KR100220481B1 - An opening apparatus of waste gate for turbo-charger - Google Patents

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Abstract

본 발명은 배기 가스를 이용하여 연소실에 공기를 압송하는 터보 차저에 관한 것으로서, 특히, 웨이스트 게이트(Waste Gate)의 열림 단면적을 흡기 압력에 따라 2단으로 개방되도록 함으로써 흡기 압력의 미세 조정이 가능하여 터보 차저의 작동 효율이 향상되도록 한 터보 차저의 웨이스트 게이트 2단 열림 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a turbocharger for pumping air into a combustion chamber using exhaust gas, and in particular, by opening the cross-sectional area of the waste gate in two stages according to the intake pressure, it is possible to finely adjust the intake pressure. The present invention relates to a waste gate two-stage opening device of a turbocharger for improving the operating efficiency of the turbocharger.

상기 본 발명은 배기가스 웨이스트 배출구(41a) 상에 위치되고 가운데 부분이 관통되어 소배출구(57a)가 형성된 2차 게이트(57)와, 상기 2차 게이트(57)의 후방에 위치되어 닫히는 방향으로 탄성력을 제공하는 리턴 스프링(58)과, 상기 2차 게이트(57) 후방측에 위치되어 상기 소배출구(57a)를 개폐토록 로드(54)상에 설치된 원판형의 1차 게이트(55)와, 상기 로드(54)의 끝단에서 상기 2차 게이트(57) 전면 방향으로 절곡되어 상기 2차 게이트(57)가 개방되는 방향으로 밀어주는 2차게이트 개방구(56)로 구성된 것을 특징으로 한다.The present invention is located on the exhaust gas waste discharge port (41a) and the center portion is penetrated through the secondary gate 57 and the small discharge port (57a), and located in the direction of closing the rear of the secondary gate (57) A return spring 58 for providing an elastic force, a disk-shaped primary gate 55 positioned behind the secondary gate 57 and provided on the rod 54 to open and close the small discharge port 57a; A secondary gate opening 56 is bent at the end of the rod 54 toward the secondary gate 57 and pushed in the direction in which the secondary gate 57 is opened.

Description

터보 차저의 웨이스트 게이트 2단 열림 장치Waste gate two-stage opening device of turbocharger

본 발명은 배기 가스를 이용하여 연소실에 공기를 압송하는 터보 차저에 관한 것으로서, 특히, 웨이스트 게이트(Waste Gate)의 열림 단면적을 흡기 압력에 따라 2단으로 개방되도록 함으로써 흡기 압력의 미세 조정이 가능하여 터보 차저의 작동 효율이 향상되도록 한 터보 차저의 웨이스트 게이트 2단 열림 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a turbocharger for pumping air into a combustion chamber using exhaust gas, and in particular, by opening the cross-sectional area of the waste gate in two stages according to the intake pressure, it is possible to finely adjust the intake pressure. The present invention relates to a waste gate two-stage opening device of a turbocharger for improving the operating efficiency of the turbocharger.

일반적으로 대기압보다 높은 압력으로 엔진에 송입하는 것을 과급이라 하는데, 터보 차저 등을 이용하여 과급하면 배기량이 같은 엔진에서도 다량의 공기를 충전할 수 있으며, 이것에 따라 연료의 분사량을 증가시키면 엔진의 출력을 향상시킬 수 있다.In general, charging to the engine at a pressure higher than atmospheric pressure is called supercharging. If a supercharger is used with a turbocharger or the like, a large amount of air can be filled even in an engine with the same displacement. Can improve the output.

상기한 터보 차저는 일종의 송풍기이며 도 1에 도시된 바와 같이 배기 가스의 압력에 의해 회전되는 터빈(11)과, 상기 터빈(11)과 저널(13)로 연결되어 상기 터빈(11)과 일체로 회전됨으로써 흡입 공기를 압축하는 컴프레서(12)와, 상기 터빈(11)과 컴프레서(12) 및 상기 저널(13)을 보호하는 터보 차저 하우징(14)과, 상기 터보 차저 하우징(14)의 내부에 위치되어 상기 저널(13)의 양단을 지지하는 저널 베어링(15)으로 구성되어 있다.The turbocharger is a type of blower and is connected to the turbine 11, which is rotated by the pressure of the exhaust gas, and the turbine 11 and the journal 13 as shown in FIG. A compressor 12 that rotates to compress intake air, a turbocharger housing 14 that protects the turbine 11, the compressor 12, and the journal 13, and inside the turbocharger housing 14. It consists of a journal bearing 15 which is positioned and supports both ends of the journal 13.

상기와 같이 구성된 터보 차저는 배기 매니폴드(21)를 통해 흐르는 배기 가스의 유동 압력에 의해 상기 터빈(11) 및 컴프레서(12)가 회전되어 흡입 공기를 압축한 후 상기 흡기 매니폴드(22)를 통해 실린더(20)에 가압 공기를 공급하도록 되어 있다.The turbocharger configured as described above rotates the turbine 11 and the compressor 12 to compress the intake air by the flow pressure of the exhaust gas flowing through the exhaust manifold 21, and then compresses the intake manifold 22. The pressurized air is supplied to the cylinder 20 through the cylinder 20.

상기 배기 매니폴드(21)를 통해 흐르는 배기 가스는 상기 터보 차저 하우징(14)으로 들어가 상기 터빈(11)을 회전시킨 후 배기 파이프(23)로 빠져나가게 된다. 상기 터빈(11)이 회전되면 상기 저널(13)로 상기 터빈(11)과 일체로 형성된 컴프레서(12)가 회전되고, 상기 컴프레서(12)가 회전되면 흡입 공기가 압축되어 상기 흡기 매니폴드(22)를 통해 실린더(20)에 전해진다.Exhaust gas flowing through the exhaust manifold 21 enters the turbocharger housing 14, rotates the turbine 11, and exits the exhaust pipe 23. When the turbine 11 is rotated, the compressor 12 integrally formed with the turbine 11 is rotated by the journal 13, and when the compressor 12 is rotated, intake air is compressed and the intake manifold 22 is rotated. Is transmitted to the cylinder (20).

그러나, 상기한 터보 차저는 엔진 저속 운전시의 효율이 떨어지는 문제점이 있다. 즉, 엔진 저속에서는 일정량 이하의 공기가 연소실에 공급되어야 하나 배기 가스에 의해 상기 터빈(11) 및 컴프레서(12) 측이 작동되어 흡기 매니폴드(22)를 통해 일정량 이상의 공기를 과급하게 된다.However, the turbocharger has a problem in that the efficiency at the engine low speed operation is inferior. That is, at a low engine speed, a predetermined amount or less of air must be supplied to the combustion chamber, but the turbine 11 and the compressor 12 are operated by exhaust gas to supercharge a predetermined amount or more of air through the intake manifold 22.

이와 같은 문제 때문에 상기한 터보 차저의 효율을 높이기 위해 상기 터빈(11) 출구쪽의 단면적을 줄이고, 대신 터보 차저의 내구성 문제를 해결하기 위해 웨이스트 게이트(30)를 설치한다.Due to such a problem, in order to increase the efficiency of the turbocharger, the cross-sectional area of the outlet of the turbine 11 is reduced, and instead, a waste gate 30 is installed to solve the turbocharger durability problem.

즉, 상기 컴프레서(12) 출구 쪽의 흡기 매니폴드(22)에 과도한 압력이 상승하면 웨이스트 게이트(30)의 부스트(32)에 압력이 가해지고 다이어프램(33) 및 로드(34)의 이동으로 터빈(11) 입구 측의 게이트(35)가 개방되어 배기 가스압력을 줄이게 된다. 따라서, 상기 터빈(11)의 속도가 저감되고 동시에 컴프레서(12)의 회전도 저감되어 공기의 공급은 일정량 이하로 줄어들게 된다.That is, when excessive pressure rises on the intake manifold 22 at the outlet side of the compressor 12, pressure is applied to the boost 32 of the waste gate 30 and the turbine is moved by the movement of the diaphragm 33 and the rod 34. (11) The gate 35 on the inlet side is opened to reduce the exhaust gas pressure. Therefore, the speed of the turbine 11 is reduced and at the same time the rotation of the compressor 12 is also reduced so that the supply of air is reduced to a certain amount or less.

그러나, 종래 터보 차저의 웨이스트 게이트 열림 구조는 부스트(32) 내에 흡기 압력이 상승되면 다이어프램(33) 및 로드(34)가 열림 방향으로 이동되고 터빈(11) 입구측을 막고 있던 게이트(35)가 일시에 열리기 때문에 흡기압에 따른 게이트(35)의 열림량 조절이 어려운 문제점이 있다.However, in the conventional turbocharger waste gate opening structure, when the intake pressure rises in the boost 32, the diaphragm 33 and the rod 34 move in the opening direction, and the gate 35 which is blocking the inlet side of the turbine 11 is closed. Since it opens at a time, it is difficult to control the opening amount of the gate 35 according to the intake air pressure.

하지만, 상기의 문제점 때문에 게이트의 단면적을 축소하게 되면 과도한 흡기압에 따른 게이트의 배기 가스 배출량이 제한되므로 터보 차저의 원활한 작동을 저해하게 되는 문제점이 발생된다.However, if the cross-sectional area of the gate is reduced due to the above problems, the exhaust gas emissions of the gate due to excessive intake pressure are limited, thereby causing a problem of inhibiting smooth operation of the turbocharger.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 터보 차저의 터빈 입구측 게이트를 흡기압에 따라 2단 개방되도록 함으로써 터보 차저의 흡배기 효율을 향상시키고 이에 따라 엔진의 연비 향상을 도모하도록 한 터보 차저의 웨이스트 게이트 2단 열림 장치를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and the turbo inlet gate of the turbocharger is opened in two stages according to the intake pressure, thereby improving the intake and exhaust efficiency of the turbocharger and thereby improving the fuel efficiency of the engine. The present invention provides a charger for the two-stage opening of the waste gate.

도 1은 종래 터보 차저의 웨이스트 게이트 구조가 도시된 개략적인 구성도.1 is a schematic diagram illustrating a waste gate structure of a conventional turbocharger.

도 2는 본 발명에 따른 터보 차저의 웨이스트 게이트 2단 열림 장치가 도시된 내부 구성도,Figure 2 is an internal configuration showing the waste gate two-stage opening device of the turbocharger according to the present invention,

도 3은 본 발명의 로드 끝부분이 도시된 사시도이다.Figure 3 is a perspective view of the rod end of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

41 : 터빈 입구측 41a : 웨이스트 배출구41 turbine inlet side 41a waste waste outlet

52 : 부스트 53 : 다이어프램52: Boost 53: Diaphragm

54 : 로드 55 : 1차 게이트54: load 55: primary gate

56 : 2차게이트 개방구 57 : 2차 게이트56: secondary gate opening 57: secondary gate

57a : 소배출구 58 : 리턴 스프링57a: small outlet 58: return spring

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 터보 차저의 웨이스트 게이트 2단 열림 장치는, 흡기압이 작용되는 부스트내의 다이어프램 변화량에 따라 이동되는 로드와, 상기 로드의 이동에 따라 터빈 입구측의 배기 가스 웨이스트 배출구를 개폐하는 게이트 기구가 포함된 터보 차저의 웨이스트 게이트에 있어서, 상기 게이트 기구는 상기 웨이스트 배출구 상에 위치되고 가운데 부분이 관통되어 소배출구가 형성된 2차 게이트와, 상기 2차 게이트의 후방에 위치되어 닫히는 방향으로 탄성력을 제공하는 리턴 스프링과, 상기 2차 게이트 후방측에 위치되어 상기 소배출구를 개폐토록 로드상에 설치된 원판형의 1차 게이트와, 상기 로드의 끝단에서 상기 2차 게이트 전면 방향으로 절곡되어 상기 2차 게이트가 개방되는 방향으로 밀어주는 2차 게이트 개방구로 구성된 것을 특징으로 한다.The waste gate two-stage opening device of the turbocharger of the present invention for realizing the above-described problems includes a rod that is moved in accordance with an amount of diaphragm change in a boost to which an intake pressure is applied, and an exhaust gas waste at the turbine inlet side according to the movement of the rod. A waste gate of a turbocharger including a gate mechanism for opening and closing a discharge port, the gate mechanism being positioned on the waste discharge port and having a small discharge port formed through a central portion thereof, and positioned behind the secondary gate. A return spring providing elastic force in the closing direction, a disc shaped primary gate located on the rear side of the secondary gate and installed on the rod to open and close the small discharge opening, and the secondary gate front direction at the end of the rod. To a secondary gate opening that is bent in a direction to push in the direction in which the secondary gate is opened The generated features.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 의한 터보 차저의 웨이스트 게이트 2단 열림 장치는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 흡기압이 작용되는 부스트(52)내의 다이어프램(53) 변화량에 따라 이동되는 로드(54)의 끝부분 및 터빈 입구측(41)의 웨이스트 배출구(41a)에 위치되고, 흡기압에 따라 1차 및 2차 개폐되도록 원판형의 1차 게이트(55)와 도넛형의 2차 게이트(57)로 구성된다.The waste gate two-stage opening device of the turbocharger according to the present invention has an end portion of the rod 54 which is moved according to the amount of change of the diaphragm 53 in the boost 52 to which intake pressure is applied, as shown in FIGS. 2 and 3. And a disk-shaped primary gate 55 and a donut-shaped secondary gate 57 positioned at the waste discharge port 41a on the turbine inlet side 41 so as to be opened and closed primary and secondary depending on the intake pressure. .

즉, 본 발명의 터보 차저의 웨이스트 게이트 2단 열림 장치는 배기가스 웨이스트 배출구(41a) 상에 위치되고 가운데 부분이 관통되어 소배출구(57a)가 형성된 2차 게이트(57)와, 상기 2차 게이트(57)의 후방에 위치되어 닫히는 방향으로 탄성력을 제공하는 리턴 스프링(58)과, 상기 2차 게이트(57) 후방측에 위치되어 상기 소배출구(57a)를 개폐토록 로드(54)상에 설치된 원판형의 1차 게이트(55)와, 상기 로드(54)의 끝단에서 상기 2차 게이트(57) 전면 방향으로 절곡되어 상기 2차 게이트(57)가 개방되는 방향으로 밀어주는 2차게이트 개방구(56)로 구성되어 있다.That is, the waste gate two-stage opening device of the turbocharger of the present invention is located on the exhaust gas waste outlet 41a, and the secondary gate 57 having a small discharge port 57a formed therethrough through the middle portion thereof, and the secondary gate. A return spring 58 which is located at the rear of the 57 and provides an elastic force in the closing direction, and is located at the rear side of the secondary gate 57 so that the small outlet 57a is provided on the rod 54 to open and close. The primary gate 55 of the disc shape and the secondary gate opening that is bent in the front direction of the secondary gate 57 at the end of the rod 54 to push in the direction in which the secondary gate 57 is opened. It consists of 56.

그리고, 상기 2차게이트 개방구(56)는 도 3에 도시된 바와 같이 2차 게이트(57) 방향으로 절곡되어 2차 게이트(57)의 전면을 일정하게 밀어주도록 복수개의 절곡발로 형성되는 것이 바람직하다.In addition, the secondary gate opening 56 is formed in a plurality of bends to be bent in the direction of the secondary gate 57 as shown in FIG. 3 to constantly push the front surface of the secondary gate 57. Do.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 터보 차저의 웨이스트 게이트 2단 열림 장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.The operation of the waste gate two-stage opening device of the turbocharger according to the present invention configured as described above is as follows.

엔진의 작동으로 배기 가스에 의해 터보 차저 작동 중 흡기 매니폴드쪽의 흡기압이 상승하게 되면 부스트(52)내에도 흡기압이 가해져서 다이어프램(53)을 변화시키게 된다. 이때 상기 다이어프램(53)은 흡기압의 세기에 따라 스프링을 압축시키고 동시에 로드(54)를 이동시키게 된다.When the intake pressure on the intake manifold side is increased by the exhaust gas during the turbocharger operation by the operation of the engine, the intake pressure is applied to the boost 52 to change the diaphragm 53. At this time, the diaphragm 53 compresses the spring and moves the rod 54 at the same time according to the strength of the intake pressure.

이와 같이 컴프레서 출구쪽의 흡기압에 의해 움직이는 로드(54)는 흡기압의 세기에 따라 먼저 1차 게이트(55)를 개방시키고 흡기압이 일정 이상으로 과도하게 상승되면 2차 게이트(57)를 개방시키게 된다.As such, the rod 54 moving by the intake pressure on the compressor outlet side first opens the primary gate 55 according to the intake pressure, and opens the secondary gate 57 when the intake pressure is excessively raised above a certain level. Let's go.

즉, 상기 로드(54)가 이동되면 2차 게이트(57)의 소개폐구(57a)를 막고 있던 1차 게이트(55)가 2차 게이트(57)의 후미에서 이탈되면서 소개폐구(57a)를 개방하여 소량의 배기 가스를 배출시키게 된다.That is, when the rod 54 is moved, the primary gate 55 which is blocking the introduction closure 57a of the secondary gate 57 is released from the rear of the secondary gate 57, and the introduction closure 57a is opened. As a result, a small amount of exhaust gas is discharged.

하지만, 상기 부스트(52)내에 작용되는 흡기압이 일정 이상으로 상승하게 되면 로드(54)는 더욱 크게 이동되어 로드 끝단의 2차게이트 개방구(56)가 2차 게이트(57)의 전면을 밀어 웨이스트 배출구(41a) 전체를 개방시켜 더욱 많은 양의 배기 가스를 배출시키게 된다.However, when the intake pressure acting in the boost 52 rises above a certain level, the rod 54 is further moved so that the secondary gate opening 56 at the end of the rod pushes the front of the secondary gate 57. The entire waste discharge port 41a is opened to discharge a larger amount of exhaust gas.

물론, 상기와 같이 배기 가스 배출에 의해 흡기 매니폴드쪽의 흡기압이 저하되면 부스트(52)내의 스프링 및 2차 게이트(57)를 밀고 있는 리턴 스프링(58)에 의해 1차 게이트(55) 및 2차 게이트(57)가 웨이스트 배출구(41a)를 닫게 된다.Of course, if the intake pressure on the intake manifold side is lowered by the exhaust gas discharge as described above, the primary gate 55 and the return spring 58 pushing the spring in the boost 52 and the secondary gate 57. The secondary gate 57 closes the waste discharge port 41a.

상기와 같이 구성되고 작용하는 본 발명에 의한 터보 차저의 웨이스트 게이트 2단 열림 장치는 컴프레서 출구쪽의 흡기 부압의 크기에 따라 웨이스트 배출구의 개구면적이 달라지기 때문에 터보 차저의 내구성이 향상됨은 물론 작동 효율도 향상되는 이점이 있다.The waste gate two-stage opening device of the turbocharger according to the present invention constructed and acting as described above has an opening area of the waste outlet according to the size of the intake negative pressure on the compressor outlet side, so that the durability of the turbocharger is improved as well as operating efficiency. There is also an advantage to be improved.

Claims (2)

흡기압이 작용되는 부스트내의 다이어프램 변화량에 따라 이동되는 로드와, 상기 로드의 이동에 따라 터빈 입구측의 배기 가스 웨이스트 배출구를 개폐하는 게이트 기구가 포함된 터보 차저의 웨이스트 게이트에 있어서,A waste gate of a turbocharger comprising a rod moving in accordance with an amount of diaphragm change in a boost to which an intake pressure is applied, and a gate mechanism for opening and closing an exhaust gas waste outlet at the turbine inlet side in accordance with the movement of the rod, 상기 게이트 기구는 상기 웨이스트 배출구 상에 위치되고 가운데 부분이 관통되어 소배출구가 형성된 2차 게이트와, 상기 2차 게이트의 후방에 위치되어 닫히는 방향으로 탄성력을 제공하는 리턴 스프링과, 상기 2차 게이트 후방측에 위치되어 상기 소배출구를 개폐토록 로드상에 설치된 원판형의 1차 게이트와, 상기 로드의 끝단에서 상기 2차 게이트 전면 방향으로 절곡되어 상기 2차 게이트가 개방되는 방향으로 밀어주는 2차 게이트 개방구로 구성된 것을 특징으로 하는 터보 차저의 웨이스트 게이트 2단 열림 장치.The gate mechanism includes a secondary gate positioned on the waste discharge port and having a small discharge port formed therethrough, a return spring positioned at a rear of the secondary gate to provide an elastic force in a closing direction, and a rear of the secondary gate. A primary gate of a disk shape disposed on the rod to open and close the small discharge port, and a secondary gate that is bent toward the front side of the secondary gate at the end of the rod and pushes the secondary gate in a direction in which the secondary gate is opened; The two-stage opening device of the waste gate of the turbocharger, characterized in that it is composed of an opening. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 2차게이트 개방구는 2차 게이트 방향으로 절곡된 복수개의 절곡발로 형성된 것을 특징으로 하는 터보 차저의 웨이스트 게이트 2단 열림 장치.The secondary gate opening is a two-stage opening device of the turbocharger, characterized in that formed by a plurality of bent feet bent in the secondary gate direction.
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