KR100252286B1 - 터보차저 디젤엔진의 흡기온 저감장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터보차저의 작동으로 엔진의 연소실에 공급되는 흡입공기의 온도가 높은 경우 에어 클리너를 통해서 유입되는 공기를 인테이크 매니폴드의 외부에 분사하여 인테이크 매니폴드와 이 내부를 통해 연소실에 공급되는 흡입공기의 온도를 저감할 수 있도록 한 것으로, 이는 연소실과 배기 매니폴드 사이에 설치되어서 연소실에서 배출되는 배기가스에 의해 회전되는 배기 임펠라와, 이 배기 임펠라와 회전축으로 연결되며 에어 클리너를 통한 흡입공기를 압축 흡입하여 인테이크 매니폴드를 통해 연소실에 공급되게 하는 흡입 임펠라로 이루어진 터보차저를 갖는 디젤엔진에 있어서, 인테이크 매니폴드(9) 내로 관통되게 설치되어서 흡입공기의 온도에 의해 작동되는 흡기온 센서(4)와, 이 흡기온 센서(4)의 작동으로 배터리(1)의 출력전원을 인가받아 작동되는 솔레노이드(10)와, 이 솔레노이드(10)의 작동로드(14)와 힌지 결합되어서 작동되는 링크(15)와, 에어 클러너로부터 인테이크 매니폴드(9)의 상부까지 연장되어있는 에어 덕트(20) 내에 설치되어서 링크(15)의 작동으로 에어플랩 샤프트(16)를 중심으로 개폐되는 에어플랩(17)으로 구성된 터보차저 디젤엔진의 흡기온 저감장치에 관한 것이다.

Description

터보차저 디젤엔진의 흡기온 저감장치

본 발명은 터보차저 디젤엔진의 흡기온 저감장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 터보차저의 작동으로 엔진의 연소실에 공급되는 흡입공기의 온도가 높은 경우 에어 클리너와 에어덕트를 통해서 유입되는 공기를 인테이크 매니폴드의 외부에 분사하여 인테이크 매니폴드와 이 내부를 통해 연소실에 공급되는 흡입공기의 온도를 저감할 수 있도록 하는 터보차저 디젤엔진의 흡기온 저감장치(air temperature fail device of a turbo-charger diesel engine)에 관한 것이다.

엔진의 출력을 향상시키기위해서 인테이크 매니폴드에 설치한 공기펌프, 즉 터보 차저는 일반적인 엔진은 피스톤의 하강행정에서 발생되는 진공으로 혼합기를 흡입하여 출력향상을 얻을 수 없기 때문에 "터보차저" 라는 공기펌프를 설치하여 강제적으로 많은 공기량을 실린더(연소실)에 공급시켜 엔진의 출력 및 회전력의 증대하는 한편, 연료소비율을 향상시킨다. 이러한 터보차저는 배기가스에 의해 작동되는 배기 임펠라식과 엔진의 동력을 이용하는 루트식이 있는데, 터보차저를 설치하면 엔진의 중량은 10∼15%가 증가되는데 반하여 엔진의 출력은 35∼45%가 증가되어 전체적으로 엔진의 출력이 향상되는 것이다.

이러한 종래 터보차저의 일 실시예에 대해서 살펴보면, 연소실과 배기 매니폴드 사이에 설치되어있는 배기 임펠라와, 연소실과 인테이크 매니폴드 사이에 설치되어 있는 흡입 임펠라가 회전자로서 1개의 회전축의 양단에 장치되어 있으며, 이들이 원활하게 회전하도록 회전축에는 저널 베어링이 설치되어 있으며, 배기 임펠라 케이스와 흡입 임펠라 케이스, 베이링 케이스의 내부에 이들이 각각 내설되어 있으며, 베이링 케이스의 내부에는 엔진의 윤활계통과 같은 회로에 의해 강제적으로 윤활유가 급유되도록 되어 있다.

이러한 터보차저는 유동하는 에너지(연소실에서 배기 매니폴드를 통해서 배출되는 배기가스를 말한다)를 이용하여 배기 임펠라를 회전시킴으로써, 이에 연동하여 흡입 임펠라가 회전함으로 압축된 공기(인테이크 매니폴드를 통해서 연소실로 공급되는 공기를 말한다)가 연소실로 흡입되어 엔진의 출력을 향상시키게 된다. 즉, 엔진에 흡입되는 공기를 원활하게 공급함으로써 엔진에 공급되는 연료를 안정되게 연소시킬 수 있으며, 더 나아가서는 엔진의 출력을 향상시킴과 동시에 유해한 배기가스의 배출을 억제할 수 있는 것이다.

또한, 인테이크 매니폴드와 배기 매니폴드 사이에 웨이스트 게이트 밸브(Waste Gate Valve)를 설치하고, 인테이크 매니폴드를 통해 연소실에 유입되는 공기압이 가해지도록 한다. 그리하면, 연소실에 유입되는 공기압이 정상적일때에는 웨이스트 게이트 밸브가 닫힌 상태를 유지하기때문에 연소실에서 배출되는 배기가스가 배기 임펠라에 그대로 가해지지만, 엔진의 고속 회전으로 인하여 연소실에 유입되는 공기압이 일정압을 초과하게 되면, 웨이스트 게이트 밸브가 열리면서 연소실에서 배출되는 배기가스 중 일부가 배기 임펠라를 거치지 않고 웨이스트 게이트 밸브를 통해서 바로 외부로 배출되게 된다.

이에따라 배기 임펠라와 흡입 임펠라의 회전수가 감소되면서 흡입 임펠라를 통해 유입되는 공기압이 낮아지게 되는 것이다. 즉, 웨이스트 게이트 밸브의 개폐 동작으로 인하여 연소실에 유입되는 공기압을 일정압 이하로 조절할 수 있는 것이다.

차량이 고속으로 주행하거나, 언덕길을 오를 때 엔진에 무리한 부하가 걸리게 되면, 터보차저의 작동으로 엔진의 출력이 출력되면서 인테이크 매니폴드를 통해서 연소실에 공급되는 흡입공기의 온도가 상승되어서 연소실에 공급되는 혼합기의 공연비가 맞지 않아 엔진의 출력이 떨어지는 결점을 갖는다.

이에 본 발명은 상기한 바와같은 종래의 결점을 해결하기위해서 발명된 것으로, 인테이크 매니폴드를 통해서 연소실에 공급되는 흡입공기의 온도가 일정온도를 초과하게 되면 에어클리너를 통한 흡입공기를 에어덕트를 통해서 인테이크 매니폴드의 상부에 분사하여 인테이크 매니폴드와 이 내부를 통해서 연소실에 유입되는 흡입공기의 온도를 낮출 수 있도록 하는 터보차저 디젤엔진의 흡기온 저감장치를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명의 구성도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 배터리 2 : 퓨즈

3 : 시동키 4 : 흡기온 센서

5a, 5b : 고정접점 6 : 가동접점

7 : 센서 케이스 8 : 벨로우즈

9 : 인테이크 매니폴드 10 : 솔레노이드

11 : 피스톤 12 : 스프링

13 : 코일 14 : 작동로드

15 : 링크 16 : 에어플랩 샤프트

17 : 에어플랩 18 : 배기 매니폴드

19 : 엔진 20 : 터보차저

21 : 에어 클리너 22 : 터보차저

상기한 바와같은 목적을 달성하기위한 본 발명은 연소실과 배기 매니폴드 사이에 설치되어서 연소실에서 배출되는 배기가스에 의해 회전되는 배기 임펠라와, 이 배기 임펠라와 회전축으로 연결되며 에어 클리너를 통한 흡입공기를 압축 흡입하여 인테이크 매니폴드를 통해 연소실에 공급되게 하는 흡입 임펠라로 이루어진 터보차저를 갖는 디젤엔진에 있어서, 인테이크 매니폴드 내로 관통되게 설치되어서 흡입공기의 온도에 의해 작동되는 흡기온 센서와, 이 흡기온 센서의 작동으로 배터리의 출력전원을 인가받아 작동되는 솔레노이드와, 이 솔레노이드의 작동로드와 힌지 결합되어서 작동되는 링크와, 미도시된 에어 클러너로부터 인테이크 매니폴드의 상부까지 연장되어있는 에어 덕트 내에 설치되어서 링크의 작동으로 에어플랩 샤프트를 중심으로 개폐되는 에어플랩으로 구성되어짐을 특징으로 한다.

여기서, 흡기온 센서는 인테이크 매니폴드의 내부에 삽입되면서 외부로 노출된 벨로우즈의 단부에는 가동접점이 부착되고, 센서 케이스가 벨로우즈를 감싸면서 인테이크 매니폴드의 외면에 부착되는 한편, 이 센서 케이스의 내부에는 가동접점에 의해 접속되는 한 쌍의 고정접점이 부착되어서 설치되어짐을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 일 실시예에 따른 구성을 예시도면과 함께 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 구성도로서, 종래의 디젤엔진에서와 같이, 배기 매니폴드(18)에서 배출되는 배기가스에 의해 작동되는 배기 임펠라와, 이 배기 임펠라와 연동되어서 에어 클리너(21)를 통해서 흡입되는 흡입공기를 흡입 압축하여 엔진(19)의 연소실에 공급하는 흡입 임펠라에 의해 터보차저(22)가 구성되어있다. 또한, 에어 클리너(21)를 통한 흡입공기가 유입되는 에어 턱트(20)는 인테이크 매니폴드(9)의 상부까지 연장되어서 에어 클리너(21)를 통한 흡입공기를 인테이크 매니폴드(9)의 상부에 분사할 수 있도록 되어있다.

그리고 인테이크 매니폴드(9)에는 흡기온 센서(4)가 설치되는데, 이는 인테이크 매니폴드(9)의 내부에 삽입되면서 외부로 노출된 벨로우즈(8)의 단부에는 가동접점(6)이 부착되고, 센서 케이스(7)가 벨로우즈(8)를 감싸면서 인테이크 매니폴드(9)의 외면에 부착되는 한편, 이 센서 케이스(7)의 내부에는 가동접점(6)에 의해 접속되는 한 쌍의 고정접점(5a)(5b)이 부착되어서 설치되어있다.

이 흡기온 센서(4)의 고정접점(5a)에는 배터리(1)의 출력전원이 인가되도록 배터리(1)와 퓨즈(2) 그리고 시동키(3)가 직력 접속되고, 고정접점(5b)에는 솔레노이드(10)의 코일(13)에 접속되어서 배터리(1)의 출력전원에 의해서 코일(13)이 자화되도록 한다.

이 솔레노이드(10)의 피스톤(11)에 연장된 작동로드(14)에는 링크(15)가 힌지 결합되어있고, 이 링크(15)의 작동으로 에어플랩 샤프트(16)를 중심으로 개폐되는 에어플랩(17)이 에어 클리너(21)와 연결된 에어 덕트(20) 내에 설치되어있다.

이와같이 구성된 본 발명의 작용을 설명한다.

엔진의 출력이 정상일때에는 종래의 터보차저에서와 같이, 배기 매니폴드(18)를 통해 연소실에서 배출되는 배기가스에 의해서 터보차저(22)의 배기 임펠라가 구동되면서, 이에 연동되어 배기 임펠라가 작동되면서 에어 클리너(21)를 통한 흡입공기가 엔진(19)의 연소실에 공급되어 엔진의 출력을 향상시키게 된다.

그리고, 엔진의 고속 회전으로 인테이크 매니폴드(9)를 통해 엔진(19)의 연소실에 유입되는 흡입공기의 온도가 높은 경우, 즉 흡입공기의 온도가 높아 엔진(19)의 연소실에 공급되는 혼합기의 공연비가 불일치하게 되는 온도까지 올라가게 되면, 벨로우즈(8)가 확장되면서 벨로우즈(8)의 단부에 형성된 가동접점(6)이 고정접점(5a)(5b)을 접속시키게 된다.

이에따라 배터리(1)에서 출력되는 출력전원이 퓨즈(2)와 시동키(3)를 통해서 각 고정접점(5a)(5b)에 흐르게 된다.

이때 시동키(3)가 "온" 상태를 유지해야만 배터리(1)에서 출력되는 출력전원이 고정접점(5a)(5b)에 인가되게 된다. 즉, 차량이 운행하는 동안에만 배터리(1)의 출력전원이 고정접점(5a)(5b)에 인가되는 것이다.

배터리(1)에서 출력되는 출력전원이 고정접점(5a)(5b)을 통해서 솔레노이드(10)의 코일(13)에 인가되면서 코일(13)이 자화되게 되면, 피스톤(11)이 스프링(12)을 압압하면서 후진하게 된다.

이에따라 피스톤(11)과 결합된 작동로드(14)의 작동으로 링크(15)가 에어플랩 샤프트(16)를 중심으로 회동하므로, 이에 연동하여 에어플랩(17)이 열리면서 에어 클리너를 통한 흡입공기가 에어 덕트(20)를 통해서 인테이크 매니폴드(9)의 상부에 분사되게 된다. 그러므로 인테이크 매니폴드(9)가 흡입공기에 의해 냉각되어짐은 물론이고, 엔진(19)의 연소실에 유입되는 흡입공기의 온도가 낮아져 엔진(19)의 연소실에 공급되는 혼합기의 공연비를 정확하게 맞출 수 있는 것이다.

이상에서와 같이 본 발명은 인테이크 매니폴드를 통해서 연소실에 공급되는 흡입공기의 온도가 일정온도를 초과하게 되면 에어 클리너를 통한 흡입공기를 에어덕트를 통해서 인테이크 매니폴드의 상부에 분사하여 인테이크 매니폴드와 이 내부를 통해서 연소실에 유입되는 흡입공기의 온도를 낮춤으로써, 차량이 고속으로 주행하거나, 언덕길을 오를 때 엔진에 무리한 부하가 걸려 터보차저의 작동으로 엔진의 출력이 출력되면서 인테이크 매니폴드를 통해서 연소실에 공급되는 흡입공기의 온도가 상승되는 것을 미연에 방지할 수 있는 것이다.

Claims (2)

1. 연소실과 배기 매니폴드 사이에 설치되어서 연소실에서 배출되는 배기가스에 의해 회전되는 배기 임펠라와, 이 배기 임펠라와 회전축으로 연결되며 에어 클리너를 통한 흡입공기를 압축 흡입하여 인테이크 매니폴드를 통해 연소실에 공급되게 하는 흡입 임펠라로 이루어진 터보차저를 갖는 디젤엔진에 있어서,

   인테이크 매니폴드(9) 내로 관통되게 설치되어서 흡입공기의 온도에 의해 작동되는 흡기온 센서(4)와;

   이 흡기온 센서(4)의 작동으로 배터리(1)의 출력전원을 인가받아 작동되는 솔레노이드(10);

   이 솔레노이드(10)의 작동로드(14)와 힌지 결합되어서 작동되는 링크(15);

   에어 클러너로부터 인테이크 매니폴드(9)의 상부까지 연장되어있는 에어 덕트(20) 내에 설치되어서 링크(15)의 작동으로 에어플랩 샤프트(16)를 중심으로 개폐되는 에어플랩(17)으로 구성되어짐을 특징으로 하는 터보차저 디젤엔진의 흡기온 저감장치
2. 제 1항에 있어서, 인테이크 매니폴드(9)의 내부에 삽입되면서 외부로 노출된 벨로우즈(8)의 단부에는 가동접점(6)이 부착되고, 센서 케이스(7)가 벨로우즈(8)를 감싸면서 인테이크 매니폴드(9)의 외면에 부착되는 한편, 이 센서 케이스(7)의 내부에는 가동접점(6)에 의해 접속되는 한쌍의 고정접점(5a)(5b)이 부착되어서 흡기온 센서(4)가 설치되어짐을 특징으로 하는 터보차저 디젤엔진의 흡기온 저감장치

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