KR100373017B1 - 터보챠저의 저속 성능 증대장치 및 제어방법 - Google Patents

Abstract

터보챠저의 터빈에 에어를 가변적으로 공급하므로서 저속, 저부하시 배기가스와 연비 저감과, 출력과 응답성 향상을 도모하기 위하여; 터보챠저에 있어서,엔진의 에어 콤푸레셔에 제1에어관로로 첵크밸브를 구비하면서 연결 설치되는 에어 리저버 탱크와, 터빈 하우징의 원주상 접선방향으로 에어홀을 형성하고, 상기 에어홀과 연결되어 상기 에어 리저버 탱크의 에어가 상기 터빈으로 공급되도록 하는 제2에어관로와. 상기 제2에어관로에 터빈으로 공급되는 에어를 제어하도록 하는 솔레노이드 밸브와, 상기 솔레노이드 밸브를 악셀페달센서, 부스트압센서, 엔진 회전수 센서로부터 전기적 신호를 판단하여 제어하는 전자제어장치를 포함하여 이루어진다.

Description

터보챠저의 저속 성능 증대장치 및 제어방법{LOW SPEED FUNCTION INCREASING SYSTEM OR CONTROL METHOD FOR TURBO CHARGER}

본 발명은 터보챠저의 저속 증대장치 및 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 터보챠저의 터빈에 에어를 가변적으로 공급하므로서 저속, 저부하시 배기가스와 연비 저감과, 출력과 응답성 향상을 도모하는 터보챠저의 저속 증대장치 및 제어방법에 관한 것이다.

도1은 종래기술에 따른 터보챠저 구성을 개략적으로 도시한 도면으로, 터보챠저(2)는 엔진 폭발후 발생하는 배기가스의 에너지를 이용하는 것으로 배기 가스압과 높은 열에너지로 터빈휠(4)이 회전하게 된다.

이에 따라 터빈휠(4)의 회전시 동일축상의 콤푸레셔(6)도 회전하여 에어 클리너(8)를 통해 유입된 공기를 엔진(8)속으로 밀어 넣는 등 흡기 과급을 시켜 공기 충진율을 높혀 엔진의 출력 향상 및 배기가스 저감을 도모하는 장치이다. .

배기 매니폴드(10)를 통해서는 차갑고 팽창된 배기가스는 터빈 하우징(12)에 의해 배기 시스템으로 직접 배출되며, 흡기 매니폴드(14) 압력이 설정치에 다다르면 일부 배기가스가 웨이스트 게이트(16)의 열려진 밸브(18)면을 통해서 바이패스가 이루어진다.

배기가스는 터빈(4)을 통해서 배기 매니폴드(10)로부터 빠져나가게 되며, 한편 연소실(20)에 농축되어 충전된 혼합가스는 폭발행정중에 더욱 증가된 마력을 발생하게 된다.

상기한 종래기술은 배기가스의 에너지만으로 과급을 하므로서 고속, 고부하시에 비하여 엔진이 저속, 저부하로 운전될 때나 급가속시 충분한 과급이 이루어지지 않아 매연이 과다하게 배출되거나 연료소비가 많게되는 문제점이 있다.

저속이 중요시 될 때에는 저속형 터보챠저를 적용할 수 있으나 이때에는 다시 고속시의 과급이 너무 커져 고속연비 및 배기가스가 악화되는 교환 관계가 있어 엔진 개발에 어려움이 따르는 문제점이 있다.

상기 문제를 해결하기 위하여 고속시의 과급을 줄일 수 있는 웨이스트 게이트 밸브를 장착한 터보챠저가 있으나 저속 문제 해결에 근본적으로 대처하지는 못하며, 슈퍼챠져 등이 개발되었으나 고비용과 복잡 구조로 인해 경제성이 떨어지는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 앞에서 언급한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 터보챠저의 터빈에 에어를 가변적으로 공급하므로서 저속, 저부하시 배기가스와 연비 저감과, 출력과 응답성 향상을 도모하는 터보챠저의 저속 증대장치 및 제어방법을 제공하는데 있다.

도1은 종래기술에 따른 터보챠저 구성을 개략적으로 도시한 도면.

도2는 본 발명에 따른 터보챠저 저속 성능 증대장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면.

도3은 본 발명에 따른 터보챠저의 터빈에 에어 공급홀을 형성함을 도시한 도면.

도4는 본 발명에 따른 터보챠저의 저속 성능 증대장치 및 제어방법을 도시한 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

30. 터보챠저의 저속 증대장치 32. 에어 리저버 탱크

34. 제2에어관로 36. 솔레노이드 밸브

38. 전자제어장치

이를 실현하기 위한 본 발명은터보챠저에 있어서,엔진의 에어 콤푸레셔에 제1에어관로로 첵크밸브를 구비하면서 연결 설치되는 에어 리저버 탱크와, 터빈 하우징의 원주상 접선방향으로 에어홀을 형성하고, 상기 에어홀과 연결되어 상기 에어 리저버 탱크의 에어가 상기 터빈으로 공급되도록 하는 제2에어관로와. 상기 제2에어관로에 터빈으로 공급되는 에어를 제어하도록 하는 솔레노이드 밸브와, 상기 솔레노이드 밸브를 악셀페달센서, 부스트압센서, 엔진 회전수 센서로부터 전기적 신호를 판단하여 제어하는 전자제어장치를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

엔진의 구동후 엔진의 회전수를 판독하는 단계와,

엔진의 부스트압을 판독하는 단계와,

스로틀 밸브 개도에 의한 엔진 부하를 판독하는 단계와,

악셀페달센서, 부스트압센서, 엔진 회전수 센서들이 정상인가를 판단하는 단계와,

상기 단계에서 센서가 정상이 아니면 종료하고 정상이면 급가감속인가를 판단하는 단계와,

상기 단계에서 급가감속이면 종료하고, 아니면 솔레노이드 밸브 고장인가를 판단하는 단계와,

상기 단계에서 솔레노이드 밸브가 고장이 아니면 종료하고, 솔레노이드 밸브 작동 듀티를 계산하는 단계와,

상기 단계에서 연산한 후 솔레노이드 밸브를 작동시키는 단계로 제어됨을 특징으로 하는 터보챠저의 저속 증대장치 및 제어방법을 제공하는데 있다.

솔레노이드 밸브 고장이 아니라고 판단하면 경고등을 점등하게 되는 단계를 포함하여 이루어지는 터보챠저의 저속 증대장치 및 제어방법을 제공하는데 있다.

이하. 본 발명의 바람직한 구성 및 작용을 첨부한 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도2는 본 발명에 따른 터보챠저 저속 성능 증대장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이고, 도3은 본 발명에 따른 터보챠저의 터빈에 에어 공급홀을 형성함을도시한 도면이다.

그리고 도4는 본 발명에 따른 터보챠저의 저속 성능 증대장치 및 제어방법을 도시한 도면이다.

터보챠저의 저속 증대장치(30)는 에어 리저버 탱크(32), 제2에어관로(34), 솔레노이드 밸브(36), 전자제어장치(38)로 구성되어 이루어지고 있다.

에어 리저버 탱크(32)는 터보챠저(40)에서 엔진(42)에 설치된 에어 콤푸레셔(44)에 제1에어관로(46)로 첵크밸브(48)를 구비하면서 별도 연결 설치되고 있다.

제2에어관로(34)는 에어 리저버 탱크(32)의 에어가 터빈(48)에 공급되게 연결하고 있다.

터빈(48)에는 제2에어관로(34)가 연결되게 에어홀(50)을 뚫어 형성하고 있으며, 이 에어홀(50)은 배기가스의 흐름에 저항을 주지 않게 터빈 하우징(52)의 원주상 접선방향으로 형성하고 있다.

솔레노이드 밸브(36)는 제2에어관로(34)에 터빈(48)으로 공급되는 에어를 제어하게 설치하고 있다.

전자제어장치(38)는 솔레노이드 밸브(36)를 악셀페달센서(54), 부스트압센서(56), 엔진 회전수 센서(58)로부터 전기적 신호를 판단하여 제어하게 연결 설치되고 있다.

상기한 바와 같이 이루어지는 본 발명의 작용은 엔진(42)의 구동후 에어 콤푸레셔(44)로부터 일정 압력이 될 때까지 제1에어관로(46)와 첵크밸브(48)를 통해에어 리저버 탱크(32)는 공기를 공급받아 저장하게 된다.

이에 따라 전자제어장치(38)는 엔진(42)의 구동후 엔진의 회전수(S10), 부스트압(S20), 엔진 부하(S30)를 액셀 페달 센서(54), 부스트압센서(56), 엔진 회전수 센서(58)를 통해 감지하게 된다.

그러면서 상기한 악셀페달센서(54), 부스트압센서(56), 엔진 회전수 센서(58)들이 정상인가를 판단(S40)하고, 센서(54)가 정상이 아니면 종료(S100)하고 정상이면 급가감속인가를 판단(S50)하게 된다.

그리고 나서 전자제어장치(38)가 급가감속으로 인식하면 제어 흐름을 종료(S100)하고, 아니면 솔레노이드 밸브(36)의 고장인가를 판단(S60)하게 된다.

이때 솔레노이드 밸브(36)가 고장이 아니면 제어를 종료(S100)함과 동시에 경고등을 점등(S90)한다.

그리고 상기한 솔레노이드 밸브(36)가 고장이면, 솔레노이드 밸브(36) 작동 듀티 계산을 판독(S70)한 후 솔레노이드 밸브(36)를 작동시킨다.

즉, 솔레노이드 밸브(36)는 저속 저부하 영역의 구간에서 전자제어장치(38)의 신호를 통해 작동하여 에어 리저버 탱크(32)에 저장된 고압의 공기를 제2에어관로(34)로 연결된 터빈휠 하우징(52)의 에어홀(50)을 통해 공급하게 한다.

이에 따라 저속 저부하시에도 터빈(48)의 효율을 증대되어 콤푸레셔(60)의 효율도 더불어 높이게 한다.

그리고 나서 전자제어장치(38)는 엔진(42)의 상태가 센서(54)(56)(58)를 통해 고속시임을 감지하게 되면 별도의 공기가 필요치 않음에 따라 솔레노이드밸브(36)의 작동을 중지시켜 제2에어관로(34)를 통해 에어 리저버 탱크(32)내의 공기가 터빈(48)에 공급되는 차단하게 된다.

따라서 상기 에어 리저버 탱크(32)는 이때 공기를 에어 콤푸레셔(44)로부터 공급받아 일정 압력을 유지하게 된다.

상기한 터보챠저의 저속 증대장치는 저속,저부하시에도 터보챠저의 성능 향상을 기대할 수 있게 한다.

이에 배기가스를 대폭 저감하게 된다.

그리고 저속시 엔진 출력 향상과 연비를 저감하게 되는 효과가 있다.

또, 차량의 응답성이 좋아진다.

Claims (5)

1. 터보챠저에 있어서,

   엔진의 에어 콤푸레셔에 제1에어관로로 첵크밸브를 구비하면서 연결 설치되는 에어 리저버 탱크와,

   터빈 하우징의 원주상 접선방향으로 에어홀을 형성하고, 상기 에어홀과 연결되어 상기 에어 리저버 탱크의 에어가 상기 터빈으로 공급되도록 하는 제2에어관로와.

   상기 제2에어관로에 터빈으로 공급되는 에어를 제어하도록 하는 솔레노이드 밸브와,

   상기 솔레노이드 밸브를 악셀페달센서, 부스트압센서, 엔진 회전수 센서로부터 전기적 신호를 판단하여 제어하는 전자제어장치를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 터보챠저의 저속 증대장치.
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4. 엔진의 구동후 엔진의 회전수를 판독하는 단계(S10)와,

   엔진의 부스트압을 판독하는 단계(S20)와,

   스로틀 밸브 개도에 의한 엔진 부하를 판독하는 단계(S30)와,

   악셀페달센서, 부스트압센서, 엔진 회전수 센서들이 정상인가를 판단하는 단계(S40)와,

   상기 단계(S40)에서 센서들이 정상이 아니면 종료하고 정상이면 급가감속인가를 판단하는 단계(S50)와,

   상기 단계(S50)에서 급가감속이면 종료하고, 아니면 솔레노이드 밸브 고장인가를 판단하는 단계(S60)와,

   상기 단계(S60)에서 솔레노이드 밸브가 고장이 아니면 종료하고, 솔레노이드 밸브 작동 듀티를 계산하는 단계(S70)와,

   상기 단계(S70)에서 연산한 후 솔레노이드 밸브를 작동시키는 단계(S80)로 제어됨을 특징으로 하는 터보챠저의 저속 성능 증대 제어방법.
5. 청구항 4에 있어서, 솔레노이드 밸브 고장이 아니라고 판단하면 경고등을 점등하게 되는 단계(S90)를 포함하여 이루어지는 터보챠저의 저속 성능 증대 제어방법.