KR100422507B1 - 터보차저용 과급압 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터보차저용 과급압 제어장치에 관한 것으로서,

종래에는 베인액튜에이터, 유니슨링, 노즐베인 등의 구성이 매우 복잡하여 제조공정이 매우 복잡하여 생산성이 하락할뿐만 아니라 제품의 생산단가 또한 상승하는 문제점이 발생하였고, 또 노즐베인이 터빈의 외주면상에 오므라들거나 벌어질 수 있도록 설치되어있기때문에 이 노즐베인이 과도한 작동이나 장시간 사용에 의해 파손되는 경우가 빈번히 발생하고 있으며, 진공펌프와 같은 진공압발생기가 오작동할경우 엔진으로 공급되는 흡기의 과급압이 조절되지 않게되어 배기온도가 과도하게 상승하거나 다량의 스모크가 발생하는 등 엔진 성능에 치명적인 손상을 입히게되는 문제점이 발생하고 있었다.

따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 엔진 운전상태에 따라 가변되는 진공압에 따라 전후진하여 터보차저의 터빈으로 배기가스를 안내 공급하는 배기파이프의 배기구의 개도량을 가변시켜 터빈의 회전속도가 가변되도록 하여 이와 연동하는 콤프레서의 회전속도를 제어하므로서, 엔진 운전상태에 따라 콤프레서의 과급압이 적절히 제어되도록 하고, 단순 구성의 과급압제어장치를 제공함에 따라 생산라인에서의 조립공정 감소로 생산성 향상 및 제품의 생산단가 감소의 효과를 기대할 수 있도록 한 터보차저용 과급압 제어장치에 관한 것이다.

Description

터보차저용 과급압 제어장치{Pressure control device for turbo charger}

본 발명은 터보차저용 과급압 제어장치에 관한 것으로서, 특히 엔진 운전상태에 따라 콤프레서의 과급압이 적절히 제어되도록 하고, 단순 구성의 과급압제어장치를 제공함에 따라 생산라인에서의 조립공정 감소로 생산성 향상 및 제품의 생산단가 감소의 효과를 기대할 수 있도록 한 터보차저용 과급압 제어장치에 관한 것이다.

현재 디젤엔진에서는 엔진으로 공급되는 흡기를 과급시키기 위한 장치로서 터보차저를 적용하고 있다.

이러한 터보차저는 배기가스의 배기압에 따라 회전하는 터빈과 상기 터빈과 동축상에 형성되어 터빈과 동일한 속도로 회전하면서 흡기를 과급하는 콤프레서로 구성되어 있다.

도 1 은 종래의 터보차저용 과급압 제어장치를 도시한 것으로서,

터보차저를 구성하는 터빈(1)과 콤프레서(2)가 구비되는데, 콤프레서(2)는 흡기파이프상에 설치되어 흡기를 과급하고, 터빈(1)은 터빈하우징(3)에 의해 감싸여진 상태에서 배기파이프를 통해 공급되는 배기가스에 의해 회전하도록 구성되어 있다.

상기 터빈(1)의 외주면상에는 유니슨링(6)의 회전각도에 따라 오므라졌다 펴졌다하면서 배기가스의 유동각도와 유로면적을 가변적으로 조절하여 터빈(1)의 회전속도를 조절하는 다수의 노즐베인(7)이 형성되어 있으며, 터빈(1)과 콤프레서(2)의 사이에는 진공압에 따라 유니슨링(6)의 회전각도를 조절하는 베인액튜에이터(4)가 설치되어 있다.

상기 베인액튜에이터(4)의 일측으로는 엔진에 장착되는 진공펌프 등과같은진공압발생기와 연결되는 니플(5)이 형성되어 있다.

이와같이 구성된 종래의 터보차저용 과급압 제어장치는 엔진 구동시 엔진의 운전상태, 즉, 엔진회전수 및 부하에 따라 진공압발생기에서 발생하는 진공압이 니플(5)을 통해 베인액튜에이터(4)로 공급되고, 상기 베인액튜에이터(4)는 가해지는 진공압에 따라 유니슨링(6)을 일정각도 회전시키고, 상기 유니슨링(6)의 회전각도에 따라 노즐베인(7)이 오므라들거나 벌어지면서 터빈(1)으로 공급되는 배기가스의 유동각도와 유로면적이 조절되어 터빈(1)의 회전속도가 변화된다.

상기 터빈(1)의 회전속도가 변화함에 따라 콤프레서(2)의 회전속도 또한 가변되면서 엔진으로 공급되는 흡기의 과급압이 조절되어 엔진 운전상태에 적합한 상태로 흡기가 과급되는 것이다.

그러나, 종래에는 베인액튜에이터, 유니슨링, 노즐베인 등의 구성이 매우 복잡하여 제조공정이 매우 복잡하여 생산성이 하락할뿐만 아니라 제품의 생산단가 또한 상승하는 문제점이 발생하였고, 또 노즐베인이 터빈의 외주면상에 오므라들거나 벌어질 수 있도록 설치되어있기때문에 이 노즐베인이 과도한 작동이나 장시간 사용에 의해 파손되는 경우가 빈번히 발생하고 있으며, 진공펌프와 같은 진공압발생기가 오작동할경우 엔진으로 공급되는 흡기의 과급압이 조절되지 않게되어 배기온도가 과도하게 상승하거나 다량의 스모크가 발생하는 등 엔진 성능에 치명적인 손상을 입히게되는 문제점이 발생하고 있었다.

따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 엔진 운전상태에 따라 가변되는 진공압에 따라 전후진하여 터보차저의 터빈으로 배기가스를 안내 공급하는 배기파이프의 배기구의 개도량을 가변시켜 터빈의 회전속도가 가변되도록 하여 이와 연동하는 콤프레서의 회전속도를 제어하므로서, 엔진 운전상태에 따라 콤프레서의 과급압이 적절히 제어되도록 하고, 단순 구성의 과급압제어장치를 제공함에 따라 생산라인에서의 조립공정 감소로 생산성 향상 및 제품의 생산단가 감소의 효과를 기대할 수 있도록 한 터보차저용 과급압 제어장치를 제공함을 목적으로 한다.

상기 목적달성을 위한 본 발명은,

터보차저의 터빈을 감싸고 있는 터빈하우징의 일측에 엔진으로부터 배출된 배기가스가 이동되는 배기파이프가 연결되어있는 것에 있어서,

하우징과;

상기 하우징 내부를 2개의 공간으로 구획하며 압력변화에 따라 좌우측으로 이동하는 격막과;

상기 격막을 중심으로 양측에 각각 설치되는 스프링과;

엔진의 진공발생기 측과 연통되도록 하우징의 일측에 형성되고, 엔진 운전상태에 따라 가해지는 진공압에 따라 격막이 이동되도록 하는 제 1 니플과;

일측이 격막에 결합되고 타측은 배기파이프의 배기구를 향하도록 설치되는 작동간과;

상기 작동간의 선단부에 형성되고, 격막의 전후진시 연동되어 배기파이프의 배기구 개도량을 가변시키는 밸브체; 로 구성된 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 하우징의 또다른 일측에 터보차저의 콤프레서측과 연결되는 제2 니플을 형성하여 진공발생기의 고장시에는 터보차저의 과급압에 의해 밸브체가 동작하도록 한것을 특징으로 한다.

또한, 상기 밸브체에는 밸브체가 배기구를 차단하더라도 일정양의 배기가스가 배출될 수 있도록 하는 배기공이 관통형성되어있으며, 밸브체의 일측면에 배기가스의 유동개선을 위한 나선홈이 요입 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

도 1 은 종래의 터보차저용 과급압 제어장치를 보인 도면.

도 2 는 본 발명의 터보차저용 과급압 제어장치를 보인 도면.

도 3 은 본 발명의 작동상태를 보인 도면.

도 4 는 본 발명에 적용된 밸브체를 보인 정면도.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 터빈하우징 11 : 배기파이프

12 : 배기구 13 : 터빈

14 : 하우징 15 : 제 1 니플

16 : 격막 17a,17b: 스프링

18 : 제 2 니플 19 : 작동간

20 : 밸브체 21 : 배기공

22 : 나선홈

이하, 첨부된 도면 도 2 내지 도 4 를 참조하여 본 발명의 바람직한 실실예를 설명하면 다음과 같다.

도면부호 10 은 터보차저의 터빈(13)을 감싸고 있는 터빈하우징을 나타내며, 이 터빈하우징(10)의 배기가스 유입단에는 엔진에서 배출된 배기가스의 이동통로가 되는 배기파이프(11)가 연결되어 있다.

상기 배기파이프(11)에는 배기가스의 이동통로가 되는 배기구(12)가 형성되어 있다.

상기 터빈하우징(10)의 일단에 일정크기의 하우징(14)을 별도로 형성한다.

상기 하우징(14)의 내부에는 격막(16)을 세로방향으로 설치하여 이 격막(16)에 의해 하우징(14)의 내부가 2개의 공간으로 구획되도록 하였으며, 각각의 공간에는 격막(16)을 중심으로 스프링(17a,17b)이 서로 맞대어지도록 한다.

상기 스프링(17a,17b)의 탄성력은 서로 동일하도록 설정하여 외압이 가해지지 않을때에는 상기 격막(16)의 하우징(14)의 내부 중심부에 위치하도록 하였다.

하우징(14)의 일측에는 진공압발생기 측과 연결되기위한 제 1 니플(15)이 형성되어 있고, 타측에는 터보차저의 콤프레서측과 연결되어 터보차저의 과급압이 공급되는 제 2 니플(18)을 형성하였다.

엔진이 구동하면 엔진의 운전상태에 따라 진공압발생기에서 발생되는 진공압이 제 1 니플(15)을 통해 하우징(14) 내부에 가해지면서 격막(16)이 도면상의 좌측으로 이동하는 것이며, 본 발명에서는 진공압발생기가 고장나더라도 콤프레서의 과급압에 의해 격막(16)이 도면상의 좌측으로 이동될 수 있게된다.

한편, 상기 격막(16)에는 작동간(19)이 결합되는데, 이 작동간(19)의 일측이 격막(16)에 결합된 상태에서 그 타측이 배기파이프(11)의 배기구(12) 측을 향하도록 설치된다.

이 작동간(19)의 끝부분에는 전후진하여 배기구(12) 개도량을 조절하기위한 밸브체(20)가 형성된다.

밸브체(20)의 중앙부분에는 별도의 배기공(21)이 관통형성되어 있다.

상기 배기공(21)을 형성함에 따라 밸브체(20)가 배기구(12)를 차단하더라도 일정양의 배기가스가 터빈(13) 측으로 이동될 수 있게되며, 또 밸브체(20)가 급격히 배기구(12)를 차단하더라도 터빈(13)에 가해지는 배기압이 급격히 감소되는 것을 막아주어 터빈(13)과 콤프레서의 동작이 원활해지도록 해주는 역할을 한다.

또 상기 밸브체(20)의 일측면, 즉, 배기가스가 유입되는 부분에는 그 외주면상에 복수개의 나선홈(22)이 요입형성되어 있다.

상기 나선홈(22)은 배기구(12)로부터 터빈(13)측으로 이동하는 배기가스의 이동이 보다 원활해지도록 하는 역할을 하며, 또 이동하는 배기가스가 상기나선홈(22)을 따라 이동하면서 약간의 스월을 일으키게되므로 터빈(13)의 회전속도가 향상되는 효과 또한 기대할 수 있게된다.

이와같이 구성된 본 발명의 동작을 설명하면 다음과같다.

엔진이 구동하면 엔진의 운전상태, 즉, 엔진 회전수 및 부하정도에 따라 진공압발생기에서 발생하는 진공압의 세기가 가변되며, 이 진공압은 제 1 니플(15)을 통해 하우징(14) 내부에 가해진다.

상기 하우징(14) 내부에 진공압이 가해지면 그 진공압의 세기만큼 격막(16)이 도면상의 좌측으로 이동하면서 작동간(19)을 잡아당기게되고, 상기 작동간(19)이 도면상의 좌측으로 이동함에 따라 밸브체(20)가 연동되면서 배기구(12)를 개방하게되는 것이다.

도 3 은 엔진이 고속으로 회전하여 진공압이 높아질때 밸브체(20)가 배기구(12)로부터 벗어나 터빈으로 공급되는 배기가스의 유속 및 유압이 높아지도록 하는 것이며, 이에의해 터빈(13)의 회전속도가 증가하면서 콤프레서의 회전속도 또한 증가하게되어 엔진으로 공급되는 흡기의 과급압이 향상되어 엔진 구동에 필요한 충분한양의 흡기가 공급되는 것이다.

즉, 엔진이 고속으로 회전할때에는 밸브체(20)가 도 3 과같이 배기구(12)로부터 이탈되어 터빈(13)에 공급되는 배기가스의 유속 및 유압이 높아지도록 하는 것이며, 또 엔진이 저속으로 회전할때에는 밸브체(20)가 도 2 와같이 배기구(12) 개도량이 축소되도록 하여 터빈(13)으로 공급되는 배기가스의 유속 및 유압이 낮아지도록 하여 콤프레서의 과급압 또한 감소하도록 하는 것이다.

본 발명에서는 진공펌프와 같은 진공압 발생기가 고장나더라도 콤프레서의 흡기 과급압이 제 2 니플(18)을 통해 하우징(14) 내부로 공급됨에 따라 밸브체(20)의 작동에는 영향을 미치지 않게된다.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 엔진 운전상태에 따라 가변되는 진공압에 따라 전후진하여 터보차저의 터빈으로 배기가스를 안내 공급하는 배기파이프의 배기구의 개도량을 가변시켜 터빈의 회전속도가 가변되도록 하여 이와 연동하는 콤프레서의 회전속도를 제어하므로서, 엔진 운전상태에 따라 콤프레서의 과급압이 적절히 제어되도록 하고, 단순 구성의 과급압제어장치를 제공함에 따라 생산라인에서의 조립공정 감소로 생산성 향상 및 제품의 생산단가 감소의 효과를 기대할 수 있도록 한 터보차저용 과급압 제어장치를 제공하는 효과를 기대할 수 있다.

Claims (4)

1. 터보차저의 터빈(13)을 감싸고 있는 터빈하우징(10)의 일측에 엔진으로부터 배출된 배기가스가 이동되는 배기파이프(11)가 연결되어있는 것에 있어서,

   하우징(14)과;

   상기 하우징(14) 내부를 2개의 공간으로 구획하며 압력변화에 따라 좌우측으로 이동하는 격막(16)과;

   상기 격막(16)을 중심으로 양측에 각각 설치되는 스프링(17a,17b)과;

   엔진의 진공발생기 측과 연통되도록 하우징(10)의 일측에 형성되고, 엔진 운전상태에 따라 가해지는 진공압에 따라 격막(16)이 이동되도록 하는 제 1 니플(15)과;

   일측이 격막(16)에 결합되고 타측은 배기파이프(11)의 배기구(12)를 향하도록 설치되는 작동간(19)과;

   상기 작동간(19)의 선단부에 형성되고, 격막(16)의 전후진시 연동되어 배기파이프(11)의 배기구(12) 개도량을 가변시키는 밸브체(20)와;

   상기 밸브체(20)가 배기구(12)를 차단하더라도 일정양의 배기가스가 배출될 수 있도록 하기위해 상기 밸브체(20)에 관통 형성되는 복수개의 배기공(21);

   으로 구성된 것을 특징으로 하는 터보차저용 과급압 제어장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 하우징(14)의 또다른 일측에 터보차저의 콤프레서측과 연결되는 제 2 니플(18)을 형성하여 진공발생기의 고장시에는 터보차저의 과급압에 의해밸브체(20)가 동작하도록 한것을 특징으로 하는 터보차저용 과급압 제어장치.
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,

   밸브체(20)의 일측면에 배기가스의 유동개선을 위한 나선홈(22)이 요입 형성되어 있는 것을 특징으로하는 터보차저용 과급압 제어장치.