KR100391627B1 - 터보챠저의 부스트압력 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 엔진의 터보챠저에서 발생되는 부스트압력을 운전형태에 따라 다양하게 제어할 수 있는 액츄에이터 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 압력이 높게 형성된 곳과 낮게 형성된 곳에 각각 위치되는 N포트(24)와 J포트(25)가 연결된 터보챠저 압축기하우징(15)과, 상기 N포트(24)와 J포트(25)에 각각 구비된 제1/2솔레노이드밸브(26,27)를 제어하는 전자제어장치(28)및 상기 N/J포트(24,25)의 압력을 통해 웨스트게이트(5)를 개폐하는 액츄에이터(6)로 이루어지되, 상기 액츄에이터(6)는 압축기하우징(15)의 N포트(24)의 압력과 J포트(25)의 압력이 각각 전달되는 제1/2도입부(22,23)가 형성된 하우징과, 이 하우징내부에서 부스트압력에 의해 상하 작동되면서 웨스트게이트(5)를 개폐하도록 피스톤로드(7)가 연결된 피스톤(10), 상기 하우징내 부스트압력이 낮을시 피스톤(10)을 상승시켜 웨스트게이트(5)가 닫히도록 탄성 복원력을 발생하는 스프링(8) 및 상기 피스톤(10)과 피스톤로드(7)에 설치된 격판(20)의 운동을 각각 제한하는 제1/2스토퍼(9,21)로 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

터보챠저의 부스트압력 제어장치{boost pressure controlling system of turbocharger}

본 발명은 자동차의 터보챠저에서 발생되는 부스트압력을 운전형태에 따라 다양하게 제어할 수 있는 터보챠저의 부스트압력 제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 엔진의 배기량을 크게 하면 엔진의 출력도 커지고 이에 따라 많은 양의 공기를 실린더에 흡입시켜주어야 하므로 통상, 실린더의 흡입 공기량을 늘려 엔진의 출력을 높이도록 터보차저를 사용하게 되고, 이와 같은 터보챠저에는 흡기관의 압축공기가 일정 압력 이상되면 배기관의 배기가스를 바이패스시키는 웨스트게이트를 구동하기 위해 액츄에이터가 설치된다.

즉, 이와 같은 터보챠저는 도1에 도시된 바와 같이 터어빈(2)과 압축기(4)를 구동축(11)으로 연결하여 구성되되, 엔진의 구동시 발생되는 배기가스의 압력에 의하여 회전되는 터어빈(2)의 회전시 압축기(4)도 동시에 작동하여 공기를 압축시켜 발생된 부스트압력을 웨스트게이트(5)를 매개로 조절하도록 액츄에이터(6)가 구비되어진다.여기서, 상기 웨스트게이트(5)의 조절에 의해 연소에 필요한 연료 분사량을 엔진에 공급하도록 되어 있음은 물론이다.한편, 상기 액츄에이터(6)는 도2에서 도시한 바와 같이, 터보챠저에서 공급되는 부스트압력을 유입시키는 액츄에이터의 압력도입부와, 액츄에이터(6)내부에서 부스트압력에 의하여 상하작동하는 피스톤(10)과, 상기 피스톤(10)에 연결되어 상기 피스톤(10)의 상하작동시 웨스트게이트(5)를 작동시키는 피스톤로드(7)와, 상기 피스톤(10)을 탄성 지지하도록 액츄에어터내에 설치된 스프링(8)으로 구성되어 있다.

이에 따라, 상기 액츄에이터(6)는 터보챠저의 압축기(4)에서 공급되는 압력이 탄성 스프링(8)의 힘보다 적으면 웨스트게이트(5)는 닫혀 있게되고, 터보챠저의 압축기(4)에서 공급되는 압력이 탄성스프링(8)의 힘보다 커지면 웨스트게이트(5)가 열려 터보챠저의 휠 회전수를 줄여줌으로써 흡기계로 공급되는 부스트압력이 일정압을 넘지 않도록 하고 있다.

그러나 상기와 같은 경우, 도3에서 도시한 바와 같이 액츄에이터(6)의 역할은 터보챠저의 압축기(4)에서 공급되는 압력이 탄성 스프링(8)의 힘보다 적으면 웨스트게이트(5)는 닫혀 있게되는 A구간과, 터보챠저의 압축기(4)에서 공급되는 압력이 탄성 스프링(8)의 힘보다 커지면 웨스트게이트(5)가 열리는 B구간을 형성하는 기능을 하지만, 상기 액츄에이터는 상기 A와 B 두 가지 형태의 제어밖에 할 수 없는 문제점이 있다.즉, 터보챠저의 저속, 또는 고속부분의 한곳을 목표로 제어할 수밖에 없는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 것으로, 본 발명은 차량용 엔진의 터보챠저에서 발생되는 부스트압력을 운전형태에 따라 다양하게 제어할 수 있는 액츄에이터 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 압력이 높게 형성된 곳과 낮게 형성된 곳에 각각 위치되는 N/J포트가 연결된 터보챠저 압축기하우징과, 상기 N/J포트에 각각 구비된 제1/2솔레노이드밸브를 제어하는 전자제어장치및 상기 N/J포트의 압력을 통해 웨스트게이트를 개폐하는 액츄에이터로 이루어지되, 상기 액츄에이터는 압축기하우징의 N/J포트 압력이 각각 전달되는 제1/2도입부가 형성된 하우징과, 이 하우징내부에서 부스트압력에 의해 상하 작동되면서 웨스트게이트를 개폐하도록 피스톤로드가 연결된 피스톤, 상기 하우징내 부스트압력이 낮을시 피스톤을 상승시켜 웨스트게이트가 닫히도록 탄성 복원력을 발생하는 스프링 및 상기 피스톤과 피스톤로드에 설치된 격판의 운동을 각각 제한하는 제1/2스토퍼로 이루어진 것을 특징으로 한다.

도1은 종래의 터보챠저의 부스트압력 제어장치의 도식도,

도2는 종래의 터보챠저의 구동용 액츄에이터의 구조를 나타낸 단면도,

도3a는 본 발명에 따른 터보챠저의 압축기하우징을 나타낸 단면도,

도3b는 본 발명에 따른 터보챠저의 압축기하우징에 솔레노이드밸브를 구비한 단면도,

도4는 본 발명에 따른 터보챠저의 구동용 액츄에이터의 구조를 나타낸 단면도,

도5는 일반적인 부스트압력의 제어를 나타낸 특성도,

도6은 본 발명에 따른 다양한 형태로 부스트압력의 제어를 나타낸 특성도,

도7은 본 발명에 따른 액츄에이터의 제어를 나타낸 순서도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1-배기관 2-터어빈

3-흡기관 4-압축기

5-웨스트게이트 6-액츄에이터

7-피스톤로드 8-스프링

9-제1스토퍼 10-피스톤

11-구동축 15-압축기하우징

20-격판 21-제2스토퍼

22-제1도입부 23-제2도입부

24-N포트 25-J포트

26-제1솔레노이드밸브 27-제2솔레노이드밸브

28-전자제어장치(ECU)

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도3은 본 발명의 일실시예에 따른 터보챠저의 부스트압력 제어장치를 나타낸 구성도써, 본 발명의 제어장치는 압력이 높게 형성된 곳과 낮게 형성된 곳에 각각 위치되는 N포트(24)와 J포트(25)가 연결된 터보챠저 압축기하우징(15)과, 상기 N포트(24)와 J포트(25)에 각각 구비된 제1/2솔레노이드밸브(26,27)를 제어하는 전자제어장치(28)및 상기 N/J포트(24,25)의 압력을 통해 웨스트게이트(5)를 개폐하는 액츄에이터(6)로 이루어지되, 상기 액츄에이터(6)는 압축기하우징(15)의 N포트(24)의 압력과 J포트(25)의 압력이 각각 전달되는 제1/2도입부(22,23)가 형성된 하우징과, 이 하우징내부에서 부스트압력에 의해 상하 작동되면서 웨스트게이트(5)를 개폐하도록 피스톤로드(7)가 연결된 피스톤(10), 상기 하우징내 부스트압력이 낮을시 피스톤(10)을 상승시켜 웨스트게이트(5)가 닫히도록 탄성 복원력을 발생하는 스프링(8) 및 상기 피스톤(10)과 피스톤로드(7)에 설치된 격판(20)의 운동을 각각 제한하는 제1/2스토퍼(9,21)로 이루어진다.도6은 압축기(4)의 N포트(24)와 J포트(25)에 연결된 솔레노이드밸브를 제어함으로써 다양한 형태의 부스트압력을 나타낸 것이다.

이하, 본 발명에 따른 터보챠저의 부스트압력 제어장치의 작용에 대하여 설명한다.

본 발명은 여러가지 형태의 액츄에이터 제어를 수행할 수 있는데 이중, 도5는 일반적인 엔진 상태에서 액츄에이터(6)에서 발생되는 부스트압력을 나타낸 것으로 즉, 상기 액츄에이터가 a 지점을 중심으로 그 전구간인 스프링 힘을 이기지 못할때와 그 후구간인 스프링 힘을 이긴 후에서의 제어형태를 도시하는데 이는, 도 7에 도시된 바와 같이 압축기(4)의 J포트(25)에 연결된 제2솔레노이드밸브(27)를 클로즈(Close)하고, 압축기(4)의 N포트(24)에 연결된 제1솔레노이드밸브(26)를 오픈(Open)함으로써 얻을 수 있다.

또한, 도6에서 B타입의 형태는 저속구간에서 높은 부스트압력을 얻음으로써 저속의 출발성 및 가속성능을 얻고자 할 때 사용된다.이를 위하여 도 7에 도시된 바와 같이 상기 압축기(4)의 J포트(25)에 연결된 제2솔레노이드밸브(27)를 오픈하고, 상기 압축기(4)의 N포트(24)에 연결된 제1솔레노이드밸브(26)도 오픈한다. 상기 J포트(25)에 연결된 상기 액츄에이터(6)의 제2도입부(23)의 압력이 높기 때문에 액츄에이터(6)의 피스톤(10)이 가동되지 않음으로써 웨스트게이트가 열리지 않는다.이와 같은 상태를 도5의 A타입의 a를 지날 때까지 유지하고, 도6의 b와 같은 형태를 얻고자 하는 시점이 되면 압축기(4)의 J포트(25)의 제2솔레노이드밸브(27)를 클로즈한다.

도6의 C타입의 형태는 고속구간에서 높은 부스트압력을 얻음으로써 고속연비를 개선하고 출력 향샹을 얻고자 할 때 사용된다.이를 위하여 도 7에 도시된 바와 같이 상기 압축기(4)의 N포트(24)에 연결된 제1솔레노이드밸브(26)를 오픈하고, 상기 압축기(4)의 J포트(25)에 연결된 제2솔레노이드밸브(27)도 클로즈한다. 이때는 상기 압축기(4)의 N포트(24)에 연결된 상기 액츄에이터(6)의 제1도입부(22)의 압력이 높기 때문에 액츄에이터(6)의 피스톤(10)이 가동되어 웨스트게이트(5)가 열리게 된다.이후 고속구간에 도달하게 되면 상기 압축기(4)의 J포트(25)에 연결된 제2솔레노이드밸브(27)를 오픈하고, 상기 압축기(4)의 N포트(24)에 연결된 제1솔레노이드밸브(26)도 클로즈함으로써 웨스트게이트(5)가 닫힌 상태가 된다.즉 상기 터어빈(2)쪽 압력이 높아짐에 따라 부스트압력이 상승하게 된다.

상기와 같이 터보차저의 압축기하우징에서 발생되는 압력차이를 이용하여 제1,2솔레노이드밸브를 온/오프함으로써 부스트압력을 필요한 형태에 따라 제어할 수 있다. 상기와 같이 부스트압력을 필요한 형태에 따라 제어할 수 있음으로써 저속 출발성 및 고속에서 연비향상을 이룰 수 효과가 있다.

Claims (2)

1. 압력이 높게 형성된 곳과 낮게 형성된 곳에 각각 위치되는 N포트(24)와 J포트(25)가 연결된 터보챠저 압축기하우징(15)과, 상기 N포트(24)와 J포트(25)에 각각 구비된 제1/2솔레노이드밸브(26,27)를 제어하는 전자제어장치(28)및 상기 N/J포트(24,25)의 압력을 통해 웨스트게이트(5)를 개폐하는 액츄에이터(6)로 이루어지되, 상기 액츄에이터(6)는 압축기하우징(15)의 N포트(24)의 압력과 J포트(25)의 압력이 각각 전달되는 제1/2도입부(22,23)가 형성된 하우징과, 이 하우징내부에서 부스트압력에 의해 상하 작동되면서 웨스트게이트(5)를 개폐하도록 피스톤로드(7)가 연결된 피스톤(10), 상기 하우징내 부스트압력이 낮을시 피스톤(10)을 상승시켜 웨스트게이트(5)가 닫히도록 탄성 복원력을 발생하는 스프링(8) 및 상기 피스톤(10)과 피스톤로드(7)에 설치된 격판(20)의 운동을 각각 제한하는 제1/2스토퍼(9,21)로 이루어진 터보챠저의 부스트압력 제어장치.
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