KR100559510B1 - 터보차저용 안전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 배기가스 흐름과 과급 공기량을 제어하는 웨이스트 게이트 액츄에이터와 릴리프 밸브를 통합시켜 구조를 단순화하므로써 제작 비용을 절감하고 엔진의 컴팩트화를 이룰 수 있는 터보차저용 안전장치를 제공하는 데 있다.

이를 위해 본 발명은 터보차저 블로어의 출구관로에 접속되어 과급 공기가 유입되는 하우징과;

상기 과급 공기압에 의해 이동 작동하는 다이어프램과;

상기 다이어프램에 일단이 고정되어 있으며, 타단은 하우징을 관통하여 터빈 하우징까지 연장된 작동로드와;

터빈을 우회하여 배기가스를 배출하는 바이패스 관로를 개폐하도록 설치되 며, 또한 상기 작동로드에 의해 바이패스 관로를 개폐 작동하는 웨이스트 게이트 밸브와;

상기 과급 공기압에 대항하는 방향으로 상기 다이어프램을 탄발 지지하는 제1리턴스프링과;

상기 다이어프램과 간격을 두고 대향토록 설치되는 밸브시트와;

상기 밸브시트를 개폐하는 밸브판과;

상기 밸브판에 작용하는 과급 공기압에 대항하도록 밸브판을 탄발 지지하는 제2리턴스프링과;

상기 밸브판이 개방시에 과급 공기를 외부로 배출하도록 하우징에 형성된 과 급 공기배출공;을 포함하여 구성 한다.

터보차저용 안전장치, 안전밸브 겸용 웨이스트 액츄에이터

Description

터보차저용 안전장치{Safety device of turbo charger}

도 1은 본 발명에 의한 터보차저용 안전장치를 나타내는 도면

도 2는 종래기술

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 터보차저 2 : 터빈

4 : 블로어 6 : 웨이스트 액츄에이터 밸브

15 : 하우징 16 : 과급공기 유입관로

17 : 다이어프램 18,19 : 디스크 부재

20 : 작동로드 21 : 제1리턴스프링

22 : 과급압 작용 공간 23 : 밸브시트

24 : 밸브판 25 : 제2리턴스프링

26 : 과급공기배출공 27 : 안내로드

본 발명은 릴리프 밸브와 웨이스트 게이트 액츄에이터가 통합된 터보차저용 안전장치에 관한 것이다.

대기압보다 높은 압력으로 엔진에 공기를 송입하여 과급하면 배기량이 같은 엔진에서도 다량으로 공기를 충전할 수 있으며 이에따라 연료 분사량을 증가시키게 되면 엔진의 출력을 향상시킬 수 있다.

공기를 과급하여 엔진의 출력을 향상시키기 위해서는 도 2에 도시하는것과 같이 일종의 송풍기인 터보차저(1)가 사용되며, 터보차저(1)는 배기가스의 유동하는 에너지를 이용하여 터빈(2)을 회전시키고, 이것과 회전축(3)으로 연결되어 함께 회전하는 블로어(4)에 의해 공기를 흡입하여 가압한 후 실린더(5)로 보내도록 구성되어 있다.

따라서 배기가스량이 증가하면 터빈(2)의 회전수도 높아지며, 동시에 블로 어(4)의 회전수도 높아져서 더욱 많은 공기를 실린더(5)로 공급할 수 있게 되며, 이와같이 하여 공기를 과급하므로써 엔진 출력이 증대되므로 주로 고출력화와 경량화를 추구하는 디젤엔진에 터보차저를 많이 채용하고 있으나, 과급공기가 엔진에 공급됨에 있어서 필요이상으로 과도하게 공기가 엔진에 유입되면 실린더내의 압력이 상승하고, 이에 상승하여 연료공급이 이루어져 폭발압이 크게 증대되기 때문에 엔진의 내구력을 저하시키게 되는 부작용이 일어나게 되며, 특히 터보차저(1)가 고속 회전 운동으로 인해 손상을 유발할 위험성이 증대된다.

이와같은 과급 공기의 과다 공급 문제를 해결하기 위해서 배기가스의 일부를 배출하는 웨이스트 게이트 밸브(6)가 터빈하우징(7) 전방에 바이패스관로(8)를 개폐토록 설치되어 있다.

웨이스트 게이트 밸브(6)의 개폐 작동은 액츄에이터(9)에 의하며, 액츄에이 터(9)는 블로어(4) 출구관로(10)의 과급 압력에 연동하여 작동한다.

즉, 과급압이 적정치 이상으로 높아지면, 그 압력에 의해 액츄에이터(9)의 다이어프램(도시생략)이 이동하고 이에 연동하여 웨이스트 게이이트 밸브(6)가 개방되므로써 배기가스의 일부가 터빈(2)을 경유하지 아니하고 바이패스관로(8)을 통해 우회하여 배출되므로써 터빈(2)의 회전수가 감소되고, 이에따라 블로어(4)의 회전수도 감소되어 과급 공기압이 낮아지게 되는 것이다.

그러나 다른 한편, 흡기매니폴드(11)측에 릴리프 밸브(12)가 설치되어, 과급압이 적정치 이상일 때 릴리프 밸브(12)가 개방되어 과급 공기의 일부가 릴리프 밸브(12)를 통해 외부로 배출되도록 하므로써 과도한 과급 공기의 실린더내 송입을 방지하고 있다.

그러나 상기와 같이 배기가스와 과급 공기 자체를 제어하기 위하여 같은 성격의 장치인 웨이스트 게이트 액츄에이터(9)와 릴리프 밸브(12)가 각기 별도로 설치되어 있어, 많은 부품이 소요되어 비용이 상승하고 장치가 복잡해지며, 협소한 엔진룸의 형편상 레이아웃성을 나쁘게 만드는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 제안한 것으로서 그의 목적으로 하는 것은 배기가스 흐름과 과급 공기량을 제어하는 웨이스트 게이트 액츄에이터와 릴리프 밸브를 통합시켜 구조를 단순화하므로써 제작 비용을 절감하고 엔진의 컴팩트화를 이룰 수 있는 터보차저용 안전장치를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 터보차저용 안전장치는 터보차저 블로어의 출구관로에 접속되어 과급 공기가 유입되는 하우징과;

상기 과급 공기압에 의해 이동 작동하는 다이어프램과;

상기 다이어프램에 일단이 고정되어 있으며, 타단은 하우징을 관통하여 터빈 하우징까지 연장된 작동로드와;

터빈을 우회하여 배기가스를 배출하는 바이패스 관로를 개폐하도록 설치되며, 또한 상기 작동로드에 의해 바이패스 관로를 개폐 작동하는 웨이스트 게이트 밸브와;

상기 과급 공기압에 대항하는 방향으로 상기 다이어프램을 탄발 지지하는 제1리턴스프링과;

상기 다이어프램과 간격을 두고 대향토록 설치되는 밸브시트와;

상기 밸브시트를 개폐하는 밸브판과;

상기 밸브판에 작용하는 과급 공기압에 대항하도록 밸브판을 탄발 지지하는 제2리턴스프링과;

상기 밸브판이 개방시에 과급 공기를 외부로 배출하도록 하우징에 형성된 과급 공기배출공;을 포함하여 구성되어 있다.

본 발명의 청구항 2 기재에 의하면 상기 제1및 제2 리턴스프링은 과급 공기압이 허용치에 접근하면 각기 다이어프램과 밸브판에 의해 압축되는 탄성력을 가지도록 설정되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 청구항 3 기재에 의하면 상기 제1리턴스프링의 탄성력은 상기 제2리턴스프링의 탄성력보다 작게 설정되는 것임을 특징으로 한다.

그리고 본 발명의 청구항 4 기재에 의하면 상기 밸브판의 이동시 흔들림을 방지하고 안정된 리프트를 유지하기 위한 안내로드가 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 구성과 작용을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 터보차저용 안전장치를 나타내는 도면으로 터보차저 의 일반적 구조는 종래 도면을 참조하여 설명한다.

도면중 부호 15는 안전장치의 본체를 형성하는 하우징으로, 하우징(15)의 일측 중앙에는 과급공기 유입관로(16)가 접속되고, 과급공기유입관로(2)는 블로어의 출구관로(10)에 접속된다.

하우징(15)내에는 과급공기압이 작용하여 작동하는 다이어프램(17)이 설치되며, 다이어프램(17)은 상하 디스크 부재(18)(19)와 함께 작동로드(20) 끝단에 고정된다.

하부 디스크 부재(19)는 스프링 리테이너로서의 기능도 함께하며, 제1리턴스프링(21)이 스프링 리테이너(19, 하부 디스크 부재)를 통해 다이어프램(17)을 탄발지지하므로써, 제1리턴스프링(21)은 과급압에 대항하는 방향으로 탄발한다.

상기 작동로드(20)는 하우징(15)을 관통하여 터빈하우징 까지 연장되며, 엔진으로부터 배출되는 배기가스가 터빈(2)을 우회하여 배출되도록 안내하는 바이패스관로(8)를 개폐 할 수 있게 그의 끝단에는 웨이스트 게이트 밸브(6)가 고정되어 있다.

상기 다이어프램(17)과 과급압 작용공간(22)을 두고 대향되는 위치에 밸브시트(23)가 설치되고, 그 밸브시트(23)는 밸브판(24)에 의해 개폐 작동된다.

밸브판(24)은 하우징(15)과의 사이에 제2리턴스프링(25)에 의해 탄발지지되고 있으며, 제2리턴스프링(25)은 밸브판(24)에 작용하는 과급 공기압에 대항하여 항상 밸브시트(23)를 폐쇄하는 방향으로 힘을 가한다.

하우징(15)의 덮개(15a)에는 복수개의 과급 공기 배출공(26)이 형성되어 있어, 상기 밸브판(24)의 축방향으로 이동하여 개폐 작동시 안정되게 지지하고 리프트의 작동 안정성을 보장하기 위하여 안내로드(27)의 일단이 밸브판(24)에 고정되고, 그의 타단은 하우징 덮개(15a)를 관통하여 외부로 돌출되어 있다.

그리고 상기 제1및 제2리턴스프링(21)(25)은 허용되는 과급 공기압을 고려하여 탄성력이 결정되는데 제1리턴스프링(21)의 탄성력이 제2리턴스프링(25)의 탄성력보다 작게 설정되므로, 과급 공기압이 허용 한계치에 이르게 되면 먼저 다이어프램(17)이 이동하게 되며, 그보다 더욱 높은 과급 공기압이 유입되면 비로서 밸브판(24)이 이동하도록 되어 있다.

이와같은 본 발명의 작동 과정을 보다 상술하면 다음과 같다.

엔진에 과급되는 과급 공기는 과급 공기 유입 관로(16)를 통하여 하우징(15)내의 과급압 작동공간(22)에 유입되는데 과급 공기압이 적정한 수준일 때는 제1및 제2리턴스프링(21)(25)의 탄성력이 과급 공기압보다 크기 때문에 다이어프램(17) 및 밸브판(24)이 이동하지 않는다.

그러나 과급 공기압이 규정치에 도달하게 되면, 그 과급 공기압에 의해 다이 어프램(17)이 제1리턴스프링(21)을 압축하면서 후퇴하게 되며, 이에따라 작동로드(20)끝의 웨이스트 게이트 밸브(6)가 바이패스관로(8)를 개방하게 되므로써 배기가스의 일부가 터빈(2)을 우회하여 바이패스관로(8)를 통해 배출되므로 터빈(2)의 회전수가 감소되며, 이에따라 블로어(4) 회전도 감소되므로 과급압이 낮아지게 되며, 고속 회전에 의한 장치의 손상을 방지한다.

그럼에도 불구하고 과급압이 떨어지지 아니하고 상승하게 되면, 밸브판(24)이 제2리턴스프링(25)을 압축하면서 이동하여 밸브시트(23)를 개방하게 되며, 이로써 과급 공기가 과급 공기 배출공(26)을 통해 외부로 배출되므로 흡기매니폴드측의 과급 공기압이 떨어지게 되는 것이다.

이상과 같은 본 발명은 터보차저의 안전을 확보하기 위해 각기 설치되던 웨이스트 게이트 액츄에이터와 릴리프 밸브를 하나로 통합하여 과급 공기압에 의해 작동되도록 하므로써 그 구조가 크게 단순해지고 부품수가 감소되어 제작 비용이 크게 절감되며, 엔진의 컴팩트화를 가져오게 되는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 터보차저 블로어의 출구관로에 접속되어 과급 공기가 유입되는 하우징과;

   상기 과급 공기압에 의해 이동 작동하는 다이어프램과;

   상기 다이어프램에 일단이 고정되어 있으며, 타단은 하우징을 관통하여 터빈 하우징까지 연장된 작동로드와;

   터빈을 우회하여 배기가스를 배출하는 바이패스 관로를 개폐하도록 설치되며, 또한 상기 작동로드에 의해 바이패스 관로를 개폐 작동하는 웨이스트 게이트 밸브와;

   상기 과급 공기압에 대항하는 방향으로 상기 다이어프램을 탄발 지지하는 제1리턴스프링과;

   상기 다이어프램과 간격을 두고 대향토록 설치되는 밸브시트와;

   상기 밸브시트를 개폐하는 밸브판과;

   상기 밸브판에 작용하는 과급 공기압에 대항하도록 밸브판을 탄발 지지하는 제2리턴스프링과;

   상기 밸브판이 개방시에 과급 공기를 외부로 배출하도록 하우징에 형성된 과급 공기배출공;을 포함하여 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 터보차저용 안전장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1및 제2 리턴스프링은 과급 공기압이 허용치에 접근하면 각기 다이어프램과 밸브판에 의해 압축되는 탄성력을 가지도록 설정되는 것을 특징으로 하는 터보차저용 안전장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 제1리턴스프링의 탄성력은 상기 제2리턴스프링의 탄성력보다 작게 설정되는 것임을 특징으로 하는 터보차저용 안전장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 밸브판의 이동시 흔들림을 방지하고 안정된 리프트를 유지하기 위한 안내로드가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 타보차저용 안전장치.

Images