KR20160050643A - 터보 차저용 웨이스트 게이트 밸브 장치 - Google Patents

Abstract

이 발명은, 압축공기의 압력이 아닌 모터의 회전동력을 이용하여 밸브의 개도를 제어하기 때문에 과급 공기량을 정확하게 제어할 수 있으며, 직선운동을 회전운동으로 변환하지 않고 모터의 회전동력을 사용함으로써 밸브 연결부분의 변형이나 파손을 방지할 수 있는, 터보 차저용 웨이스트 게이트 밸브 장치에 관한 것으로서,
모터에 의해 회전구동되는 스핀들부에 수직으로 레버부가 연장 형성되어 있는 링크와, 상기한 링크의 레버부에 조립되는 밸브핀과, 상부에 상기한 밸브핀이 고정 결합되는 돌기부가 형성되어 있고 하부의 몸체에 바이패스홀이 다수개 형성되어 있는 상부 밸브와, 상기한 상부 밸브의 내측에 조립 설치되어 있으며 상기한 상부 밸브의 바이패스홀과 대응되는 바이패스홀이 다수개 형성되어 있는 하부 밸브를 포함하여 이루어진다.

Description

터보 차저용 웨이스트 게이트 밸브 장치{Waist gate valve for turbo charger}

이 발명은 터보 차저용 웨이스트 게이트 밸브 장치에 관한 것으로서, 좀더 세부적으로 말하자면 압축공기의 압력이 아닌 모터의 회전동력을 이용하여 밸브의 개도를 제어하기 때문에 과급 공기량을 정확하게 제어할 수 있으며, 직선운동을 회전운동으로 변환하지 않고 모터의 회전동력을 사용함으로써 밸브 연결부분의 변형이나 파손을 방지할 수 있는, 터보 차저용 웨이스트 게이트 밸브 장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 터보 차저는 엔진의 배기 매니 폴드에 붙어 있으며, 엔진에서 배출되는 배기 가스를 이용하여 터빈을 돌리고, 상기한 터빈은 흡기 매니 폴드와 에어 클리너 사이에 위치해 있는 컴프레셔와 회전축으로 연결되어 컴프레셔를 회전시키는 구성을 가진다. 대기로 버려지는 배기 에너지를 터빈의 회전력으로 변화시켜서 회수하고, 컴프레셔에 의해 혼합가스의 충전효율을 높임으로써 출력 및 연료비를 향상시킨다,

도 1은 종래의 차량용 터보 차저의 구성도이다.

도 1에 도시되어 있는 바와 같이 종래의 차량용 터보 차저는, 배기가스 입구(11)와 배기가스 출구(12)와 바이패스 통로(13)가 형성되어 있는 터빈 하우징(1)과, 외부 공기 흡입구(21)와 압축공기 배출구(22)와 바이패스 통로(23)가 형성되어 있는 컴프레서 하우징(2)과, 상기한 터빈 하우징(1)의 내부에 설치되는 터빈 팬(31)과 상기한 컴프레서 하우징(2)의 내부에 설치되는 컴프레셔 팬(32)이 양단에 설치되는 샤프트(33)가 설치되어 있으며 상기한 터빈 하우징(1)과 컴프레셔 하우징(2)을 연결하는 센터 하우징(3)과, 상기한 컴프레서(2)의 바이패스 통로(23)에 연결되어 있는 액츄에이터(4)와, 상기한 터빈(1)의 바이패스 통로(13)에 설치되어 있으며 상기한 액츄에이터(4)에 의해 작동되는 웨이스트 게이트 밸브(5)를 포함하여 이루어진다.

상기한 샤프트(3)는 중간 부분에 플링거 슬리브(34)와, 쓰러스트 베어링(35)과, 쓰러스트 링(36)과, 저널 베어링(37)이 설치되어 지지되는 구조로 이루어진다.

상기한 액츄에이터(4)는, 컴프레서(2)의 바이패스 통로(23)를 통해서 입력되는 압축공기에 의해 이동되는 플레이트(41)와, 상기한 플레이트(41)에 연결되어 왕복운동을 하는 로드(42)와, 상기한 플레이트(41)를 원위치로 복원시키기 위한 스프링(43)을 포함하여 이루어진다.

상기한 구성에 의한 종래의 차량용 터보 차저의 작용은 다음과 같다.

엔진으로부터 발생된 배기 가스가 터빈(1)의 배기 가스 입구(11)로 유입되어 터빈 팬(31)을 회전시키면서 배기 가스 출구(12)로 배출된다.

상기한 터빈 팬(31)의 회전동력은 샤프트(33)를 통하여 컴프레서 팬(32)으로 전달되어 컴프레셔 팬(32)이 회전되도록 함으로써 상기한 컴프레셔 팬(32)이 외부 공기 흡입구(21)로부터 외부공기를 흡입하여 압축한 뒤에 압축공기 배출구(22)를 통하여 배출하도록 한다.

이 과정에서, 상기한 컴프레셔 팬(32))에 의해 흡입된 외부 공기의 일부는 액츄에이터(4)로 유입되는데, 액츄에이터(4)로 유입된 압축공기는 플레이트(41)을 밀고, 이에 따라 스프링(43)이 압축되면서 로드(42)가 밀리게 됨에 따라 웨이스트 게이트 밸브(5)가 열리게 된다. 상기한 웨이스트 게이트 밸브(5)가 열리게 되면, 터빈(1)의 배기 가스 입구(11)로 유입된 배기가스가 모두 터빈 팬(31)을 돌리지 않고 일부는 바이패스 통로(13)로 빠져 나감으로써 부스트 압력이 과도하게 걸리는 것을 방지할 수 있게 된다. 상기한 압축공기의 압력이 커지면 커질수록 웨이스트 게이트 밸브(5)의 개도가 커지게 되어 더 많은 배기가스가 바이패스됨으로써 터빈 팬(31)과 컴프레셔 팬(32)의 회전력이 줄어들게 되고 이에 따라 압축공기의 압력도 줄어들게 된다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래의 자동차용 터보 차저는, 배기가스의 성분중 고상에 해당하는 PM(Particular Mass), 검댕이(Soot) 등이 웨이스트 게이트 밸브(5)의 간극 사이에 적층되어 단단한 고체상태가 됨으로써 웨이스트 게이트 밸브(5)의 정밀도가 떨어지게 되어 엔진 성능이 저하되는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 웨이스트 게이트 밸브를 로터리 형태의 밸브로 제작하여 밸브를 여닫을 때 자연적으로 이물질이 제거되도록 함으로써 이물질의 축적에 의해 제어 정밀도가 떨어지게 되는 것을 방지할 수 있는 기술이 대한민국 등록특허공보 10-1336364(공고일자 2013년 12월 04일)의 "자동차용 터보 차저"에서 본 출원인에 의해 개시된 바 있다.

그러나, 상기한 등록특허공보 10-1336364를 포함한 종래의 터보 차저용 웨이스트 게이트 밸브 장치는, 압축공기의 압력을 이용하여 밸브의 개도를 제어하기 때문에 정확한 과급 공기량을 제어할 수가 없는 문제점이 있다.

또한, 종래의 터보 차저용 웨이스트 게이트 밸브 장치는, 밸브를 개폐하기 위하여 직선운동을 회전운동으로 변환하는 구조로 이루어지기 때문에 밸브 연결부분에 힘이 집중되어 변형이나 파손이 될 수 있는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 압축공기의 압력이 아닌 모터의 회전동력을 이용하여 밸브의 개도를 제어하기 때문에 과급 공기량을 정확하게 제어할 수 있으며, 직선운동을 회전운동으로 변환하지 않고 모터의 회전동력을 사용함으로써 밸브 연결부분의 변형이나 파손을 방지할 수 있는, 터보 차저용 웨이스트 게이트 밸브 장치를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 구성은, 모터에 의해 회전구동되는 스핀들부에 수직으로 레버부가 연장 형성되어 있는 링크와, 상기한 링크의 레버부에 조립되는 밸브핀과, 상부에 상기한 밸브핀이 고정 결합되는 돌기부가 형성되어 있고 하부의 몸체에 바이패스홀이 다수개 형성되어 있는 상부 밸브와, 상기한 상부 밸브의 내측에 조립 설치되어 있으며 상기한 상부 밸브의 바이패스홀과 대응되는 바이패스홀이 다수개 형성되어 있는 하부 밸브를 포함하여 이루어지면 바람직하다.

이 발명의 구성은, 상기한 상부 밸브의 몸체는 내부가 비어 있으며 하부가 개방되어 있는 원통형으로 이루어지면 바람직하다.

이 발명의 구성은, 상기한 상부 밸브의 몸체는 외주면에서 내주면까지 통공되어 있는 바이패스홀이 균등한 간격으로 방사형으로 배치되면 바람직하다.

이 발명의 구성은, 상기한 상부 밸브의 몸체의 바이패스홀은 상하 2열로 형성되면 바람직하다.

이 발명의 구성은, 상기한 하부 밸브는 내부가 비어 있으며 상부 및 하부가 개방되어 있는 원통형으로 이루어지면 바람직하다.

이 발명의 구성은, 상기한 하부 밸브는 외주면에서 내주면까지 통공되어 있는 바이패스홀이 균등한 간격으로 방사형으로 배치되면 바람직하다.

이 발명의 구성은, 상기한 하부 밸브의 바이패스홀은 상하 2열로 형성되면 바람직히다.

이 발명은, 압축공기의 압력이 아닌 모터의 회전동력을 이용하여 밸브의 개도를 제어하기 때문에 과급 공기량을 정확하게 제어할 수 있으며, 직선운동을 회전운동으로 변환하지 않고 모터의 회전동력을 사용함으로써 밸브 연결부분의 변형이나 파손을 방지할 수 있는, 효과를 갖는다.

도 1은 종래의 차량용 터보 차저의 구성도이다.
도 2는 이 발명의 일 실시예에 따른 터보 차저용 웨이스트 게이트 밸브 장치의 분해 사시도이다.
도 3은 이 발명의 일 실시예에 따른 터보 차저용 웨이스트 게이트 밸브 장치의 개방시 구성도이다.
도 4는 이 발명의 일 실시예에 따른 터보 차저용 웨이스트 게이트 밸브 장치의 폐쇄시 구성도이다.

이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 이 발명의 목적, 작용, 효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 동작상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다.

참고로, 여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 제시된 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀 둔다.

또한, 본원의 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 정의된 것으로서, 통상적이거나 사전적인 의미로만 한정해서 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 일예로서, 방향에 관한 용어는 설명상의 편의를 위하여 도면상에 표현된 위치를 기준으로 설정하기로 한다.

도 2는 이 발명의 일 실시예에 따른 터보 차저용 웨이스트 게이트 밸브 장치의 분해 사시도이고, 도 3은 이 발명의 일 실시예에 따른 터보 차저용 웨이스트 게이트 밸브 장치의 폐쇄시 구성도이고, 도 4는 이 발명의 일 실시예에 따른 터보 차저용 웨이스트 게이트 밸브 장치의 개방시 구성도이다.

도 2 내지 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 이 발명의 일실시예에 따른 터보 차저용 웨이스트 게이트 밸브 장치의 구성은, 모터(도시되지 않음)에 의해 회전구동되는 스핀들부(61)에 수직으로 레버부(62)가 연장 형성되어 있는 링크(6)와, 상기한 링크(6)의 레버부(62)에 조립되는 밸브핀(7)과, 상부에 상기한 밸브핀(7)이 고정 결합되는 돌기부(81)가 형성되어 있고 하부의 몸체(83)에 바이패스홀(84)이 다수개 형성되어 있는 상부 밸브(8)와, 상기한 상부 밸브(8)의 내측에 조립 설치되어 있으며 상기한 상부 밸브(8)의 바이패스홀(84)과 대응되는 바이패스홀(91)이 다수개 형성되어 있는 하부 밸브(9)를 포함하여 이루어진다.

상기한 상부 밸브(8)의 몸체(83)는 내부가 비어 있으며 하부가 개방되어 있는 원통형으로 이루어지며, 외주면에서 내주면까지 통공되어 있는 바이패스홀(84)이 균등한 간격으로 방사형으로 배치되며, 상하 2열로 형성되는 구조로 이루어진다.

상기한 하부 밸브(9)는 내부가 비어 있으며 상부 및 하부가 개방되어 있는 원통형으로 이루어지며, 외주면에서 내주면까지 통공되어 있는 바이패스홀(91)이 균등한 간격으로 방사형으로 배치되며, 상하 2열로 형성되는 구조로 이루어진다.

상기한 구성에 의한, 이 발명의 일실시예에 따른 터보 차저용 웨이스트 게이트 밸브 장치의 작용은 다음과 같다.

엔진으로부터 발생된 배기 가스가 터빈의 터빈 팬을 회전시키면서 배출되면, 터빈 팬의 회전동력이 샤프트를 통하여 컴프레서 팬으로 전달되어 컴프레셔 팬을 회전시키게 된다.

이 경우에, 모터(도시되지 않음)의 회전 구동력이, 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 링크(6)의 스핀들부(61)를 시계방향으로 회전시키게 되면, 레버부(62)가 밸브핀(7)을 통하여 상부 밸브(8)를 위로 들어올리게 됨에 따라 상부 밸브(8)의 바이패스홀(84)과 하부 밸브(9)의 바이패스홀(91)이 일치하게 됨으로써 밸브가 개방된다.

이와 같이 밸브를 개방하게 되면, 터빈의 배기가스 입구로 유입된 배기가스가 모두 터빈 팬을 돌리지 않고 일부는 밸브가 설치되어 있는 바이패스 통로로 빠져 나감으로써 부스트 압력이 과도하게 걸리는 것을 방지할 수 있게 된다.

만약, 밸브를 폐쇄하고자 하는 경우에, 모터(도시되지 않음)의 회전 구동력이, 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 링크(6)의 스핀들부(61)를 반시계방향으로 회전시키게 되면, 레버부(62)가 밸브핀(7)을 통하여 상부 밸브(8)를 아래로 내려주게 됨에 따라 상부 밸브(8)의 바이패스홀(84)과 하부 밸브(9)의 바이패스홀(91)이 어긋나게 됨으로써 밸브가 폐쇄된다.

따라서, 압축공기의 압력이 아닌 모터의 회전동력을 이용하여 밸브의 개도를 제어하기 때문에 과급 공기량을 정확하게 제어할 수 있으며, 직선운동을 회전운동으로 변환하지 않고 모터의 회전동력을 사용함으로써 밸브 연결부분의 변형이나 파손을 방지할 수 있게 된다.

6 : 링크 7 : 밸브핀
8 : 상부 밸브 9 : 하부 밸브

Claims (7)

1. 모터에 의해 회전구동되는 스핀들부에 수직으로 레버부가 연장 형성되어 있는 링크와,
   상기한 링크의 레버부에 조립되는 밸브핀과,
   상부에 상기한 밸브핀이 고정 결합되는 돌기부가 형성되어 있고 하부의 몸체에 바이패스홀이 다수개 형성되어 있는 상부 밸브와,
   상기한 상부 밸브의 내측에 조립 설치되어 있으며 상기한 상부 밸브의 바이패스홀과 대응되는 바이패스홀이 다수개 형성되어 있는 하부 밸브를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 터보 차저용 웨이스트 게이트 밸브 장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기한 상부 밸브의 몸체는 내부가 비어 있으며 하부가 개방되어 있는 원통형으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 터보 차저용 웨이스트 게이트 밸브 장치.
3. 제 2항에 있어서,
   상기한 상부 밸브의 몸체는 외주면에서 내주면까지 통공되어 있는 바이패스홀이 균등한 간격으로 방사형으로 배치되는 것을 특징으로 하는 터보 차저용 웨이스트 게이트 밸브 장치.
4. 제 3항에 있어서,
   상기한 상부 밸브의 몸체의 바이패스홀은 상하 2열로 형성되는 것을 특징으로 하는 터보 차저용 웨이스트 게이트 밸브 장치.
5. 제 1항에 있어서,
   상기한 하부 밸브는 내부가 비어 있으며 상부 및 하부가 개방되어 있는 원통형으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 터보 차저용 웨이스트 게이트 밸브 장치.
6. 제 5항에 있어서,
   상기한 하부 밸브는 외주면에서 내주면까지 통공되어 있는 바이패스홀이 균등한 간격으로 방사형으로 배치되는 것을 특징으로 하는 터보 차저용 웨이스트 게이트 밸브 장치.
7. 제 6항에 있어서,
   상기한 하부 밸브의 바이패스홀은 상하 2열로 형성되는 것을 특징으로 하는 터보 차저용 웨이스트 게이트 밸브 장치.

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