KR20040074233A - Turbo charger pressure control apparatus and control method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 터보차져 엔진의 터보차져 파손 방지장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 에어 클리너의 오염이 심하여 흡기 부압이 클 경우에 터보차져의 회전부가 소착되거나 파손되는 것을 방지할 뿐만 아니라, 에어 클리너 측의 부압에 의해 엔진의 출력이 저하되는 것을 방지하기 위한 터보차져의 압력조절장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a turbocharger damage prevention device of a turbocharger engine, and more particularly, to prevent the sintering or sintering of the rotary part of the turbocharger when the intake negative pressure is high due to the contamination of the air cleaner. It relates to a pressure regulator of the turbocharger and a control method thereof for preventing the engine output from being lowered by the negative pressure.
주로 디젤 엔진에 장착되는 터보차져는 하우징을 가로 지르는 회전축의 일측에 콤프레서가 축지되고 다른 일측에는 터빈이 형성된 것으로, 배기가스의 압력에 의해 터빈이 회전되므로서 콤프레서가 흡입공기를 가압하도록 구성된 것이다.A turbocharger mainly mounted on a diesel engine is configured to compress a compressor on one side of a rotating shaft across a housing and a turbine on the other side, and the compressor is configured to pressurize intake air as the turbine is rotated by the pressure of exhaust gas.
즉, 도 4와 같이 엔진(10)의 양측에 흡기 매니폴드(11)와 배기 매니폴드(12)가 각각 형성되는 디젤 엔진에 있어서, 배기 매니폴드(12)와 머플러(13)가 연결되는 배기 라인(14)의 도중에 터보차져(20)가 형성된다. 그리고 상기한 터보차져(20)는 콤프레서(21)와 터빈(22)으로 크게 양분되는데, 상기 터빈(22)은 배기 라인(14)에 위치되고 콤프레서(21)는 흡기 라인(15)에 위치된다. 따라서 배기라인(14)을 통과하는 배기가스의 배기압력을 이용하여 터빈(22)을 회전시키고, 상기 터빈(22)과 동일축으로 연결된 콤프레서(21)가 회전되어 에어 클리너(16)에서 정화된 후 흡기라인(15)을 통과하는 흡입공기를 가압하도록 구성되는 것이다.That is, in the diesel engine in which the intake manifold 11 and the exhaust manifold 12 are formed at both sides of the engine 10 as shown in FIG. 4, the exhaust manifold 12 and the muffler 13 are connected to the exhaust gas. The turbocharger 20 is formed in the middle of the line 14. In addition, the turbocharger 20 is divided into a compressor 21 and a turbine 22. The turbine 22 is located in the exhaust line 14, and the compressor 21 is located in the intake line 15. . Therefore, the turbine 22 is rotated using the exhaust pressure of the exhaust gas passing through the exhaust line 14, and the compressor 21 connected to the turbine 22 on the same axis is rotated to purify the air cleaner 16. It is configured to pressurize the suction air passing through the intake line 15 after.
한편, 터빈(22)으로 배기가스가 유입되는 입구의 일측에는 흡배기 압력이 과대해지는 것을 방지하기 위해 배기가스가 상기 터빈(22)을 거치지 않고 바이패스될 수 있도록 하는 웨이스트 게이트(23)가 형성된다.Meanwhile, a waste gate 23 is formed at one side of the inlet through which the exhaust gas flows into the turbine 22 so that the exhaust gas can be bypassed without passing through the turbine 22 to prevent excessive intake and exhaust pressure. .
그리고 상기한 터보차져(20)에서 고온고압으로 가압된 흡입공기를 냉각하며 공기의 밀도를 높이기 위한 인터쿨러(17)가 흡기 매니폴드(11)와 콤프레서(21) 간을 연결하는 흡기라인(15)의 도중에 형성된다.An intake line 15 for cooling the intake air pressurized by the high temperature and high pressure in the turbocharger 20 and connecting the intake manifold 11 and the compressor 21 with an intercooler 17 for increasing the density of air. It is formed in the middle of.
미설명 부호 18은 인젝션 펌프를 지시하는 것으로, 흡기계의 브스트 압력에 따라서 분사되는 연료량을 조절하는 것이다.Reference numeral 18 denotes an injection pump, which adjusts the amount of fuel injected according to the blast pressure of the intake system.
그런데 상기와 같은 종래의 터보차져 엔진의 경우에 에어 클리너측 부압이 증대되었을 경우에 터보챠져의 파손, 엔진 출력의 저하, 매연 과다 발생 등의 문제를 방지할 시스템이 없었다. 즉, 에어 클리너에 오염이 심하게 발생되면 터보차져 콤프레서 입구측에 큰 부압이 발생하여 터보차져 회전부의 오일이 콤프레서 입구측으로 빠져나가게 되므로서 터보차져의 소착 및 파손이 발생되는 것이다. 그리고 터보차져를 통과한 공기량에 의해서 엔진의 성능향상이 결정되는데, 에어 클리너가 막혔을 때 흡입 공기량이 감소하여 출력저하 및 매연 발생이 증가하게 되는 것이다.However, in the conventional turbocharged engine as described above, when the air cleaner side negative pressure is increased, there is no system to prevent problems such as damage of the turbocharger, a decrease in engine output, excessive smoke generation, and the like. That is, when the contamination is seriously generated in the air cleaner, a large negative pressure is generated at the turbocharger compressor inlet side, and oil of the turbocharger rotating part is discharged to the compressor inlet side, thereby causing seizure and breakage of the turbocharger. In addition, the performance of the engine is determined by the amount of air passing through the turbocharger. When the air cleaner is blocked, the amount of intake air decreases, thereby decreasing output and generating soot.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 에어 클리너의 오염이 심하여 흡기 부압이 클 경우에 터보차져의 회전부가 소착되거나 파손되는 것을 방지할 뿐만 아니라, 에어 클리너 측의 부압에 의해 엔진의 출력이 저하되는 것을 방지하기 위한 터보차져의 압력조절장치 및 그 제어방법을 제공하는 데 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and when the air cleaner is heavily contaminated, it will not only prevent the rotary part of the turbocharger from squeezing or breaking when the intake negative pressure is large, It is an object of the present invention to provide a turbocharger pressure regulator and a control method thereof to prevent the output from being lowered.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로서,The present invention as a means for achieving the above object,
배기가스의 배압에 의해 회전되도록 배기라인의 도중에 형성되는 터빈과, 상기 터빈과 동일한 회전축에 축지되어 에어 클리너를 통과한 흡입공기가 가압되도록 흡기라인의 도중에 형성된 콤프레서로 형성된 터보차져가 엔진의 일측에 부착되는 터보차져 엔진에 있어서,A turbocharger formed by a turbine formed in the middle of the exhaust line so as to be rotated by the back pressure of the exhaust gas, and a compressor formed in the middle of the intake line so as to pressurize the intake air passed through the air cleaner by being squeezed on the same rotary shaft as the turbine is provided on one side of the engine. In a turbocharged engine to be attached,
상기한 콤프레서의 전방측 흡기라인과 후방측 흡기라인의 도중이 별도의 바이패스 라인으로 연결되고, 상기 바이패스 라인의 도중에는 흡입공기의 흐름을 제어하기 위한 압력조절 밸브가 형성된 것을 특징으로 한다.The middle of the front intake line and the rear intake line of the compressor is connected to a separate bypass line, characterized in that the pressure control valve for controlling the flow of intake air is formed in the middle of the bypass line.
도 1은 본 발명에 의한 터보차져 엔진의 구성도.1 is a block diagram of a turbocharger engine according to the present invention.
도 2는 본 발명에 의한 장치의 블럭도.2 is a block diagram of an apparatus according to the present invention.
도 3은 본 발명에 의한 장치를 제어하기 위한 플로우차트.3 is a flowchart for controlling the apparatus according to the present invention.
도 4는 종래의 기술을 설명하기 위한 도면.4 is a diagram for explaining a conventional technology.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of code for main part of drawing
10 : 엔진 15 : 흡기라인10: engine 15: intake line
16 : 에어 클리너 20 : 터보차져16: air cleaner 20: turbocharger
21 : 콤프레서 30 : 바이패스 라인21: Compressor 30: Bypass Line
40 : 압력조절 밸브 41 : 액츄에이터40: pressure regulating valve 41: actuator
42 : 솔레노이드 밸브 43 : 제1릴레이42: solenoid valve 43: the first relay
44 : 제2릴레이 45 : 배터리44: second relay 45: battery
46 : 경고등 50 : 전자제어장치46: warning light 50: electronic control device
51 : 압력 센서51: pressure sensor
이하, 본 발명에 의한 터보차져 압력조절장치의 구성 및 작동에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면과 함께 상세하게 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment according to the configuration and operation of the turbocharger pressure regulator according to the present invention will be described in detail with the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 의한 터보차져 엔진의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 의한 장치의 블럭도이고, 도 3은 본 발명에 의한 장치를 제어하기 위한 플로우차트이다.1 is a block diagram of a turbocharger engine according to the present invention, FIG. 2 is a block diagram of a device according to the present invention, and FIG. 3 is a flowchart for controlling the device according to the present invention.
도면 중에 표시되는 도면부호 30은 터보차져의 콤프레서 전방과 후방의 흡기라인을 연결하는 바이패스 라인을 지시하는 것이고, 일부의 도면부호는 종래기술의 설명에 사용된 도면부호를 그대로 인용하여 동일장치에 이중의 부호가 부여되는 것을 피하기로 한다.Reference numeral 30 shown in the drawing indicates a bypass line connecting the intake lines of the compressor front and rear of the turbocharger, and some reference numerals refer to the same apparatus used in the description of the prior art. The double sign is avoided.
또한, 본 발명이 적용되기 위한 터보차져(20)가 장착된 디젤 엔진(10)의 기본적인 구성의 설명은 종래기술의 설명으로 대신한다.In addition, description of the basic structure of the diesel engine 10 equipped with the turbocharger 20 for this invention is replaced by description of a prior art.
상기한 바이패스 라인(30)은 터보차져(20)의 콤프레서(21)가 위치되는 하우징을 기준으로, 상기 콤프레서(21)의 유입구 측에 연결되는 흡기 라인(15)의 도중과 콤프레서(21)의 유출구 측을 연결하는 흡기 라인(15)의 도중을 서로 잇는 것이다.The bypass line 30 is the middle of the intake line 15 connected to the inlet side of the compressor 21 and the compressor 21 based on the housing in which the compressor 21 of the turbocharger 20 is located. It is to connect the middle of the intake line 15 to connect the outlet side of each other.
그리고 상기한 바이패스 라인(30)의 도중에는 바이패스 라인을 통과하는 공기의 흐름을 제어하기 제어하기 위한 압력조절 밸브(40)가 형성된다. 이 압력조절 밸브(40)의 개폐작동은 액츄에이터(41)에 의해서 이루어질 수 있도록 구성되고, 상기 액츄에이터(41)는 전자제어장치(50)의 제어에 따라 작동될 수 있도록 제1릴레이(43) 및 솔레노이드 밸브(42) 등과 연결된다.In the middle of the bypass line 30, a pressure regulating valve 40 for controlling the flow of air passing through the bypass line is formed. The opening and closing operation of the pressure regulating valve 40 is configured to be made by the actuator 41, the actuator 41 is to be operated under the control of the electronic controller 50, the first relay 43 and It is connected to the solenoid valve 42 and the like.
한편, 에어 클리너(16)를 통과하여 흡기 라인(15)을 따라 터보차져(20)의 콤프레서(21) 측으로 유입되는 공기의 압력과 콤프레서(21)를 통과한 흡입공기의 압력을 측정하기 위한 압력 센서(51,52)가 상기 콤프레서(21)의 유출입구에 각각 형성된다. 상기 압력 센서(51,52)에서 측정되는 값은 전자제어장치(50)로 전달되도록 구성된다. 또한, 전자제어장치(50)는 엔진 회전수 센서(53) 및 액셀 개도각 센서(54) 등을 통해서 각종 엔진의 운전정보를 입력받을 수 있도록 구성된다.On the other hand, the pressure for measuring the pressure of the air flowing through the air cleaner 16 to the compressor 21 side of the turbocharger 20 along the intake line 15 and the pressure of the intake air passing through the compressor 21. Sensors 51 and 52 are formed at the outlets of the compressor 21, respectively. The values measured by the pressure sensors 51 and 52 are configured to be transmitted to the electronic controller 50. In addition, the electronic controller 50 is configured to receive operation information of various engines through the engine speed sensor 53, the accelerator opening angle sensor 54, and the like.
또한, 전자제어장치(50)는 상기한 압력센서(51)에서 측정된 값을 기초로 콤프레서(21) 유입측의 흡입공기 압력이 기설정된 값(본 발명의 실시예에서는 550mmH2O로 한다)과 비교판단될 수 있도록 설정된다.In addition, the electronic controller 50 is a preset value of the intake air pressure at the inlet side of the compressor 21 based on the value measured by the pressure sensor 51 (in the embodiment of the present invention is set to 550 mmH 2 O). It is set to be compared with.
즉, 상기한 전자제어장치(50)에서 압력 센서(51)에서 측정된 콤프레서 유입측의 흡입공기 압력이 기설정된 값보다 높을 경우에는 상기한 바이패스 라인(30)을 통하여 콤프레서(21)의 유출측을 통과한 흡입공기의 일부가 콤프레서(21) 유입측으로 유도될 수 있도록 압력제어 밸브(40)가 개방되도록 형성되는 것이다. 이를 위해, 전자제어장치(50)의 제어에 의해 작동되는 제1릴레이(43)가 배터리(45)의 전원과 연결되고, 상기 제1릴레이(43)는 솔레노이드 밸브(42)와 연계되고, 상기 솔레노이드 밸브(42)은 액츄에이터(41)와 연계된다.That is, when the suction air pressure of the compressor inlet side measured by the pressure sensor 51 in the electronic controller 50 is higher than the preset value, the compressor 21 flows out through the bypass line 30. The pressure control valve 40 is opened so that a part of the suction air passing through the side can be led to the compressor 21 inlet side. To this end, a first relay 43 operated by the control of the electronic controller 50 is connected to a power source of the battery 45, and the first relay 43 is connected to the solenoid valve 42. Solenoid valve 42 is associated with actuator 41.
특히, 상기한 압력제어 밸브(40)가 개방된 상태에서도 콤프레서(21) 유입측의 압력이 계속해서 설정값 이상으로 측정되면 상기한 전자제어장치에서는 운전자가 에어 클리너(16)의 상태를 점검할 수 있도록 경고등(46)이 점등되도록 구성된다. 이를 위해, 상기한 전자제어장치(50)는 압력조절 밸브(40)가 개방된 상태에서도 일정시간동안 콤프레서(21) 유입측의 압력이 설정값 이상으로 측정되면 경고등(46)이 점등될 수 있도록 배터리(45)와 연결되는 제2릴레이(44)가 구성된다.In particular, if the pressure on the compressor 21 inflow side is continuously measured or higher than the set value even when the pressure control valve 40 is open, the above-described electronic control apparatus allows the driver to check the state of the air cleaner 16. The warning light 46 is configured to turn on. To this end, the electronic control device 50 is a warning light 46 to be turned on when the pressure on the compressor 21 inlet side for more than a predetermined value for a predetermined time even when the pressure control valve 40 is open. The second relay 44 is connected to the battery 45 is configured.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.Referring to the operating state of the present invention configured as described above are as follows.
터보차져(20)가 장착된 디젤 엔진(10)이 운전되는 중 흡입공기 중의 이물질을 거르기 위한 에어 클리너(16)의 오염이 심하게 되면 상기한 터보차져(20)의 콤프레서(21) 측은 흡기계의 부압에 의해서 고압이 형성된다.If the air cleaner 16 for filtering foreign matter in the intake air becomes severe while the diesel engine 10 equipped with the turbocharger 20 is operating, the compressor 21 side of the turbocharger 20 is connected to the intake machine. The high pressure is formed by the negative pressure.
이 때, 상기한 콤프레서(21)의 유입측에 장착된 압력 센서(51)에서는 흡입 공기의 압력을 측정하게 되고, 그 측정값은 전자제어장치(50)에서 기설정된 값과 비교된다. 그 비교된 결과가 설정값보다 크면 상기한 전자제어장치(50)에서는 제1릴레이(43)에 신호를 보내 솔레노이드 밸브(42)가 작동되도록 한다. 솔레노이드 밸브(42)의 작동에 따라 압력제어 밸브(40)와 연결된 액츄에이터(41)가 작동되므로서 상기 압력제어 밸브(40)가 개방된다.At this time, the pressure sensor 51 mounted on the inflow side of the compressor 21 measures the pressure of the intake air, and the measured value is compared with a value preset by the electronic controller 50. If the comparison result is larger than the set value, the electronic controller 50 sends a signal to the first relay 43 to operate the solenoid valve 42. In response to the operation of the solenoid valve 42, the actuator 41 connected to the pressure control valve 40 is operated so that the pressure control valve 40 is opened.
따라서 콤프레서(21)의 유출측을 통과한 흡입공기의 일부가 상기한 바이패스 라인(30)을 통해 콤프레서(21)의 흡입공기 유입측으로 유도되므로서 에어 클리너(16)의 오염에 의한 부압이 감소되도록 한다.Therefore, a part of the intake air passing through the outflow side of the compressor 21 is led to the intake air inflow side of the compressor 21 through the bypass line 30 so that the negative pressure due to contamination of the air cleaner 16 is reduced. Be sure to
또한, 상기와 같이 압력조절 밸브(40)가 개방된 상태에도 불구하고 상기 콤프레서 유입측에 마련된 압력 센서(51)에서 측정되는 흡입공기의 압력이 일정시간 이상동안 설정값 이상으로 측정되면, 전자제어장치(50)에서는 제2릴레이(44)에 신호를 보내게 된다. 그러면 상기 제2릴레이(44)는 배터리(45)의 전원을 경고등(46)에 인가시켜 운전자로 하여금 에어 클리너(16)의 이상을 점검할 수 있도록 경고하게 된다.In addition, even if the pressure control valve 40 is opened as described above, if the pressure of the intake air measured by the pressure sensor 51 provided on the compressor inlet side is measured above the set value for a predetermined time or more, the electronic control The device 50 sends a signal to the second relay 44. Then, the second relay 44 applies the power of the battery 45 to the warning lamp 46 to warn the driver to check the abnormality of the air cleaner 16.
이상과 같이 에어 클리너(16)의 심한 오염으로 인한 흡기계의 부압상승으로 터보차져(20)가 소착되거나 파손되는 것을 방지하게 될 뿐만 아니라, 운전자로 하여금 에어 클리너(16)를 점검할 것을 경고해주게 된다.As described above, not only the turbocharger 20 may be prevented from being sintered or damaged due to the negative pressure increase of the intake system due to the severe contamination of the air cleaner 16, but also to warn the driver to check the air cleaner 16. do.
이상과 같이 구성되는 본 발명은 에어 클리너의 심한 오염으로 인해서 흡기 라인에 높은 부압이 걸릴 경우에 터보차져를 통과한 흡입공기의 일부를 바이패스시켜 높은 부압을 해소시키므로서 터보차져의 소착이나 파손이 방지될 뿐만 아니라, 에어 클리너의 점검을 운전자에게 경고해므로서 더 이상의 피해를 방지하게 되는 커다란 장점이 있는 것이다.According to the present invention configured as described above, when a high negative pressure is applied to the intake line due to severe contamination of the air cleaner, the turbocharger can be stuck or damaged while bypassing a part of the intake air passing through the turbocharger to solve the high negative pressure. In addition to being prevented, there is a great advantage to prevent further damage by warning the driver of the inspection of the air cleaner.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E90F | Notification of reason for final refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application |