이 증가하고 그에 대응하여 연료분사량도 증가된다. 따라서, 증가된 연료분사량에 해당하는 만큼의 출력향상이 가능하게 된다.

이와 같은 터보차져가 장착된 차량의 경우, 연료절감, 매연 및 소음 감소, 중량당 출력 증가, 엔진 냉각 성능 증가, 및 고산지대에서의 출력 증가 등의 효과를 얻을 수 있다.

그러나, 엔진의 회전속도 및 배기량에 따라 엔진에서 배출되는 배기가스의 양이 달라지게 되므로, 엔진의 회전속도 및 배기량에 따라 터보차져의 압축비가 달라지는 문제가 있다.

즉, 엔진의 회전속도가 낮거나 엔진의 배기량이 작은 경우에는, 터보차져의 터빈 휠로 유입되는 배기가스의 양이 감소하므로 배기가스로부터 회수할 수 있는 에너지가 감소한다. 그 결과, 터진 휠에 연결된 콤프레셔의 압축비에 한계가 존재하게 된다. 또한, 엔진의 회전속도가 높거나 엔진의 배기량이 큰 경우에는, 콤프레셔에 의해 지나치게 압축된 공기가 연소실로 공급된다. 그 결과, 연소실 내에 연료에 비해 공기가 차지하는 비율이 지나치게 높아지게 되어 터보차져의 가동으로 오히려 엔진 출력이 감소하는 역효과가 나타나게 된다.

이러한 문제를 해결하고자, 엔진의 회전속도가 낮거나 엔진의 배기량이 작은 경우에는, 배기가스로부터 가능한 많은 에너지를 회수하기 위하여 가능한 고효율의 터빈 휠을 사용하고 있다. 반대로, 엔진의 회전속도가 높거나 엔진의 배기량이 큰 경우에는, 터보차져의 터빈 하우징(그 내부에 터빈 휠이 배치된다)의 입구측에 웨이스트 게이트(waste gate)를 두고 그 웨이스트 게이트를 개페하는 벤트 밸브(vent valve, 또는 '바이패스 밸브'라고도 한다)를 설치하여 과도하게 압축된 공기가 연소실로 유입되는 경우에는 벤트 밸브가 구동되어 배기가스의 일부가 터빈 휠을 거치지 아니하고 바로 배출되도록 하여 터빈 휠의 회전속도를 저감하고 있다.

이처럼 흡기 매니폴드내에 걸리는 부스트 압력이 너무 크면 이상 연소(detonation)와 엔진의 손상을 초래할 수 있어, 과도한 부스트 압력을 억제하기 위하여 터보차저에는 웨이스트 게이트 유닛이 구비된다.

이러한 웨이스트 게이트 유닛에 의하여, 부스트 압력이 소정 값에 도달하게 되면 배기가스의 일부분이 터빈을 바이패스(bypass)하여 웨이스트 게이트로 흐르게 되어 터빈을 회전시키지 않고 외부로 배기된다.

상기한 웨이스트 게이트를 개폐하는 방식으로는 정압식과 부압식 및 전자식이 있는 데, 그중 가장 경제성이 높은 방식은 정압식으로 가장 많이 사용되므로 이하에는 도 1 내지 도 2를 참조하여 엔진, 정압식 터보차저 및 웨이스트 게이트 유닛의 작동을 설명하기로 한다.

도 1은 일반적인 웨이스트 게이트 유닛을 설명하기 위하여 엔진을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 종래 웨이스트 게이트 유닛이 장착된 터보차저를 나타낸 도면이다.

엔진의 실린더(1)내에서 압축된 혼합기가 점화되어 팽창되면서 배기밸브(2b)가 열리고, 피스톤(3)이 다시 위로 올라 오면서 연소된 가스가 배출된다. 이와 같이 배출되는 배기 가스는 터보차저(10)의 배기가스 유입관(15)을 통과하면서 터빈(11)을 회전시킨다.

배기 가스에 의하여 회전되는 터빈(11)과 동기하여 압축기(13)의 휀(13a)이 회전하면서, 외부의 공기가 강제로 실린더(1) 내로 과급되어 엔진출력을 증대시키게 된다. 그러나, 배출되는 모든 배기가스가 터빈(11)을 회전시키게 되면 그만큼 흡기 매니폴드(5)에 과도한 부스트 압력이 발생하여 이상연소 또는 엔진 이상 현상을 초래할 수 있게 된다.

이러한 문제를 해소하기 위하여 웨이스트 게이트 유닛(20)이 마련되며, 터빈(11) 상류측 배기가스 유입관(15)에 웨이스트 게이트(15a)가 형성되고, 웨이스트 게이트(15a)는 웨이스트 게이트 밸브(29)에 의하여 선택적으로 차폐되도록 구성된다.

따라서, 흡기 매니폴드(5)에 과도한 부스트 압력이 발생하는 경우, 웨이스트 게이트 밸브(29)가 열려 실린더(1)에서 배출되는 배기가스의 일부가 터빈(11)을 회전시키지 않고 바로 외부로 바이패스(bypass)되어 부스트 압력이 과도하게 걸리는 것을 방지할 수 있게 된다.

이러한 종래의 웨이스트 게이트 유닛(20)은, 액츄에이터(21 : actuator), 액츄에이터 로드(23 : actuator rod), 힌지바(25 :hinge bar), 연결바(27) 및 웨이스트 게이트 밸브(29)를 구비한다.

액츄에이터(21)는, 웨이스트 게이트(15a)를 선택적으로 차폐하도록 구동되는 것으로서 일정한 부스트 압력 이상이 되면 웨이스트 게이트(15a)를 열어 배기가스의 일부가 바이패스 되도록 하고 일정한 부스트 압력 이하로 되면 웨이스트 게이트(15a)를 차단하여 배기가스가 터빈(11)을 회전시키도록 한다.

액츄에이터 로드(23)는, 액츄에이터(21)에 의하여 작동되는 것으로서 일단은 액츄에이터(21)측에 연결되고 타단은 후술할 힌지바(25)에 핀 연결된다.

힌지바(25)는, 일단이 액츄에이터 로드(23)에 핀연결되고 타단은 후술할 연결바(27)에 고정되어, 액츄에이터(21)가 직선 운동함에 따라 핀연결부(26)를 회전중심으로 하여 회동한다.

연결바(27)는, 액츄에이터 로드(23)에 의하여 회동되는 힌지바(25)와 동기하여 회동되는 것으로서 타단은 웨이스트 게이트 밸브(29)와 용접 등에 의하여 고정되어 웨이스트 게이트 밸브(29)가 연결바(27)와 동기하여 회동하게 된다.

웨이스트 게이트 밸브(29)는, 상기한 바와 같이 연결바(27)에 고정되어 연결바(27)와 동기하여 회동된다. 이러한 웨이스트 게이트 밸브(29)는, 연결바(27)를 회전축으로 하여 회동함으로써 웨이스트 게이트(15a)를 선택적으로 차폐하게 된다. 따라서, 웨이스트 게이트 밸브(29)가 회동되어 웨이스트 게이트(15a)가 차폐되어야 함으로써 연결바(27)에 대하여 틸팅(tilting)되도록 설치된다.

상기한 바와 같이, 종래의 웨이스트 게이트 유닛(20)은, 부스트 압력이 소정 압력 이상이 되면 액츄에이터(21)가 작동되어 액츄에이터 로드(23)가 도 2의 화살표 B 방향으로 직선운동을 하고, 이와 연동하여 힌지바(25)가 도면상 반시계방향으로 회동하게 된다. 연결바(27)는 힌지바(25)의 회동방향으로 회동하게 되고 연결바(27)에 설치되는 웨이스트 게이트 밸브(29)가 웨이스트 게이트(15a)를 열어 배기가스의 일부가 웨이스트 게이트(15a)를 통하여 바이패스됨으로써 부스트 압력을 조절할 수 있다.

한편, 부스트 압력이 소정 압력 이하로 떨어지면 액츄에이터(21)에 의하여 액츄에이터 로드(23)는 도 2의 화살표 A방향으로 직선운동을 하고 이와 연동하여 힌지바(25)가 도면상 시계방향으로 회동하게 된다. 연결바(27)는 힌지바(25)의 회동방향으로 회동하게 되고 연결바(27)에 고정되는 웨이스트 게이트 밸브(29)가 웨이스트 게이트(15a)를 닫아 배기가스가 바이패스되지 않고 터보차저(10)의 터빈(11)을 회전시키도록 구성되어 있다.

한편, 기존의 가솔린 터보차져 엔진의 경우 배기가스 정화를 위한 촉매 활성화를 위해서는 엔진의 시동 초기에 열손실을 줄여 촉매의 가열을 촉진하도록 웨이스트 게이트를 개방하는 것이 필요한바, 이는 터보차져로의 열손실을 최소화하여 정화 작용을 하는 촉매를 빠른 시간 안에 활성화 온도에 도달하게 가열시킴으로써 시동 초기에 다량으로 배출되는 유해 배기가스 양을 최소화시키기 위해 필요한 것이다.

그러나 최근에 경제성을 고려하여 많이 사용되고 있는 상기한 정압 방식의 터보 차져는 압축기 출구부의 정압과 대기압의 비율을 솔레노이드 밸브를 통해 듀티 제어하여 액츄에이터에 작용하는 공기압을 조절하고, 그 액츄에이터의 구동에 따른 웨이스트 게이트 밸브의 개폐도에 따라서 가감속에 의한 공기 압축량을 제어하게 되며, 이와 같은 상기 정압식 터보 차져는 압축기의 출구부를 통해 배출되는 압축 공기가 정압라인을 통하여 솔레노이드 밸브 방향으로 공급되고, 엔진으로부터 배출되는 블로우 바이 가스가 압축기로 유입되도록 구성된 방식으로써, 상기한 정압식의 경우 엔진 시동 초기 아이들 구동이나 저속 구간에서는 작동압 형성이 미미하여 웨이스트 게이트의 개방력 확보가 곤란하여 촉매의 조기 활성화라는 목적 달성에는 적합하지 않는다는 단점이 있어 경제성 측면의 우수성에도 불구하고 엔진의 시동 초기 배기가스 정화 능력의 저하를 피할 수 없다는 문제가 단점으로 지적되고 있다.

그와 달리 일본국 공개특허 JP 2006-274831호에서는 압축기 측에 형성되는 과급 압력을 이용하는 정압 방식 대신 전자적 제어를 통해 작동되는 전자식 웨이스트 게이트 액츄에이터(electric waste gate actuator:EWGA)의 사용을 제안하고 있는 데, 전자식 웨이스트 게이트 액츄에이터를 사용하여 웨이스트 게이트를 개폐하는 방식은 작동의 정확성과 편의성은 좋으나 EWGA가 고가이며 고온의 배기가스의 환경하에서 내구성 확보에 문제가 있는 것으로 드러나고 있다.

웨이스트 게이트를 개폐하는 또 다른 방식으로는 부압식 웨이스트 게이트를 적용하는 기술이 있는 데, 이 경우 부압을 만들기 위해 고가의 진공펌프 설비 등을 구비하여야 하는 문제가 있어 역시 비용 측면에서 불리하다.

이에 본 발명은 상기한 문제점들을 감안하여 제안한 것으로서 그의 목적으로 하는 것은 고가의 장치나 복잡한 구조의 채용 없이 정압식 터보차져 엔진에서 발생되는 정압과 부압을 동시에 이용하여 엔진의 시동 초기 웨이스트 게이트를 개방토록 제어하여 터보차져 엔진의 촉매 활성화 시간을 단축하여 배기가스 배출을 저감할 수 있는 터보차져의 웨이스트 게이트 작동 제어 시스템을 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 터보차져의 웨이스트 게이트 작동 제어 시스템은 배기 터빈과, 흡기 통로 내에 배치된 흡기 압축기를 포함하는 터보차저와, 배기 터빈을 우회하는 바이패스 통로에 제공되고, 상기 바이패스 통로의 개구 면적을 제어하도록 구성되는 웨이스트 게이트 밸브(WGV)와, 상기 웨이스트 게이트 밸브를 작동하도록 구성되는 액추에이터를 포함하고 있으며, 상기 액추에이터는 압력챔버와 부압실을 구획하는 다이아프램을 구비하고 있으며, 상기 압력챔버는 상기 흡기 압축기의 과급 공기 통로 측에 정압측 솔레노이드 밸브를 개재하여 배관으로 연결되고, 상기 부압실은 부압 조건이 형성되는 서지탱크 측에 배관으로서 연결되며, 엔진의 시동 초기 아이들 운전이나 저속 운전 시 전자제어장치가 상기 정압측 솔레노이드 밸브를 개방토록 제어하여 정압과 부압의 압력차를 이용하여 상기 액추에이터를 작동시켜 바이패스 통로를 개방시키게 되는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 의하면 상기 서지탱크의 일측에는 엔진의 아이들 구동이나 저부하 운전 시 서지탱크에 형성된 부압을 저장하는 별도의 진공챔버가 마련되며, 상기 부압실은 상기 진공챔버에 관로로써 접속되는 것을 특징으로 한다.

또 상기 부압실에는 상기 압력챔버 측에 작용하는 압력에 저항하여 다이어프램을 항시 밀어올리는 방향으로 탄발하는 리턴스프링을 구비한 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 의하면 상기 부압실은 부압측 솔레노이드 밸브를 개재하여 관로로써 상기 진공챔버에 연결되며, 상기 전자제어장치는 엔진의 시동 초기 상기 정압측 및 부압측 솔레노이드 밸브들을 동시에 개방하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같은 본 발명에 의하면 종래의 정압식 터보차져의 웨이스트 게이트 밸브를 개폐하는 액추에이터의 리턴스프링이 수용된 방을 부압이 형성되는 서지탱크 측에 접속하여 부압실을 형성할 수 있도록 함으로써 액추에이터의 다이어프램 작동실(작동챔버,정압실)의 압력이 낮아 웨이스트 게이트 밸브의 개방력의 확보가 곤란한 엔진 시동 초기 시에도 부압실에 부압을 형성하여 다이어프램에 작용하는 상대적 압력차를 크게 증대시켜 작동 로드를 움직이는 것이 가능하여 웨이스트 게이트 밸브를 개방시켜 배기가스가 터빈 휠을 통과하지 않고 바이패스 되게 하여 열손실을 최소화시킬 수 있으며, 그만큼 촉매 장치를 조기에 활성화시켜 배기가스 정화 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있는 것이다.

도1은 종래 정압식 터보차져의 웨이스트 게이트 유닛을 설명하기 위하여 엔진 구조를 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 2는 종래 웨이스트 게이트를 개폐하는 액츄에이터의 장착 상태를 보여주는 터보차저를 나타낸 도면이다.
도3은 본 발명에 따른 터보차져의 웨이스트 게이트 작동 제어 시스템을 나타낸 도면이다.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명의 터보차져의 웨이스트 게이트 작동 제어 시스템을 상세히 설명한다.

터보차저 등의 과급기는 흡기 효율을 개선하기 위한 내연 기관에 적용되고, 그럼으로써 엔진 출력을 향상시키게 된다.

본 발명의 터보차저(80)는 흡기 압축기(81) 및 배기 터빈(82)을 포함한다. 흡기 압축기(81)는 흡기관(85)에 제공된다. 배기 터빈(82)은 배기관(86)에 제공된다. 배기관(86)은 배기 터빈(82)을 우회하는 바이패스 통로(87)와 연결된다. 배기가스가 터빈(82)을 우회하여 배출되도록 작동하는 웨이스트 게이트 밸브(WGV, 88)는 바이패스 통로(87)에 제공되며, 상기 웨이스트 게이트 밸브(WGV, 88)가 바이패스 통로(87)의 밸브시트(95)에 밀착하였을 때는 바이패스 통로(87)는 차단되고, 밸브시트(95)로부터 이격될 때에는 바이패스 통로(87)가 열려 배기가스가 배기 터빈(82)을 우회하게 되어 있다. 이처럼 바이패스 통로(87)는 배기관에 제공된 배기 터빈(82)을 우회하도록 제공된다. 웨이스트 게이트 밸브(waste gate valve,88)가 배기 터빈(82)으로 유동하는 배기 가스의 양을 제어하기 위해 바이패스 통로(87)에 제공되고, 그럼으로써 과급 압력(charging pressure)을 제어하게 되는데, 상기한 웨이스트 게이트 밸브(88)는 정압식 액추에이터(positive pressure actuator,90)를 이용하여 제어되도록 구성되어 있다.

이를 위해 WGV(88)는 다이아프램(91)으로 구획된 압력 챔버(92)를 구비하는 액추에이터(90)와 연결된다. WGV(88)는 압력 챔버(92) 내의 압력에 따라서 작동된다. 흡기압축기(81)의 하류의 흡기 압력(과급 압력)은 배관(93)을 통해 압력 챔버(92)로 인가된다. 상기 WGV액추에이터(90)가 작동하여, WGV(88)는 바이패스 통로(87)의 개구 영역을 변하도록 하고, 그럼으로써 바이패스 통로(87)를 통해 유동하는 배기 가스량을 제어하며, WGV(88)는 과급 압력을 제어하는 과급 조건 가변 유닛으로서 역할을 한다.

추후 설명하는 솔레노이드 밸브(97)가 열리는 경우, 과급 압력이 압력 챔버(92)에 직접적으로 인가됨으로써, WGV(88)가 과급 압력에 따라서 작동되도록 한다. 특히, 과급 압력이 높아짐에 따라서, 압력 챔버(92) 내의 압력도 높아진다. 이러한 조건에서, WGV(88)가 그 개구측에서 작동되어, 배기 터빈(82)의 동력이 감소한다. 따라서 흡기 압축기(81)의 동력도 또한 감소하여, 과급 압력이 감소한다.

상기한 구성에 있어, 일반적으로 과급 압력이 상승하는 경우 WGV(88)가 개방되어, 과급 압력이 초과 상승되는 것을 억제한다. 특히 WGV(88)는 정상 조건에서 폐쇄 위치로 유지되고, WGV(88)는 고부하 조건 및 고회전 범위 중 하나에서 미소하게 개방된다. 이러한 조건에서, WGV(88)의 위치는 과급 압력에 의해 제한된다.

상기한 배관(93)의 도중에 전자제어장치(96)에 의해 작동이 제어되는 정압측 솔레노이드 밸브(97)가 설치되어 있으며, 상기 압력 챔버(92) 내에 작용하는 과급압에 의해 다이어프램(91)이 하강하여 작동 로드(98)를 밀어 WGV(88,웨이스트 게이트 밸브)를 개방하여 배기가스를 바이패스 시킨 후 과급압이 낮아질 때에 상기 다이어프램(91)을 복귀시키도록 탄발하는 리턴스프링(99)이 하측챔버(100) 내에 설치되며, 이 하측챔버(100,부압실)는 배관(101)을 통해 서지탱크(102) 측, 보다 바람직하게는 서지탱크(102)의 일측에 병설하여 엔진의 아이들 구동이나 저속 운전 시 서지탱크(102)에 형성되는 흡기 부압을 저장하는 진공챔버(103)에 연결됨으로써 서지탱크 측의 부압이 걸리게 되는 부압실(100)을 형성한다.

그리고 상기 부압실(100)과 상기 진공챔버(103)를 접속하는 배관(101)의 도중에는 관로를 개폐하는 부압측 솔레노이드 밸브(104)가 설치되어 있으며, 이 부압측 솔레노이드 밸브(104)는 전자제어장치(96)에 의해 작동이 제어된다.

이와 같은 본 발명에 의한 시스템의 작동 과정을 설명하면 다음과 같다.

엔진이 시동된 후 초기의 저속 운전 구간이나 또는 아이들 구동 시 센서(105), 예를 들면 냉각 수온 센서 등으로부터의 정보에 기초하여 냉간 시동 상태라고 판단한 전자제어장치(96)는 정압측 및 부압측 솔레노이드 밸브(97)(104)를 개방토록 작동 제어한다.

양측의 밸브(97)(104)가 동시에 개방되면 액추에이터(90)의 압력 챔버(92)에는 흡기 압축기(81)의 출구 압력이 작용하게 되고, 부압실(100)에는 서지탱크(102)의 부압이 저장된 진공챔버(103)의 진공 부압이 걸리게 된다. 이에 따라 시동 초기 저속 상태라서 상기 압력 챔버(92)에 걸리는 압력이 낮다 하더라도 상기 부압실(100)에 작용하는 진공압과의 상대적 압력차가 커져 그 같은 큰 압력차에 의해 상기 다이어프램(91)이 리턴스프링(99)을 압축하면서 하강하여 작동로드(98)를 밀게 되고, WGV(88)가 밸브 시트(95)로부터 이격됨으로써 관로가 개방된 바이패스 통로(87)를 통해 배기가스가 배기 터빈(82)을 우회하여 통과하게 되는 것이며, 이로써 열손실을 줄여 촉매가 조기에 활성화 온도에 상승 도달하게 되어 배기가스의 정화 기능이 조기에 정상화되는 것이다.

이상에서 설명된 본 발명에 의한 터보차져의 웨이스트 게이트 작동 제어 시스템의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

80:터보차져 81:흡기 압축기
82:배기 터빈 85:흡기관
86:배기관 87:바이패스 통로 88:웨이스트 게이트 밸브(WGV) 90:액추에이터
91:다이어프램 92:압력 챔버
93:관로 95:밸브 시트 96:전자제어장치 97:정압측 솔레노이드 밸브 98:작동로드 99:리턴스프링 100:부압실(하부챔버) 101:배관 102:서지탱크 103:진공챔버 104:부압측 솔레노이드 밸브
105:센서

Claims (4)

1. 배기 터빈과, 흡기 통로 내에 배치된 흡기 압축기를 포함하는 터보차저와, 배기 터빈을 우회하는 바이패스 통로에 제공되고, 상기 바이패스 통로의 개구 면적을 제어하도록 구성되는 웨이스트 게이트 밸브(WGV)와, 상기 웨이스트 게이트 밸브를 작동하도록 구성되는 액추에이터를 포함하고 있으며, 상기 액추에이터는 압력챔버와 부압실을 구획하는 다이아프램을 구비하고 있으며, 상기 압력챔버는 상기 흡기 압축기의 과급 공기 통로 측에 정압측 솔레노이드 밸브를 개재하여 배관으로 연결되고, 상기 부압실은 부압 조건이 형성되는 서지탱크 측에 배관으로서 연결되며, 엔진의 시동 초기 아이들 운전이나 저속 운전 시 전자제어장치가 상기 정압측 솔레노이드 밸브를 개방토록 제어하여 정압과 부압의 압력차를 이용하여 상기 액추에이터를 작동시켜 바이패스 통로를 개방시키게 되는 것을 특징으로 하는 터보차져의 웨이스트 게이트 작동 제어 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 서지탱크의 일측에는 엔진의 아이들 구동이나 저부하 운전 시 서지탱크에 형성된 부압을 저장하는 별도의 진공챔버가 마련되며, 상기 부압실은 상기 진공챔버에 배관으로써 접속되는 것을 특징으로 하는 터보차져의 웨이스트 게이트 작동 제어 시스템.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 부압실에는 상기 압력챔버 측에 작용하는 압력에 저항하여 다이어프램을 항시 밀어올리는 방향으로 탄발하는 리턴스프링을 구비한 것을 특징으로 하는 터보차져의 웨이스트 게이트 작동 제어 시스템.
4. 제3항에 있어서, 상기 부압실은 부압측 솔레노이드 밸브를 개재하여 배관으로 상기 진공챔버에 연결되며, 상기 전자제어장치는 엔진의 시동 초기 상기 정압측 및 부압측 솔레노이드 밸브들을 동시에 개방하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 터보차져의 웨이스트 게이트 작동 제어 시스템.
   

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