KR100367667B1

KR100367667B1 - 터보차져의 출력지연 감소장치

Info

Publication number: KR100367667B1
Application number: KR10-2000-0062092A
Authority: KR
Inventors: 박광진
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2000-10-21
Filing date: 2000-10-21
Publication date: 2003-01-10
Also published as: KR20020031559A

Abstract

본 발명은 터어빈 케이스 내부로 배기가스가 유입되는 배기가스유입구 내측에 엑츄에이터에 의해 작동하는 가변플레이트를 형성하여 급가속시 터어빈에 공급되는 배기가스의 유속을 빠르게 하기 위해 배기가스유입구 내측의 단면적을 보다 좁게 가변되도록 하므로서 터어빈의 회전속도가 증가되어 과급압이 빠르게 이루어지도록 하는 터보차져의 출력지연 감소장치에 관한 것으로,

연소실에서 배출되는 배기가스의 압력으로 터어빈과 블로워를 회전시켜 연소실로 공급되는 흡입공기를 가압하는 터보차져에 있어서,

배기가스가 유입되는 배기가스유입구 내측의 단면적이 그 외측의 단면적과 비슷한 크기로 형성되며, 배기가스유입구 내측면에 가이드공과 가이드홈이 서로 대칭되게 형성되는 터어빈케이스와;

일측은 상기한 터어빈케이스의 배기가스유입구 외측에 힌지결합되며, 다른 일측에는 가이드가 돌출형성되어 상기한 가이드공과 가이드홈에 끼워져 가이드공 및 가이드홈을 따라 회동하는 가변플레이트와;

엔진이 급가속시인 경우 터어빈으로 유입되는 배기가스의 유속을 빠르게 하기 위해 배기가스유입구 내측의 단면적을 축소시키기 위해 상기한 가변플레이트를 작동시키는 엑츄에이터와;

상기한 엑츄에이터를 제어하는 솔레노이드밸브로 구성되는 특징으로 하며,

엔진이 급가속시에서 정상운행상태가 되는 경우, 엑츄에이터의 작동에 의해이동된 가변플레이트를 원위치시키기 위해 상기 가이드의 일측에 리턴스프링이 형성되는 것과, 상기한 엑츄에이터는 진공펌프에 형성되는 진공압에 의해 작동되는 것을 특징으로 한다.

Description

터보차져의 출력지연 감소장치{Reduction apparatus for turbo-lag}

본 발명은 터보차져의 출력지연 감소장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는터어빈 케이스 내부로 배기가스가 유입되는 배기가스유입구 내측에 엑츄에이터에 의해 작동하는 가변플레이트를 형성하여 급가속시 터어빈에 공급되는 배기가스의 유속을 빠르게 하기 위해 배기가스유입구 내측의 단면적을 보다 좁게 가변되도록 하므로서 터어빈의 회전속도가 증가되어 과급압이 빠르게 이루어지도록 하는 터보차져의 출력지연 감소장치에 관한 것이다.

일반적으로 디젤을 연료로 사용하는 자동차의 엔진에는 배기가스에 의해 회전하는 터보차져가 장착되어 있다.

상기한 터보차져는 많은 양의 공기가 실린더로 흡입토록 하여 디젤엔진의 출력을 향상하도록 한 것으로서, 도 4와 같이 본체(11)의 중심부에 회전축(12)이 베어링(13)에 의해 축지된다. 회전축(12)의 양단에는 각각 블로워(14)와 터어빈(16)이 축지되어 있는데, 상기 블로워(14)와 터어빈(16)은 각각 흡입공기 및 배기가스가 유입 및 유출되는 통로가 형성된 블로워케이스(15)와 터어빈케이스(17)에 의해 감싸진다.

즉, 상기한 블로워케이스(16)의 일측에는 에어덕트에서 공급되는 대기중의 공기가 유입되는 공기흡입구(15a)가 형성되며, 그 상측에는 블로워(14)의 회전에 의해 가압된 공기가 흡기매니폴드 측으로 유도되기 위한 공기유출구(15b)가 형성되어 있다. 또한, 상기한 터어빈케이스(17)의 일측에는 연소실에서 방출되는 배기가스가 케이스 내부로 유입되도록 유도되는 배기가스유입구(17a)가 형성되며, 그 상측으로는 터어빈(16)을 회전시킨 배기가스가 배기라인 측으로 유도되기 위한 배기가스 유출구가 형성된다.

상기와 같이 구성되는 터보차져(10)는 연소실의 배기관을 통하여 대기중으로 버려지는 배기가스의 압력을 이용하여 터어빈(16)을 회전시키고, 그 터빈(16)과 동일 축선상에 연결된 블로워(14)가 흡기관을 통하여 유입되는 공기를 과급시켜 흡기매니폴드를 통해 연소실로 강제 공급토록 한다.

그러나 상기와 같은 종래의 터보차져는 배기가스가 유입되는 배기가스유입구 내측의 단면적이 일반적인 엔진주행시를 기준으로 설정되어 있기 때문에, 운행중 급가속을 하게 되는 터어빈의 회전속도는 배기가스량이 증대된 후에 빨라지기 때문에 터보차져의 회전력이 상승할 때까지 약간의 시간이 걸리게 되어 출력상승이 지연되는 문제점이 지적되고 있다.

따라서 본 발명은 상기한 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로서, 보다 상세하게는 터어빈 케이스 내부로 배기가스가 유입되는 배기가스유입구 내측에 엑츄에이터에 의해 작동하는 가변플레이트를 형성하여 급가속시 터어빈에 공급되는 배기가스의 유속을 빠르게 하기 위해 배기가스유입구 내측의 단면적을 보다 좁게 가변되도록 하므로서 터어빈의 회전속도가 증가되어 과급압이 빠르게 이루어지도록 하는 터보차져의 출력지연 감소장치를 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로서,

배기가스가 유입되는 배기가스유입구 내측의 단면적이 그 외측의 단면적과비슷한 크기로 형성되며, 배기가스유입구 내측면에 가이드공과 가이드홈이 서로 대칭되게 형성되는 터어빈케이스와;

엔진이 급가속시에서 정상운행상태가 되는 경우, 엑츄에이터의 작동에 의해 이동된 가변플레이트를 원위치시키기 위해 상기 가이드의 일측에 리턴스프링이 형성되는 것과, 상기한 엑츄에이터는 진공펌프에 형성되는 진공압에 의해 작동되는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 의해 구성된 터어빈케이스의 단면도.

도 2는 본 발명에 의한 터빈케이스의 단면도.

도 3은 본 발명에 의한 가변플레이트의 작동상태도.

도 4는 종래기술을 설명하기 위한 일반적인 터보차져의 단면도.

도 5는 종래 터어빈케이스의 단면도.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

30 : 터어빈케이스 32 : 배기가스유입구

32a : 내측 32b : 외측

33 : 가이드공 34 : 가이드홈

40 : 가변플레이트 41 : 힌지

42 : 가이드 50 : 엑츄에이터

51 : 로드 52 : 솔레노이드밸브

본 발명의 구조 및 작동에 따른 실시예를 첨부된 도면과 함께 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의해 구성된 터보차져 터어빈의 터어빈케이스이며, 도 2는 본 발명에 의한 터빈케이스의 단면도이며, 도 3은 본 발명에 의한 가변플레이트의 작동상태도이다.

도면 중에 표시된 도면부호 30은 터보차져의 터어빈을 감싸는 터어빈케이스이며, 도면부호 40은 가변플레이트이다.

상기한 터어빈케이스(30)는 내부로 유입된 배기가스가 터어빈을 회전시킨 다음 배기계로 배출되는 것으로, 일측에 연소실에서 배출된 배기가스가 케이스 내부로 유입되기 위한 배기가스유입구(32)가 형성되며, 그 상측으로는 터어빈을 회전시킨 배기가스가 배기계로 유도되기 위한 배기가스유출구(31)가 형성된다.

상기 배기가스유입구(32)의 내측(32a)의 내부단면적은 외측(32b)의 내부단면적과 비슷한 크기로 형성된다. 배기가스유입구(32)의 내측(32a)의 상부에는 외부와 관통되는 가이드공(33)이 원호형상으로 형성되고, 하부에는 가이드홈(34)이 상기 가이드공(33)과 대칭되게 형성된다. 또한, 배기가스유입구(32)의 외측(32b) 일측에는 상기한 가변플레이트(40)가 힌지결합되기 위한 힌지공(35)이 형성된다.

상기한 가변플레이트(40)의 일측에는 배기가스유입구(32) 외측에 형성된 힌지공(35)에 결합되는 힌지(41)가 형성되며, 다른 일측에는 가이드공(33) 및 가이드홈(34)에 끼워지는 가이드(42)가 돌출형성된다. 이와 같은 가변플레이트(40)는 엔진 급가속시에 배기가스유입구(32)의 내측(32a) 단면적을 신속하게 줄이므로서 터보차져의 과급을 순간적으로 향상시키기 위한 것이다.

그리고 상기한 가이드공(33)에 끼워지는 가변플레이트(40)의 가이드(42)는 그 일단이 외부로 노출되어 엑츄에이터(50)의 로드(51)에 연결된다. 이 엑츄에이터(50)는 운전자가 가속을 위해 엑셀 페달을 밟아 스로틀밸브가 3/4이상 개도었을 경우 작동하는 것으로, 상기 상황이 전자제어장치(ECU)에서 인식되면 전자제어장치가 솔레노이드밸브(52)를 개방시켜 엑츄에이터(50)에 진공압을 가하게되는 것이다.

엑츄에이터(50)의 로드(51)와 연결되는 가이드(42)의 다른 측에는 엔진 가속상태가 일반적인 상황으로 되었을 경우 가변플레이트(40)를 원위치시키기 위한 리턴스프링(60)이 형성된다.

이상과 같이 구성되는 본 발명의 작동을 설명하면 다음과 같다.

디젤엔진이 가동되면 엔진의 출력을 향상시키기 위한 터보차져가 배기가스의 배출압력에 의해 작동되어 흡입공기를 과급하게 된다.

이 때 상기한 가변플레이트(40)는 배기가스유입구(32) 측벽에 가까운 위치에 설정되므로서 터어빈으로 공급되는 배기가스의 유로를 충분히 제공하여 연소실에서 배출되는 배기가스가 터어빈을 구동하게 된다.

그리고 운행중 운전자가 차량을 급가속을 하기 위하여 엑셀 페달을 밟게 되면 스로틀밸브의 개도량이 증가되는데, 이 때 전자제어장치(ECU)에서 스로틀밸브의 개도량이 3/4이상인 것으로 판단되면 전자제어장치(ECU)는 솔레노이드밸브(52)를 개방상태로 작동시키게 된다.

상기 솔레노이드밸브(52)가 개방되면 진공펌프의 진공압이 엑츄에이터(50)에 전달되므로서 엑츄에이터(50) 내부에 형성된 피스톤을 당겨 로드(51)를 작동시키게 된다. 그러면 가변플레이트(40)는 힌지(41)를 중심으로 하여 가이드(42)가 회동하여 배기가스가 통과하는 배기가스유입구(32) 내측(32a)의 단면적이 축소되므로서, 이를 통과하는 배기가스의 유속을 빨라져 터보차져의 터어빈을 보다 빠르게 회전시키게 된다.

따라서 운전자가 급가속을 하는 경우에 터보차져의 과급이 신속하게 이루어지므로서 운전자의 의도대로 엔진출력이 상승되어 급가속이 가능하게 된다.

그리고 가속이 되어 엔진회전수가 일정속도(약 3,500RPM) 이상으로 올라가게 되면 원활한 배기가스의 방출과 엔진출력 향상을 위해서 전자제어장치(ECU)에서는 솔레노이드밸브(52)를 폐쇄시켜 엑츄에이터(50)의 진공압을 제거시킨다. 이 때 리턴스프링(60)에 의해 가변플레이트(40)는 원위치되어 배기가스의 흐름이 원활하게 된다.

이상과 같이 구성되는 본 발명은 운전자가 엔진을 급가속하는 경우에 터보차저 터어빈으로 공급되는 배기가스의 유입면적이 줄어들어 배기가스의 유속이 빠르게 되므로서 운전자의 의도대로 급가속을 신속하게 할 수 있을 뿐만 아니라, 가속이 충분히 이루어져 엔진회전수가 일정속도 이상이 되면 리턴스프링에 의해 가변플레이트가 원위치되어 배기가스 유입면적이 정상으로 되므로서 배기가스의 흐름이 원활하게 되는 장점이 있다.

Claims

연소실에서 배출되는 배기가스의 압력으로 터어빈과 블로워를 회전시켜 연소실로 공급되는 흡입공기를 가압하는 터보차져에 있어서,

배기가스가 유입되는 배기가스유입구(32) 내측(32a)의 단면적이 그 외측(32b)의 단면적과 비슷한 크기로 형성되며, 배기가스유입구(32) 내측면에 가이드공(33)과 가이드홈(34)이 서로 대칭되게 형성되는 터어빈케이스(30)와;

일측은 상기한 터어빈케이스(30)의 배기가스유입구(32) 외측(32b)에 힌지(41)결합되며, 다른 일측에는 가이드(42)가 돌출형성되어 상기한 가이드공(33)과 가이드홈(34)에 끼워져 가이드공(33) 및 가이드홈(34)을 따라 회동하는 가변플레이트(40)와;

엔진이 급가속시인 경우 터어빈으로 유입되는 배기가스의 유속을 빠르게 하기 위해 배기가스유입구(32) 내측(32a)의 단면적을 축소시키기 위해 상기한 가변플레이트(40)를 작동시키는 엑츄에이터(50)와;

상기한 엑츄에이터(50)를 제어하는 솔레노이드밸브(52); 로 구성되는 특징으로 하는 터보차져의 출력지연 감소장치.
제 1 항에 있어서,

엔진이 급가속시에서 정상운행상태가 되는 경우, 엑츄에이터(50)의 작동에 의해 이동된 가변플레이트(40)를 원위치시키기 위해 상기 가이드(42)의 일측에 리턴스프링(60)이 형성되는 것을 특징으로 하는 터보차져의 출력지연 감소장치.
제 1 항에 있어서,

상기한 엑츄에이터(50)는 진공펌프에 형성되는 진공압에 의해 작동되는 것을 특징으로 하는 터보차져의 출력지연 감소장치.