KR100986364B1

KR100986364B1 - 차량용 가변식 과급기

Info

Publication number: KR100986364B1
Application number: KR1020040109814A
Authority: KR
Inventors: 박종석
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2004-12-21
Filing date: 2004-12-21
Publication date: 2010-10-08
Also published as: KR20060071282A

Abstract

본 발명은 형상기억합금의 온도를 제어하여 베인의 형상을 변경하므로서 배기가스의 유속을 조절할 수 있는 차량용 가변식 과급기에 관한 것으로서, 그 특징적인 구성은 디젤 차량의 배기터빈의 입구면적을 가변적으로 변화시키도록 상기 배기터빈의 일측에 설치된 노즐 베인에 있어서, 상기 노즐 베인(2)의 단면 형상을 변경시키도록 그 노즐 베인(2)에 병렬로 설치된 복수개의 조절편(3)과, 상기 노즐 베인(2)의 단면 형상 변경량을 감지하도록 조절편(3)이 설치된 반대면에 설치된 압전필름(4)과, 상기 조절편(3)에 공급되는 전원을 조절하고 압전필름(4)의 측정값을 전송받아 노즐 베인(2)의 단면형상을 연산하는 제어부(5)를 포함하여서 된 것이다.

차량, 과급기, 배기가스, 터빈, 노즐 베인

Description

차량용 가변식 과급기{Changeable type Variable Geometry Turbocharger for car}

도 1 및 도 2는 종래 과급기의 작동상태를 나타낸 사시도.

도 3은 본 발명에 따른 과급기를 나타낸 사시도.

도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 과급기의 작동상태를 나타낸 단면도.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

2 : 노즐 베인 3 : 조절편

4 : 압전필름 5 : 제어부

본 발명은 차량용 가변식 과급기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 형상기억합금의 온도를 제어하여 베인의 형상을 변경하므로서 배기가스의 유속을 조절할 수 있는 차량용 가변식 과급기에 관한 것이다.

일반적으로 디젤 엔진을 장착한 차량에는 흡기압력 부가 측정으로 성능 향상, 배기가스 저감, 및 내구 신뢰성 향상을 위해 가변 노즐이 구비된 과급기(VGT; Variable Geometry Turbocharger)가 설치되어 있다.

한편, 디젤 차량에 설치된 터보 차져에서 배기 메니폴드를 지난 배기가스는 노즐 베인을 통과하여 터빈 블레이드를 돌리고 이에 따라 흡기측의 압축기 블레이드를 회전시켜 흡입공기를 압축하게 된다.

상기 과급기는 저속회전 영역의 성능개선을 위해 배기터빈의 입구면적을 가변적으로 변화시켜, 저속 토크 성능을 향상시킬 수 있을 뿐 아니라 저속매연의 감소, 그리고 가속성능의 향상을 위한 장치이다.

즉, 저속영역에서 배기에너지가 작을 경우에는 도 1에 나타낸 바와 같이 터빈(1)에 설치된 노즐 베인(2) 사이의 단면적을 좁게하여 배기가스의 유속을 증가시킴으로써 터빈을 구동시키고, 배기에너지가 높은 고속영역에서는 도 2에 나타내 바와 같이 노즐 베인(2)을 회전시켜 단면적을 증가시킴으로써 터빈의 지나친 회전을 방지하게 된다.

그러나 이러한 종래의 장치는 단면적을 변경시키기 위해서는 노즐 베인(2)을 회전시키기 위한 별도의 구동장치가 반드시 필요하게 되므로 부품수가 증가하게 됨은 물론, 배기가스에 의해서 노즐 베인(2)이 회전하게 되므로 단면적을 일정하게 유지하지 못하게 되는 등의 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 그 목적은 노즐 베인의 일면에 복수개의 형상기억합금을 설치하고 타면에 압전필름을 설치하여 배기가스가 배출되는 단면적을 간편하고 정확하게 조절할 수 있는 차량용 가변식 과급기를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징적인 구성을 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 차량용 가변식 과급기는 디젤 차량의 배기터빈의 입구면적을 가변적으로 변화시키도록 상기 배기터빈의 일측에 설치된 노즐 베인에 있어서, 상기 노즐 베인의 단면 형상을 변경시키도록 그 노즐 베인에 병렬로 설치된 복수개의 조절편과, 상기 노즐 베인의 단면 형상 변경량을 감지하도록 조절편이 설치된 반대면에 설치된 압전필름과, 상기 조절편에 공급되는 전원을 조절하고 압전필름의 측정값을 전송 받아 노즐 베인의 단면형상을 연산하는 제어부를 포함하여서 된 것이다.

이와 같은 특징을 갖는 본 발명을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 과급기를 나타낸 사시도이고, 도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 과급기의 작동상태를 나타낸 단면도이다.

여기에서 참조되는 바와 같이 본 발명은 상기 노즐 베인(2)의 단면 형상을 변경시키도록 그 노즐 베인(2)의 외부 또는 내부 중 어느 일측에 복수개의 조절편(3)이 병렬로 설치되어 있되, 상기 조절편(3)은 형상기억합금으로 제조하는 것이다.

한편, 상기 노즐 베인(2)의 단면 형상 변경량을 감지하도록 조절편(3)이 설치된 반대면에 압전필름(4)이 설치되어 있고, 상기 조절편(3)에 공급되는 전원을 조절하며 압전필름(4)의 측정값을 전송받아 노즐 베인(2)의 단면형상을 연산하는 제어부(5)가 마련되어 있다.

이와 같이 구성된 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

형상기억합금이란 온도에 따라서 길이를 변화시킬 수 있는 것으로서, 이러한 형상기억합금을 이용하여 항공기 또는 선박 등에 설치된 날개와 같은 구조물에서 난류를 제어하는 기술이 개발되고 있다.

본 발명은 형사기억합금 변형을 이용하여 노즐 베인(2)의 단면적을 변경시킴으로서, 배기가스가 배출되는 공간의 단면적을 조절하는 것이다.

즉, 저속영역에서 배기에너지가 작을 경우에는 도 4에 나타낸 바와 같이 터빈에 설치된 노즐 베인(2) 사이의 단면적을 좁게하기 위하여 제어부(5)에서는 조절편(3)에 전원을 인가하게 되고, 그 조절편(3)에 전원이 인가되면 열이 발생되어 초기의 형상으로 변형되는 것이다.

이와 같이 조절편(3)이 변형될 때 그 조절편(3)이 설치된 노즐 베인(2)의 단면적이 증가되는 것이며, 이때 노즐 베인(2)의 단면적의 크기는 압전필름(4)에서 감지되어 제어부(5)로 전송되므로 상기 제어부(5)에서는 조절편(3)에 인가되는 전원의 크기를 조절하면서 최적의 단면적 크기로 유지하면서 배기가스의 유속을 증가시키게 되는 것이다.

한편, 배기에너지가 높은 고속영역에서는 도 5에 나타내 바와 같이 조절편(3)에 인가된 전원을 차단하면, 노즐 베인(2)의 탄성력에 의해서 노즐 베인(2)과 조절편(3)이 초기상태로 복원되는 것이고, 이때 노즐 베인(2)의 단면적 크기는 압전필름(4)에서 감지되어 제어부(5)로 전송되는 것이다.

따라서, 본 발명은 원하는 엔진의 회전수(RPM)나 속도 영역에서 차량에 설치 된 제어부(5)에 의해서 조절편(3)에 인가되는 전원을 조절하게 되므로 노즐 베인(2)의 단면적을 신속하고 정확하게 조절하게 되는 것이다.

또한, 상기 노즐 베인(2)의 단면적을 세밀하게 조절할 수 있게 되므로 엔진 출력의 최적 조건을 얻어낼 수 있게 되는 것이다.

이와 같이 본 발명은 노즐 베인의 일면에 복수개의 형상기억합금을 설치하고 타면에 압전필름을 설치하여 엔진의 출력에 따라서 배기가스가 배출되는 공간의 단면적을 간편하고 정확하게 조절할 수 있게 되므로 엔진 출력 조건을 최적화 할 수 있게되는 특유의 효과가 있다.

Claims

디젤 차량의 배기터빈의 입구면적을 가변적으로 변화시키도록 상기 배기터빈의 일측에 설치된 노즐 베인에 있어서,

상기 노즐 베인(2)의 단면 형상을 변경시키도록 그 노즐 베인(2)에 병렬로 설치된 복수개의 조절편(3)과, 상기 노즐 베인(2)의 단면 형상 변경량을 감지하도록 조절편(3)이 설치된 반대면에 설치된 압전필름(4)과, 상기 조절편(3)에 공급되는 전원을 조절하고 압전필름(4)의 측정값을 전송받아 노즐 베인(2)의 단면형상을 연산하는 제어부(5)를 포함함을 특징으로 하는 차량용 가변식 과급기.
제 1 항에 있어서, 상기 조절편(3)은 형상기억합금임을 특징으로 하는 차량용 가변식 과급기.
제 1 항에 있어서, 상기 조절편(3)은 노즐 베인(2)의 외부 또는 내부 중 어느 일측에 설치됨을 특징으로 하는 차량용 가변식 과급기.