KR100759765B1 - Apparatus for controlling exhaust gas of turbo vehicles - Google Patents
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- F01N2340/00—Dimensional characteristics of the exhaust system, e.g. length, diameter or volume of the apparatus; Spatial arrangements of exhaust apparatuses
- F01N2340/06—Dimensional characteristics of the exhaust system, e.g. length, diameter or volume of the apparatus; Spatial arrangements of exhaust apparatuses characterised by the arrangement of the exhaust apparatus relative to the turbine of a turbocharger
Abstract
Description
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 터보 차량의 배기가스 제어장치의 사시도.1 is a perspective view of an exhaust gas control apparatus for a turbo vehicle according to
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 터보 차량의 배기가스 제어장치의 구성도.2 is a configuration diagram of an exhaust gas control apparatus for a turbo vehicle according to
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 터보 차량의 배기가스 제어장치에 적용된 밸브 구동수단의 다른 예시도.3 is a diagram showing another example of valve driving means applied to the exhaust gas control apparatus of the turbo vehicle according to
도 4는 본 발명의 실시예 2에 따른 터보 차량의 배기가스 제어장치의 사시도.4 is a perspective view of an exhaust gas control apparatus for a turbo vehicle according to
도 5는 본 발명의 실시예 2에 따른 터보 차량의 배기가스 제어장치의 구성도.5 is a configuration diagram of an exhaust gas control apparatus for a turbo vehicle according to
도 6은 본 발명의 실시예 2에 따른 터보 차량의 배기가스 제어장치에 적용된 밸브 구동수단의 다른 예시도.6 is a diagram showing another example of valve driving means applied to an exhaust gas control apparatus of a turbo vehicle according to
< 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>Description of the Related Art [0002]
1 : 엔진, 2 : 배기 매니폴드1: engine, 2: exhaust manifold
3 : 터빈, 4 : 배기안내관3: turbine, 4: exhaust guide pipe
5,14,60 : 배기관, 10 : 고출력 유도관5,14,60: exhaust pipe, 10: high output induction pipe
11 : 본체, 12,13 : 관이음부11: main body, 12, 13:
20 : 밸브수단, 21 : 버터플라이 밸브20: valve means, 21: butterfly valve
22 : 하우징, 30 : 모터22: housing, 30: motor
40 : 액추에이터, 50 : 컨트롤러40: actuator, 50: controller
70 : 머플러, 70: muffler,
본 발명은 터보 차량의 배기가스 제어장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 터보 엔진 차량의 주행 상황(시내, 고속도로 등)에 맞도록 소음을 저감하거나 엔진 출력을 극대화할 수 있는 터보 차량의 배기가스 제어장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
일반적으로 터보 엔진은 터보 차저(Turbo charger)가 장착되도록 하여 연소가스의 배출력에 의해 흡기를 압축되도록 하므로서 연소실에서의 흡기 충전율을 증대시켜 엔진 출력이 향상되도록 하는 것이다.Generally, the turbocharger is equipped with a turbo charger so that the intake air is compressed by the output of the combustion gas, thereby increasing the intake charge rate in the combustion chamber and improving the engine output.
즉 흡기계측으로는 블로어(blower)가, 배기계측으로는 터빈(turbine)이 장착되도록 하되 이들은 구동축에 동시에 축설되어 연동될 수 있도록 하고 있는바 이같은 구조는 배출되는 배기가스에 의해 상기 터빈을 회전시켜 동일축선상에 축설된 블로어를 회전되도록 함으로써 상기 블로워를 통해 공급되는 흡입공기가 압축되도록 하여 연소실에서의 흡기 충전율이 증대될 수 있도록 하는 것이다.In other words, a blower is installed in the intake measurement and a turbine is installed in the exhaust measurement. However, the turbine can be installed in the drive shaft at the same time to be interlocked with each other. In such a structure, the turbine is rotated by the exhaust gas So that the intake air supplied through the blower is compressed so that the intake charge rate in the combustion chamber can be increased.
하지만 상기와 같은 구조에서 엔진이 고속으로 주행하게 되는 경우 배기가스의 배출력도 대단히 높아지게 되는데 이렇게 배기가스가 상기 터빈을 통과해 배출될 때에는 일정한 단면적으로 제작되는 배기관의 배출력 한계를 벗어나 배출이 되는 경우에는 특히 상기 터빈측 출구의 배압이 과도하게 상승하면서 터빈 구동력을 저하시켜 엔진 성능을 저하시키게 되는 동시에 배기력이 약화되면서 에미션(emission)을 증대시키게 되는 문제점이 있게 된다. However, when the engine is driven at a high speed in the above structure, the exhaust power of the exhaust gas becomes extremely high. When the exhaust gas is discharged through the turbine, the exhaust gas is discharged out of the exhaust output limit of the exhaust pipe, The back pressure of the turbine-side outlet is excessively increased to lower the turbine driving force to deteriorate the engine performance, and at the same time, the exhaust power is weakened and the emission is increased.
즉, 터보 엔진 차량의 경우 엔진의 출력 향상을 목적으로 하고 있지만, 배기계통에서 극심한 소음이 발생될 수밖에 없으며, 현실적으로 엔진의 출력보다는 소음 저감이 우선 과제이기 때문에 소음을 저감하기 위해 엔진의 출력을 향상하는데 한계가 있는 것이다.In other words, in the case of a turbo-engine vehicle, it is aimed at improving the output of the engine. However, extreme noise is generated in the exhaust system. In reality, noise reduction is more important than the output of the engine. There is a limit to it.
본 발명은 상기한 종래 문제점을 해결하기 위한 것으로, 배기가스가 배출되는 배기관의 유로 단면적을 조절하여 시내 주행시에는 소음을 저감하고 고속 주행시에는 엔진의 출력을 극대화할 수 있는 터보 차량의 배기가스 제어장치를 제공하려는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide an exhaust gas control apparatus for a turbo vehicle which can reduce the noise during traveling in a city, The purpose is to provide.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 터보 차량의 배기가스 제어장치는, 터보 엔진의 배기계통에 설치되어 배기가스가 흐르는 배기관의 유로 단면적을 조절하여 소음을 저감하거나 엔진 출력을 극대화하는 밸브수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, there is provided an exhaust gas control apparatus for a turbo vehicle, comprising: a valve means installed in an exhaust system of a turbo engine for reducing noise or maximizing an engine output by regulating a cross-sectional area of an exhaust pipe through which exhaust gas flows; .
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description based on the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims are to be interpreted in accordance with the technical idea of the present invention based on the principle that the inventor can properly define the concept of the term in order to explain his invention in the best way. It must be interpreted in terms of meaning and concept.
<실시예 1>≪ Example 1 >
도 1과 도 2에서 보이는 것처럼, 본 실시예에 의한 터보 차량의 배기가스 제어장치는, 엔진(1) 내에서 연소되어 배출되는 배기가스의 흐름을 제어하여 평상시(시내 주행 등)에는 소음을 저감하고 고속 주행시에는 터보 엔진의 출력을 극대화할 수 있는 것으로, 엔진(1)의 배기 매니폴드(2)의 배출측에 연결되어 엔진(1) 내에서 연소된 배기가스를 외부로 배출하는 배기안내관의 도중에 설치되어 배기가스의 유로 단면적을 조절함으로써 소음을 저감하거나 출력을 향상하는 것이다.As shown in Figs. 1 and 2, the exhaust gas control apparatus for a turbo vehicle according to the present embodiment controls the flow of exhaust gas, which is burned and discharged in the
터보 엔진 차량의 경우 배기 매니폴드(2)측은 터빈(3)이 장착된 배기안내관(4)이 연결되고, 이 배기안내관(4)에 배기안내관(4) 보다 직경이 작은 제1배기관(5)이 연결된다.In the case of a turbo-engine vehicle, an
본 발명은 배기안내관(4), 제1배기관(4,5)의 사이에 장착되어 터빈(3)의 작 동시 배기가스가 저항을 최소로 받으면서 배출되도록 하여 엔진(1)의 출력을 향상하는 고출력 유도관(10)과; 배기가스가 제1배기관(5) 또는 고출력 유도관(10)을 통해 선택적으로 배출되도록 제어하는 밸브수단(20)을 포함하여 구성된다.The present invention is mounted between an exhaust guide pipe (4) and a first exhaust pipe (4, 5) so as to increase the output of the engine (1) by allowing exhaust gas to flow while the resistance of the turbine (3) A high output induction pipe (10); And valve means (20) for controlling the exhaust gas to be selectively discharged through the first exhaust pipe (5) or the high output induction pipe (10).
고출력 유도관(10)은 배기안내관(4)과 제1배기관(5)에 각각 관이음되는 관이음되는 제1,2관이음부(12,13)가 구비된 관형 본체(11), 본체(11)의 도중에서 분기되어 본체(11)를 따라 흐르는 배기가스가 외부로 배출되도록 개방된 제2배기관(14)으로 구성된다. 본체(11)는 전체적으로 배기안내관(4)과 동일한 직경을 유지하고 제1배기관(5)에 관이음하기 위하여 제2관이음부(13)는 타구간보다 직경이 작아진다. 제2배기관(14)은 본체(11)에서 배출되는 배기가스의 배기압력이 변하지 않도록 본체(11)와 동일한 직경으로 분기 형성된다. 즉, 제1배기관(5)은 소음 저감을 위한 것이며, 제2배기관(14)은 출력 향상을 위한 것이다.The high
밸브수단(20)은 원판형으로 형성되며 제2배기관(14)의 내부에 회전 가능하게 설치되어 제2배기관(14) 내부의 유로 단면적을 조절하는 버터플라이 밸브(21), 터빈(3)의 작동시 버터플라이 밸브(21)를 구동하는 구동수단으로 구성된다. 밸브수단(20)은 관형의 하우징(22)을 통해 제2배기관(14)에 분리 가능하게 결합될 수 있다.The valve means 20 includes a
즉, 버터플라이 밸브(21)는 제2배기관(14) 내부의 유로를 폐쇄할 수 있는 직경으로 이루어지며, 제2배기관(14)에 회전축(21a)을 매개로 하여 회전 가능하게 장착되어 상기 구동수단을 구동원으로 하여 회전하면서 제2배기관(14) 내부를 개방하거나 폐쇄한다.That is, the
상기 구동수단은 버터플라이 밸브(21)를 강제로 양방향(또는 일방향)으로 회전시키는 모터(30)이거나, 액추에이터(40)(도 3참조)일 수 있다. 여기서, 모터(30)는 컨트롤러(50)의 제어를 받아 버터플라이 밸브(21)를 양방향으로 회전시키며, 도 3에서와 같이, 액추에이터(40)는 엔진(1)의 흡입계통과 이송관(41)과 연결되어 이송관(41)을 따라 공급되는 부스트압력에 의해 버터플라이 밸브(21)를 강제로 회전시킨다. 부스트압력을 이용한 버터플라이 밸브(21)의 구동시 부스트압력이 없어지면 버터플라이 밸브(21)가 원상태(평상시)로 복귀하도록 버터플라이 밸브(21)는 탄성부재를 통해 설치될 수 있다.The drive means may be a
버터플라이 밸브(21)와 모터(30) 및 액추에이터(40)의 연결구조는 버터플라이 밸브(21)를 강제로 회전시킬 수 있는 모든 방식이 가능하다. 예컨대, 모터(30)의 구동축(미도시)에 회전축(21a)이 설치된다. 다르게는 도 2에서와 같이, 모터(30)의 구동기어(미도시)에 플런저(31)가 직선 이동 가능하게 연결(래크 피니언식)되고 이 플런저(31)에 회전로드(32)가 연결되어 회전로드(32)의 회전에 의해 회전축(21a)이 회전하는 방식도 가능하다.The connection structure of the
이와 같이 구성된 본 실시예에 따른 터보 차량의 배기가스 제어장치의 작용은 다음과 같다.The operation of the exhaust gas control apparatus of the turbo vehicle according to the present embodiment having the above-described structure is as follows.
1. 평상시.1. Everyday.
시내 주행시에는 차량으로 인해 고속주행이 불가능하여 엔진의 출력을 향상할 필요가 없고 소음 발생시 단속 대상이므로 배기가스로 인한 배기소음을 줄여야 할 것이며, 따라서, 이러한 경우에는 배기가스의 유로 단면적을 작게하여 배기 저 항을 크게 함으로써 배기 소음을 줄인다. 즉, 도 2와 도 3에서 가상선 처럼 버터플라이 밸브(21)를 조작하여 제2배기관(14)을 폐쇄하며, 이로써 배기가스는 제1배기관(5)을 통해 배출되어 소음이 저감된다. It is not necessary to improve the output of the engine at the time of traveling in the city due to the vehicle, and it is necessary to reduce exhaust noise due to the exhaust gas because it is an object to be interrupted when noise is generated. Therefore, in this case, Reduce exhaust noise by increasing the resistance. 2 and 3, the
2. 고속 주행시.2. High-speed driving.
고속도로 주행시처럼 고속 주행이 가능한 경우 터보 엔진이 가동되면 컨트롤러(50)의 제어 또는 부스트압력에 의해 버터플라이 밸브(21)가 도 2와 도 3의 실선처럼 셋팅되며, 이렇게 되면 배기가스가 압력에 의해 제2배기관(14)을 통해 외부로 배출된다. 이때, 제2배기관(14)은 제1배기관(5)보다 큰 직경이기 때문에 배기 저항이 약하므로 터보 엔진의 출력이 상승된다.When the turbo engine is started when the engine is running at high speed as in the case of running on a highway, the
<실시예 2>≪ Example 2 >
도 4와 도 5에 도시된 것처럼, 본 실시예에 의한 터보 차량의 배기가스 제어장치는, 엔진(1)의 배기 매니폴드(2)의 배출측에 연결되어 배기가스의 배출을 안내하는 배기관(60)과; 배기관(60)의 도중에 설치되어 배기관(60)을 통해 배출되는 배기가스가 배기관(60)의 둘레를 따라 우회한 후 외부로 배출되도록 하는 머플러(70)와; 배기관(60) 내부의 유도를 개폐하여 배기가스가 머플러(70)를 경유하거나 배기관(60)을 통해 직접 배출되도록 안내하는 밸브수단(20)을 포함하여 구성된다.4 and 5, an exhaust gas control apparatus for a turbo vehicle according to the present embodiment includes an exhaust pipe (exhaust pipe) connected to a discharge side of an
머플러(70)는 배출관(60)의 둘레부에 설치되는 밀폐형 케이스(71), 케이스(71) 내부 공간을 3개의 공간(S1,S2,S3)으로 구획하는 제1,2격벽(72,73), 배기관(60)을 통해 배출되는 배기가스가 배기관(60)을 통해 다이렉트(direct)로 배출되지 않고 우회한 후 배출되도록 유도하는 바이패스관으로 구성된다.The
케이스(71)는 배기가스가 우회하면서 소음이 저감되도록 공간을 제공하는 것으로, 배기관(60)의 길이방향을 따라 일정 간격을 두고 세워져 결합되는 전후 벽, 상기 전후 벽의 둘레부에 결합되는 주벽으로 구성되어, 배기관(60)의 둘레부에 밀폐 공간을 형성한다.The
제1,2격벽(72,73)은 배기관(60)의 둘레부에 결합되어 케이스(71) 내부를 밀폐된 3개의 공간(S1,S2,S3)으로 구획하는 판상이다. The first and
상기 바이패스관은 바이패스 유입관(74)와 바이패스 배출관(75)으로 구분된다. 바이패스 유입관(74)은 일측 단부가 배기관(60)의 밸브수단(20) 전방에 연통되며 케이스(71)를 관통하여 타측 단부가 제2격벽(73)에 유체 연통 가능하게 결합된다.The bypass pipe is divided into a bypass inflow pipe (74) and a bypass discharge pipe (75). One end of the
바이패스 배출관(75)은 양측 단부가 제1,2격벽(72,73)에 각각 유체 연통 가능하게 연결되며 바이패스 유입관(74)을 경유한 배기가스가 배기관(60)의 둘레부에 형성된 소음저감홀(61)을 통해 배출되도록 유도한다.The bypass exhaust pipe 75 is connected to the first and
배기관(60)의 제2공간(S2)과 대응되는 둘레부, 바이패스 유입관(74)과 바이패스 배출관(75)의 제1,2격벽(72,73) 사이의 제2공간(S2)과 대응되는 둘레부에는 각각 소음을 감쇄하기 위한 소음저감홀(61,74a,75a)이 형성되고, 배기관(60)의 제1공간(S1)과 대응되는 둘레부에는 유입공(62)이 형성된다.A second space S2 between the first and
소음저감홀(61,74a,75a)을 통해 배기가스가 각각의 관(60,74,75)에서 누출될 수 있지만 그 양이 소량이고, 도면에 도시되지는 않았지만, 제1,2격벽(72,73) 사이의 제2공간(S2)에 대응되는 배기관(60), 바이패스 유입관(74) 및 바이패스 배출 관(75)에는 화이버글래스 등의 피복이 감기기 때문에 배기가스는 후술하는 것처럼 정해진 경로를 따라 배출된다.Exhaust gas can be leaked through the noise reduction holes 61, 74a, 75a in the
밸브수단(20)은 도 5와 도 6에서와 같이, 전술한 실시예 1과 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다.5 and 6, the
본 실시예에 의하면, 평상시에는 버터플라이 밸브(21)가 도 5와 도 6의 가상선처럼 셋팅되어 배기관(60)을 통해 다이렉트로 배출되지 못하고 바이패스 유입관(74) - 제3공간(S3) - 바이패스 배출관(75) - 배기관(60)의 유입공(62)을 경유하여 배출됨에 따라 소음이 저감된다.According to the present embodiment, the
한편, 고속 주행시에는 버터플라이 밸브(21)가 실선처럼 셋팅되어 배기관(60)을 통해 다이렉트로 배출됨에 따라 소음이 커지지만 터보 엔진의 출력이 상승된다.On the other hand, at the time of high-speed traveling, the
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 터보 차량의 배기가스 제어장치에 의하면, 시내 주행과 같이 고속주행이 어렵고 소음발생을 단속하는 상황에서는 배기 저항을 크게 하여 배기소음을 줄이고, 고속도로와 같이 고속주행이 가능한 상황에서는 소음은 다소 커지더라도 배기 저항을 대폭으로 줄여 엔진 출력을 상승시킴으로써 엔진 출력을 향상할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the exhaust gas control apparatus for a turbo vehicle according to the present invention, it is possible to reduce the exhaust noise by increasing the exhaust resistance in a situation where it is difficult to travel at a high speed such as in a city and the noise generation is interrupted, There is an effect that the engine output can be improved by increasing the engine output by greatly reducing the exhaust resistance even if the noise is somewhat increased.
이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. On the contrary, those skilled in the art will appreciate that many modifications and variations of the present invention are possible without departing from the spirit and scope of the appended claims. Accordingly, all such appropriate modifications and changes, and equivalents thereof, should be regarded as within the scope of the present invention.
Claims (6)
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Title |
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공개특허공보 제10-1998-058954호 |
등록특허공보 제10-0366255호 |
일본공개특허 특개2000-170551호 |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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