KR100208486B1 - 디젤기관의 2단 bcs장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 BCS장치내에 2개의 스프링을 2중으로 중첩하여 설정된 높이차를 가지도록 하므로서 차량의 발진이나 급가속시 순간적인 고압이 작용하더라도 2개의 스프링합력으로 공연비를 유지시켜 최대의 토오크를 얻을 수 있도록 한 디젤 기관의 2단 BCS장치에 관한 것이다.

이를 위해 본 발명은 실린더(1)의 배기포트(1b)에 연결되어 고온1W고압의 배기가스(2)에 의하여 회전하는 터어빈(3)과, 터어빈(3)과 동축으로 연결되어 회전력을 전달받아 공기(5)를 압축시켜 실린더(1)의 흡기포트(1a)로 공급하는 컴프레샤(4)와, 컴프레샤(4)의 공기압에 의하여 작동되는 BCS장치(7)와, BCS장치(7)에 의하여 실린더(1)의 연료량을 조절하는 연료분사펌프(6)로 구성된 디젤기관의 터어보차쟈엔진에 있어서,

상기 BCS장치(7)는, 컴프레샤에 의하여 압축된 고압의 공기를 일부 유입하도록 상부에 공기의 유입구(71a)가 형성되며 내부 바닥면에 2중의 스프링설치홈(71b)(71c)을 동심원으로 형성한 하우징(71)과, 하우징(71)의 내부 중간부에 상1W하부공기챔버(71d)(16)가 형성되도록 밀폐되게 설치하는 다이아프램(72)과, 다이아프램(72)의 중간부에 일체로 연결하여 연료분사펌프(6)를 작동시키는 액튜에이터(73)와, 하우징(71)의 2중 스프링홈에 2중으로 중첩하여 설정된 높이차를 가지도록 하는 동시에 그 중 1개는 다이아프램(72)을 탄력있게 지지하도록 하는 2단의 스프링(74)(75)으로 구성하여, 차량의 발진이나 급가속시 순간적인 고압이 작용하더라도 2개의 스프링합력으로 설정된 공연비를 유지시켜 최대의 토오크를 얻을 수 있으므로 엔진의 저속영역에서 출력을 높일 수 있는 효과가 있다.

Description

디젤 기관의 2단 BCS장치

도 1 은 본 발명의 구조도

도 2 는 본 발명에 의하여 공기압과 연료량에 따른 토오크의 그래프도

도 3 은 종래 터어보차쟈엔진의 개략적인 구성도

도 4 는 종래 BCS장치에 의하여 공기압과 연료량에 따른 토오크의 그래프도

※ 도면중 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 하우징 11 : 유입구

12 : 토출구 13,14 : 스프링설치홈

15,16 : 상·하부공기챔버 20 : 다이아프램

30,40 : 스프링

[발명의상세한설명]

[발명의목적]

본 발명은 저속영역 디젤 기관의 토오크 성능 특성을 개선하고자 하는 데 있다.

[발명이속하는기술분야및그분야의종래기술]

본 발명은 디젤 기관의 터어보차쟈 기관 및 터어보차쟈-인터쿨라 엔진에 적용되는 디젤 기관의 2단 BCS(BOOST COMPENSATOR SYSTEM)장치에 관한 것이다.

도 3 은 종래 터어보차쟈엔진을 나타낸 개략적인 구성도로서, 실린더(1)의 배기포트(1b)로 배출되는 고온1W고압의 배기가스(2)를 이용하여 터어빈(3)이 회전하게 되면 이 터어빈(3)과 동축으로 연결된 컴프레샤(4)가 회전하게 되며, 이 컴프레샤(4)는 대기중의 흡입공기(5)를 가압하여 흡기포트(1a)를 통해 엔진의 실린더(1)속으로 강제로 공기를 밀어 넣는 역할을 하고, 이때 공기량의 증대에 연동되어 연료량을 저속에서 가감할 수 있도록 자동 조절하는 장치가 연료분사펌프(6)와 BCS장치(7)이다.

이와같이 동일 배기량의 엔진에 공기량이 많이 유입되게 하므로서 이에 상응하는 연료량을 넣을 수 있으므로 기존의 자연흡기식 엔진에 비해 출력이 높은 엔진 성능을 얻을 수 있도록 되어 있는 것이다.

이를 설명하면, 컴프레샤(4)의 회전에 의해 형성된 압력은 연료분사펌프(6)의 BCS장치(7)에 유입되어 BCS장치(7)내의 압력을 상승시키게 되고, 상승된 압력은 다이아프램(7a)측에 작용하여 미리 셋팅된 스프링(7b)의 초기장력을 이기기 전까지는 연료분사펌프(6)의 연료량이 변하지 않는다. 이는 터어보차쟈급 엔진의 터어보차쟈(8)는 회전수가 낮은 저속영역에서 터어보차쟈의 관성력에 의해 흡입되는 공기량이 자연흡기식 엔진에 비해 크지 않아 연료량을 증가시키게 되면 오히려 매연의 과다등을 초래하게 되므로 이를 억제하기 위한 수단으로 작용하게 되는 것이다. 따라서 BCS장치(7)는 터어보의 기능이 어느 정도 형성되면 미리 정해진 스프링상수 특성에 의해서 연료량이 증가되는 방향으로 연료분사펌프(6)를 움직이게 하는 장치이다.

그런데 종래의 BCS장치(7)는 1개의 스프링(7b)만으로 컴프레샤(4)의 압력을 감지하여 연료분사장치(7)를 작동시키도록 되어 있어, 아주 낮은 회전수 영역을 벗어나면 터어보차쟈(8)는 본래의 기능을 발휘할 수 있음에도 불구하고 BCS장치(7)는 1개의 스프링(7b)의 선형특성에 의해 그 기능을 충분히 발휘할 수 없는 문제점이 있었다. 즉 차량의 발진이나 급가속시 컴프레샤(4)에 의하여 순간적으로 많은 흡입공기량이 유입되어 실린더(1)와 BCS장치(7)에 각각 공급되므로 BCS장치(7)에는 고압이 작용하게 되는 데, BCS장치(7)의 고압에 의하여 순간적으로 1개의 스프링(7b)이 압축되면서 체적의 감축에 따라 연료분사펌프(6)를 작동시켜 공기량에 비해 더 많은 연료가 실린더(1)에 공급된다. 따라서 공기량에 비하여 연료가 더 많이 공급됨에도 불구하고 불완전연소되어 도 4 의 그래프와 같이 압력의 상승에 비해 토오크가 느슨하게 상승되므로 고출력을 낼 수 없는 문제점이 있었다.

[발명이이루고자하는기술적과제]

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 개선하고자 하는 것으로, BCS장치내에 2개의 스프링을 2중으로 중첩하여 설정된 높이차를 가지도록 구성하므로서 차량의 발진이나 급가속시 순간적인 고압이 작용하더라도 2개의 스프링합력으로 공연비를 유지시켜 최대의 토오크를 얻을 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 수단으로서, 실린더의 배기포트에 연결되어 고온1W고압의 배기가스에 의하여 회전하는 터어빈과, 터어빈과 동축으로 연결되어 회전력을 전달받아 공기를 압축시켜 실린더의 흡기포트로 공급하는 컴프레샤와, 컴프레샤의 공기압에 의하여 작동되는 BCS장치와, BCS장치에 의하여 실린더의 연료량을 조절하는 연료분사펌프로 구성된 디젤기관의 터어보차쟈엔진에 있어서,

상기 BCS장치는, 컴프레샤에 의하여 압축된 고압의 공기를 일부 유입하도록 상부에 유입구가 형성되며 내부 바닥면에 2중의 스프링설치홈을 동심원으로 형성한 하우징과, 하우징의 내부 중간부에 밀폐되게 설치하는 다이아프램과, 다이아프램의 중간부에 일체로 연결하여 연료분사펌프를 작동시키는 액튜에이터와, 하우징의 2중 스프링홈에 2중으로 중첩하여 설정된 높이차를 가지도록 하는 동시에 그 중 1개는 다이아프램을 탄력있게 지지하도록 하는 2단의 스프링으로 디젤 기관의 2단 BCS장치를 구성한 것이 본 발명의 특징이다.

[발명의구성및작용]

이하 본 발명을 첨부된 실시예의 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3 은 디젤 기관의 터어보차쟈엔진을 나타낸 개략적인 구성도로서, 도 3 을 본 발명의 도 1 과 연관시켜 설명하면, 부호1은 엔진의 실린더를 나타낸 것으로 흡기포트(1a)와 배기포트(1b)를 형성하여 피스톤(1c)의 왕복운동에 의하여 흡입, 압축, 폭발, 배기의 4행정을 하도록 되어 있다.

부호3은 터어빈으로서 배기포트(1b)에 연결되어 고온1W고압의 배기가스(2)에 의하여 회전하도록 되어 있다.

부호4는 컴프레샤로서 터어빈(3)과 동축으로 연결되어 회전력을 전달받아 공기(5)를 압축시켜 실린더(1)의 흡기포트(1a)로 공급하도록 되어 있다.

도 1 은 본 발명의 2단 BCS장치(7)를 나타낸 구조도로서, 부호71은 내부에 공기챔버(71d)가 형성된 하우징으로써, 상부에는 도 3 의 컴프레샤(4)와 연결되는 공기의 유입구(71a)가 형성되어 있으며, 내부 바닥면에는 2중의 스프링설치홈(71b)(71c)을 동심원으로 형성한다.

부호72은 하우징(71)의 내부 중간부에 밀폐되게 설치하는 다이아프램으로서, 컴프레샤(4)에 의하여 유입구(71a)를 통해 상부측 공기챔버(71d)로 유입되는 고압의 공기압이 작용하게 되면 만곡지게 하향 굴곡되며, 이때 2단의 스프링(74)(75)이 스프링상수의 합력으로 단계적으로 지지하여 액튜에이터(73)를 점차적으로 공기압에 비례하여 가압되도록 한다.

부호73은 다이아프램(72)의 중간부에 일체로 연결되는 액튜에이터로서, 터어빈(3)의 저속영역시 연료분사펌프(6)를 작동시켜 연료량을 조절한다.

부호74,75는 2단의 스프링으로서, 하우징(71)의 2중 스프링설치홈(71b)(71c)에 2중으로 중첩하여 설정된 높이차를 가지도록 하는 동시에 그 중 1개는 다이아프램(72)을 탄력있게 지지하도록 한다.

이하 본 발명의 실시예에 따른 작용을 설명하면 다음과 같다.

도 3 을 참조하여 설명하면, 실린더(1)의 배기포트(1b)로 배출되는 고온1W고압의 배기가스(2)를 이용하여 터어빈(3)이 회전하게 되면 이 터어빈(3)과 동축으로 연결된 컴프레샤(4)가 회전하게 되며, 이 컴프레샤(4)는 대기중의 흡입공기(5)를 가압하여 흡기포트(1a)를 통해 엔진의 실린더(1)속으로 강제로 공기를 공급하게 된다.

한편 컴프레샤(4)의 회전에 의해 형성된 압력은 본 발명 도 1 의 2단 BCS장치(7)에 유입되어 BCS장치(7)내의 압력을 상승시키게 되고, 상승된 압력은 다이아프램(72)측에 작용하여 미리 셋팅된 1단 스프링(74)의 초기장력을 이기기 전까지는 연료분사펌프(6)의 연료량이 변하지 않는다.

그런데 차량의 발진이나 급가속시 컴프레샤(4)에 의하여 순간적으로 많은 흡입공기량이 유입되어 실린더(1)와 도 1 의 2단 BCS장치(7)에 각각 공급되므로 BCS장치(7)에는 고압이 작용하게 되는 데, 상부측 공기챔버(71d)로 유입된 고압의 공기압에 의하여 순간적으로 다이아프램(72)이 1단 스프링(74)을 압축하게 되나 설정된 간격(x)만큼 1단 스프링(74)이 압축되면 다이아프램(72)이 2단 스프링(75)에 접촉하면서 2개의 스프링(74)(75)을 동시에 압축시키게 된다. 이때 액튜에이터(73)는 가압되어 그 하강량만큼 연료분사펌프(6)에 압력이 작용하게 된다.

그러나 고압의 공기압에 의하여 압축되는 2개의 스프링(74)(75)은 스프링상수의 합력으로 다이아프램(72)을 탄력있게 지지하여 급격한 고압의 공기압을 점차적으로 완화시켜 주게 되므로 액튜에이터(73)의 급격한 하강을 점차적인 하강으로 변화시켜 주게 된다. 따라서 액튜에이터(73)의 점차적인 하강에 비례하여 연료분사펌프(6)를 작동시키게 되므로 컴프레샤(4)에서 공급되는 공기량과 연료분사펌프(6)에서 공급되는 연료량의 공연비가 설정비율로 유지하게 되어 실린더(1)내에서는 완전연소되어 최대의 토오크를 얻을 수가 있는 것이다.

즉, 도 2 의 그래프와 같이 공기압의 급격한 상승시 1단 스프링(74)이 압축되면서 연료량이 공기량에 비해 급격하게 많이 공급되다가 2단 스프링(75)이 압축되어 2개의 스프링(74)(75)이 동시에 압축되는 경우 스프링상수의 합력으로 연료량이 공기량에 비례하여 완만하게 점차적으로 공급되는 것을 알 수 있으며, 이로인해 종래의 토오크에 비해 본 발명의 토오크가 압력의 상승에 따라 점차적으로 높아지게 되는 것을 알 수 있다.

[발명의효과]

BCS장치내에 2개의 스프링을 2중으로 중첩하여 설정된 높이차를 가지도록 하므로서 차량의 발진이나 급가속시 순간적인 고압이 작용하더라도 2개의 스프링합력으로 설정된 공연비를 유지시켜 최대의 토오크를 얻을 수 있으므로 엔진의 저속영역에서 출력을 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 실린더의 배기포트에 연결되어 고온1W고압의 배기가스에 의하여 회전하는 터어빈과, 터어빈과 동축으로 연결되어 회전력을 전달받아 공기를 압축시켜 실린더의 흡기포트로 공급하는 컴프레샤와, 컴프레샤의 공기압에 의하여 작동되는 BCS장치와, BCS장치에 의하여 실린더의 연료량을 조절하는 연료분사펌프로 구성된 디젤기관의 터어보차쟈엔진에 있어서,

   상기 BCS장치는, 컴프레샤에 의하여 압축된 고압의 공기를 일부 유입하도록 상부에 유입구가 형성되며 내부 바닥면에 2중의 스프링설치홈을 동심원으로 형성한 하우징과, 하우징의 내부 중간부에 밀폐되게 설치하는 다이아프램과, 다이아프램의 중간부에 일체로 연결하여 연료분사펌프를 작동시키는 액튜에이터와, 하우징의 2중 스프링홈에 2중으로 중첩하여 설정된 높이차를 가지도록 하는 동시에 그 중 1개는 다이아프램을 탄력있게 지지하도록 하는 2단의 스프링으로 구성한 것을 특징으로 하는 디젤 기관의 2단 BCS장치.