KR100440018B1 - 터보차저 웨이스트 게이트 밸브 작동용 액츄에이터의안전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 터보차저의 웨이스트 게이트 밸브의 작동을 위하여 액츄에이터내에 공기압이 작용할 때 정상보다 높은 공기압 작용에 의한 다이어프램의 손상을 방지할 수 있는 터보차저 웨이스트 게이트 밸브의 작동용 액츄에이터의 안전장치를 제공하는데 있다.

이를 위해 본 발명은 하우징과, 그 하우징내의 공간을 구획하되, 일측이 에어탱크측에 연통하여 압축공기가 드나드는 압력실로 형성하게 되는 다이어프램과, 상기 다이어프램을 공기압작용 방향에 대하여 탄발하는 리턴스프링과, 일단이 상기 다이어프램에 고정되고 타단은 터보차저의 웨이스트 게이트 밸브측에 접속되는 작동로드, 로 구성되는 터보차저 웨이스트 게이트 밸브 작동을 위한 액츄에이터에 있어서,

상기 압력실에 기준치 이상의 압력이 형성될 때 압력실내의 공기를 외부로 배출하기 위한 체크밸브가 상기 하우징에 마련되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

터보차저 웨이스트 게이트 밸브 작동용 액츄에이터의 안전장치{Actuator safety apparatus}

본 발명은 터보차저의 웨이스트 게이트 밸브의 작동에 사용하는 액츄에이터의 내구성 증대를 위한 구조 개선에 관한 것이다.

대기압보다 높은 압력으로 엔진에 공기를 송입하여 과급하면 배기량이 같은 엔진에서도 다량으로 공기를 충전할 수 있으며, 이에따라 연료의 분사량을 증가시키면 엔진의 출력을 향상시킬 수 있게 되는 바, 이를 위해 배기가스의 유동하는 에너지를 이용하여 터빈을 회전시키고 이에 회전축으로 연결된 블로어를 통해 공기를 흡입하고 가압하여 실린더에 보내는 터보차저가 사용되고 있다.

또, 엔진의 운전조건에 대응하여 배기가스의 유동을 제어하기 위하여 도 3에 도시하는 것과 같이 터보차저(1)에 웨이스트 게이트 밸브장치(2)가 설치되어 있다.

터빈(3)을 우회하여 배기가스가 배출되도록 안내하는 바이패스통로(4)를 개폐하도록 작동하는 웨이스트 게이트 밸브(5)는 다이어프램식의 액츄에이터(6)에 의해 작동되며, 그 액츄에이터(6)는 파이프(7)를 통해 웨이스트 콘트롤 밸브(8)에 접속되고, 다시 차량의 제동을 위한 압축공기를 저장하는 에어탱크(9)측에 접속되어 있다.

이와같이 구성된 웨이스트 게이트 밸브(5)는 엔진의 저속 운전시에는 바이패스통로(4)를 차단하며, 액셀 페달(17)을 밟아 드로틀 밸브의 개도량이 증대되면 전자제어장치(11)가 웨이스트 콘트롤 밸브(8)를 제어하여 액츄에이터(6)의 압력실(12)내의 공기를 웨이스트 콘트롤 밸브(8)의 대기개방관(13)을 통해 배출시키게 되며, 에어 배출에 의해 액츄에이터(6)의 리턴스프링(14)이 다이어프램(15)을 밀어내어 작동로드(16)가 움직여 웨이스트 게이트 밸브(5)가 닫는 방향으로 움직여 배기가스가 바이패스되지 않고 터빈(3)으로 통과하게 되므로 출력 증대에 의한 고속 응답성이 향상되게 되는 것이다.

그러나 상기한 웨이스트 게이트 밸브(5)의 작동을 위한 액츄에이터(6)의 경우 얇은 고무막인 다이어프램(15)을 사용하기 때문에 다음과 같은 문제점이 제기되고 있다.

웨이스트 게이트 밸브(5)의 작동을 위해 액츄에이터(6)에 인가되는 공기압은 0~2bar로서 전부하 내지 부분 부하의 전운전 구간에 걸쳐 공연비를 제어하게 되는데, 공기압 레귤레이터(10)로부터 인가되는 공기압은 2bar 이내이나 실제로 차량의 급가감속시나 공기압 레귤레이터(10)의 노후화로 인하여 2.2~2.5bar, 심지어는 3bar 이상의 고압이 액츄에이터(6)의 압력실(12)에 인가되어 다이어프램(15)이 압력을 못이기고 찢어지는 경우가 빈번히 발생하여 유지보수 비용이 증대되고 에어 누설에 따른 터보차저 엔진의 기능 저하를 유발하고 있다.

이에 본 발명은 상기한 점을 감안하여 제안한 것으로서 그의 목적으로 하는 것은 터보차저의 웨이스트 게이트 밸브의 작동을 위하여 액츄에이터내에 공기압이작용할 때 정상보다 높은 공기압 작용에 의한 다이어프램의 손상을 방지할 수 있는 터보차저 웨이스트 게이트 밸브의 작동용 액츄에이터의 안전장치를 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 하우징과, 그 하우징내의 공간을 구획하되, 일측이 에어탱크측에 연통하여 압축공기가 드나드는 압력실로 형성하게 되는 다이어프램과, 상기 다이어프램을 공기압작용 방향에 대하여 탄발하는 리턴스프링과, 일단이 상기 다이어프램에 고정되고 타단은 터보차저의 웨이스트 게이트 밸브측에 접속되는 작동로드, 로 구성되는 터보차저 웨이스트 게이트 밸브 작동을 위한 액츄에이터에 있어서,

상기 압력실에 기준치 이상의 압력이 형성될 때 압력실내의 공기를 외부로 배출하기 위한 체크밸브가 상기 하우징에 마련되어 있는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 터보차저 웨이스트 게이트 밸브 작동용 액츄에이터의 안전장치를 나타내는 도면

도 2는 동상 안전장치의 개방 작동 상태를 나타내는 도면

도 3은 종래 터보차저 웨이스트 게이트 밸브 작동용 액츄에이터를 나타낸 도면

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 터보차저 2 : 웨이스트 게이트 밸브장치

5 : 웨이스트 게이트 밸브 6A : 액츄에이터

7 : 파이프 9 : 에어탱크

10 : 압력 레귤레이터 12 : 압력실

14 : 리턴스프링 15 : 다이어프램

16 : 작동로드 33 : 하우징

35 : 체크밸브 36 : 리테이너

37 : 밸브시트 38 : 볼밸브

39 : 공기유통공 40 : 지지판

41 : 스프링 42 : 연결끈

43,44 : 구멍

이하 본 발명의 구성을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 터보차저 웨이스트 게이트 밸브의 작동용 액츄에이터의 안전장치를 나타내는 도면이고, 도 2는 동상 안전장치의 작동상태를 나타내는 도면이다.

종래기술에서 설명한 것은 동일 부호를 사용하여 설명하였다.

부호 6A는 본 발명의 액츄에이터로서, 파이프(7)를 통해 에어탱크(9)측에 접속되는 하우징(33)을 구비하고 있다.

하우징(33)내에는 실리콘 고무재로 형성된 다이어프램(15)이 내부공간을 구획하도록 설치되어 있고, 일측 공간, 즉 파이프(7)에 접속되는 공간은 공기압이 작용하는 압력실(12)이며, 다이어프램(15)을 사이에 두고 압력실(12)의 반대편 공간(12a)내에는 공기압 작용 방향에 대해 다이어프램(15)을 탄발지지하는 리턴스프링(14)이 설치되어 있다.

그리고 상기 다이어프램(15)에는 작동로드(16)의 일단이 고정되고, 작동로드(16)의 타단은 웨이스트 게이트 밸브(5)측에 접속된다.

또, 상기 압력실(12)의 하우징 벽에는 안전장치로서 체크밸브(35)가 설치되는데, 이 체크밸브(35)는 하우징(33)에 고정되는 리테이너(36), 하우징(33)의 내외부를 연통하는 역활을 하는 밸브시트(37), 볼밸브(38), 리테이너(36)에 천공된 공기유통공(39), 볼밸브(38)의 지지판(40), 상기 지지판(40)을 통해 볼밸브(38)를 밸브시트(37)에 밀착하도록 힘을 가하는 압축스프링(41) 및 상기 볼밸브(38)와 다이어프램(15)을 연결하는 연결끈(42)으로 구성되어 있다.

여기서 부호 43과 44는 연결끈(42)이 인출되는 구멍으로 상기 지지판(40)의 생략시 구멍(44)은 공기 배출용으로도 사용이 가능하다.

이하에 상기와 같은 본 발명의 작동에 대하여 설명한다.

파이프(7)를 통해 에어탱크(9)로부터 압축공기가 압력실(12)에 유입하면 다이어프램(15)이 팽출하게 된다. 이에따라 압력실(12)의 용적은 증대되고 다이어프램(15)은 리턴스프링(14)을 압축하면서 팽창하게 되므로써 작동로드(16)를 움직여 웨이스트 게이트 밸브(5)가 바이패스통로(4)를 개방하게 된다.

그런데 압력레귤레이터(10)가 고장나는 등 공기압 제어에 문제가 발생하여2bar 이상의 기준압보다 높은 압력이 압력실(12)에 작용하게 되면 다이어프램(15)의 팽출량이 증대되고, 이에따라 느슨하였던 연결끈(42)이 팽팽하게 당겨지게 되면서 볼밸브(38)를 잡아당기게 된다.

이와같이 볼밸브(38)가 다이어프램(15) 팽출에 연동하여 연결끈(42)을 통해 잡아당겨지게 되면 스프링(41)을 압축하면서 하강하여 밸브시트(37)를 개방하게 되며, 압력실(12)의 공기는 연통공(39)과 밸브시트(37)를 통해 하우징(33)밖으로 배출되어 내부압이 하강하게 되는 것이다.

이와같이하여 압력실(12)내의 내부압이 정상화되면 리턴스프링(14)의 탄성력에 의해 다이어프램(15)이 밀어올려지고, 연결끈(42)은 다시 느슨해지게 된다.

연결끈(42)이 느슨해지면 볼밸브(38)의 당김력이 제거되어 스프링(41)에 의한 탄발력에 의해 볼밸브(38)가 밸브시트(37)에 밀착하여 공기의 더이상의 방출을 방지하게 되는 것이다.

이상과 같은 본 발명은 액츄에이터 하우징에 안전장치로서의 체크밸브를 설치하여 다이어프램에 기준치 이상의 높은 공기압이 작용하게 되면 다이어프램에 연동하여 작동하는 체크밸브가 개방되어 내부압을 즉시 해소하게 되므로써 과압에 의한 다이어프램의 손상을 방지하여 유지보수 비용을 낮출 수 있으며, 액츄에이터의 다이어프램 손상에 의한 에어누설을 방지하여 엔진 출력 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 하우징과, 그 하우징내의 공간을 구획하되, 일측이 에어탱크측에 연통하여 압축공기가 드나드는 압력실로 형성하게 되는 다이어프램과, 상기 다이어프램을 공기압작용 방향에 대하여 탄발하는 리턴스프링과, 일단이 상기 다이어프램에 고정되고 타단은 터보차저의 웨이스트 게이트 밸브측에 접속되는 작동로드, 로 구성되는 터보차저 웨이스트 게이트 밸브 작동을 위한 액츄에이터에 있어서,

   상기 압력실에 기준치 이상의 압력이 형성될 때 압력실내의 공기를 외부로 배출하기 위한 체크밸브가 상기 하우징에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 터보차저의 웨이스트 게이트 밸브의 작동용 액츄에이터의 안전장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 체크밸브는 하우징에 고정되는 리테이너와 밸브시트, 그 밸브시트를 개폐하는 볼밸브, 볼밸브를 지지하는 스프링, 볼밸브와 다이어프램을 연결하는 연결끈, 그 연결끈이 통과하도록 리테이너에 형성된 구멍을 포함하는 것을 특징으로 하는 터보차저의 웨이스트 게이트 밸브의 작동용 액츄에이터의 안전장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 리테이너에는 볼밸브가 밸브시트로 부터 떨어질때 외부로 공기를 배출하기 위한 공기유통공이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 터보차저의 웨이스트게이트 밸브의 작동용 액츄에이터의 안전장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 볼밸브는 연결끈이 통과하는 구멍을 가지는 지지판을 통하여 상기 스프링에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 터보차저의 웨이스트 게이트 밸브의 작동용 액츄에이터의 안전장치.